Способ автоматического управления процессом вакуум- экструзии полимерных материалов

 

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом вакуум-экструзии и м. б. использовано в переработке полимерных материалов. Цель изобретения - повышение качества продукта за счет стабилизации содержания в нем остаточных летучих веществ. Для этого в способе автоматического управления процессом вакуум-экструзии регулируют вязкость продукта изменением параметром процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе. Показателем изменение вакуума может служить: разность величин вакуума в вакуум-шахте и вакуум-насосе, отношение площади сечения канала отвода летучих к площади сечения канала при наличии осадка. Кроме того, в качестве показателя изменения вакуума используют толщину осадка на станках рабочего органа лли отклонение заданного значения произведения величины вакуума на объем рабочего органа вакуум-системы. При осуществлении способа осуществляют регулирование температуры расплава или скорости вращения шнеков в зависимости от показателя изменения вакуума. При этом уменьшается содержание летучих веществ в продукте и повышается его качество. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 29 С 47/92, 47/76

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Сд.

iQ)

IV честве готовой продукции (21) 4684872/05 (22) 26,04,89 (46) 15.05,93. Бюл. N 18 (71) Научно-производственное объединение

"Пластмассы" (72) E. И. Калинчева, Г. И, Файдель, Э, Л. Калинчев и К). И, Дровецкий (56) Авторское свидетельство СССР

N1256972,,кл. 6 05 Р 27/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1387330, кл, В 29 С 47/92, 1986. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМ-ЭКСТРУЗИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к способам автоматического управления процессом вакуум-экструзии и м. б. использовано в переработке полимерных материалов. Цель изобретения — повышение качества продукта за счет стабилизации содержания в нем остаточных летучих веществ. Для этого в

Изобретение относится к способам автоматического управления вакуум-экструзией в производствах переработки полимерных материалов (каучука, латексы и др.), когда требуется удалить из расплавленного материала летучие продукты (растворители, мономеры, низкомолекулярные соединения, влагу и др.).

Цель изобретения — повышение качества продукта за счет стабилизации содержания в нем остаточных летучих веществ.

Количество удаляемых летучих веществ и следовательно их остаточное содержание в конечном продукте при прочих равных условиях (температура, скорость и др.), зави Ы 1663871 А1 способе автоматического управления процессом вакуум-экструзии регулируют вязкость продукта изменением параметром процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе. Показателем изменение вакуума может служить: разность величин вакуума в вакуум-шахте и вакуум-насосе, отношение площади сечения канала отвода летучих к площади сечения канала при наличии осадка, Кроме того, в качестве показателя изменения вакуума используют толщину осадка на станках рабочего органа или отклонение заданного значения произведения величины вакуума на объем рабочего органа вакуум-системы.

При осуществлении способа осуществляют регулирование температуры расплава или скорости вращения шнеков в зависимости от показателя изменения вакуума. При этом уменьшается содержание летучих веществ в продукте и повышается его качество. 4 з,п. сит от параметров процесса вакуум-экструзии и, в частности, от величины вакуума в вакуум-шахтах экструдера, На практике величина вакуума в вакуумной системе изменяется (падает) по мере работы оборудования, что приводит к изменению условий протекания процесса и следовательно отражается на каСущность способа автоматического управления процессом вакуум-экструзии полимерных материалов состоит в изменении параметров процесса в зависимости от показателя работы вакуум-шахты. соединенной трубопроводом с вакуум-насосом

1663871 вакуум-системы, при этом регулируют вязкость продукта Й изменением параметров процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе, используемого в качестве показателя работы вакуум-шахты.

В качестве показателя изменения вакуума может быть использована; разность величин вакуума в вакуум-шахте и в вакуум-насосе, отношение площаци сечения канала трубопровода отвода летучих к площади сечения канала, образующегося при наличии осадка вторичных продуктов на стенках канала; толщина слоя осадка на стенках рабочего органа вакуум-системы, замеренная датчиком толщины; отклонение от постоянного заданного значения произведение величины вакуума на объем рабочего органа вакуумсистемы.

На чертеже показана принципиальная схема системы управления процессом вакуум-экструзии согласно предложенному способу.

