一种清洗溶剂回收装置及方法.pdf

本发明涉及一种清洗溶剂回收装置，由溶剂回收系统和蒸馏主机系统组成；溶剂回收系统包括分别设在面涂手喷室和面涂机器人喷涂室两侧内的多个废溶剂收集槽、废溶剂收集管道、气动隔膜泵、废溶剂储存桶、进口通过自动进料口与废溶剂储存桶连通的气动进料泵，该气动进料泵的出口与蒸馏主机系统连通；其特征在于：在该溶剂回收系统的废溶剂储存桶上设有气动防爆搅拌器和液位控制器。本发明采用在线回收利用废溶剂，不仅环保、安全地解决了废溶剂的存储、转运和处理问题，减少VOC的排放，而且不到1年就可以收回设备投资成本，实现了降低成本和环保的双重效益。

1、  一种清洗溶剂回收装置，由溶剂回收系统和蒸馏主机系统组成；
所述的溶剂回收系统包括分别设在面涂手喷室(1)和面涂机器人喷涂室(3)两侧内的多个废溶剂收集槽(2)、与各废溶剂收集槽连通的废溶剂收集管道(4)、进口与废溶剂收集管道连通的气动隔膜泵(5)、与气动隔膜泵出口连通的废溶剂储存桶(6)、进口通过自动进料口(15)与废溶剂储存桶连通的气动进料泵(13)，该气动进料泵的出口与蒸馏主机系统(7)连通；其特征在于：
在该溶剂回收系统的废溶剂储存桶(6)上设有气动防爆搅拌器(8)和液位控制器(9)。

2、  根据权利要求1所述的一种清洗溶剂回收装置，其特征在于：所述的蒸馏主机系统(7)包括与溶剂回收系统的气动进料泵(13)出口连通的防爆溶剂蒸馏机(18)、一端与防爆溶剂蒸馏机连通的冷凝盘管(14)、与冷凝盘管的另一端连接的真空减压泵(12)、与真空减压泵连接的干净溶剂接收桶(17)、与干净溶剂接收桶连接的自动排出管道(16)，在防爆溶剂蒸馏机控制面板上设有温度控制器(10)和时间控制器(11)。

3、  一种清洗溶剂的回收方法，采用如权利要求1或2所述的清洗溶剂回收装置，其步骤如下：
第一步，收集废溶剂：打开管道阀门，收集面涂机器人站(3)及手工喷涂站(1)多个废溶剂收集槽(2)中的废溶剂，用气动隔膜泵(5)输往废溶剂收集桶(6)中；
第二步，设定蒸馏温度和时间：取样分析废溶剂成分，根据材料沸点调节防爆溶剂回收机(18)控制面板上的温度控制器(10)和时间控制器(11)，设定蒸馏温度和时间；具体设定140℃、3小时和160℃、1小时两个温度/时间段，通过分段蒸馏的方法对废溶剂中高沸点化合物和低沸点化合物进行分离；
第三，低压、真空自动引流：针对溶剂蒸馏高压、易燃易爆等特点，在蒸馏过程中，使用真空减压泵(12)抽真空使溶剂表面压力降低，溶剂沸点降低，同时将溶剂蒸汽引流至盘管(14)进行风冷冷凝收集；从而实现了低压、真空自动引流，提高回收效率的目的；
第四步，进行缩孔试验：对蒸馏后的回收溶剂进行缩孔试验，检查对涂膜质量的影响；
第五步，进行清洗能力和溶解能力验证：验证蒸馏后对涂膜质量无影响的回收溶剂的清洗能力和溶解能力，达到工艺要求可投入中涂清洗溶剂系统，做机器人喷枪、管道清洗使用。

