Opublikowano: 13.IX.1965 50082 KI. 12r, l/Ol MKP C 10 c UKD J/o* BIBLIOTEKA Twórca wynalazku: dr Irena Slomska Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Katedra Gospodarki Cieplnej). Kraków (Polska) Sposób oddzielania wody i czesci stalych od smól przemyslowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania wody i czesci stalych od smól przemyslowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Czysta smola, calkowicie wolna od wody i czes¬ ci stalych ma istotne znaczenie dla przemyslu che¬ micznego, oraz jest szczególnie poszukiwana przez przemysl elektrotechniczny. Tymczasem oddziele¬ nie wody, a w szczególnosci czesci stalych od smól przemyslowych stanowi jak dotad trudny i skom¬ plikowany problem, praktycznie jeszcze nie roz¬ wiazany.W smolach przemyslowych takich jak smola wy- tlewna, generatorowa, gazownicza, koksownicza i innych, czesci stale wystepuja w postaci pylu we¬ glowego, pólkoksiku, grafitu, a niekiedy takze naf¬ talenu, które zanieczyszczajac smoly tworza zawie¬ sine, w obecnosci zas wody tworza trwala emulsje smolowo-wodna. Emulsja taka stanowi uklad zlo¬ zony z dwu faz cieklych, z których jedna zawie¬ szona jest w drugiej w postaci drobniutkich kro¬ pelek. Faze rozproszona stanowia mikroskopijne czastki stale, na powierzchni których jest za- adsorbowana woda. Faza zas rozpraszajaca jest mieszanina weglowodorów wystepujacych w smole w fazie cieklej. Ponadto czesc wody zawarta w smole jest zwiazana chemicznie przez fenole w po¬ staci hydratów. Skutkiem tego oddzielenie wody od smól jest bardzo utrudnione, czesci zas stale nie daja sie praktycznie oddzielic zadnymi znanymi ; sposobami. W miare wzrostu zanieczyszczen wzrasta 10 15 20 25 30 równiez w smolach zawartosc popiolu pochodzace¬ go przewaznie z czesci stalych, tak zwanego wol¬ nego wegla oraz z soli zawartych w wodzie za¬ nieczyszczajacej smoly, pogarszajac tym samym ich jakosc.Dotychczas surowa smole, która zawiera 20-^30% wody poddaje sie z reguly wstepnemu oczyszczaniu w odstojnikach, gdzie na zasadzie róznicy gestos¬ ci nastepuje wydzielenie sie wody na powierzchni smoly, czesci zas stale osiadaja na dno. Tak od¬ wodniona smola zawsze zawiera do 5% wody, a niekiedy i wiecej, poniewaz zarówno woda jak i czesci stale zawarte w smole pozostaja w niej w postaci emulsji smolowo-wodnej. Chcac obnizyc w smolach weglowych zawartosc wody i czesci stalych ponizej dopuszczalnej granicy poddaje sie je dalszemu odwodnieniu w znanych wirówkach, prasach filtracyjnych lub podczas procesu desty¬ lacji, w wyniku czego zawartosc wody w smole zmniejsza sie w najlepszym przypadku do okolo l°/o. Zanieczyszczenia czesciami stalymi pozostaja jednak nie usuniete.Sposób oddzielania wody i czesci stalych od smól przemyslowych wedlug wynalazku pozwala na równoczesne i calkowite usuniecie zarówno wody jak i czesci stalych w jednym procesie tech¬ nologicznym. Polega on na rozbiciu emulsji smo- lowowodnej na powierzchni przegrody porowatej grafitowej, koksowej, ceramicznej lub innej o po¬ rowatosci wynoszacej korzystnie 25-i-350/o, uformo- 5008250082 wanej w ksztalcie walca i umieszczonej w zbiorni¬ ku cisnieniowym.Proces prowadzi sie w granicach temperatur od + 60 do +100°C pod cisnieniem 4^-8 atmosfer z zastosowaniem gazu obojetnego, na przyklad C02 lub N2 jako czynnika tloczacego. Na skutek dzialajacego cisnienia smola przechodzi przez pory przegrody porowatej i swobodnie splywa po jej wewnetrznej powierzchni pozostawiajac po zew¬ netrznej stronie przegrody ziarna stale w otoczce