СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА, ПОЛУЧЕННЫХ СУСПЕНЗИОННЫМ МЕТОДОМ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА, ПОЛУЧЕННЫХ СУСПЕНЗИОННЫМ МЕТОДОМ


RU (11) 2081845 (13) C1

(51) 6 C02F1/38 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5054365/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.14 
(45) Опубликовано: 1997.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Быстров Г.А., Гальперин В.И., Титов Б.Т. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластических масс. - М.: Химия, 1989, с. 71 - 115. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Ангарская нефтехимическая компания" 
(72) Автор(ы): Баллова Г.Д.; Ильин М.И.; Иванов В.А.; Рожавский М.Г.; Рупышев В.Г.; Амосов В.В.; Дерюжов Ю.М. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Ангарская нефтехимическая компания" 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА, ПОЛУЧЕННЫХ СУСПЕНЗИОННЫМ МЕТОДОМ 

Использование: для очистки сточных вод полимеров стирола, полученных суспензионным методом. Сущность метода: сточную воду подвергают фильтрованию в поле центробежных сил, причем турбулизированный поток жидкости, образующийся за счет установки пластин вблизи вращающейся фильтрующей перегородки, обеспечивает вместе с центробежными силами непрерывную регенерацию фильтрующей перегородки. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке сточных вод, а более конкретно к очистке сточных вод сополимеров стирола, полученных методом блочно-суспензионной полимеризации и может быть использовано в химической промышленности в производстве полистирольных пластиков.

Известны способы очистки сточных вод с помощью физико-химических методов с дальнейшим сбросом на биологическую очистку /1/. Выделяемые в больших объемах на установке очистки сточных вод из фугата (методом фильтрации, ультрафильтрации, адсорбции и декантации) примеси вместе с используемыми для проведения этих операций реагентами периодически отправляют на захоронение или сжигание из-за невозможности их утилизации вследствие их большой загрязненности.

Известный в процессе суспензионной сополимеризации стирола способ очистки сточных вод /1/ включает отстаивание сточной воды в специальном приемнике, нейтрализацию растворов едкого натра с добавлением раствора хлористого магния, в результате чего выделяются нерастворимые в воде соли, с последующей обработкой полиакриламидом и отстаиванием с целью укрупнения выделенного осадка. Из отстойника шлам с влажностью до 95% обрабатывается на барабанных вакуум-фильтрах с последующим получением осадка с влажностью до 60 70% который периодически выводится из производства. Затем вода поступает в смеситель для осветления. Осветленную воду с pH 6oC7, содержанием взвешенных веществ 100 мг/л, фосфора 10 мг/л направляют на биологическую очистку.

Недостатком указанного способа по прототипу является постоянное "заиливание" приямка уносимым с центрифуг пылевидным бисером, что требует очистки приямка. При этом невозможна утилизация бисера из-за его загрязнения. Другим недостатком является получение большого количества шлама с большой влажностью (60 70%) даже после обработки на барабанных вакуум-фильтрах, который также направляют на захоронение, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Целью изобретения является утилизация твердых примесей в сточной воде (бисера и трикальцийфосфата), которые могут быть выделены как раздельно, так и вместе в зависимости от pH исходной суспензии.

Поставленная цель достигается тем, что разделение сточных вод ведут с использованием поля центробежных сил, причем турбулизованный поток жидкости, образующийся за счет установки пластин вблизи вращающейся фильтрующий перегородки центробежного фильтра по авторскому свидетельству N 1299628, обеспечивает вместе с центробежными силами его непрерывную регенерацию.

На фиг. 1 показана схема установки для реализации предложенного способа. Установка включает сборник сточных вод 1, вращающийся центробежный фильтр 2, пластины 3, устройство для вывода сгущенной суспензии 4, центрифугу-сушилку для разделения жидкой и твердой фазы сгущенной суспензии 5.

Установка по предложенному способу работает следующим образом: в емкость 1 через патрубок 6 подается сточная вода, содержащая твердую фазу. В емкости 1 установлен вращающийся цилиндрический фильтр 2 по а.с. N 1299628, создающий турбулизованный поток.

Вблизи вращающегося фильтра 2 установлены пластины 3, которые позволяют совместно с создаваемыми центробежными силами от вращения фильтра 2 проводить непрерывную регенерацию фильтрующей поверхности. Далее фильтрованная осветленная жидкость направляется на дальнейшую очистку от растворенных примесей, а сгущенная суспензия через выгрузное устройство 4 подается на центрифугу сушилку 5, в которую через патрубок 7 подается теплоноситель (азот или воздух), позволяющий получать осадок требуемой влажности. В случае, когда осадком является полимерный бисер, он утилизируется путем переработки его совместно с основным потоком продукционного бисера, если осадком является трикальцийфосфат, он может утилизироваться как самостоятельно в качестве удобрения, так и для получения полимерных композиций различного состава на базе выпускаемого полимера. Фугат (отжатая на центрифуге-сушилке 5 вода) через патрубок 8 уходит на дальнейшую очистку от растворенных в нем примесей.

