Виды растворителей, применение растворителей, их химический состав и характеристики

Виды растворителей, применение растворителей, их химический состав и характеристики Кислород

Хлоруглеводороды

Хлоруглеводороды, применяемые в процессах мойки одежды и удаления пятен, — это четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен и трихлорэтан.

Основное достоинство хлоруглеводородов — невоспламеняемость и негорючесть. Эти растворители легко удаляют жировые и масля­ные загрязнения.

Хлоруглеводороды характеризуются более низкими температура­ми кипения, чем бензин-растворитель, поэтому сушка одежды после мойки в них протекает значительно быстрее.

Дистилляция хлоруглеводородов происходит при атмосферном давлении, бензина-растворителя — при разрежении.

Быстрая испаряемость хлоруглеводородов обусловливает значи­тельные потери их в производстве, поэтому (а также из-за большой токсичности) они применяются в машинах с герметическими устрой­ствами и адсорберами, улавливающими их пары.

Хлоруглеводороды примерно в 1,5 раза тяжелее воды, процессы разделения смеси этих жидкостей происходят в водоотделителях,

Наиболее существенными недостатками хлоруглеводородов яв­ляются высокая (в 30 раз больше, чем бензина-растворителя) ток­сичность, высокая стоимость, способность вызывать коррозию обо­рудования и разрушать озоновый слой Земли.

Четыреххлористый углерод (хладон-10) начали получать в про­мышленном масштабе с 1910 г. Для его получения через сероугле­род пропускают хлор. Реакции: проводят при температуре 60 °C в присутствии металлической сурьмы:

После проведения реакции четыреххлористый углерод отгоняют и очищают,

Четыреххлористый углерод почти не применяют для мойки одеж­ды, так как он в присутствии воды способен гидролизоваться с выде­лением соляной кислоты, вызывающей коррозию оборудования. Тем­пература замерзания — 22,99 °C, поэтому во время хранения зимой он может закристаллизоваться. Четыреххлористый углерод токсичнее других хлоруглеводородов. Мировое производство 1000 тыс. т в год.

Трихлорэтилен получают путем хлорирования ацетилена в жидкой фазе, в среде тетрахлорэтана с применением катализатора — хлори­стой сурьмы.

Непосредственное смешение ацетилена с хлором сопровождается взрывом с образованием углерода и хлористого водорода:

blank
Рис. 26. Схема получения трихлорэтилена:
1 — смесители; 2, 5- колонна; 3 — ректификационная колонна; 4 — водоотделитель

Хлор и ацетилен вводят в смесители 1 (рис. 26), заполненные тетрахлорэтаном и охлаждаемые снаружи. Затем тетрахлорэтан посту­пает в колонну 2, отгоняется от катализатора и идет в ректификаци­онную колонну 5 для дегидрохлорирования. Сверху колонны 3 пода­ют 10%-ный раствор гидроксида кальция, снизу — пар.

Трихлорэтилен — бесцветная жидкость. Теплоемкость его при по­стоянном давлении и температуре 20 °C 12263 Дж/(моль °C). Темпе­ратура замерзания — 86,4 °C. Дипольный момент 0,94.

Трихлорэтилен образует с рядом спиртов азеотропные смеси. Так, смесь трихлорэтилена (64 %) с метиловым спиртом (36%) кипит при температуре 60,2 °C, трихлорэтилена с водой — 73,6 °C.

В присутствии воды трихлорэтилен гидролизуется с выделением соляной кислоты. Процесс протекает по схеме

Несмотря на то что гидролиз протекает медленно, учитывать его нужно, так как накопление кислоты вызывает коррозию аппаратуры, появление пятен на одежде.

Для предотвращения гидролиза в трихлорэтилен вводят стабили­заторы (триэтиламин, бутилмеркаптан), но в процессе дистилляции они отделяются. Для нейтрализации кислоты, в трихлорэтилен вво­дят соду, мел, нельзя вводить гидроксид натрия, так как образуется взрывоопасный продукт — дихлорацетилен:

CHCl = ССl2 NaOH → CCI = CCI NaCI H2O.

Нельзя допускать контакта трихлорэтилена с порошкообразным алюминием, так как образуется взрывоопасная смесь.

