УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ВОДОГРЯЗЕМАСЛЯНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2001 года по МПК C10M175/00 

Изобретение относится к области переработки водогряземасляных отходов металлообрабатывающих производств, которые в больших объемах образуются, в основном, при очистке технологических жидкостей (ТЖ) от твердых примесей и свободного масла, например, в замкнутых системах применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Указанные отходы не поддаются утилизации и при сбросе в отвалы загрязняют окружающую среду. В сочетании с замкнутыми системами применения СОЖ изобретение позволит полностью снять проблему утилизации водогряземасляных отходов.

Известен способ переработки отработанных ТЖ на основе пальмового масла [1] , при котором осуществляют нагрев ТЖ до 70-90^oC, выделяют масляную фазу путем сепарирования на трехфакторном сепараторе, обрабатывают масляную фазу при 120-140^oC в течение 3-4 ч триэтаноламином 15-18 мас.% в расчете на масляную фазу. При этом изменяется кислотное число и обеспечиваются хорошие эмульгирующие свойства.

Недостатками процесса переработки являются: большой расход энергии, возрастающий при увеличении вязкости масла в условиях низких температур, недостаточно высокая степень очистки масла.

Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков заявляемому изобретению является модуль для термообработки водосмешивающих ТЖ [2]. Модуль включает в себя уравнительный бак для приема ТЖ, предназначенной для термообработки, пластинчатый теплообменник для первичного подогрева ТЖ с использованием тепла обратного потока обработанной ТЖ, снабженный насосом, который направляет ТЖ из уравнительного бака в теплообменник и далее на трехфакторный сепаратор, разделяющий продукт на 3 потока: очищенной ТЖ, механических примесей, свободного масла; трубчатый нагреватель ТЖ до температуры термообработки, снабженный регулятором температуры, вспомогательные емкости. Охлаждение очищенной ТЖ в пластинчатом теплообменнике осуществляется ввиду частичного расхода тепла на первичный подогрев ТЖ, а также путем подключения одной из секций теплообменника к системе проточной воды. Выход по ТЖ сепаратора соединен с входом второго нагревателя, выполненного в виде трубчатого пастеризатора. Выход трубчатого теплообменника подсоединен через перепускной клапан возврата к входу уравнительного бака и к второму каналу первой секции пластинчатого теплообменника.

Известный модуль недостаточно эффективен для переработки гряземасляных отходов в объеме потребности всего предприятия, т.к. в нем предусмотрены значительные энергозатраты для подогрева продукта обработки до высоких температур, при этом в начале работы выполняется необходимая, но непроизводительная операция обработки в замкнутом цикле до выхода на режим температуры обработки, что увеличивает продолжительность операции и соответственно энергозатраты (пар, утилизация отходов - в известной установке это твердые отходы и свободное масло). В известном модуле не принимаются во внимание климатические особенности работы и разница эксплуатации комплекса в зимний и летний периоды. В связи с обеспечением гарантированного качества по обеззараживанию ТЖ модуль в течение года работает непродолжительное время и имеет невысокий коэффициент использования оборудования.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности переработки водогряземасляных отходов путем повышения степени очистки масла и снижения энергозатрат с одновременным обеспечением возможности эксплуатации в условиях низких температур.

Поставленная техническая задача решена заявляемым изобретением. Предложенная установка переработки водогряземасляных отходов включает приемную емкость для отработанного масла, рабочий бак, снабженный насосом, подсоединенный к трехфакторному сепаратору через теплообменник, распределительное устройство, вспомогательные емкости, отличающийся тем, что первый патрубок выхода очищенного масла сепаратора подсоединен к распределительному устройству с возможностью периодического последовательного подсоединения к патрубкам подачи либо приемной емкости, либо рабочего бака, либо вспомогательной емкости для слива и хранения очищенного масла, при этом рабочий бак, объем которого в 1,5 - 2 раза больше объема приемной емкости, дополнительно снабжен теплоизоляционным кожухом и насосом.

Рабочий бак имеет конусообразное днище для сбора осадков, тяжелее масла, имеющее патрубок для выгрузки осадков.

Теплообменник подключен к системе горячего водоснабжения, обеспечивающей циркуляцию технической воды с температурой 70-80^oC.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема комплекса.

