КОНТУР И СПОСОБ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕУСТАНОВИВШИМИСЯ СОСТОЯНИЯМИ В УСТАНОВКЕ НЕПРЕРЫВНОГО МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ ВСПЕНИВАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ Российский патент 2022 года по МПК B29B9/06 B29C48/275 

Настоящее изобретение относится к контуру и способу для управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта в установке непрерывного массового производства гранулированных вспениваемых полимеров (EPS) или экструдированных полимеров (XPS) посредством экструзии.

Цель настоящего изобретения заключается в надежном управлении переходными состояниями и нештатными ситуациями при минимизации временных и материальных потерь.

Упомянутый контур и способ используют при управлении стадиями с переходными состояниями, такими как запуск, останов, временное прерывание, прерывание и перезапуск грануляции, и даже более конкретно, когда упомянутую грануляцию выполняют посредством подводного гранулятора, как описано в WO 03/106544, или распылительного гранулятора, как описано в WO 03/053650.

Кроме того, упомянутый способ используют в процессе управления нештатными ситуациями продукта, которые могут возникнуть в установке непрерывного производства гранулированных или экструдированных вспениваемых полимеров.

Описанный и заявленный способ также применим в "переключаемых" процессах, другими словами, в тех, которые обеспечивают возможность получения вспениваемых и невспениваемых полимерных гранулятов с использованием одной и той же установки.

Выражение "непрерывное массовое" производство относится ко всем процессам, связанным с приготовлением полимера в расплавленном состоянии и последующей обработкой, такой как смешивание с дополнительными добавками, охлаждением расплавленной массы и последующим преобразованием в твердые частицы. Эта последняя стадия, например, может происходить посредством грануляции, во время которой расплавленную массу преобразуют в твердые частицы (обычно имеющие размер от 0,3 до 2 мм для вспениваемого полистирола; от 1 до 15 мм для невспениваемых полимеров), или посредством экструзии, при которой обычно получают экструдированные формы (XPS, экструдированный полистирол), которые охлаждают и отверждают ниже по ходу потока от экструзионной головки.

Для целей настоящего обсуждения выражение "переходное состояние" относится ко всем стадиям процесса, которые не являются полностью рабочими, и, в частности, к запуску, останову и любым нештатным ситуациям, обнаруженным в процессе производства, которые могут повлиять как на процесс, так и на продукт.

Для целей настоящего обсуждения выражение "конечное устройство" относится к гранулятору или экструдеру, с помощью которого расплавленную полимерную массу охлаждают и отверждают в желаемой форме (другими словами, в виде гранул и экструдированных форм, соответственно).

Для целей настоящего обсуждения термин "емкость" относится к объему контейнера, например, приемного сосуда, резервуара или аналогичных устройств.

Для целей настоящего обсуждения, если не указано иное, проценты являются массовыми.

Для целей настоящего обсуждения все рабочие условия, приведенные в тексте, следует понимать как предпочтительные условия, даже если это явно не указано.

Для целей настоящего обсуждения термин "содержит" или "включает в себя" также включает в себя термин "состоит из" или "по существу состоит из".

Для целей настоящего обсуждения границы диапазонов всегда включают в себя конечные точки, если не указано иное.

Во время непрерывного массового производства вспениваемых полимеров, установка может находиться в переходном режиме работы.

Действительно, производство требует стадии запуска процесса и стадии останова. Кроме того, могут возникать различные наборы проблем при дозировании добавок и полимера, при регулировании расхода потока, температуры и давления или во время самой грануляции.

Эти стадии с переходным состоянием приводят к существенным недостаткам, которые проиллюстрированы ниже.

Для производства вспениваемых гранул (EPS) гранулятор может быть запущен только при четко определенных рабочих условиях; в частности, обычно необходимо, чтобы расход потока вспениваемого полимера уже находился в заданном диапазоне, например, по меньшей мере 30% от номинального расхода потока или даже по меньшей мере 50%, если используют подводные грануляторы, прежде чем можно будет подавать его на гранулятор. Кроме того, температура и давление полимерного расплава, поступающего в грануляционную головку, должны быть заранее согласованы с необходимыми значениями для запуска гранулятора. Аналогично, рецептура должна быть согласована с целевым значением; в частности, вспенивающий агент уже должен присутствовать в полимерном расплаве в заранее установленном количестве.

В противном случае запуск гранулятора может оказаться очень проблематичным - например, если количество вспенивающего агента слишком мало, то может возникнуть блок высокого давления, поскольку вспенивающий агент существенно снижает вязкость массы расплавленного полимера - или неэффективным - если, например, не все отверстия в головке гранулятора открыты.

Таким образом, обычно невозможно запустить гранулятор, если установка находилась в простаивающем состоянии. Поэтому существует необходимость надежного управления этой стадией с переходным состоянием при минимизации временных и материальных потерь. Поэтому, на начальных стадиях выгодно готовить полимер, транспортировать его с необходимым расходом потока и добавлять вспенивающий агент и любые другие добавки без использования гранулятора, предусмотренного для гранулирования вспенивающихся полимеров.

Кроме того, непредвиденное или запланированное отключение установки может потребовать удаления присутствующего в ней вспениваемого полимера в расплавленном состоянии. Действительно, некоторые обычно используемые добавки, такие как огнезащитные агенты и связанные с ними синергетические агенты, являются термолабильными, что означает, что они разлагаются и могут также вызывать деполимеризацию полимера, в котором они содержатся. Кроме того, вспенивающий агент имеет тенденцию смешиваться и выделяться, если расход потока опускается ниже определенного значения. Следовательно, вспениваемая полимерная масса, содержащаяся в расплавленном состоянии в установке после останова, как правило, не может быть гранулирована, и, следовательно, управлять ею необходимо каким-либо другим образом.

По тем же причинам, как для запуска, так и для останова установки по производству экструдированных полимеров (XPS), необходимо управлять упомянутой полимерной массой каким-либо другим образом и предотвращать ее попадание в экструзионную головку, с помощью которой получают желаемые твердые готовые изделия.

По этим причинам установка по производству гранулированных вспениваемых полимеров нуждается во вторичном выпуске, из которого выходит полимерная масса в расплавленном состоянии во время запуска, очистки и останова установки, предотвращая ее попадание в конечное устройство. Этот выпуск обычно реализуют с использованием трехходового клапана, известного как "пусковой" клапан, который отклоняет весь вспениваемый полимер на упомянутый второй выпуск.

Обычно, когда позволяют условия, после запуска установки упомянутый клапан переводят в рабочее положение, быстро транспортируя всю массу расплавленного полимера к конечному устройству.

Массу вспениваемого полимера, выходящую из упомянутого второго выпуска, обычно транспортируют при атмосферном давлении и удаляют из него вручную или с помощью соответствующих механических устройств, формируя блоки различных размеров, которые охлаждают и отверждают.

Однако это решение имеет различные недостатки. Действительно, полимер обычно содержит легковоспламеняющийся вспенивающий агент, который при доведении до атмосферного давления вызывает сильное расширение продукта и выброс горючих соединений в атмосферу.

Это расширение позволяет производить промышленные товары, обладающие низкой плотностью и большим объемом, которые являются очень громоздкими для обработки и хранения, что может привести к опасности возникновения пожара.

Если вспенивающий агент извлекают, например, с помощью системы улавливания, он все равно в конечном итоге рассеивается в значительном количестве воздуха, что делает очень проблематичным его повторное использование, а также поглощение подходящим средством, таким как активированный уголь.

Наконец, вспененный полимер, выходящий из упомянутого второго пути, став объемной массой с низкой плотностью, не может быть легко возвращен в процесс, и это приводит к чистым производственным потерям.

Если установка обеспечивает производство полимера путем плавления гранул в экструдере, и установка имеет ограниченный размер, то ее запуск и останов происходят сравнительно быстро. Таким образом, производство этих отходов во время запуска или останова может быть управляемым, а соответствующие риски могут быть ограничены.

Однако если полимер поступает непосредственно с производственной установки, или если установка имеет большие размеры, то запуск и останов не могут быть мгновенными, что приводит к значительному увеличению производства отходов, а также к сопутствующим рискам.

Эти недостатки особенно актуальны для установок, которые обеспечивают производство полимера, согласованное с процессом производства вспениваемых гранулятов, поскольку время запуска и останова также должно включать в себя относительно медленную стадию полимеризации мономера.

Задач, связанных с переходными состояниями на установке по производству винилароматических полимеров, касается очень ограниченное число заявок на патенты.

В публикации WO 2011/092250 описан способ запуска производственного процесса для вспениваемых гранул винилароматического полимера. Способ предусматривает использование двух грануляторов. Винилароматический полимер, содержащий вспенивающий агент, подают в гранулятор до тех пор, пока расход его потока не войдет в рабочий диапазон для работы второго гранулятора, и пока пропорции вспенивающего агента и любых присутствующих добавок не будут соответствовать спецификации.

Два гранулятора могут действовать как резервный блок при возникновении проблем, которые требуют отключения одного из двух грануляторов, например, для технического обслуживания. Таким образом, способ, описанный в WO 2011/092250, никоим образом не предусматривает операцию удаления вспенивающего агента перед гранулированием расплава полимера.

В документе EP 0774332 описан способ гранулирования термопластичных смол, который способен непрерывно работать, даже если вязкость полимера существенно изменяется. Этого достигают с помощью двух гранулирующих головок, которые работают попеременно в зависимости от вязкости полимера. В патенте не предложена операция удаления вспенивающего агента перед тем, как расплав полимера будет отправлен на грануляцию.

В документе US 2012/0267818 описан способ грануляции, уменьшающий потери, которые могут возникнуть во время запуска или каких-либо промежуточных прерываний. Способ предусматривает, что расплав, поступающий из генератора, направляют в несколько грануляционных головок через пусковой клапан, который имеет различные рабочие положения. В частности, грануляторы имеют разные размеры, так что во время запуска можно использовать грануляторы меньшего размера, а затем переключаться на более крупные грануляторы. Таким образом, можно избежать перерывов и уменьшить количество отходов.

