СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОМАСЛЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ Российский патент 1994 года по МПК B01D11/04 C02F1/26 

Изобретение относится к способу обработки отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых в металлообрабатывающей, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Применяемые жидкости содержат в своем составе эмульгирующие компоненты масляного типа, % : эмульсол 3-5, вода до 95, нитрит натрия до 0,3, сода до 0,3 и другие компоненты. Процессы металлообработки осуществляют при охлаждении режущего инструмента этими жидкостями с целью улучшения качества обработки (особенно в точном машиностроении), а также с целью уменьшения степени износа режущего инструмента.

В процессе металлообработки СОЖ загрязняется мелкими (менее 0,5 мм) частицами различных металлов, происходит термодеструкция масляных компонентов, их окисление, а также идет разрушение или химическое разложение добавок, вводимых в СОЖ при ее приготовлении. Охлаждающие жидкости, длительно применяемые в металлообработке, представляют экологическую опасность для здоровья человека из-за содержания в них токсических нефтепродуктов и вредных микроорганизмов. Сброс таких жидкостей в открытые водоемы категорически запрещен органами СЭС и поэтому такие отработанные СОЖ должны подвергаться специальной обработке. Создание принципиально новых безотходных технологий переработки отработанных смазочно-охлаждающих материалов для решения вопросов экологии и охраны здоровья человека вызывают необходимость постоянного внимания к данной проблеме, находящейся на стыке техники, экономики и экологии.

Для обработки СОЖ для разрушений эмульсий перед сбросом воды в городскую канализацию используется технология, в основе которой является применение серной кислоты [1]. При этом происходит снижение щелочности среды, выпадение осадка, который затем отделяют фильтрацией. Данный способ, используемый в станкостроительной промышленности, имеет существенные недостатки, так как для его осуществления требуется применение агрессивной жидкости (кислота), и его осуществление возможно при использовании оборудования, устойчивого к агрессивным средам.

Во Франции, ФРГ и ряде других стран разработаны методы вторичной переработки отработанных смазочных материалов с применением углеводородных растворителей. Это принципиально новые процессы вторичной переработки отработанных смазочно-охлаждающих материалов, так как экстракционный процесс отделения масляной фазы идет с изменением термодинамического состояния экстракционной системы [2]. Известен способ обработки водомасляных эмульсий экстракцией углеводородным растворителем, содержащим С₄-С₉-парафиновые углеводороды [3]. По данному способу обрабатывается газовый конденсат продукта гидроизомеризации олефинов с целью извлечения масляных компонентов. Это обычный экстракционный процесс в двухфазной системе. При экстракции СОЖ с использованием в качестве растворителя С₄-С₉-парафинов образующаяся водная фаза содержит высокое количество С₄-С₉-парафинов, так как их растворимость в воде большая. Кроме того, С₄-С₉-парафины имеют низкую температуру воспламенения, что усложняет их использование.

Целью изобретения является упрощение технологии за счет исключения использования легковоспламеняющегося растворителя, а также получение воды с низким содержанием масляной фазы. Эта цель достигается путем обработки водомасляной эмульсии селективным растворителем, представляющим собой парафины С₁₀-С₁₆, в колонном аппарате с пульсацией. Используемый экстрагент нерастворим в водной фазе и обладает хорошими гидродинамическими характеристиками и солюбилизирующей способностью к масляной фракции в эмульсии. Растворитель является технологичным, выпускается в промышленном масштабе и по условиям эксплуатации относится к категории В (температура вспышки его равна 96^оС) [4]. Способ может быть использован для обработки отработанной смазочно-охлаждающей жидкости. При обработке СОЖ по изобретению в экстракторе происходит концентрирование механических примесей, образующих третью фазу, которая выполняет роль "жидкой мембраны", пропускающей сверху вниз отработанную эмульсию, а снизу вверх - селективный растворитель. В третьей фазе концентрируются механические примеси от микронных и субмикронных частиц до 0,2-0,3 мм, а более крупные частицы под действием пульсации оседают внизу колонны. Частое (60-100 колебаний в минуту) перемещение металлических частиц в определенной зоне установки приводит к генерированию слабых магнитных полей, под воздействием которых погибают вредные бактерии (см. акт испытаний на биопоражаемость).