wody, stanowiace faze rozproszona emulsji smo- lowo-wodnej. Przy scianie przegrody porowatej nastepuje wzrost ilosci wody, która laczac sie w krople wyplywa na powierzchnie emulsji smolo- wo-wodnej. Równoczesnie ziarna czesci stalych majace znacznie wiekszy ciezar wlasciwy od wody opadaja w tak utworzonej warstwie wodnej na dno zbiornika cisnieniowego.Urzadzenie do oddzielania wody i czesci stalych od smól przemyslowych wedlug wynalazku jest przedstawione w przykladowym i schematycznym rozwiazaniu na rysunku.Urzadzenie sklada sie ze zbiornika cisnieniowego umieszczonego na podstawie 3, który jest zao¬ patrzony w kolektor 6, zbiornik 7 na czysta smole oraz zbiornik 9 na szlam posmolowy. Podstawa 3 stanowi zarazem dno zbiornika 1. Poza tym zbior¬ nik cisnieniowy 1 jest polaczony ze zbiornikiem zasilajacym 19 wypelnionym surowa smola oraz z butlami 17 z gazem.W zbiorniku 1, który jest wyposazony w plaszcz parowy 2 znajduja sie przegrody 5 osadzone w pod¬ stawie 3 w szczelnie doszlifowanych gniazdach sto¬ zkowych. Przegrody maja ksztalt walca zaskle¬ pionego od góry i uformowanego w dolnej czesci w ksztalcie stozka. Gabaryty przegród 5 sa zalez¬ ne od wielkosci zbiornika 1 oraz od ilosci oczysz¬ czanej smoly w czasie. Od dolu przegrody 5 sa otwarte dzieki czemu otworami 4 scieka odwod¬ niona i oczyszczona smola do kolektora 6, gro¬ madzac sie w zbiorniku 7. Kolektor 6 jest szczelnie polaczony z podstawa 3. Z podstawy 3, pomiedzy przegrodami 5 sa wyprowadzone przewody 8, któ¬ rymi odprowadza sie pozostalosci w postaci ge¬ stego szlamu do osobnego zbiornika 9.W górnej czesci zbiornika cisnieniowego 1 sa umieszczone zawory spustowe wody 10, którymi wyplywa oddzielona od smoly woda, przy czym zbiornik 1 jest wyposazony w zawór odpowietrza¬ jacy 11 oraz przewody 12 i 13 na doprowadzenie pary wodnej i odprowadzenie kondensatu z plasz-i cza parowego 2. Pomiar temperatury smoly wew¬ natrz zbiornika 1 zapewnia urzadzenie 14.Zbiornik zasilajacy 19 jest wyposazony w plaszcz parowy 20, do którego jest doprowadzana para wodna przewodem 21, kondensat zas jest odpro¬ wadzany przewodem 22. Ponadto zbiornik 19 ma zawór odpowietrzajacy 29 i termometr 23. Prze¬ wód odplywowy 28 sluzy do odprowadzania tej czesci wody, która samorzutnie oddziela sie od surowej smoly. Surowa smola jest doprowadzana przewodem 18 do zbiornika 19, z którego splywa przewodem odplywowym 24. Splywajaca smole przetlacza pompa Z6 napedzana silnikiem elek¬ trycznym 25 do zbiornika cisnieniowego 1 za po¬ srednictwem przewodu 27.Do wnetrza zbiornika 1 jest doprowadzony przewodami 15, zaopatrzonym w manometr 16 gaz 5 obojetny, znajdujacy sie w butlach 17. Wylot przewodu 15 winien znajdowac sie w butlach 17.Wylot przewodu 15 Winien znajdowac sie ponad powierzchnia surowej smoly zakrywajaca prze¬ grody 5. io Przegrody 5 winny byc wykonane z materialu chemicznie obojetnego w odniesieniu do smoly i jej pochodnych jak na przyklad z prasowanego kok¬ su, grafitu, masy ceramicznej, stali weglowej, ze¬ liwa, spieczonej miedzi lub innych, o porowatosci 15 wynoszacej srednio 25-^35{)/o. Ponadto przegrody powinny odznaczac sie duza wytrzymaloscia me¬ chaniczna, w szczególnosci na sciskanie, w zalez¬ nosci od cisnienia panujacego w zbiorniku 1.Korzystnie jest stosowac przegrody grafitowe 20 i koksowe ze wzgledu na to, ze cechuja sie mi¬ nimalna zwilzalnoscia wlasciwa wszystkim sub¬ stancjom weglowym, dzieki czemu pozwalaja one- na calkowite oddzielenie wody zawartej w smo¬ lach. Natomiast przegrody ceramiczne