專利名稱：顆粒狀材料的脫水方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顆粒狀材料的脫水方法和設(shè)備，特別是包括一種或多種塑性材料的顆粒狀材料。
背景技術(shù)：
在塑性材料的處理中，在熔化之前執(zhí)行的塑性材料顆粒的脫水處理特別重要。眾所周知，由于其吸濕性的原因，顆粒狀的塑性材料包含水分子。在熔化步驟的過(guò)程中，水分子可能使其自身進(jìn)入聚合物的分子鏈中并破壞其分子鏈。這導(dǎo)致最終產(chǎn)品中的表面缺陷、氣泡以及結(jié)構(gòu)和顏色一致性的缺失，從而損害最終產(chǎn)品的質(zhì)量。典型地，將要經(jīng)受脫水處理的顆粒狀塑性材料儲(chǔ)存在以水密的方式與一個(gè)或多個(gè)熱干燥空氣發(fā)生器裝置連接的料斗中，該空氣發(fā)生器裝置的行話叫做“干燥器”，其將熱的、 干燥的空氣吹入料斗中。一旦顆粒狀塑性材料已經(jīng)進(jìn)入料斗，脫水空氣(在下文中叫做“處理空氣”)全部地或部分地經(jīng)過(guò)要脫水的一定質(zhì)量的顆粒狀塑性材料，以去除包含在其中的濕氣并通過(guò)專用排出管道離開料斗。眾所周知，對(duì)隨后將要在變換機(jī)中經(jīng)受熔化的給定的顆粒狀塑性材料來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的脫水度，取決于許多因素，特別是顆粒狀材料在脫水料斗內(nèi)的停留時(shí)間、傳送至料斗的處理空氣的比量(specific flow，比流量)(在下文中也叫做“空氣比量”)、與處理空氣流與顆粒狀塑性材料之間的相互作用相關(guān)聯(lián)的處理溫度和熱流體動(dòng)力學(xué)行為(這取決于料斗的幾何形狀)。將停留時(shí)間τ理解為，指的是料斗內(nèi)的材料的量與變換機(jī)所施加的小時(shí)生產(chǎn)率之間的比率。取決于待處理的給定顆粒狀材料所需的脫水度，材料的顆粒必須在一定的處理溫度下留在料斗內(nèi)一定的特定時(shí)間間隔，以允許水分子從顆粒內(nèi)部擴(kuò)散至外部。眾所周知，所接受的實(shí)踐要求基于文獻(xiàn)中的表值，演繹地設(shè)置待處理的顆粒狀材料的停留時(shí)間，這可根據(jù)材料的類型而變化?；诖幚淼牟牧系募僭O(shè)的停留時(shí)間和小時(shí)生產(chǎn)率(由料斗必須供應(yīng)的變換機(jī)施加)，計(jì)算料斗的體積。由此得出不能將停留時(shí)間認(rèn)為是系統(tǒng)的變量，而應(yīng)該是預(yù)定的參數(shù)。為了調(diào)整顆粒狀材料在脫水處理結(jié)束時(shí)所具有的剩余濕度，處理空氣的特性作用于(改變空氣比量)溫度和/或露點(diǎn)溫度。在這點(diǎn)上，將指出，將露點(diǎn)溫度定義為空氣(或更具體地，空氣-蒸汽混合物)在恒壓下變成被水蒸汽飽和的溫度。明顯地，露點(diǎn)溫度與氣流的相對(duì)濕度相關(guān)。因此，傳統(tǒng)地，基于文獻(xiàn)中提出的標(biāo)準(zhǔn)條件針對(duì)不同類型的待處理的材料來(lái)管理脫水處理。由于在料斗內(nèi)發(fā)生的脫水處理的條件的變化性(例如，與料斗內(nèi)的熱流體動(dòng)力學(xué)相關(guān))的原因，脫水可能并不能表現(xiàn)得完全令人滿意，在所處理的材料中具有超過(guò)可接受的最大極限的剩余濕度。通常，為了克服此問(wèn)題，與所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)條件相比，處理空氣的脫水能力往往謹(jǐn)慎地增加，增加比量和溫度和/或減小處理空氣的含水量(即，降低露點(diǎn)溫度)。這明顯具有處理的能量效率的降低的結(jié)果。已經(jīng)提出了這樣的設(shè)備的解決方案，考慮在脫水處理之后，基于在離開料斗的材料中檢測(cè)到的剩余濕度來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)變量，如在被公開為No. US2007/0277392的美國(guó)專利申請(qǐng)中所教導(dǎo)的那樣。更詳細(xì)地，將顆粒狀材料的濕度檢測(cè)傳感器定位在料斗的出料口處，以在反饋中調(diào)節(jié)過(guò)程變量。然而，此系統(tǒng)在改進(jìn)脫水過(guò)程的控制的同時(shí)，仍不是完全令人滿意的。事實(shí)上，所提出的調(diào)節(jié)對(duì)所處理的材料的質(zhì)量并沒(méi)有立即產(chǎn)生的好處。因此，離開料斗的材料可能不會(huì)落在所要求的容許極限內(nèi)。此外，其廣泛地遭遇不穩(wěn)定現(xiàn)象。事實(shí)上，可能出現(xiàn)由于過(guò)程發(fā)生的條件的變化性的原因，由于所處理的顆粒狀材料的特性以及由于熱流體動(dòng)力學(xué)的原因，系統(tǒng)施加的參數(shù)的調(diào)節(jié)表現(xiàn)出與那些需要的有效調(diào)節(jié)相反。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，通過(guò)提供一種顆粒狀材料的脫水方法來(lái)克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，該方法允許即使在存在可變處理?xiàng)l件時(shí)，也達(dá)到與那些預(yù)定的濕度值相當(dāng)?shù)念w粒狀材料的剩余濕度值。本發(fā)明的另一目的是，提供一種顆粒狀材料的脫水方法，該方法允許即使在存在可變處理?xiàng)l件時(shí)也保持高能量效率。本發(fā)明的另一目的是，提供一種用于顆粒狀塑性材料的脫水設(shè)備，該設(shè)備允許即使在存在可變處理?xiàng)l件時(shí)，也達(dá)到與那些預(yù)定的濕度值相當(dāng)?shù)念w粒狀材料的剩余濕度值。本發(fā)明的另一目的是，提供一種用于顆粒狀塑性材料的脫水設(shè)備，該設(shè)備在可變操作條件下具有高能量效率。本發(fā)明的另一目的是，提供一種用于顆粒狀塑性材料的脫水設(shè)備，該設(shè)備在制造時(shí)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)。


