EP0360866B1 - Procede et installation de nettoyage de pieces - Google Patents
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- EP0360866B1 EP0360866B1 EP88906221A EP88906221A EP0360866B1 EP 0360866 B1 EP0360866 B1 EP 0360866B1 EP 88906221 A EP88906221 A EP 88906221A EP 88906221 A EP88906221 A EP 88906221A EP 0360866 B1 EP0360866 B1 EP 0360866B1
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- petroleum products
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
- C23G5/02—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents
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- C23G5/02—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents
- C23G5/04—Apparatus
Definitions
- the invention relates to the field of cleaning articles by ridding them of technological impurities, and more specifically, it relates to a method of cleaning articles by ridding them of petroleum products and mechanical impurities, as well as an installation for realization of this process.
- the invention can be applied with the greatest effect to the cleaning of the surface of articles fouled with mineral, vegetable oils and animal fats, with pastes, preservatives, cutting fluids and other technological impurities, referred to more far petroleum products and mechanical impurities.
- the regeneration of the spent solution consists only in decanting and filtering inhomogeneous systems.
- the spent solvent, polluted with soluble impurities, is in no way regenerated.
- aqueous solutions, and organic solvents and petroleum products are released to the environment.
- a method of cleaning the surface of articles is known by ridding them of petroleum products and mechanical impurities (SU-A-541857) consisting in that the article to be cleaned is previously heated to 60 ° C., is treated with a detergent containing white spirit, hydroxylated alkylphenols or fatty alcohol, water, sodium alkylsulphonate and gas oil. With this, the article is kept 10 to 15 min at a temperature of 50 to 60 ° C and the article is washed with an aqueous solution heated to 60 ° C and containing 0.1 to 0.3% of tripolyphosphate and 0 , 1 to 1% of hydroxyethylphenol. The used solution is regenerated by heating it to a temperature of 80 to 90 ° C., then the supernatant petroleum product is eliminated, while the detergent aqueous solution is reused several times for cleaning.
- SU-A-541857 A method of cleaning the surface of articles is known by ridding them of petroleum products and mechanical impurities
- the aqueous phase after saturation with soluble components of petroleum products, must also be buried.
- a method for descaling hard surfaces of articles using compositions of organic substances US Pat. No. 3,957,672 The process consists in treating hard surfaces with polyfluorinated ethers or chlorinated and / or fluorinated alkanes with additions of perfluoro-alcohols, perfluoro-ethers, perfluoro-acids in an amount of 0.02 to 1% by mass. Volatile solvents distribute the dissolved substance over the surface and, rapidly volatilizing, reject (disperse) the film of petroleum products from the surface. The consumption of the composition is equal to a few cm3 per 100 p. surface squares.
- a method of cleaning the surface of articles is also known (GB-A-2104104) .
- the surface of the articles is cleaned by a circulating solvent, composed of a liquid chlorinated hydrocarbon and a surfactant whose constituents are selected so that they do not mix and do not react with technological impurities.
- the used solution is regenerated by evaporation of the liquid chlorinated hydrocarbon.
- the surfactant is added to the purified solvent and returned for repeated cleaning of the article.
- the impurities removed by washing, after evaporation of the solvent must be separated from the surfactant to be able to be reused.
- this operation is not carried out while the process itself is only applied in a limited field: cleaning of the surface of articles after application of protective coatings, but then, there may be decomposition of the chlorinated solvent in the presence of water and metal chlorides with the formation of very toxic substances.
- the installation includes a cleaning chamber provided with a mechanical and ultrasonic activation device, a cleaning device, a distillation device, a device for separating solid mechanical impurities, condensers for trapping and condensing the vapors. solvent.
- This process is also characterized by large losses of solvent, caused by its high volatility, by its evacuation with the distillation residue and also due to its chemical reaction with the impurities removed by washing and water.
- the installation for carrying out this process described in the document (SU-A-1 189 515) which served as the basis for claim 8 comprises a conveyor for moving the articles and, aligned, an inlet chamber, neutral chambers, a cleaning chamber provided with a solvent circulation system, a drying chamber connected to a vacuum system, a condenser for trapping the solvent vapors, a distiller, a distillate accumulator, a collector of petroleum products and a filter to separate mechanical impurities. All the rooms of the installation are hermetically closed using valves.
- the invention aims to create a method of cleaning articles consisting in ridding them of petroleum products and mechanical impurities and an installation for its realization which would make it possible to change the state of aggregation of the cleaning medium from solid to gaseous, to regulate the reciprocal solubility in the system "technological pollution - cleaning medium" and thanks to this, to increase the efficiency of cleaning of the articles, to reduce the losses of the cleaning medium as well as the quantity of impurities eliminated by washing diffusing in the environment.
- the present invention relates to a method of cleaning articles consisting in ridding them of petroleum products and mechanical impurities comprising the treatment of the surface of the articles with a circulating solvent, the drying of the articles cleaned, the regeneration of the used solution, the capture of the solvent vapors from the air-vapor mixture and the separation of petroleum products and mechanical impurities, this process being characterized in that the treatment of the cold surface of the articles is carried out using molten solvent which crystallizes on the cold surface of the articles, then heating of the articles is carried out, causing the melting of the crystallized solvent, the used solution is cooled to a temperature close to but 1 to 10 ° C.
- the lower che are dried to separate the solvent which is reused after condensation to clean the articles.
- the method makes it possible to increase the cleaning efficiency (the residual pollution of the surface of the articles after cleaning makes up 0.01 to 0.05 mg / cm2), to achieve a regeneration of the used solutions with the recycling of the solvent. , exclude losses of petroleum products, separate petroleum products and mechanical impurities and reduce their release into the environment.
- the solvents used are organic substances, solid under normal conditions, fluorinated and / or chlorinated, chemically inert, insoluble in petroleum products and unable to dissolve the latter at temperatures below the melting point of the solvent.
- solvents make it possible to reduce their loss thanks to the absence of a chemical reaction between them and the impurities removed by washing, to their low solubility in petroleum products and also thanks to the low values of the vapor pressure at above the solid solvent.
- the use of such solvents makes it possible to separate the impurities without changing the chemical composition or the properties of the solvents. In this way, an almost completely waste-free process is achieved.
- the solvent losses according to the proposed process do not exceed 4 g per m2 of surface of the article treated and at least 94% of the initial petroleum products introduced into the cleaning operation on the articles are extracted from used solutions. dirty.
- Residual fouling after rinsing the surface of the articles with the solvent distillate, represents 0.01 to 0.001 mg / cm2.
- the problem of preventing the rejection of solvent vapors into the atmosphere can be solved in that the air and the vapors of chlorinated and / or fluorinated organic substances, after drying of the articles, are cooled until complete crystallization solvent and then the solvent crystals are separated from the air.
- the solvent crystals, separated from the air, be melted and used to rinse the items. This operation increases the rate of use of the solvent.
- the petroleum products are separated from the upper layer of the spent solution by filtering. Filtering is sufficiently effective when there is an insignificant amount of mechanical impurities in the upper layer and the solvent crystals are sufficiently large.
- the petroleum products are separated from the upper layer by centrifugation. Centrifugation is preferable to separate petroleum products from finely dispersed crystals and mechanical impurities.
- the present invention also relates to an installation for carrying out the process comprising an article cleaning chamber connected to a system for regenerating the spent solution, comprising a distiller and an accumulator of the distillate communicating with the latter, an article drying chamber , a means for moving the articles through the chambers, a vacuum system and a system for capturing solvent vapors,
- this installation being characterized in that it also comprises a chamber for rinsing the articles, connected via of a pump to the distillate accumulator and in that the regeneration system of the spent solution is provided with a cooler of the spent solution, connected to a decanter used to separate the spent solution into two layers: an upper layer and a lower layer, said decanter is connected to a system for separating the components of the upper layer e t to a system for separating the components of the lower layer, that the system for separating the constituents of the upper layer comprises, in series, a crystallizer and a device for separating petroleum products, which has an outlet connected to a collector of petroleum products,
- the distiller has three pipes, one of which is connected, via from a pump, at the inlet of the cooler, another, at the upper outlet of the washing siphon and at a lower outlet of the article rinsing chamber, and the third, to the distillate accumulator.
- the solvent vapor capture system is connected to the drying chamber and includes, in series, a refrigerator-crystallizer, a siphon and a filter connected to the vacuum system, which prevents the release of solvent vapors in the atmosphere and which ensures residue-free technology.
- the device for separating petroleum products from the upper layer comprises a container with a filtering element, a mechanism for the evacuation of solvent crystals and light mechanical impurities and pipes: inlet for the heterogeneous mixture , outlet of petroleum products, outlet of solvent crystals and light mechanical impurities and outlet connected to the vacuum system.
