Меню Рубрики

Установки для рекуперации растворителей

Установки для рекуперации растворителей

Установки для рекуперации растворителей

Установки для рекуперации растворителей, применяемых при нанесении покрытий и отделке, в настоящее время необходимы исходя из экономических соображений, соблюдения гигиены труда и охраны окружающей среды.

Вследствие относительно большого потребления растворителя на крупном заводе искусственных кож с годовым объемом производства, равным нескольким, сотням тонн продукции, установка для рекуперации быстро амортизируется.

2) удаление растворителя из активированного угля острым водяным паром (этот процесс называется десорбцией) ;

3> сушка активированного угля горячим воздухом;

4) охлаждение активированного угля холодным воздухом.

Все четыре технологические стадии проводятся в одной или нескольких параллельно подключенных колоннах, именуемых адсорберами.

Отработанный воздух, содержащий пары растворителя, вентилятором нагнетается сверху в адсорбер (рис. 2.54) и по центральной трубе идет ко дну адсорбера, откуда он потоком проходит вверх сквозь слой активированного угля, находящегося в адсорбере. Очищенный отработанный воздух выходит из адсорбера по имеющемуся в его верхней части отводному трубопроводу.

После работы в течение определенного времени, которое в зависимости от концентрации растворителя в отработанном воздухе может колебаться от 4 до 8 ч, адсорбер регенерируют. Для этого прекращают подачу в него отработанного воздуха и продувают адсорбер в противоположном направлении водяным паром. Благодаря этому растворитель выпаривается из активированного угля и конденсируется вместе с водяным паром в охладителе — конденсаторе. Смесь воды и растворителя благодаря их различной плотности самопроизвольно разделяется в колонне на два слоя.

Затем в адсорбер подается свежий воздух, подогретый в теплообменйике и предназначенный для сушки активированного угля. За этим следует охлаждение, которое осуществляется холодным свежим воздухом, подаваемым сверху вентилятором. Это необходимо, так как с повышением температуры поглощающая способность активированного угля сильно снижается.

После этих операций адсорбер снова готов к работе. Переключение потока воздуха с одного адсорбера на следующий и переключение адсорбера с режима ’’загружен” на режим ’’регенерация” и наоборот осуществляется чаще всего автоматически, поэтому не нужен дополнительный обслуживающий персонал.

Главным недостатком адсорбционного метода, ограничивающим его широкое применение в промышленности искусственных кож, является совместная конденсация растворителя и влаги. Взаимная растворимость растворителя и воды создает при проведении регенерации дополнительные проблемы. При этом одинаково неприемлемы как содержание (даже в малом количестве) воды в полученном путем регенерации растворителе, так и содержание растворителя в сливаемой из отстойника воде.

Применение данного метода весьма экономично в том случае, если на рекуперацию подается воздух, содержащий один растворитель, а не смесь растворителей, и если растворитель не обладает растворимостью в воде (например, бензин) либо такая растворимость технологически допустима (например, этилацетат).

Абсорбционный метод. Этот метод является самым эффективным для рекуйёрации диметилформамида, применяющегося в качестве растворителя при нанесении полиуретановых покрытий. При этом методе газовая составляющая (диметилформамид) газовоздушной смеси вымывается водой.

Рекуперацию растворителей методом абсорбции осуществляют в высокой абсорбционной колонне (рис. 2.55), в которую снизу вентилятором нагнетается либо всасывается отработанный воздух. Сверху противотоком подается промывная вода. Взаимодействие отработанного воздуха с промывной водой осуществляется на имеющихся внутри колонны тарелках, которые снабжены соответствующими устройствами, обеспечивающими хорошее перемешивание воздуха с промывной жидкостью (водой).

В зависимости от конструкции различают колпачковые и клапанные тарелки. Существуют абсорбционные колонны
с насадками вместо тарелок и колонны с одними распылителями промывной жидкости. В абсорбционной колонне противотоком очищается воздух, а промывная вода обогащается растворителем.

В верхней части абсорбционной колонны осуществляется подача свежей воды и отвод очищенного отработанного воздуха. В нижней части колонны (у отстойника) подается подлежащий очистке отработанный воздух, содержащий растворитель, и выпускается обогащенная растворителем вода. Дальнейшее обогащение промывной воды растворителем может достигаться перемешиванием находящейся в отстойнике воды и применением части уже использованной воды с низкой концентрацией растворителя в качестве промывной жидкости.

