切削液处理系统及方法与流程

本发明涉及有机固废的回收利用领域，具体设计一种切削液处理系统及方法。

背景技术：

在机器加工过程中使用含矿物油的水、切削液可改善切削、工作切具间的摩擦状况，降低切削力和切削温度。通常切削液包括水溶液、乳化液、切削液，而废弃油基切削液属于高污染的废液，由各个加工厂运送到国家规定的危险品处理中心处理。由于每个加工厂的废液成分都不相同，而且同一加工厂不同时间送到处理中心的废液成分有时也不相同，给最终的无害化处理带来了很大的不便。目前，危险品处理中心的处理方法是物化处理和焚烧处理。物化处理要根据每个厂家送来的单种废液编制处理工艺，选择相应的药剂进行处理，达标后排放。但是由于处理中心不是单独针对某一厂家的某一批次废液进行处理，而是针对所有厂家的废液进行无害化处理；同时，废液中的大量矿物油不能得到回收利用，造成极大的经济损失和环境污染，因此，这一方法基本不用。一般常用的都是焚烧法，即，将废液喷进废液焚烧炉进行焚烧。这种方法属于高能耗方法，焚烧炉价格也相当高，维护费用也高。而且废液成分复杂，焚烧后会产生二次污染，废液中的矿物油也不能回收利用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题及不足，提出一种切削液处理系统及方法，以实现无害化处理切削液，尤其是油基切削液，同时充分回收利用有机化合物和金属粉末，降低原料成本。

本发明提供了一种切削液处理系统，包括：

热解反应釜，为腔体结构，包括第一进液口、第一出气口和第一出料口；切削液经所述第一进液口进入所述热解反应釜的腔体，在所述腔体内热解，得到热解油气和热解剩余固体；所述热解油气由所述第一出气口排出，所述热解剩余固体经所述第一出料口排出利用；

换热单元，包括换热进液口、换热出液口、换热进气口、换热出气口和换热出料口；所述换热进气口与所述第一出气口直连或管道相连，所述热解油气经所述第一出气口、所述换热进气口进入所述换热单元的壳层；所述切削液经所述换热进液口进入所述换热单元的管程，所述切削液的温度低于所述热解油气的温度；

所述切削液与所述热解油气在所述换热单元内换热，所述热解油气冷凝为油水混合物和可燃气；所述油水混合物从所述换热出料口排出，所述可燃气从所述换热出气口排出利用；换热后的所述切削液由所述换热出液口排出；

油水分离单元，能够将所述油水混合物分离为热解油和水回收利用，包括油水进口；所述油水进口与所述换热出料口直连或管道相连，所述油水混合物经所述换热出料口、所述油水进口进入所述油水分离单元。