В документе WO 2011/092054 описана установка для производства гранулятов из вспениваемого пластикового материала. Установка обеспечивает источник расплавленного полимера, устройство для пропитки полимера вспенивающим агентом и гранулятор для получения гранулята из вспениваемого полимера. Переключающее устройство отклоняет расплавленный полимер таким образом, что он не протекает через устройство для пропитки, а вместо этого поступает непосредственно в гранулятор. Таким образом, можно осуществлять грануляцию даже в отсутствие пропиточного агента, одновременно избегая мертвых зон, где не смытый полимер может разрушиться.

Полимер, не содержащий вспенивающего агента, и пропитанный полимер, могут подаваться независимо в один из двух грануляторов, так как устройство быстрого переключения позволяет запускать каждый гранулятор независимо.

В документе US 2008/249199 описан способ обработки частиц полимера, которые загружены пропеллентом, специально для образования вспениваемых частиц. В этом способе частицы расплавляют в экструдере и удаляют пропеллент. Затем, в отмеренных количествах добавляют добавки для образования полимерного расплава, содержащего добавки.

Готовят дополнительный полимерный расплав и добавляют пропеллент. Затем два полимерных расплава смешивают таким образом, чтобы добавки и пропелленты распределялись равномерно. Затем гомогенный расплав охлаждают и гранулируют.

Решения, предложенные в данной области техники, обеспечивают возможность использования второго гранулятора, который может быть использован для запуска, если возникают проблемы с процессом или продуктом. Однако, как описано выше, ни в одном случае нет устройства для удаления вспенивающего агента перед вторичной грануляцией.

Следовательно, если вспенивающий агент уже добавлен и замешан, то вторичный гранулятор должен быть способен гранулировать полимер со вспенивающим агентом. Это создает критические проблемы, поскольку, как известно, вспенивающий агент обычно представляет собой смесь углеводородов, более типично смесь пентанов, что значительно снижает температуру стеклования полимера, что делает его гранулируемым только за счет сильного охлаждения самого полимера до и во время грануляции. Это охлаждение не может быть выполнено, если полимер не содержит пентан, поскольку в этом случае вязкость будет чрезвычайно высокой, а потери давления будут неприемлемыми. Если имеют место проблемы с процессом, то количество вспенивающего агента может быть неизвестно; таким образом, условия грануляции также не могут быть установлены.

Кроме того, грануляция вспениваемого полимера является гораздо более проблематичной, чем грануляция невспениваемого полимера. Действительно, из-за повышенной сжимаемости полимера требуется специальная технология грануляции, при которой объемы сводятся к минимуму, чтобы уменьшить время отклика системы. Гранулятор поддерживают при высоком давлении до 20 бар изб., чтобы избежать предварительного расширения гранул и потери вспенивающего агента. По соображениям безопасности вся установка должна быть реализована в соответствии со строгими стандартами, которые существенно увеличивают инвестиционные и управленческие расходы. Хранение самого гранулята, который может содержать большое количество вспенивающего агента, оказывается критическим.

Способ в соответствии с настоящей заявкой на патент решает вышеупомянутые проблемы предшествующего уровня техники.

Таким образом, одним объектом настоящей патентной заявки является способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта в установке для непрерывного массового производства гранулированных вспениваемых полимеров или экструдированных полимеров, который включает в себя следующие стадии:

- отклоняют часть массы расплавленного полимера, содержащей вспенивающий агент и любые добавки, до её грануляции или экструдирования;

- при необходимости нагревают упомянутую часть массы расплавленного полимера до температуры, превышающей или равной 160°С, в случае, если упомянутую часть массы полимера отводят при температуре менее 160°С;

- удаляют вспенивающий агент из упомянутой расплавленной, при необходимости нагретой, массы путем работы под давлением, меньшим или равным 5 абсолютным барам, и путем физического отделения вспенивающего агента с образованием второй массы расплавленного полимера без вспенивающего агента;

- аккумулируют упомянутую вторую массу расплавленного полимера в системе для возможного последующего повторного использования в установке или гранулируют или экструдируют упомянутую вторую массу расплавленного полимера с помощью соответствующих устройств, пригодных для этой цели;

- при необходимости повторно используют удаленный вспенивающий агент в установке.

Еще одним объектом настоящей заявки на патент является контур управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта, расположенный в установке по производству полимерных гранул или экструдированных полимерных продуктов, который содержит:

- смесительное устройство (35), пригодное для примешивания добавок и вспенивающего агента в поток расплавленного полимера;

- гранулятор (39) полимера или экструзионное устройство, расположенное ниже по ходу потока от смесительного устройства (35);

- отклоняющий клапан (38), пригодный для расплавленных полимеров, расположенный вдоль линии, соединяющей смесительное устройство (35) с гранулятором (39) полимера или с экструзионным устройством, выше по ходу потока от упомянутого гранулятора или экструдера; причем упомянутый отклоняющий клапан оснащен по меньшей мере одним впуском (A), положением ожидания (A→C) и рабочим положением (A→B);

упомянутый контур отличается тем, что он содержит нагревательное устройство (11), расположенное ниже по ходу потока от упомянутого клапана, разделительное устройство (13), расположенное ниже по ходу потока от нагревательного устройства, пригодное для физического отделения вспенивающего агента от полимера и любых присутствующих в нем добавок, и охлаждающее устройство (15), расположенное между разделительным устройством (13) и смесительным устройством (35).

Преимущественно, в описанном и заявленном способе вспениваемый полимер всегда попадает в атмосферу только после корректной грануляции.

Преимущественно, вспенивающий агент можно повторно использовать в способе, снижая риск взрыва, выброса парниковых газов и экономические потери.

Преимущественно, с помощью процесса в соответствии с настоящей заявкой на патент можно увеличить время запуска и останова по желанию или приостановить производство (режим ожидания) на неопределенное время, не сталкиваясь с такими недостатками, как накопление материала, который невозможно легко перепродать или использовать повторно.

Еще одно преимущество заключается в том, что весь процесс может быть выполнен в течение неограниченного времени без необходимости прерывать работу расположенной выше по ходу потока секции реакции полимеризации. Следовательно, во время запуска или режима ожидания можно отрегулировать рецептуру и удалить вспенивающий агент и другие добавки из установки. В результате описанный и заявленный способ особенно выгоден для установок по производству гранулированных вспениваемых полимеров, в которые полимер поступает в расплавленном состоянии непосредственно из установки непрерывного производства.

Преимущественно, гранулят, полученный во время стадии с переходным состоянием, не содержит вспенивающих агентов, и поэтому его можно легко хранить и использовать повторно.

Преимущественно, установка для грануляции может быть обычной, поскольку она не должна обеспечивать грануляцию со вспенивающими агентами, что делает необходимым использование нетрадиционных устройств, поскольку вспениваемый полимер становится липким и имеет низкую вязкость и чрезвычайно высокую воспламеняемость.

Преимущественно, в конце упомянутых переходных состояний, другими словами, когда отклоняющий клапан переводят из положения ожидания A→C в рабочее положение A→B, чтобы возобновить производство вспениваемых полимерных гранул или листов вспененного полимера, происходит частичное или полное прерывание упомянутого отведения вспениваемого расплавленного полимера, и в то же время его преобразуют в гранулы вспениваемого полимера или листы вспененного полимера.

Описанный и заявленный способ особенно выгоден, если его используют в процессах, где вспениваемый полимер производят на той же самой установке или на соседней или присоединенной установке, или если полимер уже используется в расплавленном состоянии.

Описанный и заявленный способ является особенно выгодным, если его используют на установках по производству вспениваемых полимеров, которые обеспечивают согласованное поточное производство полимера, используемого в процессе, и, в частности, для установок, которые обеспечивают согласованное поточное производство винилароматического полимера.

Упомянутый способ позволяет управлять переходными состояниями, а также нештатными ситуациями процесса и продукта этого процесса надежным, экологически совместимым образом, в частности, обеспечивая минимизацию или устранение:

- непосредственного манипулирования полимерами в расплавленном состоянии;

- выброса вспенивающих агентов в атмосферу;

- выделения и контакта с токсичными или едкими веществами, такими как, в частности, бромированные добавки, используемые для придания огнезащитных свойств, и связанными с ними продуктами разложения;

- возможности возникновения пожаров в отведенной расплавленной массе, связанной с тем, что вспенивающий агент почти всегда представляет собой смесь легколетучих легковоспламеняющихся углеводородов.

Дальнейшие цели и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из последующего описания и сопровождающих чертежей, которые представлены только в качестве примера, а не в качестве ограничения, и на которых показаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 показан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением с непрерывным согласованным поточным производством полимера и рециркуляцией невспениваемого гранулированного полимера.

На фиг. 3 показан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением с непрерывным согласованным поточным производством и рециркуляцией невспениваемого расплавленного полимера как есть.

На фиг. 4 показан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением без установки согласованного поточного производства, но с рециркуляцией невспениваемого гранулированного полимера.

На фиг. 5 показан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением без установки согласованного поточного производства, но с рециркуляцией невспениваемого полимера, не содержащего критических добавок.

В дальнейшем заявитель опишет способы, показанные на чертежах.

Осуществление изобретения

Теперь заявитель подробно опишет способ в соответствии с настоящей заявкой на патент, а также со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Обычно в процессах получения гранулированных вспениваемых полимеров или экструдированных полимеров получают расплавленную полимерную массу, в которую добавляют вспенивающий агент и, при необходимости, дополнительные добавки. Полученную таким образом массу перемешивают и, после того как ее доведут до заданной температуры и давления, ее подают в устройство для грануляции или экструзии во вспененном виде (экструдированные листы).

В обоих случаях вспениваемая полимерная масса проходит через головку перед грануляцией или экструдированием во вспененные листы.

Как было указано выше, в процессах получения гранулированных вспениваемых полимеров или экструдированных полимеров могут происходить как стадии с переходным состоянием, так и нештатные ситуации продукта или процесса.

Цель способа в соответствии с настоящей патентной заявкой заключается в надежном управлении стадиями с переходным состоянием и нештатными ситуациями при минимизации временных и материальных потерь на установках непрерывного массового производства гранулированных вспененных полимеров или экструдированных полимеров.