一种清洗溶剂回收装置及方法
技术领域
本发明涉及溶剂的回收技术，具体涉及一种用于汽车涂装车间的清洗溶剂回收装置及方法。
背景技术
在汽车涂装生产中，为了追求卓越的涂膜质量，常常需要对机器人喷涂系统的CCV阀、齿轮泵、喷杯中的针阀、螺旋管及旋杯等进行反复清洗，其中喷涂颜色更换时，清洗更是不可避免。清洗溶剂一般由苯类、酮类、酯类等有机成分按照不同比例配制而成，对涂料、颗粒、杂质等有优良的清洗效果，又因其挥发速度快，与涂料相似相溶，可以应用于高链速的自动喷涂线上进行在线清洗，从而能有效避免喷涂过程中所产生的脏点缺陷。在国内外汽车制造工厂中，无论是水性涂料还是溶剂型涂料，清洗溶剂的使用都不可取代，也是挥发性有机化合物(VOC)排放中最主要的来源之一。各厂家为了保证喷涂质量，在降低VOC的道路上，一般只从涂料成分及工艺上研究考虑，水性也好，3C1B高固体分也罢，其生产工艺过程中所消耗的清洗溶剂同样没有减少，也很少有研究涉及清洗溶剂回收利用领域。然而，通过调查发现清洗溶剂的用量，及VOC排放在涂装生产中都占据了重要地位。在清洗过程中所消耗的有机溶剂占涂装车间有机溶剂使用的99％以上，通常会达到单车2公斤以上，以年产15万台的整车计算，全年累计清洗溶剂的使用会达到30万公斤。因此，如何降低清洗溶剂的消耗已经成为涂装行业重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种清洗溶剂回收装置，它能将收集到的废溶剂进行分离处理、并回收在线使用，减少清洗溶剂用量和降低VOC排放。本发明还提供一种清洗溶剂的回收方法。
本发明利用简单的蒸馏原理回收清洗溶剂，将涂装生产过程中所产生的废溶剂及涂料混合物部分气化和部分冷凝而使其分离、回收加以利用。将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分，这样废溶剂可以简化成一个双组份的液态混合物，在温度低于160℃时，树脂、颜料及铝粉可视为不挥发固态物质，因此，通过加热气化再冷凝就可以将废溶剂分离。根据双组分液态混合物的系统的温度-组成图(王正烈，物理化学[M].高等教育出版社，2003.266)，可以知道易挥发组分在气相中的相对含量要大于它在液相中的相对含量，这样通过调整蒸馏温度就成功避免了涂料中高沸点溶剂对清洗效果的干扰。
本发明所述的一种清洗溶剂回收装置，由溶剂回收系统和蒸馏主机系统组成；
所述的溶剂回收系统包括分别设在面涂手喷室和面涂机器人喷涂室两侧内的多个废溶剂收集槽、与各废溶剂收集槽连通的废溶剂收集管道、进口与废溶剂收集管道连通的气动隔膜泵、与气动隔膜泵出口连通的废溶剂储存桶、进口通过自动进料口与废溶剂储存桶连通的气动进料泵，该气动进料泵的出口与蒸馏主机系统连通；其特征在于：
在该溶剂回收系统的废溶剂储存桶上设有气动防爆搅拌器和液位控制器；该溶剂回收系统是一套专门针对汽车涂装生产所开发的溶剂回收设备，通过在机器人站点及手工喷涂站点安装废溶剂回收槽，然后，利用隔膜泵集中往废溶剂收集罐输送喷涂清洗所产生的废溶剂，并在废溶剂罐上安装了气动防爆搅拌器和液位控制器，当液位到达控制上限时，系统会自动往蒸馏主机系统装料蒸馏。