进一步地，所述热解反应釜的腔体内设有搅拌装置，包括搅拌轴和搅拌桨，由动力单元带动旋转，能够对所述切削液进行搅拌；

所述搅拌轴与所述动力单元的输出轴通过联轴器相连，所述搅拌桨沿所述搅拌轴周向布置，所述搅拌桨的长度方向不与所述搅拌轴的轴线平行；

所述热解反应釜的外壁包覆夹套，所述热解反应釜的外壁与所述夹套之间形成密闭空腔，所述密闭空腔内充满导热硅油，所述导热硅油的温度为300℃～600℃。

进一步地，所述热解反应釜还包括上封头、下封头和釜体；

所述釜体为环形筒状，两端分别连接所述上封头和所述下封头；所述第一进液口和所述第一出料口设置于所述下封头，所述第一出气口设置于所述上封头；

所述搅拌轴穿过所述上封头与所述动力单元的输出轴相连；所述釜体与所述上封头和所述下封头之间通过法兰紧固连接；

所述第一出料口上设置有第一出料口阀门，能够控制所述第一出料口的开闭。

进一步地，所述热解反应釜的腔体内壁沿周向设置有隔板，所述隔板与所述搅拌桨间隔布置。

进一步地，所述热解反应釜在常压或负压下工作。

进一步地，所述换热出液口与所述第一进液口直连或管道连接，换热后的切削液经所述换热出液口、所述第一进液口进入所述热解反应釜。

进一步地，还包括：

预处理单元，用于去除所述切削液中含有的大颗粒不溶解性固体；

所述预处理单元包括切削液进口和切削液出口，所述切削液从所述切削液进口通入，所述切削液出口与所述第一进液口直连或管道连接。

进一步地，所述油水分离单元采用协办沉淀池或气浮池。

本发明还提供一种切削液处理方法，其采用上述切削液处理系统，包括：

步骤s1、启动所述热解反应釜，将所述切削液由所述第一进液口通入所述热解反应釜内；

步骤s2、所述切削液在所述热解反应釜内热解，得到所述热解油气和所述热解剩余固体；

步骤s3.1、所述热解油气经所述第一出气口、所述换热进气口进入所述换热单元；将所述切削液经所述换热进液口通入所述换热单元；所述切削液和所述热解油气在所述换热单元内换热；在此换热过程中，所述热解油气冷凝为所述油水混合物和所述可燃气；

换热后的所述切削液由所述换热出液口排出；所述可燃气经所述换热出气口排出，回收利用；

步骤s3.2、所述热解剩余固体经所述第一出料口排出，回收利用；

步骤s4、所述油水混合物经所述换热出料口、所述油水进口，进入所述油水分离单元，在所述油水分离单元内分离为热解油和水；

步骤s5、将所述热解油和所述水从所述油水分离单元中进行回收利用。

利用本发明的切削液处理系统，对切削液进行处理，不但可以将切削液尤其是油基切削液中油的回收利用，实现无害排放，同时可充分回收利用油基化合物和金属粉末，降低原料成本。同时，若切削液中的含水量较高时，可以通过脱水装置将切削液中的含水率降低至20％以下后进入本系统中，可以实现对含水率较高的切削液进行处理。

附图说明

图1所示为本发明切削液处理系统框图；

图2所示为热解反应釜的结构示意图；

图3所示为本发明换热单元示意图。

附图标记说明：

10-预处理单元；

20-换热单元；

201-换热出液口；

202-换热进气口；

203-换热出料口；

204-换热进液口；

205-换热出气口；

30-热解反应釜；

301-上封头；

3011-第一出气口

302-下封头；

3021-第一进液口；

3022-第一出料口；

3023-第一进液口法兰；

303-釜体；

3031-夹套；3032-隔板；

304-搅拌装置；

3041-搅拌轴；3042-搅拌桨；

40-油水分离单元；

901-切削液；

902-热解剩余固体；

903-热解油气；

9031-可燃气；

9032-油水混合物；

90321-热解油；

90322-水；

904-动力单元。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明的切削液处理系统，如图1所示，包括：热解反应釜30、换热单元20和油水分离单元40。

切削液901首先进入热解反应釜30，在热解反应釜30内完成热解，得到热解油气903和热解剩余固体902。其中，热解剩余固体902直接排出，回收利用；热解油气903通入换热单元20中。

在换热单元20中通入冷却介质，冷却介质可以为切削液，冷却介质的温度要低于通入的热解油气903的温度。冷却介质与通入的热解油气903进行热交换。在此换热过程中，热解油气903被冷凝为油水混合物9032和可燃气9031。其中，可燃气9031直接排出，回收利用；油水混合物9032再进入油水分离单元40。排出的可燃气9031可用于燃烧加热反应所需的导热硅油。导热硅油是传热介质，由外部加热到300℃～600℃，然后把热量传递给切削液901。

在油水分离单元40中，设有油水进口，油水混合物9032从油水进口进入油水分离单元40。油水混合物9032在油水分离单元40中被分离为热解油90321和水90322。然后，热解油90321从油出口排出，水90322从水出口排出，进行回收利用。

如图2所示，热解反应釜30为腔体结构，设有第一进液口3021、第一出气口3011和第一出料口3022。切削液901经第一进液口3021进入热解反应釜30的腔体内，在腔体内热解，得到热解油气903和热解剩余固体902。热解油气903由第一出气口3011排出，热解剩余固体902经第一出料口3022排出，回收利用。