Описанный и заявленный способ происходит в замкнутом контуре управления переходными состояниями, как описано и заявлено ниже.

В замкнутом контуре одну часть массы расплавленного полимера, содержащую вспенивающий агент и необязательные добавки, отклоняют посредством отклоняющего клапана, пригодного для расплавленных полимеров, перед поступлением в устройство для грануляции или экструзии.

Массу расплавленного полимера, при необходимости, нагревают до температуры Т1, большей или равной 160°С, если температура упомянутой массы меньше 160°С. Нагревание происходит в нагревательном устройстве, расположенном ниже по ходу потока от упомянутого отклоняющего клапана. После необязательного нагрева массу расплавленного полимера направляют в устройство для физического разделения с целью удаления вспенивающего агента из упомянутой расплавленной массы. Разделение происходит при давлении P2, меньшем или равном 5 абсолютным барам, с образованием второй массы расплавленного полимера, не содержащей вспенивающего агента.

Упомянутая вторая расплавленная полимерная масса не содержит вспенивающего агента, и ее аккумулируют в установке для возможного последующего повторного использования или гранулируют или экструдируют с использованием соответствующих устройств, пригодных для этой цели.

Если ее повторно используют в установке, то упомянутую вторую массу расплавленного полимера смешивают с исходной массой расплава.

Удаленный вспенивающий агент при необходимости может быть повторно использован в установке после охлаждения в теплообменном устройстве, расположенном ниже по ходу потока от устройства разделения, и объединения с подпиточным потоком.

Температура Т1, до которой нагревают расплавленную массу вспениваемого полимера, предпочтительно может составлять от 175 до 260°С, а еще более предпочтительно - от 180 до 250°С, еще более предпочтительно - от 190 до 230°С.

Разделение может быть проведено при давлении Р2, предпочтительно меньше или равном 3 абсолютным барам, еще более предпочтительно от 0,01 абсолютного бара до 2 абсолютных бар, еще более предпочтительно при давлении от 0,05 абсолютного бара до 1,5 абсолютных бар.

Расплавленную полимерную массу, содержащую вспенивающий агент, преимущественно могут поддерживать перед физическим разделением под давлением, превышающим давление в устройстве для физического разделения. Предпочтительно указанное давление P1 больше или равно 6 абсолютным барам, предпочтительно больше или равно 10 абсолютным барам, еще более предпочтительно от 15 абсолютных бар до 250 абсолютных бар, в любом случае меньше или равно 250 абсолютных бар. Чтобы достичь этой разницы, может быть выгодно спроектировать разделительное устройство таким образом, чтобы полимер подвергался соответствующей потере давления непосредственно перед разделением. Например, сепаратор может содержать множество отверстий в таком количестве, такого диаметра и длины, чтобы при заданном расходе потока потеря нагрузки была равна упомянутой разности давлений.

Кроме того, между нагревательным устройством и сепаратором может быть обеспечен дополнительный клапан, который позволяет поддерживать заданное давление в полимере, содержащем вспенивающий агент, независимо от условий разделения, как описано ниже.

Отклоняющий клапан должен быть оснащен по меньшей мере одним впускным положением (A) и двумя выпускными положениями (B и C): положение ожидания (A→C) и рабочее положение (A→B).

Когда клапан находится в положении ожидания, расплавленную полимерную массу направляют в нагревательное устройство; напротив, когда он находится в рабочем положении, расплавленную полимерную массу направляют в устройство для грануляции или экструзии.

Как правило, желательно перевести клапан в положение ожидания, когда возникают проблемы в устройстве для грануляции или в каком-либо другом устройстве в процессе, в которое поступает гранулированный продукт, или если имеют место нештатные условия процесса, такие как высокое давление полимера, поступающего в гранулятор, низкий расход потока воды, поступающей в гранулятор, низкое давление на режущих лезвиях гранулятора, низкое давление в камере грануляции.

Даже во время запуска и останова установки клапан переводят в положение ожидания, и расплавленный полимер переходит из положения впуска в положение ожидания (A→C), в то время как выпуск (B) закрыт.

Можно переключать клапан вручную или реализовать систему управления таким образом, чтобы она автоматически переводила клапан в положение ожидания в установленных тревожных условиях.

Чтобы переключение было эффективным, обычно желательно, чтобы оно происходило за короткое время, обычно за время, меньшее или равное минуте.

Преимущественно, отклоняющий клапан может быть снабжен буфером, который работает таким образом, что при необходимости всегда может быть выполнено переключение, даже при нештатном состоянии установки.

Например, привод может быть гидравлическим, и в этом случае гидравлическое масло, используемое для вытеснения гидравлических цилиндров, всегда держат под давлением в специальной емкости. Таким образом, даже в случае непредвиденной неисправности нагнетающего насоса, можно выполнить отклонение продукта в положение ожидания. В самом деле, в противном случае, если необходимо отклонить массу расплавленного полимера, а насос гидравлического масла не запустится, то перевод клапана в положение ожидания не произойдет, и это может вызвать существенные проблемы на установке, а также проблемы безопасности. Даже если устройство подачи полимера (обычно шестеренчатый насос) останавливается, при снижении давления расширяющий агент, содержащийся в полимере, присутствующем в трубопроводе и устройствах, будет расширяться, вытесняя большое количество полимера из головки. Поэтому предпочтительно убедиться, что отклоняющий клапан может быть в любом случае переключен в положение ожидания.

В предпочтительном варианте осуществления часть массы расплавленного полимера, называемую промывкой, непрерывно подают в положение ожидания клапана или ниже по ходу потока от клапана, даже когда он переведен в рабочее положение. Упомянутая промывка может содержать вспенивающий агент и добавки, но предпочтительно состоит из полимера, не содержащего добавок и вспенивающего агента, если это доступно.

В "статическом" режиме работы (или во всех случаях, кроме динамического режима работы, упомянутого ниже), упомянутая доля обычно составляет менее 20% от массы вспениваемого расплавленного полимера, направляемого в устройство для гранулирования или экструзии, более предпочтительно от 0,1% до 15%, еще более предпочтительно от 0,5% до 10%.

В описанном ниже динамическом режиме работы, где уровень промывки варьируют динамически, во время быстрой промывки расход ее потока может достигать до 80% от массы расплава вспениваемого полимера, направляемого в устройство для грануляции или экструзии.

Промывка может быть осуществлена посредством подходящей конфигурации отклоняющего клапана, который приводит впуск A в сообщение с выпуском C через вспомогательный трубопровод, даже когда он переведен в положение A→B (рабочее положение), или с помощью обводного трубопровода клапана, который приводит (A) в сообщение с (C); в первом случае (вспомогательный трубопровод) выпуск (C) клапана также промывают, в то время как в последнем случае (обводной трубопровод) промывка происходит с точки врезки обводного трубопровода ниже по ходу потока от выпуска (C). В альтернативном варианте промывка также может быть осуществлена путем отведения непосредственно из массы расплавленного полимера, поступающей в смесительное устройство, или перед этим устройством, причем эту отведенную часть впоследствии подают непосредственно в (С) без добавления и подмешивания расширителей и каких-либо других добавок.

Существенное преимущество этого варианта заключается в том, что отделенный полимер предпочтительно не содержит добавок, а это означает, что его можно использовать повторно, не опасаясь, что он существенно изменит состав композиции.

Кроме того, в этом случае особенно просто и выгодно динамически регулировать количество промывочного полимера.

Режим работы динамической промывки позволяет увеличить расход потока промывки вскоре после того, как клапан переместится в рабочее положение (A→B), чтобы быстро промывать вспенивающийся полимер в направлении сепаратора и, таким образом, ограничивать его распад.

На этой стадии, известной как стадия быстрой промывки, расход потока промывки может достигать 90% от расхода потока обычно производимой вспениваемой полимерной массы, подаваемой в устройство для гранулирования или экструзии, более предпочтительно от 20 до 80% от расхода потока упомянутой вспениваемой полимерной массы.

После того, как масса вспениваемого полимера была промыта, расход промывочного потока может быть преимущественно уменьшен, чтобы минимизировать долю полимерной массы, которая не достигает устройства грануляции или экструзии и которая, таким образом, не дает конечный продукт. На этой стадии количество промывки является таким же, как уже указано для "статического" режима работы, или как указано выше, в пропорции от 0,1% до 15% полученного вспениваемого полимера.

Время, обычно требуемое для быстрой промывки, представляет собой время, необходимое для перемещения продукта, захваченного в устройствах между выпуском (C) (положение ожидания) отклоняющего клапана и устройством для грануляции или экструзии или устройствами для повторного использования продукта, не содержащего вспенивающего агента.

Для упомянутого динамического регулирования достаточно использовать, например, насос с регулируемой скоростью для упомянутого промывочного полимера между впуском в смесительное устройство и выпуском (C) отклоняющего клапана, например, шестеренчатый насос.

Если массу вспениваемого полимера аккумулировали с определенной емкостью, то упомянутый насос предпочтительно может быть спроектирован на основании этой емкости.

Промывочный полимер во время работы с отклоняющим клапаном, находящимся в рабочем положении (A→B), делает возможной непрерывную медленную промывку линии, которая переносит расплавленную полимерную массу к нагревательному устройству, в котором расплавленную полимерную массу нагревают, и к разделительному устройству. Непрерывный возврат полимера в линию, идущую от (C) до разделительного устройства и насоса, предотвращает чрезмерное разложение упомянутой полимерной массы с течением времени, даже если клапан удерживают в рабочем положении (A→B) в течение длительного времени. Поскольку разложение полимера обычно приводит к снижению его вязкости, то, если полимер, который течет по линии между (С) и основным выпуском разделительного устройства, не будет удален, он в конечном итоге не будет пригодным для грануляции и/или для вторичной переработки.

Следовательно, промывка преимущественно позволяет удерживать отклоняющий клапан в рабочем положении в течение неопределенного времени, предпочтительно большего или равного месяцу, что позволяет, таким образом, максимизировать производство гранулята или экструдата.

Удивительно, но промывка имеет еще один положительный эффект, заключающийся в том, что она облегчает запуск грануляции вспениваемого гранулята.