根據(jù)上述目的，從隨后的權(quán)利要求的內(nèi)容中可清楚地看到本發(fā)明的技術(shù)特征，并且，參考通過(guò)非限制性實(shí)例示出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的附圖，從以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將是更清楚的，附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式制造的脫水設(shè)備的圖示；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式制造的脫水設(shè)備的圖示；圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用的脫水方法中使用的控制邏輯的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于使顆粒狀材料脫水的方法和設(shè)備，特別是顆粒狀塑性材料。
在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，在這里和后面，將術(shù)語(yǔ)“顆粒狀”理解為通常包括任何形式的材料，例如，顆粒形式、粉末形式或薄片形式。因此，還包括由板、片或薄膜等形狀的塑性材料的粉碎(grinding-crushing)所產(chǎn)生的小的薄片、箔片或板片。在說(shuō)明書中和在權(quán)利要求書中，將參考空氣流，將其作為執(zhí)行顆粒狀材料的脫水的處理流體。應(yīng)理解，這種表達(dá)過(guò)程并不唯一地表示僅使用空氣，而是還包括使用適于此目的的其他處理流體。更確切地，將術(shù)語(yǔ)“料斗”理解為，表示任何類型的容器，通常也叫做筒倉(cāng)，其橫向橫截面具有各種形狀，例如，具有圓形、正方形或矩形的橫截面，并在底部以設(shè)置有專用出料口的錐形截面結(jié)束，所述專用出料口通常由專用輸出閥控制。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，首先將描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，然后描述根據(jù)本發(fā)明的脫水方法。在附圖中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備總體上用參考數(shù)字1表示。根據(jù)本發(fā)明的一般性實(shí)施方式，脫水設(shè)備1包括-用于容納待脫水的顆粒狀材料的至少一個(gè)料斗10，其具有進(jìn)料口11和出料口 12 ；-與用于在料斗10內(nèi)部分配干燥空氣的裝置30流體連接的至少一個(gè)干燥空氣發(fā)生器20。有利地，設(shè)備1可以是多料斗類型的。在這種情況中，可以通過(guò)相對(duì)于每個(gè)料斗定位在輸送管道上的閥來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)料斗所需的干燥孔氣流的調(diào)節(jié)，如在以本申請(qǐng)人的名義被公開為No. EP 2224196的歐洲專利申請(qǐng)中所教導(dǎo)的。優(yōu)選地，如圖1和圖2中所示，設(shè)備1包括至少一個(gè)進(jìn)料(或接收器)裝置13，通過(guò)該進(jìn)料裝置將顆粒狀材料裝入料斗10，直到預(yù)定水平位置。進(jìn)料裝置13是用于顆粒狀材料的氣動(dòng)輸送(例如，以負(fù)壓)的系統(tǒng)的其中一個(gè)端部，與材料的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)筒倉(cāng)(未示出)連接。干燥空氣發(fā)生器20可以是任何類型的。優(yōu)選地，干燥空氣發(fā)生器20是包括吸附裝置的類型，所述吸附裝置例如為分子篩。該發(fā)生器可能是單塔類型的，或是具有吸附裝置的雙塔或多塔26的類型的(如圖1和圖2所示)，其在再生和操作步驟中彼此交替。該發(fā)生器設(shè)置有通風(fēng)裝置21 (例如鼓風(fēng)機(jī))，其能夠產(chǎn)生通過(guò)吸附裝置以在脫水之后在料斗內(nèi)部傳送的氣流。例如，通風(fēng)裝置(增壓的或抽氣的)由一個(gè)或多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)21 構(gòu)成，其設(shè)置有任何適當(dāng)類型的改變旋轉(zhuǎn)速度的裝置22，優(yōu)選地是電子類型的，例如任何適當(dāng)類型的反相器，其目的是改變對(duì)鼓風(fēng)機(jī)21的電機(jī)的供電的頻率，以便能夠調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的干燥空氣的流速。發(fā)生器20通過(guò)輸送管道23與料斗10流體連接，輸送管道23在位于料斗10內(nèi)的擴(kuò)散器插入物30 (其構(gòu)成上述的分配空氣的裝置)中引出。更詳細(xì)地，這種擴(kuò)散器插入物30可以由這樣的導(dǎo)管31構(gòu)成，導(dǎo)管31 —端與輸送管道23連接且另一端通向定位于料斗本身的下部區(qū)域中的擴(kuò)散器錐體32。擴(kuò)散器具有多個(gè)孔，(熱的)干燥空氣通過(guò)所述孔被供應(yīng)至料斗中，并在多個(gè)方向上擴(kuò)散，以便撞擊并由此使包含在料斗內(nèi)的所有顆粒狀材料脫水。該空氣流是相對(duì)于從料斗中出來(lái)的顆粒狀材料流的對(duì)流，以確保將要處理的材料的最高可能的脫水度。優(yōu)選地，加熱單元24沿著輸送管道23定位，以將孔氣流加熱至期望的處理溫度。