- a mechanism for the evacuation of solvent crystals and light mechanical impurities and pipes inlet for the heterogeneous mixture , outlet of petroleum products, outlet of solvent crystals and light mechanical impurities and outlet connected to the vacuum system.
- the device for separating petroleum products from the upper layer is designed in the form of a centrifuge provided with pipes for inlet of the heterogeneous mixture, outlet for petroleum products and outlet for solvent crystals and mechanical impurities.
- the articles, clogged with petroleum products and with mechanical particles, having the temperature of the production room, are treated using a circulating molten solvent.
- the solvent falling on the cold surface of the article, crystallizes by changing volume and displaces the solid mechanical impurities stuck on the surface of the article, thus reducing their adhesion to the surface.
- the articles are heated, the solvent is melted and the petroleum products and mechanical impurities removed from the surface.
- the residual fouling at this stage amounts to 0.01 to 0.05 mg / cm2.
- the spent solution representing a mixture of solvent, petroleum products, heavy and light mechanical impurities
- the spent solution is cooled to a temperature higher than that of the melting of the solvent from 1 to 10 ° C. then reduction of the solubility in the solvent-petroleum product system and two layers are formed: an upper layer, containing petroleum products, light mechanical impurities and solvent partially dissolved in petroleum products, and a lower layer containing solvent, heavy mechanical impurities and petroleum products partially dissolved in the solvent.
- the top layer is poured and cooled to room temperature.
- the solvent crystallizes. Petroleum products are separated from solvent crystals and light mechanical impurities by filtration or by centrifugation. Then, the solvent is melted, it is separated from the light mechanical impurities and it is added to the lower layer. The heavy mechanical impurities are separated from the bottom layer, while the solvent is returned to the articles for cleaning.
- the light mechanical impurities of the upper layer and the heavy mechanical impurities of the lower layer are combined and dried so as to separate the solvent which is evaporated. The solvent is then condensed and used again to clean the items.
- the cleaning efficiency of the articles is increased thanks to the reduction of the adhesion of mechanical particles to the surface during the crystallization of the solvent on the surface of the articles and a residue-free production is ensured due to the cooling of the layer.
- crystallization of the solvent as well as thanks to the separation of petroleum products from the solvent which is returned for a new cleaning operation.
- chlorinated and / or fluorinated organic materials are used, solid under normal conditions, chemically inert and reciprocally insoluble with petroleum products at a temperature below that of the melting of the solvent. They must be explosion-proof and flammable, non-toxic and allow, by using phase transformations during the temperature variation, to easily separate petroleum products and mechanical impurities. In addition, low vapor pressures above the solid solvent at room temperature make it possible to reduce the losses of solvent by discharges into the atmosphere.
- the articles After rinsing, the articles are dried at a temperature higher than that of the solvent, under vacuum or with hot air.
- the solvent crystals are filtered from the air, melted and used to rinse the items.
- the solvent vapors are efficiently recovered by a simple technique and are again used during the cleaning operation of the articles.
- the total losses of the solvent during the realization of the process described above do not exceed 0.004 kg per square meter of surface cleaned of articles, at least 94% of petroleum products are extracted during the process.
- the proposed installation carrying out the method for cleaning the surface of the articles, comprises a chamber 1 for cleaning the articles 2, a rinsing chamber 3 where there are injectors 4 and sources of ultrasound 5, a drying chamber 6 articles 2, provided with heating elements 7, which is connected to a system 8 for capturing the solvent vapors and to a vacuum system 9.
- the chambers 1, 3 and 6 are separated from each other and from the outside environment by valves 10.
- the installation comprises a means 11 for moving the articles in chambers 1, 3 and 6.
- the article cleaning chamber 1 is connected to the system 12 for regenerating the used solution, comprising a distiller 13, connected to an accumulator 14 of the distillate, a cooler 15 of the used solution connected to a decanter 16 provided with a heater 17 incorporated.
- the decanter 16 is used to separate the spent solution into two layers: upper 18 and lower 19, and is connected to a system 20 for separating the components (petroleum products, solvent dissolved in small quantities in petroleum products, light mechanical impurities) from the upper layer 18, and to a system 21 for separating the components (solvent, petroleum products dissolved in small quantities in the solvent, heavy mechanical impurities) of the lower layer 19.
- the system 20 for separating the components of the upper layer 18 comprises, connected in series, a crystallizer 22 and a device 23 for separating petroleum products, an outlet 24 of the device 23 for separating petroleum products which is connected to a collector 25 for the products tankers, an outlet 26 connected to a solvent manifold 27 provided with an incorporated heater 28.
- the lower outlet 29 of the manifold 27, by means of a pump 30, is connected to the inlet 31 of the cooler 15 of the used solution.
- the system 21 for separating the components of the lower layer 19 comprises, connected in series, a pump 32, a siphon washer 33 and an evaporator 34 provided with a heater incorporates 35, an upper outlet 36 of the siphon washer 33, is connected by via a solvent heater 37 at the nozzles 4 of the cleaning chamber 1 while a lower outlet 38 is connected to the evaporator 34.
- An outlet 39 from the evaporator 34 is connected to the decanter 16 and an outlet 40, to the collector 27 of the solvent.
- the system 12 for regenerating the used solution comprises the still 13 which includes a heater 41 for a load 42, a refrigerator 43 and three pipes 44, 45, 46 one of which, 44, located at the bottom, is connected, by means of a pump 47, at the inlet 31 of the cooler 15.
- the tubing 45 is connected to the accumulator 14 of the distillate, and the tubing 46 is connected to a lower outlet 48 of the chamber 3 for rinsing the articles 2 and at the upper outlet 36 of the siphon washer 33.
- the article drying chamber 6 is connected to the rinsing chamber 3 and to the solvent vapor capture system 8 which comprises, connected in series with one another, a refrigerator-crystallizer 49, a siphon 50 and a filter 51.
- the chamber 6 and the solvent vapor capture system 8 are connected to the vacuum system 9. It is not only possible, but technologically recommended, to connect the drying chamber 6 and the solvent vapor capture system 8 to each other. help an air line 52.
- the lower parts 53, 54, 55 of the refrigerator-crystallizer 49, the siphon 50 and the filter 51 are provided with heaters 56 and are connected to the accumulator 14 of the distillate, which, by means of a pump 57, is connected to the nozzles 4 of the rinsing chamber 3.
- the device 23 for separating petroleum products from the upper layer 18 consists of a container 58 provided with a filter element 59, with an unloading mechanism 60 solvent crystals and light mechanical impurities, and inlet pipes 61 for heterogeneous mixing, from the outlet of petroleum products 24, connected to the collector of petroleum products 25, from outlet 26 of the solvent crystals and mechanical impurities light, itself connected to the solvent collector 27, as well as an outlet 62 connected to the vacuum system 9.
- the device 23 for separating petroleum products from the upper layer 18 consists of a centrifuge 63 which is provided with an inlet pipe 64 for the admission of the heterogeneous mixture, connected to the crystallizer 48, as well as two outlet pipes 24 and 26, connected respectively to the collector of petroleum products 25 and to the solvent collector 27.
- the installation for cleaning articles which consists in removing petroleum products and mechanical impurities, operates as follows.
- the installation Before starting to clean the articles, the installation is put into operation. For that, we connects the heaters 7, 17, 37, 41 and the coolant is admitted into the cooler 15, the refrigerator-crystallizer 49 and the refrigerator 43. After having reached the required temperatures, it is advanced inside the chamber cleaning 1, using the displacement means 11, the articles 2. By moving successively through the chambers 1, 3, 6, the articles 2 undergo the cleaning and rinsing operation with heated solvent sprayed by the nozzles 4, and the ultrasonic treatment carried out by the ultrasonic sources 5 to obtain drying with hot air and under vacuum.
- the air By drying the surface of the articles 2, the air becomes saturated with solvent vapors and passes into the solvent vapor capture system 8.
- the chambers 1, 3, 6 are sealed against each other and in relation to the environment, using the valves 10.
- the used solution consisting of a mixture of solvent, petroleum products and light and heavy mechanical impurities, passes through the cleaning chamber 1 to the cooler 15 of the regeneration system 12 of the used solvent where it is cooled to a temperature close to that of the solvent melting and then the reciprocal solubility of the solvent and of the petroleum products is reduced and an emulsion is formed; then, the emulsion passes through the decanter 16 where it settles and separates into two layers: on the one hand the upper layer 18 containing petroleum products, a small amount of dissolved solvent and light mechanical impurities, and on the other hand the lower layer 19 containing solvent, a small amount of petroleum products dissolved therein and heavy mechanical impurities.
- the upper layer 18 is poured into the separation system 20 of the components of the upper layer 18 where, passing through the crystallizer 22, the solvent crystallizes at a temperature below that of its melting: then, the heterogeneous mixture formed is directed to the device 23 for separation of petroleum products where the solvent crystals and the light mechanical impurities are separated from the petroleum products liquids by filtration or by centrifugation.