Действительно, если грануляция запускается в отсутствие промывки, часто наблюдают, что давление в головке выше, и труднее открыть все отверстия в головке.

Это явление особенно очевидно, если запуск грануляции вспениваемого гранулята происходит после кратковременных перерывов в производстве.

Другими словами, если отклоняющий клапан постоянно находится в рабочем положении в течение длительного времени и впоследствии его переводят в положение ожидания, чтобы обработать некоторую непредвиденную ситуацию, в отсутствие промывки будет трудно возобновить грануляцию без ожидания в течение минимального периода времени (например, по меньшей мере, одного часа), в течение которого вспениваемый полимер проходит от А к С.

И наоборот, при наличии упомянутой промывки наблюдается, что нет необходимости ждать в течение упомянутого периода времени, и, таким образом, можно возобновить гранулирование вспениваемого гранулята даже после очень коротких перерывов (то есть путем пропускания вспениваемого полимера по направлению от А до С даже менее чем за одну минуту).

Следовательно, используя упомянутую промывку, можно прервать отправку массы вспениваемого полимера в устройство для грануляции или экструзии и, таким образом, прервать производство и по готовности возобновить упомянутый поток в направлении устройства, чтобы возобновить гранулирование вспениваемой массы или производство экструдированных вспененных листов в любой момент и для любой продолжительности упомянутого перерыва в производстве (которая может варьироваться от нескольких секунд до нескольких дней).

В обоих случаях промывка позволяет немедленно возобновить производство вспениваемого гранулята или вспененных экструдированных листов.

Тем не менее, в противном случае обычно необходимо выполнить несколько попыток запуска, прежде чем можно будет получить высокое качество грануляции или экструзии с необходимой стабильностью качества получаемого продукта.

В конце переходных состояний происходит частичное или полное прерывание подачи или отклонения массы вспениваемого расплавленного полимера, поскольку отклоняющий клапан переводят из положения ожидания A→C в рабочее положение A→B, чтобы возобновить производство вспениваемых полимерных гранул или вспененных полимерных листов.

В конце периода переходных состояний время, которое проходит между прерыванием отвода полимерной массы, другими словами, моментом, когда отклоняющий клапан снова достигает рабочего положения A→B, и образованием гранул вспениваемого полимера или вспененных полимерных листов, другими словами, моментом, когда вспениваемый полимер возвращается снова на выход из головки, меньше или равно одной минуте, еще более предпочтительно меньше или равно 10 секундам, еще более предпочтительно меньше или равно 3 секундам.

Как вариант, имеется второй отвод массы невспениваемого расплавленного полимера, отводимый перед смешиванием с вспенивающим агентом и любыми другими добавками, который удаляет массу вспениваемого полимера, оставшуюся захваченной в устройствах в конце упомянутого переходного состояния. Второй отвод в соответствии с первым описанным динамическим режимом работы, как вариант, модулируют во времени таким образом, чтобы она составляла от 20 до 80% емкости вспениваемой полимерной массы в течение времени, необходимого для замены продукта, захваченного в упомянутом оборудовании, а затем снижают до доли от 0,1% до 15% производимого вспениваемого полимера; или, в соответствии с ранее описанным статическим режимом работы, удерживают в постоянной пропорции от 0,1% до 15% полученного вспениваемого полимера.

Гранулированные или экструдированные полимеры, не содержащие вспенивающего агента, могут быть проданы как есть или могут быть повторно переработаны в процессе производства вспениваемых полимеров путем плавления (например, с помощью экструдера) и последующего введения и смешивания с массой вспениваемого полимера в расплавленном состоянии. Как вариант, они могут быть поданы непосредственно в расплавленную массу уже в расплавленном состоянии до введения вспенивающего агента. В последнем случае расплавленная полимерная масса может быть доставлена в зону накопления, такую как основание устройства удаления летучих веществ установки для производства полимера.

Вспенивающий агент может быть удален из устройства путем физического отделения и может быть собран, например, с помощью охлаждающего устройства, такого как конденсатор, соединенный с зоной накопления, расположенной ниже, чтобы его можно было повторно использовать в процессе производства вспениваемых гранулированных композиций.

В описанном и заявленном способе полимерная масса может содержать следующие полимеры.

Предпочтительно могут присутствовать термопластичные полимеры на основе алкенильных ароматических соединений, более предпочтительно гомополимеры и сополимеры алкенильных ароматических соединений и ненасыщенных сополимеризуемых сомономеров. Предпочтительные сополимеризуемые сомономеры включают в себя сомономеры, выбранные из следующих: бутадиен; этилен; винилацетат, малеиновый ангидрид; (мет)акриловая кислота; алкиловый эфир (мет)акриловой кислоты, в котором алкильная группа содержит от 1 до 4 атомов углерода, более предпочтительно выбранный из метилакрилата, метилметакрилата, этилакрилата, этилметакрилата, изопропилакрилата, бутилакрилата; амидов и нитрилов (мет)акриловой кислоты, более предпочтительно выбранных из акриламидметакриламида, акрилонитрила, метакрилонитрила. Предпочтительные сополимеризуемые мономеры выбраны из акрилонитрила, бутилакрилата и метилметакрилата.

В описанном и заявленном способе могут присутствовать композиции алкенильных ароматических соединений и неалкенильных ароматических соединений.

В описанном и заявленном способе могут присутствовать один или несколько алкенилароматических гомополимеров, один или несколько алкенилароматических сополимеров, смеси из одного или нескольких алкенилароматических гомополимеров или сополимеров или смеси любого из перечисленного с неалкенилароматическим полимером.

Алкенилароматические полимеры, пригодные для целей настоящей заявки на патент, включают в себя те, которые получены из винилароматических соединений, предпочтительно выбранных из стирола, дивинилбензола, α-метилстирола, этилстирола и бромстирола; более предпочтительно из дивинилбензола, α-метилстирола, стирола.

Среди ненасыщенных соединений могут присутствовать соединения, которые выбраны из терпенов, кислот и алкиловых эфиркислот, которые могут сополимеризоваться с винилароматическими мономерами и, таким образом, могут быть использованы в настоящем способе.

Как правило, полученный алкенильный ароматический или винилароматический полимер имеет среднемассовую молекулярную массу (ММ) от 80000 до 400000, предпочтительно от 100000 до 260000 дальтонов.

Другие полимеры, такие как полифениловый эфир, могут быть добавлены к упомянутому алкенилароматическому или винилароматическому полимеру для повышения механической жесткости или термостойкости полимера. Полифениленоксид предпочтительно может присутствовать во вспениваемой полимерной массе в количестве от 0,5% до 12%.

В массе вспениваемого полимера предпочтительно могут быть использованы статистические сополимеры или сополимеры, имеющие блоки на основе ароматического винила, причем более предпочтительно их выбирают из стирол-бутадиен-стирольного каучука, стирол-изопрен-стирольного каучука, стирол-бутилакрилатного сополимера, ударопрочного полистирола (HIPS), акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS), стирол-акрилонитрила (SAN).

Во вспениваемой полимерной массе предпочтительно могут быть использованы полимеры на основе этилена, более предпочтительно, этиленвинилацетат (EVA), полиэтилен (PE), полибутилтерефталат (PBT) или полиэтилентерефталат (PET).

В массе вспениваемого полимера могут быть использованы фрагменты полимеров, использованных в описанном и заявленном способе, а также измельченные материалы продуктов переработки и шарики нежелательного вспениваемого полистирола (такие как нежелательные фракции, возникающие в результате процесса производства посредством суспендирования).

Обычные добавки могут быть добавлены к полимерам, используемым в описанном и заявленном способе. Упомянутые добавки выбраны из агентов передачи цепи, разветвляющих агентов и зародышеобразователей. Типичные агенты передачи цепи включают в себя алкилмеркаптаны, пентафенилэтан и димер метилстирола. Примерами разветвляющих агентов являются бутадиен и дивинилбензол.

Добавки, подаваемые в описанном и заявленном способе, представляют собой любой материал, пригодный для использования в расплаве полимера. Как правило, эти добавки включают в себя смазывающие вещества, пластификаторы, водоотталкивающие средства, антиоксиданты, зародышеобразователи, огнезащитные средства, стабилизаторы брома и подавители дыма. Некоторые неограничивающие примеры перечислены здесь:

- элементарный углерод, такой как материалы из графита, технического углерода, кокса, в частности кальцинированного нефтяного кокса, антрацита, игольчатого кокса и графитированного кокса, углеродных нановолокон, стекловидного углерода;

- самозатухающие агенты, такие как соединения на основе галогенов, например, предпочтительно гексабромциклодекан, тетрабромбисфенол A бис (дибромпропиловый эфир), тетрабромбисфенол A бис (аллиловый эфир) и бромированные полимеры, такие как бромированные стирол-бутадиеновые блок-сополимеры; или безгалогенные соединения;

- агенты, синергичные с самозатухающими, другими словами, молекулы, имеющие лабильную связь типа C-C, такие как 2,3-диметил-2,3-дифенилбутан; или типа O-O, такие как пероксид и, более конкретно, 3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-1,4,7-трипероксинонан или дикумилпероксид;

- неорганические производные кремния, магния, алюминия, такие как тальк, диоксид кремния, гидроталькит, слюда и т.п.; оксиды и дихалькогениды металлов и полуметаллы.

Некоторые из перечисленных выше добавок, такие как тальк, диоксид кремния, гидроталькит, слюда, кокс, графит, сажа или графен и графеновые нанопластинки, не плавятся при температуре, при которой находится расплавленный полимер. Упомянутые частицы далее будут называться нерасплавляемыми частицами. Кроме того, под D90 со ссылкой на нерасплавляемые частицы понимают размер, в рамках которого находится 90% по объему от общего количества упомянутых нерасплавляемых частиц.

Величину D90 измеряют методом статической лазерной дифракции (Malvern Mastersizer 2000) на образце, содержащем упомянутые нерасплавляемые материалы в тех же пропорциях, которые используют в способе. Упомянутый образец диспергируют в воде, подвергают воздействию ультразвука в течение 10 минут, а затем направляют в измерительный прибор (Malvern Mastersizer 2000). Используют алгоритм Ми (Mie) с допущением сферических частиц и с применением комплексного показателя преломления 1,6 (действительная часть) и 0,3 (мнимая часть).