一旦空氣流已經(jīng)經(jīng)過(guò)顆粒狀塑性材料(從底部到頂部)并且已經(jīng)到達(dá)料斗的頂部，則排出的空氣(即，帶有從顆粒狀材料吸收的濕氣)流到返回管道25中，以再一次返回至干燥空氣發(fā)生器20。根據(jù)圖1和圖2所示的設(shè)備1的實(shí)施方式，將干燥空氣發(fā)生器20定位在料斗10 附近，并由此在料斗所供應(yīng)的處理機(jī)M的附近。例如，這種狀況可能出現(xiàn)在這樣的情況中， 對(duì)每個(gè)料斗提供具有相關(guān)干燥空氣發(fā)生器的獨(dú)立脫水系統(tǒng)。根據(jù)未在附圖中示出的替代實(shí)施方式，可能考慮將發(fā)生器20遠(yuǎn)離料斗定位專用區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，脫水設(shè)備1包括顆粒狀材料的濕度的至少一個(gè)第一
測(cè)量裝置40。將這種第一裝置40定位在料斗10的進(jìn)料口 11，以測(cè)量進(jìn)入料斗10的顆粒狀材料的初始濕度。如將在下面進(jìn)一步描述的，描述根據(jù)本發(fā)明的脫水方法，本發(fā)明以這樣的事實(shí)為基礎(chǔ)從操作觀點(diǎn)看，考慮進(jìn)入料斗的材料的初始濕度cO是基本的，以便適當(dāng)?shù)乜刂撇⒄{(diào)節(jié)脫水過(guò)程。這與到目前為止在現(xiàn)有技術(shù)中所應(yīng)用的方法是相反方向的，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于每種類型的顆粒狀材料，認(rèn)為初始濕度是恒定的，并且，最多(和在上述美國(guó)專利申請(qǐng) US2007/0277392中一樣)對(duì)離開料斗的顆粒狀材料的剩余濕度cf進(jìn)行反饋控制，這具有所有所述限制。用實(shí)驗(yàn)方法，申請(qǐng)人已經(jīng)能夠驗(yàn)證相同類型的顆粒狀材料中的初始濕度cO的變化不是如此偶然的，在最好的情況中，這種變化可能導(dǎo)致過(guò)量的能量消耗，并且，在最差的情況中，可能導(dǎo)致離開料斗的材料未充分脫水。脫水處理?xiàng)l件是相同的，具有不同初始濕度的顆粒狀材料需要不同的濕度釋放時(shí)間。如果待處理的材料具有比標(biāo)準(zhǔn)高的初始含水量，那么，必須對(duì)上述顆粒狀材料供以更大的能量，例如，增加空氣流和/或處理溫度。反之亦然，如果起始材料具有比標(biāo)準(zhǔn)低的初始含水量，那么，可以減小將要供應(yīng)至系統(tǒng)的能量，減小空氣流和/或處理溫度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。為了這種目的，設(shè)備1包括基于顆粒狀材料的初始濕度值來(lái)調(diào)節(jié)干燥空氣發(fā)生器 20的功能的至少一個(gè)電子控制單元50，所述除濕濕度值通過(guò)上述第一裝置40根據(jù)離開料斗10的顆粒狀材料必須具有的預(yù)定剩余濕度值來(lái)測(cè)量。優(yōu)選地，上述電子控制單元50調(diào)節(jié)脫水空氣發(fā)生器20的功能，以根據(jù)節(jié)能邏輯來(lái)改變傳送至料斗的干燥空氣流的比速率(specific rate)的值和/或所述干燥空氣的溫度和/或所述干燥空氣的含水量。特別地，通過(guò)用速度變化裝置22作用于通風(fēng)裝置21上，來(lái)改變比速率?？赏ㄟ^(guò)根據(jù)需要改變通過(guò)吸附裝置的空氣流，來(lái)調(diào)節(jié)干燥空氣流的含水量(在露點(diǎn)溫度tdew下測(cè)量)，例如，通過(guò)使一部分空氣流繞過(guò)分子篩脫水塔。通過(guò)作用于加熱單元來(lái)調(diào)節(jié)空氣流的溫度。根據(jù)圖2中所示的優(yōu)選實(shí)施方式，設(shè)備1包括顆粒狀材料的濕度的至少一個(gè)第二測(cè)量裝置60。將這種第二裝置60定位在料斗10的出料口 12，以測(cè)量離開料斗10的顆粒狀材料的剩余濕度。操作性地，如將在下面描述根據(jù)本發(fā)明的方法中所進(jìn)一步描述的，上述電子控制單元50還基于由第一裝置40測(cè)量的顆粒狀材料的剩余濕度值來(lái)調(diào)節(jié)干燥空氣發(fā)生器20 的功能。這兩個(gè)含水量測(cè)量裝置40、60可以基于現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種測(cè)量方法中的一種或多種，例如微波共振、紅外光譜測(cè)定或近紅外光譜測(cè)定、核磁共振分析器、電導(dǎo)方法 (conductimetric method)、電介質(zhì)方法、測(cè)壓方法等。優(yōu)選地，這兩個(gè)測(cè)量裝置40、60是微波共振類型的。更具體地，微波共振測(cè)量裝置可以包括λ/4或λ/2處的具有模式傳播(mode propagation)的開端式共振器，所述模式傳播在與傳播方向橫切的平面中具有電場(chǎng)和磁場(chǎng) (TEM)。在第一裝置例如定位在進(jìn)料裝置與料斗的頂部之間的情況下，顆粒狀材料(在進(jìn)入料斗之前或在離開料斗之后)通過(guò)共振室或共振腔。這種共振室或共振腔可以具有圓形、正方形或矩形橫截面，或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其他形狀。更具體地，裝置40、60可以有利地設(shè)置有適于在底部封閉腔室的門(在圖中未示出)，以允許材料樣本留在其內(nèi)部并執(zhí)行靜態(tài)類型測(cè)量。在下文中，表達(dá)“封閉腔室”用來(lái)表示裝置的此使用模式。在微波的頻率間隔中操作的電磁場(chǎng)與通過(guò)共振室或共振腔的顆粒狀材料的結(jié)合， 確定了共振頻率f和所述共振器的品質(zhì)因數(shù)Q，這與通過(guò)共振器的材料的濕度值相關(guān)。