- the separated petroleum products arrive at the collector 25 of the petroleum products via the outlet 24 and the solvent crystals with the light mechanical impurities arrive at the solvent collector 27 where the solvent crystals are melted using the heater 28.
- the molten solvent using the pump 30, feeds the inlet 31 of the cooler 15 of the spent solution.
- the lower layer 19 is sent using the pump 32, from the decanter 16, to the system 21 for separating the components of the lower layer 19 where, in the washing siphon 33, the solvent is separated from the heavy mechanical impurities. Then, the solvent arrives at the heater 37 via the outlet 36 of the washing siphon 33, is heated to the required temperature and is sent via the injectors 4, to the chamber 1 for cleaning the articles, while the mechanical impurities heavy, through the outlet 38 of the washing siphon 33, pass through the evaporator 34. The light impurities from the collector 27 arrive at the evaporator through the outlet 40.
- the impurities are heated by the heater 35 to a temperature higher than that of the melting of the solvent, the solvent is then evaporated and its vapors are sent through the outlet 39 to the settling tank 16. The residues solid, light and heavy mechanical impurities are discharged from the evaporator 34 and used.
- the solvent after rinsing the articles, containing a small quantity of petroleum products, passes through the lower outlet 48 of the rinsing chamber 3 to the tube 46 of the distiller 13 and then into the charge 42.
- the solvent-free portion of the solvent is brought in.
- the solvent is brought to boiling point and is evaporated on the heated charge 42.
- the solvent vapors are condensed on the refrigerator 43 to form the distillate.
- the distillate is directed to the accumulator 14 of the distillate.
- the distillation residue essentially containing petroleum products and solvent, is sent, via the lower pipe 44 and by means of the pump 47, to the inlet 31 of the cooler 15 of the system 12 of regeneration of the spent solution.
- the solvent vapor capture system 8 is connected to the article drying chamber 6, which is moreover recommended to be supplied with hot air by the air line 52 for effective drying of the articles.
- the solvent vapors as well as the air after drying of the articles pass successively through the refrigerator-crystallizer 49, the siphon 50 and the filter 51, are cooled, the solvent vapors crystallize and are captured by the siphon 50 and on the filter 51.
- the system 8 is connected to the vacuum system 9 to create the vacuum.
- the solvent crystals captured in the apparatuses 49, 50 and 51 fall respectively in the lower parts 53, 54 and 55 thereof and, as the accumulation takes place, the crystals are melted by the heaters 56, and then are drained by the lower parts 53, 54 and 55 in the accumulator 14 of the distillate from which the distillate is brought to injectors 4 of the rinsing chamber 3 using the pump 57.
- the heterogeneous mixture consisting of liquid petroleum products, solid solvent crystals and light mechanical impurities, passes from the crystallizer 22, to the filter 59 located in the container 58 by the inlet pipe 61. Once the mixture is in the container 58 and using the vacuum system 9 connected to the pipe 62, a vacuum is created so as to separate the petroleum products therefrom.
- the petroleum products arrive at the collector 25 through the outlet pipe 24 and the solid residue, composed of solvent crystals and light mechanical impurities, is discharged from the filter 58 by means of the mechanism 60 through the outlet pipe 26 into the collector 27.
- the heterogeneous mixture passes from the crystallizer 22 to the tubing 64 of the centrifuge 63 where the separation of liquid petroleum products from solid solvent crystals and mechanical impurities takes place.
- the separated petroleum products arrive via the tubing 24 at the manifold 25 and the mechanical mixture is discharged through the tubing 26 into the manifold 27.
- T 120 ° C molten solvent
- the treatment after spraying with the molten solvent is a heating operation of the article which results in the melting of the solvent and the removal of impurities from the surface of the article.
- a fluorinated organic substance comprising eleven carbon atoms, having a melting temperature close to 90 ° C., which is insoluble in industrial oil below its melting temperature as well as chemically inert in contact with washed items and impurities.
- the cleaned article is transferred to the rinsing chamber and is rinsed with the molten distillate of fluorinated organic substance. After rinsing, the residual pollution of the surface amounts to 0.001 mg / cm2. Then, the article is conveyed to the drying chamber and is dried with hot air at a temperature of 120 to 125 ° C for 5 min.
- the solvent vapors which evaporate from the surface of the article are recovered.
- an air-vapor mixture is directed to the refrigerator-crystallizer and is cooled to a temperature of 15 to 20 ° C. Then, the vapors crystallize and partially deposit on the bottom of the refrigerator-crystallizer.
- the mixture formed, composed of crystals of solvent and air, is sent to the siphon for an additional extraction of the crystals from the air, then to the bag filter where the complete separation of the solvent crystals and the air takes place.
- a filter membrane is used in the filter, for example, of felt.
- the spent solution is regenerated as follows. It is cooled to the melting temperature. Then, the reciprocal solubility in the fluorinated solvent - industrial oil system is reduced and an industrial oil emulsion is formed in the solvent. This emulsion is decanted and two layers are formed: the upper layer containing mainly industrial oil, solvent (2 to 3% of the mass) dissolved in it and light mechanical impurities, and the lower layer mainly containing solvent, industrial oil (0.2 to 0.3% by mass) dissolved therein and heavy mechanical impurities.
- the upper layer is drained and slowly cooled to a temperature of 15 to 20 ° C. Then, the solubility of the solvent in the oil suddenly reduces and a suspension of large solvent crystals is formed.
- the industrial oil is filtered off from the suspension formed. A filter is then used, the pore size of the filter membrane of which is 100 ⁇ m.
- the separated industrial oil is collected in a collector while it does not contain more than 0.2% of its mass in solvent. The solvent crystals are removed from the filter membrane, melted and the impurities are separated.
- the solvent is reintegrated into the used solution, while the light impurities are directed to the evaporator and the solvent is separated therefrom.
- the evaporated solvent is condensed and is mixed with the spent solution, while the impurities are discharged from the evaporator and are then reused.
- the application of the method and of the installation for cleaning the surface of the articles makes it possible to achieve high cleaning efficiency, to avoid discharges of solvent and washed petroleum products into the environment.
- the invention can be used, with the greatest success in mechanical engineering, in the construction of control and measuring apparatus and in other technical fields, for cleaning articles before assembly and application of coatings protectors.
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Description
- L'invention concerne le domaine du nettoyage d'articles en les débarrassant des impuretés technologiques, et plus précisément, elle a pour objet un procédé de nettoyage des articles en les débarrassant des produits pétroliers et des impuretés mécaniques, ainsi qu'une installation pour la réalisation de ce procédé.
- L'invention peut être appliquée avec le plus grand effet au nettoyage de la surface des articles encrassés par des huiles minérales, végétales et des graisses animales, par des pâtes, des conservateurs, des liquides de coupe et d'autres impuretés technologiques, dénommés plus loin produits pétroliers et impuretés mécaniques.
- Dans la technologie moderne de production, on met en jeu un grand nombre de matériaux auxiliaires. On peut y rapporter les huiles minérales, végétales et les graisses animales, les pâtes, les conservateurs, les liquides de coupe, etc. Ils restent sur la surface des articles et rendent nécessaire un nettoyage avant l'assemblage ou l'application d'un revêtement protecteur. Dans les opérations de décrassement des articles, on utilise des solvants hydrocarbonés, des solvants hydrocarbonés chlorés et/ou fluorés, des solutions aqueuses d'électrolytes, des substances tensio-actives et des mélanges complexes à base de ceux-ci. Après l'opération de nettoyage des articles, ils sont, avec les impuretés, tous rejetés dans l'environnement sous forme de déversements industriels, de vapeurs, de produits d'incinération des résidus de distillation, de boues à ensevelir. Le prix des pertes irrécupérables de substances chimiques et le dommage causé par la pollution de l'environnement sont immenses.
- On connaît un procédé de décrassement des articles (SU-A-1093732). Ce procédé comprend le traitement de la surface des articles avec des solutions aqueuses contenant des substances tensio-actives et des activateurs du processus, par exemple, le persulfate d'ammonium, le phosphate de mono-éthanolamine, l'acide sulfamique, l'acide oxalique, des naphtalène-sulfonates et l'eau. La régénération des solutions usées est réalisée par décantation, élimination des produits pétroliers émergés à la surface de la solution et par filtrage des impuretés mécaniques.
- Dans ce procédé, la régénération de la solution usée ne consiste qu'en la décantation et le filtrage des systèmes inhomogènes. Le solvant usé, pollué d'impuretés solubles, n'est nullement régénéré. C'est ainsi que, les solutions aqueuses, et les solvants organiques et les produits pétroliers sont rejetés dans l'environnement.