В зависимости от высоты и, следовательно, количества тарелок достигаемая концентрация растворителя в находящейся в отстойнике воде определяется его концентрацией в подводимом отработанном воздухе, допускаемым остаточным содержанием растворителя в очищенном воздухе и температурой, при которой проводится рекуперация. При этом нужно ориентироваться на более низкую температуру, которая способствует абсорбции, и таким образом гарантируется достижение более высокой степени рекуперации. Выпускаемая из отстойника насыщенная растворителем вода в последующей дистилляционной установке освобождается от растворителя, который затем может применяться повторно.

Хотя капитальные расходы на абсорбционную установку относительно велики, так как в ней применяется нержавеющая сталь (в особенности в случае рекуперации диметилформами-да), эксплуатационные расходы в большинстве случаев оправдывают применение абсорбционного метода рекуперации.

Читайте также:  Установка гильз на 417 мотор

Абсорбционная установка состоит из следующих основных частей: абсорбционная колонна, вентилятор для подачи отработанного воздуха и резервуар для хранения смеси растворителя и воды.

Краткая техническая характеристика абсорбционной колонны для диметилформамида

Дистилляционный метод. Этот метод уже давно применяется в промышленности искусственных кож главным образом для рекуперации зтилацетата. Получаемый путем дистилляции
этилацетат чаще всего используется для изготовления промывочных растворов.

При дистилляционном методе перегонный куб, снабженный обогреваемым кожухом, заполняется растворителем, загрязненным краской или отделочными растворами, и подогревается паром. Испаряющийся растворитель конденсируется в охладителе, и его опять можно использовать для промывки. Остающийся в перегонном кубе обогащенный твердыми частицами густой растворитель отводится и сжигается.

Ректификация диметилформамида осуществляется непрерывным методом в колонне, которая аналогично абсорбционной колонне имеет множество тарелок. Обогрев колонны осуществляется с помощью теплообменника, расположенного в ее нижней части. Принцип непрерывной дистилляции заключается в том, что две жидкости, различающиеся температурой кипения, непрерывно разделяются, т.е. компонент, характеризующийся более низкой температурой кипения (например, вода), испаряется и собирается в верхней части колонны, в то время как компонент, имеющий более высокую температуру кипения (например, диметилформамид), собирается в нижней части колонны (в отстойнике).

Для повышения чистоты дистиллята в верхней части колонны, т.е. для уменьшения содержания диметилформамида в сточных водах, часть этого дистиллята непрерывно подается на повторную дистилляцию. Многократное испарение и конденсирование жидкостей на тарелках колонны обеспечивает хороший результат перегонки.

Например, смесь диметилформамида и воды с помощью насоса подается из резервуара в теплообменник, нагревается и далее в жидком состоянии либо в виде пара через отстойник для осаждения твердых компонентов подается на входную тарелку колонны. С помощью теплообменника, связанного с отстойником колонны, осуществляется обогрев колонны паром. Накапливающийся в отстойнике колонны диметилформамид непрерывно выводится из него, пропускается через охладитель и подается в резервуары. При этом хорошо зарекомендовало себя извлечение дйметилформамида из отстойника в парообразном состоянии, так как в этом случае исключается попадание •в диметилформамид твердых веществ.

Остаточное содержание диметилформамида в водяном паре в верхней части колонны составляет менее 0,1%. Пар с таким содержанием растворителя конденсируется, получающаяся вода выводится из колонны и после отстаивания в течение определенного времени сливается в сток. Поскольку точки кипения воды и диметилформамида относительно близки, лучшее разделение этих двух веществ достигается в вакууме, который создают так называемые пароструйные насосы. После пуска колонна работает автоматически. Температура и уровень заполнения колонны регулируются датчиками.

Для повышения чистоты диметилформамида, применяемого в качестве растворителя при синтезе полиуретана, проводится дополнительно тончайшая его очистка путем второй и

третьей дистилляции или ректификации, обеспечивающих удаление загрязнений, таких, как остаточная вода, диметиламин и муравьиная кислота.

При дистилляции необходимо экономить энергию, которой для испарения смеси растворителя с водой требуется очень много.