在脫水處理之前或之后，用上述類型的裝置執(zhí)行的成一行的顆粒狀材料的濕度的測(cè)量，帶來(lái)相當(dāng)多的好處，特別是待處理的材料的無(wú)損測(cè)量(電磁輻射對(duì)聚合物沒(méi)有任何類型的惡化效果)以及幾秒級(jí)別的瞬時(shí)測(cè)量時(shí)間。有利地，兩個(gè)測(cè)量裝置40和60可在不同的測(cè)量間隔上操作。特別地，將第一測(cè)量裝置40設(shè)置為，在具有比第二測(cè)量裝置60高的值的測(cè)量間隔上作用。當(dāng)處理可能以相對(duì)高的濕度水平開始然后在脫水處理之后達(dá)到非常低的水平的材料時(shí)，這種選擇特別有用，例如，與在PET的情況中那樣。對(duì)于此類型的聚合物，初始濕度可能從3000ppm開始，而在處理之后達(dá)到小于50ppm的值。因此，放置在料斗的頂部并處于進(jìn)料口上的第一裝置，將具有與定位于出料口上的裝置不同的測(cè)量間隔。有利地，第一裝置40和第二裝置60都可設(shè)置有任何適當(dāng)類型的門，例如氣動(dòng)的， 以便用靜態(tài)的方式執(zhí)行測(cè)量?？紤]到，在使用微波共振裝置的情況中，材料的濕度與品質(zhì)因素Q和共振頻率相關(guān)，并且考慮到，這些值又取決于共振室或共振腔內(nèi)有多少材料，可以看到，測(cè)量靜態(tài)材料時(shí)產(chǎn)生的誤差比在材料的通過(guò)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差小多少。操作性地，因此優(yōu)選的是，封閉定位于共振室或共振腔下方的門，執(zhí)行測(cè)量并打開門以允許材料流動(dòng)，從而為新的測(cè)量作準(zhǔn)備?，F(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的脫水方法。在描述中，將參考剛剛描述的根據(jù)本發(fā)明的脫水設(shè)備1，因此將使用相同的參考數(shù)字。根據(jù)本發(fā)明的一般實(shí)施方式，使顆粒狀材料(特別是塑性材料)脫水的方法包括以下操作步驟a)布置脫水設(shè)備1，其包括用于容納待脫水的顆粒狀材料的至少一個(gè)料斗10(其具有進(jìn)料口 11和出料口 12)，以及與用于在料斗10內(nèi)部分配干燥空氣的裝置30流體連接的至少一個(gè)干燥空氣發(fā)生器20 ；b)通過(guò)上述進(jìn)料口 11將顆粒狀材料裝入料斗中；c)測(cè)量進(jìn)入料斗10的顆粒狀材料的初始濕度CO ；d)基于所測(cè)量的顆粒狀材料的初始濕度CO的值來(lái)計(jì)算通過(guò)料斗的在離開料斗的顆粒狀材料中達(dá)到預(yù)定剩余濕度值所需的干燥空氣流的脫水能力，顆粒狀材料在料斗內(nèi)的停留時(shí)間是固定的；e)產(chǎn)生通過(guò)所述料斗10的具有在計(jì)算步驟d)中所計(jì)算的脫水能力的干燥空氣流。應(yīng)指出，將“干燥空氣發(fā)生器”理解為，通常不僅包括使空氣脫水的裝置(例如吸附塔)和相關(guān)的通風(fēng)裝置(例如鼓風(fēng)機(jī)和變速器)，而且還包括調(diào)節(jié)干燥空氣流的溫度的加熱裝置(例如加熱單元24)。應(yīng)理解，干燥空氣發(fā)生器20的啟動(dòng)并非必須也要求啟動(dòng)加熱裝置24。如以上已經(jīng)提到的，與現(xiàn)有技術(shù)中的之前的應(yīng)用相反，本發(fā)明以這樣的事實(shí)為基礎(chǔ)為了高效地且有效地進(jìn)行顆粒狀材料的脫水處理，必須要考慮進(jìn)入料斗的材料的有效且真實(shí)的初始濕度cO。換句話說(shuō)，已經(jīng)驗(yàn)證僅控制過(guò)程變量(例如，干燥空氣比流速、空氣流的溫度和含水量)是不夠的，而是必須考慮由進(jìn)入料斗的材料的初始濕度cO所表現(xiàn)的變化性。如果畫出材料的剩余濕度值Cf與材料在料斗中的停留時(shí)間τ的關(guān)系的圖，假設(shè)上述過(guò)程變量(比流速k、處理溫度Τ、露點(diǎn)溫度Tdew)是恒定的，那么，可以看到曲線如何根據(jù)材料的初始濕度值cO而變化。如果待處理的材料具有cOl的初始濕度，在TO的處理溫度下使其脫水，具有比空氣流速kO和TdO的露點(diǎn)溫度，那么，材料將在停留時(shí)間τ之后以cfl的最終濕度離開處理料斗。不同地，如果待處理的材料具有c02 > cOl的初始濕度，那么，為了以相同的停留時(shí)間τ達(dá)到相同的最終剩余濕度cfOl，必須增加比空氣流速kO和/或處理溫度Τ0，和/或必須減小干燥空氣流的露點(diǎn)溫度Tdew。操作性地，在裝載顆粒狀材料的步驟b)的過(guò)程中，進(jìn)行測(cè)量顆粒狀材料的初始濕度cO的步驟C)。基于裝載過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的值，根據(jù)將達(dá)到的剩余濕度值Cf和在料斗中的預(yù)定停留時(shí)間τ，精心設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(優(yōu)選地，通過(guò)控制單元50，CPU來(lái)自動(dòng)地進(jìn)行)，計(jì)算過(guò)程變量(比流速k、處理溫度T和含水量)的正確值，并適當(dāng)?shù)貑?dòng)干燥空氣發(fā)生器20 (由此，意味著通風(fēng)裝置，以及加熱裝置，如果需要的話)。特別地，基于所測(cè)量的初始濕度值cO，發(fā)生器20將按照以下公式Q = M*k，根據(jù)小時(shí)生產(chǎn)率(由變換機(jī)M施加，由料斗供應(yīng))以速率Q供應(yīng)脫水的空氣。其中，k是空氣流的比速率，如已經(jīng)所述的，其通過(guò)相關(guān)性或算法而與初始濕度值 cO以及與材料的類型相關(guān)。為了這種目的，將根據(jù)需要啟動(dòng)通風(fēng)裝置21，通過(guò)速度變化裝置22調(diào)節(jié)比流速(specific flow rate,比潦)。