УСТАНОВКА РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области технологии производства и применения лакокрасочных материалов (ЛКМ), а точнее к энергосберегающей и ресурсосберегающей технологии переработки и утилизации жидких органических отходов или отработанных растворителей промышленных предприятий гражданского и военного назначения.
Для промывки трубопроводов и технологического оборудования при смене цветов в производстве органически разбавляемых ЛКМ или полимерных материалов, а также в окрасочном производстве машиностроительных заводов для обезжиривания деталей или очистки инструментов и в других технологических процессах используют в значительном количестве органические растворители. При этом образуются жидкие органические отходы или отработанные растворители (ацетон, толуол, ксилол, бензин, трихлорэтилен и др.), загрязненные остатками масел, пленкообразователями, пигментами и другими механическими примесями. Обычно отработанные растворители хранятся на производстве, испаряются, нанося вред здоровью обслуживающего персонала, ухудшая общую экологическую обстановку. При больших объемах отработанные растворители подвергают термическому обезвреживанию, получая не менее токсичный продукт - монооксид углерода, либо подвергают захоронению или просто сливают постепенно в промышленную канализацию, нанося экологический ущерб окружающий среде и здоровью людей. В первом случае предприятие затрачивает большие средства на утилизацию, а во втором платит крупные штрафы за экологическое преступление.
В настоящее время проблема переработки и утилизации жидких органических отходов или отработанных растворителей является одним из актуальных вопросов для промышленных предприятий.
Одним из наиболее современных и эффектных методов переработки жидких отработанных органических отходов является регенерация растворителей, которая осуществляется на установках регенерации растворителей, использование которых позволяет сэкономить значительные средства, поскольку регенерированный растворитель многократно используется в вышеуказанных технологических процессах, резко сокращаются хранящиеся объемы отработанных растворителей, повышается культура производства и улучшается общая экологическая ситуация. При этом растворители регенерируют методом простой дистилляции с последующим охлаждением.
Известны установки регенерации растворителей из отработанных жидких органических отходов или отработанных растворителей, выпускаемые отечественными и зарубежными производителями.
Известны установки регенерации растворителей различных моделей в различной комплектации, изготавливаемые ООО ПКФ «КВАРТЭК экология», Россия (см. статью Блажен Е.Г. Как превратить отходы в деньги? / Промышленная окраска, №4, 2008. С.30-32). Так для предприятий с небольшим объемом отработанных растворителей разработаны установки со стационарным баком-испарителем серии MICRO и BS, а установки серии AV предназначены для заводов со средним и большим потреблением растворителей на производстве. Дистилляция на установке регенерации растворителей серии AV ведется периодически или циклически, так как оборудована сменным баком - испарителем. После окончания цикла отгонки горячий бак с кубовым остатком извлекают и охлаждают, а на его место устанавливают бак с очередной порцией загрязненного растворителя. Специальный термостойкий пакет, вложенный в бак - испаритель, позволяет легко удалять кубовый остаток. Использование термостойких пакетов намного облегчает эксплуатацию установок, так как большой проблемой является очищение поверхности от пригоревшего кубового остатка. Установка включает корпус с системой контроля, сменные баки - испарители с термостойким пакетом, систему конденсации с воздушным охлаждением, накопительную емкость для очищенного растворителя. Работа установки регенерации растворителей заключается в загрузке загрязненного растворителя в бак - испаритель и задании технологических параметров (температуры отгонки и времени цикла). Степень регенерации растворителя составляет практически 100%.
Недостатками известных установок регенерации растворителей являются цикличность или периодичность технологического процесса, применение термостойких пакетов для осадка, энергоемкость процесса, связанная с вынужденными потерями энергии для охлаждения бака - испарителя с целью разгрузки кубового остатка.
Известны установки компании «FORMECO», Италия (см. Интернет-сайт, режим доступа: ), изготавливаемые трех категорий: серия «Standard», серия ((Professional)) и серия ((Industrial)), предназначенные для обработки загрязненных растворителей.
