FI63049C - Foerfarande foer rening av avfallsloesningsmedel - Google Patents

Description

I. Γβ, „„ KU ULUTUSJULKAISU

J&STa ™ i11) UTLÄGGN I NGSSKRI FT 6 3 0 4 9 ((45) Γτ;ten lti syc'nnc liy 11 04 1903

AkS*&i Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.ik?/inc.a.3 C08J 11/02 // B 01 D 21/01, v ; 11/00 SUOMI—FINLAND ¢1) PHMttihik^-hHMweiuii«i 763378 (22) Hkkwnlsplivi — AiMeknlnpdtg 2U.11.76 (FI) (23) AJkupilvt—Gmi|h«ttdtc 2U.ll.76 (41) Tullut lulklMkil — Whrtt offMtllg 25. 05.78

Patentti- ja rekisterihallitus (44) NlhtivUuipanon |t kimMulkteun pvm. — io 82

Patent- och reglsterstyreisen AmOkan utlagd och utUkrifMn puMtcorad (32X33)(31) Pyydetty euoikeui —Begird prforitoc (71) Mety Oy, Ylöjärvi, FI; Tehtaankatu 2, 33U30 Vuorentausta,

Suomi-Finland(FI) (72) Jari Lindroos, Helsinki, Veli Sarkkinen, Tampere, Reijo Seppänen,

Kauniainen, Suomi-Finland(FI) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Menetelmä jäteliuottimien puhdistamiseksi - Förfarande för rening av avfallslösningsmedel Tämä keksintö kohdistuu menetelmään jäteliuottimien puhdistamiseksi.

Jäteliuottimet muodostavat tällä hetkellä melkoisen ympäristösuo-jelullisen pulman. Pelkästään Suomessa syntyy jäteliuottimia, maali jät teet mukaanluettuna n. 20 OOO t/v.

Kyseinen liuotinmäärä on taloudellisesti huomattava, koska kyseessä ovat kalliit petrokemialliset tuotteet. Pitkälle jalostettujen tuotteiden esim. polaaristen liuottimien kyseessä ollessa on niiden polttaminen kansantaloudellista tuhlausta.

Jäteliuottimet voidaan puhdistaa kiintoaineksesta ja vedestä tislaamalla. Mikäli ne tällöin halutaan myös fraktioida, tulee tis-lausmenetelmä käytännössä liian kalliiksi toteuttaa ja on useissa tapauksissa mahdotontakin.

Tislausmenetelmää käytettäessä aiheuttaa myös jäteliuottimen kiintoaine suuria hankaluuksia lämmönvaihtopintojen likaantumisen muodossa. Tislausta ei enää voida suorittaa kun kiintoainepitoisuus 2 63049 nousee yli 20 %:n. Kiintoaineen poistamiseksi on olemassa menetelmiä mm. DOS 1 924 831 ja US-patentissa 2 552 351 sekä hollantilaisessa patenttihakemuksessa 6716214, jotka perustuvat jäte-liuottimen käsittelyyn laimealla NaOH-liuoksella ja sen jälkeiseen tislaukseen. Tällöin kuitenkin liuottimien esteriosuus hydrolysoituu. Sitä paitsi näissä menetelmissä on saanto huonompi kuin esillä olevan keksinnön mukaisessa prosessissa.

Nyt on yllättäen havaittu, että sekoittamalla jäteliuottimeen niin paljon alkalimetalli- tai maa-alkalimetallihydroksidia sisältävää vesiliuosta tai suspensiota, että orgaanisen faasin ja vesifaasin seos sisältää ainakin 50 g hydroksidia litraa seosta kohti, ja hapettamalla seos voidaan jäteliuottimen sisältämä hartsijäte saattaa liukenemattomaan muotoon. Vesivai-heesta voidaan orgaaninen aines poistaa suodattamalla ja palauttaa vesivaihe kiertoon.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä on siten oleellista se, että jäteliuotinta hapetetaan tavallista väkevämmän emäksen läsnäollessa, joka reagoi orgaanisen faasin sisältämien hartsijätteiden kanssa, niin että nämä polymeroituvat ja muuttuvat liukenemattomaan muotoon. Ennestään tunnetuissa erotusmenetelmissä, jotka koskevat tislauksia, on lipeää käytetty paljon pienempiä määriä (alle 1 g/litra) ja näin pienet määrät voivat vaikuttaa reaktioon ainoastaan katalyyttisesti tai pH-arvoa säätävästi. Esillä olevalla keksinnöllä aikaansaatu parannus ja puhdistus-teho perustuu ensisijaisesti tavallista suuremman alkalihydroksi-määrän käyttöön (ainakin 50 g hydroksidia litraa seosta kohti), jolloin lipeä reagoi orgaanisen faasin sisältämän hartsijätteen kanssa tämän saattamiseksi liukenemattomaan muotoon, jota vielä tehostetaan hapetuksella ja mahdollisesti flokkulointiaineen käytöllä. Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu puhdis-tusteho on aivan toista suuruusluokkaa kuin tähän asti on esitetty. Keksinnön mukaisella menetelmällä poistetaan nimenomaan jäteliuottimen sisältämät liuenneessa muodossa olevat poly-meroitumattoraat sideainejätteet, kun taas ennestään tunnetut erotusmenetelmät on tarkoitettu lähinnä kiintoaineen poistami- 63049 seksi käsittelemällä jäteliuottimia laimealla natriumhydroksidi-liuoksella ja tislaamalla tämän jälkeen.