Несмотря на большой расход энергии, достигается значительная экономия других расходов совместным применением методов абсорбционного и дидтилляционного методов рекуперации диметилформамида. Стоимость регенерированного растворителя (диэтилформамида) составляет лишь треть его покупной стоимости.

источник

КОНДЕНСАЦИЯ И РЕКУПЕРАЦИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ

Растворитель, использованный для извлечения масла, а за­тем выпаренный из шрота и мисцеллы, многократно использует­ся в основном с помощью конденсации его паров. Однако полной регенерации оборотного растворителя в производстве не дости­гается. Часть паров растворителя, не перешедших в жидкое со­стояние в конденсаторах, испаряется с поверхностей мисцеллы в мисцеллосборниках из резервуаров чистого растворителя и различных вспомогательных аппаратов, образуя смесь с возду­хом. Состав таких смесей различен; обычно они состоят из боль­шого количества воздуха и сравнительно незначительного коли­чества растворителя. Улавливание растворителя из таких газо­воздушных смесей в маслоэкстракционном производстве осуще­ствляется в рекуперационных установках различных систем. На­конец, часть растворителя, смешиваясь в процессе использования его в производстве с водой, белковыми, жировыми, углеводными и фосфорсодержащими веществами перерабатываемых семян, образует стойкие эмульсии. Разделение таких эмульсий путем отстаивания весьма затруднительно, поэтому для выделения из них растворителя в маслоэкстракционном производстве уста­навливают специальные выпарные аппараты.

Для возвращения растворителя с целью. повторного его ис­пользования в маслоэкстракционном производстве используют. конденсационные, рекуперационные и разделительные установки. Однако, несмотря на это, безвозвратные потери растворителя со­ставляют от 0,3 до 1,0% от веса перерабатываемого в экстрак­торе материала.

Читайте также:  Установка помп на бутыли водой

— Источниками безвозвратных потерь растворителя в экстрак­ционных цехах являются: а) вода, отходящая в канализацию из водоотделителей; б) шрот, выходящий из шнековых испарителей или из батарейных экстракторов после пропарки. Потери раство­рителя со шротом особенно велики при нарушении режима про­парки батарейных экстракторов, при перебросах растворителя из экстракторов в шнековые испарители и при нарушении режи­ма работы шнековых испарителей; в) воздух, отходящий «з деф — легматорных установок; г) пары бензина, истекающие в помеще­ние через неплотности в аппаратах и коммуникациях экстрак­ционного цеха, и затем выбрасываемые вытяжной системой в воздух; д) готовое экстракционное масло, которое может уно­сить некоторое количество растворителя, при условии недоста­точной обработки его в дистилляторах.’

10° растворяется в воде 0,007%, а при 25° — 0,016%. Так как растворимость бензина сравнительно невелика, то основные потери растворителя в воде из водоотделителей приходятся на эмульсионные слои сточных вод. Образование стойких дадобензиновьгх эмульсий происходит за счет выноса частиц шротового шлама в конденсат, а также за счет солей жирных кислот. Повышенное образование эмульсий происходит в роторах’водокольцевых насосов. Эмульгированная вода, отходящая из водоотделителя, содержит растворенного и эмульсионного бензина 0,18—0,26%.

Из приведенных данных вытекает, что смеси бензина и воды, отходящие из водоотделителя, перед сбрасыванием в канализа­цию следует подавать для рекуперации на специальный шламо­вый выпариватель.

Воздух, отходящий из дефлегматоров. Воздух из аппаратов экстракционного цеха, насыщенный парами бензи­на, как известно, предварительно проходит через так называе­мые дефлегмационные колонки (представляющие собой поверх­ностные конденсаторы или конденсаторы смешения) или через адсорбционные установки. Содержание паров бензина в газо-воз-‘

Душной смеси, поступающей в дефлегматоры, колеблется в сле­дующих пределах:

А) от 303 до 410 мг/л (при температуре 22—24°) на линии, отходящей от нагнетательной системы ракуум-насоса, обслужи­вающего шнековые испарители, и от дистилляторов, работаю­щих под атмосферным давлением;

Б) от 58,6 до 65,6 мг/л (при той же температуре) ка линии, отходящей от бензиновых резервуаров, водоотделителей, мисцел — лосборников и т. п., т, е. от тех аппаратов, в которых уровень растворителя меняется незначительно и скорости потоков неве­лики.