При дистилляции трихлорэтилена в него добавляют 1 % поварен­ной соли для предупреждения вспенивания. При температуре свыше 30 °C трихлорэтилен образует с водой эмульсию, при недостаточ­ном охлаждении дистиллированного растворителя может произойти или его утечка в канализацию, или проникновение воды вместе с растворителем в бак машины, что вызовет при работе с влажным трихлорэтиленом усадку изделий и другие дефекты. Растворитель при выходе из холодильника должен быть охлажден до температу­ры 20-25 °C.

На солнечном свету или при нагревании до температуры свыше 100 °C происходит выделение фосгена или образование хлорангидрида дихлоруксусной кислоты по схеме

Образование фосгена возможно при проведении работ по электро­сварке, внесении раскаленных предметов в цех, курении в помещении.

Высокая растворяющая способность трихлорэтилена является при­чиной удаления шерстяного жира, покрывающего волокна, поэтому после обработки они становятся жесткими и хрупкими. Кожевая ткань натурального меха также теряет много жира и становится ломкой.

Трихлорэтилен растворяет полимеры, на основе которых выраба­тывают пуговицы, пряжки и другую фурнитуру для одежды. Он рас­творяет также поливинилбутиралевую пленку, которой скрепляют детали одежды. Растворяясь, пленка проникает на лицевую сторону ткани и портит не только ее, но и другую одежду.

Большинство природных и химических волокон удовлетворительно переносят обработку в трихлорэтилене. Исключением являются во­локна хлорин, растворяющиеся в нем, и ацетатные, окраска которых дисперсными красителями неустойчива и десорбирует в него. Мойка изделий из ацетатного волокна должна быть не более 5 мин, темпе­ратура сушки — не более 20 °C.

В настоящее время трихлорэтилен почти не используют для мойки одежды, за исключением регионов с суровым климатом, в которых применение других растворителей опасно из-за их замерзания при температуре ниже -22 °C. Продолжительное воздействие паров три­хлорэтилена на человека приводит к расстройству нервной систе мы, функций печени, попадание внутрь организма — к отравлению.

Тетрахлорэтилен[1] (перхлорэтилен) получил наибольшее распро­странение в качестве растворителя, применяемого для мойки одежды.

Тетрахлорэтилен получают путем хлорировани трихлорэтилена до пентахлорэтана:

CHCI = ССl2 Сl2 → СНСl2 — ССl3.

Пентахлорэтан взаимодействует с гидроксидом кальция с образо­ванием тетрахлорэтилена по схеме:

2СНСl2 — ССl3 Са(ОН)2 → 2ССl2 = ССl2 СаСl2 2Н2О

Тетрахлорэтилен можно получить из ацетилена по схеме

Тетрахлорэтилен обладает большей устойчивостью к процессам гидролиза и окисления, чем трихлорэтилен. Под влиянием высокой температуры происходит окисление тетрахлорэтилена с образовани­ем фосгена и трихлоруксусной кислоты:

Поэтому в помещении нельзя проводить электросварку, пользо­ваться горелками, курить, вносить раскаленные предметы.

Плотность тетрахлорэтилена составляет 1625 кг/м3, при увеличе­нии температуры она снижается (рис. 27), давление паров и содер­жание их в воздухе увеличиваются (рис. 28,29).

[1] Мировое производство 1050 тыс. т/год [27].

blank
Рис. 27. Влияние температуры на плотность тетрахлорэтилена

Теплота испарения тетрахлорэтилена при повышении температу­ры [35] понижается, удельная теплоемкость возрастает (рис. 31).

blank
Рис. 30. Зависимость теплоты испарения тетрахлорэтилена от температуры

Повышение температуры способствует увеличению взаимной рас­творимости воды в тетрахлорэтилене (рис. 32) и тетрахлорэтилена в воде (рис. 33).

blank
Рис. 32. Влияние температуры на растворимость воды

Молярная теплоемкость тетрахлорэтилена при постоянном дав­лении и температуре 20°C составляет 149,8 Дж/(моль-°С), вязкость при температуре 30°C равна 7,98-10”4 Па с, температура замерзания-22°C.

Тетрахлорэтилен легко смешивается с бензином, бензолом, дру­гими хлоруглеводородами, спиртами. С некоторыми растворителями тетрахлорэтилен образует смеси, имеющие постоянные температуры кипения (табл. 27).

Показатель преломления тетрахлорэтилена составляет 1,5058.

