способ очистки изделий растворителем и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки изделий растворителем, включающий размещение изделий в емкости для очистки, герметизацию последней, подачу растворителя в жидком состоянии из емкости с растворителем в емкость для очистки, очистку изделий растворителем, удаление растворителя из емкости для очистки, вакуумирование емкости для очистки и сушку изделий от остатков растворителя, удаление паров растворителя с последующей конденсацией паров растворителя, удаление изделия из емкости для очистки, регенерацию растворителя путем его испарения при подводе тепла, удаление паров растворителя с последующей конденсацией паров растворителя и возвратом отрегенерированного растворителя на очистку изделий, отличающийся тем, что при сушке изделий подвод тепла осуществляют непосредственно путем теплообмена через стенку емкости для очистки за счет конденсации паров растворителя н внешней поверхности стенки емкости для очистки при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки, а регенерацию растворителя осуществляют путем заполнения отработанным растворителем емкости для очистки, вакуумирования последней с последующим испарением растворителя при подводе тепла непосредственно теплообменном через стенку емкости для очистки за счет конденсации паров растворителя на внешней поверхности стенки емкости для очистки при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки.

2. Устройство для очистки изделий растворителем, содержащее емкость с растворителем, емкость для очистки, снабженную теплообменником и соединенную с емкостью с растворителем с одной стороны магистралью подвода растворителя, а с другой магистралью отвода растворителя с установленным в ней насосом, а также имеющую магистраль отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом, отличающееся тем, что теплообменник емкости для очистки выполнен в виде теплообменной рубашки, вход которой соединен с магистралью отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом и выход с магистрилью отвода растворителя из емкости для очистки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выход теплообменной рубашки соединен со сборником конденсата, а последний с магистралью отвода растворителя из емкости для очистки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке изделий от технологических загрязнений растворителем, в частности к способу очистки изделий от углеводородных загрязнений и устройству для его осуществления.

Изобретение с наибольшим успехом может найти применение при очистке изделий от нефтепродуктов, минеральных, растительных и животных масел, паст, консервантов, смазочно-охлаждающих жидкостей и других технологических загрязнений, называемых в дальнейшем углеводородные загрязнения.

Известен способ очистки изделий растворителем, включающий очистку изделий растворителем в емкости для очистки, удаление растворителя из емкости для очистки, вакуумирование последней и сушку изделий при подводе тепла к емкости для очистки, удаление паров из изделий с последующей их конденсацией, регенерацию растворителя с последующим возвратом его на очистку изделий (заявке PCT WO 9304789, кл. B 08 B 3/08, 1993). К недостаткам известного способа можно отнести необходимость подвода тепла при сушке от постороннего источника и отвода тепла при конденсации паров растворителя за счет циркуляции специального холодильного агента в отдельном конденсаторе, что неизбежно приведет к повышенным энергозатратам, обусловленных как потерями тепла в окружающую среду от отдельных элементов специальных теплообменников, так и потерями энергии на перемещение теплоносителя в гидравлических трактах теплообменников. Недостатком известного способа является также сложность и большая металлоемкость аппаратурного оформления этого способа, связанные с большим количеством отдельных аппаратов, необходимых для реализации отдельных операций способа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ очистки изделий растворителем, включающий размещение изделий в емкости для очистки, герметизацию последней, подачу растворителя в жидком состоянии из емкости с растворителем в емкость для очистки, очистку изделий растворителем, удаление растворителя из емкости для очистки, вакуумирование емкости для очистки и сушку изделий от остатков растворителя при подводе тепла к емкости для очистки, удаление паров растворителя из емкости для очистки с последующей конденсацией паров растворителя, удаление изделия из емкости для очистки, регенерацию растворителя путем его испарения при подводе тепла, удаление паров растворителя с возвратом отрегенерированного растворителя на очистку изделий (а.с. СССР N 1189515, кл. B 08 B 3/02, 1983). Этому известному способу присущи те же недостатки, что и описанному выше способу-аналогу.