热解反应釜30还包括上封头301、下封头302和釜体303。釜体303为环形筒状，两端分别通过法兰连接上封头301和下封头302。第一进液口3021和第一出料口3022设置在下封头302上，第一出气口3011设置在上封头301上。在第一出料口3022上还设置有第一出料口阀门3023，用于控制第一出料口3022的通闭。

在热解反应釜30的腔体内还设置有搅拌装置304，由动力单元904带动旋转。搅拌装置304位于釜体303的环形腔体内，能够对进入到热解反应釜30的腔体内的切削液901进行搅拌。搅拌轴3041穿过上封头301与动力单元904的输出轴通过联轴器连接，搅拌桨3042沿搅拌轴3041的周向布置。

理论上，搅拌桨3042的长度方向与搅拌轴3041的轴线不平行即可。实际在使用过程中，由于搅拌桨3042为薄叶片状，因此，搅拌桨3042的一端固连在搅拌轴3041上，其厚度方向与搅拌轴3041的轴线方向成一定夹角即可实现对切削液901的搅拌。为达到较好的搅拌效果，搅拌桨3042在搅拌轴3041上布置多层。而在釜体303的环形腔体内壁，沿周向设置隔板3032，隔板3032与搅拌桨3042间隔布置。

在热解反应釜30的外壁(主要是釜体303的外壁)包覆夹套3031，热解反应釜30的外壁与夹套3031之间形成密闭空腔，在密闭空腔内充满导热硅油，导热硅油的温度为300℃～600℃。

一般情形下，热解反应釜30能够在常压或负压下进行工作。

在本发明的切削液处理系统中，如图3所示，换热单元20设有换热进液口201、换热出液口202、换热进气口203、换热出气口204和换热出料口205。换热进气口203与第一出气口3011直连或者通过管道连接，热解油气903经第一出气口3011、换热进气口203进入换热单元20的壳层；切削液901经换热进液口201进入换热单元20的管程。切削液901的温度比热解油气903的温度低，二者在换热单元20内进行热交换。

在热交换的过程中，热解油气903冷凝为油水混合物9032和可燃气9031。油水混合物9032从换热出料口205排出，可燃气9031从换热出气口204排出，进行回收利用。

从换热出料口205排出的油水混合物9032进入油水分离单元40，可以采用斜板沉淀池或气浮池对油水混合物9032进行分离。通过油水分离单元40对油水混合物9032分离为热解油90321和水90322，排出进行回收利用。

在本申请中，由于采用了切削液901作为换热单元20的冷却介质，也可以采用其它冷却介质。若采用切削液901作为冷却介质，则可以将从换热单元20中排出的切削液901作为热解反应釜30的原料。通过将换热出液口202与第一进液口3021直连或管道连接，换热后的切削液901经换热出液口202、第一进液口3021进入热解反应釜30进行热解。

通常情形下，切削液包括三部分：水溶液、乳化液和切切削油。水基切削液的操作性能及加工性能较差，机床、工件的防锈蚀性差，油漆的防剥落性差，切削液不易使用和维护，机床的维护保养费用高，对人体有害，对环境的污染也较为严重。而油基切削液会随存放或使用期的延续氧化而逐渐变质使得酸性增加，导致工件和刀具生锈或氧化发泡占据空间使切削油溢出，也会因氧化导致黏度的不适当增高而使洗净性能下降；若因工序原因或突发事件在油基切削液中混入水分，则会增加刀具磨损等不良后果，此外油基切削液还有因氧化而腐败变质等问题。废弃油基切削液属于高污染的废液，在进入热解反应釜30热解之前，最好是先将切削液中的不溶解性大颗粒物质去除，然后再进行热解。

在本发明中，是通过设置预处理单元10。用来将切削液中含有的大颗粒不溶解性固体去除。预处理单元10包括切削液进口和切削液出口，切削液901从切削液进口进入预处理单元10，在预处理单元10中去除大颗粒不溶解性物质后，再将其通入热解反应釜30。更为优化的是，将预处理单元10的切削液出口与换热进液口201直连或管道连接，换热后再进入热解反应釜30热解。

利用本发明的切削液处理系统处理切削液时，首先，启动热解反应釜30，将切削液901通入预处理单元10去除大颗粒不溶解性固体后，经换热单元20后由第一进液口3021进入热解反应釜30内。切削液901在热解反应釜30内热解，得到热解油气903和热解剩余固体902。