Величина D90 нерасплавляемых частиц не должна превышать половины диаметра отверстий в головке, и более предпочтительно величина D90 не должна превышать 1/4 диаметра отверстий в головке.

Вспенивающие агенты, которые могут быть использованы в описанном и заявленном способе, представляют собой углеводородные соединения, имеющие от 3 до 7 атомов углерода, такие как диоксид углерода, монооксид углерода, вода, этиловый спирт и этиловый эфир. Из них предпочтительными являются углеводородные соединения, имеющие от 4 до 6 атомов углерода.

Предпочтительно вспенивающий агент используют в количестве, варьирующемся от 3% до 8% по массе в расчете на 100 массовых частей гранулированного полимера.

Также могут быть использованы смеси вспенивающих агентов, имеющих различные точки кипения, и они обладают преимуществом, заключающимся в том, что они способствуют вспениванию.

Теперь со ссылкой на фиг. 1 будет описан предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с настоящей заявкой на патент.

Полимер в расплавленном состоянии (F1) получают в экструдере, например, одношнекового или двухшнекового типа, или непосредственно на установке по производству полимера (не показана на фиг. 1).

Полученный таким образом расплавленный полимер (F1) подают вместе со вспенивающим агентом с помощью соответствующей дозирующей и насосной системы (41), например, поршневого насоса или мембранного насоса, в смесительное устройство (35). Упомянутое устройство может представлять собой статический смеситель, например, состоящий из ряда статических смесителей SMX, производимых компанией Sulzer, или это может быть динамический смеситель, такой как одношнековый или двухшнековый экструдер.

Как вариант, в (35) также могут поставляться другие материалы (F3). Например, могут подаваться другие полимеры или полимерные композиции, включающие в себя, в дополнение к полимеру, дополнительные добавки, такие как модификаторы реологии полимера, зародышеобразователи, огнезащитные средства и нетеплопрозрачные добавки. Другими возможными материалами являются переработанный полимер, который производят из отходов, потому что он не соответствует спецификации, и который может поступать с той же установки или из других производств.

После перемешивания в устройстве (35) полимер подают на отклоняющий клапан (38). Отклоняющий клапан (38) может быть активирован в любой момент по мере необходимости.

Как правило, желательно перевести клапан в положение С (положение ожидания), когда возникают проблемы в грануляторе (39) или в каком-либо другом устройстве, в которое поступает гранулированный продукт (P1), или если имеют место нештатные условия процесса, такие как высокое давление полимера, поступающего в (39), низкий расход потока воды, поступающей в гранулятор (39), низкое давление на режущих лезвиях гранулятора (39), низкое давление в камере грануляции (39).

Во время запуска и останова клапан (38) переводят в положение C, и расплавленный полимер проходит из положения A в C, в то время как выпуск B закрыт.

Перед смешиванием в (35) и перед гранулированием в (39) массу расплавленного полимера, как вариант, можно довести до температуры и давления, требуемых процессом.

Для этой цели могут быть предусмотрены нагнетательные (подкачивающие) насосы, такие как шестеренчатые насосы, и теплообменники, такие как смесительные теплообменники.

Когда клапан находится в положении (C) ожидания, расплавленную полимерную массу пропускают через теплообменник (11), который нагревает упомянутую массу и доводит температуру расплавленной массы до такого значения, чтобы сделать возможным последующее удаление большей части присутствующего в ней вспенивающего агента; упомянутое удаление происходит во время сброса давления в разделяющем устройстве (13), например, в устройстве удаления летучих веществ.

Температура расплавленного вспениваемого полимера, поступающего в (13) больше или равна 160°C и предпочтительно может составлять от 175 до 260°С, а еще более предпочтительно - от 180 до 250°С, еще более предпочтительно - от 190 до 230°С.

В устройстве (13) удаления летучих веществ вспенивающий агент отделяют от нагретого полимера (11), поддерживая давление в (13) на уровне меньшем или равном 5 абсолютным барам, предпочтительно меньше или равном 3 абсолютным барам, даже более предпочтительно от 0,01 до 2 абсолютных бар, еще более предпочтительно при давлении от 0,05 до 1,5 абсолютных бар.

Было установлено, что предпочтительно поддерживать полимер в (11) под давлением, превышающим давление в (13). Предпочтительно давление в (11) больше или равно 6 абсолютным барам, предпочтительно больше или равно 10 абсолютным барам, еще более предпочтительно от 15 абсолютных бар до 250 абсолютных бар.

Падение давления между (11) и (13) может состоять из сужения, которое является концентрированным (например, клапан) или распределенным (например, падение давления в передающей трубе или, если устройство (13) удаления летучих веществ содержит распределитель, в самом распределителе).

Выгодно поддерживать устройство (13) удаления летучих веществ, особенно его основание, нагретым, используя рубашку или другую нагревательную систему.

Кроме того, обнаружено, что для того, чтобы предотвратить пики давления, когда клапан (38) переводят в положение C, предпочтительно поддерживать распределитель нагретым с помощью теплоизоляционной облицовки, термомасляной рубашки, электрического сопротивления или другого режима работы, известного в данной области техники.

Газы, извлеченные из устройства (13) удаления летучих веществ, проходят через конденсатор (15), где происходит конденсация вспенивающего агента.

В устройстве (13) удаления летучих веществ или в конденсаторе (15) может быть установлена форсунка, из которой выпускают неконденсирующиеся газы, такие как воздух, изначально присутствующий в газовой фазе, или другие потенциальные неконденсирующиеся вещества, присутствующие во вспениваемом полимере. В этом случае извлеченные неконденсирующиеся газы, при необходимости, могут проходить через другие устройства, обычно используемые в данной области техники, такие как барабаны с активированным углем, пригодные для предотвращения рассеивания вспенивающего агента или других токсичных химических веществ в окружающую среду, или они могут проходить через одно или несколько гидравлических ограждений или другие устройства регулирования давления, такие как регулирующие клапаны, с обратной связью относительно давления, записанного в (13).

Установлено, что использование гидравлического ограждения особенно предпочтительно, потому что, когда масса вспениваемого расплавленного полимера поступает в устройство (13), может произойти внезапное быстрое образование паров вспенивающего агента с последующим увеличением давления в (13) и (15). Если давление превышает напор гидравлического ограждения, то гидравлическое ограждение сразу пропускает пар, тем самым предотвращая превышение желаемого давления в (13) и (15), что в противном случае отрицательно сказалось бы на правильной работе системы удаления вспенивающего агента.

Газы, выходящие из устройства (13), перед поступлением в (15) могут, как вариант, проходить через ловушки, чтобы отделить всякую жидкость, переносимую газом. Также могут быть использованы сепараторы, как вариант с предшествующим охлаждающим теплообменником, для конденсации и отделения любых компонентов, присутствующих во вспениваемой полимерной массе, температура конденсации которых выше, чем у вспенивающего агента. Этими компонентами обычно являются олигомеры и мономеры, присутствующие в расплавленной полимерной массе, или другие вводимые в нее низкокипящие добавки.

Вспенивающий агент, сконденсированный в (15), может быть собран в емкости для последующего повторного использования в процессе с помощью насоса (41) вместо подпиточного вспенивающего агента F2 или в сочетании с ним.

Полимер, свободный от вспенивающего агента, собирают со дна устройства (13) удаления летучих веществ. Оттуда он может быть возвращен в процесс (F3) с помощью насоса (14) прямо в расплавленном состоянии.

В качестве альтернативы, расплавленный полимер (Р2) может быть гранулирован, например, с использованием спагетти-резца или гранулятора с водяным кольцом, подводного гранулятора или распылительного гранулятора. Полученные таким образом гранулы можно повторно использовать в способе, например, путем плавления в соответствующем одношнековом или двухшнековом экструдере, или продавать как есть.

В настоящем тексте фраза "свободный от (не содержащий) вспенивающего агента" относится к полимеру, в котором содержание вспенивающего агента было уменьшено по меньшей мере на 80% по массе в пересчете на гранулированный вспенивающийся полимер, более предпочтительно по меньшей мере на 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 95% в расчете на количество вспенивающего агента по массе, содержащегося во вспениваемом полимере, подаваемом в устройство для грануляции или экструзии. Таким же образом, для целей настоящего изобретения, выражение "удаление вспенивающего агента" означает уменьшение количества вспенивающего агента, содержащегося в полимере, в указанных выше количествах.

Как указано, во время запуска процесса клапан (38) находится в положении (C) ожидания. Затем готовят полимерный рецепт с желаемыми характеристиками путем дальнейшей подачи любых других добавок и вспенивающего агента в F1 с использованием насоса (41). После стабилизации расхода потока массы расплавленного полимера, рецептуры, профилей температуры и давления около значений, предусмотренных для работы, клапан (38) переключают, заставляя расплавленную массу переходить из положения C (положение ожидания) в положение B (рабочее положение).

Устройство (39) может представлять собой любое устройство, известное в данной области техники, способное производить вспениваемые твердые частицы или частицы, в которых по меньшей мере 80% массы вспенивающего агента удерживают в композици, или способное создавать расширение, такое как вытяжное устройство для экструдированного пенополистирола (XPS), в котором остаточный вспенивающий агент обычно составляет менее 50%.

В первом случае упомянутое устройство обычно представляет собой спагетти-резак или, более предпочтительно, резак под напором жидкости (подводный гранулятор) или резак с охлаждением, осуществляемым с использованием распыления жидкости (распылительный гранулятор).

В подводной или распылительной системе клапан (38) может соответствовать пусковому клапану, который необходим для запуска гранулятора.

Для запуска подводного гранулятора или распылительного гранулятора вспениваемую композицию, первоначально находящуюся в положении ожидания (C), отклоняют в рабочее положение (B), чтобы произвести прочистку головки. Эта прочистка необходима для того, чтобы заполнить всю полость головки вспениваемым полимером так, чтобы при последующем запуске отверстия в головке, которые уже заполнены полимером, могли сразу же экструдировать полимер до того, как он застынет под действием охлаждающей текучей среды, обычно воды.

