SE521036C2 - Sätt och anordning för rening av avisningsvätska för återvinning av glykol - Google Patents

Description

521 036 2 970918 P z \3743001 .DOC BA/LJ vänta längre stunder före "take off” och det är då syn- nerligen viktigt att avisningsvätskan ligger kvar. När planet lyfter skjuvas avisningsvätskan av.

Kommersiella återvinningsprocesser innefattar idag filtrering, avjonisering och destillering. Den använda avisningsvätskan uppsamlas i avisningsanläggningen och innehåller normalt då den inkommer till återvinningsan- läggningen en glykolhalt av 15-25 vikt% i en blandning med vatten, fasta partiklar, salter etc. Den inledande filtreringen sker idag exempelvis i ett bomullsfilter med en maskvidd av ned till ca 5-10 pm. Efter filtrering får avisningsvätskan passera jonbytarfilter för avskilj- ning av lösta organiska föreningar samt positiva och ne- gativa joner. Vatten i avisningsvätskan avskiljes sedan genom destillation, eventuellt under vakuum, tills gly- kol/vattenblandningen uppnått önskad koncentration.

Vid flygplatser, där avisningsvätska som innehål- ler förtjockare används, uppstår emellertid problem i samband med återvinningen av glykolen. Förtjockaren be- står nämligen av en polymer, en polär organisk förening, och dess långa polymerkejdor blockerar massan i jon- bytaranläggningen. Jonbytarmassans kapacitet reduceras därmed kraftigt, varigenom omfattande driftstörningar uppstår som följd. Jonbytarmassans kapacitet reduceras även av anjoniska tensider samt av petroleumprodukter, exempelvis hydraulolja, flygplansbränsle etc, som i många fall kontaminerar glykolen.

En process för återvinning av glykol, bl a av- isningsvätska, beskrives exempelvis i den kanadensiska patentansökningen CA-A1-2116827. Vid denna reningspro- cess avlägsnas först fett, oljor och smuts från den an- vända glykolen i en sedimenteringstank med en skiljevägg bestående av ett talltrådsnät. Våtskan får stå i sedi- menteringstanken tills tyngre partiklar har fallit till botten av tanken och lätta organiska föroreningar, såsom 970918 P:\374300l.DOC BA/LJ 521 036 3 bränsle och hydrauloljor, flutit upp till ytan. De orga- niska föroreningarna avlägsnas sedan från ytan medelst en pump. Renad glykol uttages ur sedimenteringstanken som en mellanfas för ytterligare rening i en kolonn packad med packningsmaterial av rostfritt stål, i vilken vatten drives bort med hjälp av het luft, innan glykolen renas ytterligare och koncentreras genom vakuumdestilla- tion. Det avdrivna vattnet, som innehåller buffert, flyktiga organiska föreningar och övriga i av- isningsvätskan förekommande additiv, måste sedan renas i en separat process.

Uppfinningen Syftet med uppfinningen är att undanröja de ovan relaterade olägenheterna och i detta syfte har enligt uppfinningen sättet av det inledningsvis angivna slaget erhållit de kännetecken som framgår av patentkavet 1.

Uppfinningen syftar också till att åstadkomma en anläggning för rening av avisningsvätska för återvinning av glykol och denna anläggning har erhållit de känne- tecken som framgår av patentkravet 8.

Tack vare sättet och anläggningen enligt uppfin- ningen kan organiska föreningar, som exempelvis i av- isningsvätskan ingående förtjockare, petroleumprodukter samt anjoniska tensider, avskiljas från avisningsväts- kan. Härigenom undvikes att massan i jonbytarna skadas, varför alla typer av avisningsvätskor enligt uppfin- ningen kan renas och återvinnas med en högre reningsgrad än vad som tidigare varit möjligt. Dessutom åstadkommes en hög reningsgrad hos det vid destillationen avskilda vattnet, som inte kräver någon extra rening utan kan av- ges direkt till avloppet.