maja duzy 25 stopien zwilzalnosci, skutkiem czego przepuszcza¬ ja czesc wody z utworzonej warstwy wody przy scianie przegrody. W tym przypadku oczyszczona smola wolna wprawdzie od zanieczyszczen czesci stalych zawsze jednak zawiera okolo l,0°/o wody. 30 Do przeprowadzenia procesu oczyszczania spo¬ sobem wedlug wynalazku uzywa sie gazu chemicz¬ nie obojetnego w stosunku do smoly i jej pochod¬ nych, na przyklad azotu lub dwutlenku wegla, który wprowadza sie do zbiornika 1 pod cisnie- 35 niem roboczym samoczynnie regulowanym, wy¬ noszacym 4—8 atmosfer, zaleznie od rodzaju smoly.W celu oddzielenia wody i czesci stalych od smól napelnia sie zbiornik zasilajacy 19 surowa smola, która dodatkowo podgrzewa sie w zaleznosci od 40 potrzeb, od 60 do 100°C za pomoca plaszcza paro¬ wego 20. Temperatura smoly w zbiorniku 19 nie moze przekraczac +100°C. Nastepnie podgrzana smole przepompowuje sie za pomoca pompy 2f3 do zbiornika cisnieniowego 1, do którego dostaje sie 45 ona przewodem 27. Zbiornik 1 zapelnia sie smola, której doplyw jest samoczynnie regulowany, do takiej wysokosci, aby stale zakrywala przegrody 5.Po napelnieniu zbiornika 1 doprowadza sie do nie¬ go przewodem 15 gaz pod cisnieniem roboczym wy- 50 noszacym 4—8 atmosfer. Na przyklad dla smoly koksowniczej cisnienie gazu winno wynosic 5 at¬ mosfer. Za pomoca urzadzenia 14 kontroluje sie temperature smoly w zbiorniku 1.Proces oddzielania wody i czesci stalych polega na 55 tym, ze pod wplywem cisnienia gazu ogrzana smola przechodzi przez przegrody 5, splywajac swobodnie po ich wewnetrznej powierzchni, pozostawiajac po zewnetrznej stronie przegród czesci stale w otocz¬ ce wodnej, które stanowia faze rozproszona emulsji 60 smolowo-wodnej. Przy scianach przegród poro¬ watych nastepuje wzrost ilosci wody, która laczac sie w krople wyplywa na powierzchnie emulsji smolowo-wodnej, ziarna zas czesci stalych wpada¬ ja w tak utworzonej warstwie wody na dno zbior- 65 nika 1. Wolna od wody i czesci stalych smola5 splywa po wewnetrznej powierzchni przegród 5 do kolektora 6, a stamtad do zbiornika 7. Oddzielone czesci stale stanowia wartosciowy szlam, który odprowadza sie z dna zbiornika 1 przewodami 8 do zbiornika 9. Gromadzaca sie na powierzchni su¬ rowej smoly woda jest odprowadzana ze zbiornika 1 za pomoca zaworów 10, samoczynnie uruchamia¬ nych. W miejsce oczyszczonej i odprowadzonej smoly zbiornik 1 jest od razu samoczynnie zasilany wymagana iloscia surowej smoly.Predkosc przebiegu procesu oddzielania wody i czesci stalych od smól jest w zasadzie wprost proporcjonalna do cisnienia i temperatury oraz od¬ wrotnie proporcjonalna do lepkosci (wiskozy) smól.Z tego wzgledu, na przyklad smoly gazownicze, które z posród innych rodzajów smól zawieraja najmniej wody oraz czesci stalych oczyszczaja sie w tych samych warunkach i przy tych samych parametrach znacznie predzej, anizeli smoly kok¬ sownicze o duzym stopniu zawodnienia i zawar¬ tosci czesci stalych.Uzyskany szlam stanowi cenny surowiec, gdyz w swym skladzie zawiera okolo 90°/o wolnego we¬ gla. Po uprzednim przerobieniu moze on byc wy¬ korzystany do otrzymywania paliw plynnych albo moze byc prasowany w brykiety i jako koks pa¬ kowy wykorzystany do wyrobu elektrod weglo¬ wych.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc zainsta¬ lowane niemal w kazdym zakladzie przemyslowym, w którym prowadzi sie proces odgazowania we¬ gla, przy czym nie wymaga ono ani przebudowy istniejacych zakladów ani tez odrebnej ich adap¬ tacji, budowa jego zas nie jest kosztowna. PL