После проведения прочистки подачу расплавленного полимера прерывают из-за переключения пускового клапана в положение (C) ожидания. Затем, следуя заранее определенной схеме, головку очищают от полимера, гранулятор закрывают, запускают его, лезвия укладывают на поверхность головки, и полимер отводят к головке, переводя клапан (38) обратно в рабочее положение (B), в то время как охлаждающую текучую среду направляют в гранулятор в заранее определенное время, с небольшим опережением или задержкой относительно переключения клапана (38).

Если запуск гранулятора был успешным, то расплавленный полимер будет продолжать течь от А к В, и будут производиться вспениваемые грануляты. Между тем, в случае каких-либо нештатных ситуаций, например, в присутствии полимерных блоков различных размеров, блокировка выпуска гранулятора (с результирующим увеличением в нем давления), отрыв лезвий от головки, застывание отверстий в головке (с результирующим увеличением давления полимера выше заданного значения сигнализации) необходимо будет прервать грануляцию.

В обычной установке это будет включать в себя переключение пускового клапана в направлении прочистки с последующей необходимой быстрой остановкой потока полимера, вспенивающего агента и любых других добавок, чтобы предотвратить выброс в атмосферу большого количества воспламеняющегося материала, который трудно переработать (так как он не является гранулированым). Кроме того, следует отметить, что присутствие вспенивающего агента приводит к сильному набуханию прочищаемого полимера. Поэтому образуются очень большие объемы вспененного материала, которым трудно управлять.

Отклонение вспениваемого полимера в сторону другого (альтернативного) гранулятора для вспениваемых полимеров также имеет решающее значение. Например, если возникшие проблемы связаны с составом полимера, например, из-за нештатно высокого содержания вспенивающего агента, который снижает вязкость и делает нарезаемый полимер еще более липким, они также будут воспроизведены в альтернативном грануляторе.

Однако, если его нельзя гранулировать ни в одном из двух грануляторов, то установку необходимо остановить. Это связано с большим временем отключения, так как дозирование всех добавок и, в частности, дозирование вспенивающего агента, должно быть прекращено.

Если вспенивающий агент образован из смеси углеводородов, например, смеси н-пентана и изопентана, то его дозирование должно быть постепенным и, следовательно, требует времени. Действительно, вспенивающий агент влияет на реологию полимера, в частности, также на порядок снижает его вязкость.

Кроме того, если полимер поступает из установки полимеризации, работающей совместно с установкой по производству полимера, то остановка последней неизбежно повлечет за собой остановку первой. Остановка и возобновление реакции полимеризации обычно требует очень длительного времени, особенно с учетом времени, необходимого для стабилизации качества получаемого продукта.

Однако в описанном и заявленном способе нет необходимости прерывать поток полимера, вспенивающего агента и добавок. Также нет необходимости модифицировать состав вспениваемого полимера или расход потока промывок.

После отклонения от А к С расплавленная полимерная масса проходит через теплообменник (11), а затем из нее удаляют летучие вещества в (13). Массу расплавленного полимера, не содержащую вспенивающего агента, аккумулируют либо в устройстве (13) удаления летучих веществ, либо в другой емкости. Прохождение через теплообменник является необязательным, если температура расплавленной полимерной массы уже равна ранее описанной температуре T1. Действительно, в этом случае массу расплавленного полимера можно направить непосредственно из положения С в устройство (13) удаления летучих веществ или в другую емкость.

Если желательно повторно использовать полученный материал, то насос (14), который рециркулирует расплавленную массу, не содержащую вспенивающего агента, может снова направить её в смесительное устройство (35), или упомянутую расплавленную массу можно направить в обычный гранулятор для невспениваемых гранулятов (такой как гранулятор со спагетти-резаком, подводный гранулятор или распылительный гранулятор). Эти грануляты затем могут быть проданы или повторно использованы в этом или других процессах.

Независимо от гранулирования невспениваемой композиции, когда проблемы, которые вызвали прерывание грануляции, устранены, может быть снова установлено отклонение от A к B (рабочее положение), чтобы возобновить экструзию XPS или осуществить выпуск перед перезапуском гранулятора (39). Это может быть достигнуто без даже незначительного изменения состава или расхода потока композиции, и поэтому нет необходимости в регулировке, что значительно сокращает время, необходимое для запуска.

Только что описанный режим работы может применяться как для коротких перерывов, так и для длительных перерывов, даже на недели, что делает описанный и заявленный способ особенно гибким и эффективным.

Еще одним предпочтительным вариантом осуществления в соответствии с настоящим изобретением является тот, который показан на фиг. 2.

На фиг. 2 изображена установка для производства вспениваемых гранулятов с рециркуляцией невспениваемого полимера в форме гранул, работающая совместно с установкой для производства исходного полимера и, таким образом, связанная с ней.

Расплавленный полимер (F1), поступающий из реакторов (30) полимеризации, нагревают в (31) для удаления в устройстве (32) удаления летучих веществ растворителя и непрореагировавшего мономера. Объем для сбора полимера устройства (32) предпочтительно может быть использован в качестве емкости для временного хранения, чтобы можно было независимо запускать и отключать установку, расположенную выше по ходу потока и ниже по ходу потока от него. Насос (33) подает полимер, накопленный в (32), к установке по производству вспениваемых гранулятов. Несмотря на то, что показано одно устройство (32) удаления летучих веществ, может быть использовано больше расположенных последовательно устройств удаления летучих веществ, чтобы минимизировать остаточный мономер в полимере. В этом случае полимер извлекают из последнего устройства удаления летучих веществ из (33) и (B33).

Установка по производству полимера предпочтительно, но не обязательно, может быть расположена вблизи установки по производству вспениваемого гранулята. Емкость, из которой извлекают расплавленный полимер, который будет использован на установке по производству вспениваемых гранулятов, не обязательно является устройством (32) удаления летучих веществ. Например, может быть обеспечен подогреваемый резервуар, который выступает в качестве хранилища для расплавленного полимера, и который заполняют с установки по производству полимера и из которого снабжают установку по производству вспениваемых гранулятов.

В любом случае устройство (32) для удаления летучих веществ может также снабжать линию резки для производства невспениваемых гранулятов с использованием насоса (33) или других специальных насосов, подключенных к нему.

Полимер, поступающий из (32), смешивают с другими добавками и вспенивающим агентом в смесительном устройстве (35). В теплообменнике (34) расплав полимера доводят до температуры, подходящей для последующей операции перемешивания.

Например, в случае установки для производства вспениваемых винилароматических смол температура на выходе из устройства удаления летучих веществ может быть выше 170°С, предпочтительно от 180 до 250°С, еще более предпочтительно от 190°С до 240°С. Теплообменник (34) может довести эту температуру до значения ниже 210°С, предпочтительно от 160 до 200°С.

Добавки подают с помощью подходящих дозирующих устройств (F4) в шнековый конвейер (44) вместе с переработанным гранулированным полимером (F3), не содержащим вспенивающего агента. Смесь, полученную таким образом в (44), подают в экструдер (45), чтобы создать массу в расплавленном состоянии, которую перекачивают в смеситель (35).

Свежий вспенивающий агент F2 подают в накопительную емкость (16), которая также может выступать в качестве накопительной емкости для конденсата, поступающего из конденсатора (15) и прокачиваемого оттуда с помощью насоса (41) в направлении смесителя (35).

Между подающим насосом (41) и смесителем (35) размещен теплообменник (43), чтобы подогревать вспенивающий агент перед тем, как привести его в контакт с композицией в расплавленном состоянии. Это предотвращает застывание полимерной композиции в расплавленном состоянии при контакте с холодным вспенивающим агентом, облегчая тем самым смешивание.

В устройстве (35) все материалы смешивают, чтобы сформировать вспениваемую композицию.

По ходу процесса могут быть предусмотрены один или несколько подкачивающих насосов (36), расположенных, например, ниже по ходу потока от смесителя (35), и фильтрующие системы (37). Преимущественно используемые системы фильтрации, особенно если они размещены перед отклоняющим клапаном (38), позволяют менять фильтр, не прерывая поток полимера через них. Примеры систем фильтрации этого типа включают в себя непрерывные фильтры, в которых фильтрующий элемент непрерывно или периодически обновляют, или несколько систем фильтрации, в которых в момент замены фильтрующего элемента другие фильтрующие элементы системы фильтрации могут оставаться в рабочем состоянии.

Отклоняющий клапан (38) может отклонять вспениваемую композицию в направлении устройства (39) (рабочее положение) или в направлении рециркуляции (10, 11, 13) (положение ожидания).

Гранулятор (39) может представлять собой любой гранулятор для вспениваемых смол или головку для экструдированного полистирола (XPS).

Если (39) представляет собой гранулятор подводного типа для вспениваемых смол, то дополнительно предусмотрена подача жидкого хладагента (F6), обычно воды. Если это гранулятор распылительного типа, то предусмотрена подача газа (F5), обычно азота, который поддерживает камеру грануляции незатопленной. Гранулированный вспениваемый продукт собирают в (P1).

Перед достижением отклоняющего клапана (38) может быть повторно кондиционирована температура вспениваемой полимерной композиции с помощью подходящего теплообменника или эквивалентной системы, чтобы довести его температуру до оптимального значения для последующей стадии грануляции (39).

В положении ожидания вспениваемую композицию подают в систему удаления (11, 13) вспенивающего агента. Преимущественно, но не обязательно, перед тем, как попасть в упомянутую систему, её пропускают через устройство (10) для регулировки перепада давления. Упомянутое устройство приводит к тому, что давление выше по ходу потока от клапана (38), когда клапан (38) переведен в положение ожидания, по существу такое же, как и у полимера, когда клапан (38) переведен в рабочее положение.

Действительно, было установлено, что это облегчает запуск гранулятора (39), в частности предотвращая застывание полимера в отверстиях в головке.

