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"Procédé de distillation et de séchage de vieux solvants".
La présente invention est relative à un procédé de distillation et de séchage combinés de vieux solvants qui permette, en une opération, de séparer quantitativement les solvants contenus des matières solides contenues et des produits résineux.
En Allemagne, on produit annuellement environ 100.000 tonnes de vieux solvants, par exemple sous la forme de diluants de rinçage dans des usines de laquage, de solutions de dégraissage dans des usines de galvanisation, de solutions de nettoyage dans l'industrie chimique, etc. Selon le procédé d'où proviennent ces solvants, la composition est naturellement différente, mais il s'agit principalement de liquides organiques bouillant à pression normale dans la gamme d'environ 60-180 C, auxquels sont mélangés jusqu'à 20 % d'eau et environ 2-20 % de matières solides inorganiques et/ou organiques ou des produits résineux ou goudronneux.
De tels vieux solvants sont jusqu'à présent traités en isolant les solvants par distillation jusqu'à ce que la phase de fond de cuve se soit concentrée à une teneur en matière solide d'environ 30-50 %. Une distillation poursuivie conduirait à une matière non déchargeable, collée et frittée. Il en résulterait des endommagements aux installations de distillation et un arrêt du procédé.
Le résidu contenant des quantités encore importantes de solvant est ensuite éliminé par combustion ou mélangé à une matière solide volumineuse, par exemple de la sciure de bois, des déchets de charbon, de la poudre d'alumine, des poudres de mousse synthétique,
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etc., de façon à obtenir une masse grumeleuse, solide, qui puisse être ultérieurement séchée et enfin mise en dépôt, brûlée ou utilisée comme agrégat pour la fabrication de panneaux en matière synthétique (voir DE- 43 27 037, DE-41 25 909, DE-35 06 358, DE-39 24 312).
Le problème dans ce procédé est que la phase de fond de cuve doit être évacuée de l'installation de distillation à des températures relativement élevées, pour être suffisamment fluide, d'où il apparaît un danger important dû aux vapeurs de solvant (risque d'incendie, pollution par les odeurs, mise en danger de la santé).
Par ailleurs, pour convertir ce mélange fluide dans un état traitable solide, une quantité relativement grande d'additifs, habituellement au moins 30 % de la quantité, de préférence plus de 50 % de celle-ci, doit être ajoutée de sorte que la masse du résidu augmente de manière importante. Par ailleurs, l'évacuation à partir de l'appareil de distillation, le mélange avec les additifs et éventuellement le transfert ultérieur dans un autre appareil de séchage forment naturellement un processus compliqué et coûteux.
Le problème s'est par conséquent posé de développer un procédé par lequel la distillation et le séchage de vieux solvants dans un appareil puissent être effectués avec une quantité aussi faible que possible d'additifs.
D'une manière surprenante, on résout ce problème par les particularités indiquées dans la revendication principale et on favorise cette solution par les particularités des revendications secondaires.
Par le procédé suivant l'invention, on peut obtenir un rendement presque quantitatif de solvant, la formation de produits de craquage étant largement évitée simultanément par la distillation douce. Le procédé est effectué dans un appareil sans interruption à la transition de la phase de distillation à la phase de séchage
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et il conduit à un résidu presque sans solvant, pulvérulent ou granuleux qui peut être évacué sans problème de l'appareil de distillation.
Suivant l'invention, les vieux solvants à purifier sont, avant la distillation, mélangés à un additif tensioactif qui subsiste dans l'appareil pendant la totalité du processus de distillation et de séchage.
Comme additif on utilise une poudre de mousse de polyuréthanne présentant des densités apparentes comprises entre 20 et 150 kg/m, la quantité d'additif étant de 5 à 20 % en poids des matières solides et produits résineux contenus dans les vieux solvants.
Les solvants sont distillés à une température de 40 à 100 C, de préférence de 40 à 70 C, un léger vide correspondant allant jusqu'à 0,5 bar étant appliqué dans le cas de solvants ayant des points d'ébullition supérieurs. Pour chasser les solvants résiduaires qui sont encore contenus dans la phase résiduaire solide en train de se former, la température de matière est, vers la fin de la distillation, augmentée jusqu'à 1000C et le vide est renforcé jusqu'à 0,01-0, 1 bar.
Le rendement en solvants revalorisables est, dans ce procédé combiné de distillation-séchage, de jusqu'à 95 % en poids des solvants initiaux et il est ainsi de 20 % supérieur aux procédés courants.
Le résidu de distillation est obtenu sous la forme d'un produit de granulation ou d'une poudre capable de s'écouler et il peut parvenir directement à une transformation matérielle, sans autre traitement ultérieur.