В присутствии воды и воздуха тетрахлорэтилен достаточно стаби­лен при температурах до 160 °C, в отсутствие воздуха, воды и ката­лизатора — до 500 °C. Под воздействием воздуха и ультрафиолето­вого излучения тетрахлорэтилен окисляется, поэтому его стабили­зируют путем добавления небольшого количества азотсодержащих органических оснований типа пиррола, имидазола, фенольных со­единений, нитропарафинов и др. Дестабилизированный тетрахло­рэтилен приобретает неприятный запах, способен к дальнейшему окислению.

Перхлорэтилен стабилизированный выпускает Прима Леке. Бес­цветная жидкость с эфироподобным запахом. Плотность при 20 °C 1624 кг/м3. Растворимость в воде 150 мг/л при 20 °C. Перхлорэтилен относится к веществам умеренно опасным.

Добавление стабилизаторов, содержащих акцепторы кислот, комплексообразователи защищают перхлорэтилен от вредного влияния металлов и их солей (они катализируют процесс разложения ПХЭ).

Тетрахлорэтилен позволяет ввести в процессе мойки усилители чистки, воду без опасения, что они вызовут разложение и коррозию оборудования.

Тетрахлорэтилен в отличие от трихлорэтилена не растворяет ес­тественный жир шерстяного волокна, поэтому обработанная в нем одежда сохраняет мягкость, эластичность.

Тетрахлорэтилен не обладает такой сильной летучестью, как три­хлорэтилен, поэтому продолжительность сушки одежды после обра­ботки в нем больше, чем после трихлорэтилена (при одинаковых ус­ловиях).

Так как мировое производство тетрахлорэтилена велико (1050 тыс. т в год), интересны данные экологического характера. Содержание тетрахлорэтилена в маргарине составляет до 13-10″6 г/кг, в биологи­ческих объектах — до 29,2-10-6 г/кг.

Медленное разложение тетрахлорэтилена приводит к его накопле­нию в атмосфере и загрязнению окружающей среды.

Исследования дождевой, поверхностной, питьевой, морской вод, морских осадков показали, что хлоруглеводороды присутствуют везде. Их содержание в окружающем пространстве составляет 1 : 109 (мае. ч). В гидросфере распад протекает очень медленно. Так, время поло­винного распада составляет около 6 лет.

Тетрахлорэтилен при воздействии на организм человека вызывает расстройства функций печени, почек, кроветворных органов и нерв­ной системы. При острых отравлениях наблюдаются раздражение глаз, носоглотки, дыхательных путей, головокружение, слабость.

В наиболее тяжелых случаях происходит потеря сознания, нарушение координации движений, возможен смертельный исход. При длитель­ной работе с тетрахлорэтиленом возможны хронические заболева­ния: нарушения в работе желудочно-кишечного тракта, расстройство нервной системы, потеря обоняния и более тяжелые случаи.

Весь персонал предприятий, работающий с тетрахлорэтиленом, необходимо подвергать регулярному медицинскому обследованию [36]. В последние годы появились сообщения о канцерогенности перхлорэтилена. Исследование канцерогенности перхлорэтилена не подтвердило его связи с раковыми заболеваниями человека.

Не рекомендуется работать с тетрахлорэтиленом людям с нару­шенной нервной системой, хроническими заболеваниями печени, склонным к кожным экземам, расстройствам желудка и брюшной по­лости. Применение ПХЭ ограничивается.

Методы очистки и хранение

В процессе обработки изделий в органическом растворителе все загрязнения изделий переходят в растворитель и загрязняют его. В растворителе накапливаются также вещества, не являющиеся собст­венно загрязнениями. К их числу относятся компоненты усилителей чистки, аппретов, молезащитной отделки, шерстяной жир, извле­каемый из волокна, вода, красители, стабилизаторы, добавляемые в растворитель, ингибиторы коррозии.

Загрязнения сообщают раство­рителю темный цвет (от желтого до коричневого) и запах. Все это передается одежде, поверхность ее становится зажиренной, ткань — жесткой. Загрязнения удлиняют время сушки, замедляют дистилля­цию. Анализ растворимых загрязнений показал, что жировая часть их состоит из жирных кислот (с числом углеродных атомов С12-С22), со­держание которых в смеси составляет, %:

Кроме растворимых загрязнений в растворителе накапливаются и нерастворимые загрязнения (сажа, пыль, песок, обрывки волокон, почвенные пигменты, наполнители, входящие в состав аппретирую­щих веществ). Нерастворимые загрязнения находятся в растворите­ле во взвешенном состоянии.