所述的蒸馏主机系统包括与溶剂回收系统的气动进料泵出口连通的防爆溶剂蒸馏机、一端与防爆溶剂蒸馏机连通的冷凝盘管、与冷凝盘管的另一端连接的真空减压泵、与真空减压泵连接的干净溶剂接收桶、与干净溶剂接收桶连接的自动排出管道，在防爆溶剂蒸馏机控制面板上设有温度控制器和时间控制器。
蒸馏主机系统具体由A200Ex防爆溶剂蒸馏机和V200真空减压泵及JL60Ex气动进料泵组成。
本发明所述的一种清洗溶剂的回收方法，其步骤如下：
第一步，收集废溶剂：打开管道阀门，收集面涂机器人站及手工喷涂站多个废溶剂收集槽中的废溶剂，用气动隔膜泵输往废溶剂收集桶中；
第二步，设定蒸馏温度和时间：取样分析废溶剂成分，根据材料沸点调节防爆溶剂回收机控制面板上的温度控制器和时间控制器，设定蒸馏温度和时间；具体设定140℃、3小时和160℃、1小时两个温度/时间段，通过分段蒸馏的方法对废溶剂中高沸点化合物和低沸点化合物进行分离；
第三，低压、真空自动引流：针对溶剂蒸馏高压、易燃易爆等特点，在蒸馏过程中，使用真空减压泵抽真空使溶剂表面压力降低，溶剂沸点降低，同时将溶剂蒸汽引流至盘管进行风冷冷凝收集；从而实现了低压、真空自动引流，提高回收效率的目的；
第四步，进行缩孔试验：对蒸馏后的回收溶剂进行缩孔试验，检查对涂膜质量的影响；
第五步，进行清洗能力和溶解能力验证：验证蒸馏后对涂膜质量无影响的回收溶剂的清洗能力和溶解能力，达到工艺要求可投入中涂清洗溶剂系统，做机器人喷枪、管道清洗使用。
本发明的有益效果：采用本发明在线回收利用废溶剂，不仅环保、安全地解决了废溶剂的存储、转运和处理问题，减少VOC的排放，而且不到1年就可以收回设备投资成本，实现了降低成本和环保的双重效益。
附图说明
图1是本发明的溶剂回收系统示意图。
图2是本发明的蒸馏主机系统示意图。
图3是双组分液态混合物的系统的温度-组成图。
具体实施方式
参见图1，本发明所述的一种清洗溶剂回收装置，由溶剂回收系统和蒸馏主机系统组成；
所述的溶剂回收系统包括分别设在面涂手喷室1和面涂机器人喷涂室3两侧内的多个废溶剂收集槽2、与各废溶剂收集槽连通的废溶剂收集管道4、进口与废溶剂收集管道连通的气动隔膜泵5、与气动隔膜泵出口连通的废溶剂储存桶6、进口通过自动进料口15与废溶剂储存桶连通的气动进料泵13(固瑞克1040隔膜泵)，该气动进料泵的出口与蒸馏主机系统7连通；在该溶剂回收系统的废溶剂储存桶6上设有气动防爆搅拌器8和液位控制器9；
所述的蒸馏主机系统7包括与溶剂回收系统的气动进料泵13出口连通的防爆溶剂蒸馏机18、一端与防爆溶剂蒸馏机连通的冷凝盘管14、与冷凝盘管的另一端连接的真空减压泵12、与真空减压泵连接的干净溶剂接收桶17、与干净溶剂接收桶连接的自动排出管道16，在防爆溶剂蒸馏机控制面板上设有温度控制器10和时间控制器11。
蒸馏主机系统具体由A200Ex防爆溶剂蒸馏机和V200真空减压泵及JL60Ex气动进料泵组成。防爆溶剂蒸馏机的主结构采用304不锈钢制造，具有抗溶剂腐蚀的特性，其主要技术参数如下：
表1防爆溶剂蒸馏机技术参数表

