[发明专利]制取胶粉的空气循环冷冻工艺及其装置

说明书

本发明属冷却或冷冻技术领域(F25D)，涉及一种利用空气循环冷冻的方法，将废旧轮胎或橡胶制品加工制成精细胶粉的生产工艺，以及实施该工艺所使用的装置系统。

用冷冻粉碎法可将废旧轮胎或橡胶制品制成精细胶粉。传统工艺是以液氮或干冰作制冷剂，对胶块或胶粒浸泡或喷淋，使之降到玻璃化温度以下进行粉碎。这种方法的生产成本很高，限制了它在工业上的应用。US3818976号美国专利，公开了一种气体双循环制冷的胶粉制造工艺。该工艺的笫一循环制冷，第二循环经热交换从第一循环中获得冷量，并将胶粒冷冻、粉碎。该工艺与液氮冷冻法相比，是一个进步，但仍存在着浪费能量的缺陷。中国专利局在92年8月12日公开了申请号为91109325.7，发明名称为“空气制冷冷冻制取胶粉的方法和装置”的技术方案，对上述美国专利进行改进，采用了单一的空气制冷循环，节省了能量。但该方案尚不是严格意义上的“单一空气循环制冷”，其流程中有与氟利昂制冷串联的部分。而使用氟利昂就带来了破坏环境和即将面临国际禁用等问题。同时该工艺是采用三个冷冻室依次定时切换的方式对胶粒进行静态冷冻。这样，预冷和冷冻两道工序不是顺序进行，而是交替进行的，即同一个冷冻室将交替作为预冷和冷冻的设备使用，冷冻室本身温度的升、降，造成能量的浪费；同时胶粒冷冻前没有干燥工序，在静态冷冻室内冷冻切换时，会冻结成团，不易排料，使生产停顿；胶粒被粉碎成精粉后，因没有回热工序，低温胶粉的冷量没有回收利用，同时胶粉进入常温空气时，其表面会因结露而成团，不易保证干燥。

为克服现有技术的这些不足，本发明的任务是提供一种新的制取胶粉的空气循环冷冻工艺及其装置，该工艺及装置应比现有技术节省能量，尽可能地利用压缩空气的热量和低温空气的冷量，同时应能除掉胶粒的水分，保证胶粉的干燥，消除生产中的结团现象。本工艺还将为实现连续生产与自动化生产创造条件。

完成该发明任务的方案如下：设立一个封闭的单循环空气制冷系统，以空气为制冷剂，将胶粒冷冻后粉碎，制成胶粉，其特征是：依次进行的空气制冷以及胶粒的干燥、冷冻、粉碎和胶粉的回热，均在同一个封闭系统内。其中：空气的制冷可采用现有技术，也可采用本发明实施例1中所述的两次压缩与膨胀制冷技术；胶粒的干燥技术是利用现有的“传质机理(由干燥空气处理，将物料表面水分传给空气)”理论，由流化干燥床完成；冷冻工艺同样可采用一级冷冻，也可采用二级、三级...以至多级冷冻；粉碎工艺同样可采用现有的低温粉碎机(平磨)粉碎；也可采用本发明实施例中提供的低温涡流粉碎机粉碎；所说的回热工序可采用热交换的方式完成。以上技术方案可进一步具体为：由压缩机将空气压缩到一定压力，这种压缩空气因压缩而高于常温。它通过换热对本系统的尾气加热，同时又与已粉碎好的精细胶粉换热，使胶粉回热，经加热后的尾气对原料胶粒进行干燥。经两次换热降温后的压缩空气，经空气膨胀机膨胀制冷，冷空气在封闭系统内对已干燥的原料胶粒进行一级或多级冷冻，使之达到玻璃化温度后进行粉碎，获得精细胶粉。实施上述工艺的装置如下：由空气压缩机的出口经管道接换热器的热边，换热器的冷边接尾气管道或胶粉管道，热边出口的压缩空气管道接空气膨胀机入口，膨胀机出口接最后一级冷却流化床(亦称冷冻流化床)。原料仓的出口管道接干燥流化床，干燥流化床的空气入口接前述热交换器出口的尾气。干燥流化床出口设气固分离机构，该机构的物料出口接前述的一级或多级冷却流化床，由前述的低温气体对胶粒冷冻，冷却流化床出口设气固分离机构，该气固分离机构的出口管道分为两条，其一为空气管道，接入热交换器的冷边，同一热交换器的热边接入膨胀前的压缩空气，冷边出口接回到压缩机的进口；气固分离机构物料出口的冷冻胶粒管道接入粉碎机，制成的胶粉，接上述热交换器的冷边，回热后，经气固分离机构接成品仓或包装机。该气固分离机构出口的尾气管道，接上述热交换器的冷边，冷边出口已换热升温的尾气管道，接干燥流化床，形成封闭循环系统。其中所说的空气压缩机可以是一般的压缩机，也可以是离心压气机。所说的气固分离机构可以是现有技术中的气固分离器，也可以是旋风分离器及锁风排料器。