Необходимое условие высокого качества обработки изделий в процессе мойки — непрерывная очистка растворителя. Наиболее распространенными способами очистки жидкостей являются фильт­рование, адсорбция и дистилляция.

Фильтрование. Это один из способов разделения суспензий. Фильтр представляет собой аппарат, разделенный пористой фильт­рующей перегородкой на две части. В одну из них поступает суспен­зия, другая служит для отвода чистого растворителя. Чтобы жидкость прошла через поры фильтра, в обеих частях его создается разность давлений при помощи поршневых или центробежных насосов, ком­прессоров, вакуум-насосов.

Так как гидравлическое сопротивление фильтра зависит от многих факторов, закономерности фильтрования каждой суспензии находят экспериментально на опытных установках [36.]

Объем фильтрата, получаемого за малый промежуток времени с единицы поверхности фильтра, прямо пропорционален разности давлений и обратно пропорционален вязкости фильтрата, общему сопротивлению осадка и фильтровальной перегородки (закон Дарси):

Так как объемы осадка и фильтрата пропорциональны, выразим их отношение через , тогда толщина слоя осадка на перегородке

Подставив значение Roc в уравнение , получим основное диф­ференциальное уравнение фильтрования с образованием несжи­маемого осадка на несжимаемой перегородке

На машинах химической чистки устанавливают фильтры периоди­ческого действия, обеспечивающие фильтрование не менее 4 л/мин растворителя на 1 кг одежды.

Если фильтрование растворителя проводить через элементы фильтра, скорость фильтрования быстро уменьшится вследствие закупоривания пор фильтрующей перегородки твердыми частицами размером до 5 мкм. Чтобы это предупредить, применяют вспомога­тельные вещества, которые наносят на фильтрующую перегородку или добавляют к суспензии перед фильтрованием (намывная фильтрация).

Масса добавляемого вспомогательного вещества обычно равна мас­се содержащихся в суспензии твердых частиц и составляет 0,5- 2 кг. На поверхность фильтрования наносят слой толщиной 0,8-2,5 мм, что соответствует расходу диатомита или перлита 0,2-0,6 кг на 1 м2 по­верхности фильтрования.

Чем мельче частицы вспомогательного вещества, тем чище фильтрат, но тем большее сопротивление они оказывают потоку суспензии. Обычно выбирают такое вспомогатель­ное вещество, которое имеет частицы неправильной формы, обра­зующие слой высокой пористости и обеспечивающие получение чис­того фильтрата.

Пигментные частицы, вымытые из одежды, вместе с растворителем попадают в фильтр, забивают его поры, что вызывает повышение давления перед фильтровальным слоем. Чем сильнее загрязнен фильтровальный слой, тем выше давление на фильтре, тем менее эффективной становится его работа. При достижении максимального давления на фильтре необходима его очистка, так как качество мойки одежды снижается.

Таким образом, на процесс фильтрации растворителя оказывают влияние масса загрязнений, переходящих в растворитель из одежды, скорость фильтрации, площадь фильтрующих элементов, качество формирования фильтрующего слоя, фильтрующая способность вспомогательных фильтрующих материалов, содержание в раство­рителе усилителей и воды.

Масса загрязнений, переходящих в растворитель, составляет 2-4 % (рис. 34). Если принять во внимание, что примерно 20 % изменений массы одежды приходится на ее влажность, 30 % — на аппретирую­щие, жировые и масляные, 15 % — на водорастворимые, 0,2 % — на отделяемые при высушивании волокна, то на долю пигментных за­грязнений остается 1,5-3 %. Приведенные данные получены при об­работке одежды средней степени загрязнения на машине МХЧА-18.

blank
Рис. 34. Изменение массы одежды при многократном использовании
перхлорэтилена в процессе химической чистки способом:
1 — однованным; 2 — двухванным; 3 — трехванным

Скорость фильтрования должна обеспечить снижение оптиче­ской плотности растворителя через 2-3 мин после начала мойки. В современных машинах скорость фильтрации обеспечивает полную смену растворителя в моечном резервуаре за 1 мин. На машинах разных типов количество растворителя, проходящего через каждый килограмм одежды, составляет 4-12 л/мин.

Площадь фильтрующих элементов составляет в машинах разных типов 1,5-12 м2. Добавление вспомогательных материалов позволя­ет за счет пористости слоя снизить сопротивление фильтрующей пе­регородки, что эквивалентно увеличению площади фильтрации.