本发明所述的一种清洗溶剂回收装置，其特点是：
(1)防爆溶剂蒸馏机按国家防暴标准生产，能适应涂装生产特定防暴要求，主要防爆部件有防爆轴流风机、防爆循环油泵、防爆电加热器、防爆型电气控制箱。通过加热煤油介质间接加热废溶剂，并由真空减压装置引流溶剂蒸汽，提高了操作的安全性；
(2)真空减压泵配合防爆溶剂蒸馏机工作，降低了溶剂的沸点，使回收速度与效率明显提高，耗电量减少，低温运行延长了设备使用年限，控制了废溶剂的处理成本；
(3)根据废溶剂物理化学性质尤其是沸点的不同，通过温度控制器及时间控制器的设定，能将不同溶剂的混合物依照沸点不同分两大类(高沸点与低沸点)分段蒸馏。
(4)干净溶剂从自动排出管道至储存槽；
(5)回收完成后，可以自动切断电源、热煤油，温度过高自动关机。当外来因素致使蒸馏桶内的压力超过0.05±0.01MPa时，自动泄压。
本发明所述的一种清洗溶剂的回收方法，其步骤如下：
第一步，收集废溶剂：打开管道阀门，收集面涂机器人站3及手工喷涂站1多个废溶剂收集槽2中的废溶剂，用气动隔膜泵5输往废溶剂收集桶6中；
第二步，设定蒸馏温度和时间：取样分析废溶剂成分，根据材料沸点调节防爆溶剂回收机18控制面板上的温度控制器10和时间控制器11，设定蒸馏温度和时间；具体设定140℃、3小时和160℃、1小时两个温度/时间段，通过分段蒸馏的方法对废溶剂中高沸点化合物和低沸点化合物进行分离；
第三，低压、真空自动引流：针对溶剂蒸馏高压、易燃易爆等特点，在蒸馏过程中，使用真空减压泵12抽真空使溶剂表面压力降低，溶剂沸点降低，同时将溶剂蒸汽引流至盘管14进行风冷冷凝收集；从而实现了低压、真空自动引流，提高回收效率的目的；
第四步，进行缩孔试验：对蒸馏后的回收溶剂进行缩孔试验，检查对涂膜质量的影响；
第五步，进行清洗能力和溶解能力验证：验证蒸馏后对涂膜质量无影响的回收溶剂的清洗能力和溶解能力，达到工艺要求可投入中涂清洗溶剂系统，做机器人喷枪、管道清洗使用。
(1)清洗能力测试：
为了验证蒸馏回收溶剂能否在线使用，特选取了较难清洗的红中涂涂料作为清洗对象做了回收溶剂与新鲜清新溶剂(QX-II A)清洗能力对比。测试方法：
①测定试验钢板的重量(W₀)
②将试验钢板浸渍在涂料中(1min)
③从涂料中拿出，挂10min，测定重量(W₁)
④在清洗溶剂中浸泡30s
⑤从清洗溶剂中拿出，挂8min，测定重量(W₂)
⑧清洗力计算方法：
洗净力(％)＝[1-(W₂-W₀)/(W₁-W₀)]×100％
详细数据见下表：(实验温度：18℃)
表1清洗能力试验对比数据

从上述结果可以看出：回收溶剂对红中涂的清洗能力非常接近QX-II A溶剂，用于中涂机器人及手工站清洗可行。
(2)溶解力测试：
①将涂料红中涂用溶剂分别按20％，40％，60％，80％，100％稀释；
②将稀释好的涂料用FC-3#杯测定其粘度
③根据粘度判断溶剂对涂料的溶解力：粘度越低，溶解力越好
详细数据见下表：(实验温度：15℃)
表2溶解力试验对比数据

从上述结果可以看出：使用回收溶剂稀释的粘度与QX-II A清洗溶剂接近，对红中途的溶解力相近，用于中涂机器人站点完成清洗工作能满足工艺要求。
实验结论：回收溶剂的清洗力和对中涂的溶解力与QX-II A清洗溶剂相差不大，都能达到工艺要求，所以在线利用技术上可行。
(3)经济效益分析：
以蒸馏回收500千克废溶剂，回收率52％计算，每天可以得到260千克干净的回收溶剂，打入中涂清洗溶剂系统代替QX-II A溶剂新鲜清洗溶剂，结合当场市场价格全年可以累计节约90余万元。