Способ очистки отработанного антифриза на основе водно- этиленгликолевого раствора от продуктов окисления этиленгликоля, продуктов коррозии и механических примесей

 

Изобретение относится к способу очистки отработанного антифриза на основе водно-этиленгликолевого раствора, используемого для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, от продуктов окисления этиленгликоля, продуктов коррозии и механических примесей. Способ включает добавление коагулянта и очистку на активированном угле. При этом в отработанный антифриз добавляют в качестве коагулянта продуктов окисления и коррозии гидроксид щелочного металла, 75%-ную ортофосфорную кислоту и полифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Гидроксид натрия или калия - 0,01-1,0 Ортофосфорная кислота, 75%-ная - 0,02-1,6 Полифосфат натрия - 0,01-1,5 Гликоли - 40,0-90,0 Вода, продукты окисления и коррозии - Остальное затем подвергают центрифугированию на сепараторе и очистке. Способ позволяет получать достаточно чистый водно-гликолевый раствор и снизить энергоемкость процесса. 3 табл.

Изобретение относится к выделению водных растворов гликолей, в частности, к способу очистки 40-90%-ных растворов гликолей отработанных антифризов, используемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ регенерации рабочей жидкости из смеси вода-гликоль путем фильтрации и пропускания через комплексообразующую ионообменную смолу (JP заявка 62-23040, кл. С 10 М 175/04, 1987).

Известен способ получения этиленгликоля из отработанного антифризного раствора, проводимый на первой стадии на мембранах обратного осмоса, на второй стадии - пропусканием через ионообменные смолы (JP заявка 7-108141, кл. В 01 D 61/02, 1995).

Известен способ регенерации гликоля путем ректификации на колоннах при температуре 160-220^oС и давлении 100-350 мм рт.ст. (SU авторское свидетельство 816099, МПК С 07 С 31/20, 1994).

Известен способ получения раствора этиленгликоля из отработанных антифризов на ионообменных мембранах в трехкамерном электродиализаторе (RU патент 2109556, кл.6 В 01 D 61/44, 1998).

Известен способ выделения этиленгликолей высокой степени чистоты путем упаривания водного раствора этиленгликолей с последующим подщелачиванием этого раствора и дистилляцией при пониженном давлении (JP патент 224399, МПК С 07 С 31/20, 1968).

Указанные способы трудоемки, требуют больших энергозатрат, хотя дают возможность получения растворов этиленгликолей достаточно высокой степени очистки, что не является обязательным условием для приготовления антифризов и низкозамерзающих теплоносителей. Для приготовления этих охлаждающих жидкостей достаточно получать водно-гликолевый раствор, очищенный от продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза.

Наиболее близким к предлагаемому способу регенерации растворов этиленгликолей является способ очистки растворов гликолей с помощью введения коагулянта с последующим пропусканием полученной смеси через песчаный фильтр и адсорбер (SU авторское свидетельство 1685910, С 07 С 31/20, 1991). Очистка растворов гликолей достигается введением в раствор гликоля коагулянта при следующем соотношении компонентов, мас.%: Коагулянт - 0,05-0,1 Гликоль - 50-99 Вода - Остальное
В качестве коагулянта используют фосфорнокислый натрий однозамещенный или кальцинированную соду в виде 0,1-1%-ного раствора в гликоле или воде.

Способ очистки водных растворов этиленгликоля, используемых в системах оборотного водоснабжения при охлаждении компрессоров, согласно прототипу дает неплохие результаты в случае очистки однотипных веществ. Однако из отработанного антифриза в зависимости от рецептуры должны извлекаться вещества, обладающие различными физическими и химическими свойствами, поэтому такой способ очистки нельзя считать универсальным. Его использование приводит к неполной и некачественной очистке.

Предлагаемый способ регенерации водных растворов этиленгликоля из отработанных антифризов, используемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, позволяет очистить отработанный антифриз на основе гликолей от присадок, продуктов окисления и коррозии.

Целью изобретения является повышение чистоты целевого продукта и снижение энергоемкости процесса.

Поставленная цель достигается способом очистки отработанного антифриза путем его обработки гидроксидом щелочного металла, 75%-ной ортофосфорной кислоты, полифосфатом натрия, центрифугированием полученной суспензии на сепараторе (для удаления механических примесей и образовавшегося осадка продуктов коррозии и присадок за счет действия коагулянтов) и последующим пропусканием через адсорбер, заполненный активированным углем (для удаления продуктов окисления этиленгликоля), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидроксид натрия или калия - 0,01-1,0
Ортофосфорная кислота, 75%-ная - 0,02-1,6
Полифосфат натрия - 0,01-1,5
Гликоли - 40,0-90,0
Вода, продукты окисления и коррозии - Остальное
При этом в качестве полифосфата натрия используют полифосфат натрия общей формулы (NaPO₃)₃H₂O (ГОСТ 20291-80).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что коагулянт, используемый для очистки отработанного антифриза, отличается от известного введением трех новых компонентов: гидроксида щелочного металла, ортофосфорной кислоты и полифосфата натрия, а для удаления механических примесей и образовавшегося осадка используется сепаратор.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в данном способе очистки отработанного антифриза новых компонентов в качестве коагулянта и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивают максимальную степень очистки отработанного антифриза от механических примесей до 100%, продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза, до 95,0-98,0%.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой или насосом, помещают 1000 л отработанного антифриза, собранного на станции технического обслуживания, при перемешивании, при температуре окружающей среды загружают 0,1 кг гидроксида натрия, 0,2 кг 75%-ной ортофосфорной кислоты и 0,1 кг полифосфата натрия. Смесь перемешивают до растворения компонентов, оставляют на 2-3 часа для образования гелеобразного осадка (коагеля), вызванного процессом коагуляции. Полученную суспензию центрифугируют на сепараторе, и осветленную прозрачную жидкость (фугат) пропускают через адсорбер, заполненный активированным углем, со скоростью 300 л/час.