От способности дефлегматорных или адсорбционных уста­новок задерживать то или иное количество паров бензина в от­ходящих газо-воздушных смесях зависят, таким образом, и без­возвратные потери растворителя с воздухом, отходящим в атмо­сферу.

Шрот после испарителей. Большие потери раствори­теля со шротом обусловливаются недостаточной тепловой обра­боткой его в испарителях, нарушением установленных режимов и неудовлетворительным состоянием аппаратуры. В главе 9 ука­зывались необходимые условия нормального режима работы испарителей и надлежащей схемы испарительной установки. Со­блюдение этих условий на производстве гарантирует содержание растворителя в шроте не более 0,1%.

Экстракционное масло при правильной его обработке содер­жит не более 0,01% растворителя и является незначительным источником потерь. Повышение потерь растворителя при дистил­ляции мисцеллы связано исключительно со вспениванием и пере­бросом мисцеллы в водоотделители и образованием в них эмуль­сий.

Конденсация представляет собой процесс превращения ве­ществ из парообразного ‘состояния в жидкое, протекающий как при атмосферном давлении, так и при разрежении. Основное ко­личество паров бензина, выходящих из дистилляторов и шнеко­вых испарителей, конденсируют путем охлаждения водой в кон­денсаторах. К конденсационным устройствам экстракционного цеха относятся конденсаторы и охладители конденсата. В слу­чаях конденсации под вакуумом указанная схема дополняется вспомогательной аппаратурой: вакуум-насосами или эжекторами и сборниками-ресиверами.

Конденсаторы. В зависимости от характера расположе­ния пучка труб конденсаторы делятся на горизонтальные и вер­тикальные, на открытые и закрытые. По характеру передачи теп­ла конденсаторы делятся на конденсаторы смешения и конденсаторы поверхностные, в которых пары проходят по трубам, а охлаждающая вода омывает их поверхность. Такие конденсато­ры применяются в тех случаях, когда требуется получение кон­денсата в чистом виде. В батарейных экстракционных установ­ках применяются преимущественно го­ризонтальные поверхностные конденса­торы открытого типа. В экстракционных установках непрерывного действия при­меняются исключительно закрытые гори­зонтальные или вертикальные конденса­торы. Из этих двух типов конденсато­ров їв настоящее время на заводах СССР применяются преимущественно горизонтальные и вертикальные конден­саторы. Выбирают вертикальные кон­денсаторы (несмотря на то, что коэффи­циент теплоотдачи при конденсации на пучке вертикальных трубок меньше, чем при конденсации на пучке горизонталь­ных трубок), т. к. в них внутритрубное пространство конденсатора самоочища­ется от ила, песка и других примесей, обычно находящихся в речной, арычной и др. охлаждающей воде, что должно компенсировать снижение коэффициен­та теплоотдачи.

Горизонтальный конденса­тор имеет выдвижную трубчатую бата­рею, в которой циркулирует охлаждаю — .щая вода. Батарея состоит из 599 ла­тунных трубок 0 25/20 мм. Общая по­верхность охлаждения батареи 100 м2.

Читайте также:  Установка дгк на подстанции

Вертикальный конденсатор (рис. 75) состоит. из вертикального ци­линдрического корпуса с коническим дни­щем. Трубная система состоит из 661 вертикальных латунных трубок 0 20/25 мм и длиной по 3000 мм с общей поверхностью 150 м2. Система разделе­на по длине при помощи перегородки на две половины. Во второй (выходной) половине межтрубное пространство разделено шестью направ­ляющими листами, служащими для принудительного направле­ния паров. Конус служит для сбора ила, который затем перио­дически опускается в канализацию через специальный патрубок. Съемная крышка позволяет вынимать трубчатку при необходи­мости очистки и замены.