Comme, lors du processus de distillation et de séchage, une phase"collante"n'est pas traversée parce que les substances collantes, par exemple les liants de vernis et des matières analogues, se déposent pendant le processus de distillation dans et sur les granules de polyuréthanne ajoutés, des appareils de
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distillation extraordinairement simples, par exemple des alambics de distillation pourvus d'un simple agitateur pour le mélange thermique, peuvent être utilisés pour le procédé suivant l'invention, ce qui réduit extraordinairement le coût d'appareillage. Naturellement, d'autres appareils plus coûteux, connus du spécialiste, sont également appropriés.
Les solvants aisément volatils jusqu'à un point d'ébullition d'environ 1200C sont distillés d'une manière prépondérante à une pression normale et respectivement sous un vide de jusqu'à 500 mbars et à des températures de matière de 40-100 C, de préférence de 40-70oC. Après une augmentation de température à 1000C et éventuellement une réduction du vide à 100 et respectivement 50 mbars, les restes de solvant sont aussi éliminés par distillation. La température de matière est maintenue suivant l'invention jusqu'à ce qu'il ne passe plus de produit de distillation.
Le résidu de distillation grumeleux, peu cohérent, présente au maximum une teneur en solvant résiduaire de 5 %, habituellement de 1-3 %. Comme, par le vide appliqué, la quantité totale de solvant n'est pas condensée, le rendement en solvant est habituellement d'un ordre de grandeur de 93-95 %.
Dans la mesure où des mélanges de solvants apparaissent, ceux-ci peuvent être captés et séparés de manière fractionnée au cours de la distillation ou être soumis à une séparation fine dans une deuxième distillation montée en aval, pour récupérer les solvants purs. Dans la mesure où des mélanges de solvants d'une étape spéciale de procédé sont obtenus, ceux-ci peuvent habituellement être recyclés dans cette étape de procédé de façon à faire l'économie d'une séparation fine.
Le résidu de distillation obtenu sous la forme d'un produit grumeleux ou poudreux peut aisément, sous cette forme, être mis en dépôt, brûlé ou mis en
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oeuvre d'une manière connue comme matière de remplissage. En raison de sa structure, il convient naturellement aussi de manière remarquable pour extraire à nouveau éventuellement différents composants avec des réactifs chimiques et ainsi les reconduire dans le processus de production.
Le polyuréthanne utilisé est un produit de déchet de valeur qui peut être fabriqué par broyage à partir de résidus de la fabrication de mousse de polyuréthanne. Dans la mesure où cela est judicieux en ce qui concerne les produits à mettre en oeuvre, d'autres substances, comme de la chaux, des huiles minérales, des agrégats inorganiques, etc., peuvent aussi naturellement être mis en oeuvre dans le procédé.
Dans les exemples suivants, l'invention est expliquée de manière plus détaillée sans être limitée à ceux-ci.
Exemple 1
Distillation et séchaqe combinés d'un diluant de lavage usé provenant de l'industrie des vernis
Le diluant de lavage présentant la composition suivante :
88 % en poids de solvant organique
7 % en poids de liant organique
5 % en poids de pigments inorganiques et de matières de remplissage est prémélangé avec 1,2 % en poids de poudre de polyuréthanne (50 kg/rn) et est aspiré dans l'appareil de distillation au moyen d'un vide.
Les solvants à faible point d'ébullition, jusqu'à un point d'ébullition de 100 C, sont éliminés par distillation sous un vide de jusqu'à 500 mbars et à
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des températures de matière de 40-70 C. Après une élévation de température à 100 C, les fractions restantes de solvant distillent. Cette température de matière
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est maintenue jusqu'à ce qu'il ne passe plus de produits de distillation.
Après interruption du vide, le résidu de distillation grumeleux, peu cohérent (résidu sec) est prélevé. Celui-ci présente encore une teneur résiduaire en solvant de 4,5 % en poids. Le rendement en solvant est de 93 % en poids, par rapport à la charge globale de solvant.
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"Distillation and drying process for old solvents".
The present invention relates to a combined distillation and drying process of old solvents which makes it possible, in one operation, to quantitatively separate the solvents contained from the solids contained and from the resinous products.
In Germany, about 100,000 tonnes of old solvents are produced annually, for example in the form of rinsing diluents in lacquering factories, degreasing solutions in galvanizing factories, cleaning solutions in the chemical industry, etc. According to the process from which these solvents come, the composition is naturally different, but they are mainly organic liquids boiling at normal pressure in the range of about 60-180 C, to which are mixed up to 20% of water and about 2-20% of inorganic and / or organic solids or resinous or tarry products.
Such old solvents have hitherto been treated by isolating the solvents by distillation until the bottom of the tank has concentrated to a solid content of about 30-50%. Continued distillation would result in a non-dischargeable material, bonded and sintered. This would result in damage to the distillation plants and a cessation of the process.
The residue containing still large amounts of solvent is then removed by combustion or mixed with a bulky solid material, for example sawdust, charcoal waste, alumina powder, synthetic foam powders,
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etc., so as to obtain a solid, lumpy mass which can be subsequently dried and finally deposited, burned or used as an aggregate for the manufacture of panels of synthetic material (see DE-43 27 037, DE-41 25 909 , DE-35 06 358, DE-39 24 312).