根據(jù)過(guò)程變量的值，可以啟動(dòng)加熱裝置24(如果需要的話)，以將空氣流加熱至期望的溫度T，并且，可以啟動(dòng)發(fā)生器的吸附裝置26的控制系統(tǒng)，以使空氣流達(dá)到期望的含水量(以露點(diǎn)溫度Tdew測(cè)量)。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的脫水方法包括步驟f)根據(jù)節(jié)能邏輯，基于測(cè)量的顆粒狀材料的初始濕度值，一旦逐漸裝入料斗中的顆粒狀材料的初始濕度CO改變，則通過(guò)作用于發(fā)生器20的功能來(lái)調(diào)節(jié)空氣流的脫水能力。操作性地，通過(guò)改變比流速k和/或氣流的溫度T和/或氣流的含水量(被定義為Tdew)，來(lái)進(jìn)行脫水能力的調(diào)節(jié)。如上所述，可以通過(guò)利用速度變化裝置22作用于發(fā)生器20的通風(fēng)裝置21，來(lái)調(diào)節(jié)比流速K?？赏ㄟ^(guò)加熱裝置(例如加熱單元24)來(lái)調(diào)節(jié)干燥空氣流的溫度T?？赏ㄟ^(guò)根據(jù)需要改變通過(guò)吸附裝置的空氣流，來(lái)調(diào)節(jié)干燥氣流的含水量，例如，通過(guò)使一部分空氣流繞過(guò)分子篩脫水塔。有利地，可以在以下兩個(gè)過(guò)程中應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法，一個(gè)是在在靜止?fàn)顟B(tài)下起作用的過(guò)程中，即，在對(duì)料斗預(yù)裝載顆粒狀材料時(shí)變換機(jī)M未啟動(dòng)，另一個(gè)是在在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下起作用的過(guò)程中，即，在已脫水的材料開始離開出料口 12時(shí)繼續(xù)將未處理的材料供應(yīng)至料斗中，例如，通過(guò)安裝在進(jìn)料口 11中的進(jìn)料裝置來(lái)供應(yīng)。將理解，根據(jù)本發(fā)明的方法可以連續(xù)地對(duì)兩種類型的功能來(lái)應(yīng)用，或者僅對(duì)這兩種類型的功能中的一種來(lái)應(yīng)用。對(duì)于動(dòng)態(tài)運(yùn)行，該方法由此包括步驟i)通過(guò)所述出料口 12從料斗10清空經(jīng)受脫水處理的顆粒狀材料。如將在下面進(jìn)一步描述的，調(diào)節(jié)步驟f)在在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下起作用的過(guò)程中更有用， 假設(shè)，在此功能模式中不能改變?cè)诹隙分械耐Ａ魰r(shí)間τ，這與在靜態(tài)模式下起作用的過(guò)程中不同，此時(shí)材料沒(méi)有排出且由此只有對(duì)此參數(shù)的干涉是可能的(延長(zhǎng)或縮短材料在料斗中的停留)。有利地，測(cè)量進(jìn)入料斗10的顆粒狀材料的初始濕度cO的步驟C)可以以At的時(shí)間間隔重復(fù)，優(yōu)選地，該時(shí)間間隔不比材料在料斗中的停留時(shí)間τ長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，脫水方法包括步驟g)測(cè)量離開料斗10 的顆粒狀材料的剩余濕度Cf。調(diào)節(jié)步驟f)還與在測(cè)量步驟g)中測(cè)量的離開料斗的顆粒狀材料的剩余濕度值Cf相關(guān)地進(jìn)行。更具體地，在靜態(tài)起作用的過(guò)程中，假設(shè)脫水已經(jīng)以過(guò)程變量的預(yù)定的值開始，對(duì)出料口 12附近的材料的一部分(其可能已經(jīng)完全處理或僅部分處理)執(zhí)行顆粒狀材料的剩余濕度Cf的測(cè)量。一旦已經(jīng)獲得剩余濕度值Cf，便可以進(jìn)行調(diào)節(jié)步驟f)。根據(jù)待脫水的材料的類型，以及所測(cè)量的初始濕度值c0，可能改變與干燥空氣流相關(guān)的過(guò)程變量的值 (比流速k、溫度T和含水量Tdew)。在此階段中，也可以考慮在動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程中所需的小時(shí)生產(chǎn)率，以便針對(duì)后續(xù)的階段正確地重新設(shè)置過(guò)程變量(例如，假設(shè)隨后將供應(yīng)的材料具有基本上相同的初始濕度值cO)。優(yōu)選地，在啟動(dòng)發(fā)生器之后的一時(shí)間t之后，執(zhí)行測(cè)量顆粒狀材料的剩余濕度Cf 的步驟g)，所述時(shí)間t小于顆粒狀材料在料斗中的停留時(shí)間τ (估計(jì)的或預(yù)定的)?；谒鶞y(cè)量的剩余濕度值Cf和要達(dá)到的剩余濕度值，可以啟動(dòng)或可以不啟動(dòng)顆粒狀材料到下方的變換機(jī)的供給，例如，通過(guò)啟動(dòng)定位于出料口下面的進(jìn)料裝置(例如，其可能由螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)成)。如果在步驟g)中測(cè)量的顆粒狀材料的剩余濕度值Cf小于或等于預(yù)定值，那么，使得能夠供給材料以提供所處理的材料，開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)功能。由此，減小物品生產(chǎn)的等待時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在靜態(tài)功能過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的設(shè)備的節(jié)能。如果在步驟g)期間測(cè)量的剩余濕度值Cf大于預(yù)定值，那么，使得不能夠供給材料，且處理繼續(xù)進(jìn)行，調(diào)節(jié)過(guò)程變量和/或改變停留時(shí)間?？