Вместо центрифуги-сушилки 5 может использоваться любое другое известное устройство для раэделения концентрированных суспензий и обезвоживания осадка, например, фильтрующая центрифуга или устройство по а.с. N 1422496 с дальнейшим досушиванием осадка в сушилке известного типа (барабанной, полочной и т.д.).

Т.о. в отличие от существующих способов очистки сточных вод от механических примесей, которые предполагают использование конструкций фильтров с неподвижными фильтроэлементами и малоэффективны (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии М. "Химия". 1971, стр.206-220), предлагаемый способ эффективно очищает технологические жидкости от механических примесей и позволяет обеспечить их непрерывную очистку и применять в технологии замкнутые циклы по водоснабжению.

Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (контрольный).

В растворитель загружают 5000 л стирола, 330 кг бутадиенового каучука, 3,3 кг ирганокса 1010, медицинское вазелиновое масло 82,5 кг 100 мл нормального лаурилмеркаптана. Затем поднимают температуру до 70oC и ведут растворение при этой температуре в течение 2 часов.

После окончания растворения раствор каучука перекачивается в реактор объемом 11 м3, куда добавляется дополнительно 500 л стирола (для промывания линии раствора каучука) и загружается первая порция перекиси бензоила 3.3 кг. Температуру в реакторе поднимают до 90oC в течение 1 часа, выдерживают при 90oC в течение 3,5 4,5 часов до конверсии 27 - 30% Нормальный лаурилмеркаптан в количестве по 400 мл вводят при конверсии 14 15% и 20 21% Во время форполимеризации скорость перемешивания 22 26 об/мин. После окончания форполимеризации в реактор с неохлажденным форполимером перекачивают заранее приготовленную и нагретую до 80 90oC водную фазу, полученную сливанием растворов солей хлористого кальция 2800 л и тринатрийфосфата 1600 л вместе с углекислым кальцием 6,2 кг и вторичным алкилсульфатом натрия 1,2 л. Скорость перемешивания увеличивают до 30 32 об/мин.

После проведения суспендирования систему анализируют на стальность суспензии и определяют pH (6,2 7,0). В стабильную суспензию загружают 17,5 кг бензоилпероксида, растворенного в 100 л стирола в суспензионной емкости, а также 8,2 кг третбутил пербензоната. Через 15 30 мин. начинают подъем в реакторе до 90oC. Температурный режим суспензионной полимеризации:

подъем до 90oC 45 мин. выдержка при 90oC -1 час, подъем до 130oC (100 115 132oC) в течение 3-х часов равномерно,

выдержка при 132oC 2 часа. Затем готовую суспензию охлаждают до 60oC и выгружают в буферную емкость объемом 20 м3. Реактор промывают обессоленной водой в количестве 2000 л, раскисляют до pH 3 и принимают на центрифугу непрерывного действия ОГШ-325. Отжимают бисер непрерывно, пневмотранспортом с одновременной подсушкой подают в сушилку "кипящего" слоя типа ПС-2 производительностью до 2,0 т/час, где высушивают до влажности 0,2 мас. после чего бисер пневмотранспортом подают на хранение в одну из ячеек силоса. Физико-механические свойства полимера:

ударная вязкость по Шарпи с надрезом 10,5 кгссм/см2

относительное удлинение при разрыве 42%

содержание остаточного мономера 0,04 мас.

Фугат с центрифуги ОГШ-325н, содержащий до 5 г/л полимерного бисера размером 0,2 мм и соли (входившие в состав стабилизатора суспензии) непрерывно поступает в специальный приямок, который постоянно "заиливается" уносимым с центрифуг бисером и требует постоянной очистки. Из приемника сточная вода откачивается на установку локальной очистки сточных вод (УЛОСВ), где осуществляется их физико-химическая обработка, после чего их направляют на биологическую очистку.

Физико-химическая очистка сточных вод включает нейтрализацию стоков раствором едкого натра (20% концентрации), в результате чего выделяются нерастворимые в воде соли-фосфаты, последующую обработку полиакриламидом (0,2% концентрации) и отстаивание с цель укрупнения выделенного осадка. Из отстойника шлам, имеющий влажность до 95% обрабатывается на барабанных вакуум-фильтрах с получением осадка с влажностью 60 70% которые постоянно выводится на захоронение. Затем вода поступает в "ершовый" смеситель с целью осветления. Осветленная вода с pH 6 7, с содержанием взвешенных веществ 100 мг/л, фосфора 10 мг/л направляется на биологическую очистку.