Вакуум-экструдер 1 имеет вакуум-шахту

2, соединенную трубопроводом с прибором

3 для замера вакуума через теплообменник

4 с вакуум-насосом 5. Перед вакуум-насосом

5 уста овлен прибор 6 для замера вакуума. Система снабжена также блокам 7 автоматического управления и преобразователем 8, Система работает следующим образом, В вакуум-экструдер 1 поступает материап, из которого требуется удалить заданное количество летучих веществ, Отогнанные из вакуум-шахты 2 летучие продукты проходят ерез теплообменник 4, где конденсируются и отправляются на дальнейшую регенерацию, Вакуум в системе создается с помощью вакуум-насоса 5.

В вакуум-экструдере 1 происходит гомогенизация расплава и его дегазация. Уровень вакуума (В) в вакуум-шахте 2 регистрируется прибором 3 для замера вакуума. уровень вакуума в вакуум-системе можно регистрировать по разности вакуума (В = В1 — В2) между шахтой 2 (В l) и вакуумнасосом 5 (Bz), замеряемыми соответственно приборами 3 и 6. При отклонении вакуума от заданной величины (Bl или Bz) сигнал от приборов 3 и 6 подается в блок 7 автоматического управления, В блоке 7 автоматического управления вырабатывается команда — изменение flapaMeTp0B процесса: на увеличение скорости вращения шнеков или повышение температуры расплава в вакуум-экструдере 1 для регулирования вязкости продукта. Сигнал от блока 7 управления поступает в преобразователь 8, который воздействует на изменение скорости вра5

50 щения шнеков вакуум-экструдера 1 или температуру вакуум-экструдера 1.

Пример 1. В вакуум-экструдер 1 поступает поликарбонат с содержанием хларбензола (ХБ) 2;ь. При вакуум-экструзии должно быть удалено ХБ до остаточного содержания 0,05 Д в готовом продукте, Технологический режим вакуум-экструзии: температура расплава 260 — 280ОС, вакуум в вакуум-шахте 50 мбар, скорость вращения шнеков 150 об/мин. Па мере "зарастания" вакуумной системы вакуум в шахте падает до 100 мбар. При достижении вакуума(В) этой величины сигнал от датчика В1 (прибор 3) подается через блок 7 управления и преобразователь 8 на повышение температуры расплава на 5 — 7 С или скорости вращения шнеков на 20 — 30 аб/мин (возможно ступенчатое изменение параметра), что способствует уменьшению вязкости полимера и лучшей дегазации ХБ из расплава, тем самым компенсируется падение вакуума.

Пример 2, В отличие от ситуации, описанной в примере 1, замер давления (вакуума) в вакуум-шахте 2 производится прибором 3, а в вакуум-насосе 5 прибором 6.

Эти давления соответственно составляют

Âl 45 мбар и Вр = 30 мбар. Разность этих давлений зависит от условий работы вакуум-системы: теплообмен, утечки и пр. По мере протекания процесса из-за возникновения осадка в теплообменнике 4 давления

В1 и В2 изменяются и соответственно составляют 110 мбар и 145 мбар. Показатели вакуума В1 и Вр поступают в блок 7 управле- ния, тем регистрируются, обрабатываются.

Выработанный сигнал поступает в преобразователь 8, откуда подается команда на изменение параметров процесса экструзии— увеличение температуры на 3 — 5 С или скорости вращен.ля шнеков на 20 — 30 об/мин для улучшения процесса дегазации летучих из расплава.

Пример 3. В отличие от примера 2 условия работы вакуум-системы определяются толщиной слоя осадка, образуемого на стенке трубопровода (или теплообменника), Толщина слоя может быть замерена датчикам толщины любого типа (термопара, вибрадатчик и др.). Сигнал от датчика толщины при зарастании стенки осадком на 3 — 5 мм подается в блок 7 управления, далее обрабатывается в интеграторе, преобразуется через преобразователь 8 и выдается в виде команды на изменение параметров экструзии (температуры или скорости вращения шнеков), как в примере 2. В качестве пока-. зателя зарастания стенки осадком может служить отношение площадей поперечного сечения, например, в трубе на входе в теп1663871 лообменник 4, до и после образования осадка. В нашем примере это соотношение составляет S>: Я = 19,62: 15,2 = 1,3, Пример 4. В отличие от примеров 1 — 3 условия работы вакуум-системы определяются произведением (В V) величины вакуума (В) на объем (V) рабочего органа внутренней системы (например, одного из ее узлов — теплообменника, трубопровода, конденсатора и др.). Эта величина В V при 10 нормальной работе системы должна быть постоянной. Однако при "зарастании" внутренних каналов объем их уменьшается.