Известны также устройства для очистки изделий растворителем, содержащие емкость для очистки, соединенную с емкостью с растворителем с одной стороны магистралью подвода растворителя, а с другой магистралью отвода растворителя с установленным в ней насосом, а также имеющую магистраль отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом (а.с. СССР N 1189515, кл. B 08 B 3/02, 1983, патент РФ N 2008989, кл. B 08 B 3/08. 1990). К недостаткам известных устройств можно отнести их большую сложность и металлоемкость, связанную с большим количеством аппаратов, включенных в схему устройств, а также повышенные энергозатраты, обусловленные потерями как тепловой энергии в окружающую среду от большого количества элементов устройства, так и энергии, затрачиваемой на перемещение теплоносителей в гидравлических трактах большой протяженности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для очистки изделий растворителем, содержащее емкость с растворителем, емкость для очистки, снабженную теплообменником и соединенную с емкостью с растворителем с одной стороны магистралью подвода растворителя, а с другой магистралью отвода растворителя с установленным в ней насосом, а также имеющую магистраль отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом (заявка PCT WO 93/04789, кл. B 08 B 3/08, 1993). Этому известному устройству присущи те же недостатки, что и описанным выше устройствам-аналогам.

Изобретением решается задача по снижению энергозатрат на очистку изделий растворителем и упрощение конструкции и металлоемкости устройства для очистки путем осуществления подвода тепла к емкости при сушке и регенерации растворителя посредством теплообмена через стенку емкости для очистки за счет отвода тепла конденсации паров растворителя на внешней стенке емкости для очистки, и таким образом позволяет исключить использование дополнительных теплообменников для испарения и конденсации растворителя и использовать емкость для очистки как испаритель (внутренняя полость) и конденсатор (теплообменная рубашка).

Данная задача решается тем, что в способе очистки изделий растворителем, включающем размещение изделий в емкость для очистки, герметизацию последней, подачу растворителя в жидком состоянии из емкости с растворителем в емкость для очистки, очистку изделий растворителем, удаление растворителя из емкости для очистки, вакуумирование емкости для очистки и сушку изделий от остатков растворителя при подводе тепла к емкости для очистки, удаление паров растворителя из емкости для очистки с последующей конденсацией паров растворителя, удаление изделий из устройства для очистки, регенерацию растворителя путем его испарения при подводе тепла, удаления паров растворителя с последующей конденсацией паров растворителя и возвратом отрегенерированного растворителя на очистку изделий, подвод тепла осуществляют непосредственно путем теплообмена через стенку емкости для очистки за счет конденсации паров растворителя на внешней поверхности стенки емкости для очистки при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки, а регенерацию растворителя осуществляют путем заполнения отработанным растворителем емкости для очистки, вакуумирования последней, с последующим испарением растворителя при подводе тепла непосредственно теплообменом через стенку емкости для очистки за счет конденсации паров растворителя на внешней поверхности стенки емкости для очистки при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки.

Данная задача решается также тем, что в устройстве для очистки изделий растворителем, содержащем емкость для очистки, снабженную теплообменником и соединенную с емкостью с растворителем с одной стороны магистралью подвода растворителя, а с другой магистралью отвода растворителя с установленным в ней насосом, а также имеющую магистраль отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом, теплообменник емкости для очистки выполнен в виде теплообменной рубашки, например, со спиральными каналами, вход с которой соединен с магистралью отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом, а выход с магистралью отвода растворителя из емкости для очистки. В предпочтительном варианте целесообразно, чтобы выход теплообменной рубашки был соединен со сборником конденсата, а последний с магистралью отвода растворителя из емкости для очистки.

