Способ и солнечная установка для получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к переработке отходов масложировой промышленности с применением параболоцилиндрических концентратов солнечного излучения. Способ получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности предусматривает очистку кубового отхода от механических примесей, фильтрацию, определение необходимых добавок для получения заданных свойств конечного продукта, загрузку в приемник-реактор параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения, нагревание до температуры 105-110°С и выдержку при этой температуре до обезвоживания сырья с удалением паров из зоны реактора. Для получения полуфабриката в обезвоженное сырье вводят моноэтаноламин - 0,003% от общей массы сырья, кремнийорганическую жидкость ПМС-200 и подвергают светотермической обработке при температуре 110-150°С при постоянном перемешивании. Для получения битумоподобного вяжущего вещества температуру полученного полуфабриката доводят до 180-260°С и, перемешивая, подвергают облучению концентрированным солнечным светом с возможным дополнительным выправлением состава полуфабриката добавлением пластификаторов, смолы и масла. В дальнейшем готовое битумоподобное вяжущее вещество выпаривают при температуре 260-300°С, охлаждают, расфасовывают и складируют, а в остатке получают пек, после выгрузки реактор загружают и повторяют процесс. Солнечная установка для получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности состоит из устройства солнечного нагрева кубового отхода, параболоцилиндрического концентратора, солнечного излучения с опорно-поворотным механизмом и устройством слежения за Солнцем, приемник-реактор, заполненный очищенным от механических примесей кубовым отходом и выполненный в виде трубы с прозрачным для солнечного света окном и тепловой изоляцией с необлучаемой стороны, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с вентилем для отвода паров воды, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с инжектором для впрыскивания химических добавок, загрузочное и разгрузочное устройства, холодильник для охлаждения продуктов, механизм удержания приемника-реактора в положении, обеспечивающем выход паров воды при повороте концентратора, выполненный в виде грузового отвеса и крепления приемника-реактора на подшипниках. Изобретение позволяет с помощью установки на основе параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения и приемника-реактора концентрированного излучения переработать кубовые отходы масложировой промышленности, снизив энергоемкость процесса и себестоимость продукции. 2 н.з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области гелиотехники и, в частности, к созданию конструкции солнечных установок на основе параболоцилиндрических концентраторов солнечного излучения для переработки отходов масложировой промышленности и получения из них товарной продукции.

Известно солнечное устройство и способ нагрева воды с его помощью. Устройство состоит из двух концентраторов солнечного излучения цилиндрической формы отражающей поверхности, расположенных определенным образом относительно друг друга. Их плоскости симметрии, относительно которых располагаются два приемника, ориентированы так, что плоскость симметрии первого концентратора ориентирована на юго-запад, а плоскость симметрии второго концентратора - на юго-восток. Плоскости этих двух концентраторов образуют двухгранный угол, величина которого должна быть не меньше 180 угл.град. Плоскости приемников расположены по нормали к плоскостям концентраторов. Концентраторы расположены так, что вершинные линии их отражающих поверхностей образуют определенный угол с горизонтальной поверхностью, величина которого определяется широтой местности. Нагретая в приемниках вода термосифоном поступает по трубам в бак-аккумулятор. Холодная вода из нижней части бака по трубам снова поступает в приемники. При перемещении Солнца по небосводу утром работает второй концентратор с приемником, в середине дня работают оба концентратора, вечером - первый концентратор с приемником (Effective and Simple Solar Concentrator: Пат. 5245985 США, МКИ⁵ F 24 J 3/02 /Holland Reecher./ - №787401: заявл. 04.11.91; опубл. 21.08.93; НКИ 126/640).

Недостатком этой конструкции и способа нагрева воды является низкий КПД из-за неполного режима освещенности обоих концентраторов в течение дня. Кроме того, в этой установке жидкость перемещается термосифоном, что делает ее малопроизводительной и неэффективной.