Jos jäteliuotin sisältää komponentteja, jotka hajaantuvat joutuessaan kosketuksiin lipeäliuoksen kanssa, kuten esim. este-reitä, poistetaan ne tämän keksinnön mukaan ennen lipeäkäsit-telyä.

Tämän menetelmän mukaisen keksinnön suositussa suoritusmuodossa poistetaan polaariset liuottimet, kuten alkoholit, esterit ja ketonit uuttamalla jäteliuotinta ennen lipeäkäsittelyä ja hapetusta vedellä, joka liuottaa edellä mainitut polaariset yhdisteet. Kun tämä uutto suoritetaan korotetussa lämpötilassa, vähintään 50°C:ssa ja korkeintaan 100°C:ssa saadaan alimpana kiehuva komponentti tai atseotrooppi samalla tislaantumaan liuoksesta. Jäljelle jääneet polaariset yhdisteet sisältävä vesifaasi voidaan tämän jälkeen erottaa orgaanisesta faasista, jonka jälkeen vesifaasi vapautetaan sen sisältämistä polaarisista yhdisteistä esim. tislaamalla tai ulossuolaa-malla. Ulossuolaava aine voidaan poistaa kierrosta esim. ioninvaihdolla. Koska liuoksesta poistetaan pieniä suola-määriä, voidaan tähän käyttää ioninvaihtoa.

Haluttaessa voidaan liuottimien sisältämät aromaattiset hiilivedyt uuttaa kiintoaineen poiston jälkeen tunnetuilla uutto-menetelmillä jäljelle jääneestä aromaattisten ja alifaattis-ten hiilivetyjen seoksesta. Jäljelle jäänyt osa, joka sisältää alifaattisten hiilivetyjen lisäksi korkeintaan 10 % aromaatteja, voidaan käyttää sellaisenaan liuotinpohjäisten maalien valmistukseen.

Fraktiointimenetelmällä saadaan se etu, että näin erotettuja komponentteja voidaan käyttää sellaisten maalien, lakkojen ym. valmistukseen, joissa liuotinpohjalla on oltava tietty koostumus.

Seuraavat esimerkit valaisevat lähemmin keksinnön mukaista prosessia.

4 63049

Esimerkki 1 Käsiteltiin jäteliuotinta, jonka koostumus oli seuraava:

Polaarisia liuottimia, etyyliasetaattia ja etanolia 15 %

Aromaattisia liuottimia, tolueenia ja ksyleeniä 31 %

Lakkabensiiniä 36 %

Kiintoainetta (pigmenttejä, erilaisia sideaineita) 18 %

Liuosta sekoitettiin 1 litran kanssa vettä viisi minuuttia, ja tämän jälkeen faasit erotettiin toisistaan. Orgaanisen faasin tilavuus oli 910 ml ja vesifaasin 1090 ml.

Saatua vesifaasia tislattiin, jolloin saatiin tulokseksi 98 ml liuotinta, joka sisälsi 92 % etyyliasetaatin ja etanolin seosta, sekä epäpuhtautena 8 % vettä ja jälkiä muista liuottimista.

Esimerkki 2

Edellä saatua aromaattisen ja alifaattisen komponentin ja kiintoaineksen sisältävää 500 ml:n suuruista fraktiota käsiteltiin seuraavasti:

Lisättiin 500 ml lipeäliuosta 100 g NaOH/1 *^0. Liuosta ilmastettiin puhaltamalla siihen sintterin kautta ilmaa koko ajan voimakkaasti sekoittaen. Tätä jatkettiin yksi tunti. Tämän jälkeen seosta flokkuloitiin lisäämällä 0,5 g alumiinisulfaattia ja 0,01 g polyelektrolyyttiä ja sekoittamalla 1 tunti. Selkeyttämisen jälkeen dekantoitiin orgaaninen faasi ja vesifaasi erilleen ja kirkas lipeäliuos säästettiin uutta käsittelyä varten. Orgaanisen faasin kiintoainepitoisuus oli vähentynyt 87 %.

Esimerkki 3

Otettiin 1 litra pesuliuotinta, jonka koostumus oli seuraava:

Petrolia 30 %

Etyyliasetaattia 20 %

Tolueenia 20 20 %

Etanolia 10 10 %

Ksyleeniä 5 % ; . Jätteitä 15 % i 5 63049

Lisättiin liuottimeen 50 ml vettä ja tislattiin 71°C:ssa, kunnes ylitettä oli 250 g, josta etyyliasetaattia 80 %, etanolia 9 % ja vettä 10 % sekä 1 % muita liuottimia. Alitteen annettiin selkeytyä ja vesivaihe johdettiin toiseen tislaukseen, jolloin saatiin 30 g etanolivesiliuosta. Alitteena tullut vesi johdettiin kosketuksiin ensimmäisessä vaiheessa saadun tisleen kanssa, faasit erotettiin ja todettiin orgaanisen faasin etyyliasetaattipitoisuuden olevan 95 %.