Kort beskrivning av ritningen För närmare förklaring av uppfinningen skall ett som exempel valt utförande därav beskrivas närmare i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen, som 521 056 4 970918 P: \3743001 .DOC BA/LJ visar ett flödesschema över en anläggning enligt uppfin- ningen för rening av avisningsvätska för återvinning av glykol.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Avisningsvätska innehåller normalt då den inkommer till átervinningsanläggningen en glykolhalt av 15-25 vikt% (monopropylen, monoetylen eller dietylen) med en tillsats av förtjockare, som vanligtvis är maximalt 1% av den totala mängden glykol. Därutöver ingår tillsatser av anjoniska och/eller nonjoniska tensider, korro- sionsinhibitor och i vissa fall färgämne i en blandning med vatten, fasta partiklar, salter etc. Eftersom av- isningsvätskan vanligtvis är buffrad har den ett pH av Ca 6-8.

Reningsprocessen inledes med flockning av av- isningsvätskan i avsikt att åstadkomma bildning av större aggregat av de i vätskan ingående kolloiderna, speciellt förtjockarens polymerkedjor. Tendensen hos den partikulära fasen i kolloidala dispersioner att bilda aggregat är en viktig fysikalisk egenskap, som utnyttjas vid många olika separationsprocesser, exempelvis sedi- mentering och filtrering. Aggregatbildning hos kolloider betecknas som koagulering eller flockulering, beroende på hur starka krafter som verkar mellan de i aggregatet ingående kolloiderna.

Partiklar som är dispergerade i en vätska kollide- rar på grund av sina relativa rörelser (brownska rörel- ser), och dispersionens stabilitet (dvs stabiliteten mot aggregatbildning) bestäms av interaktionen mellan par- tiklarna under dessa kollisioner. Attraktions- och re- pulsionskrafterna mellan partiklarna beror på förhållan- dena i vätskan, exempelvis saltkoncentration, pH etc.

De flesta partiklar erhåller då de kommer i kon- takt med ett polärt medium en elektrisk ytladdning.

Joner med motsatt laddning i lösningen attraheras till 521 036 5 970918 P:\3743001.DOC BÅ/LJ den polära partikelns yta och joner med motsatt laddning repelleras. Denna process tillsammans med partiklarnas rörelser i vätskan resulterar i att ett diffust elek- triskt dubbelskikt uppstår. För att minska det diffusa dubbelskiktet hos partiklarna och därmed minska avstån- det mellan kolloiderna tillsättes ett flockningsmedel, vilket innehåller joner med en laddning som är motsatt kolloidens ytladdning. Tack vare flockningsmedlet kan Van der Waals krafter, som endast är verksamma vid mycket små avstånd mellan partiklarna, existera mellan kolloiderna i lösningen så att större aggregat, sk flock kan bildas. Flocket kan sedan avskiljas från lösningen i en efterföljande separationsprocess.

Den i avisningsvätskan ingående förtjockarens makromolekyler utgörs av polära polymerkedjor, vilka i avisningsvätskan har en negativ ytladdning. För att öka attraktionskrafterna mellan de repellerande kolloiderna har enligt uppfinningen olika flockningsmedel prövats bl a CaCl2, alun samt Fe2(SOQ3, varvid det sistämnda visat sig vara det överlägset bästa med avseende på kinetik, effektivitet, utbyte etc.

För att en effektiv flockning med Fe2(SOQ3 skall åstadkommas är det avgörande att mängden fria Fe”-joner är tillräcklig. Koncentrationen av Fe”-joner är bero- ende av lösningens pH, som också påverkar bildningen av positiva eller negativa hydroxylkomplex samt utfällning av Fe(OH)3. Optimal mängd Fe2(SOQ3 och rätt pH minimerar den totala halten av löst järn i den renade vätskan, vilket minskar belastningen på katjonbytaren. Ett opti- malt pH-intervall för flockning av avisningsvätskan har visat sig vara 3,2< pH <4,8.

Enligt figuren innefattar àtervinningsanläggningen enligt uppfinningen en uppsamlingstank l för upptagning av avisningsvätska, som uppsamlats från en flygplats.

Till avisningsvätskan i uppsamlingstanken tillsättes 521 036 970919 P.\3743o01.Doc BA/m därefter Fe2(SO4)3 från en doseringstank 2 för Fe2(SO4)3 via en ledning 3 medelst en doseringspump 4 tills pH för lösningen ligger inom intervallet 3,2< pH <4,8. För mät- ning av pH-värdet i avisningsvätskan kan en ej visad pH- meter vara anordnad i uppsamlingstanken (1) eller kan prov uttagas för analys. Koncentrationen av Fe2(SOQ3- lösning i avisningsvätskan bör vara minst 0,001 M.