- On connaît un procédé de nettoyage de la surface des articles en les débarrassant des produits pétroliers et des impuretés mécaniques (SU-A-541857) consistant en ce que l'article à nettoyer est préalablement chauffé jusqu'à 60°C, est traité avec un détergent contenant du white spirit, des alcoylphénols hydroxéthyliques ou de l'alcool gras, de l'eau, de l'alcoylsulfonate de sodium et du gaz-oil. Avec cela, l'article est maintenu 10 à 15 mn à une température de 50 à 60°C et l'article est lavé avec une solution aqueuse chauffée à 60°C et contenant 0,1 à 0,3% de tripolyphosphate et 0,1 à 1% d'alcoylphénol hydroxéthylique. La solution usée est régénérée en la chauffant jusqu'à une température de 80 à 90°C, puis le produit pétrolier surnageant est éliminé, tandis que la solution aqueuse détergente est réutilisée plusieurs fois pour le nettoyage.
- Cependant, lors de l'opération de nettoyage des articles, le solvant réagit partiellement avec les impuretés éliminées par lavage. Les produits pétroliers, les graisses et les impuretés mécaniques solides, éliminés périodiquement du processus, contiennent du solvant, des produits de sa réaction chimique avec les impuretés et doivent donc être ensevelis.
- La phase aqueuse, après saturation en composants solubles des produits pétroliers, doit aussi être ensevelie.
- On connaît un procédé de décrassement de surfaces dures des articles à l'aide de compositions de substances organiques US-A- 3957 672. Le procédé consiste en un traitement des surfaces dures aux éthers polyfluorés ou aux alcanes chlorés et/ou fluorés avec additions de perfluoro-alcools, de perfluoro-éthers, de perfluoro-acides en quantité de 0,02 à 1% en masse. Les solvants volatiles répartissent la substance dissoute sur la surface et, en se volatilisant rapidement, rejettent (dispersent) la pellicule de produits pétroliers de la surface. La consommation de la composition est égale à quelques cm³ par 100 p. carrés de surface. Dans le procédé connu, on n'a pas résolu le problème de séparation des solutions usées en constituants initiaux pour les utiliser au recyclage et la consommation en détergents est assez élevée, tandis que la base volatile, les liquides fluorocarboné en s'évaporant dans l'atmosphère, détruisent la couche d'ozone de l'atmosphère.
- On connaît aussi un procédé de nettoyage de la surface des articles (GB-A-2104104). D'après ce procédé, la surface des articles est nettoyée par un solvant en circulation, composé d'un hydrocarbure chloré liquide et d'une substance tensio-active dont les constituants sont sélectionnés de manière qu'ils ne se mélangent et ne réagissent pas avec les impuretés technologiques. La solution usée est régénérée par évaporation de l'hydrocarbure chloré liquide. Après condensation, on ajoute au solvant épuré la substance tensio-active et on le renvoie pour un nettoyage réitéré de l'article. Les impuretés éliminées par lavage, après évaporation du solvant, doivent être séparées de la substance tensio-active pour pouvoir être réutilisées. Dans le procédé, cette opération n'est pas réalisée alors que le procédé en lui-même n'est appliqué que dans un domaine restreint : le nettoyage de la surface d'articles après application de revêtements protecteurs, mais alors, il peut y avoir décomposition du solvant chloré en présence de l'eau et de chlorures de métaux avec formation de substances très toxiques.
- Pour réaliser les procédés connus, on peut utiliser l'installation de nettoyage de la surface des articles du type carrousel, qui est composée d'ensembles standards correspondant au type de la solution détergente ou aux prescriptions de l'opération technologique (D-teur V. Kampschulte et coll., RFA, Somingen, "Installation de nettoyage et de dégraissage à ultra-sons et sans ultra-sons"). L'installation comprend une chambre de nettoyage dotée d'un dispositif d'activation mécanique et à ultra-sons, du nettoyage, un dispositif de distillation, un dispositif de séparation des impuretés mécaniques solides, des condenseurs de piégeage et de condensation des vapeurs du solvant. Cette installation est caractérisée par un faible facteur d'utilisation du solvant à cause de la décomposition et de la réaction du solvant avec les impuretés mécaniques éliminées par lavage et l'eau et de l'ensevelissement des résidus de distillation contenant une quantité notable de solvant. Les pertes de solvant dans les installations de ce type font de 0,1 à 0,5 kg par m² de surface nettoyée des articles.
- On connait un procédé de nettoyage des articles en les débarrassant des produits pétroliers et des impuretés mécaniques décrit dans le document SU-A-1 189 515 ayant servi de base au préambule de la revendication principale, réalisé dans une installation et comprenant le nettoyage de la surface des articles par un solvant circulant, le séchage des articles nettoyés, la régénération de la solution usée et la séparation des impuretés éliminés par lavage. D'après ce procédé, les articles sont chauffés jusqu'à une température requise et sont traités par le solvant en circulation. Après nettoyage, l'article est séché sous vide. Les articles séchés sont refroidis et sortis de l'installation. Les vapeurs du solvant, formées lors du séchage, sont condensées et sont renvoyées au cycle de nettoyage de la surface des articles. Le solvant usé est regénéré par distillation. Il se forme alors un distillat et un résidu de distillation contenant du solvant non volatilisé, des produits pétroliers et des impuretés mécaniques éliminés par lavage. Le distillat est renvoyé au cycle de nettoyage et les composants liquides du résidu de distillation sont filtrés et réutilisés.
- Ce procédé est aussi caractérisé par de grandes pertes de solvant, causées par sa volatilité élevée, par son évacuation avec le résidu de distillation et aussi dues à sa réaction chimique avec les impuretés éliminées par lavage et l'eau.
- L'installation pour réaliser ce procédé décrite dans le document (SU-A-1 189 515) ayant servi de base à la revendication 8 comprend un transporteur pour déplacer les articles et, alignées, une chambre d'entrée, des chambres neutres, une chambre de nettoyage dotée d'un système de circulation du solvant, une chambre de séchage raccordée à un système à vide, un condenseur pour piéger les vapeurs de solvant, un distillateur, un accumulateur du distillat, un collecteur de produits pétroliers et un filtre pour séparer les impuretés mécaniques. Toutes les chambres de l'installation sont hermétiquement fermées à l'aide de vannes.
- L'invention vise à créer un procédé de nettoyage des articles consistant à les débarrasser des produits pétroliers et des impuretés mécaniques et une installation pour sa réalisation qui permettraient de changer l'état d'agrégation du milieu nettoyant du solide au gazeux, de régler la solubilité réciproque dans le système "pollutions technologiques - milieu nettoyant" et grâce à cela, d'augmenter l'efficacité du nettoyage des articles, de réduire les pertes du milieu nettoyant ainsi que la quantité d'impuretés éliminées par lavage se diffusant dans l'environnement.
- A cet effet la présente invention a pour objet un procédé de nettoyage d'articles consistant à les débarrasser des produits pétroliers et des impuretés mécaniques comprenant le traitement de la surface des articles avec un solvant en circulation, le séchage des articles nettoyés , la régénération de la solution usée, la capture des vapeurs de solvant à partir du mélange air-vapeur et la séparation des produits pétroliers et des impuretés mécaniques, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on effectue le traitement de la surface froide des articles à l'aide du solvant fondu qui se cristallise sur la surface froide des articles, puis on effectue un chauffage des articles, entraînant la fusion du solvant cristallisé, on refroidit la solution usée jusqu'à une température proche mais supérieure de 1 à 10 C° de celle de fusion du solvant entraînant la décantation de la solution refroidie avec formation de deux couches: d'une couche supérieure contenant les produits pétroliers, les impuretés mécaniques légères et une partie du solvant, et d'une couche inférieure, contenant le solvant, les impuretés mécaniques lourdes et une partie des produits pétroliers, puis on refroidit la couche supérieure jusqu'à cristallisation complète du solvant qu'elle contient, on en sépare les produits pétroliers, puis les cristaux de solvant sont fondus séparés des impuretés mécaniques légères, et réunis dans la couche inférieure dont on sépare alors le solvant des impuretés mécaniques lourdes, le solvant étant renvoyé au nettoyage des articles, tandis que les impuretés mécaniques légères de la couche supérieure et les impuretés mécaniques lourdes de la couche inférieure sont séchées pour en séparer le solvant qui est réutilisé après condensation pour nettoyer les articles.
- Ainsi, le procédé permet d'augmenter l'efficacité du nettoyage (la pollution résiduelle de la surface des articles après le nettoyage compose 0,01 à 0,05 mg/cm²), de réaliser une régénération des solutions usées avec le recyclage du solvant, d'exclure les pertes des produits pétroliers, de séparer les produits pétroliers et les impuretés mécaniques et de réduire leur rejet dans l'environnement.