Установки серии «Standard» включают в себя модели с объемом дистиллятора на 7, 12, 25, 30, 60 и 120 литров. Выпаривание загрязненного растворителя происходит внутри бака из нержавеющей стали, помещенного в рубашку, наполненную диатермическим маслом, которое нагревается нагревательным резистором. Образовавшиеся пары растворителя проходят через конденсор, который охлаждается воздухом, и растворитель собирают в приемнике. Процесс дистилляции полностью автоматизирован и оператор должен только загрузить грязный растворитель и установить температуру и время. В случае жидкостных загрязнителей (масла), осадок после процесса дистилляции выгружается простым переворачиванием установки, а в случае твердых загрязнителей (краска, смолы, пигменты т.п.), осадок остается в выбрасываемом термостойком пакете «Rec-Bag». Использование пакетов «Rec-Bag» позволяет достигать более высокой концентрации осадка (краска, пигменты, смолы, полимеры и т.п.) и тем самым увеличить выход дистиллята. При этом содержание растворителя в осадке очень низкое, что позволяет осуществить быструю выгрузку осадка без какого либо контакта с ним и избавить от необходимости чистки бака. Время дистилляции составляет 4-5 часов и зависит от типа дистиллируемого продукта (температуры кипения) и процентного содержания загрязняющего вещества.
Установки серии «Professional» включают в себя дистилляторы объемом на 60, 120 и 180 литров в двух версиях «Distatic» и «Dynamic». Принцип действия аналогичен описанному для серии «Standard». Эти установки снабжены микропроцессором, позволяющим задавать значения температуры и времени дистилляции растворителя и концентрацию осадка, а также время промывки конденсатора от твердых загрязнителей. Также возможно разделение цикла дистилляции на несколько фаз и проведение периодической подзагрузки в течение определенного времени. Установки серии «Dynamic» характеризуются наличием внутри бака вала со скребками, снабженными регулируемыми ножами из металла, предотвращающего образование искр. Вращаясь внутри, скребки предотвращают налипание осадка на стенки и дно бака. Это устройство позволяет отделить практически весь растворитель от загрязняющих веществ.
Известны установки серии «Industrial» компании «FORMECO», Италия (см. Интернет-сайт, режим доступа: «Установки для регенерации растворителей»), предназначенные для обработки большого количества загрязненного растворителя на больших предприятиях или для фирм, специализирующихся на переработке отходов промышленного производства. Принцип действия аналогичен описанному для серии «Standard».
Достоинствами известных установок являются большие геометрические размеры бака - испарителя, что позволяет хорошо отделять растворитель от загрязнителя, предотвращая попадания последнего в конденсор для охлаждения паров очищенного растворителя. Больший размер диаметра относительно глубины бака дает большую поверхность испарения при дистилляции, и сбалансированность установки позволяет проводить процесс выгрузки бака простым переворачиванием с удобством последующей чистки бака. Также применение микропроцессора позволяет использовать данные установки для широкого ряда растворителей. Процесс дистилляции может быть разделен на несколько сегментов, позволяя таким образом учесть химические и физические свойства дистиллируемого вещества, в частности установить особый режим нагревания, скорость испарения, плотность паров и т.п. На этих установках предусмотрена возможность варьирования технологических параметров для лучшего разделения отработанных смесей или жидких отходов (жидкость - жидкость или жидкость - твердый загрязнитель) и высушивания осадка, а также возможность безопасно обрабатывать любые растворители с различными загрязнителями, включая вещества, разлагающиеся в процессе нагревания. Установки данной серии состоят из бака - испарителя и конденсатора с воздушным охлаждением. Бак - испаритель внутри в кубовой части снабжен внутренним валом с лопастями или скребками для предотвращения налипания твердых загрязнителей на поверхность его кубовой части, а в некоторых случаях используются и термостойкие пакеты.
Недостатками известных установок являются периодичность осуществления технологического процесса регенерации растворителей, их малая производительность, высокая стоимость и большой срок окупаемости, а также несовершенство аппаратурного оформления, например, использование металлических скребков для предотвращения налипания твердых загрязнителей на стенках и на дне кубовой части испарителя, что недопустимо в среде кипящих взрывоопасных органических растворителей, а в некоторых случаях и использование термостойкого пакета, для удаления которого с осадком требуется охлаждение испарителя и связано со значительными тепловыми потерями, к тому же применение воздушного охлаждения паров растворителей с низкой температуры кипения, к примеру, такого распространенного растворителя как ацетона, весьма неэффективно в летнее время.