Экстракт масляной фазы может являться товарным продуктом, так как представляет собой масло с поверхностно-активными веществами плотностью 0,8-0,83 г/см³ и вязкостью от 8 до 13 сСт, вишневого цвета, что обусловлено продуктами термомеханической деструкции СОЖ. Способ осуществляют с применением пульсационной аппаратуры, работающей в интервале амплитуды пульсации 3-120 мм и частоты от 40-160 кол/мин с использованием перфорированных насадок.

Осуществление способа обработки СОЖ иллюстрируется примерами.

Примеры осуществления способа:
П р и м е р 1. Отработанную эмульсию СОЖ на водной основе с содержанием нефтепродуктов 5 мас. %, нитрита натрия 0,3 мас.% и соды 0,3% разделяют в пульсационной колонне высотой Н-1700, с фторопластовой насадкой диаметром 15,8 мм с отверстиями диаметром 1,8 мм, расположенными по зонам с высотой перегородок n=30 мм.

Режим пульсации: А_п = 25 мм; f = 100 1/мин, А_п - амплитуда пульсации, f - частота пульсации.

Давление воздуха 0,18-0,25 кгс/см².

Температура опыта 20^оС.

Экстрагент - н-парафины С₁₀-С₁₆. ТУ 38401-191(80).

Скорость движения экстрагента по насадочной части 9,3 мм/с.

Производительность установки по перерабатываемой эмульсии: 1,5 л/ч.

Расход экстрагента: 60 мл/ч; М = 2,47 мм²/с.

Выход установки на экстракционное равновесие: 2 ч 10 мин.

Анализ продуктов переработки: выделены нефтепродукты - 32,5 мл/на 1 л, переработанной эмульсии с вязкостью μ = 3,75 мм²/с.

Содержание нефтепродуктов в выделенном водном растворе ≈ 5 мг/л (до ПДК). Водный раствор содержит осадок, который удаляют декантацией.

П р и м е р 2 (для сравнения).

Эмульсию СОЖ из примера 1 с тем же содержанием нефтепродуктов и реагентов разделяют в установке, как в примере 1.

1. Режим пульсации: А_п = 30 мм; f = 90 1/мин.

Давление воздуха 0,18-0,25 кгс/см².

2. Температура опыта 20^оС.

3. В качестве экстрагента используют углеводородную нафтеновую жидкость РЖ-3 (ТУ 38101-924), μ = 3,0 мм³/с, Т_{вспышки} 80^оС.

4. Скорость движения экстрагента по насадочной части головной колонны 8 мм/с.

5. Производительность установки по перерабатываемой эмульсии - Q = 1,5 л/ч.

6. Расход экстрагента 60 мл/ч.

7. Выход установки на экстракционное равновесие 2 ч 20 мин.

8. Анализ продуктов нефтепереработки: нефтепродукты - 35 мл/1 л переработанной эмульсии с вязкостью μ = 3,92 мм²/с.

9. Содержание нефтепродуктов в воде > 5 мг/л.

Примечание:на поверхности выделенной воды есть масляные пятна диаметром 2-3 мм.

10. Образование в масляной фазе осадка происходит в верхней части колонны.

Использование: в процессах очистки водомасляных эмульсий. Сущность изобретения: способ предусматривает экстракцию водомасляной эмульсии, например, отработанной смазочно-охлаждающей жидкости парафиновыми C₁₀- C₁₆ в колонном аппарате с пульсацией. Полученная водная фаза содержит менее 5 мг/л масляных компонентов.

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОМАСЛЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ путем экстракции углеводородным растворителем на основе парафиновых углеводородов, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют парафиновые углеводороды C₁₀ - C₁₆ и процесс проводят в колонном аппарате с пульсацией.