Известна гелиоэнергетическая установка для нагрева воска, включающая передвижной контейнер с остекленной фронтальной плоскостью и теплоизолированной сотами боковой поверхностью. В объеме контейнера расположен параболоцилиндрический концентратор, который отражает проникающий через остекление лучистый поток, остекление обеспечивает поддержание температуры воска благодаря парниковому эффекту. В целях сглаживания температуры дно контейнера выполнено из термически изолированного материала. Предусмотрены емкость для сбора готового продукта, теневой указатель высоты и азимута Солнца. Перемещение концентратора в зависимости от этих двух величин позволяет регулировать его тепловой режим (Verficteur solaire a capteur focalisant. Chrvalin Guo noel Raul Marie. Заявка 252586/ Франция, заявл. 30.05.82. №8207616, опубл. 04.11.89. МКИ⁵ F 24 J 3/02, A 01 К 59/06).

Недостатком данной конструкции являются большие оптические потери при прохождении солнечных лучей через ограждение при отражении от поверхности.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является солнечная установка для получения расплавленного битума. Она включает в себя параболические концентраторы солнечной энергии и плоские солнечные коллекторы, обеспечивающие расплавление битума до 100-120°С и нагрев воды [The determination of main parameter for design of the Solar energy heating system for road pitch/ (Ren Chao Shu, Vun Xu Xian, Shong Cou Ding) Clean and safe Energy forever. ISES. Sol. World congr. Kobe, Sept. 4-8, 1989, Bean Abster. Parkville, 1989, с.467].

Недостатком этой солнечной установки является сложность конструкции и высокая стоимость. Кроме того, не полностью используется энергетическая эффективность параболического концентратора солнечной энергии.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и установки на основе параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения и приемника-реактора концентрированного солнечного излучения для переработки кубовых отходов масложировой промышленности, с целью снижения энергоемкости и себестоимости продукции.

Технический результат: расширена сырьевая база.

Технический результат достигается тем, что в способе получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности, состоящем в солнечном нагреве отхода, исходное сырье (кубовые отходы) подвергают очистке от механических примесей и загрязнений, фильтрации, а также определяют химический состав очищенного сырья, определяют необходимые добавки для получения заданных свойств конечного продукта, загружают в приемник-реактор параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения, нагревают до температуры 105-110°С и выдерживают при этой температуре до его обезвоживания с удалением паров из зоны реактора, в обезвоженное сырье вводят определенные ранее необходимые добавки, например, моноэтаноламин (МЭА) - 0,003% от общей массы сырья, кремнийорганической жидкости ПМС-200, подвергают светотермической обработке при температуре 110-150°С при постоянном перемешивании, получая таким образом полуфабрикат вяжущего вещества, а для получения конечного продукта, например, битумоподобного вяжущего вещества доводят температуру полуфабриката вяжущего вещества до 180-260°С и, перемешивая, подвергают облучению концентрированным солнечным светом с возможным дополнительным выправлением состава полуфабриката вяжущего вещества добавлением пластификаторов, смолы и масла и таким образом получают готовое битумоподобное вяжущее вещество, которое в дальнейшем выпаривают при температуре 260-300°С, охлаждают, расфасовывают и складируют, а в остатке получают пек и при дальнейшей переработке другие товарные продукты; после выгрузки реактор загружают и повторяют процесс.

Технический результат достигается также тем, что солнечная установка для получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности, состоящая из устройства солнечного нагрева кубового отхода, содержит параболоцилиндрический концентратор солнечного излучения с опорно-поворотным механизмом и устройством слежения за Солнцем, приемник-реактор, заполненный очищенным от механических примесей кубовым отходом и выполненный в виде трубы с прозрачным для солнечного света окном и тепловой изоляцией с необлучаемой стороны, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с вентилем для отвода паров воды, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с инжектором для впрыскивания химических добавок; загрузочное и разгрузочное устройства; холодильник для охлаждения продуктов; механизм удержания приемника-реактора в положении, обеспечивающем выход паров воды при повороте концентратора, выполненный в виде грузового отвеса и крепления приемника-реактора на подшипниках.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлена схема технологического процесса и общий вид солнечной установки (Фиг.1 и 2) для переработки кубовых отходов масложировой промышленности и получения из них вяжущих веществ.