Известно устройство для регенерации растворителя типа хладонов с плотностью паров, большей плотности воздуха (см. авт. свид. СССР на изобретение №1428400, МПК B01D 3/02, опубл. 07.10.1988 г.), содержащее Г-образный корпус с полостью испарения, в которую заливается использованный растворитель, расположенную в нижней части корпуса, нагреватель растворителя, паропровод, камеру конденсации с конденсатором, расположенную в верхней части корпуса и снабженную штуцером для отвода очищенного растворителя потребителю.
Недостатками известного устройства являются ограниченная начальная емкость для использованного растворителя, сложность удаления остатков использованного растворителя с большим содержанием шлама, периодичность или цикличность переработки отработанных растворителей, энергоемкость, потеря тепла при перезагрузке новой партии отработанных растворителей.
Известно также устройство для регенерации органических растворителей типа ацетон или спирт (см. патент США на изобретение № US4457805, МПК B01D 3/02, D06F 43/08, опубл. 03.07.1984 г.), содержащее накопительную емкость исходного использованного растворителя с патрубком загрузки, рабочую нагревательно-испарительную камеру с зоной раздела фаз и зоной сбора шлама, источник нагрева, паропровод, конденсатор с источником охлаждения, камеру сбора чистого растворителя с системой его откачки, соединительные трубопроводы, аппаратуру контроля температуры и панель управления.
Недостатками известного устройства являются его малая экономичность из-за необходимости нагрева и поддержания температуры всей массы исходного использованного растворителя с большим содержанием шлама, периодичность процесса переработки, энергоемкость, потеря тепла, необходимость охлаждения и повторного нагрева бака-испарителя для удаления с наполненным шламом и установки нового термостойкого пакета для шлама или твердого остатка в бак-испаритель.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является известное устройство для регенерации органических растворителей (см. патент РФ на полезную модель №9402, МПК B01D 3/02, опубл. 16.03.1999 г.), содержащее накопительную емкость исходного использованного растворителя с патрубком загрузки, рабочую нагревательно-испарительную камеру с зоной раздела фаз и зоной сбора шлама, источник нагрева, паропровод, конденсатор с источником охлаждения, камеру сбора чистого растворителя с системой его откачки, соединительные трубопроводы, аппаратуру контроля температур и механизм управления, при этом рабочая камера снабжена выносной испарительной полостью, расположенной наклонно к оси камеры и соединенной на входе с накопительной емкостью, а на выходе - с рабочей камерой. Устройство снабжено системой подачи азота в верхнюю часть накопительной емкости, камеры сбора чистого растворителя и рабочую камеру. Зона сбора шлама рабочей камеры снабжена трубопроводом вывода жидкого шлама, а выносная испарительная полость также снабжена дополнительным трубопроводом для вывода жидкого шлама.
Недостатками известного устройства для регенерации органических растворителей являются периодичность осуществления технологического процесса регенерации растворителей, малая производительность, использование азота для выгрузки регенерированного растворителя и шлама, сложность аппаратурного оформления и необходимость использования дополнительного устройства для подачи азота.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является разработка установки регенерации растворителей для осуществления непрерывной безотходной технологии разделения отработанных растворителей на чистый регенерированный растворитель или смесь растворителей и жидкую транспортабельную высококипящую кубовую жидкость с твердыми загрязнителями.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является совмещение технологических процессов непрерывного получения регенерированного растворителя или смеси растворителей для повторного использования в производстве и применении лакокрасочных материалов и высококипящей кубовой жидкости с твердыми загрязнителями, применяемой в качестве пластификатора и наполнителя в производстве битумных мастик.
