Кремнийорганические эмали и краски

Проблема утилизации органических растворителей имеет исключительно важное значение как с экономической, так и с санитарно-гигиенической точки зрения. Содержание растворителей в паровоздушных смесях отходящих газов при обезжиривании, нанесении лакокрасочных материалов и сушке покрытий может составлять от 0,1 г до десятков граммов в 1 м3 воздуха .

Одним из традиционных путей сокращения расхода растворителей является их рекуперация. В промышленности улавливание растворителей» осуществляется конденсационным, абсорбционным или адсорбционным методом.

При конденсационном методе паровоздушные смеси проходят через холодильник, где растворители конденсируются с помощью хладагентов. Однако процесс является рентабельным только при содержании паров растворителя в воздухе 100 г/м3. Такое содержание при проведении окрасочных работ практически невозможно.

Метод абсорбции заключается в поглощении растворителей из паровоздушных смесей жидкими поглотителями с последующей ректификацией. Метод является дорогим. Он нашел применение, например, для очистки газовых производств лакирования консервной тары эпоксидно-фенольными лаками, содержащими большое количество этилцеллозольба. Растворитель из паровоздушной смеси абсорбируется, затем экстрагируется с помощью промышленных фракций спиртов или органических кислот C7—C9; экстракт ректифицируется. При таком методе утилизации в составе рекуперированного продукта содержится 97— 99 % этилцеллозольва. Газовые выбросы в производственном процессе практически отсутствуют.

Наиболее широкое применение получил адсорбционный метод, при котором растворитель поглощается из паровоздушных смесей твердыми адсорбентами с последующей десорбцией растворителя путем нагревания или пропускания водяных паров через насыщенные адсорбенты. Отделение растворителей от воды осуществляется декантацией или ректификацией. Преимущество этого метода перед другими заключается в сравнительно высокой емкости адсорбента по парам растворителя при низком его содержании в паровоздушной смеси, высокой степени извлечения (к. п. д. установок достигает 70%), возможности улавливания большинства растворителей и экономичности.

В качестве адсорбентов в рекуперационных установках, работающих по этому методу, применяются в основном активные угли. Емкость углеродных адсорбентов по поглощаемым растворителям зависит от их структуры и определяется размером микропор и состоянием поверхности. Косвенно эта характеристика оценивается структурной константой В уравнения изотермы адсорбции Дубинина — Радушкевича.

Отечественной промышленностью выпускается рекуперационный уголь марки АР-3 со следущими характеристиками:

Размер гранул, мкм 2—5

Насыпная плотность, кг/м3 0,6

В 0,9-10^-6 Объем микропор, см3/г 0,301

Предельный адсорбционный объем, см2/г 0,30

Время защитного действия, ч 11,5

Время защитного действия поглотителя т (в ч) рассчитывают по уравнению Шилова:

где τ0 — потеря времени защитного действия, ч; К — коэффициент защитного действия слоя, ч/см; Но — длина слоя поглотителя, см.

Исследование рекуперации растворителя 646 показывает, что наиболее хорошо сорбируемыми компонентами этой смеси являются бутилацетат и этилцеллозольв. Этиловый спирт лучше десорбируется, так как он полностью вытесняется хорошо сорбируемыми компонентами.

Наиболее рентабельными являются рекуперационные установки, в которых концентрации растворителей в очищаемом вентиляционном воздухе не менее приводимых ниже значений, г/м3:

В ряде случаев применяются, однако, и экономически нерентабельные установки, улавливающие растворители при концентрации их менее 1,5 %, например, 0,24—0,5 г/м3. Такая необходимость возникает в случае нахождения некоторых лакокрасочных производств в центре жилых районов, когда вопросы охраны окружающей среды имеют первостепенное значение.

Полученный в результате рекуперации паров растворителей, выделяющихся при производстве искусственных кож и переплетных материалов рекуперат PHM (ТУ 1721-98—76) находит применение в лакокрасочной промышленности, например, при производстве нитратцеллюлозных материалов. Ниже приведен состав рекуперата, определенный хроматографическим методом, % (масс):

Этиловый спирт 41,4 Толуол 1,5

Этилацетат 32,3 Вода 16,0

Бутилацетат 8,8

В настоящее время применяются следующие методы вторичной переработки отходов хлорорганических растворителей: сжигание с получением хлороводорода или соляной кислоты, пиролиз с получением трихлор-этилена, перхлорэтилена и четыреххлористого углеводорода.

Для очистки воздуха от паров растворителя при работе сушильных и окрасочных камер применяется также термический метод, при котором отводимые из камеры пары растворителя сжигаются.

Очистку по этому способу проводят следующим образом. Воздух, содержащий пары растворителя нагревается в теплообменнике и электрокалорифере до температуры каталитического окисления 300—400 0C, при этом теплоносителем в теплообменнике служат очищенные нагретые газовые выбросы. Использование очищенных газов в терморадиационно-конвективных сушильных камерах на 70—80 % уменьшает подсос свежего воздуха и на 30 % снижает затраты на очистку газовых выбросов.

Разработан проект опытной установки, предназначенной для каталитического дожигания вентиляционных выбросов, имеющих высокую концентрацию толуола, а также других органических веществ (фенола, формальдегида, эпихлоргидрина).

Установка представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат, оснащенный топкой, камерой смешения и слоем катализатора марки ШПК-2. Вентиляционные выбросы поступают в установку по воздухопроводу, проходят но внутренней рубашке в топку и камеру смешения, в которой разогреваются до рабочей тепмературы. Топливом служит природный газ.

Далее в слое катализатора происходит окисление органических примесей. Установка имеет следующие технические характеристики:

Производительность по вентиляционным 12 500 выбросам, м3/ч

Расход топливного газа, м3/ч 65

Рабочая температура, °С 400

Эффективность очистки, % 98—100

Масса аппарата, т 20

Утилизацию жидких отходов осуществляют с помощью системы оборотного водоснабжения, установленной в окрасочных камерах, или с помощью флотационных установок и кассетных фильтров. Применяется и метод регенерирования растворителей из отходов лакокрасочных производств путем отгонки с водяным паром или азеотропным дистиллированием .