Процесс переработки кубовых отходов масложировой промышленности и получения из них вяжущих веществ состоит из нескольких этапов. На первом этапе исходное сырье (кубовые отходы) подвергают очистке от механических примесей и загрязнений, а также фильтрации с помощью тканых фильтров. Определяют химический состав очищенного сырья с целью определения необходимых добавок, вводимых в сырье в процессе дальнейшей переработки для получения заданных свойств конечного продукта. Очищенное сырье загружают в приемник-реактор, установленный в фокусе параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения. В приемнике-реакторе производят нагрев очищенного сырья до температуры 105-110°С и выдерживают при этой температуре до его обезвоживания с удалением паров из зоны реактора, в обезвоженное сырье вводят определенные ранее необходимые добавки, например, моноэтаноламин (МЭА) - 0,003% от общей массы полуфабриката, 2-3 капли кремнийорганической жидкости ПМС-200, затем подвергают светотермической обработке при температуре 110-150°С при постоянном перемешивании со скоростью 60 об/мин и таким образом получают полуфабрикат вяжущего вещества. В дальнейшем выправляют его химические свойства для получения конечного продукта. Например, для получения битумоподобного вяжущего вещества доводят температуру полуфабриката вяжущего вещества до 180-260°С и, перемешивая со скоростью 60 об/мин, подвергают облучению концентрированным солнечным светом с возможным дополнительным выправлением состава полуфабриката вяжущего вещества, в частности процентного содержания асфальтена, смолы, и, масла добавлением пластификаторов, смолы и масла, и, таким образом регулируя физико-механические, физико-химические и теплотехнические свойства, получают готовое битумоподобное вяжущее вещество, которое в дальнейшем выпаривают при температуре 260-300°С, охлаждают, расфасовывают и складируют, а в остатке получают пек и при возможной дальнейшей переработке другие товарные продукты; после выгрузки реактор загружают и повторяют процесс.

Солнечная установка (фиг.2) для получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности содержит:

параболоцилиндрический концентратор солнечного излучения 1 с опорно-поворотным механизмом и устройством слежения за Солнцем (не показано); приемник-реактор 2, выполненный, например, в виде трубы из кварцевого стекла с прозрачным для солнечного света окном 3 и тепловой изоляцией 4 с необлучаемой стороны; рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с вентилем 5 для отвода паров воды и рассредоточенные по длине штуцеры, соединенные в коллектор с инжектором 6 для впрыскивания химических добавок; загрузочное 7 и разгрузочное устройства 8; механизм 9 удержания приемника-реактора в положении, обеспечивающем выход паров воды при повороте концентратора, выполненный, например, в виде грузового отвеса 10 и крепления приемника-реактора на подшипниках 11; патрубок с вентилем 12 и холодильник 13 для отвода и охлаждения продуктов перегонки.