Указанный технический результат достигается тем, что установка регенерации растворителей, включающая испаритель, подогреватель, конденсатор, соединительные трубопроводы, согласно полезной модели, дополнительно содержит два отстойника, насос, холодильник, «утку», снабженную смотровым стеклом и вентилем, газовую горелку, при этом выход первого отстойника соединен с входом второго отстойника, выход которого через вентиль соединен с входом насоса, выход которого соединен с входом в межтрубное пространство подогревателя, выход которого соединен с входом испарителя, имеющего три выхода, боковой, верхний и нижний, который боковым выходом через вентиль соединен с входом насоса, верхним - с конденсатором, нижним - с «уткой», через трубное пространство вход подогревателя соединен с выходом из газовой горелки и через рубашку испарителя и холодильник с атмосферой.
Целесообразно, чтобы первый и второй отстойники были выполнены в виде металлических емкостей с крышками, снабженных общей воздушной линией, имеющих один вход, нижний и боковой выходы, причем боковой выход второго отстойника был снабжен фильтром для фильтрации всплывших твердых загрязнителей.
Целесообразно, чтобы подогреватель был выполнен в виде устройства «труба в трубе», снабженного двумя парами входа и выхода, первая пара входа и выхода предназначена для прохода горячего дымового газа по трубному пространству внутренней трубы, поток которой регулируют заслонкой после газовой горелки, вторая пара входа и выхода смонтирована на фланцах для прохода отработанного растворителя через межтрубное пространство, ограниченное фланцами шириной равной разности диаметров труб, которые приварены к торцам внешней трубы и поверхности внутренней трубы.
Целесообразно, чтобы испаритель был выполнен в виде пустотелой дистилляционной колонны с паровой частью, снабженной манометром, с рубашкой кубовую часть, снабженную термопарой, боковой вход которой имеет продолжение внутри кубовой части в виде приваренного патрубка для тангенциального ввода осветленного отработанного растворителя.
Целесообразно, чтобы рубашка испарителя была выполнена в виде металлического замкнутого прямоугольного каркаса, сваренного вокруг кубовой части, имеющего вход и выход для дымового газа, а размер пространства между внешней поверхностью кубовой части испарителя и внутренней поверхностью рубашки обеспечивал свободный проход дымового газа в холодильник.
Регенерацию отработанного растворителя с твердыми загрязнителями осуществляют по безотходной технологии в непрерывном режиме предварительно в отстойниках для осаждения крупных частиц твердых загрязнителей путем седиментации, с последующим нагревом осветленного отработанного растворителя в подогревателе, испарением растворителя в испарителе и охлаждением регенерированного растворителя в конденсаторе, с непрерывным выводом из кубовой части испарителя транспортабельной кубовой жидкости с концентрированным содержанием твердых загрязнителей.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема установки регенерации растворителей (вариант выполнения); на фиг.2 показана принципиальная схема рекуперации тепла дымового газа. Позиции на чертежах обозначают следующее: 1, 2 - отстойники; 3, 4, 5 - вентили; 6 - насос с манометром; 7 - подогреватель; 8 - рубашка; 9 - испаритель; 10 - холодильник; 11 - «утка»; 12 - смотровое стекло; 13 - конденсатор (на фиг.1 и 2 не показаны автоматическая газовая горелка и ее обвязка с термопарой кубовой части испарителя 9, заслонка регулировки дымового газа и изогнутый под углом 90° патрубок входа, приваренный на внутренней поверхности кубовой части испарителя 9, фильтр на выходе из отстойника 2).
Отстойники 1 и 2 представляют собой металлические емкости с верхним люком, при этом отстойник 1 расположен выше отстойника 2. Отстойники 1 и 2 снабжены общей воздушной линией, имеют нижний и боковой выходы. Выход отстойника 1 соединен трубопроводом с входом отстойника 2. Отстойник 2 снабжен дополнительно фильтром для фильтрации, всплывающих компонентов твердого загрязнителя. В отстойниках 1 и 2 происходит осветление или первичная очистка отработанного растворителя от крупных частиц твердого загрязнителя различной химической природы путем отстоя или седиментации. Со временем по мере накопления твердого загрязнителя в отстойниках 1 и 2 проводится их зачистка путем слива через нижний выход, направляя в производство битумных мастик для использования в качестве пластификатора и наполнителя.