Качество формирования фильтрующего слоя зависит от типа фильтровального порошка, правильности его дозировки, исправности фильтрующих элементов, способа нанесения порошка.

Фильтрующая способность вспомогательных материалов раз­лична Исследование фильтрующей способности порошков на маши­не химической чистки МХЧА-18 показало, что из двух отечественных порошков — перлита и зикеевского трепела помола 200 — перлит бо­лее эффективен, так как позволяет обработать 8-9 партий изделий до достижения на фильтре критического давления, С порошком зикеевский трепел помола 200 (ЗП-200) удается обработать лишь 6 пар­тий одежды. Порошок «Специаль-2» (Чехословакия) обеспечивает обработку 10-12 партий одежды.

В качестве вспомогательных веществ применяют диатомит, тре­пел, являющиеся глиноземными минералами. К ним предъявляют ряд требований: они должны накапливаться на фильтровальных элементах, быть инертными к растворителям и усилителям, плавать на поверхности растворителя, образовывать пористый слой.

Диатомит обладает высокой пористостью (70-75 %), его плотность 2030-2200 кг/м3

Трепелы обладают высокой пористостью (60-64 %), их плотность 2200-2500 кг/м3. Трепелы обладают не только фильтрующими, но и адсорбирующими свойствами.

Диатомиты и трепелы имеют гидрофильный характер и способны поглощать из воздуха пары воды. Влажные порошки затрудняют фильтрование, поэтому их хранят в плотно закрытой таре.

Перлит — порошок белого цвета — является породой вулканическо­го происхождения, пористость 85-90 %, влажность 2 %.

Зикеевский трепел помола 200 по внешнему виду — тонкодисперс­ный порошок от светло-серого до светло-желтого цвета, его плот­ность 590 кг/м3, влажность не более 3-4 %. Тонкость помола должна обеспечивать просев через сито № 008 с остатком на нем не более 10%; частиц размером 5 мкм и менее должно быть 80-93 %.

Кизельгур кировоградский — белый порошок плотностью 350 кг/м3, пористость не менее 75 %. Тонкость помола должна обеспечивать просев через сито № 0,1 с остатком на нем не более 6 %; частиц раз­мером 5 мкм и менее должно быть не более 10 %.

Фильтровальный порошок КМ К (карбонизированный метасиликат кальция) — порошок белого цвета, содержащий оксидов кальция и кремния по 35,5 %, оксидов щелочных металлов, железа и алюминия по 0,1-0,5 %. Удельная поверхность составляет 80 м2/г, pH водной вытяжки 9-9,6, частиц размером 0,05 мм 80 %. Химический состав некоторых порошков, применяемых при фильтровании, приведен в табл. 30.

Сорбенты (древесный уголь, карбамидные смолы, специальные глины) позволяют улавливать из загрязненного растворителя крася­щие вещества и жирные кислоты.

Применять их в чистом виде при фильтрации не рекомендуется, так как они не образуют пористого слоя. Их наносят на поверхность фильтрующих элементов в смеси с диатомитовыми порошками.

Сорбционные свойства веществ являются результатом действия избыточных сил молекул, находящихся на поверхности. Сорбенты поглощают не только своей внешней поверхностью, но главным образом стенками внутренних пор. О пористости угля (активированного) можно судить по площади поверхности, у 1 г активированного угля она составляет 500-1000 м2.

На зарубежных предприятиях перед нанесением активированного угля на фильтр его смешивают в ловушке с равным объемом фильтровального порошка и небольшим количеством растворителя для образования легкой пористой смеси. Эту смесь наносят на элементы фильтра с предварительно сформированным фильтровальным сло­ем до загрузки одежды в машину.

Содержание в растворителе усилителей и воды, как правило, ос­ложняет процесс фильтрования, так как вода вызывает набухание фильтрующих материалов, смачивая загрязнения на фильтре, изме­няет их консистенцию, превращает твердые частицы в илоподобную массу, В результате капилляры в фильтрующем слое забиваются, давление на фильтре повышается.

Фильтры машин химической чистки разнообразны по конструкции, материалам, из которых изготовляют фильтрующие элементы, ис­пользованию фильтровального порошка. Как правило, применяют вертикальные фильтры, что облегчает сбрасывание фильтровально­го порошка после его загрязнения.

По конструкции фильтровальных элементов различают фильтры пластинчатые, дисковые и свечевые. По материалам, применяемым для изготовления фильтровальных элементов, различают фильтры металлические, тканевые, бумажные и комбинированные (уголь, бумага).