Пример 2 (контрольный).

В полимеризатор загружается 4700 л стирола и 3,5 кг перекиси бензоила при работающей мешалке с количеством оборотов 23 в минуту.

Полимеризатор выводится на нагрев 1 1,5 часов до температуры 802oC. При этой температуре происходит процесс форполимеризации в течение 6 7 часов. Окончание процесса форполимеризации определяется достижением реакционной массой массовой доли полистирола 31 40% и вязкости по Фордуик 60 70 сек. После достижения этих параметров полимеризатор ставится на охлаждение и в него вводятся 21 кг антипирена - тетрабромпараксилола, суспендированного в стироле. Реакционная масса гомогенизируется в течение 30 40 мин.

После окончания процесса гомогенизации в полимеризатор вводят 0,2% раствор поливинилового спирта в воде в количестве 4300 4900 л при скорости вращения мешалки 20 40 об/мин, и температуре 60 70oC. При этом происходит разбивка форполимера с образованием суспензии, в которую вводят вторую навеску перекиси бензоила в количестве 30 35 кг.

Аппарат герметизируют, создают давление 2 кгс/см2 и вводят порообразователь-изопентановую фракцию в количестве 400 460 л. После ввода изопентановой фракции аппарат ставится на нагрев до температуры 80oC и при этой температуре процесс идет в течение 5 часов, после чего температура в аппарате поднимается до 95oC и при этой температуре процесс идет в течение 4 часов.

По окончании процесса аппарат ставится на охлаждение до температуры 55oC и при этой температуре происходит выгрузка содержимого аппарата в буферную емкость.

В буферной емкости суспензия разбавляется обессоленной водой до соотношения твердая фаза: жидкая фаза 1:2 и подается на обезвоживание на ленточный вакуум-фильтр. После обезвоживания и промывки на вакуум-фильтре, осадок подается в резульпатор, где вновь разбавляется водой до соотношения т:ж 1:1 и подается на обезвоживание на непрерывно действующую центрифугу типа ФГП -2к 800Н.

Промывные и маточные воды с вакуум-фильтра с содержанием остаточного пылевого продукта в количестве 10 г/л направляются на локальную коагуляционную очистку сточных вод.

Обезвоженный на центрифуге ФГП-2к-800Н бисер вспенивающегося полистирола поступает на сушку "кипящего слоя" типа ПС-1, где при температуре массы 35 - 40oC происходит сушка продукта до остаточной влажности 1,0 1,5%

Фугатные воды после центрифуги ФГП-2к-800Н возвращаются вновь на ленточный вакуум-фильтр. Высушенный бисер после сушилки ПС-1 направляется в бункера готового продукта. Отработанный в сушилке воздух в количестве 6000 - 7000 м3/час поступает в систему отстойки отходящего воздуха, где происходит последовательно батарейный циклон типа БЦР-100 и мокрый скруббер, после чего выбрасывается в атмосферу.

Уловленный в батарейном циклоне бисер вспенивающегося полистирола выгружается в систему пневмотранспорта и направляется в бункера готового продукта.

Фугат с центрифуги, содержащий до 12oC15 г/л полимерного бисера размером менее 0,2 мм и сольвар (использовавшийся в качестве стабилизатора суспензии), непрерывно поступает в специальный приямок, который постоянно "заиливается" большим количеством уносимого с репульпаторов и центрифуг бисера, и требует еще более частой очистки, чем при получении ударопрочного полистирола с использованием в качестве стабилизатора трикальцийфосфата, из приямка сточная вода откачивается на установку локальной очистки сточных вод, где производят их физико-химическую очистку, как в примере 1, за исключением добавления раствора хлористого магния (14% концентрации) к раствору едкого натра для лучшего высаждения из воды нерастворимой соли поливинилового спирта.

Пример 3.

Процесс приводят как в примере 1, но раскисленный до pH-3 фугат, с центрифуги ОГШ-325Н, содержащий 5 г/л полимерного бисера, обрабатывают в поле центробежных сил в образующемся вблизи фильтрующей перегородки турбулизованном потоке.

Полученный после этого 30% концентрат полимерного бисера обезвоживают известными приемами:

1. в тонком слое под действием центробежных сил (дополнительная сушка не требуется)

или:

2. с помощью устройства для разделения бисера, представляющего собой машину с вращающимся ротором и металлической или тканевой сеткой в качестве фильтрующего элемента (а/с 1422469) с дополнительной сушкой бисера на любой из существующих сушилок (например, барабанной).