3
Вентиля 3, 4 и 5 предназначены для регулировки соответствующих потоков жидкости. Шестеренчатый насос 6 с манометром (производительностью до 1,5 м/час) используется для подачи предварительно очищенного или осветленного отработанного растворителя в подогреватель 7. Выход отстойника 2 через вентиль 3 соединен с входом насоса 6, выход которого соединен с входом в межтрубное пространство подогревателя 7.
Подогреватель 7 представляет собой устройство «труба в трубе», где внешняя труба большего диаметра короче, чем внутренняя, и с обеих сторон имеет глухие стенки в виде фланцев, ширина которых равна разности диаметров внешней и внутренней трубы, приваренных к торцам внешней трубы и внешней поверхности внутренней трубы. С обеих сторон к фланцам межтрубного пространства приварены штуцера для входа и выхода осветленного отработанного растворителя. Внутренняя поверхность межтрубного пространства, включая фланцы, покрыта специальным антипригарным составом. В трубное пространство внутренней трубы подается дымовой газ с автоматической газовой горелки, расход дымового газа дополнительно регулируется заслонкой. Расход газа, включение и выключение автоматической горелки связаны с температурой кубовой жидкости, которая задается заранее. В межтрубном пространстве подогревателя 7 нагревается поток осветленного отработанного растворителя. Дымовой газ после подогревателя 7 поступает в рубашку 8 для дополнительного обогрева кубовой части испарителя 9 и через холодильник 10 для получения горячей воды для нужд производства выбрасывается в атмосферу.
Испаритель 9 представляет собой пустотелую дистилляционную колонну с цилиндрической паровой и конической кубовой частью. В верхней паровой части смонтирован манометр, а в нижней кубовой части испарителя 9 смонтирована термопара. Испаритель 9 имеет рубашку 8 для дополнительного обогрева кубовой жидкости остаточным теплом дымового газа. Рубашка 8 представляет собой металлический замкнутый прямоугольный каркас, сваренный вокруг кубовой части, имеющий вход и выход для дымового газа, где размер пространства между внешней поверхностью кубовой части испарителя 9 и внутренней поверхностью рубашки 8 обеспечивает свободный проход дымового газа в холодильник 10. Испаритель 9 имеет один боковой вход в кубовую часть и три выхода, в паровой части - верхний, в кубовой части - нижний, а также боковой, который расположен ниже входа в кубовую часть. Боковой вход в кубовую часть испарителя 9 имеет продолжение в виде изогнутого патрубка под углом 90°, который приварен к внутренней поверхности кубовой части для тангенциального ввода подогретого осветленного отработанного растворителя для перемешивания кубовой жидкости с твердыми загрязнителями, особенно при их накоплении или концентрировании. При тангенциальном перемешивании происходит закручивание кубовой жидкости с образованием «воронки», где в центре «воронки» по мере накопления твердых загрязнителей или их концентрирования за счет седиментации или их «гравитации» происходит фазовое разделение на верхний осветленный слой кубовой жидкости и нижний более тяжелый, но жидкий транспортабельный концентрированный твердыми загрязнителями слой кубовой жидкости. Кубовая часть испарителя 9 покрыта специальным антипригарным составом. Вход подогревателя 7 через трубное пространство соединен с выходом из газовой горелки и через рубашку 8 испарителя 9 и холодильник 10 с атмосферой.
Для удаления нижнего слоя кубовой жидкости с концентрированным содержанием твердых загрязнителей и поддержания уровня кубовой жидкости в испарителе 9 смонтирована «утка» 11, высота которой выше бокового выхода испарителя 9 и соединена с нижним выходом испарителя 9. Поскольку высота «утки» 11 выше уровня бокового выхода верхнего слоя осветленной кубовой жидкости, то при пуске установки насосом 6 циркулируют осветленный раствор через вентиль 4 в подогреватель 7. «Утка» 11 снабжена смотровым стеклом 12 для визуального контроля уровня и процесса отвода кубовой жидкости из испарителя 9. Регулировочным вентилем 5 из нижнего выхода испарителя 9 производится отбор с определенной скоростью жидкой транспортабельной концентрированной твердыми загрязнителями кубовой жидкости в производство битумных мастик.