- Suivant une réalisation particulière, les solvants utilisés sont des substances organiques, solides en conditions normales, fluorées et/ou chlorées, chimiquement inertes, insolubles dans les produits pétroliers et ne pouvant pas dissoudre ces derniers aux températures inférieures à la température de fusion du solvant.
- L'application de tels solvants permet de réduire leur perte grâce à l'absence d'une réaction chimique entre eux et les impuretés éliminées par lavage, à leur faible solubilité dans les produits pétroliers et aussi grâce aux valeurs faibles de la pression des vapeurs au-dessus du solvant solide. En outre, l'emploi de tels solvants permet de séparer les impuretés sans changer la composition chimique, ni les propriétés des solvants. Ainsi, on parvient pratiquement à un procédé entièrement sans rejets. Par exemple, les pertes de solvant d'après le procédé proposé ne dépassent pas 4 g par m² de surface d'article traité et on extrait des solutions usées au moins 94% des produits pétroliers initiaux introduits dans l'opération de nettoyage sur les articles encrassés.
- Il est préférable de soumettre une partie du solvant usé à la distillation, puis d'envoyer le distillat formé pour le rinçage des articles et après ce rinçage de diriger à nouveau le distillat à la distillation, tandis que le résidu de distillation, contenant les produits pétroliers et une quantité notable de solvant, doit être réuni avec la solution usée.
- L'application de ces opérations permet d'augmenter l'efficacité du nettoyage et aussi de réduire les pertes de solvant et de produits pétroliers. L'encrassement résiduel, après le rinçage de la surface des articles à l'aide du distillat de solvant, représente 0,01 à 0,001 mg/cm².
- Le problème de la prévention du rejet des vapeurs de solvant dans l'atmosphère peut être résolu en ce que l'air et les vapeurs de substances organiques chlorées et/ou fluorées, après le séchage des articles, sont refroidis jusqu'à la cristallisation complète du solvant et ensuite, les cristaux de solvant sont séparés de l'air.
- Il est préférable que les cristaux de solvant, séparés de l'air, soient fondus et utilisés pour rincer les articles. Cette opération permet d'augmenter le taux d'utilisation du solvant.
- Suivant une réalisation particulière, on sépare les produits pétroliers de la couche supérieure de la solution usée par filtrage. Le filtrage est suffisamment efficace quand, dans la couche supérieure, se trouve une quantité insignifiante d'impuretés mécaniques et les cristaux de solvant sont suffisamment grands.
- Suivant une variante de réalisation on sépare les produits pétroliers de la couche supérieure par centrifugation. La centrifugation est préférable pour séparer les produits pétroliers des cristaux finement dispersés et des impuretés mécaniques.
- La présente invention a encore pour objet une installation pour réaliser le procédé comprenant une chambre de nettoyage des articles raccordée à un système de régénération de la solution usée, comprenant un distillateur et un accumulateur du distillat communiquant avec ce dernier, une chambre de séchage des articles, un moyen pour déplacer les articles à travers les chambres, un système à dépression et un système de capture des vapeurs de solvant, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une chambre de rinçage des articles, reliée par l'intermédiaire d'une pompe à l'accumulateur de distillat et en ce que le système de régénération de la solution usée est doté d'un refroidisseur de la solution usée, raccordé à un décanteur servant à séparer la solution usée en deux couches: une couche supérieure et une couche inférieure, ledit décanteur est relié à un système de séparation des composants de la couche supérieure et à un système de séparation des composants de la couche inférieure, que le système de séparation des constituants de la couche supérieure comprend, en série, un cristalliseur et un dispositif de séparation des produits pétroliers, qui possède une sortie reliée à un collecteur de produits pétroliers, ainsi qu'une sortie raccordée à un collecteur de solvant, comportant un réchauffeur et doté d'une sortie inférieure qui, par l'intermédiaire d'une pompe, est raccordée à l'entrée du refroidisseur de la solution usée, tandis que le système de séparation des composants de la couche inférieure comprend, en série, une pompe, un siphon laveur et un évaporateur doté d'un réchauffeur incorporé, une sortie supérieure du siphon laveur étant reliée, par l'intermédiaire d'un réchauffeur, à la chambre de nettoyage, et une sortie inférieure, à l'évaporateur dont l'une des sorties est raccordée au décanteur et une autre, au collecteur du solvant.
- Pour parvenir à un nettoyage encore meilleur des articles, à obtenir un distillat exempt de produits pétroliers et à réduire les pertes du solvant et des produits pétroliers, il est rationnel que le distillateur ait trois tubulures dont l'une est raccordée, par l'intermédiaire d'une pompe, à l'entrée du refroidisseur, une autre, à la sortie supérieure du siphon laveur et à une sortie inférieure de la chambre de rinçage des articles, et la troisième, à l'accumulateur du distillat.
- Il est utile que le système de capture des vapeurs de solvant soit relié à la chambre de séchage et comprenne, en série, un réfrigérateur-cristalliseur, un siphon et un filtre reliés au système à dépression, ce qui prévient les rejets des vapeurs de solvant dans l'atmosphère et qui assure une technologie sans résidus.
- Il est recommandé que les parties inférieures du réfrigérateur-cristalliseur, du siphon et du filtre soient chauffées à l'aide d'un réchauffeur et soient raccordées à l'accumulateur du distillat. Ceci permet d'augmenter le taux d'utilisation du solvant.
- Suivant une réalisation particulière, le dispositif de séparation des produits pétroliers de la couche supérieure comprend un récipient avec un élément de filtrage, un mécanisme pour l'évacuation des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères et des tubulures: d'entrée du mélange hétérogène, de sortie des produits pétroliers, de sortie des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères et de sortie raccordée au système à dépression. Ceci assure pratiquement la séparation complète des produits pétroliers des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques. Les produits pétroliers ne contiennent alors pas plus de 0,2% (en masse) de solvant et peuvent être à nouveau utilisés à de différentes fins.
- Suivant une variante de réalisation, le dispositif de séparation des produits pétroliers de la couche supérieure est conçu sous la forme d'une centrifugeuse pourvue de tubulures d'entrée du mélange hétérogène, de sortie des produits pétroliers et de sortie des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques.
- La présente invention est éclairée par la description détaillée ci-après d'un exemple concret de sa réalisation avec référence aux dessins annexés sur lesquels:
- La figure 1 représente la vue générale d'une installation pour réaliser le procédé de nettoyage des articles consistant à les débarrasser des produits pétroliers et des impuretés mécaniques, selon l'invention;
- La figure 2 est un dispositif de séparation des produits pétroliers, selon l'invention;
- La figure 3 est un dispositif de séparation des produits pétroliers par centrifugeage, selon l'invention.
- Les articles, encrassés par des produits pétroliers et par des particules mécaniques, ayant la température du local de production, sont traités à l'aide d'un solvant fondu en circulation. A l'étape initiale du traitement, le solvant, en tombant sur la surface froide de l'article, se cristallise en changeant de volume et déplace les impuretés mécaniques solides collées sur la surface de l'article en réduisant ainsi leur adhésion à la surface. Lors de la suite du traitement des articles au solvant fondu, on effectue un chauffage des articles, la fusion du solvant et l'élimination des produits pétroliers et des impuretés mécaniques de la surface. L'encrassement résiduel à cette étape s'élève à 0,01 à 0,05 mg/cm².
- Ensuite, la solution usée, représentant un mélange de solvant, de produits pétroliers, d'impuretés mécaniques lourdes et légères, est refroidie jusqu'à une température supérieure à celle de la fusion du solvant de 1 à de 10°C, il y a alors réduction de la solubilité dans le système solvant-produits pétroliers et deux couches se forment: une couche supérieure, contenant les produits pétroliers, les impuretés mécaniques légères et du solvant partiellement dissous dans les produits pétroliers, et une couche inférieure contenant le solvant, les impuretés mécaniques lourdes et les produits pétroliers partiellement dissous dans le solvant.
- La couche supérieure est déversée et refroidie jusqu'à la température ambiante. Il en résulte que le solvant se cristallise. Les produits pétroliers sont séparés des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères par filtrage ou par centrifugation. Puis, on fait fondre le solvant, on le sépare des impuretés mécaniques légères et on l'ajoute à la couche inférieure. On sépare la couche inférieure les impuretés mécaniques lourdes, tandis que le solvant est renvoyé au nettoyage des articles. Les impuretés mécaniques légères de la couche supérieure et les impuretés mécaniques lourdes de la couche inférieure sont réunies et séchées de façon à en séparer le solvant qui est évaporé. Le solvant est ensuite condensé et à nouveau utilisé pour nettoyer les articles. Ainsi, l'efficacité du nettoyage des articles est augmentée grâce à la réduction de l'adhésion des particules mécaniques à la surface lors de la cristallisation du solvant sur la surface des articles et on assure une production sans résidus en raison du refroidissement de la couche supérieure, de la cristallisation du solvant ainsi que grâce à la séparation des produits pétroliers du solvant qui est renvoyé pour une nouvelle opération de nettoyage.