По использованию фильтровального порошка различают одно- и многопорционные фильтры.

Пластинчатые фильтры устанавливались на машине «Тримор-25-4» (рис. 35).

blank
Рис. 35. Устройство пластинчатого фильтра с вертикальным расположением пластин:
1 — патрубок; 2 — конусное днище; 3,9- патрубки для растворителя; 4 — крышка;
5 -держатель; 6 — пластины; 7 — ниппель; 8 — корпус

Патронные экспандерные фильтры установлены на машине МХЧА-18 и зарубежных машинах фирмы «Бёве». Патрон экспандер­ного фильтра 2 (рис. 37) выполнен в виде пружины, внутри которой помещена перфорированная латунная трубка 10. С патроном жестко соединен нижний конец штока с возвратной пружиной.

В рабочем положении пружина сжата и через нее проходит очищенный рас­творитель. При воздействии пневмосбрасывателя на верхнюю часть штока патрон растягивается, порошок сбрасывается с пружины. При освобождении штока возвратная пружина ставит патрон в рабочее положение.

Комплект патронов помещен внутри корпуса фильтра, имеющего водяную охлаждающую рубашку. Большим достоинством экспандерного фильтра является возможность быстрой замены загрязненного порошка, сбрасываемого при помощи пнев­матического устройства в течение 30 с. Продолжительность опера­ций, связанных с перезарядкой фильтра, составляет 3-5 мин.

blank
Рис. 37. Экспандерный фильтр с патроном:
1 — корпус; 2 — патрон; 3 — трубная решетка; 4 — крышка; 5 — пневмоципиндр; 6 — патрубок выхода растворителя; 7 — входные трубы; 8 — шток; 9 — пружина возврата; 10 — латунная трубка; 11 — фильтровальная пружина

Исследование процессов фильтрования перхпорэтилена, выпол­ненное К.И. Добросмысловым [38], показало, что качество фильтро­вания значительно выше при использовании беспорошковых фильт­ров, чем одно- и многопорционных. Так, в фильтрах с использовани­ем порошка фильтрат содержит частицы размером 20-30 мкм, в бес­порошковых — 5-20 мкм.

Улучшение качества фильтрата в свою оче­редь способствует более длительному использованию растворителя без дистилляции. Потери же растворителя при дистилляции фильтрата составляют в машинах с порошковыми фильтрами 28,6-38,2 г/кг, с беспорошковыми — 10,2-28,9 г/кг.

blank
Рис. 38. Система фильтрации с беспорошковыми фильтрами: 1, 5, 7 — фильтры; 2 — бак; 3 — моечный резервуар; 4 — смотровое окно; 6 — манометр; 8 — насос; 9 — вентиль

Испытания беспорошковых фильтров, установленных на машинах химической чистки, доказали их перспективность и экономичность. Система фильтрования с беспорошковыми фильтрами включает три фильтра для очистки растворителя, Многослойный фильтр грубой очистки 1 (рис. 38) состоит из трех слоев (два сетчатых обеспечива­ют задержку частиц размером более 30 и 20 мкм, третий из саржевой сетки — более 16 мкм).

Фильтр тонкой очистки 7 и адсорбирующий фильтр 5 задерживают частицы менее 16 мкм. При использовании этой системы фильтрации дистилляция растворителя может прово­диться через 40-60 циклов. Качество обработки одежды, обеспечи­ваемое качеством фильтрования, будет достаточно высоким при со­держании растворимых загрязнений в перхлорэтилене не более 0,003 %, размере частиц в фильтрате 5-20 мкм.

Качество фильтрования определяет состояние элементов фильт­ра, насоса, трубопроводов, растворителя и другие факторы.

Повышение давления в фильтре вызывают закупоривание элементов фильтра загрязнениями, содержание в растворителе большого количе­ства вязких масел и жиров (при пониженной температуре растворите­ля). Температуру растворителя поддерживают в пределах 30 °C.

Медленная очистка или недостаточная степень очистки раствори­теля бывает при разрушении элементов фильтра, неплотной уста­новке ниппелей, соединительных муфт, износе насоса и оставлении воздуха внутри фильтра.

Слабая циркуляция растворителя наблюдается при недостаточной мощности насоса, износе его или проскальзывании приводного рем­ня. К этому приводит также малый диаметр и большая изогнутость труб, подсосы воздуха, недостаток растворителя в системе.

