способ очистки и выделения водно-гликолевого раствора из отработанных антифризов

Формула изобретения

Способ очистки и выделения водно-гликолевого раствора из отработанных антифризов, включающий добавление коагулянта к отработанному антифризу, последующее фильтрование через песчаный фильтр, затем очистку на адсорбенте активированном угле, отличающийся тем, что после добавления коагулянта дополнительно осуществляют стадию центрифугирования на сепараторе, а в качестве коагулянта продуктов окисления и коррозии в отработанном антифризе используют гидроксид щелочного металла, 75%-ную ортофосфорную кислоту, карбонат щелочного металла и сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидроксид натрия (каустическая сода) или калия 0,01-1,0

Ортофосфорная кислота 75%-ная 0,02-1,6

Карбонат натрия или калия (поташ) 0,05-0,5

Сульфат натрия 0,01-0,07

Гликоли 40,0-90,0

Вода, продукты окисления и коррозии Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к выделению водных растворов гликолей, в частности к способу очистки 40-90%-ных растворов гликолей отработанных антифризов, используемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ регенерации рабочей жидкости из смеси вода-гликоль путем фильтрации и пропускания через комплексообразующую ионообменную смолу (JP заявка 62-23040, кл. С 10 М 175/04, 1987).

Известен способ получения этиленгликоля из отработанного антифризного раствора, проводимый на первой стадии на мембранах обратного осмоса, на второй стадии - пропусканием через ионообменные смолы (JP заявка 7-108141, кл. В 01 D 61/02, 1995).

Известен способ регенерации гликоля путем ректификации на колоннах при температуре 160-220С и давлении 100-350 мм рт.ст. (SU авторское свидетельство 816099, МПК С 07 С 31/20, 1994).

Известен способ получения раствора этиленгликоля из отработанных антифризов на ионообменных мембранах в трехкамерном электродиализаторе (RU патент 2109556, кл. 6 В 01 D 61/44, 1998).

Известен способ выделения этиленгликолей высокой степени чистоты путем упаривания водного раствора этиленгликолей с последующим подщелачиванием этого раствора и дистилляцией при пониженном давлении (JP патент 224399, МПК С 07 С 31/20, 1968).

Указанные способы трудоемки, требуют больших энергозатрат, хотя дают возможность получения растворов этиленгликолей достаточно высокой степени очистки, что не является обязательным условием для приготовления антифризов и низкозамерзающих теплоносителей. Для приготовления этих охлаждающих жидкостей достаточно получать водно-гликолевый раствор, очищенный от продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза.

Наиболее близким к предлагаемому способу регенерации растворов является способ очистки растворов гликолей с помощью введения коагулянта с последующим пропусканием полученной смеси через песчаный фильтр и адсорбер (SU авторское свидетельство 1685910, С 07 С 31/20, 1991). Очистка растворов гликолей, используемых в системах оборотного водоснабжения, при охлаждении компрессоров, достигается введением в раствор гликоля коагулянта при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Коагулянт 0,05-0,1

Гликоль 50-99

Вода Остальное

В качестве коагулянта используют фосфорно-кислый натрий однозамещенный или кальцинированную соду в виде 0,1-1%-ного раствора в гликоле или воде.

Способ очистки таких водных растворов, согласно прототипу, дает неплохие результаты в случае очистки однотипных веществ - воды и гликоля. Однако из отработанного антифриза в зависимости от рецептуры должны извлекаться вещества, обладающие различными физическими и химическими свойствами, поэтому такой способ очистки нельзя считать универсальным. Его использование приводит к неполной и некачественной очистке.

Предлагаемый способ регенерации водных растворов этиленгликоля из отработанных антифризов, используемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, позволяет очистить отработанный антифриз на основе гликолей от присадок, продуктов окисления и коррозии.

Целью изобретения является повышение чистоты целевого продукта и снижение энергоемкости процесса.

Поставленная цель достигается способом регенерации водного раствора этиленгликоля из отработанных антифризов путем их обработки гидроксидом щелочного металла, 75%-ной ортофосфорной кислотой, карбонатом щелочного металла, сульфатом натрия и последующим центрифугированием полученной суспензии на сепараторе (для удаления механических примесей, образовавшегося осадка продуктов коррозии и присадок за счет действия коагулянтов), введением дополнительного фильтрования через песчаный фильтр (для удаления следов технического масла) и последующим пропусканием через адсорбер, заполненный активированным углем (для удаления продуктов окисления гликолей), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидроксид натрия (каустическая сода)