- Comme solvant pour traiter les articles, on utilise des matières organiques chlorées et/ou fluorées, solides en conditions normales, chimiquement inertes et réciproquement insolubles avec les produits pétroliers à une température inférieure à celle de la fusion du solvant. Elles devront être antidéflagrantes et inflammables, non toxiques et permettre, en utilisant les transformations de phase lors de la variation de la température, de séparer facilement les produits pétroliers et les impuretés mécaniques. En outre, des faibles pressions des vapeurs au-dessus du solvant solide à température ambiante permettent de réduire les pertes de solvant par rejets dans l'atmosphère.
- Dans le but d'augmenter l'efficacité du nettoyage et de réduire la pollution résiduelle de la surface, on rince les articles au distillat de solvant. A cette fin, une partie de solvant, prise de la couche inférieure et exempte d'impuretés mécaniques lourdes, est soumise à la distillation et le distillat est envoyé au rinçage des articles. A l'issue de cette étape, la pollution résiduelle de la surface des articles s'élève à 0,01 à 0,001 mg/cm². Après le rinçage des articles, la solution contient le solvant et une quantité insignifiante de produits pétroliers dissous dans celui-ci. Le solvant est à nouveau envoyé à la distillation, tandis que le résidu, formé en résultat de la distillation de la solution et représentant un mélange de produits pétroliers (95 à 70% de la masse) et de solvant (5 à 30% de la masse), est réuni dans la solution usée et est ensuite régénéré.
- Ainsi, on parvient à une haute efficacité de nettoyage des articles, on réduit les pertes de solvant grâce à la régénération du résidu de l'opération de distillation et on augmente aussi l'efficacité de la distillation.
- Après le rinçage, les articles sont séchés à une température supérieure à celle de fusion du solvant, sous vide ou à l'air chaud.
- L'air et les vapeurs, formées lors du séchage des articles, de solvant organiques chloré et/ou fluoré sont refroidis jusqu'à une température normale. La cristallisation du solvant se produit alors.
- Les cristaux de solvant sont séparés de l'air par filtrage, sont fondus et utilisés pour rincer les articles. Ainsi, les vapeurs de solvant sont récupérées avec efficacité par une technique simple et sont à nouveau utilisées lors de l'opération de nettoyage des articles.
- Les pertes totales du solvant lors de la réalisation du procédé décrit plus haut ne dépassent pas 0,004 kg par mètre carré de surface nettoyée d'articles, on extrait durant le processus au moins 94% des produits pétroliers.
- L'installation proposée, réalisant le procédé de nettoyage de la surface des articles, comprend une chambre 1 de nettoyage des articles 2, une chambre 3 de rinçage où se trouvent des injecteurs 4 et des sources d'ultrasons 5, une chambre 6 de séchage des articles 2, dotée d'éléments de chauffage 7, qui est raccordée à un système 8 de captage des vapeurs de solvant et à un système à dépression 9. Les chambres 1,3 et 6 sont séparées les unes des autres et du milieu extérieur par des vannes 10. L'installation comprend un moyen 11 de déplacement des articles dans les chambres 1,3 et 6.
- La chambre 1 de nettoyage des articles 2 est reliée au système 12 de régénération de la solution usée, comportant un distillateur 13, raccordé à un accumulateur 14 du distillat, un refroidisseur 15 de la solution usée connecté à un décanteur 16 pourvu d'un réchauffeur 17 incorporé. Le décanteur 16 sert à séparer la solution usée en deux couches: supérieure 18 et inférieure 19, et est relié à un système 20 de séparation des composants (produits pétroliers, solvant dissous en petite quantité dans les produits pétroliers, impuretés mécaniques légères) de la couche supérieure 18, et à un système 21 de séparation des composants (solvant, produits pétroliers dissous en petite quantité dans le solvant, impuretés mécaniques lourdes) de la couche inférieure 19. Le système 20 de séparation des composants de la couche supérieure 18 comporte, reliés en série, un cristalliseur 22 et un dispositif 23 de séparation des produits pétroliers, une sortie 24 du dispositif 23 de séparation des produits pétroliers qui est raccordée à un collecteur 25 pour les produits pétroliers, une sortie 26 raccordée à un collecteur 27 de solvant pourvu d'un réchauffeur incorporé 28. La sortie inférieure 29 du collecteur 27, par l'intermédiaire d'une pompe 30, est reliée à l'entrée 31 du refroidisseur 15 de la solution usée. Le système 21 de séparation des composants de la couche inférieure 19 comporte, reliés en série, une pompe 32, un siphon laveur 33 et un évaporateur 34 doté d'un réchauffeur incorpore 35, une sortie supérieure 36 du siphon laveur 33, est reliée par l'intermédiaire d'un réchauffeur 37 de solvant aux gicleurs 4 de la chambre de nettoyage 1 alors qu'une sortie inférieure 38 est reliée à l'évaporateur 34. Une sortie 39 de l'évaporateur 34 est reliée au décanteur 16 et une sortie 40, au collecteur 27 du solvant.
- Le système 12 de régénération de la solution usée comporte le distillateur 13 qui comprend un réchauffeur 41 pour une charge 42, un réfrigérateur 43 et trois tubulures 44, 45, 46 dont l'une, 44, située à la partie inférieure, est reliée, par l'intermédiaire d'une pompe 47, à l'entrée 31 du refroidisseur 15. La tubulure 45 est raccordée à l'accumulateur 14 du distillat, et la tubulure 46 est raccordée à une sortie inférieure 48 de la chambre 3 de rinçage des articles 2 et à la sortie supérieure 36 du siphon laveur 33.
- La chambre 6 de séchage des articles est raccordée à la chambre 3 de rinçage et au système 8 de capture des vapeurs de solvant qui comporte, connectés en série entre eux, un réfrigérateur-cristalliseur 49, un siphon 50 et un filtre 51. La chambre de séchage 6 et le système 8 de capture des vapeurs de solvant sont reliés au système à dépression 9. Il est non seulement possible, mais technologiquement recommandé, de raccorder entre eux la chambre de séchage 6 et le système 8 de capture des vapeurs de solvant à l'aide d'une conduite d'air 52.
- Les parties inférieures 53, 54, 55 du réfrigérateur-cristalliseur 49, du siphon 50 et du filtre 51 sont pourvues de réchauffeurs 56 et sont reliées à l'accumulateur 14 du distillat, qui, par l'intermédiaire d'une pompe 57, est raccordé aux gicleurs 4 de la chambre de rinçage 3.
- D'après l'une des versions, représentée sur la figure 2, le dispositif 23 de séparation des produits pétroliers de la couche supérieure 18 est constituté d'un récipient 58 pourvu d'un élément filtrant 59, d'un mécanisme de déchargement 60 des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères, et des tubulures d'entrée 61 pour le mélange hétérogène, de la sortie des produits pétroliers 24, raccordée au collecteur des produits pétroliers 25, de la sortie 26 des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères, elle-même raccordée au collecteur de solvant 27, ainsi que d'une sortie 62 reliée au système à dépression 9.
- Dans la version représentée sur la figure 3, le dispositif de séparation 23 des produits pétroliers de la couche supérieure 18 est constitué par une centrifugeuse 63 qui est pourvue d'une tubulure d'entrée 64 pour l'admission du mélange hétérogène, raccordée au cristalliseur 48, ainsi que de deux tubulures de sortie 24 et 26, reliées respectivement au collecteur des produits pétroliers 25 et au collecteur de solvant 27.
- L'installation de nettoyage des articles consistant à les débarrasser des produits pétroliers et des impuretés mécaniques fonctionne de la manière suivante.
- Avant de commencer le nettoyage des articles, l'installation est mise en service. Pour cela, on branche les réchauffeurs 7, 17, 37, 41 et on admet l'agent de refroidissement dans le refroidisseur 15, le réfrigérateur-cristalliseur 49 et le réfrigérateur 43. Après avoir atteint les températures requises, on fait avancer à l'intérieur de la chambre de nettoyage 1, à l'aide du moyen de déplacement 11, les articles 2. En se déplaçant successivement à travers les chambres 1, 3, 6, les articles 2 subissent l'opération de nettoyage et de rinçage au solvant chauffé projeté par les gicleurs 4, et le traitement par ultrasons effectué par les sources d'ultrasons 5 pour obtenir un séchage à air chaud et sous vide.
- En séchant la surface des articles 2, l'air se sature de vapeurs de solvant et passe dans le système de capture des vapeurs de solvant 8. Les chambres 1, 3, 6 sont rendues étanches, l'une par rapport à l'autre et par rapport à l'environnement, à l'aide des vannes 10.