Som exempel kan nämnas att vid avisningsvätska med en tillsats av förtjockare, som är ca 1% av den totala mängden glykol är det lämpligt med en tillsats av ca 1,0 volym% Fe2(SOU3 med en koncentration av 0,1 M. Detta ger en total koncentration av Fe”Fjoner i lösningen av ca 100 ppm och ett pH av ca 3,2-4,8. I de fall av- isningsvätskan är starkt buffrad kan det vara nödvändigt att tillsätta en större mängd Fe2(SOQ3-lösning för att åstadkomma önskat pH; eventuellt kan någon syra tillsät- tas, exempelvis HCl, för att ytterligare sänka pH.

För att flockbildningen i avisningsvätskan skall vara optimal är det viktigt att Fe2(SOQ3-lösningen blan- das noga med avisningsvätskan och för detta ändamål är uppsamlingstanken 1 försedd med en omrörare 5. Kinetiken för avisningsvätskan kräver dessutom att flockningen får fortgå åtminstone 2 timmar för att utbytet skall bli så stort som möjligt. I vissa fall kan det vara nödvändigt med betydligt längre flockningstid, eventuellt upp till 12 timmar. I uppsamlingstanken 1 sjunker tyngre partik- lar, såsom sand och grus som följt med från plattan, ned till botten samtidigt som förtjockarens polymerkedjor efter hand går samman till större aggregat, sk flock.

Som alternativ till uppsamlingstanken 1 kan i stället ett långt smalt uppsamlingskar användas, varvid avisningsvätskan tillföres vid karets ena ände under *amtidig tillsats av flockningsmedlet, varefter vätskan s långsamt vidarebefordras genom karets längd så att uppe- 521 036 7 970918 P: \374300l .DOC BA/LJ hàllstiden i karet är minst 2 timmar innan av- isningsvätskan uttages vid uppsamlingskarets andra ände.

När flockningen är avslutad uttages avisningsväts- kan genom en ledning 6 för vidare befordran till en separator 7, exempelvis en Alfa-Laval separator av den typ som användes exempelvis inom livsmedelsindustrin för separation av olika faser i flytande livsmedel. Vätskan inmatas i separatorn 7 via ett inlopp 8 i dess botten.

Eftersom flockningsprocessen sker satsvis kan det vara lämpligt att anordna flera uppsamlingstankar 1, såsom visas på ritningen, för möjliggörande av ett kontinuer- ligt flöde av avisningsvätska från uppsamlingstankarna 1 till separatorn 7.

Efter centrifugering i separatorn 7 kan àterstá- ende tyngre smutspartiklar samt det flockade materialet uttagas som en tung fas via en utloppsledning 9 vid bot- ten av separatorn. Förekommande oljor, exempelvis hyd- raulolja och dieselolja, samt flygbränsle avskiljes som en lätt fas via en utloppsledning 10 i toppen av separa- torn och uppsamlas därefter i en avloppstank ll. Av- isningsvätskan, som nu är ren från petroleumprodukter, flockat material innehållande förtjockaren samt övriga större partiklar >O,5 pm, uttages via en utloppsledning 12.

Eftersom katjonbytare skadas av Feh¥joner bör kon- centrationen av dessa inte överstiga 10 ppm. För detta ändamål är anordnat ett sandfilter 13, vilket exempelvis innehåller kvartssand med en storlek av 0,8-1,2 mm, och i vilket koncentrationen av Fe”-joner minskas till <4 ppm. I sandbädden stannar även restflock, som eventuellt kan uppträda, och av denna anledning är det viktigt att sandfiltret är anordnat direkt efter separatorn. Sand- filtret kan efter behov renas genom sk backspolning.