Осуществление при сушке изделий подвода тепла непосредственно путем теплообмена через стенку емкости для очистки за счет конденсации паров растворителя на внешней поверхности стенки емкости для очистки при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки, позволяет использовать тепло, выделяющееся при конденсации паров растворителя на внешней поверхности стенки емкости для очистки, для испарения растворителя, находящегося внутри этой емкости и, соответственно, исключить подвод и отвод тепла для этих процессов при помощи специальных теплообменников (нагреватель и конденсатор) со своими тепловыми агентами и средствами для их перемещения (насосы), что в итоге снижает, как энергозатраты на очистку, так и металлоемкость устройства для осуществления способа. Причем превышение давления при конденсации паров растворителя по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя внутри емкости для очистки постоянно должно быть таким, чтобы температура кипения, соответствующая состоянию насыщения при давлении внутри емкости для очистки была ниже температуры конденсации паров растворителя (состояние насыщения) при давлении на внешней поверхности стенки этой емкости. Этот перепад давления легко определяется по стандартным термодинамическим таблицам или графикам кривой насыщения для используемого растворителя.

Аналогичный технический прием при регенерации растворителя обеспечивает те же преимущества, что и при использовании его при сушке и кроме того регенерация растворителя путем заполнения отработанным растворителем емкости для очистки позволяет использовать одну емкость, как для очистки, так и для регенерации, что приводит к упрощению конструкции устройства и снижает металлоемкость.

Выполнение же в устройстве для очистки изделий растворителем теплообменника емкости для очистки в виде теплообменной рубашки, например, со спиральными каналами, вход которой соединен с магистралью отвода паров растворителя с установленным в ней вакуумным насосом, а выход с магистралью отвода растворителя из емкости для очистки является средством, обеспечивающим подвод тепла к емкости для очистки и сушке и регенерации растворителя непосредственно путем теплообмена через стенку этой емкости за счет конденсации паров растворителя на внешней поверхности емкости для очистки, а именно в теплообменной рубашке, при давлении, повышенном по отношению к давлению, при котором имеет место испарение растворителя в емкости для очистки, и соответственно, существенность этих отличительных признаков объекта изобретения устройства обусловлена теми же факторами, что и были приведены выше при анализе существенности отличительных признаков предлагаемого способа.

Соединение выхода теплообменной рубашки со сборником конденсата, а последнего с магистралью отвода растворителя из емкости для очистки обеспечивает более устойчивое протекание процесса конденсации в теплообменной рубашке и исключает возможное накопление конденсата в теплообменной рубашке.

На чертеже представлено устройство для очистки изделий растворителем, в котором реализируется предлагаемый способ.

Устройство для очистки изделий растворителем содержит емкость 1 с растворителем, емкость 2 для очистки, снабженную теплообменной рубашкой 3, например, со спиральными каналами. Емкость 2 для очистки соединена с емкостью 1 с растворителем магистралью 4 отвода растворителя, в которой установлен отстойник 5 и насос 6, а также с другой стороны магистралью 7 подвода растворителя. Также емкость 2 для очистки соединена с входом теплообменной рубашки 3 магистралью 8 отвода паров растворителя, в которой установлены вакуумный насос 9 и теплообменник 10. Выход теплообменной рубашки соединен с магистралью 4 отвода растворителя из емкости для очистки через сборник 13 конденсата. Дополнительные вход и выход теплообменной рубашки соединены между собой магистралью, в которой установлены насос 11 и теплообменник 12. Устройство для очистки изделий от растворителя содержит также запорные вентили 14-30, установленные на соединительных магистралях, и обеспечивающие необходимые режимы работы отдельных элементов устройства.

Предлагаемый способ очистки изделий растворителем реализуется при помощи представленного устройства следующим образом.

