顆粒狀硬脂酸鈣生產設備及造粒的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于化工【技術領域】，公開了一種顆粒狀硬脂酸鈣生產設備及造粒機，所述生產設備包括反應釜、和造粒機；所述造粒機設置在反應釜下方，反應釜底部放料口與造粒機的進料口通過管道相連通；料筒內設有推料螺桿，料筒外側圍設有用于通過導熱油的夾套；進油口設在夾套后端，出油口設在夾套前端；夾套內的導熱油流動方向與料筒內物料被推送的方向一致；料筒上在進料口的后方設有一用于排放水蒸汽的單向排氣口。本實用新型生產顆粒狀硬脂酸鈣外觀好、破損率低、含水率低、堆積密度高。
【專利說明】顆粒狀硬脂酸鈣生產設備及造粒機
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工【技術領域】，涉及硬脂酸鈣的生產技術，具體地說是顆粒狀硬脂酸鈣的生產加工技術。
【背景技術】
[0002]硬脂酸鈣作為一種常用塑料助劑，一般由硬脂酸和氫氧化鈣中合反應制成，也有通過氯化鈣與硬脂酸和棕櫚酸鈉鹽的混合物反應制成。
[0003]市面上，硬脂酸鈣產品一般以粉末狀為主。粉末狀硬脂酸鈣在包裝、運輸、以及用于塑料制品生產加工時，易產生粉塵，會對使用環境造成污染。因此粉末狀硬脂脂鈣的包裝需密封，做為塑料助劑使用時，也需要對塑料制品加工設備做出防塵處理。這不僅增加粉塵處理成本,也增加了設備復雜性。
[0004]以顆粒狀硬脂酸鈣代替粉末狀硬脂酸鈣，可以有效減少在包裝、運輸、以及使用時粉塵污染。
[0005]目前，顆粒狀硬脂酸鈣的生產所面臨的主要問題如下。
[0006]1、顆粒碎小，大小不一，且粉末含量高。
[0007]現有顆粒狀硬脂酸鈣的生產，大多不用造粒機造粒，而是在反應釜內反應完成后，直接形成顆粒，顆粒由反應物在攪拌中冷卻結塊形成，大小無法控制，一般都是很碎的小粒，大小不一。大量沒有結成顆粒的部分以粉末狀態(更細小的顆粒)存在。成品率低，一般在95%以下。
[0008]2、含水率高，顆粒密度低，易破碎。
[0009]采用硬脂酸和氫氧化鈣反應生產硬脂酸鈣，其副產物是水(H20)。采用現有方法生產硬脂酸鈣顆粒時，大量混合在硬脂酸鈣分子中的水分子，在硬脂酸鈣結成顆粒時直接被包含在顆粒中無法排出。含水率高一方面影響硬脂酸鈣的純度。另一方面導致顆粒密度低，易破碎。堆積密度也較小。
【發明內容】
[0010]本發明目的在于針對現有顆粒狀硬脂酸鈣的生產所面臨的問題，設計一種顆粒狀硬脂酸鈣生產設備，包括反應釜、和造粒機；所述造粒機包括機頭、料筒、動力機構，機頭設料筒前端，機頭內設孔板和切粒刀片，機頭下方設出料口。料筒內設用于推送物料的螺桿，料筒后半部朝上設有進料口。
[0011]其特征在于，
[0012]造粒機設置在反應釜下方，所述反應釜底部放料口與造粒機的進料口通過管道相連通。
[0013]料筒外側圍設有用于通過導熱油的夾套。進油口設在夾套后端，出油口設在夾套前端。夾套內的導熱油流動方向與料筒內物料被推送的方向一致。
[0014]料筒上在進料口的后方設有一用于排放水蒸汽的單向排氣口。
[0015]上述方案中，所述動力機構包括電動機、減速機構,減速機構直接或者通過傳動機構與料筒內的螺桿聯接。
[0016]所述單向排氣口作用在于排出造粒機料筒內的水蒸氣，同時保持外界空氣不能進入料筒。
[0017]為此，排氣口內應設置能夠限制氣體反向流動的閥門結構。該閥門結構適于采用溢流閥，以實現其在防止外界空氣不進入料筒的前題上，順利排出料筒內水蒸汽。例如在排氣孔出口處設隔膜，由彈簧將隔膜抵壓在出口上。
[0018]為了盡可能簡化排氣口的結構，降低造粒設備的制造成本，并保證閥門結構單向排氣可靠性并具有更長的使用壽命，作為改進，本發明給出一種優選的排氣口結構:排氣口豎直朝上設置，閥門結構設在排氣口上端，閥門結構由閥套和閥塞兩部分組成，閥套上部為柱筒結構和下部為錐筒結構，閥塞下端為錐體，閥塞下端的錐體與閥套的錐筒錐度相同。在閥塞的自然重力作用下，閥塞下端的錐體的錐面與閥套下部錐筒的錐面貼合氣密封。料筒內沒有水蒸汽或者較少時，閥口結構關閉，料筒水蒸汽多起來時，水蒸汽將閥塞頂開從排氣口排出。
[0019]進一步地，所述夾套的進油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
[0020]進一步地，上述設備還包括旋風分離器、振動篩分器，所述造粒機的機頭下方出料口的下方設收料斗，收料斗后方設鼓風機，收料斗前方通過管道連接到旋風分離器的物料入口。振動篩分器設置在旋風分離器下方，兩者上下端密封連通。由造粒機制造的硬脂酸鈣顆粒，先后經過旋風分離器、振動篩分器去除產物中少量的粉末和小顆粒后，最終獲得純度很高，大小均一的硬脂酸鈣顆粒產品。
[0021]本發明的有益效果如下。
[0022]1、反應釜剛剛反應完成的產物硬脂酸鈣無需取出，直接進入造粒機，一方面剛剛反應完成的硬脂酸鈣在反應過程中經過了充分攪拌，均勻度非常高，由此直接切出來的顆粒密度均勻，碰撞時不易破碎。另一方面，反應完成后就熱直接造粒，充分利用了反應溫度，只需再稍微加熱并保持溫度即可，節省大量能源。