- La solution usée, constituée par un mélange de solvant, de produits pétroliers et d'impuretés mécaniques légères et lourdes, passe par la chambre de nettoyage 1 jusqu'au refroidisseur 15 du système de régénération 12 du solvant usé où elle est refroidie jusqu'à une température proche de celle de la fusion du solvant et alors la solubilité réciproque du solvant et des produits pétroliers se réduit et il se forme une émulsion; ensuite, l'émulsion passe dans le décanteur 16 où elle se décante et se sépare en deux couches: d'une part la couche supérieure 18 contenant des produits pétroliers, une petite quantité de solvant y dissous et des impuretés mécaniques légères, et d'autre part la couche inférieure 19 contenant du solvant, une petite quantité de produits pétroliers qui y sont dissous et des impuretés mécaniques lourdes. La couche supérieure 18 est déversée dans le système de séparation 20 des composants de la couche supérieure 18 où, en passant par le cristalliseur 22, le solvant se cristallise à une temperature inférieure à celle de sa fusion: ensuite, le mélange hétérogène formé est dirigé vers le dispositif 23 de séparation des produits pétroliers où les cristaux de solvant et les impuretés mécaniques légères sont séparés des produits pétroliers liquides par filtrage ou par centrifugation. Les produits pétroliers séparés arrivent au collecteur 25 des produits pétroliers par la sortie 24 et les cristaux de solvant avec les impuretés mécaniques légères arrivent au collecteur 27 du solvant où les cristaux de solvant sont fondus à l'aide de réchauffeur 28. Par la sortie inférieure 29 du collecteur 27, le solvant fondu, à l'aide de la pompe 30, alimente l'entrée 31 du refroidisseur 15 de la solution usée.
- La couche inférieure 19 est envoyée à l'aide de la pompe 32, depuis le décanteur 16, au système 21 de séparation des composants de la couche inférieure 19 où, dans le siphon laveur 33, le solvant est séparé des impuretés mécaniques lourdes. Ensuite, le solvant arrive au réchauffeur 37 par la sortie 36 du siphon laveur 33, est chauffé jusqu'à la température requise et est envoyé par l'intermédiaire des injecteurs 4, vers la chambre 1 de nettoyage des articles, tandis que les impuretés mécaniques lourdes, par la sortie 38 du siphon laveur 33, passent dans l'évaporateur 34. Les impuretés légères du collecteur 27 arrivent à l'évaporateur par la sortie 40.
- Dans l'évaporateur 34, les impuretés sont chauffées par le réchauffeur 35 jusqu'à une température supérieure à celle de la fusion du solvant, le solvant est alors évaporé et ses vapeurs sont envoyées par la sortie 39 jusqu'au décanteur 16. Les résidus solides, les impuretés mécaniques légères et lourdes sont déchargées de l'évaporateur 34 et utilisés.
- Le solvant, après rinçage des articles, contenant une petite quantité de produits pétroliers, passe par la sortie inférieure 48 de la chambre 3 de rinçage jusqu'à la tubulure 46 du distillateur 13 et ensuite dans la charge 42. Ici même, par la sortie supérieure 36 du siphon laveur 33, on amène la partie de solvant exempte d'impuretés mécaniques. Le solvant est porté jusqu'à ébullition et est évaporé sur la charge chauffée 42. Les vapeurs de solvant sont condensées sur le réfrigérateur 43 pour former le distillat. Par la tubulure 45, le distillat est dirigé vers l'accumulateur 14 du distillat. Le résidu de distillation, contenant essentiellement des produits pétroliers et du solvant, est envoyé, par la tubulure inférieure 44 et à l'aide de l'intermédiaire de la pompe 47, jusqu'à l'entrée 31 du refroidisseur 15 du système 12 de régénération de la solution usée.
- Le système 8 de capture des vapeurs de solvant est relié à la chambre 6 de séchage des articles, qu'il est d'ailleurs recommandé d'alimenter en air chaud par la conduite d'air 52 pour un séchage efficace des articles. Les vapeurs de solvant ainsi que l'air après séchage des articles, passent successivement par le réfrigérateur-cristalliseur 49, le siphon 50 et le filtre 51, sont refroidis, les vapeurs de solvant se cristallisent et sont capturées par le siphon 50 et sur le filtre 51. Le système 8 est raccordé au système à dépression 9 pour créer le vide.
- Les cristaux de solvant capturés dans les appareils 49, 50 et 51 chutent respectivement dans les parties inférieures 53, 54 et 55 de ceux-ci et, au fur et à mesure de l'accumulation, les cristaux sont fondus par les réchauffeurs 56, et ensuite sont vidangés par les parties inférieures 53, 54 et 55 dans l'accummulateur 14 du distillat d'où le distillat est amené jusqu'aux injecteurs 4 de la chambre de rinçage 3 à l'aide de la pompe 57.
- D'après l'une des versions (figure 2), le mélange hétérogène, constitué de produits pétroliers liquides, de cristaux solides de solvant et d'impuretés mécaniques légères, passe depuis le cristalliseur 22, au filtre 59 situé dans le récipient 58 par la tubulure d'entrée 61. Une fois que le mélange se trouve dans le récipient 58 et à l'aide du système à dépression 9 branché à la tubulure 62, on créé une dépression de façon à en séparer les produits pétroliers.
- Les produits pétroliers arrivent au collecteur 25 par la tubulure de sortie 24 et le résidu solide, composé de cristaux de solvant et d'impuretés mécaniques légères, est déchargé du filtre 58 à l'aide du mécanisme 60 par la tubulure de sortie 26 dans le collecteur 27.
- D'après une autre version (figure 3), le mélange hétérogène passe du cristalliseur 22 à la tubulure 64 de la centrifugeuse 63 où s'effectue la séparation des produits pétroliers liquides des cristaux solides de solvant et des impuretés mécaniques. Les produits pétroliers séparés arrivent par la tubulure 24 au collecteur 25 et le mélange mécanique, est déchargé par la tubulure 26 dans le collecteur 27.
- Ainsi est assurée une haute qualité de nettoyage et une réduction des rejets dans l'environnement grâce aux opérations de cristallisation du solvant sur la surface des articles en nettoyage, à la régénération plus complète du solvant et à la séparation des impuretés en circuit technologique fermé.
- Pour avoir une notion plus complète des avantages de l'invention, on se rapporte à un exemple concret d'application de celle-ci.
- Les articles à surface totale de 1 m², pollués par des huiles industrielles de destinations diverses, par des limailles métalliques et la poussière, sont placés dans la chambre de nettoyage où ils sont traités durant 5 mn par un jet de solvant fondu (T 120°C) circulant. En début de traitement, le solvant fondu qui tombe sur la surface froide de l'article se cristallise, modifie son volume, déplace les particules solides collées à la surface de l'article et réduit ainsi leur adhésion à cette surface. Le traitement suivant l'aspersion avec le solvant fondu est une opération de chauffage de l'article qui aboutit à la fonte du solvant et à l'élimination des impuretés de la surface de l'article. On utilise comme solvant une substance organique fluorée comprenant onze atomes de carbone, ayant une température de fusion proche de 90°C et qui est insoluble dans l'huile industrielle au-dessous de sa température de fusion en même temps que chimiquement inerte au contact avec les articles lavés et les impuretés.
- L'article nettoyé est transféré dans la chambre de rinçage et est rincé avec le distillat fondu de substance organique fluorée. Après rinçage, la pollution résiduelle de la surface s'élève à 0,001 mg/cm². Ensuite, l'article est acheminé vers la chambre de séchage et est séché à l'air chaud à une température de 120 à 125°C durant 5 mn.
- Les vapeurs de solvant qui s'évaporent de la surface de l'article sont récupérées. Dans ce but, un mélange air-vapeur est dirigé vers le réfrigérateur-cristalliseur et est refroidi jusqu'à une température de 15 à 20°C. Alors, les vapeurs se cristallisent et se déposent partiellement sur le fond du réfrigérateur-cristalliseur. Le mélange formé, composé de cristaux de solvant et d'air, est envoyé au siphon pour une extraction supplémentaire des cristaux de l'air, puis au filtre à manches où s'effectue la séparation complète des cristaux de solvant et de l'air. On utilise comme membrane filtrante dans le filtre, par exemple, du feutre.
- Les cristaux de solvant récupérés à partir du mélange air-vapeur dans le réfrigérateur-cristalliseur, à l'intérieur du siphon et dans le filtre, sont fondus et intégrés au distillat de solvant.