Степень очистки водно-гликолевых растворов контролируют по содержанию механических примесей, по содержанию гликолей, воды и антикоррозионных присадок, присутствующих в отработанном антифризе.

Пример 2. Очистку 1000 л отработанного антифриза проводят так же, как и в примере 1, но коагулянт содержит 5 кг гидроксида натрия, 8 кг 75%-ной ортофосфорной кислоты и 8 кг полифосфата натрия.

Пример 3. Очистку 1000 л отработанного антифриза проводят так же, как и в примере 1, но коагулянт содержит 10 кг гидроксида натрия, 16 кг 75%-ной ортофосфорной кислоты и 15 кг полифосфата натрия.

Составы коагулянтов по примерам 1-9 и прототипу представлены в таблице 1.

Степень очистки водного раствора гликолей в отработанных антифризах представлена в таблице 2.

Определение массовой доли воды, моно-, ди- и триэтиленгликолей проводят с помощью газохроматографического метода (метод внутренней нормализации) на хроматографе серии "Цвет-500", ЛХМ-8 мд или аналогичном приборе с детектором по теплопроводности. В качестве насадки для хроматографической колонки используют полисорб 1.

Уменьшение концентрации гидроксида натрия или калия ниже 0,01 мас.% не вызывает коагуляции и образования осадка в отработанном антифризе из-за недостаточного количества коагулянта (пример 4), а увеличение его выше 1,0 мас.% не приводит к повышению положительного эффекта (пример 5).

Уменьшение содержания ортофосфорной кислоты в составе коагулянта ниже 0,02 мас. % значительно снижает количество осадка в отработанном антифризе (пример 6), увеличение ее концентрации выше 1,6 мас.% приводит к снижению рН среды, что отрицательно сказывается на образовании осадка продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии (пример 7).

Снижение концентрации полифосфата натрия в составе коагулянта ниже 0,01 мас.% значительно сказывается на образовании осадка, что влечет к недостаточной очистке отработанного антифриза (пример 8), увеличение его концентрации выше 1,5 мас.% не влияет положительно на очистку (пример 9).

При соблюдении указанных значений процесса коагуляции отработанного антифриза регенерированный водный раствор этиленгликоля к концу очистки практически не содержит каких-либо примесей. Незначительные количества присадок, остающихся после очистки, играют только положительную роль в качестве дополнительного набора ингибиторов коррозии при приготовлении охлаждающих жидкостей или теплоносителя на основе регенерированного отработанного антифриза.

Основные физико-химические свойства охлаждающей жидкости, полученной на основе очищенного отработанного антифриза при дополнительном введении необходимых количеств антикоррозионных, стабилизирующих присадок и моноэтиленгликоля, представлены в таблице 3.

Таким образом, предлагаемый способ очистки отработанного антифриза позволяет получать достаточно чистый водно-гликолевый раствор, лишенный продуктов окисления этиленгликоля и продуктов коррозии, образовавшихся в процессе эксплуатации антифриза.

На основе регенерированного таким способом антифриза можно получать высококачественные охлаждающие жидкости, используемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителей. В связи с этим решается вопрос о защите окружающей среды, поскольку до сих пор неясно, куда сливать отработанные антифризы и тосол. Применение предлагаемого способа очистки отработанного антифриза позволит экономить значительные количества дорогостоящего этиленгликоля, используемого в составе охлаждающих жидкостей и теплоносителей.

Формула изобретения

Способ очистки отработанного антифриза на основе водно-этиленгликолевого раствора от продуктов окисления этиленгликоля, продуктов коррозии и механических примесей, включающий добавление коагулянта и очистку на активированном угле, отличающийся тем, что в отработанный антифриз добавляют в качестве коагулянта продуктов окисления и коррозии гидроксид щелочного металла, 75%-ную ортофосфорную кислоту и полифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидроксид натрия или калия 0,01-1,0

Ортофосфорная кислота, 75%-ная 0,02-1,6

Полифосфат натрия 0,01-1,5

Гликоли 40,0-90,0

Вода, продукты окисления и коррозии Остальное

затем подвергают центрифугированию на сепараторе и очистке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3