[0023]2、顆粒含水率低。造粒機在推擠物料過程中，大部分水蒸汽受壓被擠出向料筒后端的空處流動，然后從料筒后端的排氣口排出。
[0024]3、造粒時，通過導熱油對料筒進行加熱和保溫，溫度均勻，保證最終顆粒密度均勻(充分攪拌和均勻的溫度保證密度均勻)。
[0025]4、前低后高的溫差控制實現顆粒最大密度。
[0026]導熱油流動方向與物料行進方向一致，料筒內溫度后高前低，越靠近孔板，流動性越低。流動性低的前方物料對流動性高的后方物料形成擠壓效果，達到一種由前到后逐級擠壓的效果，有利增加了顆料的密度(相同的壓力，被壓物越薄，被壓得就越實)。由前到后逐級擠壓的效果，可充分擠出物料中的水蒸汽。
[0027]5、前低后高的溫差控制配合后置排氣孔，實現最低含水率。
[0028]由于料筒內溫度前低后高，前方物料相對于后方物料流動性低，因此水蒸汽被推向后方流動。排氣口設在料筒后方，料筒后方壓力最小，水蒸汽冋時被引向后方流動。一推一引相互配合，為水蒸汽排出料筒創造了優越的條件。
[0029]基于本發明上述設備生產硬脂酸鈣顆粒，破損率可低至0.5_2%，堆積密度可達
0.65-0.75g/cm3。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1本發明所述顆粒狀硬脂酸鈣生產設備的結構示意圖。
[0031]圖2在造粒機料筒內，水蒸汽的流動效果示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖，以舉例的方式對本發明所述設備做進一步的說明。
[0033]參照圖1，該圖所示為一套用于生產顆粒狀硬脂酸鈣的專用設備。由反應釜1、造粒機2、旋風分離器4、振動篩分器5四大部分組成。其中，反應釜I設置在造粒機2上方，釜體外側設加熱裝置10，內設攪拌器。放料口 17位于反應釜I底部。
[0034]所述造粒機2的進料口 16位于造粒機料筒7的后半部，造粒機2的進料口 16與反應釜的放料口 17上下對正，造粒機進料口 16與反應釜放料口 17通過堅直管道18連通。造粒機的機頭6位于料筒7前端，內設孔板和切粒刀片21。切粒刀片由電動機22驅動旋轉。料筒7內安裝用于推送物料的螺桿9，螺桿9由電動機15驅動旋轉。
[0035]造粒機的料筒7外表面包裹有夾套8，夾套內通導熱油。夾套的進油口 20設置在靠近后端的下方，出油口 19設在靠近前端的上方。夾套內的導熱油流動方向與料筒內物料被推送的方向相同。
[0036]料筒的后端設排氣口 12，排氣口 12上端為閥套11，閥套上部13呈柱筒形狀，下部14呈錐筒形狀。閥套11內裝配一閥塞(圖中閥套內虛線所示)，閥塞下部呈錐體形狀，閥塞下部的錐體與閥套下部錐筒相配合。
[0037]造粒機機頭下側設出料口，收料斗正對設置在出料口下方，收料斗下端連接管道，管道后端接鼓風機3，管道另一端與旋風分離器4的物料入口連通。旋風分離器下端的物料出口接通振動篩分器5上端的物料入口。
[0038]參照圖2，由于進油口設在后側，出油口設在前側，導熱油在由后向行流動過程中雖散熱而溫度逐漸降低。料筒內物料(圖中由不均勻的點表示物料)的溫度前低后高。相對的，越靠近機頭的物料越粘稠，流動性越低，越靠近進料口的物料越稀軟，流動性越好。前方流動性低的物料產生的阻力相對更大，對后方物料會產生擠壓作用。在物料受擠壓時，物料中的水蒸汽(圖中虛線箭頭表示水蒸汽)由粘稠的前方向稀軟的后方流動。同時，因為料筒后端設有排氣口，水蒸汽及時排后出，料筒后端空的區域壓力最小，進一步協助水蒸汽向后方流動。
[0039]也就是說，采用本發明設備制造顆粒含水率低的效果，是由后端排氣口與溫度前低后高的油熱夾套相互配合而巧妙產生的。市面上很多造粒機(非用于硬脂酸鈣)，排氣口多設在料筒前端，即使不設在前端，也是設置進料口的前側。主要是因為本領域技術人員普遍認為，水蒸汽含于物料中，排氣口應設在物料經過的地方，才有利于水蒸汽的排出。實則不然。
[0040]而對于顆粒密度高的效果，則是由溫度前低后高的油熱夾套發揮作用的效果。同樣參照圖2，在本發明的料筒內，物料并不是僅受到孔板阻力與螺桿推力相對作用而擠壓。在料筒中，每一處都是前方的物料比后方的物料流動性低。即任一處的前方物料的行動阻力均對后方物料構成擠壓，所以物料的密度相對更高。
[0041]此外，物料中含水率低，也在另一方面導致顆粒密度高。
[0042]下面是采用上述設備在設定不同溫度、壓力條件下生產硬脂酸鈣顆料的生產實例。
[0043]例1，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0044]抽真空，使釜內真空度在-0.06Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為135°C，控制反應釜內壓力為0.35 Mpa，攪拌反應60分鐘；