В последние годы применение фильтрованных порошков ограни­чивается. Это связано с тем, что порошки увеличивают массу шла­мов, создают дополнительные проблемы с утилизацией шламов.

Дистилляция. Это один из наиболее совершенных способов очи­стки растворителей от растворимых и нерастворимых загрязнений.

Дистилляция основана на разности температур кипения раствори­телей и веществ, загрязняющих его. При дистилляции загрязненный растворитель подогревается при помощи змеевиков, труб, паровых рубашек или защищенных электрических нагревательных элементов.

Пары растворителя вместе с парами воды направляются в водяной холодильник, работающий по принципу противотока, где конденси­руются в жидкий растворитель и воду Смесь растворителя и воды поступает в водоотделитель откуда чистый растворитель направля­ется в баки или сборники.

Дистилляция — дорогой способ очистки растворителя, так как рас­ходуются пар, вода, энергия. Кроме того, имеются значительные по­тери растворителя.

blank
Рис. 39. Схема дистиллятора, работающего
при атмосферном давлении:
1 — испаритель; 2 — фильтр; 3 — задвижка; 4 — холодильник; 5, 6 — трубопроводы для пода¬чи смеси воды и перхлорэтипена соответственно; 7 — бак для чистого перхлорэтилена; 8- водоотделитель

Для снижения потерь растворителя полезно применение трехван­ного способа мойки, фильтровального порошка типа перлита, позво­ляющих на более длительный период сохранять качество раствори­теля без его дистилляции. Предложены устройства для более полно­го извлечения остатков растворителя из шлама, остающегося в испа­рителе после дистилляции.

Необходимо также правильно эксплуати­ровать машину во всех стадиях технологического процесса. Так, пло­хо отжатые изделия дольше высыхают, и потери растворителя увеличиваются. Процесс дистилляции интенсифицируют, предваритель­но нагревая растворитель.

Дистилляцию хлоруглеводородов проводят в дистилляторах, ра­ботающих при атмосферном давлении, состоящих из испарителя 1 (рис. 39), холодильника 4 и водоотделителя 8.

Перед началом дистилляции в испаритель подают загрязненный растворитель из моечного резервуара или фильтра. Наполнять испа­ритель выше уровня нижнего края смотрового стекла не рекоменду­ется, так как при закипании растворителя может произойти переброс его в холодильник.

Регулируя подачу пара в обогревающие уст­ройства и воды в холодильник, налаживают бесперебойную работу дистиллятора, при которой как процесс дистилляции, так и процесс водоотделения будут протекать с наименьшими потерями раствори­теля. Процессом можно управлять как вручную, так и автоматически.

Современные машины фирмы Бёве работают только при автома­тическом управлении. Машины итальянского производства имеют как автоматическое, так и ручное управление всеми процессами.

Горячие пары растворителя и воды поступают в холодильник, в ко­тором они конденсируются охлаждающей водой. Процесс дистилля­ции протекает до тех пор, пока содержание загрязнений в кубовом остатке не достигнет 50%. В это время скорость дистилляции сущест­венно снижается, что легко наблюдать в смотровое окно, находя­щееся между водоотделителем и баком чистого растворителя.

По­ступление растворителя прекращается. Для завершения дистилля­ции в испаритель подают острый пар. Затворная задвижка 3 между дистиллятором и фильтром должна быть закрыта, так как пар может проникнуть в фильтр и сконденсироваться на его элементах. Это вы­зовет увлажнение фильтровального порошка.

По окончании дистилляции на дне испарителя остается шлам из порошка и загрязнений, его выгребают при помощи скребка через люк. Утилизация шлама — одна из острейших проблем.

Отделение воды от перхлорэтилена в водоотделителе происходит в результате значительной разницы в их плотности. Вода отстаива­ется сверху и сливается по верхней сливной трубе в канализацию, перхлорэтилен как более тяжелый сливается по нижней трубе.

Дистилляция бензина-растворителя осуществляется в вакуум- дистилляционной установке. Бензин-растворитель перед поступле­нием в дистилляционный куб 5 (рис. 40) проходит фильтр 1, игольча­тый клапан 2 и трубы предварительного подогрева 7. После заполне­ния вакуум-испарителя в системе создается вакуум сначала с по­мощью эжектора, затем с помощью вакуум насоса П.