Вместе с тем возможно падение вакуума из-за утечек, нарушения теплообмена и т. д. 15

Поэтому отклонение величины В V от заданного значения является следствием изменения показателя работы вакуум-системы и этим параметром можно пользоваться как управляющим воздействием на процессдля 20 его стабилизации. В данном примере исходное давление (вакуум) в вакуум-шахте 2, замеряемое прибором 3, составляло 50 мбар.

Объем теплообменника 4 составил 5 300 см, После "зарастания" вакуум-системы ва- 25 куум составил 80 мбар, объем теплообменника 4 600 см, это привело к изменению показателя В V от 2,65:10 до 3,68 10 . Эти значения поступают в блок 7 управления, тем обрабатываются и через преобразователь 8 30 подается команда на изменение параметров вакуум-экструзии, как и в примерах 1 — 3.

Данные по свойствам готового продук- 35 та — гранулированного поликарбоната — по примерам 1 — 4 приведены в таблице, где показано сравнение свойств по отношению к прототипу. 40

Для каждого способа в таблице, указаны параметры процесса в начале работы оборудования и после нарастания осадка на стенках аппаратуры. Из таблицы видно, что повышение температуры или скорости вра- 45 щения шнеков (увеличивает обмен поверхности расплава) приводит к интенсификации процесса удаления летучих несмотря на изменение (падение) вакуума в вакуум-система.

Это позволяет стабилизировать остаточное 50 содержание летучих веществ в готовом грануляте поликарбоната. В то время, как в прототипе содержание летучих увеличивается по мере изменения вакуума за счет нарастания осадка. 55

Использование предлагаемого способа позволяет: стабилизировать процесс вакуум-экструзии путем стабилизации содержания летучих веществ в полимере за счет исключения влияния изменения условий работы вакуум-системы; повысить качество готового продукта эа счет снижения брака по конечному содержанию летучих при изменении условий работы вакуума при вакуумэкструзии; при этом обеспечивается непрерывность процесса с автоматической поднастройкой параметров вакуум-экструзии.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом вакуум-экструзии полимерных материалов путем изменения параметров процесса в зависимости от показателя работы вакуум-шахты, соединенной трубопроводом с вакуум-насосом вакуум-системы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества продукта эа счет стабилизации содержания в нем остаточных летучих веществ, регулируют вязкость продукта изменением параметров процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе, используемого в качестве показателя работы вакуум-шахты.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют разность величины вакуума в вакуум-шахте и в вакуум-насосе.

3. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют отношение площади сечения канала трубопровода отвода летучих к площади сечения канала, образующегося при наличии осадка вторичных продуктов на стенках канала.

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют толщину слоя осадка на стенках рабочего органа вакуум-системы, замеренную датчиком толщины.

5, Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют отклонение от постоянного заданного значения произведения величины вакуума на объем рабочего органа вакуум-системы.

1663871

Ванные по свойствам гранулированного поликарбоната, получаемого с нспольвованнеи способа улрявлення лроцессои вакууи-зкструвнн

Значенне показателя во прниеру

1 ..1 2 j. 3

Показатель

150 170

150 170 150 180 150 180

S,- 8 V,-..

19) 8 15) 2 5300 4600 °

0,05 . 0,051 0,05 0,045 . 0,051

0,055 0,052 0,048

Составитель Л.Кольцова

Редактор М. Самерханова Техред M.Моргентал Корректор Н, Король .с

Заказ 1976 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производсгвенно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 г

Температура расплава,.С 1 .280 280

Скорость вращения внеков, об/инн 120 126.

Вакуум, ибер: в вакуум-вахте в вакуум-насосе : 60 150

Параметры вакууи снстеиИ . Свойства гранулятв

Остаточное содерванне летучнк веществ X 0,05 0,07 .

Ф

В

280 285 . 280 . 285 . 280 280 280 282

50 100 . 45,0 110. 50 110 50: 80

30 . 145, 30 150