[0045]調整或保持反應釜內壓力為0.3 Mpa，調整或保持反應釜內溫度為150°C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用Imm孔板，導熱油溫度控制為150°C，導熱油進出口溫差控制在0.5°C，物料擠出速度為12cm/s，機頭切粒刀片轉速為2400r/min。
[0046]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為953 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為4 kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為8kg ο計算破損率為1.24%。
[0047]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.74g/cm3。
[0048]例2，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0049]抽真空，使釜內真空度在-0.05 Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為150 °C，控制反應釜內壓力為0.45 Mpa，攪拌反應40分鐘；
[0050]調整或保持反應爸內壓力為0.35 Mpa,調整或保持反應爸內溫度為155 °C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用2 _孔板，導熱油溫度控制為165°C，導熱油進出口溫差控制在I °C，物料擠出速度為20 mm/s，機頭切粒刀片轉速為1800 r/min。
[0051]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為957 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為3kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為5kg。計算破損率為0.83 %。
[0052]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.72g/cm3。
[0053]例3，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0054]抽真空，使釜內真空度在-0.05Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為155 °C，控制反應釜內壓力為0.5 Mpa，攪拌反應40分鐘；
[0055]調整或保持反應爸內壓力為0.4 Mpa,調整或保持反應爸內溫度為160 °C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用3 _孔板，導熱油溫度控制為165°C，導熱油進出口溫差控制在2.5 °C，物料擠出速度為20 mm/s，機頭切粒刀片轉速為1200 r/min。
[0056]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為960 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為2kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為3kg。計算破損率為0.52 %。
[0057]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.70g/cm3。
[0058]例4，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0059]抽真空，使釜內真空度在-0.05Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為160 °C，控制反應釜內壓力為0.55 Mpa，攪拌反應50分鐘；
[0060]調整或保持反應爸內壓力為0.45 Mpa,調整或保持反應爸內溫度為165 °C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用4 mm孔板，導熱油溫度控制為165°C，導熱油進出口溫差控制在2.5 °C，物料擠出速度為25 mm/s，機頭切粒刀片轉速為1100 r/min。
[0061]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為952 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為6 kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為7kg。計算破損率為1.34 %。