梢约皶r(shí)地重復(fù)與步驟g)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量操作。有利地，可以利用回收系統(tǒng)(未在附圖中示出)將濕度值不符合所需規(guī)格的少量離開顆粒狀材料運(yùn)送回料斗的頂部，以進(jìn)行進(jìn)一步脫水。有利地，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)功能，前述的測(cè)量離開料斗10的顆粒狀材料的剩余濕度 Cf的步驟g)以時(shí)間間隔At重復(fù)，該時(shí)間間隔At不比材料在料斗中的停留時(shí)間τ長(zhǎng)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟h)存儲(chǔ)在步驟C)和g)中測(cè)量的初始濕度值c0和剩余濕度值Cf。在不考慮控制離開材料的剩余濕度的情況中，存儲(chǔ)的步驟h)可以僅限于初始濕度值cO。有利地，初始濕度值cO可以與定義空氣流的脫水能力的相應(yīng)過(guò)程參數(shù)一起存儲(chǔ)。在調(diào)節(jié)步驟f)中，認(rèn)為剩余濕度值Cf與在同材料在料斗中的停留時(shí)間τ相當(dāng)?shù)妮^早時(shí)間間隔時(shí)測(cè)量的初始濕度值cO相關(guān)。特別地，在調(diào)節(jié)步驟f)中，將隨著時(shí)間逐漸測(cè)量的初始濕度值cO認(rèn)為是對(duì)進(jìn)入料斗的顆粒狀材料的量加權(quán)的值，來(lái)調(diào)節(jié)脫水能力，并且，脫水能力可與這些加權(quán)值中的每個(gè)值暫時(shí)地相關(guān)。這樣，過(guò)程變量的調(diào)節(jié)可以逐漸地且連續(xù)地適應(yīng)于料斗中的材料的有效需求，將所述有效需求認(rèn)為是各種輸入的平均值(將所述各種輸入理解為具有不同的初始含水量的材料)。優(yōu)選地，如以上描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備時(shí)所提到的，通過(guò)定位于料斗10的進(jìn)料口 11處的、微波共振類型的至少一個(gè)第一濕度測(cè)量裝置40，來(lái)進(jìn)行測(cè)量初始濕度CO的步驟
C) O以相同的方式，通過(guò)定位于料斗10的出料口 12處的、微波共振類型的至少一個(gè)第二濕度測(cè)量裝置60，來(lái)進(jìn)行測(cè)量剩余濕度cf的步驟g)。微波共振類型的濕度測(cè)量裝置40、60包括至少一個(gè)共振室。優(yōu)選地，在腔室封閉時(shí)進(jìn)行測(cè)量，以減小誤差，如上面已經(jīng)說(shuō)明的。現(xiàn)在將參考圖3所示的流程圖，描述特別是應(yīng)用于動(dòng)態(tài)功能的優(yōu)選的控制邏輯。應(yīng)這樣讀圖，假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)利用了用于過(guò)程變量的一組派定值，例如，從靜態(tài)功能的之前的階段得到，或簡(jiǎn)單地從伴隨有動(dòng)態(tài)功能的之前的階段得到。更具體地，在第一個(gè)I/O塊，定位于出料口下方的第二測(cè)量裝置將測(cè)量離開料斗的材料的剩余含水量Cf。然后，下一個(gè)控制塊將驗(yàn)證剩余濕度值是否在間隔[Q-N，Q+N]內(nèi)， 其中，值Q是材料的繼續(xù)進(jìn)行顆粒狀材料到最終產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換所需的剩余濕度值，N是預(yù)定的公差值。如果值Cf不在上述間隔內(nèi)，那么，下一個(gè)控制塊將驗(yàn)證上述所測(cè)量的值Cf是否低于閾值Q-N(即，材料比所需要的更干)。如果驗(yàn)證了這種條件，那么，下一個(gè)處理塊降低空氣流的脫水能力(例如，通過(guò)將空氣比流速減小一定的值A(chǔ)k，和/或降低溫度T和/或降低含水量，即Tdew)。反之亦然，如果不滿足之前的條件(cf <Q_N)且cf的值由此超過(guò)閾值Q+N(即，材料比所需要的更濕)，那么，增加空氣流的脫水能力。從脫水能力變化塊(空氣流的比速率和/或處理溫度和/或露點(diǎn)溫度的變化)，下一個(gè)I/O塊修改過(guò)程參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。更具體地，根據(jù)在處理之前較早測(cè)量的初始濕度值，修改過(guò)程變量(例如，空氣比流速和/或處理溫度和/或露點(diǎn)溫度)的參數(shù)表，例如，在處理之前較早測(cè)量的所述第一初始濕度值是利用位于料斗頂部的第一含水量測(cè)量裝置在時(shí)間t_ τ (其中，τ是材料在料斗中的停留時(shí)間)中測(cè)量的。下一個(gè)塊是訪問(wèn)包含新的脫水參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述新的脫水參數(shù)是基于初始濕度值通過(guò)氣態(tài)流體的上述變量的變化來(lái)修改的。結(jié)束之前的最后一個(gè)I/O塊(脫水系統(tǒng)關(guān)閉)是初始濕度的測(cè)量。在時(shí)間t+Δ τ，再次開始，以顆粒狀材料的最終剩余濕度的讀數(shù)為起點(diǎn)；時(shí)間 Δ τ可以相當(dāng)于停留時(shí)間τ或相當(dāng)于更低的值。如已經(jīng)針對(duì)脫水參數(shù)與初始濕度的可靠對(duì)應(yīng)所提到的，必須等待材料通過(guò)兩個(gè)含水量測(cè)量裝置所需要的時(shí)間，其與停留時(shí)間相當(dāng)。可能注意到，使用兩個(gè)測(cè)量裝置40、60(—個(gè)在料斗的進(jìn)料口 11，一個(gè)在料斗的出料口 12)，并應(yīng)用以上參考圖3描述的控制邏輯，可跟蹤所有過(guò)程變量，特別是要經(jīng)受脫水的材料的初始濕度。