Выход подогревателя 7 соединен с входом испарителя 9, имеющего три выхода, боковой, верхний и нижний. Испаритель 9 боковым выходом через вентиль 4 соединен с входом насоса 6, верхним - с конденсатором 13, нижним - с «уткой» 11. Пары растворителя или смеси растворителей из цилиндрической части испарителя 9 через верхний выход поступают в конденсатор 13 с водяным охлаждением и после охлаждения конденсат или регенерированный растворитель далее поступает для повторного использования в производство и применения лакокрасочных материалов.
Конденсатор 13 представляет собой стандартный горизонтальный кожухотрубный теплообменник, где по трубам подается холодная вода из скважины, а в межтрубное пространство поступают пары растворителей, где охлаждаются и конденсируются.
Дымовые газы, проходя рубашку 8 кубовой части испарителя 9 поступают в холодильник 10, который представляет собой стандартный вертикальный кожухотрубный теплообменник, где в межтрубное пространство поступает дымовой газ, который выбрасывается в атмосферу, а по трубам подается холодная вода из скважины. При этом вода теплая с конденсатора 13 и горячая с холодильника 10 используется для нужд производства.
Трубопроводы, отстойники 1 и 2, подогреватель 7, испаритель 9 и другие элементы установки регенерации растворителей изготовлены из нержавеющей стали и изолированы термостойким материалом для исключения потерь тепла.
До пуска и вывода на режим установки регенерации растворителей (фиг.1) в лабораторных условиях проводят контроль физико-химических показателей (часто неизвестного состава) осветленного отработанного растворителя с отстойника 2 на содержание нелетучих веществ по ГОСТ Р 52487-2010 (ИСО 3521-2008) «Материалы лакокрасочные. Определение массовой доли нелетучих веществ», а также на фракционный состав по ГОСТ 2177-82 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава» и компонентный состав органической части отработанного растворителя газохроматографическим методом на компьютерном автоматическом газохроматографическом комплексе «Кристалл 2000М». На основании этих результатов анализа физико-химических показателей осветленного отработанного растворителя задают технологический режим установки регенерации растворителей: максимальную температуру кубовой жидкости испарителя 9 для остаточного минимального содержания растворителя в кубовой жидкости с концентрированными твердыми загрязнителями, которая должна быть подвижной и транспортабельной.
Установка регенерации растворителей работает следующим образом.
Регенерацию растворителей осуществляют в непрерывном режиме по безотходной технологии из отработанных растворителей на установке, показанной на фиг.1 и 2. В отстойнике 1 отработанный растворитель очищается от крупных частиц твердых загрязнителей, из которого самотеком осветленный отработанный растворитель переливается в отстойник 2, где дополнительно очищается от твердых загрязнителей путем отстоя, откуда самотеком через выход с фильтром для фильтрации от всплывших компонентов твердых загрязнителей осветленный отработанный растворитель поступает при открытом вентиле 3 на вход насоса 6. При необходимости с течением времени производится зачистка отстойников 1 и 2 от твердых загрязнителей, которая направляется в собственное производство битумных мастик для применения в качестве пластификатора и наполнителя.