или калия 0,01-1,0

Ортофосфорная кислота 75%-ная 0,02-1,6

Карбонат натрия или калия (поташ) 0,05-0,5

Сульфат натрия 0,01-0,07

Гликоли 40,0-90,0

Вода, продукты окисления и коррозии Остальное

При этом используют активированный уголь марки БАУ, АГ-3, Скт-6А.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что коагулянт, используемый для очистки отработанного антифриза, отличается от известного введением четырех новых компонентов: гидроксида щелочного металла, ортофосфорной кислоты, карбоната щелочного металла, сульфата натрия для увеличения содержания сильных электролитов, обеспечивающих более полную осаждаемость присутствующих в отработанном антифризе присадок, а для удаления примеси технического масла и дополнительной очистки вводят фильтрование на песчаном фильтре.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Применение в данном способе очистки растворов этиленгликоля новых компонентов в качестве коагулянта и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивают максимальную степень очистки отработанного антифриза от механических примесей до 100%, продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза, до 95-100%.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой или насосом, помещают 99,91 г отработанного антифриза, при перемешивании при температуре окружающей среды загружают 0,01 г гидроксида натрия, 0,02 г 75%-ной ортофосфорной кислоты, 0,05 г карбоната натрия и 0,01 г сульфата натрия. Смесь перемешивают до растворения компонентов, оставляют на 2-3 часа для образования гелеобразного осадка (коагеля), вызванного процессом коагуляции. Полученную суспензию центрифугируют на сепараторе и пропускают через фильтр, заполненный промытым речным песком. Далее фильтрат пропускают через адсорбер, заполненный активированным углем, со скоростью 300 л/час.

Степень очистки водно-гликолевых растворов контролируют по содержанию механических примесей, по содержанию гликолей, воды и антикоррозионных присадок, присутствующих в отработанном антифризе.

Пример 2. Очистку 98,45 г отработанного антифриза проводят так же, как и в примере 1, но коагулянт содержит 0,5 г гидроксида натрия, 0,8 г 75%-ной ортофосфорной кислоты, 0,2 г карбоната натрия и 0,05 г сульфата натрия.

Пример 3. Очистку 96,83 г отработанного антифриза проводят так же, как и в примере 1, но коагулянт содержит 1,0 г гидроксида натрия, 1,6 г 75%-ной ортофосфорной кислоты, 0,5 г поташа и 0,07 г сульфата натрия.

Составы коагулянтов по примерам 1-11 и прототипу представлены в таблице 1.

Степень очистки водного раствора гликолей в отработанных антифризах представлены в таблице 2.

Определение массовой доли воды моно-, ди- и триэтиленгликолей проводят с помощью газохроматографического метода (метод внутренней нормализации) на хроматографе серии “Цвет-500”, ЛХМ-8 МД или аналогичном приборе с детектором по теплопроводности. В качестве насадки для хроматографической колонки используют полисорб 1.

Уменьшение концентрации гидроксида натрия или калия ниже 0,01 мас.% не вызывает коагуляции и образования осадка в отработанном антифризе из-за недостаточного количества коагулянта (пример 4), а увеличение его выше 1,0 мас.% не приводит к повышению положительного эффекта (пример 5).

Уменьшение содержания ортофосфорной кислоты в составе коагулянта ниже 0,02 мас.% значительно снижает количество осадка в отработанном антифризе (пример 6), увеличение ее концентрации выше 1,6 мас.% приводит к снижению рН среды, что отрицательно сказывается на образовании осадка продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии (пример 7).

Снижение концентрации карбоната натрия или калия ниже 0,05 мас.% значительно сказывается на образовании осадка, что влечет к недостаточной очистке отработанного антифриза (пример 8), увеличение его концентрации выше 0,5 мас.% вызывает сильное подщелачивание среды и снижение количества осадка (пример 9).

Уменьшение концентрации сульфата натрия в составе коагулянта ниже 0,01 мас.% значительно сказывается на очистке отработанного антифриза, поскольку снижает в целом массовое содержание всех электролитов, способствующих оседанию образующегося геля в виде плотного осадка (пример 10); увеличение его концентрации выше 0,07 мас.% не влияет положительно на очистку (пример 11).

При соблюдении указанных значений процесса коагуляции отработанного антифриза регенерированный водный раствор этиленгликоля к концу очистки практически не содержит каких либо примесей.

Незначительное количество присадок, остающихся после очистки, играют только положительную роль в качестве дополнительного набора ингибиторов коррозии при приготовлении охлаждающих жидкостей или теплоносителя на основе очищенного отработанного антифриза.

Основные физико-химические свойства охлаждающей жидкости, полученной на основе регенерированного отработанного антифриза при дополнительном введении необходимых количеств антикоррозийных, стабилизирующих присадок и моноэтиленгликоля, представлены в таблице 3.

Таким образом, предлагаемый способ очистки отработанного антифриза позволяет получать достаточно чистый водно-гликолевый раствор, лишенный продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза.

На основе регенерированного таким способом антифриза можно получать высококачественные охлаждающие жидкости, используемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителей. В связи с этим решается вопрос о защите окружающей среды, поскольку до сих пор отработанный антифриз зачастую выливали в грунт. Применение предлагаемого способа очистки отработанного антифриза позволит экономить значительные количества дорогостоящего этиленгликоля, используемого в составе охлаждающих жидкостей.