颗粒状硬脂酸钙生产设备及造粒的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于化工【技术领域】，公开了一种颗粒状硬脂酸钙生产设备及造粒机，所述生产设备包括反应釜、和造粒机；所述造粒机设置在反应釜下方，反应釜底部放料口与造粒机的进料口通过管道相连通；料筒内设有推料螺杆，料筒外侧围设有用于通过导热油的夹套；进油口设在夹套后端，出油口设在夹套前端；夹套内的导热油流动方向与料筒内物料被推送的方向一致；料筒上在进料口的后方设有一用于排放水蒸汽的单向排气口。本实用新型生产颗粒状硬脂酸钙外观好、破损率低、含水率低、堆积密度高。
【专利说明】颗粒状硬脂酸钙生产设备及造粒机
【技术领域】
[0001]本发明属于化工【技术领域】，涉及硬脂酸钙的生产技术，具体地说是颗粒状硬脂酸钙的生产加工技术。
【背景技术】
[0002]硬脂酸钙作为一种常用塑料助剂，一般由硬脂酸和氢氧化钙中合反应制成，也有通过氯化钙与硬脂酸和棕榈酸钠盐的混合物反应制成。
[0003]市面上，硬脂酸钙产品一般以粉末状为主。粉末状硬脂酸钙在包装、运输、以及用于塑料制品生产加工时，易产生粉尘，会对使用环境造成污染。因此粉末状硬脂脂钙的包装需密封，做为塑料助剂使用时，也需要对塑料制品加工设备做出防尘处理。这不仅增加粉尘处理成本,也增加了设备复杂性。
[0004]以颗粒状硬脂酸钙代替粉末状硬脂酸钙，可以有效减少在包装、运输、以及使用时粉尘污染。
[0005]目前，颗粒状硬脂酸钙的生产所面临的主要问题如下。
[0006]1、颗粒碎小，大小不一，且粉末含量高。
[0007]现有颗粒状硬脂酸钙的生产，大多不用造粒机造粒，而是在反应釜内反应完成后，直接形成颗粒，颗粒由反应物在搅拌中冷却结块形成，大小无法控制，一般都是很碎的小粒，大小不一。大量没有结成颗粒的部分以粉末状态(更细小的颗粒)存在。成品率低，一般在95%以下。
[0008]2、含水率高，颗粒密度低，易破碎。
[0009]采用硬脂酸和氢氧化钙反应生产硬脂酸钙，其副产物是水(H20)。采用现有方法生产硬脂酸钙颗粒时，大量混合在硬脂酸钙分子中的水分子，在硬脂酸钙结成颗粒时直接被包含在颗粒中无法排出。含水率高一方面影响硬脂酸钙的纯度。另一方面导致颗粒密度低，易破碎。堆积密度也较小。
【发明内容】
[0010]本发明目的在于针对现有颗粒状硬脂酸钙的生产所面临的问题，设计一种颗粒状硬脂酸钙生产设备，包括反应釜、和造粒机；所述造粒机包括机头、料筒、动力机构，机头设料筒前端，机头内设孔板和切粒刀片，机头下方设出料口。料筒内设用于推送物料的螺杆，料筒后半部朝上设有进料口。
[0011]其特征在于，
[0012]造粒机设置在反应釜下方，所述反应釜底部放料口与造粒机的进料口通过管道相连通。
[0013]料筒外侧围设有用于通过导热油的夹套。进油口设在夹套后端，出油口设在夹套前端。夹套内的导热油流动方向与料筒内物料被推送的方向一致。
[0014]料筒上在进料口的后方设有一用于排放水蒸汽的单向排气口。
[0015]上述方案中，所述动力机构包括电动机、减速机构,减速机构直接或者通过传动机构与料筒内的螺杆联接。
[0016]所述单向排气口作用在于排出造粒机料筒内的水蒸气，同时保持外界空气不能进入料筒。
[0017]为此，排气口内应设置能够限制气体反向流动的阀门结构。该阀门结构适于采用溢流阀，以实现其在防止外界空气不进入料筒的前题上，顺利排出料筒内水蒸汽。例如在排气孔出口处设隔膜，由弹簧将隔膜抵压在出口上。
[0018]为了尽可能简化排气口的结构，降低造粒设备的制造成本，并保证阀门结构单向排气可靠性并具有更长的使用寿命，作为改进，本发明给出一种优选的排气口结构:排气口竖直朝上设置，阀门结构设在排气口上端，阀门结构由阀套和阀塞两部分组成，阀套上部为柱筒结构和下部为锥筒结构，阀塞下端为锥体，阀塞下端的锥体与阀套的锥筒锥度相同。在阀塞的自然重力作用下，阀塞下端的锥体的锥面与阀套下部锥筒的锥面贴合气密封。料筒内没有水蒸汽或者较少时，阀口结构关闭，料筒水蒸汽多起来时，水蒸汽将阀塞顶开从排气口排出。
[0019]进一步地，所述夹套的进油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
[0020]进一步地，上述设备还包括旋风分离器、振动筛分器，所述造粒机的机头下方出料口的下方设收料斗，收料斗后方设鼓风机，收料斗前方通过管道连接到旋风分离器的物料入口。振动筛分器设置在旋风分离器下方，两者上下端密封连通。由造粒机制造的硬脂酸钙颗粒，先后经过旋风分离器、振动筛分器去除产物中少量的粉末和小颗粒后，最终获得纯度很高，大小均一的硬脂酸钙颗粒产品。
[0021]本发明的有益效果如下。
[0022]1、反应釜刚刚反应完成的产物硬脂酸钙无需取出，直接进入造粒机，一方面刚刚反应完成的硬脂酸钙在反应过程中经过了充分搅拌，均匀度非常高，由此直接切出来的颗粒密度均匀，碰撞时不易破碎。另一方面，反应完成后就热直接造粒，充分利用了反应温度，只需再稍微加热并保持温度即可，节省大量能源。