Устройство (10) может представлять собой любое устройство, пригодное для создания давления в потоке полимера в расплавленном состоянии, например, статическую систему. Статическая система обычно использует трение в качестве способа, вызывающего падение давления. Падение давления может быть сконцентрировано, например, с использованием клапанов, или распределено, например, с помощью трубы, имеющей такое сечение и длину, чтобы обеспечить желаемый перепад давления, или нескольких параллельных труб, чтобы максимизировать площадь трения. Для этой цели также могут использоваться статические перемешивающие элементы. Кроме того, может использоваться смешанная система перепада давления, в которой используют как концентрированные, так и распределенные элементы перепада давления.

Как описано выше, чтобы поддерживать функционирование полимерного контура в направлении системы (11, 13) удаления вспенивающего агента, предпочтительно обеспечить его промывку небольшим количеством полимера, когда клапан (38) переведен в рабочее положение.

Упомянутая промывка может быть осуществлена путем обхода клапана (38) или путем отведения некоторого количества вспениваемой композиции (B38) выше по ходу потока от клапана (38), даже когда он находится в рабочем положении.

В качестве альтернативы, для промывки может использоваться невспениваемый полимер, отводимый непосредственно с последней стадии (32) удаления летучих веществ с помощью насоса (B33).

Преимущественно, расход потока B33 может поддерживаться переменным, чтобы регулировать промывку по мере необходимости. В частности, может случиться так, что расплавленная полимерная масса содержит добавки, которые могут разлагать полимер, известные как критические добавки, описанные в варианте осуществления 4), и что эти добавки присутствуют в линии, используемой для удаления вспенивающего агента (10, 11, 12, 13, 14). Эта ситуация может возникнуть, когда по какой-либо причине клапан (38) переводят в положение ожидания, в то время как масса расплавленного полимера, поступающая в упомянутый клапан, содержит упомянутые добавки. В этом случае было установлено, что особенно предпочтительно увеличивать расход потока насоса B33 в течение времени, необходимого для удаления полимера, содержащего упомянутые добавки, и одновременно не осуществлять рециркуляцию продукта P2, содержащего упомянутые добавки.

Во время этой операции расход потока полимера, поступающего из B33, может быть существенно выше, чем нормальный расход промывки, будучи способным достигать даже 100% расхода потока, поступающего в гранулятор (39), более предпочтительно, от 20% до 80% упомянутого расхода.

Было установлено, что при такой работе становится возможным запустить систему без распада массы расплавленного полимера.

В обоих сценариях промывки (B38 или B33) точка введения промывки предпочтительно находится внутри отклоняющего клапана (38); в качестве альтернативы, точка введения может быть непосредственно ниже по ходу потока от клапана или после устройства (10) сброса давления.

Промывка обычно составляет по меньшей мере 0,25% от массового расхода потока гранулированного вспениваемого полимера в (39), предпочтительно, по меньшей мере 0,5%, еще более предпочтительно от 1 до 20%.

Чтобы удалить вспенивающий агент, полимерную расплавленную массу нагревают в теплообменнике (11) перед подачей в устройство (13) удаления летучих веществ.

Перед поступлением в устройство (13) удаления летучих веществ может быть установлена дополнительная система (12) сброса давления, такая как клапан, который гарантирует, что композиция является по существу монофазной, когда она проходит через теплообменник (11).

Газы, извлеченные в (13), содержащие вспенивающий агент, конденсируют в (15) и собирают в приемной емкости (16). Отсюда вспенивающий агент может быть возвращен в процесс с использованием насоса (41).

Между тем, полимер, не содержащий вспенивающего агента, собирают в емкости устройства (13) удаления летучих веществ и при необходимости извлекают с использованием насоса (14), чтобы направить в гранулятор для невспениваемых композиций (15), который, как вариант, может использовать охлаждающую жидкость F6 и газ F5, в зависимости от типа гранулятора.

Гранулят (P2) может быть собран и продан как есть, или переработан в процессе, например, путем подачи его с использованием дозирующего устройства для гранул F3, которое обсуждалось выше.

В варианте способа, показанном на фиг. 2, свежий вспенивающий агент F2 может быть подан непосредственно в смеситель (35), оставаясь, таким образом, независимым от контура (16, 41) рециркуляции вспенивающего агента.

На фиг. 3 показан предпочтительный вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 3 описывает установку для производства вспениваемых гранулятов с рециркуляцией расплавленного невспениваемого полимера, работающую совместно с установкой для производства исходного полимера и, таким образом, связанную с ней.

Вариант осуществления на фиг. 3 очень похож на вариант осуществления на фиг. 2, к которой следует обратиться для описания идентичных компонентов.

Как показано на фиг. 3, гранулят F7, подаваемый на шнековый конвейер (44), представляет собой свежий полимер, который, при необходимости, используют, если необходимо добавить полимер, чтобы сделать добавки (F4) экструдируемыми в расплаве полимера. Например, если добавки представляют собой неорганические порошки, обычно необходимо добавить 50% массы полимера, чтобы экструдер (45) мог осуществлять течение полимера. Кроме того, это способствует перемещению порошков, сводя к минимуму какие-либо проблемы, связанные с "гигиеной окружающей среды".

В качестве альтернативы, если экструдер (45) представляет собой экструдер, способный принимать полимер, который уже находится в расплавленном состоянии, то полимер, требуемый для этой цели, может быть извлечен непосредственно из устройства (32) удаления летучих веществ, все еще в расплавленном состоянии. Как вариант, весь полимер, полученный в устройстве (32), из которого удалены летучие вещества, может быть подан в экструдер (45), например, путем отклонения выпуска теплообменника (34a) в направлении экструдера (45), как показано пунктирной линией (B43). В этом случае в смеситель (35) поступает только расплавленная композиция, поступающая из экструдера (45), и вспенивающий агент, поступающий от насоса (41).

Композицию, не содержащую вспенивающего агента F3, отводят из устройства (13) удаления летучих веществ с помощью насоса (14), который подает полимер к приемной емкости, из которой извлекают полимер, требуемый для получения вспениваемых гранулятов. Преимущественно, эта приемная емкость может быть приемной емкостью устройства (32) удаления летучих веществ.

Расплавленный полимер, поступающий из устройства (32) удаления летучих веществ, направляют от насоса (33) в теплообменник (34a), функциональность которого эквивалентна функциональности теплообменника (34), показанного на фиг. 2. Затем добавляют добавки и вспенивающий агент, и все это смешивают в смесителе (35). Ниже по ходу потока от смесителя расположен дополнительный теплообменник (34b), который доводит смесь до температуры грануляции (39). Например, для резки вспениваемых гранулятов на основе вспениваемого полистирола винилароматического типа температура расплавленной вспениваемой композиции, выходящей из теплообменника (34b), может составлять от 160 до 200°С, более предпочтительно от 170 до 190°С. В качестве дополнительного примера, для экструзии экструдированного полистирола (XPS) требуемая температура может составлять от 100 до 170°С, предпочтительно от 110 до 150°С.

Теплообменники (34a) и (34b) могут быть статическими (другими словами, не содержащими подвижных частей) или динамическими. Примерами динамических теплообменников являются одношнековые экструдеры, в которых как тело шнека, так и цилиндры экструдера являются отрегулированными по температуре до желаемой температуры. Динамические теплообменники обычно предпочтительны, если степень охлаждения является значительной, и если при целевой температуре вязкость расплава очень высока (например, более 1000 Па·с), как, например, для вышеупомянутой экструзии XPS.

На фиг. 4 показан предпочтительный вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4 описан способ производства вспениваемых гранулятов без согласованной поточной установки для производства полимера и рециркуляции невспениваемого полимера.

Для краткости описание идентичных элементов, указанных ранее в описанных выше вариантах осуществления, опущено.

В этом случае полимер (F3), используемый для производства вспениваемой композиции, подают в виде гранул одним или несколькими специализированными дозирующими устройствами. Шнековый конвейер или эквивалентная система (44) подает эти материалы в экструдер (45) для плавления и необязательного перемешивания.

Если дозирующие устройства успешно подведены непосредственно над воронкой экструдера (45), то шнековый конвейер (44) не требуется.

Вспенивающий агент вместо поступления в статический смеситель (35) может быть подан непосредственно в экструдер (45). В этом случае статический смеситель (35) может быть исключен, и полимер может быть перекачен из (46) непосредственно в (34b).

Полимер для промывки может быть взят из вспениваемой композиции посредством обводного трубопровода B38, описанного выше, или с использованием потока (B46), отводимого из потока, который не содержит вспенивающего агента, выходящего из экструдера (45) и насоса (46), если обводной трубопровод B38 не используют.

Полимер, не содержащий вспенивающего агента, полученный в устройстве (13) удаления летучих веществ, гранулируют с помощью гранулятора (15). Полученный таким образом продукт P2 продают как есть или повторно вводят в процесс с помощью устройства дозирования гранулята (поток F3).

На фиг. 5 показан предпочтительный вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 5 описан способ производства вспениваемых гранулятов с рециркуляцией невспениваемого полимера, не содержащего критических добавок.

Этот вариант особенно предпочтителен, если необходимо использовать критические добавки. В настоящей заявке на патент выражение "критические добавки" относятся к термолабильным добавкам, которые разлагаются на другие, обычно нежелательные добавки, если их держат при высокой температуре в течение продолжительного времени, или к добавкам, которые вызывают разложение полимера, если он находятся в контакте с ними при высокой температуре в течение продолжительного времени, или даже к добавкам, которые разлагаются при контакте с добавками, используемыми в этом процессе, в течение продолжительного времени.

Примерами добавок этого типа являются пероксиды, такие как 3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-1,4,7-трипероксинонан или дикумилпероксид, добавки со слабой связью C-C, такие как 2,3-диметил-2,3-дифенилбутан, которые чувствительны к высоким температурам и вызывают разложение полимера, бромированные соединения, которые обычно используют для придания свойств, препятствующих распространению пламени, такие как гексабромциклододекан, тетрабромбисфенол А бис (аллиловый эфир), и бромированные полимеры, такие как бромированные стирол-бутадиеновые блок-сополимеры.

В этом варианте осуществления полимер (F3) и добавки (F4), но не упомянутые критические добавки, подают в экструдер (45). Следовательно, в смесителе (35) смешивают добавки, подаваемые в (F3) и (F4), вспенивающий агент (F2) и любой полимер, поступающий с производственной установки (F1), но не критические добавки. Добавки и полимер, которые смешивают в (35), как вариант, удерживают под давлением с помощью одного или нескольких подкачивающих насосов (36), которые специалист в данной области техники вставит вдоль пути полимера, где имеется необходимость в повышении давления расплавленного полимера для уравновешивания падения его давления.