The problem in this process is that the bottom of the tank phase must be evacuated from the distillation plant at relatively high temperatures, to be sufficiently fluid, from which there appears a significant danger due to solvent vapors (risk of fire, odor pollution, endangering health).
On the other hand, to convert this fluid mixture into a solid treatable state, a relatively large amount of additives, usually at least 30% of the amount, preferably more than 50% thereof, must be added so that the mass of the residue increases significantly. Furthermore, the evacuation from the distillation apparatus, mixing with the additives and possibly the subsequent transfer to another drying apparatus naturally form a complicated and costly process.
The problem has therefore arisen of developing a process by which the distillation and drying of old solvents in an apparatus can be carried out with as little as possible of additives.
Surprisingly, this problem is solved by the features indicated in the main claim and this solution is favored by the features of the secondary claims.
By the process according to the invention, an almost quantitative yield of solvent can be obtained, the formation of cracked products being largely avoided simultaneously by gentle distillation. The process is carried out in an apparatus without interruption at the transition from the distillation phase to the drying phase
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and it leads to an almost solvent-free, powdery or granular residue which can be easily removed from the distillation apparatus.
According to the invention, the old solvents to be purified are, before distillation, mixed with a surfactant additive which remains in the apparatus during the entire distillation and drying process.
As an additive, a polyurethane foam powder having apparent densities of between 20 and 150 kg / m 2 is used, the amount of additive being from 5 to 20% by weight of the solids and resinous products contained in the old solvents.
The solvents are distilled at a temperature of 40 to 100 C, preferably 40 to 70 C, a corresponding light vacuum of up to 0.5 bar being applied in the case of solvents having higher boiling points. To remove the residual solvents which are still contained in the solid residual phase in the process of forming, the material temperature is, towards the end of the distillation, increased to 1000C and the vacuum is reinforced to 0.01- 0.1 bar.
The yield of recoverable solvents is, in this combined distillation-drying process, up to 95% by weight of the initial solvents and is therefore 20% higher than current processes.
The distillation residue is obtained in the form of a granulation product or a powder capable of flowing and it can directly reach a material transformation, without any further treatment.
As during the distillation and drying process, a "sticky" phase is not passed through because the sticky substances, for example varnish binders and the like, are deposited in and on the granules during the distillation process polyurethane additives,
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extraordinarily simple distillation, for example stills with a simple agitator for thermal mixing, can be used for the process according to the invention, which extraordinarily reduces the cost of equipment. Naturally, other more expensive devices known to the specialist are also suitable.
Solvents which are easily volatile up to a boiling point of around 1200C are distilled predominantly at normal pressure and respectively under a vacuum of up to 500 mbar and at material temperatures of 40-100 C, preferably 40-70oC. After an increase in temperature to 1000C and possibly a reduction of the vacuum to 100 and respectively 50 mbar, the solvent residues are also removed by distillation. The material temperature is maintained according to the invention until no more distillation product passes.
The lumpy, lumpy distillation residue has a maximum residual solvent content of 5%, usually 1-3%. As, by the vacuum applied, the total amount of solvent is not condensed, the solvent yield is usually of the order of magnitude of 93-95%.
Insofar as mixtures of solvents appear, these can be collected and separated fractionally during the distillation or be subjected to a fine separation in a second distillation mounted downstream, to recover the pure solvents. Insofar as mixtures of solvents from a special process step are obtained, these can usually be recycled in this process step so as to save on fine separation.
The distillation residue obtained in the form of a lumpy or powdery product can easily, in this form, be deposited, burnt or put in
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works in a known manner as a filler. Due to its structure, it is of course also remarkably suitable for possibly re-extracting various components with chemical reagents and thus renewing them in the production process.
The polyurethane used is a valuable waste product which can be produced by grinding from residues from the production of polyurethane foam. Insofar as this makes sense with regard to the products to be used, other substances, such as lime, mineral oils, inorganic aggregates, etc., can also naturally be used in the process.
In the following examples, the invention is explained in more detail without being limited thereto.
Example 1
Combined distillation and drying of a used washing thinner from the varnish industry
The washing diluent having the following composition:
88% by weight of organic solvent
7% by weight of organic binder
5% by weight of inorganic pigments and fillers is premixed with 1.2% by weight of polyurethane powder (50 kg / rn) and is sucked into the distillation apparatus by means of a vacuum.
Solvents with a low boiling point, up to a boiling point of 100 C, are removed by distillation under a vacuum of up to 500 mbar and at
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material temperatures of 40-70 C. After raising the temperature to 100 C, the remaining solvent fractions distill. This material temperature
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is maintained until no more distillation products are passed.
After interrupting the vacuum, the lumpy, not very coherent distillation residue (dry residue) is removed. This still has a residual solvent content of 4.5% by weight. The solvent yield is 93% by weight, relative to the overall charge of solvent.