[0023]2、颗粒含水率低。造粒机在推挤物料过程中，大部分水蒸汽受压被挤出向料筒后端的空处流动，然后从料筒后端的排气口排出。
[0024]3、造粒时，通过导热油对料筒进行加热和保温，温度均匀，保证最终颗粒密度均匀(充分搅拌和均匀的温度保证密度均匀)。
[0025]4、前低后高的温差控制实现颗粒最大密度。
[0026]导热油流动方向与物料行进方向一致，料筒内温度后高前低，越靠近孔板，流动性越低。流动性低的前方物料对流动性高的后方物料形成挤压效果，达到一种由前到后逐级挤压的效果，有利增加了颗料的密度(相同的压力，被压物越薄，被压得就越实)。由前到后逐级挤压的效果，可充分挤出物料中的水蒸汽。
[0027]5、前低后高的温差控制配合后置排气孔，实现最低含水率。
[0028]由于料筒内温度前低后高，前方物料相对于后方物料流动性低，因此水蒸汽被推向后方流动。排气口设在料筒后方，料筒后方压力最小，水蒸汽冋时被引向后方流动。一推一引相互配合，为水蒸汽排出料筒创造了优越的条件。
[0029]基于本发明上述设备生产硬脂酸钙颗粒，破损率可低至0.5_2%，堆积密度可达
0.65-0.75g/cm3。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1本发明所述颗粒状硬脂酸钙生产设备的结构示意图。
[0031]图2在造粒机料筒内，水蒸汽的流动效果示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，以举例的方式对本发明所述设备做进一步的说明。
[0033]参照图1，该图所示为一套用于生产颗粒状硬脂酸钙的专用设备。由反应釜1、造粒机2、旋风分离器4、振动筛分器5四大部分组成。其中，反应釜I设置在造粒机2上方，釜体外侧设加热装置10，内设搅拌器。放料口 17位于反应釜I底部。
[0034]所述造粒机2的进料口 16位于造粒机料筒7的后半部，造粒机2的进料口 16与反应釜的放料口 17上下对正，造粒机进料口 16与反应釜放料口 17通过坚直管道18连通。造粒机的机头6位于料筒7前端，内设孔板和切粒刀片21。切粒刀片由电动机22驱动旋转。料筒7内安装用于推送物料的螺杆9，螺杆9由电动机15驱动旋转。
[0035]造粒机的料筒7外表面包裹有夹套8，夹套内通导热油。夹套的进油口 20设置在靠近后端的下方，出油口 19设在靠近前端的上方。夹套内的导热油流动方向与料筒内物料被推送的方向相同。
[0036]料筒的后端设排气口 12，排气口 12上端为阀套11，阀套上部13呈柱筒形状，下部14呈锥筒形状。阀套11内装配一阀塞(图中阀套内虚线所示)，阀塞下部呈锥体形状，阀塞下部的锥体与阀套下部锥筒相配合。
[0037]造粒机机头下侧设出料口，收料斗正对设置在出料口下方，收料斗下端连接管道，管道后端接鼓风机3，管道另一端与旋风分离器4的物料入口连通。旋风分离器下端的物料出口接通振动筛分器5上端的物料入口。
[0038]参照图2，由于进油口设在后侧，出油口设在前侧，导热油在由后向行流动过程中虽散热而温度逐渐降低。料筒内物料(图中由不均匀的点表示物料)的温度前低后高。相对的，越靠近机头的物料越粘稠，流动性越低，越靠近进料口的物料越稀软，流动性越好。前方流动性低的物料产生的阻力相对更大，对后方物料会产生挤压作用。在物料受挤压时，物料中的水蒸汽(图中虚线箭头表示水蒸汽)由粘稠的前方向稀软的后方流动。同时，因为料筒后端设有排气口，水蒸汽及时排后出，料筒后端空的区域压力最小，进一步协助水蒸汽向后方流动。
[0039]也就是说，采用本发明设备制造颗粒含水率低的效果，是由后端排气口与温度前低后高的油热夹套相互配合而巧妙产生的。市面上很多造粒机(非用于硬脂酸钙)，排气口多设在料筒前端，即使不设在前端，也是设置进料口的前侧。主要是因为本领域技术人员普遍认为，水蒸汽含于物料中，排气口应设在物料经过的地方，才有利于水蒸汽的排出。实则不然。
[0040]而对于颗粒密度高的效果，则是由温度前低后高的油热夹套发挥作用的效果。同样参照图2，在本发明的料筒内，物料并不是仅受到孔板阻力与螺杆推力相对作用而挤压。在料筒中，每一处都是前方的物料比后方的物料流动性低。即任一处的前方物料的行动阻力均对后方物料构成挤压，所以物料的密度相对更高。
[0041]此外，物料中含水率低，也在另一方面导致颗粒密度高。
[0042]下面是采用上述设备在设定不同温度、压力条件下生产硬脂酸钙颗料的生产实例。
[0043]例1，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0044]抽真空，使釜内真空度在-0.06Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为135°C，控制反应釜内压力为0.35 Mpa，搅拌反应60分钟；
[0045]调整或保持反应釜内压力为0.3 Mpa，调整或保持反应釜内温度为150°C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用Imm孔板，导热油温度控制为150°C，导热油进出口温差控制在0.5°C，物料挤出速度为12cm/s，机头切粒刀片转速为2400r/min。
[0046]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为953 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为4 kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为8kg ο计算破损率为1.24%。
[0047]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.74g/cm3。
[0048]例2，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0049]抽真空，使釜内真空度在-0.05 Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为150 °C，控制反应釜内压力为0.45 Mpa，搅拌反应40分钟；
[0050]调整或保持反应爸内压力为0.35 Mpa,调整或保持反应爸内温度为155 °C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用2 _孔板，导热油温度控制为165°C，导热油进出口温差控制在I °C，物料挤出速度为20 mm/s，机头切粒刀片转速为1800 r/min。
[0051]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为957 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为3kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为5kg。计算破损率为0.83 %。
[0052]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.72g/cm3。
[0053]例3，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0054]抽真空，使釜内真空度在-0.05Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为155 °C，控制反应釜内压力为0.5 Mpa，搅拌反应40分钟；
[0055]调整或保持反应爸内压力为0.4 Mpa,调整或保持反应爸内温度为160 °C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用3 _孔板，导热油温度控制为165°C，导热油进出口温差控制在2.5 °C，物料挤出速度为20 mm/s，机头切粒刀片转速为1200 r/min。
[0056]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为960 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为2kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为3kg。计算破损率为0.52 %。
[0057]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.70g/cm3。
[0058]例4，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0059]抽真空，使釜内真空度在-0.05Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为160 °C，控制反应釜内压力为0.55 Mpa，搅拌反应50分钟；
[0060]调整或保持反应爸内压力为0.45 Mpa,调整或保持反应爸内温度为165 °C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用4 mm孔板，导热油温度控制为165°C，导热油进出口温差控制在2.5 °C，物料挤出速度为25 mm/s，机头切粒刀片转速为1100 r/min。
[0061]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为952 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为6 kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为7kg。计算破损率为1.34 %。
[0062]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.67g/cm3。
[0063]例5，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0064]抽真空，使釜内真空度在-0.05Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为170 °C，控制反应釜内压力为0.75 Mpa，搅拌反应30分钟；
[0065]调整或保持反应釜内压力为0.5 Mpa，调整或保持反应釜内温度为170 °C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用6 mm孔板，导热油温度控制为165°C，导热油进出口温差控制在3 °C，物料挤出速度为30 mm/s，机头切粒刀片转速为1000 r/min。
[0066]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为647 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为9kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为8kg。计算破损率为1.76 %。
[0067]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.64g/cm3。
[0068]例6，将900kg硬脂酸加入反应釜中，加热使其熔化。温度控制在70-80度之间，然后在搅拌中加入125kg氢氧化钙。
[0069]抽真空，使釜内真空度在_0.05Mpa，然后加热并保持反应釜内温度为155 °C，控制反应釜内压力为0.5 Mpa，搅拌反应40分钟；
[0070]调整或保持反应爸内压力为0.4 Mpa,调整或保持反应爸内温度为160 °C。开启釜底放料阀，使胶状硬脂酸钙向下流入造粒机；启动造粒机造粒，同时启动鼓风机、旋风分离器和振动筛分器。造粒机选用I _孔板，导热油温度控制为165°C，导热油进出口温差控制在2 °C，物料挤出速度为12 mm/s，机头切粒刀片转速为2400 r/min。
[0071]待振动筛分器出料口无颗粒流出，停止整套设备。称得成品硬脂酸钙颗粒重量为956 kg，称得旋内分离器分出粉末重量为3 kg，称得振动筛分器分离的细碎颗粒重量为6kg。计算破损率为0.93 %。
[0072]观察成品硬脂酸钙颗粒外观，可见颗粒呈扁圆形、表面光滑、大小整齐。随意取100g，测得平均堆积密度为0.75g/cm3。
【权利要求】
1.一种颗粒状硬脂酸钙生产设备，包括反应釜、和造粒机；所述造粒机包括机头、料筒、动力机构，机头设料筒前端，机头内设孔板和切粒刀片，机头下方设出料口 ；料筒内设用于推送物料的螺杆，料筒后半部朝上设有进料口 ； 其特征在于，造粒机设置在反应釜下方，所述反应釜底部放料口与造粒机的进料口通过管道相连通；料筒内设有推料螺杆，料筒外侧围设有用于通过导热油的夹套； 进油口设在夹套后端，出油口设在夹套前端；夹套内的导热油流动方向与料筒内物料被推送的方向一致；料筒上在进料口的后方设有一用于排放水蒸汽的单向排气口。
2.根据权利要求1所述的颗粒状硬脂酸钙生产设备，其特征在于，所述排气口竖直朝上设置，阀门结构设在排气口上端，阀门结构由阀套和阀塞两部分组成，阀套上部为柱筒结构和下部为锥筒结构，阀塞下端为锥体，阀塞下端的锥体与阀套的锥筒锥度相同。
3.根据权利要求1所述的颗粒状硬脂酸钙生产设备，其特征在于，所述夹套的进油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
4.根据权利要求1所述的颗粒状硬脂酸钙生产设备，其特征在于，该设备还包括旋风分离器、振动筛分器，所述造粒机的机头下方出料口的下方设收料斗，收料斗后方设鼓风机，收料斗前方通过管道连接到旋风分离器的物料入口 ；振动筛分器设置在旋风分离器下方，两者上下端密封连通。
5.—种造粒机，包括机头、料筒、动力机构，机头设料筒前端，机头内设孔板和切粒刀片，机头下方设出料口 ；料筒内设用于推送物料的螺杆，料筒后半部朝上设有进料口 ；其特征在于，料筒外侧围设有用于通过导热油的夹套；进油口设在夹套后端，出油口设在夹套前端；夹套内的导热油流动方向与料筒内物料被推送的方向一致；料筒上在进料口的后方设有一用于排放水蒸汽的单向排气口。
6.根据权利要求5所述的造粒机，所述夹套的进油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
【文档编号】C07C51/41GK204174128SQ201420517195
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】郑建明 申请人:江山市艺天科技有限公司