Установка включает приемную емкость 1 для водогряземасляных отходов объемом, соответствующим суточному расходу масла на предприятии, например 2 куб. м. Емкость снабжена насосом 2, соединенным с входом рабочего бака 3 через смеситель 4. Рабочий бак 3 имеет конусообразное днище для сбора осадков, тяжелее масла - это вода и твердые отходы, имеющее патрубок 5 для выгрузки отходов (по наиболее целесообразному варианту замкнутой системы переработки - в приемную емкость 1). Объем бака 3 больше объема приемной емкости в 1,5 - 2 раза. Патрубок выхода основного продукта (масла) бака 3 соединен через насос 6 к первой секции теплообменника 7. Вторая секция теплообменника подключена к системе горячего водоснабжения. Выход первой секции теплообменника соединен с трехфакторным сепаратором 8, разделяющим водогряземасляный продукт на 3 потока: первый - выход очищенного масла, второй и третий - выходы соответственно шлама и водного остатка, последние снабжены вспомогательными емкостями 9 и 10 для сбора и транспортировки твердых отходов и технической воды. Первый выход очищенного масла сепаратора подсоединен к распределительному устройству 11, (например, система вентилей), которое направляет поток масла по команде оператора либо в емкость 12 для слива и хранения очищенного масла, снабженную смесителем 13, либо в приемную емкость 1, либо к смесителю 4 бака 3. Рабочий бак 3 снабжен теплоизоляционным кожухом 14. Емкость 12 целесообразно выполнить объемом не меньше объема приемной емкости 1, что также соответствует суточному потреблению масла на предприятии. Емкость 12 также имеет сужающееся днище для сбора отстоя с возможностью выгрузки отходов (по наиболее целесообразному варианту замкнутой системы переработки - в приемную емкость 1). Для целей соблюдения технологических параметров к смесителям 4 и 13 рабочего бака 3 и емкости 12 подсоединены с возможностью периодического подключения дозаторы химреагентов 15 и 16 соответственно.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

В летний период работы на предлагаемой установке осуществляются следующие режимы работы.

1 режим. Прием водогряземасляных отходов: 2 куб. м 1 раз в сутки. Емкость 1 может быть стационарной или транспортируемой, загрузка ежедневная.

2 режим. Слив чистого масла в емкость 12.

Очищенное горячее масло в количестве 3-4 куб. м до начала рабочего дня находится в баке 3. Температура масла не намного ниже по сравнению с температурой обработки и составляет 60-70^oC. Аккумуляция тепла осуществляется не только благодаря теплоизоляционному кожуху, но и тому, что в перерыве между рабочими часами бак 3 полностью загружен очищенным нагретым маслом, а теплоемкость материала тем выше, чем больше его масса.

Горячее масло имеет увеличенную текучесть, и в начале рабочего дня часть масла в объеме суточного расхода перекачивают насосом 6 производительностью 2 куб. м/ч без дополнительного подогрева в теплообменнике через сепаратор и распределительное устройство 11 в емкость 12. Предварительно часть объема масла с осадком из конусообразной части бака 3 выводится, например, в емкость 1.

3 режим. Очистка масла и выделение его из водогряземасляных отходов. Выполняется в течение рабочего дня.

После слива суточного объема расхода масла в баке 3 остается масло такого объема, чтобы столб масла над всасывающим патрубком позволил работать насосу 6 в нормальном режиме без подсасывания воздуха. С учетом этого условия и ранее описанных соображений по повышению теплоемкости масла в баке 3, а также на основании производственного опыта объем бака 3 в 1,5-2 раза больше объема емкости 1. Брать соотношение больше, чем в 3 раза нецелесообразно, т.к. это ведет к увеличению габарита, металлоемкости и т.п..

В режиме очистки водогряземасляные отходы перекачиваются из емкости 1 в бак 3 насосом 2 производительностью 1 куб.м/ч. Одновременно распределительное устройство 11 насосом 6 перенаправляет поток очищенного теплого масла из сепаратора в бак 3 через смеситель 4 (работает насос 6 производительностью 2 куб.м/ч), и включается в работу теплообменник. На этот момент в баке 3 находится теплого чистого масла не менее половины загрузки емкости 1. Поэтому на 3-факторный сепаратор поступает не концентрат отходов из емкости 1, а сильно разбавленная его смесь с подогретым чистым маслом, что облегчает работу насоса 6 и повышает эффективность работы теплообменника и сепаратора. Причем концентрат отходов поступает в бак 3 постепенно, в течение, примерно, 2 ч. После выгрузки водогряземасляных отходов выходной патрубок емкости 1 перекрывается, и он может быть перенесена под загрузку на следующий рабочий день.