此外，由于兩個(gè)測(cè)量裝置40、60和控制邏輯的原因，該系統(tǒng)能夠自發(fā)地學(xué)習(xí)。事實(shí)上可能觀察到，即使相對(duì)于相同的聚合物，某些類型的顆粒也可能(例如)在粒度大小方面不同。結(jié)果，根據(jù)初始濕度而定義以在處理之后達(dá)到預(yù)定剩余濕度值的空氣比流速和/或處理溫度和/或露點(diǎn)溫度的值可能是不正確的。由于根據(jù)本發(fā)明的方法的原因，不用執(zhí)行初步試驗(yàn)，便可發(fā)現(xiàn)根據(jù)初始濕度的過(guò)程變量的正確的值。因此，該系統(tǒng)能夠自學(xué)習(xí)。本發(fā)明使得可能實(shí)現(xiàn)許多優(yōu)點(diǎn)，其中部分優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)描述過(guò)。與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)解決方案相比，即使在存在可變處理?xiàng)l件的情況下(特別是由于裝入料斗中的材料的特性的變化性)，根據(jù)本發(fā)明的脫水方法和設(shè)備也允許達(dá)到與預(yù)定值相當(dāng)?shù)念w粒狀材料的剩余濕度值。根據(jù)本發(fā)明的脫水方法和設(shè)備使得可能明顯地減小脫水處理的能耗，使過(guò)程變量適應(yīng)于待處理的材料的有效需求。特別地，即使在存在可變處理?xiàng)l件的情況下，根據(jù)本發(fā)明的脫水方法和設(shè)備也允
許保持高能量效率，。根據(jù)本發(fā)明的脫水方法使得可能實(shí)現(xiàn)對(duì)所處理的材料的質(zhì)量具有直接好處的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的脫水方法的調(diào)節(jié)系統(tǒng)不太可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明的脫水方法還使得可能實(shí)現(xiàn)具有自學(xué)能力的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的脫水設(shè)備最后是簡(jiǎn)單且制造便宜的，因?yàn)槠洳恍枰厥獾脑O(shè)備改進(jìn)。因此，由此設(shè)計(jì)的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目的。明顯地，在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施方式中，與那些以上說(shuō)明的形狀和構(gòu)造不同的形狀和結(jié)構(gòu)同時(shí)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 此外，所有的部件都可以用技術(shù)上等同的部件代替，并且，可以根據(jù)需要改變所使用的尺寸、形狀和材料。
權(quán)利要求
1.顆粒狀材料的脫水方法，所述顆粒狀材料特別是塑性材料，所述方法包括以下操作步驟a)布置脫水設(shè)備(1)，所述脫水設(shè)備包括用于容納待脫水的所述顆粒狀材料的至少一個(gè)料斗(10)，所述至少一個(gè)料斗具有進(jìn)料口(11)和出料口(12))；以及至少一個(gè)干燥空氣發(fā)生器(20)，與用于在所述料斗(10)內(nèi)分配干燥氣流的裝置(30)流體連接；b)通過(guò)所述進(jìn)料口將顆粒狀材料裝入所述料斗內(nèi)；c)測(cè)量進(jìn)入所述料斗(10)的顆粒狀材料的初始濕度(Ctl)；d)基于所測(cè)量的顆粒狀材料的初始濕度(Ctl)的值，來(lái)計(jì)算通過(guò)所述料斗的為了在離開所述料斗的顆粒狀材料中達(dá)到預(yù)定濕度值所需的干燥氣流的脫水能力，所述顆粒狀材料在所述料斗內(nèi)的停留時(shí)間是固定的；e)產(chǎn)生通過(guò)所述料斗(10)的具有在計(jì)算步驟d)中計(jì)算的脫水能力的干燥氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水方法，包括步驟f)根據(jù)節(jié)能邏輯，基于所測(cè)量的顆粒狀材料的初始濕度值，在逐漸裝入所述料斗中的顆粒狀材料的初始濕度(Ctl)改變時(shí)，則通過(guò)作用于所述發(fā)生器00)的功能來(lái)調(diào)節(jié)所述氣流的脫水能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫水方法，其中，通過(guò)改變所述氣流的比流速和/或所述氣流的溫度和/或所述氣流的含水量，來(lái)進(jìn)行所述脫水能力的調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫水方法，包括步驟g)測(cè)量離開所述料斗(10)的顆粒狀材料的剩余濕度(Cf)，所述調(diào)節(jié)步驟f)還與在測(cè)量步驟g)中測(cè)量的離開所述料斗的顆粒狀材料的剩余濕度的值相關(guān)地進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫水方法，其中，測(cè)量離開所述料斗(10)的顆粒狀材料的剩余濕度(Cf)的所述步驟g)以不大于所述材料在所述料斗中的停留時(shí)間(τ)的時(shí)間間隔 (At)重復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫水方法，包括步驟h)存儲(chǔ)分別在步驟c)和g)中測(cè)量的初始濕度值(Ctl)和剩余濕度值(Cf)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫水方法，其中，在所述調(diào)節(jié)步驟f)中，所述剩余濕度值(Cf) 