Пуск и вывод на режим установки осуществляют путем подачи на «холоду» осветленного отработанного растворителя с отстойника 2 при открытом вентиле 3 насосом 6 через подогреватель 7 для заполнения кубовой части испарителя 9 при закрытых вентилях 4 и 5. Уровень заполнения кубовой части испарителя 9 контролируют по смотровому стеклу 12 «утки» 11. При достижении необходимого уровня жидкости в кубовой части испарителя 9 закрывают вентили 3 и 5 и открывают вентиль 4 и циркулируют осветленный отработанный растворитель насосом 6 через подогреватель 7 и кубовую часть испарителя 9. Предварительно устанавливают или задают максимальную температуру кубовой жидкости системой автоматическая горелка - термопара кубовой жидкости испарителя 9. Запускают автоматическую газовую горелку, и поток дымового газа направляют в трубное пространство внутренней трубы подогревателя 7 через заслонку, которая позволяет регулировать поток дымового газа и постепенно повышать температуру циркулирующего осветленного отработанного растворителя в межтрубном пространстве подогревателя 7 до заданной максимальной температуры кубовой жидкости испарителя 9. Далее свободно дымовой газ поступает через рубашку 8 испарителя 9 для дополнительного обогрева кубовой жидкости и холодильник 10, где отдавая остаточное тепло для подогрева воды, используемого для нужд производства, выбрасывается в атмосферу. При приближении или достижения заданной температуры кубовой жидкости испарителя 9 открывают вентиль 3 для непрерывной подачи осветленного отработанного растворителя с отстойника 2 насосом 6 в подогреватель 7, при этом вентиль 4 закрывают и чуть приоткрывают вентиль 5 для отвода кубовой жидкости с твердыми загрязнителями в производство битумных мастик. Вывод на режим установки осуществляют при заданном расходе осветленного отработанного растворителя насосом 6 в подогреватель 7 и полном открытии вентиля 3 и регулировкой уровня кубовой жидкости вентилем 5. Затем регулируя поток дымового газа заслонкой в подогреватель 7, а при необходимости уменьшая или увеличивая температуру кубовой жидкости испарителя 9 системой автоматическая горелка - термопара кубовой жидкости испарителя 9, добиваются максимальной интенсивности испарения растворителя при постоянном уровне кубовой жидкости в испарителе 9. При этом горячая кубовая жидкость с твердыми загрязнителями испарителя 9 должна быть с минимальным остаточным содержанием растворителей, транспортабельна и свободно проходит через «утку» 11 и вентиль 5 в производство битумных мастик в качестве пластификатора и наполнителя. При необходимости периодически закрывают и открывают вентиль 5 для регулировки уровня и отвода кубовой жидкости при изменении расхода или нагрузки установки по осветленному отработанному растворителю.
Установлено, что интенсивность испарения растворителя или смеси растворителей из кубовой жидкости в испарителе 9 или производительность установки регенерации растворителей, которая легко регулируется до определенного предела, зависит только от температуры дымового газа или кубовой жидкости, поток которого регулируется заслонкой и связана с подачей топлива или включением и выключением автоматической газовой горелки.
С верхней части испарителя 9 пары растворителя или смеси растворителей поступают на конденсацию в конденсатор 13 с водяным охлаждением, откуда регенерированный растворитель поступает в собственное производство лакокрасочных материалов. Вода теплая с конденсатора 13 и горячая с холодильника 10 используется в собственном производстве лакокрасочных материалов и битумных мастик, а в зимнее время для отопления производственных помещений и для других нужд производства.
Основными технологическими параметрами работы установки регенерации растворителей (фиг.1) являются:
3
- скорость подачи 0,3-0,7 м/час насосом 6 осветленного отработанного растворителя из отстойника 2 через вентиль 3 в подогреватель 7;
- температура кубовой жидкости испарителя 9 до 200°С в зависимости от содержания в отработанном растворителе твердой фазы (нелетучих) или твердых загрязнителей и органических жидкостей, их компонентного состава и температуры кипения или фракционного состава;
- величина давления паров в испарителе 9 пределах 1-2 атм.;
- оптимальный уровень кубовой жидкости в испарителе 9 по высоте «утки» 11 по смотровому стеклу 12.
Техническое решение было реализовано на установке, показанной на фиг.1 и 2.
Ниже представлены примеры реализации технического решения, наглядно демонстрирующие преимущества безотходной технологии регенерации растворителей в непрерывном режиме из отработанных растворителей с получением двух востребованных в собственном производстве продуктов - регенерированного растворителя и транспортабельной кубовой жидкости с концентрированным содержанием твердых загрязнителей для использования в производстве лакокрасочных материалов и производстве битумных мастик.
Пример 1. Неизвестного состава отработанный растворитель (пахнет ацетоном), содержащий твердые загрязнители. В лабораторных условиях провели контроль физико-химических показателей осветленного отработанного ацетона с отстойника 2 (фиг.1): компонентный состав газохроматографическим методом на компьютерном автоматическом газохроматографическом комплексе «Кристалл 2000М», содержание нелетучих веществ по ГОСТ Р 52487-2010 (ИСО 3521-2008) «Материалы лакокрасочные. Определение массовой доли нелетучих веществ» и фракционный состав по ГОСТ 2177-82 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава». На основании этих результатов анализа физико-химических показателей отработанный растворитель состоит из 95% ацетона и 5% по объему твердых загрязнителей. Из фракционного состава отработанного ацетона следует, что выход чистого ацетона составляет 80%, а 20% кубовой жидкости с твердыми загрязнителями при температуре 80°С является подвижной и транспортабельной.