Затем бисер вместе с основным потоком продукционного бисера направляют в одну из ячеек для дальнейшей грануляции. Очищенную от полимерного бисера воду обрабатывают 10% раствором едкого натра до pH 7,0 в смесительной емкости, откуда образовавшуюся суспензию трикальцийфосфата в воде подают на обработку в поле центробежных сил в образующемся вблизи фильтрующей перегородки турбулизированном потоке с последующим обезвоживанием полученного 30% концентрата известными приемами:

1. в тонком слое под действием центробежных сил (дополнительная сушка не требуется)

или:

2. с помощью устройства для разделения суспензий (по а/с 1422469) с дополнительной сушкой порошка любыми известными способами.

Выделенный трикальцийфосфат с влажностью не более 1% направляется в дозатор, откуда рецептурное его количество смешивается с полимерным бисером и служит дешевым наполнителем для УПС.

Очищенную от трикальцийфосфата воду с содержанием хлористого натра 2,5 - 3,0 г/л подают на установку водоподготовки и обессоливания, после чего используют в качестве технологической воды для приготовления "водной фазы".

Пример 4.

Процесс проводят как в примере 2, фугат нераскисленной суспензии (pH 6-7) после центрифугирования, содержащий 5 г/л полимерного бисера, подвергают обработке в поле центробежных сил в образующемся вблизи фильтрующей перегородки турбулизированном потоке.

Полученный после этого 30% совместный концентрат полимерного бисера и трикальцийфосфата обезвоживают, как в примере 3. Высушенный бисер вместе с трикальцийфосфатом используется затем при получении полимерных композиций.

Очищенную от трикальцийфосфата и бисера воду, которая содержит хлористый натрий в 1,5 раза меньше, чем вода по примеру 2, содержащая хлористого натрия в воде 1,5-2,0 г/л, подают на водоподготовку и обессоливание, после чего используют в качестве технологической воды для приготовления водной фазы.

Пример 5 (контрольный).

Процесс проводят, как в примере 3, но выделение полимерного бисера из фугата после центрифуг осуществляют в тонком слое, движущемся под действием центробежных сил, без предварительной обработки потока в поле центробежных сил в образующемся вблизи фильтрующей перегородки турбулизированном потоке. Происходит "захлебывание" агрегата с перебросом питающей суспензии в приемник сухого бисера. Дальнейшая переработка фугата становится невозможной, поток направляется на установку локальной очистки сточных вод.

Пример 6 (контрольный). Получение УПС.

Процесс проводят, как в примере 3, но раскисленный до pH 3 фугат с центрифуги ОГШ-325H, содержащий 5 г/л полимерного бисера, направляют для выделения бисера на устройство по a/c CCCP N 1422469, с размером ячеек фильтрующей сетки 10 мм без предварительной обработки в поле центробежных сил в образующемся вблизи фильтрующей перегородки турбулизированном потоке. При этом основная часть потока фугата уходит с полимерным бисером, не отделяясь от него.

Пример 7 (контрольный). Получение УПС.

Процесс проводят, как в примере 3, но вместо обезвоживания в тонком слое в поле центробежных сил фугат направляют на фильтр с плавающей загрузкой. Через некоторое время фильтр забивается полимерным бисером, приводят к необходимости остановки линии и ремонта фильтра.

Заявленным способом могут быть очищены сточные воды всех полимерных пластиков, полученных полимеризацией в суспензии или блочно-суспензионным способом: гомополистирол, вспениваюшийся полистирол, сополимеры стирола с акрилонитрилом и/или метилметакрилатом, ударо-прочные сополимеры стирола с различными каучуками, акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС), метилметакрилатбутадиенстирольные (МБС) пластики и др. Завершающая стадия процесса в блочно-суспензионном способе выполняется в водной суспензии.

Таким образом, из примеров видно, что реализуется возможность создания замкнутого водооборота, повышается выход готового продукта за счет ликвидации потерь полимерного бисера со сточными водами и использования трикальцийфосфата в качестве добавки при получении полимерных композиций, отпадает необходимость в термическом обезвреживании и захоронении отходов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки сточных вод сополимеров стирола, полученных суспензионным методом, путем сгущения твердых компонентов суспензии с их дальнейшим выделением известными приемами, отличающийся тем, что разделение сточных вод ведут с использованием поля центробежных сил, причем турбулизированный поток жидкости, образующийся за счет установки пластин вблизи вращающейся фильтрующей перегородки центробежного фильтра, обеспечивает вместе с центробежными силами его непрерывную регенерацию.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru