【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然橡胶/白炭黑湿法混炼橡胶粒规模化加工领域，特别是涉及一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法和设备。
技术介绍
1、天然橡胶/白炭黑湿法混炼工艺为国内外近几年研究的橡胶混炼加工新工艺，通过该工艺加工橡胶需要对胶粒进行脱水。在对胶粒脱水时通常采用常压状态下的微波或者网带热风对流加热橡胶颗粒，以常压状态下的汽化脱水方式干燥橡胶粒。
2、现有的网带干燥冷却机包括干燥区段和冷却区段；加工时将高水分的胶粒铺满网带，由网带载着静止不动的胶粒层水平移动，依次通过加热干燥区段和降温冷却区段，在加热干燥区段将胶粒进行加热使其含有的水分汽化排出，橡胶粒水分脱后进入冷却区段，在冷却区段内将橡胶粒进行降温处理，最后排出橡胶粒。其中干燥区段常采用微波或者网带热风对流对橡胶颗粒进行加热，以常压状态下的汽化脱水方式干燥橡胶粒。
3、如中国专利文献cn105599164a所公开的一种天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线中所述浅层微波干燥装置，即用微波进行加热。微波穿透能力强，可使物料内外同时受热，同时，由于微波不会加热空气，所以没有热辐射损耗，比蒸汽加热、远红外加热节能30％以上；但是微波加热时从橡胶粒内部开始升温，内部温度很高了外部温度跟不上，外部湿度依然很大，导致橡胶粒内部水分首先受热后却难以汽化排出；再者，微波加热温度上升过快、温度过高，很容易导致橡胶粒受热后特性变质，对产品造成严重的质量影响；而且微波场强不均匀，高场强区域的胶粒容易温度过高甚至焦化；再者另外当胶粒中夹杂有金属时，会造成打火，因此在微波加热前，
4、网带热风对流干燥则是通过热风对流使通过干燥区段的橡胶粒进行升温干燥，热风温度通常超过100℃，将胶粒加热到100℃时(常压下水的汽化温度)，保证其表面液态水快速汽化为水蒸汽，胶粒内部水分通过扩散不断转移到表面并汽化，水蒸汽随热风排走；脱水后高温的干胶粒进入冷却区段，用冷风吹过胶粒表面，在表面交换热量而降低胶粒表层温度，胶粒内部高温区热量通过热传导转移到表面，再由冷风吸收带走。然而现有的网带热风对流方法处理的橡胶粒形状为表面不规则的类球形胶粒，其胶粒芯部到表面距离较大，换热换湿的表面积较小，因此脱水降温速度慢，时间长。影响脱水速率和降温速率的另一个主要因素为热风和冷风的流速，温度过高、流速过快容易导致耗能大幅度浪费；其次网带干燥冷却机中，穿过料层的风速过高会破坏网带上铺好的料层分布，容易形成“破窗效应”而影响胶粒层加工质量，因此网面风速要限制在较低的范围，风速较低又会降低整体加工效率。
5、以上因素都会导致现有的网带干燥冷却机产能低，设备长。为加快脱水，往往使用高功率微波、100℃以上的热风温度或过长的加工设备；加工效率低，加工时胶粒温度也可能达到甚至超过100℃，影响胶粒加工品质。同时胶粒内含的全部水量均采用热风方式带走，带走水分的同时也浪费了大量的热风能量，热能浪费大。另外，胶粒脱水速率和降温速率不一致，在同一个网带速度下，难于同时兼顾两个速率而充分发挥好干燥区段和冷却区段的效能。
6、因此本专利技术提供一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，将干燥区段分为两种干燥方式，使橡胶粒先通过负压脱水，让橡胶粒先到一定湿基含水率后再使用网带热风对流装置对橡胶粒进一步进行脱水干燥，然后再通过冷却滚筒对橡胶粒进行冷却加工，形成成品。
7、现有技术所用的负压脱水装置如中国专利文献cn217131643u所公开的一种新型真空干燥装置、中国专利文献cn203999306u所公开的一种双螺旋挤压真空脱水机以及中国专利文献cn102059017b所公开的可实现脱水、干燥、膨化工艺的双螺杆脱水设备，均能实现在负压或真空环境下对物料进行脱水干燥，但是由于橡胶粒特性特点，以上公开专利文献中热源的供热方式无法使装置内物料均匀受热；或者使用微波加热导致装置内物料特性改变。因此现有技术存在无法对橡胶粒均匀加热、无法充分发挥加热效率或者加热过程会破坏橡胶粒特性等问题。
8、橡胶粒进入冷却滚筒降温冷却时，现有技术所用冷却滚筒如中国专利文献cn205199885u所公开的一种冷却式滚筒分筛机，或中国专利文献cn206803823u所公开的一种冷却筒；以上冷却装置均为沿滚筒轴向送风，在冷却的同时由于物料会在滚筒内旋转，若风力过大，旋转到高处往下落的时候会被冷却装置横向风改变物料运动轨迹，使物料在冷却装置内冷却时间减少或增加，最终达不到冷却效果或降低冷却效率；若风力过小，则冷却效率低下。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法和设备，将现有技术中连续一体化的干燥区段和冷却区段拆分为负压脱水、热风网带加热、滚筒冷却三部分，分别对橡胶粒进行加工，让对橡胶粒的脱水加工过程更加高效、高质量的完成。具体的，本专利技术的目的是这样实现的：
2、一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，包括以下步骤：
3、s1、一阶段脱水，将橡胶粒送入负压脱水装置，对橡胶粒进行一阶段脱水，将橡胶粒湿基含水率降至30％～20％。在负压干燥中，橡胶粒温度一般在60℃～90℃之间，相比常压下的热风干燥，达到同样的干燥效率需要120℃左右；因负压干燥温度相对较低，温度对橡胶粒的分子链氧化降解影响较小，胶粒的拉升强度、伸展率等力学性能能够获得较好的值。再者因为橡胶湿基含水率会影响橡胶粒的柔软度以及导热率，当橡胶粒湿基含水率高于30％～20％时，橡胶粒柔软易变形，内部组织相对疏松，导热率高，水分易扩散；当橡胶湿基含水率降至30％～20％后，橡胶粒逐渐变硬，内部组织相对紧密，导热率低，水分不易扩散，因此如果继续使用负压脱水装置进行脱水会降低脱水效率。
4、s2、二阶段脱水，将经过一阶段脱水的橡胶粒送入热风对流脱水装置，通过热风对橡胶粒进行二阶段脱水，使橡胶粒脱水至其湿基含水率到达3％以下；负压干燥过程无干热空气排空浪费，全部热量均用于橡胶粒中水分的蒸发干燥，两种方式相比较，负压干燥比热风干燥节能15％～20％；因此先通过一阶段脱水再到二阶段脱水相比现有技术一种脱水方式要节能和高效。
5、s3、冷却，将经过二阶段脱水的橡胶粒送入冷却装置进行冷却，橡胶粒温度降低到50℃以下时完成加工。
6、进一步地，所述步骤s1一阶段脱水中所述负压脱水装置保持腔内压力为负压0.07mpa或以下；所述负压脱水装置内通过不与橡胶粒直接接触的热媒对橡胶粒进行加热，所述热媒包括90℃以下的热水、热油或间歇通入的100℃以上的蒸汽；其中间歇通入的100℃以上的蒸汽是为了使用蒸汽作为热媒的同时防止橡胶粒受到的温度过高。
7、进一步地，所述步骤s2二阶段脱水中将橡胶粒平铺在开设有网孔的输送带上通过所述热风对流脱水装置；所述热风对流脱水装置内热风温度小于等于90℃；所述热风对流脱水装置包括上进风干燥区和下进风干燥区。
8、进一步地，所述上进风干燥区和所述下进风干燥区内通过的热风分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述步骤S1一阶段脱水中所述负压脱水装置(1)保持腔内压力为负压0.07MPA或以下；所述负压脱水装置(1)内通过不与橡胶粒直接接触的热媒对橡胶粒进行加热，所述热媒包括90℃以下的热水、热油或间歇通入的100℃以上的蒸汽。
3.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述步骤S2二阶段脱水中将橡胶粒平铺在开设有网孔的输送带上通过所述热风对流脱水装置(2)；所述热风对流脱水装置(2)内热风温度小于等于90℃；所述热风对流脱水装置(2)包括上进风干燥区(21)和下进风干燥区(22)。
4.如权利要求3所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述上进风干燥区(21)和所述下进风干燥区(22)内通过的热风分别为由上往下穿过橡胶粒层和由下往上内穿过橡胶粒层；且两种干燥区呈交替布局。
5.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷
6.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：在步骤S3冷却中，冷却装置(3)送风方向垂直于物料输送通道轴向。
7.如权利要求1-4中任一项所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于，包括：负压脱水装置(1)、热风对流脱水装置(2)、冷却装置(3)。
8.如权利要求7所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述负压脱水装置(1)包括壳体A(11)、负压腔、螺旋推料器(12)、负压抽空系统(13)；所述壳体A(11)一端上表面开设有进料口A(111)，另一端下表面开设有出料口A(112)；所述进料口A(111)和所述出料口A(112)均设置有落料气锁(115)；所述螺旋推料器(12)贯穿所述壳体A(11)两端可旋转地设置安装在所述壳体A(11)内部；所述壳体A(11)上表面开设有孔，与所述负压抽空系统(13)相连，所述负压抽空系统(13)能让壳体A(11)内部保持负压状态；所述壳体A(11)为双层中空结构，所述壳体A(11)上靠近出料口A(112)的一端外表面设置有外热媒进口(113)，所述壳体A(11)上靠近进料口A(111)的一端外表面设置有外热媒出口(114)，所述外热媒进口(113)的高度低于所述外热媒出口(114)；热媒能从所述外热媒进口(113)进入所述壳体A(11)的中空部分，从所述外热媒出口(114)排出。
9.如权利要求8所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述螺旋推料器(12)包括中轴(121)和螺旋叶片(122)，所述螺旋叶片(122)设置安装在所述中轴(121)外表面；所述中轴(121)和所述螺旋叶片(122)均为中空结构；所述中轴(121)中空部分包括流入舱(123)、流出舱(124)和加热舱(125)；所述流入舱(123)和所述流出舱(124)相互隔离；所述流入舱(123)与所述加热舱(125)相连通，所述加热舱(125)与所述螺旋叶片(122)中空部分相连通，所述螺旋叶片(122)中空部分与所述流出舱(124)相连通；所述中轴(121)开设有内热媒进口(126)与内热媒出口(127)，所述内热媒进口(126)与所述流入舱(123)相连通，所述内热媒出口(127)与所述流出舱(124)相连通；热媒能通过所述内热媒进口(126)进入所述流入舱(123)，然后按顺序依次通过所述加热舱(125)、所述螺旋叶片(122)中空部分、所述流出舱(124)，最后通过所述内热媒出口(127)排出。
10.如权利要求7所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述热风对流脱水装置(2)包括开设有网孔的输送带和若干热风对流箱体；热风对流箱体包括上进风干燥区(21)和下进风干燥区(22)两种，两种干燥区呈交替布局；所述输送带输送橡胶粒依次通过所述热风对流箱体。
11.如权利要求7所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述冷却装置(3)包括壳体B(31)、冷却滚筒(32)、进料口B(322)、出料口B(323)；所述冷却滚...
【技术特征摘要】
1.一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述步骤s1一阶段脱水中所述负压脱水装置(1)保持腔内压力为负压0.07mpa或以下；所述负压脱水装置(1)内通过不与橡胶粒直接接触的热媒对橡胶粒进行加热，所述热媒包括90℃以下的热水、热油或间歇通入的100℃以上的蒸汽。
3.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述步骤s2二阶段脱水中将橡胶粒平铺在开设有网孔的输送带上通过所述热风对流脱水装置(2)；所述热风对流脱水装置(2)内热风温度小于等于90℃；所述热风对流脱水装置(2)包括上进风干燥区(21)和下进风干燥区(22)。
4.如权利要求3所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述上进风干燥区(21)和所述下进风干燥区(22)内通过的热风分别为由上往下穿过橡胶粒层和由下往上内穿过橡胶粒层；且两种干燥区呈交替布局。
5.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：所述步骤s1一阶段脱水与所述步骤s2二阶段脱水之间增加步骤s1.1压片，通过压片装置(4)将不规则类球形橡胶粒压制成弯曲的片形；片形橡胶粒厚度小于类球形橡胶粒的体积当量直径，表面积大于类球形橡胶粒的表面积，以增加其在步骤s2二阶段脱水和步骤s3冷却中与气流的直接接触面积。
6.如权利要求1所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工方法，其特征在于：在步骤s3冷却中，冷却装置(3)送风方向垂直于物料输送通道轴向。
7.如权利要求1-4中任一项所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于，包括：负压脱水装置(1)、热风对流脱水装置(2)、冷却装置(3)。
8.如权利要求7所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述负压脱水装置(1)包括壳体a(11)、负压腔、螺旋推料器(12)、负压抽空系统(13)；所述壳体a(11)一端上表面开设有进料口a(111)，另一端下表面开设有出料口a(112)；所述进料口a(111)和所述出料口a(112)均设置有落料气锁(115)；所述螺旋推料器(12)贯穿所述壳体a(11)两端可旋转地设置安装在所述壳体a(11)内部；所述壳体a(11)上表面开设有孔，与所述负压抽空系统(13)相连，所述负压抽空系统(13)能让壳体a(11)内部保持负压状态；所述壳体a(11)为双层中空结构，所述壳体a(11)上靠近出料口a(112)的一端外表面设置有外热媒进口(113)，所述壳体a(11)上靠近进料口a(111)的一端外表面设置有外热媒出口(114)，所述外热媒进口(113)的高度低于所述外热媒出口(114)；热媒能从所述外热媒进口(113)进入所述壳体a(11)的中空部分，从所述外热媒出口(114)排出。
9.如权利要求8所述的一种湿法混炼橡胶粒的规模化脱水冷却加工所用设备，其特征在于：所述螺旋推料器(12)包括中轴(121)和螺旋叶片(122)，所述螺旋叶片(122)设置安装在所述中轴(121)外表面；所述中轴(121)和所述螺旋叶片(122)均为中空结构；所述中轴(121)中空部分包括流入舱(123)、流出舱(124)和加热舱(125)；所述流入舱(123)和所述流出舱(124)相互隔离；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，徐源宏，柴华，封向东，包善梅，李光贤，邢凡，赵海涛，
申请(专利权)人：云南昆船设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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