热解油气903经第一出气口3011、换热进气口203进入换热单元20；切削液901经换热进液口201通入换热单元20，切削液901和热解油气903在换热单元20中换热。在此换热过程中，热解油气903冷凝为油水混合物9032和可燃气9031。

换热后，切削液901由换热出液口901排出，可燃气9031经换热出气口204排出，回收利用，热解剩余固体902经第一出料口3022排出，回收利用。

油水混合物9032经换热出料口205、油水进口进入油水分离单元40，在油水分离单元40内分离为热解油90321和水90322，回收利用。即利用本发明的切削液处理系统处理切削液的方法为：

步骤s1、启动热解反应釜30，将切削液901由第一进液口3021通入热解反应釜30内；

步骤s2、切削液901在热解反应釜30内热解，得到热解油气903和热解剩余固体902；

步骤s3.1、热解油气903经第一出气口3011、换热进气口203进入换热单元20；将切削液901经换热进液口201通入换热单元20；切削液901和热解油气903在换热单元20内换热；在此换热过程中，热解油气903冷凝为油水混合物9032和可燃气9031；

换热后的切削液901由换热出液口202排出；可燃气9031经换热出气口204排出，回收利用；

步骤s3.2、热解剩余固体902经第一出料口3022排出，回收利用；

步骤s4、油水混合物9032经换热出料口205、油水进口，进入油水分离单元40，在油水分离40单元内分离为热解油90321和水90322；

步骤s5、将热解油90321和水90322从油水分离单元40中进行回收利用。

在步骤s3.1，切削液901先进入预处理单元10去除含有的大颗粒不溶解性固体后，再经切削液出口、换热进液口201进入换热单元20进行换热；换热后的切削液901经换热出液口202、第一进液口3021进入热解反应釜20进行热解。

利用本发明的切削液处理系统，对切削液进行处理，可以将切削液尤其是油基切削液中油的回收利用，实现无害排放，同时可充分回收利用油基化合物和金属粉末，降低原料成本。

实施例

在一具体实际应用中，收集到的废气油基切削液901是一种含有较多的油、金属颗粒物、水等物质的混合乳化液，切削液901里的油分主要是石蜡油、脂肪酸类油脂物，以c10以上油脂为主。其中石蜡油以c20为主，脂肪酸以c17为主，其cod含量达到200000～1000000mg/l不等。

先将收集的油基切削液901在预处理单元10中进行简单预处理沉降过滤，去除液体中含有的部分大颗粒的不溶解性固体，防止其沉积在管道，造成堵塞。然后，预处理过的切削液901打入换热单元20的管程，壳层内流动的是热解油气903，热解油气903遇到冷的换热管冷凝成液体，同时加热管内的切削液901，此时切削液的温度80-100℃。

经过预热的切削液901进入热解反应釜30,在热解反应釜30夹套3031内的高温导热硅油(300℃～600℃)的加热作用和搅拌装置304的搅拌作用下，切削液901内的有机物不断发生解聚、断链、聚合、重整等反应，产成热解油气903。脂肪酸加热分解的产物,主要是由于它自身的脱羧引起的,因此分解产物主要是烷烃和二氧化碳、水；石蜡油在高温下断链，聚合、重整分解得到的产物是烷烃，烯烃混合物，还会生成芳香烃，高温油气成分以h2、co、co2、n2、c1～c10烃类为主，生成的热解油气903经过第一出气口3011进入换热单元20；热解剩余固体902通过第一出料口3022排出，回收利用。

热解油气903经过换热单元20，在换热单元20壳层内加热切削液901的同时被冷凝成油水混合物9032和可燃气9031。可燃气9031经过换热出气口204排出，可作为燃料来加热夹套3031中的高温导热硅油。剩余的油水混合物9032进入油水分离系统40，在油水分离系统40中，分离为热解油90321和水90322，回收利用。

本发明对含油量很高的切削液处理效果较好。同时，若切削液901中的含水量较高时，可以通过脱水装置将切削液901中的含水率降低至20％以下后进入本系统中，可以实现对含水率较高的切削液901进行处理。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。