Во время запуска и остановки грануляции вспениваемого полимера клапан (38) переводят в положение ожидания (A→C). Таким образом, цикл вспенивающего агента и расплавленного полимера осуществляют в соответствии с режимом работы, показанным выше.

Обычно клапан (38) отклоняет расплавленную вспениваемую полимерную массу, которая не содержит критических добавок. Следовательно, цикл течения полимера происходит без какого-либо риска разложения, происходящего вдоль пути удаления вспенивающего агента (10, 11, 12, 13, 14).

Действительно, обнаружено, что если также циркулирует значительное количество критических добавок, то наблюдается постепенное ухудшение качества получаемого полимера (например, снижение молекулярной массы). Кроме того, если расход потока полимера, используемого для промывания в направлении положения C клапана (38), не является высоким, то это приводит к высокой степени разложения полимера в (10, 11, 12, 13, 14) до такой степени, что полимерная масса, достигающая гранулятора (15), может быть настолько разложена, что не поддастся гранулированию.

Вариант осуществления, показанный на фиг. 5, решает проблемы, обсуждавшиеся выше.

В (F8) критические добавки подают в специально предназначенный для этого экструдер, при необходимости, вместе с долей полимера или вспениваемого полимера. В экструдере (53) образуют полимерный расплав, содержащий упомянутые критические добавки, который впоследствии смешивают с остальной частью полимерной массы в (52). Действительно, вышеупомянутая доля полимера или вспениваемого полимера может потребоваться для регулирования вязкости получаемого расплава в экструдере (53).

Преимущественно, если экструдер не способен довести расплавленную смесь до давления расплава вспениваемого полимера, поступающего в смеситель (52), то можно использовать устройство (54) для повышения давления, такое как шестеренчатый насос. Жидкие добавки, такие как флегматизированные растворы пероксида, могут подаваться непосредственно в (52) и, таким образом, без прохождения через экструдер (53) или через дополнительное устройство (54) для повышения давления.

При необходимости можно использовать теплообменник (51) для регулирования температуры полимера, поступающего в (52). Этот теплообменник может быть установлен как до, так и после отклоняющего клапана (38).

В настоящем варианте осуществления пусковой клапан гранулятора не является отклоняющим клапаном (38). Поэтому, если используют подводные или распылительные грануляторы, то для стадии промывания головки и стадии запуска необходимо отклонить полимер к устройству (56) сброса давления. Это устройство имеет тот же режим работы и может быть реализовано с использованием того же самого режима работы как и устройство (10) сброса давления.

Возможно повторно использовать расплавленный продукт (P3) в процессе в малых дозах. Это может быть реализовано путем перекачки части продукта P3 в систему удаления вспенивающего агента с использованием насоса (57).

Система возможна, поскольку пусковой клапан (55) переводят в положение ожидания только на время, необходимое для выпуска расплавленного вспениваемого полимера, содержащегося между клапанами (38) и (55). Действительно, когда конечное устройство (39) неактивно из-за того, что оно находится в состоянии запуска или останова, или из-за другого прерывания, клапан (38) также переводят в положение ожидания (A→C). В результате клапан (55) может оставаться в положении ожидания только в течение периода, необходимого для перемещения в (P3) полимерной массы, содержащей критические добавки. Следовательно, объем этой полимерной массы уменьшается, и он может быть переработан в процессе в малых дозах.

Линия между положением C2 клапана (55) и емкостью в (P3) может быть целесообразно промыта (B56) свежим полимером, поступающим из устройства (33) удаления летучих веществ, или вспениваемым полимером, подаваемым от насоса (36).

Изобретение относится к контуру управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта. Техническим результатом является повышение надежности управления переходными состояниями и нештатными ситуациями при минимизации временных и материальных потерь. Технический результат достигается контуром управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта, расположенным в установке по производству полимерных гранул или полимерных экструдированных продуктов, в котором расположены смесительное устройство, пригодное для примешивания добавок и вспенивающего агента в поток расплавленного полимера; гранулятор полимера или экструзионное устройство, расположенное ниже по ходу потока от смесительного устройства; отклоняющий клапан, пригодный для расплавленных полимеров, расположенный вдоль линии, соединяющей смесительное устройство с гранулятором полимера или с экструзионным устройством, выше по ходу потока от упомянутого гранулятора или экструдера. При этом отклоняющий клапан оснащен по меньшей мере одним впуском, положением ожидания и рабочим положением. Причем контур управления содержит нагревательное устройство, расположенное ниже по ходу потока от клапана, разделительное устройство, расположенное ниже по ходу потока от нагревательного устройства, пригодное для физического отделения вспенивающего агента от полимера и любых присутствующих в нем добавок, и охлаждающее устройство отделенного вспенивающего агента, расположенное между разделительным устройством и смесительным устройством. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Контур для управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта, расположенный в установке по производству полимерных гранул или полимерных экструдированных продуктов, в котором расположены:

- смесительное устройство (35), пригодное для примешивания добавок и вспенивающего агента в поток расплавленного полимера;

- гранулятор (39) полимера или экструзионное устройство, расположенное ниже по ходу потока от смесительного устройства (35);

- отклоняющий клапан (38), пригодный для расплавленных полимеров, расположенный вдоль линии, соединяющей смесительное устройство (35) с гранулятором (39) полимера или с экструзионным устройством, выше по ходу потока от упомянутого гранулятора или экструдера; при этом упомянутый отклоняющий клапан оснащен по меньшей мере одним впуском (A), положением (A→C) ожидания и рабочим положением (A→B);

упомянутый контур отличается тем, что он содержит нагревательное устройство (11), расположенное ниже по ходу потока от упомянутого клапана, разделительное устройство (13), расположенное ниже по ходу потока от нагревательного устройства, пригодное для физического отделения вспенивающего агента от полимера и любых присутствующих в нем добавок, и охлаждающее устройство (15) отделенного вспенивающего агента, расположенное между разделительным устройством (13) и смесительным устройством (35).

2. Контур для управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 1, в котором отклоняющий клапан является ручным или регулируемым системой управления.

3. Контур для управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 1 или 2, в котором отклоняющий клапан оснащен буфером, пригодным для отвода массы расплавленного полимера даже при нештатных условиях работы установки по производству полимерных гранул или полимерных экструдированных продуктов.

4. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта в установке для непрерывного массового производства гранулированных вспенивающихся полимеров или экструдированных полимеров, который включает в себя следующие стадии:

- отклоняют часть массы расплавленного полимера, содержащей вспенивающий агент и любые добавки, до его грануляции или экструдирования;

- при необходимости нагревают упомянутую часть массы расплавленного полимера до температуры, большей или равной 160°С, в случае, если упомянутую часть массы полимера отбирают при температуре менее 160°С;

- удаляют вспенивающий агент из упомянутой расплавленной, при необходимости нагретой, массы путем работы под давлением, меньшим или равным 5 абс. бар, и путем физического отделения вспенивающего агента с образованием второй массы расплавленного полимера без вспенивающего агента;

- аккумулируют упомянутую вторую массу расплавленного полимера в системе для возможного последующего повторного использования в установке или гранулируют или экструдируют упомянутую вторую массу расплавленного полимера с помощью соответствующих устройств, пригодных для этой цели;

- необязательно повторно используют удаленный вспенивающий агент в установке.

5. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта, который осуществляют посредством замкнутого контура по любому из пп. 1-3.

6. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 4 или 5, в котором перед удалением вспенивающего агента из упомянутой массы расплавленного вспениваемого полимера ее нагревают до температуры от 175°C до 260°C.

7. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 6, в котором температура, до которой нагревают массу расплавленного вспениваемого полимера, составляет от 180°C до 250°C.

8. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 7, в котором температура, до которой нагревают массу расплавленного вспениваемого полимера, составляет от 190°C до 230°C.

9. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по любому из пп. 4-8, в котором удаление вспенивающего агента выполняют при давлении, меньшем или равном 3 абс. бар.

10. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 9, в котором удаление вспенивающего агента выполняют при давлении, значение которого составляет от 0,01 абс. бар до 2 абс. бар.

11. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по любому из пп. 4-10, в котором в конце переходных состояний происходит частичное или полное прерывание отклонения массы вспениваемого полимера и упомянутую массу преобразуют в гранулы вспениваемого полимера или экструдированные листы вспененного полимера.

12. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 11, в котором время между прерыванием отклонения и формированием гранул вспениваемого полимера или листов вспененного полимера меньше или равно минуте.

13. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по любому из пп. 4 и 6-12, в котором массу расплавленного полимера отклоняют с помощью трехходового отклоняющего клапана, оснащенного по меньшей мере одним впуском (A), положением ожидания (A→C) и рабочим положением (A→B).

14. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 13, в котором часть массы расплавленного полимера, называемую промывкой, непрерывно подают в положение ожидания или ниже по ходу потока от отклоняющего клапана, даже если он переведен в рабочее положение.

15. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 14, в котором промывку берут из массы расплавленного полимера.

16. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 14 или 15, в котором если прерывание переходных состояний является частичным, то отклонение упомянутой массы расплавленного полимера составляет от 0,1% до 15% от производимого вспениваемого полимера.

17. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по пп. 11, 12 или 15, в котором в конце упомянутых переходных состояний имеет место второй отвод из массы невспениваемого расплавленного полимера, отбираемый перед смешиванием со вспенивающим агентом и любыми дополнительными добавками, который удаляет массу вспениваемого полимера, оставшуюся в устройствах в конце упомянутого переходного состояния.

18. Способ управления переходными состояниями и нештатными ситуациями процесса и продукта по п. 17, в котором упомянутый второй отвод модулируют во времени таким образом, чтобы он составлял от 20 до 80% емкости вспениваемой полимерной массы в течение времени, необходимого для замещения продукта, оставшегося захваченным в упомянутом оборудовании, а затем снижают до доли от 0,1% до 15% производимого вспениваемого полимера.