Рис. 75. Вертикальный конденсатор:

1—система трубок; 2—пере­городка; 3—направляющие листы; 4—конус; патрубки: 5—для спуска ила в кана­лизацию; 5—для поступле­ния охлаждающей воды; 7—для выхода воды; 8—для впуска паров в межтруб­ное пространство; 9—для спуска конденсата; 10—для спуска шлама; //—для под­ключения конденсатора к вакуум-системе; 12—для спу­ска воздуха из водяного пространства 13—съемная крышка; 14

МАСЛОЭКСТРАКЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

РАСТВОРИТЕЛИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ ТРЕБОВАНИЯ К РАСТВОРИТЕЛЯМ

Масла и жиры из семян и других масличных веществ мож­но извлекать почти всеми растворителями, обычно применяемы­ми в органической химии. Однако жирные масла обладают не­большой полярностью (диэлектрическая постоянная большинст­ва растительных масел …

МАСЛОЭКСТРАКЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

И. В. ГАВРИЛЕНКО В семилетнем плане развития маслобойно-жировой промыш­ленности предусмотрено широкое внедрение экстракционного способа производства растительных масел. Учитывая рост чис­ла действующих в СССР экстракционных установок, представ­ляется целесообразным осветить в советской …

источник

Кремнийорганические эмали и краски

Рекуперация растворителей и очистка паровоздушных смесей

Проблема утилизации органических растворителей имеет исключительно важное значение как с экономической, так и с санитарно-гигиенической точки зрения. Содержание растворителей в паровоздушных смесях отходящих газов при обезжиривании, нанесении лакокрасочных материалов и сушке покрытий может составлять от 0,1 г до десятков граммов в 1 м3 воздуха .

Одним из традиционных путей сокращения расхода растворителей является их рекуперация. В промышленности улавливание растворителей» осуществляется конденсационным, абсорбционным или адсорбционным методом.

При конденсационном методе паровоздушные смеси проходят через холодильник, где растворители конденсируются с помощью хладагентов. Однако процесс является рентабельным только при содержании паров растворителя в воздухе 100 г/м3. Такое содержание при проведении окрасочных работ практически невозможно.

Метод абсорбции заключается в поглощении растворителей из паровоздушных смесей жидкими поглотителями с последующей ректификацией. Метод является дорогим. Он нашел применение, например, для очистки газовых производств лакирования консервной тары эпоксидно-фенольными лаками, содержащими большое количество этилцеллозольба. Растворитель из паровоздушной смеси абсорбируется, затем экстрагируется с помощью промышленных фракций спиртов или органических кислот C7—C9; экстракт ректифицируется. При таком методе утилизации в составе рекуперированного продукта содержится 97— 99 % этилцеллозольва. Газовые выбросы в производственном процессе практически отсутствуют.

Наиболее широкое применение получил адсорбционный метод, при котором растворитель поглощается из паровоздушных смесей твердыми адсорбентами с последующей десорбцией растворителя путем нагревания или пропускания водяных паров через насыщенные адсорбенты. Отделение растворителей от воды осуществляется декантацией или ректификацией. Преимущество этого метода перед другими заключается в сравнительно высокой емкости адсорбента по парам растворителя при низком его содержании в паровоздушной смеси, высокой степени извлечения (к. п. д. установок достигает 70%), возможности улавливания большинства растворителей и экономичности.

В качестве адсорбентов в рекуперационных установках, работающих по этому методу, применяются в основном активные угли. Емкость углеродных адсорбентов по поглощаемым растворителям зависит от их структуры и определяется размером микропор и состоянием поверхности. Косвенно эта характеристика оценивается структурной константой В уравнения изотермы адсорбции Дубинина — Радушкевича.

Отечественной промышленностью выпускается рекуперационный уголь марки АР-3 со следущими характеристиками:

Насыпная плотность, кг/м3 0,6

В 0,9-10 -6 Объем микропор, см3/г 0,301

Предельный адсорбционный объем, см2/г 0,30

Время защитного действия, ч 11,5

Время защитного действия поглотителя т (в ч) рассчитывают по уравнению Шилова:

где τ0 — потеря времени защитного действия, ч; К — коэффициент защитного действия слоя, ч/см; Но — длина слоя поглотителя, см.

Исследование рекуперации растворителя 646 показывает, что наиболее хорошо сорбируемыми компонентами этой смеси являются бутилацетат и этилцеллозольв. Этиловый спирт лучше десорбируется, так как он полностью вытесняется хорошо сорбируемыми компонентами.

Наиболее рентабельными являются рекуперационные установки, в которых концентрации растворителей в очищаемом вентиляционном воздухе не менее приводимых ниже значений, г/м3:

источник