Efter sandfiltret 13 uttages avisningsvätskan via en ledning 14 och eventuellt kan anläggningen komplette- 521 056 8 970916 P=\374aoo1.DoC BA/LJ ras med ett manganfilter och/eller ett partilkelfilter 15 med en maskvidd av ungefär 0,1-0,5 pm. Därefter får den renade avisningsvätskan passera en jonbytaranlägg- ning 16, som normalt innefattar ett humusfilter (för av- skiljning av organiska föreningar), en katjonbytare (för avskiljning av positiva joner) och en anjonbytare (för avskiljning av negativa joner). Slutligen destilleras avisningsvätskan i en ej visad destillationskolonn, var- vid vatten avdrives från den renade glykolen tills glykol/vattenblandningen uppnått önskad koncentration.

Tack vare sättet och anläggningen för rening av avisningsvätska enligt uppfinningen kan avisningsvätskan passera genom en sedvanlig jonbytaranläggning innefat- tande humusfilter, för avskiljning av organiskt material samt katjon- och anjonbytare, för avskiljning av posi- tiva och negativa joner, utan att jonbytaranläggningen skadas med långvariga driftstopp och ekonomiska kon- sekvenser som följd.

Claims (13)

521 036 9 980917 PÅ37430Ol.docßAnn PATENTKRAV

1. Sätt för rening av avisningsvätska innefattande glykol samt förtjockare och/eller anjoniska tensider och/eller petroleumprodukter för återvinning av glykol, vid vilket fasta partiklar först avskiljes, lösta orga- niska föreningar samt positiva och negativa joner sedan avskiljes genom jonbyte i en jonbytaranläggning och - vatten slutligen avskiljes genom destillation, k ä n n e t e c k n a t av att före jonbytet i jon- bytaranläggningen tillsättes ett flockningsmedel till avisningsvätskan samt avskiljes bildat flockat material.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att som flockningsmedel användes företrädesvis Fe2(SOJ3.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att avisningsvätskans pH efter tillsats av Fe2(SOQ3 är inom omrädet 3,2-4,8.

4. Sätt enligt krav 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a t av att koncentrationen av Fe2(SOJ3 i avisningsvätskan är minst 0,001 M.

5. Sätt enligt något av krav 1-4, k ä n n e- t e c k n a t av att flockningen fär fortgå åtminstone 2 timmar.

6. Sätt enligt något av krav 1-5, k ä n n e- t e c k n a t av att avisningsvätskan separeras i en separator, varvid flockat material och andra fasta par- tiklar uttages som en tung fas, lätta organiska för- eningar som en lätt fas samt renad avisningsvätska som en mellanfas.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att den renade avisningsvätskan efter separation fär passera ett sandfilter för avskiljning av återstående fasta partiklar samt i avisningsvätskan ingående Fe.

8. Sätt enligt krav 6 eller 7, k ä n n e- t e c k n a t av att avisningsvätskan efter separation 521 ozfifgvsïï; lO 980917 P:\3 743001 .doc ßA/w får passera ett Mn-filter och/eller ett partikelfilter med en maskvidd av ca 0,1-0,5 pm.

9. Anläggning för rening av avisningsvätska inne- fattande glykol samt förtjockare och/eller anjoniska tensider och/eller petroleumprodukter för återvinning av glykol på sättet enligt krav 1, vilken anläggning inne- fattar en uppsamlingstank (1) för upptagning av av- isningsvätska, en jonbytaranläggning (16) för avskilj- ning av organiska föreningar samt positiva och negativa joner, samt en destillationskolonn för avskiljning av vatten, k ä n n e t e c k n a d av en doseringstank (2) för flockningsmedel, som via en ledning (3) är ansluten till uppsamlingstanken (1) för tillförsel av flockningsmedel, samt en separator (7), som via en led- ning (6) är ansluten till uppsamlingstanken (1).

10. Anläggning enligt krav 9, k ä n n e- t e c k n a d av att uppsamlingstanken (1) är försedd med en omrörare (5).

11. ll. Anläggning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e- t e c k n a d av att ett efter separatorn (7) anordnat sandfilter (13).

12. Anläggning enligt krav ll, k ä n n e- t e c k n a d av att sandfiltret innehåller kvartssand med en kornstorlek av företrädesvis 0,8-1,2 mm.

13. Anläggning enligt nägot av krav 9-12, k ä n n e t e c k n a d av ett efter separatorn (7) an- ordnat Mn-filter och/eller partikelfilter.