Установка для переработки кубового отхода масложировой промышленности и получения из него вяжущего вещества работает следующим образом. Приемник-реактор загружают примерно на 70% объема очищенным кубовым отходом масложировой промышленности (темной жидкостью). Приемник-реактор расположен в линейном фокусе параболоцилиндрического концентратора и имеет теплоизолирующий слой. Солнечное излучение попадает непосредственно на отражающую поверхность концентратора, после отражения от зеркальной поверхности - в окно приемника-реактора, а затем поглощается темной жидкостью. Поглощенная солнечная энергия нагревает жидкость, а парниковый эффект и теплоизоляция препятствуют охлаждению жидкости; жидкость при нагреве до температуры 105-110°С обезвоживается, а пары воды сбрасываются в атмосферу или утилизируются. Получившееся сырье имеет темно-коричневый цвет, коэффициент кинематической вязкости до 1000 мм²/с. В обезвоженное сырье через инжектор добавляют определенные по результатам анализа состава очищенного сырья химические вещества, например, моноэтаноламин (МЭА) - 0,003% от общей массы полуфабриката, 2-3 капли кремнийорганической жидкости ПМС-200. Затем полуфабрикат подвергают светотермической обработке при температуре 110-150°С при постоянном перемешивании со скоростью 60 об/мин, и таким образом получают полуфабрикат вяжущего вещества. В дальнейшем выправляют его химические свойства. Например, для получения битумоподобного вяжущего вещества полуфабрикат вяжущего вещества при температуре 180-260°С дополнительно подвергают облучению концентрированным солнечным светом при постоянном перемешивании со скоростью 60 об/мин и выправляют процентное содержание асфальтена, смолы и масла добавлением через инжектор пластификаторов, смолы и масла, регулируя таким образом физико-механические, физико-химические и теплотехнические свойства битумоподобного вяжущего вещества.

На заключительной стадии процесса из приемника-реактора выпаривают битумоподобное вяжущее вещество при температуре 260-300°С, охлаждают его, а полученные в остатке пек и другие вещества могут подвергаться дальнейшей переработке для получения товарных продуктов, например ксилита. Для охлаждения продуктов перегонки их направляют в холодильник, а затем расфасовывают и отправляют на склад. После выгрузки реактор снова загружают, и процесс повторяется.

1. Способ получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности, состоящий в солнечном нагреве отхода, отличающийся тем, что исходное сырье (кубовые отходы) подвергают очистке от механических примесей и загрязнений, фильтрации, а также определяют химический состав очищенного сырья, определяют необходимые добавки для получения заданных свойств конечного продукта, загружают в приемник-реактор параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения, нагревают до температуры 105-110°С и выдерживают при этой температуре до его обезвоживания с удалением паров из зоны реактора, в обезвоженное сырье вводят определенные ранее необходимые добавки, например, моноэтаноламин (МЭА) 0,003% от общей массы сырья, кремнийорганической жидкости ПМС-200, подвергают светотермической обработке при температуре 110-150°С при постоянном перемешивании, получая таким образом полуфабрикат вяжущего вещества, а для получения конечного продукта температуру полученного полуфабриката вяжущего вещества доводят до 180-260°С и, перемешивая, подвергают облучению концентрированным солнечным светом с возможным дополнительным выправлением состава полуфабриката вяжущего вещества добавлением пластификаторов, смолы и масла и таким образом получают готовое вяжущее вещество, которое в дальнейшем выпаривают при температуре 260-300°С, охлаждают, расфасовывают и складируют, а в остатке получают пек и при дальнейшей переработке другие товарные продукты; после выгрузки реактор загружают и повторяют процесс.

2. Солнечная установка для получения вяжущих веществ из кубового отхода масложировой промышленности, состоящая из устройства солнечного нагрева кубового отхода, отличающаяся тем, что она содержит параболоцилиндрический концентратор солнечного излучения с опорно-поворотным механизмом и устройством слежения за Солнцем, приемник-реактор, заполненный очищенным от механических примесей кубовым отходом и выполненный в виде трубы с прозрачным для солнечного света окном и тепловой изоляцией с необлучаемой стороны, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с вентилем для отвода паров воды, рассредоточенные по длине приемника-реактора штуцеры, соединенные в коллектор с инжектором для впрыскивания химических добавок; загрузочное и разгрузочное устройства; холодильник для охлаждения продуктов; механизм удержания приемника-реактора в положении, обеспечивающем выход паров воды при повороте концентратора, выполненный в виде грузового отвеса и крепления приемника-реактора на подшипниках.