[0062]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.67g/cm3。
[0063]例5，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0064]抽真空，使釜內真空度在-0.05Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為170 °C，控制反應釜內壓力為0.75 Mpa，攪拌反應30分鐘；
[0065]調整或保持反應釜內壓力為0.5 Mpa，調整或保持反應釜內溫度為170 °C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用6 mm孔板，導熱油溫度控制為165°C，導熱油進出口溫差控制在3 °C，物料擠出速度為30 mm/s，機頭切粒刀片轉速為1000 r/min。
[0066]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為647 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為9kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為8kg。計算破損率為1.76 %。
[0067]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.64g/cm3。
[0068]例6，將900kg硬脂酸加入反應釜中，加熱使其熔化。溫度控制在70-80度之間，然后在攪拌中加入125kg氫氧化鈣。
[0069]抽真空，使釜內真空度在_0.05Mpa，然后加熱并保持反應釜內溫度為155 °C，控制反應釜內壓力為0.5 Mpa，攪拌反應40分鐘；
[0070]調整或保持反應爸內壓力為0.4 Mpa,調整或保持反應爸內溫度為160 °C。開啟釜底放料閥，使膠狀硬脂酸鈣向下流入造粒機；啟動造粒機造粒，同時啟動鼓風機、旋風分離器和振動篩分器。造粒機選用I _孔板，導熱油溫度控制為165°C，導熱油進出口溫差控制在2 °C，物料擠出速度為12 mm/s，機頭切粒刀片轉速為2400 r/min。
[0071]待振動篩分器出料口無顆粒流出，停止整套設備。稱得成品硬脂酸鈣顆粒重量為956 kg，稱得旋內分離器分出粉末重量為3 kg，稱得振動篩分器分離的細碎顆粒重量為6kg。計算破損率為0.93 %。
[0072]觀察成品硬脂酸鈣顆粒外觀，可見顆粒呈扁圓形、表面光滑、大小整齊。隨意取100g，測得平均堆積密度為0.75g/cm3。
【權利要求】
1.一種顆粒狀硬脂酸鈣生產設備，包括反應釜、和造粒機；所述造粒機包括機頭、料筒、動力機構，機頭設料筒前端，機頭內設孔板和切粒刀片，機頭下方設出料口 ；料筒內設用于推送物料的螺桿，料筒后半部朝上設有進料口 ； 其特征在于，造粒機設置在反應釜下方，所述反應釜底部放料口與造粒機的進料口通過管道相連通；料筒內設有推料螺桿，料筒外側圍設有用于通過導熱油的夾套； 進油口設在夾套后端，出油口設在夾套前端；夾套內的導熱油流動方向與料筒內物料被推送的方向一致；料筒上在進料口的后方設有一用于排放水蒸汽的單向排氣口。
2.根據權利要求1所述的顆粒狀硬脂酸鈣生產設備，其特征在于，所述排氣口豎直朝上設置，閥門結構設在排氣口上端，閥門結構由閥套和閥塞兩部分組成，閥套上部為柱筒結構和下部為錐筒結構，閥塞下端為錐體，閥塞下端的錐體與閥套的錐筒錐度相同。
3.根據權利要求1所述的顆粒狀硬脂酸鈣生產設備，其特征在于，所述夾套的進油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
4.根據權利要求1所述的顆粒狀硬脂酸鈣生產設備，其特征在于，該設備還包括旋風分離器、振動篩分器，所述造粒機的機頭下方出料口的下方設收料斗，收料斗后方設鼓風機，收料斗前方通過管道連接到旋風分離器的物料入口 ；振動篩分器設置在旋風分離器下方，兩者上下端密封連通。
5.—種造粒機，包括機頭、料筒、動力機構，機頭設料筒前端，機頭內設孔板和切粒刀片，機頭下方設出料口 ；料筒內設用于推送物料的螺桿，料筒后半部朝上設有進料口 ；其特征在于，料筒外側圍設有用于通過導熱油的夾套；進油口設在夾套后端，出油口設在夾套前端；夾套內的導熱油流動方向與料筒內物料被推送的方向一致；料筒上在進料口的后方設有一用于排放水蒸汽的單向排氣口。
6.根據權利要求5所述的造粒機，所述夾套的進油口位于料筒下方，出油口位于料筒上方。
【文檔編號】C07C51/41GK204174128SQ201420517195
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2014年9月10日
【發明者】鄭建明 申請人:江山市藝天科技有限公司