Очистка масла продолжается по замкнутому контуру "бак 3-теплообменник-сепаратор-распределяющее устройство-смеситель 4-бак 3" в течение дня до конца рабочей смены, т.е. примерно 5 часов или около 3 циклов через сепаратор. Достигается очень высокая степень очистки масла до 100%. Кроме того, многократная циркуляция масла может быть рассмотрена как одно из мероприятий по обеззараживанию продукта переработки, а также очистки от кубового осадка в случае применения химреактивов.

По окончании рабочего дня установка выключается, а очищенное горячее масло до начала следующего рабочего дня оставляют в термоизолированном баке 3, где это время происходит седиментационный процесс.

В описанной установке предусмотрены дозатор 15 с химреагентами, например, во избежание расслоения масляного продукта в баке 3 в нагретом состоянии и дозатор 16 с присадками, например, для получения высококачественного масла. Наличие вспомогательных емкостей определяется необходимостью предприятия. Так вспомогательная емкость 9 предусмотрена для транспортирования твердых отходов сепаратора, а отстой бака 3 и емкости 12 может быть эвакуирован как во вспомогательные емкости, так и по трубопроводу, например, в приемную емкость 1.

Заявляемая установка имеет больше широкие функциональные возможности и позволяет без дополнительных трудовых, материальных, временных и энергетических затрат обеспечить высокую степень очистки масла в условиях низких (отрицательных) температур.

При низкой температуре окружающей среды существенно увеличена вязкость водогряземасляных отходов в емкости 1, и это обстоятельство препятствует нормальной работе насоса 2.

В условиях низких температур и других случаев размещения в емкости 1 водогряземасляных отходов с повышенной вязкостью предлагаемая установка работает следующим образом в 3 режиме очистки масла.

Распределительное устройство 11 ответвляет часть потока из контура очистки масла и осуществляет дополнительное соединение первого выхода сепаратора с патрубком 17 подачи очищенного горячего масла в емкость 1, расположенного, например, вблизи выходного патрубка. В зоне выходного патрубка турбулентным потоком создается некоторый объем чистого продукта с малой вязкостью, в который постепенно подмешиваются водогряземасляные отходы емкости 1, чем обеспечивается хорошая прокачиваемость перерабатываемых отходов через насос 2. Время разгрузки емкости 1 составляет, примерно, 3 часа при производительности ответвленного потока 1 куб.м/ч. Дальнейшая работа установки аналогична вышеизложенной.

Важным преимуществом заявляемой установки является ее совместимость с известным модулем по [2] , который функционирует в соответствии с потребностями предприятия 1 или 2 раза в году. Для выполнения предложенной установки на базе существующего модуля можно считать достаточным дополнительное изготовление емкостей 3 и 12 со смесителями, подключение теплообменника 7, корректировку схемы изменения режимов распределительным устройством.

Источники информации
1. А.с. 1351971, 4 МКИ C 10 M 175/04.

2. Описание полезной модели N 9756, B 01 D 1/00.

Изобретение предназначено для утилизации водогряземасляных отходов. Установка переработки водогряземасляных отходов включает приемную емкость, рабочий бак, снабженный насосом, подсоединенным к трехфакторному сепаратору через теплообменник и распределительное устройство. Патрубок выхода очищенного масла из сепаратора подсоединен к распределительному устройству с возможностью периодического подсоединения либо к приемной емкости, либо к рабочему баку, либо к емкости для слива и хранения очищенного масла. Рабочий бак снабжен теплоизоляционным кожухом, его объем выполнен в 1,5-2 раза большим, чем объем приемной емкости. Обеспечивается работа установки в условиях низких температур, достигается высокая очистка масла, годного для повторного использования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка переработки водогряземасляных отходов, включающая приемную емкость, рабочий бак, снабженный насосом, подсоединенным к трехфакторному сепаратору через теплообменник, распределительное устройство, вспомогательные емкости, отличающийся тем, что первый патрубок выхода очищенного масла сепаратора подсоединен к распределительному устройству с возможностью периодического подсоединения либо к приемной емкости, либо к рабочему баку, либо к емкости для слива и хранения очищенного масла, при этом рабочий бак снабжен теплоизоляционным кожухом, а его объем в 1,5 - 2 раза больше объема приемной емкости, дополнительно снабженной насосом. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочий бак имеет конусообразное днище для сбора осадков, тяжелее масла, имеющее патрубок для выгрузки осадков. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник подключен к системе горячего водоснабжения.