3
3
3
Регенерацию ацетона осуществляли на установке (фиг.1) при скорости подачи 0,5 м/час отработанного ацетона и температуре кубовой жидкости 70-80°С в испарителе 9. Давление в испарителе 9 было 1,1 атм. Получено 0,4 м/час регенерированного ацетона и 0,1 м/час горячей подвижной и транспортабельной кубовой жидкости с твердыми загрязнителями. Регенерированный ацетон использован в производстве лакокрасочного производства и горячая кубовая жидкость с твердыми загрязнителями в производстве битумных мастик, а теплая и горячая вода с конденсатора и холодильника использована для нужд производства.
3
3
3
Пример 2. Регенерацию ацетона из неизвестного состава отработанного растворителя (пахнет ацетоном), содержащего твердые загрязнители, осуществляли аналогично примеру 1, только скорость подачи осветленного отработанного ацетона составила 0,3 м/час. Получено 0,24 м/час регенерированного ацетона и 0,06 м/час горячей подвижной и транспортабельной кубовой жидкости с твердыми загрязнителями, которые использованы в собственном производстве.
Пример 3. Осветленный отработанный растворитель неизвестного состава с отстойника 2 (фиг.1). Анализ физико-химических показателей отработанного растворителя осуществляли аналогично примеру 1. Результаты анализа показали, что отработанный растворитель содержит 25% бутилацетата, 20% этилацетата, 6% бутилового спирта, 35% толуола и 10% по объему твердых загрязнителей. Из фракционного состава отработанного смесевого растворителя следует, что выход смеси чистых растворителей составляет 75%, а 25% по объему кубовой жидкости с твердыми загрязнителями при температуре 160°С является подвижной и транспортабельной.
3
3
3
Регенерацию отработанного смесевого растворителя осуществляли на установке (фиг.1) при скорости подачи 0,7 м/час осветленного отработанного растворителя и температуре кубовой жидкости 160-170°С в испарителе 9. Давление в испарителе 9 было 1,1-1,2 атм. Получено 0,53 м/час регенерированного смесевого растворителя и 0,17 м/час горячей подвижной и транспортабельной кубовой жидкости с твердыми загрязнителями. Регенерированный растворитель использован в производстве лакокрасочного производства и горячая кубовая жидкость с твердыми загрязнителями в производстве битумных мастик, а теплая и горячая вода с конденсатора 13 и холодильника 10 использована для нужд производства.
Регенерированный растворитель по компонентному составу очень близок к растворителю №647 ГОСТ 18188-72.
Зачистки с отстойников 2 (фиг.1) использованы в собственном производстве битумных мастик.
Примеры 1-3 показывают эффективность предлагаемой установки регенерации растворителей для переработки в непрерывном режиме по безотходной технологии отработанных растворителей однокомпонентного и многокомпонентного состава или смесевых растворителей с твердыми загрязнителями.
3
Предложенная установка регенерации растворителей соответствует самым высоким требованиям эффективной энергосберегающей и ресурсосберегающей безотходной технологии и имеет экономический и экологический эффекты. Совмещение процессов разделения отработанного растворителя с твердыми загрязнителями по непрерывной безотходной технологии на регенерированный растворитель и подвижную транспортабельную с твердыми загрязнителями кубовую жидкость, а также использования их и зачисток с отстойников в собственном производстве лакокрасочных материалов и производстве битумных мастик, и применение горячей и теплой воды с конденсатора и холодильника для нужд производства позволило резко повысить экономические показатели предприятия. Так срок окупаемости установки регенерации растворителей по непрерывной безотходной технологии переработки отработанных растворителей (по регенерированному ацетону) при средней производительности 0,5 м/час составил 3 суток.