- Après le nettoyage de l'article, la solution usée est régénérée de la manière suivante. On la refroidit jusqu'à la température de fusion. Alors, la solubilité réciproque dans le système solvant fluoré - huile industrielle se réduit et il se forme une émulsion d'huile industrielle dans le solvant. On fait décanter Cette émulsion et il se forme alors deux couches : la couche supérieure contenant principalement de l'huile industrielle, du solvant (2 à 3% de la masse) dissout dans celle-ci et des impuretés mécaniques légères, et la couche inférieure contenant principalement du solvant, de l'huile industrielle (0,2 à 0,3% de la masse) dissoute dans celui-ci et des impuretés mécaniques lourdes.
- La couche supérieure est vidangée et lentement refroidie jusqu'à une température de 15 à 20°C. Alors, la solubilité du solvant dans l'huile se réduit brusquement et il se forme une suspension de gros cristaux de solvant. On sépare par filtrage de la suspension formée l'huile industrielle. On utilise alors un filtre dont la dimension des pores de la membrane filtrante est de 100 µm. L'huile industrielle séparée est recueillie dans un collecteur alors qu'elle ne contient pas plus de 0,2% de sa masse en solvant. Les cristaux de solvant sont retirés de la membrane filtrante, fondus et les impuretés sont séparées.
- Après le nettoyage de l'article, le solvant est réintégré à la solution usée, tandis que les impuretés légères sont dirigées vers l'évaporateur et on en sépare le solvant. Le solvant évaporé est condensé et est mélangé à la solution usée, tandis que les impuretés sont déchargées de l'évaporateur et sont ensuite réutilisées.
- On sépare dans le siphon laveur la couche inférieure ces impuretés mécaniques lourdes qui sont envoyées à l'évaporateur, tandis que le solvant est à nouveau employé au nettoyage des articles. Une partie déterminée de solvant est distillée pour obtenir un solvant exempt d'huile industrielle et il est ensuite utilisé pour rincer les articles. Après rinçage, le solvant est à nouveau renvoyé à la distillation. Le résidu de distillation qui représente un mélange de 95 à 70% de la masse en huile industrielle avec 5 à 30% de la masse en solvant, est ajouté à la solution usée et régénéré d'après le schéma décrit plus haut. Le solvant, évacué avec le résidu de distillation, est renouvelé par distillation d'une partie de solvant exempt d'impuretés mécaniques, prélevée dans la couche inférieure.
-
- Ainsi, l'application du procédé et de l'installation pour nettoyer la surface des articles permet d'atteindre une haute efficacité de nettoyage, d'éviter les rejets de solvant et des produits pétroliers lavés dans l'environnement.
- L'invention peut être utilisée, avec le plus grand succès dans la construction mécanique, dans la construction d'appareils de contrôle et de mesure et dans d'autres domaines techniques, pour nettoyer les articles avant l'assemblage et l'application de revêtements protecteurs.
Claims (13)
- Procédé de nettoyage d'articles consistant à les débarrasser des produits pétroliers et des impuretés mécaniques comprenant le traitement de la surface des articles avec un solvant en circulation, le séchage des articles nettoyés, la régénération de la solution usée, la capture des vapeurs de solvant à partir du mélange air-vapeur et la séparation des produits pétroliers et des impuretés mécaniques, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement de la surface froide des articles à l'aide du solvant fondu qui se cristallise sur la surface froide des articles, puis on effectue un chauffage des articles entraînant la fusion du solvant cristallisé, on refroidit la solution usée jusqu'à une température proche mais supérieure de 1 à 10°C de celle de fusion du solvant entraînant la décantation de la solution refroidie avec formation de deux couches: d'une couche supérieure contenant les produits pétroliers, les impuretés mécaniques légères et une partie du solvant, et d'une couche inférieure, contenant le solvant, les impuretés mécaniques lourdes et une partie des produits pétroliers, puis on refroidit la couche supérieure jusqu'à cristallisation complète du solvant qu'elle contient, on en sépare les produits pétroliers, puis les cristaux de solvant sont fondus, séparés des impuretés mécaniques légères et réunis dans la couche inférieure dont on sépare alors le solvant des impuretés mécaniques lourdes, le solvant étant renvoyé au nettoyage des articles, tandis que les impuretés mécaniques légères de la couche supérieure et les impuretés mécaniques lourdes de la couche inférieure sont séchées pour en séparer le solvant qui est réutilisé après condensation pour nettoyer les articles.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une qualité de solvant tel que des substances organiques chlorées et/ou fluorées, solides en conditions normales, chimiquement inertes, insolubles dans les produits pétroliers et ne pouvant pas dissoudre ces derniers à une température inférieure à la température de fusion du solvant.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet une partie du solvant usé à la distillation, qu'on envoie le distillat formé au rinçage des articles, et après le rinçage des articles, on envoie de nouveau le distillat à la distillation, en ajoutant le résidu de distillation formé lors de la distillation à la solution usée.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'après le séchage des articles, on refroidit l'air et les vapeurs de substances organiques chlorées et/ou fluorées jusqu'à la cristallisation complète du solvant, puis les cristaux de solvant sont séparés de l'air.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait fondre les cristaux de solvant séparés de l'air en utilisant le solvant fondu pour rincer les articles.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sépare les produits pétroliers de la couche supérieure par filtrage.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sépare les produits pétroliers de la couche supérieure par centrifugation.
- Installation pour réaliser le procédé selon la revendication 1, comprenant une chambre (1) de nettoyage des articles (2), raccordée à un système (12) de régénération de la solution usée, comportant un distillateur (13) et un accumulateur (14) du distillat communiquant avec ce dernier, une chambre (6) de séchage des articles, un moyen (11) de déplacement des articles à travers les chambres (1,3 et 6), un système à dépression (9) et un système (8) de capture des vapeurs de solvant, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une chambre (3) de rinçage des articles, reliée par l'intermédiaire d'une pompe (57) à l'accumulateur du distillat (14) et en ce que le système (12) de régénération de la solution usée est doté d'un refroidisseur (15) de la solution usée relié à un décanteur (16) servant à séparer la solution usée en deux couches: supérieure et inférieure, qui est raccordé à un système (20) de séparation des composants de la couche supérieure (18) et à un système (21) de séparation des composants de la couche inférieure (19), que le système (20) de séparation des composants de la couche supérieure (18) comprend, reliés en série, un cristalliseur (22) et un dispositif (23) de séparation des produits pétroliers qui possède une sortie (24) raccordée, à un collecteur (25) des produits pétroliers ainsi qu'une sortie (26), raccordée à un collecteur (27) du solvant, pourvu d'un réchauffeur (28) et possédant une sortie inférieure (29), qui par l'intermédiaire d'une pompe (30) est reliée à l'entrée (31) du refroidisseur (15) de la solution usée, et le système (21) de séparation des composants de la couche inférieure (19) comprend, reliés en série, une pompe (32), un siphon laveur (33) et un évaporateur (34) doté d'un réchauffeur incorporé (35), une sortie supérieure (36) du siphon laveur (33) étant raccordée, par l'intermédiaire d'un réchauffeur (37), à la chambre de nettoyage (1), et une sortie inférieure (38) de ce siphon étant raccordée à l'évaporateur (34) qui a une sortie (39) raccordée au décanteur (16) et une autre sortie (40), raccordée au collecteur (27) du solvant.
- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le distillateur (13) est pourvu de trois tubulures (44,45,46) dont l'une est raccordée, par l'intermédiaire d'une pompe (47), à l'entrée (31) du refroidisseur (15), une autre (46) est raccordée à la sortie supérieure (36) du siphon laveur (33) et à une sortie inférieure (48) de la chambre (3) de rinçage des articles (2), la troisième tubulure (45) étant raccordée à l'accumulateur (14) du distillat.
- Installation selon revendication 8, caractérisée en ce que le système (8) de capture des vapeurs de solvant est raccordé à la chambre de séchage (6) et comporte, reliée en série, un réfrigérateur-cristalliseur (49), un siphon (50) et un filtre (51), reliés au système à dépression (9).
- Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les parties inférieures (53, 54, 55) du réfrigérateur-cristalliseur (49) du siphon (50) et du filtre (51) sont réalisées chauffées à l'aide d'un réchauffeur (56) et sont raccordées à l'accumulateur (14) du distillat.
- Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif (23) de séparation des produits pétroliers de la couche supérieure (18) comporte un récipient (58) pourvu d'un élément de filtrage (59), un mécanisme (60) pour l'évacuation des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères, et des tubulures (24, 26, 61, 62): d'entrée (61) du mélange hétérogène, de sortie (24) des produits pétroliers, de sortie (26) des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques légères et de sortie (62), reliée au système à dépression (9).
- Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif (23) de séparation des produits pétroliers de la couche supérieure (18) est conçu sous la forme d'une centrifugeuse (63) pourvue de tubulures (24, 26 et 64): d'entrée (64) du mélange hétérogène, de sortie (24) des produits pétroliers et de sortie (26) des cristaux de solvant et des impuretés mécaniques.
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