被視為與在一較早時(shí)間間隔測(cè)量的初始濕度值(Ctl)相關(guān)，所述較早時(shí)間間隔與所述材料在所述料斗中的停留時(shí)間(τ)相當(dāng)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的脫水方法，其中，測(cè)量進(jìn)入所述料斗(10)的顆粒狀材料的初始濕度(Ctl)的所述步驟C)以不大于所述材料在所述料斗中的停留時(shí)間(τ )的時(shí)間間隔(At)重復(fù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫水方法，其中，在所述調(diào)節(jié)步驟f)中，通過(guò)將隨著時(shí)間逐漸測(cè)量的初始濕度值(Ctl)視為對(duì)進(jìn)入所述料斗的材料的量的加權(quán)值，來(lái)調(diào)節(jié)所述脫水能力， 并且，所述脫水能力能與所述加權(quán)值中的每一個(gè)暫時(shí)地相關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水方法，其中，測(cè)量所述初始濕度(Ctl)的所述步驟C)至少通過(guò)定位于所述料斗(10)的進(jìn)料口(11)處的微波共振類型的第一濕度測(cè)量裝置GO) 來(lái)進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫水方法，其中，測(cè)量所述剩余濕度(Cf)的所述步驟g)至少通過(guò)定位于所述料斗(10)的出料口(1 處的微波共振類型的第二濕度測(cè)量裝置陽(yáng)0) 來(lái)進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的脫水方法，其中，所述微波共振類型的所述第一濕度測(cè)量裝置(40、60)包括至少一個(gè)共振室，測(cè)量在所述共振室封閉的情況下進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫水方法，其中，所述微波共振類型的所述第二濕度測(cè)量裝置(40、60)包括至少一個(gè)共振室，測(cè)量在所述共振室封閉的情況下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水方法，包括步驟i)通過(guò)所述出料口(12)從所述料斗 (10)排放經(jīng)過(guò)脫水的顆粒狀材料。
15.顆粒狀材料的脫水設(shè)備，所述顆粒狀材料特別是塑性材料，所述脫水設(shè)備包括-至少一個(gè)料斗(10)，用于容納待脫水的顆粒狀材料，具有進(jìn)料口(11)和出料口 (12)；-至少一個(gè)干燥空氣發(fā)生器(20)，與用于在所述料斗(10)內(nèi)分配所述干燥空氣的裝置 (30)流體連接，其特征在于，至少包括測(cè)量所述顆粒狀材料中的濕度的第一裝置(40)，該第一裝置 (40)定位在所述料斗(10)的進(jìn)料口(11)處，以測(cè)量進(jìn)入所述料斗(10)的顆粒狀材料的初始濕度，以及，其特征在于，包括至少一個(gè)電子控制單元(50)，所述電子控制單元(50)根據(jù)離開所述料斗(10)的顆粒狀材料必須具有的預(yù)定剩余濕度值，基于由所述第一裝置(40) 測(cè)量的顆粒狀材料的初始濕度值，來(lái)調(diào)節(jié)所述干燥空氣發(fā)生器(20)的功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的脫水設(shè)備，其中，所述電子控制單元(50)調(diào)節(jié)所述干燥空氣發(fā)生器(20)的功能，以根據(jù)節(jié)能邏輯來(lái)改變傳送至所述料斗的干燥氣體流的比速率的值和/或所述干燥氣體的溫度和/或所述干燥氣體的含水量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的脫水設(shè)備，至少包括測(cè)量所述顆粒狀材料的濕度的第二裝置(60)，該第二裝置(60)定位在所述料斗(10)的出料口(12)處，以測(cè)量離開所述料斗 (10)的顆粒狀材料的剩余濕度，所述電子控制單元(50)也基于由所述第一裝置(40)測(cè)量的顆粒狀材料的剩余濕度值來(lái)調(diào)節(jié)所述干燥空氣發(fā)生器(20)的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的脫水設(shè)備，其中，所述第一測(cè)量裝置(40)和第二測(cè)量裝置 (60)是微波共振類型的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的脫水設(shè)備，其中，將所述第一測(cè)量裝置(40)設(shè)置為，以具有比所述第二測(cè)量裝置(60)高的值的測(cè)量間隔工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顆粒狀材料的脫水方法和設(shè)備，脫水方法包括以下操作步驟a)布置脫水設(shè)備1，其包括用于容納待脫水的顆粒狀材料的、具有進(jìn)料口(11)和出料口(12)的至少一個(gè)料斗10，以及與用于在料斗10內(nèi)分配干燥空氣的裝置30流體連接的至少一個(gè)干燥空氣發(fā)生器20；b)通過(guò)進(jìn)料口將顆粒狀材料裝入料斗；c)測(cè)量進(jìn)入料斗的顆粒狀材料的初始濕度c0；d)基于所測(cè)量的初始濕度值，計(jì)算通過(guò)料斗的在離開料斗的顆粒狀材料中達(dá)到預(yù)定剩余濕度值所需的干燥氣流的脫水能力，顆粒狀材料在料斗內(nèi)的停留時(shí)間是固定的；e)啟動(dòng)發(fā)生器，產(chǎn)生通過(guò)所述料斗的具有在計(jì)算步驟d)中計(jì)算的脫水能力的干燥氣流。
文檔編號(hào)F26B9/06GK102455114SQ20111032957
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
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