Esimerkki 4

Suoritettiin oheisen kuvion mukaisen virtauskaavion mukainen jatkuva koeprosessi. Kokeessa käytettiin liuotinta, jonka koostumus oli seuraava:

Petrolia 30 %

Etyyliasetaattia 20 %

Etyylialkoholia 10 %

Tolueenia 20 % Jätteitä 20 %

Liuoksen tiheys oli 0,84 kg/1 Jäteliuotinta syötettiin esilämmittimen 1 läpi, jolloin se lämpeni 71°C:een. Syöttönopeus oli 10 1/h. Esilämmittimestä liuos johdettiin termostaattiohjattuun tislaus-uuttokolonniin 2, jota lämmitettiin 3 kW:n sähkövastuksella. Kiertovesivirta (1,03 1/h) yhdistettiin syöttöön. Kolonnin yläpäästä tislautui 70,2°C:ssa atseo-trooppia 2,27 1/h. Sen koostumus oli 82,6 % etyyliasetaattia, 8,4 % etanolia ja 9 % vettä. Tämä virta jäähdytettiin 3 ja kiertovesivirta yhdistettiin siihen. Näin saatu liuos johdettiin selkeytti-meen 4 ja orgaanista faasia, jonka koostumus oli 97 % etyyliasetaattia ja 3 % vettä, otettiin talteen 1,92 1/h. Vesifaasi palautet- . tiin kiertoon. Tislaus-uuttokolonnista 2 tullut alite (8,4 1/h) johdettiin selkeyttimeen 5, jossa vesivaihe erotettiin ja pumpattiin (1,7 1/h) tislauskolonniin 6. Kolonnista 6 tullut ylite (0,9 1/h) jäähdytettiin 7 ja sen koostumus oli 95 % etanolia ja 5 % vettä. Alitteeseen lisättiin vettä 0,23 1/h ja se ohjattiin ensimmäisestä tislauksesta saatuun ylitteeseen. Selkeyttimestä 5 johdettiin orgaanista faasia 6,7 1/h ilmastussaippuointireaktoriin 8, - i . jonka tilavuus oli 30 litraa. Samaan reaktoriin 8 johdettiin nat-riumhydroksidiliuosta (100 g/1 NaOH) 6,7 1/h ja ilmaa 1 m^/h,

Claims (6)

6 63049 koko ajan sekoittaen. Tämän jälkeen syntynyt dispersio johdettiin reaktioastiaan 9, jonka tilavuus oli 30 litraa. Astiaan lisättiin alumiinisulfaattia, Al^SO^)^/ (20 g/h) ja orgaanista flokkulanttia "Hercofinn 829.3" (3 g/h) sekoittaen koko ajan. Seos johdettiin selkeyttimeen 10; jonka tilavuus oli 30 litraa. Orgaaninen vaihe johdettiin pois (5,36 1/h) ja vesivaihe suodatettiin 11 ja palautettiin NaOH-lisäyksen (130 g/h) jälkeen kiertoon.

1. Menetelmä jäteliuottimlen puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että ensin uutetaan jäteliuottimen mahdollisesti sisältämät polaariset ainesosatvedellä, minkä jälkeen orgaaninen faasi erotetaaan ja sekoitetaan ainakin niin suuren määrän kanssa alkalimetalli- tai maa-alkalimetallihydroksia sisältävää vesiliuosta tai -suspensiota, että orgaanisen faasin ja vesifaasin seos sisältää ainakin 50 g hydroksidia litraa seosta kohti, seos hapetetaan orgaanisen faasin sisältämän hartsijätteen saattamiseksi liukenemattomaan muotoon ja lopuksi erotetaan orgaaninen faasi liukenemattomasta jätteestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteliuottimen uutto vedellä suoritetaan korotetussa lämpötilassa, edullisesti 50-100°C:ssa, vesifaasiin uuttautuvien alempana kiehuvien sekä atseotrooppisten polaaristen ainesosien tislaamiseksi ennen vesifaasin erottamista orgaanisesta faasista.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesifaasi tislataan siinä jäljellä olevien polaaristen ainesosien ottamiseksi talteen, minkä jälkeen vesifaasi palautetaan kiertoon.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesifaasin tislaus suoritetaan siten, että palautettava vesifaasi sisältää hieman veteen helposti liukenevaa polaarista ainesosaa jäteliuottimen sisältämän veteen huonommin liukenevan ainesosan liuottamisen helpottamiseksi. 63049

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetus suoritetaan ilmastamalla.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotettuun orgaaniseen faasiin sekoitetaan alkalimetalli- tai maa-alkalimetallihydroksidin vesiliuoksen tai -suspension lisäksi flokkulanttia hartsijät-teen saostamisen ja erottamisen helpottamiseksi.