Изделия размещаются в емкости 2 для очистки, которая герметизируется при помощи крышки (не показана). Затем емкость 2 для очистки заполняется жидким растворителем из емкости 1 с растворителем, расположенной выше емкости 2 для очистки, самотеком при открытых вентилях 14, 15, 16, 17, 18 и закрытых остальных вентилях по магистрали 4 отвода растворителя. Имеющиеся в емкости 2 для очистки воздух и пары растворителя вытесняются из нее по магистрали 7 подвода растворителя в емкость 1 с растворителем. В дальнейшем производится очистка изделий растворителем, которая может осуществляться как без циркуляции растворителя, так и при его циркуляции по контуру емкость 2 для очистки, магистраль 4 отвода растворителя, насос 6, емкость 1 с растворителем, магистраль 7 подвода растворителей, емкость 2 для очистки. В первом случае все вентили закрыты, во втором открыты вентили 14, 15, 17, 18, а остальные закрыты. Для подержания необходимого температурного режима может использоваться теплообменный контур теплообменная рубашка 3, теплообменинк 12, насос 11 при открытых вентилях 19, 20.

После завершения очистки изделий растворитель удаляется из емкости 2 для очистки при помощи насоса 6 через отстойник 5 по магистрали 4 отвода растворителя при открытых вентилях 14, 18 и закрытых остальных вентилях в емкость 1 с растворителем. При этом, т.к. вентиль 15 закрыт, происходит и вакуумирование емкости 2 для очистки. Вакуумирование емкости 2 для очистки может также производиться и при помощи вакуумного насоса 9, причем одновременно и емкости 2 для очистки, и теплообменной рубашки 3 при открытых вентилях 21, 2, 23 и закрытых остальных вентилях. Предварительно теплоноситель должен быть удален из полости теплообменной рубашки, например, при открытии вентиля 24.

Затем производится сушка изделий из остатков растворителя. При этом пары растворителя при помощи вакуумного насоса 9 отводятся из емкости 2 для очистки по магистрали 8 отвода паров растворителя, в которой также для поддержания необходимого режима может использоваться теплообменник 10, на вход теплообменной рубашки 3 и уже при повышенном по отношению к давлению в емкости 2 для очистки давлении конденсируются на внешней поверхности емкости 2 для очистки. Конденсат собирается в сборнике 13 конденсата и в дальнейшем может быть отведен при помощи насоса 6 в емкость 1 с растворителем. При этом открыты вентили 21, 25, 26, 27, 14, а остальные закрыты. Таким образом теплота фазового перехода при конденсации передается путем теплообмена через стенку емкости 2 для очистки и используется для фазового перехода растворителя из жидкого состояния в парообразное внутри емкости 2 для очистки. Каким образом выбирается перепад давления между давлением в емкости 2 для очистки и в теплообменной рубашке было указано выше.

После завершения сушки изделия последние удаляются из емкости 2 для очистки при снятии крышки (не показана). При этом не будет попадания паром растворителя в окружающую среду, т.к. растворитель полностью удален с изделий.

Регенерация растворителя может производится либо после каждой очистки изделий, либо периодически после (очистки) нескольких партий изделий в емкости 2 для очистки после удаления изделий из этой емкости. При этом аналогичным образом, как и при очистке осуществляется заполнение емкости 2 для очистки отработанным растворителем из емкости 1 с растворителем и аналогичным же образом, как и при сушке изделий, производится регенерация растворителя путем его испарения внутри емкости 2 для очистки отработанным растворителем из емкости 1 с растворителем, и аналогичным же образом, как и при сушке изделий, производится регенерация растворителя путем его испарения внутри емкости 2 для очистки с последующей конденсацией в теплообменной рубашке и отводом отрегенерированного растворителя в емкость 1 с растворителем. Углеводородные же загрязнения, т.к. они имеют температуру кипения выше, чем у растворителя, остаются на дне емкости 2 для очистки и в дальнейшем сливаются при открытом вентиле 28.

Пример. Производилась очистка латунной стружки, загрязненной смазывающе-охлаждающей жидкостью с массовым содержанием последней 11,5% растворителем (бромистый этил). Содержание СОЖ в очищенной стружке не превышало 0,5%