Процесс дис­тилляции проводят при разрежении 79,8 кПа (600 мм рт. ст.). При этом температурные пределы перегонки бензина-растворителя сни­жаются с 175-200 до 130-135 °C. В вакуум-испаритель по змеевикам 20 подают пар, а в холодильник 9 охлаждающую воду.

Пары рас­творителя сначала охлаждаются между трубами 7 с загрязненным растворителем, а затем окончательно конденсируются водой, посту­пающей по трубам 5. Холодильник работает по принципу противото­ка. Конденсированные растворитель и вода подаются в водопоглотитель 14, заполненный ветошью 13, поглощающей воду. Чистый рас­творитель по трубе поступает в емкость для чистого растворителя.

blank
Рис. 40. Схема вакуум-дистиллятора:
I — фильтр; 2 — игольчатый клапан; 3 — поплавок; 4 — узел поплавкового регулирующего клапана; 5 — дистилляционный куб; б — термометр, 7 — трубы предварительного подогрева; 8 — водяные трубы; 9 — холодильник; 10 — стояк холодильника;
II — ограничительный клапан; 12 — смотровые стекла; 13 — ветошь; 14 — водопоглотитель; 15 — спусковые краны; 16 — запасная линия к грязевому баку; 17 — вакуум- насос; 18 — спусковые пробки; 19 — уровнемер; 20 — змеевик

Для регулирования уровня растворителя в вакуум-испарителе служит клапан 2. В зависимости от уровня растворителя в испарителе поплавок 3 перемещается вверх или вниз, закрывая или открывая игольчатый клапан.

blank
Рис. 41. Емкости для хранения растворителей:
а — вертикальная с коническим дном; 6 — вертикальный цилиндр; в — горизонтальный цилиндр; 1- воздуховод; 2 — труба для наполнения; 3 — труба для откачивания со дна; 4 — труба для откачивания верхнего слоя; 5 -растворитель; 6 — загрязнения

Между вакуум-насосом и водопоглотителем устанавливается: за­пасная линия 16, ведущая к баку с загрязненным растворителем. На­значение линии и бака — предупредить загрязнение водопоглотителя и бака с чистым растворителем.

При замедлении процесса дистилляции температура воды, выхо­дящей из холодильника, будет уменьшаться. После полного извле­чения растворителя его остаток необходимо удалить из испарителя.

С этой целью выключают вакуум-насос и постепенно снижают ваку­ум. Так как в остатке накапливаются тяжелые масла, вязкость кото­рых при охлаждении увеличивается, очень важно удалить этот оста­ток, пока он не остыл и не затвердел. Затвердевший осадок затруд­няет теплопередачу.

После спуска кубового остатка в куб подают растворитель, чтобы смыть загрязнения. Для более полной очистки поверхности испарителя в него наливают 0,7%-й водный раствор щелочи, подогревают до кипения, затем куб промывают горячей во­дой и высушивают. Такие виды дистилляторов установлены на ста­рых машинах

Хранение растворителей. Его организуют в специально отведен­ных помещениях.

Хлоруглеводороды хранят в плотно закрытых бочках или емкостях, изготовленных из нержавеющей стали или выложенных внутри диа­базовой плиткой. Перекачивание растворителя из емкости в машину проводят насосами. В склад не должен проникать солнечный свет. При температуре — 20 °C перхпорэтилен начинает кристаллизоваться.

Бензин-растворитель хранят в подземных емкостях. Их устанавли­вают так, чтобы было возможно ежедневное откачивание раствори­теля снизу (рис. 41). В этом случае все осадки, собирающиеся в ем­кости, будут постоянно удаляться. Если труба всасывающей линии будет расположена высоко, неизбежно накопление загрязнений и их затвердение в результате окисления.

Затвердевшие загрязнения мо­гут закрыть всасывающую линию, сообщить растворителю неприят­ный запах. В этом случае емкость необходимо очистить. Для этого ее освобождают от растворителя и на % объема наполняют 0,8%-м рас­твором щелочи. К емкости подводят шланг с острым паром, нагрева­ют раствор до кипения и оставляют его на 30-60 мин до полной очи­стки.

Затем емкость освобождают от раствора щелочи и промывают водой, После выкачивания воды емкость наполняют растворителем и оставляют на некоторое время для отделения оставшейся воды. Во­ду выкачивают, а смесь ее, с растворителем направляют в водопоглотитель. Процесс этот не экологичен. В новых машинах потери растворителей снижены.

Про кислород:  Техническая документация - БАЛЛОН-ТОРГ
Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий