Изобретения относятся к моющим средствам и способам их применения.
Изобретения могут быть использованы для химической обработки, обезжиривания и очистки металлических (например, из углеродистых и легированных конструкционных сталей, таких как Ст.08, 30, 35, из рессорно-пружинных сталей: 60С2, 65Г, из легированных сталей: 15Х, 12ХН3А и т.д.) и неметаллических (например, керамических, железобетонных) поверхностей от композиций органических (углеводородных) и неорганических загрязнений, таких как нефтепродукты, в частности асфальтосмолопарафиновые отложения, мазут, смазки, животные и растительные жиры и масла, технологические материалы, топливо и продукты его сгорания, конденсаты, суспензии, оксиды, гидрокисды, соли и т.д. с одновременным обеспечением защиты очищаемой поверхности от образования последних (антикоррозионной защиты) и созданием на ней защитных покрытии с низкой адгезией к основному материалу поверхности и высокой к загрязнениям.
В основном изобретения относятся к очистке объектов, используемых в нефтяной и связанных с ней отраслях промышленности. Так, например, они могут быть использованы при удалении густых нефтяных загрязнений из резервуаров-контейнеров или любых других стационарных и передвижных технологических емкостей для хранения и/или обработки нефти и подобных продуктов.
Также изобретения могут быть применены:
- в нефтяной, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для очистки и защиты технологического оборудования, в том числе в труднодоступных местах (в узких стволах, на большой глубине и т.д.), в которых исключено присутствие человека, и при подготовке нефтяных резервуаров к ремонтным работам или дефектоскопии;
- в машино-, самолето- и судостроении для очистки и защиты поверхностей деталей и узлов;
- в приборостроении и в электронной промышленности для очистки и защиты радиодеталей и металлических элементов конструкций;
- на транспорте и в железнодорожном хозяйстве для химико-механизированной мойки и очистки технологического оборудования, транспортных средств, запчастей;
- в коммунальном хозяйстве для очистки систем водоснабжения и кондиционирования.
Изобретения могут быть также использованы при дезинфекции и мойке грунта.
В область применения заявляемых изобретений входит также очистка и обеззараживание “отмытых” загрязнений (как правило углеводородов), предназначенных для вторичного использования, от отходов (как правило неорганического происхождения), подлежащих утилизации.
Принятые обозначения и понятия
ПАВ - поверхностно активные вещества
ТМС - техническое моющее средство - то, чем непосредственно производят обработку очищаемой поверхности, т.е. воздействуют на загрязнение. Таким образом, в материалах заявки под ТМС понимаются также рабочие растворы и наоборот, т.е. ТМС и рабочие растворы - эквивалентные понятия. Им противопоставляются концентраты ТМС или концентраты их компонентов и вода
рН - кислотность
з.п. - зависимый пункт
ОП - отличительные признаки
Уровень техники
Известна композиция ТМС, предназначенного для очистки поверхности от загрязнений органического и неорганического происхождения (патент РФ №2169175, А 61 L 42/16), включающая в свой состав органические и неорганическое соединения - ПАВ (в частности, неионогенные и катионоактивные) и воду, а также известен способ очистки поверхности (преимущественно металлической) от загрязнений органического и неорганического происхождения (патент РФ №2165318 А 61 L 42/16), заключающийся в том, что осуществляют промывку очищаемой поверхности ТМС, включающим органические и неорганическое соединения (ПАВ, например неионогенное и катионоактивное, и воду), т.е. в использовании известного ТМС.
Указанные композиция и способ просты в реализации и позволяют быстро и качественно очищать поверхности от органических загрязнений.
В настоящее время, судя по информации, предоставляемой разработчиками таких композиции и способа, последние находят все более широкое применение благодаря эффективности и безвредности для персонала, а также благодаря экологической безопасности применения при соблюдении установленных технологических режимов, в частности концентраций (торговая марка “O-БИС” удачно отражает привлекательность указанных композиции и способа).
По совокупности существенных признаков данные композиция и способ выбраны заявителями в качестве ближайших аналогов объектам изобретений, соответственно в качестве прототипа-композиции и прототипа-способа.
Одним из главных недостатков прототипа-композиции является жестко заданный многокомпонентный рецепт (включает неионогенные и ионогенные ПАВ, полиэлектролит, соли бензойной кислоты и активную составляющую - натривое соединение фосфорной, и/или углекислой, и/или другой минеральной кислоты, или соли щелочного металла этих кислот, либо кальцинированную соду и фосфаты, либо кальцинированную соду, фосфат натрия и метасиликат), предопределяющий невозможность применения такого ТМС для автоматической и полуавтоматической очистки поверхностей от загрязнений различного происхождения при качественном и количественном регулировании состава рабочих растворов, требуемом для оптимизации процесса очистки, минимизации расхода реагентов, уменьшения концентрации последних в стоках. При этом прототип-композиция не позволяет автоматически бесконтактно контролировать вид ТМС и концентрацию в нем активных составляющих, а также автоматически безынерционно управлять подачей ТМС различного состава и различной концентрации (например, при корректировке рабочего раствора), менять физические свойства рабочих растворов (например, плотность), повысить химическую активность реагентов.
Еще одним из главных недостатков прототипа-композиции и одним из главных недостатков прототипа-способа является использование в составе ТМС большого количества кальцинированной соды (ее массовая доля в рабочем растворе составляет примерно 1%) как основного компонента (а в ряде случаев и единственного) активной составляющей ТМС. В результате имеет место выраженное взаимодействие рабочего раствора с очищаемой поверхностью, требующее введения в ТМС избыточного количества ингибитора и др.
Здесь также следует сказать и еще об одном общем недостатке прототипа-композиции и прототипа-способа: об ориентации на дешевый реагент - кальцинированную соду, высокие концентрации которой (по замечаниям самих разработчиков прототипов, сделанным в упомянутом патенте на способ) влияют на условия труда рабочих и активизируют коррозию технологического оборудования, тогда как низкие (см. там же) приводят к возрастанию стоимости ТМС. При этом важно подчеркнуть, что применение кальцинированной соды в промышленных масштабах в комплексе с разлагаемыми при температуре 65° С ПАВ (выбранными разработчиками прототипов) малоэффективно, т.к. оптимальный режим использования такого реагента предполагает нагрев рабочих растворов с отмываемыми деталями до температур выше 95° С - хорошо известное из уровня техники кипячение деталей и узлов в 0,5... 2% растворе кальцинированной соды в воде.
При этом прототип-способ предполагает, что очистку поверхностей осуществляют с помощью моющего средства, имеющего в своем составе либо одно или несколько неионогенных ПАВ, электролит и кальцинированную соду, либо указанные компоненты с замещением незначительной части (порядка 10%) последнего из них ингибитором коррозии. Практика же показывает, что при очистке одной металлической поверхности целесообразно на начальных этапах использовать ТМС, в состав которого не входит ингибитор коррозии, а на заключительных этапах ТМС, в составе которых практически отсутствуют, например, неорганические соли, щелочи и другие аналогичные им по действию компоненты. Использование же упомянутых моющих средств, применяемых в прототипе-способе, приводит: первого - к заметному повреждению очищаемой поверхности, второго - к снижению эффективности очистки, хотя и в этом случае по-прежнему имеет место повреждение очищаемой поверхности, т.е. и в том, и в другом случае задача решается как бы “наполовину”.
Аналогичная несбалансированность состава, правда, выраженная в меньшей степени, имеет место и в отношении количеств других компонентов прототипа-композиции.
К недостатку прототипа-композиции относится также неудобство транспортировки и хранения его основы, выполненной в виде сухой порошкообразной смеси, необходимо соблюдение особых требований по герметичности, влажности, температуре и проч. При этом все равно рабочий раствор приходится приготавливать незадолго до очистки, поскольку имеет место нестойкость некоторых компонентов прототипа-композиции, например некоторых ПАВ.
Здесь следует отметить и сложность приготовления ТМС из порошкообразной смеси в “полевых” условиях, а также ее практическую неприменимость для автоматической корректировки и изменения состава рабочих растворов.
К недостаткам прототипа-композиции и прототипа-способа можно отнести и малую изученность (о которой заявляют сами авторы прототипов - см. упомянутые патенты) физико-химических процессов, положенных в основу прототипа-способа, а также влияния совокупности свойств каждого из используемых в прототипе-композиции компонентов на свойства рабочих растворов, что не позволяет практически предсказать результат воздействия на загрязнения и обрабатываемую поверхность.
Существенными недостатками прототипа-способа являются непригодность положенного в его основу моющего средства для очистки поверхностей при температурах выше 65° С (см. также выше относительно неэффективности применения при низких температурах кальцинированной соды), а также использование одного резервуара для подачи моющего раствора в зону промывки и для отстоя углеводородов (т.е. наличие только одной стадии очистки). Это значительно ограничивает области возможного использования прототипа-способа.
Следует отметить, что современный уровень техники позволяет конструировать и изготавливать недорогие, удобные в эксплуатации, многокамерные резервуары. В этой связи к недостаткам прототипа-способа можно также отнести и его ориентацию на дешевое оборудование, что не позволяет в условиях промышленного применения раскрыть весь потенциал современных ТМС, ограничивая экономическую целесообразность внедрения прототипов лишь проведением научно-исследовательских и экспериментальных работ.
Авторам заявляемых изобретений известны также и другие ТМС, отвечающие современным требованиям к качеству очистки, пажаробезопасности, условиям труда обслуживающего персонала. Мотивом создания представляемых изобретений и, в особенности, заявляемого способа стало желание создать условия для одновременного использования преимуществ всего разнообразия современных ТМС в промышленных масштабах.
Сущность изобретений
Упомянутые исследования прототипов позволили обнаружить направления совершенствования ТМС и способов их применения в указанной области, а также создания многофункционального мобильного оборудования, предназначенного для массового внедрения. Проведенная в этих направлениях работа позволила выявить отличительные признаки (далее ОП) представляемых изобретений.
Цель изобретений - повышение эффективности упомянутой очистки при повышении экономических и экологических показателей.
Еще одной целью изобретений является комплексная автоматизация процесса очистки.
Задача изобретений - разработка ТМС переменного сбалансированного состава с включением в них групп веществ с изученным совместным влиянием на загрязнения и обрабатываемую поверхность и высокопроизводительных техпроцессов их применения при использовании недорогих, нетоксичных и экологически безопасных композиций, обладающих способностью к самоочистке.
Изобретения охватывают также решение задач выбора требуемых состава и концентрации рабочих растворов, а также условий удаления загрязнений с поверхностей различных материалов.
Технический результат использования изобретений предполагает
- повышение (здесь и далее - в сравнении с прототипом) эффективности использования реагента;
- улучшение дезинфицирующего и моющего действия;
- повышение качества дезинфекции и очистки;
- повышение степени очистки;
- повышение антикоррозионных свойств обработанных поверхностей;
- уменьшение коррозионных свойств рабочего раствора;
- возможность управлять свойствами дезинфицирующего и моющего раствора;
- улучшение извлечения загрязнений (повышение вероятности их извлечения);
- снижение трудозатрат;
- снижение энергозатрат;
- снижение себестоимости;
- обеспечение возможности регенерации рабочего раствора;
- улучшение общих показателей;
- упрощение технологического процесса;
- увеличение ресурса оборудования;
- упрощение процесса обслуживания оборудования;
- высокая надежность техпроцесса;
- снижение риска возникновения профессиональных заболеваний;
- возвращение воды на вторичное использование;
- отсутствие вредных выбросов и испарений;
- снижение риска ошибок и отступлений от установленных технологических режимов;
- расширение номенклатуры исходного сырья (использование широко распространенных доступных материалов, позволяющих осуществлять хранение при нормальных условиях на открытом воздухе);
- исключение затрат времени на межоперационные мероприятия (транспортировку, загрузку, контроль и проч.) при изготовлении рабочих растворов.
Дополнительный к заявленному технический результат использования первого объекта предполагает
- увеличение грязеемкости;
- уменьшение количества растворителя;
- уменьшение количества реагента;
- увеличение степени разделения компонентов;
- пригодность для повторного использования;
- повышение срока хранения готового препарата;
- самоочищение рабочего раствора;
- расширение температурного диапазона применения;
- биоразлагаемость;
- снижение класса опасности ТМС;
- снижение трудоемкости производства целевого продукта.
Дополнительный к заявленному технический результат использования второго объекта предполагает
- повышение моющей активности рабочего раствора;
- повышение эффективности разделения компонентов в стоке;
- качественная сепарация;
- повышение быстродействия системы при переходе на различные режимы работы;
- непрерывное удаление осадка и рабочего раствора (рециркуляция рабочего раствора);
- снижение влажности удаляемых загрязнений;
- возможность подготовки загрязнений к утилизации;
- возможность вторичного использования части загрязнения;
- снижение риска попадания загрязнений на землю или в воду;
- возможность механизации и автоматизации очистки.
Заявляемый технический результат достигается следующим.
По первому заявляемому объекту.
В композицию ТМС, предназначенного для дезинфекции и очистки поверхности от загрязнений органического и неорганического происхождения, включающую органические и неорганическое соединения (неионогенное и катионоактивное ПАВ и воду), введены следующие ОП: в качестве органических соединений она дополнительно включает не проявляющую выраженных поверхностно-активных свойств соль, выбранную из перечня: глюконат натрия, калия или кальция, натриевая соль глицина, натриевая соль полиакриловой кислоты (модифицированная эфирными группами), бензоат натрия, олеат натрия, либо смесь солей, содержащую как минимум одну соль из перечисленных, при этом массовые доли указанных соединений удовлетворяют условию
где ω oc - массовая доля в ТМС органической соли либо смеси органических солей,
ω - массовая доля в ТМС воды,
ω ПАВ - массовая доля в ТМС поверхностно-активных веществ.
Также заявляемый технический результат достигается за счет введения в композицию ряда частных ОП:
- в качестве неорганического соединения композиция может дополнительно включать соль, выбранную из перечня: метасиликат натрия, калия или кальция, фосфат, карбонат, гидрокарбонат, силикат, триполифосфат, гексаметафосфат, сульфат натрия, либо смесь солей, содержащую как минимум одну соль из перечисленных, при этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω нс - массовая доля в ТМС неорганической соли либо смеси неорганических солей;
- в качестве органического соединения композиция может дополнительно включать не проявляющий выраженных поверхностно-активных свойств спирт с алкоксильными группами, выбранный из перечня: бутиловый эфир дигликоля, бутилдигликоль, либо смесь таких спиртов, содержащую как минимум один спирт из перечисленных, при этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω э - массовая доля спирта либо смеси спиртов;
- массовые доли указанных соединений композиции могут удовлетворять условию
- в качестве неионогенного ПАВ композиция может дополнительно включать соединение из перечня: синтанол, неонол, блок сополимера окиси пропилена и окиси этилена, оксиэтилированные полиоксипропиленгликолевые производные этилендиамина или этилендиамида, оксиэтилированный спирт, либо произвольную смесь таких соединений, а в качестве катионоактивного ПАВ она может включать соединение из перечня: триэтаноламин, тетранатрийсульфоаминсульфонат, соединения пиридина, хинолина, фталазина, бензимидазола, бензотриазола, морфолина, тиаморфолина, пиперидина, бензоксазина, полиэтиленгликолевый эфир токоферола либо произвольную смесь таких соединений, при этом массовые доли неионогенных и катионоактивных ПАВ должны удовлетворять условию
где ω н - массовая доля в ТМС неионогенного ПАВ либо смеси таких ПАВ,
ω к - массовая доля в ТМС катионоактивного ПАВ либо смеси таких ПАВ;
- в качестве воды композиция может дополнительно включать натуральную воду с биохимической потребностью в кислороде менее 60 мг/л;
- в качестве воды композиция может включать деионизированную умягченную очищенную, химически подготовленную воду первичного или вторичного использования с биохимической потребностью в кислороде менее 30 мг/л и удельной электропроводностью не более 10-5 Oм-1·м-1, содержащую менее 0,2 мг/л растворимых солей кальция и магния и менее 30 мг/л взвешенных твердых веществ;
- в качестве воды композиция может дополнительно включать смесь умягченной воды и жесткой воды (содержание солей жесткости более 2 мг/л), при этом массовые доли умягченной воды и жесткой воды должны удовлетворять условию
где ω у - массовая доля в ТМС умягченной воды,
ω ж - массовая доля в ТМС жесткой воды;
- в качестве жесткой воды композиция может включать искусственно минерализованную воду первичного или вторичного использования с биохимической потребностью в кислороде менее 60 мг/л;
- композиция quantum satis может дополнительно включать газы пропеленты либо барботирующие газы, выбранные из перечня: аргон, гелий, азот, закись азота, диоксид углерода либо произвольную смесь таких газов, либо другой газ, не вошедший в перечень, например воздух;
- композиция может быть выполнена негазированной, или слабогазированной, или среднегазированной, или сильногазированной, для чего она может включать упомянутые газы в пересчете на эквивалент массовой доли двуокиси углерода соответственно менее 0,20%, или от 0,20 до 0,30%, или от 0,30 до 0,40%, или свыше 0,40%;
- композиция quantum satis может дополнительно включать консервант, выбранный из перечня: сорбиновая кислота, сорбат калия, сорбат кальция, бензойная кислота, бензоат калия, бензоат кальция, сульфит натрия, кислый сернистокислый натрий, бисульфит натрия, бисульфит калия, сульфит кальция, кислый сернистокислый кальций, кислый сернистокислый калий либо другой сорбат, бензоат, п-оксибензоат или сульфит, не вошедший в перечень;
- композиция quantum satis может дополнительно включать краситель, выбранный из перечня: Амарант, Эритрозин, Аннато, Биксин, Норбиксин, Куркумин, Тартразин, Хинолиновый желтый, Желтый "Солнечный закат" FCF, Оранжевый желтый S, Кошениль, Карминовая кислота, Кармины, Азорубин, Кармозин, Понсо 4R, Красный кошениль А, Красный очаровательный АС, Синий патентованный V, Индиготин, Индигокармин, Синий блестящий FCF, Зеленый S, Черный блестящий BN, Черный PN, Коричневый НТ, Ликопин, Этиловый эфир (-апокаротиновой-8' кислоты); Лютеин либо любую допустимую композицию таких веществ, либо другой краситель, не вошедший в перечень;
- композиция quantum satis может дополнительно включать технологические вещества, выбранные из перечня: фумаровая кислота, ортофосфорная кислота, трифосфаты, стеарат полиоксиэтилена, метавинная кислота, альгинат пропан-1,2-диола, камедь Карайя, ацетат изобутират сахарозы, глицериновый эфир древесной смолы, полиглицериновые эфиры жирных кислот, стеарил-2-лактилат кальция, диметилполисилоксан, углекислые соли кальция, уксусная кислота, ацетат калия, ацетаты натрия, ацетат кальция, аскорбиновая кислота, аскорбат натрия, аскорбат кальция, эфиры жирных кислот аскорбиновой кислоты, концентрат смеси токоферолов, лецитины, лактат натрия, лактат калия, лактат кальция, цитраты натрия, цитраты калия, цитраты кальция, тартраты натрия, тартраты калия, тартрат калия-натрия, малеаты натрия, малеаты калия, малеаты кальция, тартрат кальция, цитрат триаммония, альгиновая кислота, альгинат натрия, альгинат калия, альгинат аммония, альгинат кальция, каррагинаны, камедь рожкового дерева, камедь гуаровая, трагакаит, гуммиарабик, камедь ксантановая, камедь тары, камедь геллановая, глицерин, натривые, калиевые и кальциевые соли жирных кислот, магниевые соли жирных кислот, моно- и диглицериды жирных кислот, эфиры глицерина, уксусной и жирных кислот, эфиры глицерина и жирных кислот, эфиры моно- и диглицеридов, а также жирных кислот, карбонаты натрия, карбонаты калия, карбонаты аммония, карбонаты магния, соляная кислота, хлорид калия, хлорид кальция, хлорид магния, серная кислота, сульфаты калия, сульфаты кальция, гидрокисд натрия, гидрокисд калия, гидрокисд кальция, гидрокисд аммония, гидрокисд магния, оксид кальция, оксид магния, жирные кислоты, глюконовая кислота, глюконо-дельта-лактон, полидекстроза;
- композиция quantum satis может дополнительно включать ароматизаторы, выбранные из перечня: хинин; горечавка; ароматические травы; пряности; агаровая кислота; алоин; бета-азарон; берберин; кумарин; синильная кислота; гиперицин; пулегон; квассин; сафрол и изосафрол; сантонин; альфа и бета-туйон либо любую допустимую композицию таких веществ, либо другой ароматизатор, не вошедший в перечень;
- композиция quantum satis может дополнительно включать ингибиторы коррозии, выбранные из перечня: вещества на основе пропиленгликоля, на основе хлорида кальция, на основе этаноламина, формалина и изононилфенола, смесь фосфорной кислоты, пирофосфатов и полифосфатов, раствор аминов и специальных добавок, жидкость на основе фосфоорганических соединений (фосфонов), 4-окси-3-оксиэтиламинометил, сульфомалеиновая кислота, эфирные производные последней либо смесь ингибиторов коррозии, содержащую как минимум один ингибитор коррозии из перечисленных;
- массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω и - массовая доля в ТМС ингибитора коррозии либо смеси ингибиторов коррозии;
- композиция quantum satis может дополнительно включать эмульгаторы, выбранные из перечня: трихлорэтилен, метилстеарат, поливиниловый спирт либо смесь эмульгаторов, содержащую как минимум один эмульгатор из перечисленных;
- массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω эм - массовая доля в ТМС эмульгатора либо смеси эмульгаторов;
- композиция quantum satis может дополнительно включать деэмульгаторы, выбранные из перечня: раствор кремнийорганического блоксополимера в смеси метанола и воды, раствор композиции простых полиэфиров и кремнийорганического блоксополимера в смеси метанола и воды.
По второму заявляемому объекту.
В способ очистки поверхности (преимущественно металлической) от загрязнений органического и неорганического происхождения, заключающийся в том, что осуществляют промывку очищаемой поверхности ТМС, включающим органические и неорганическое соединения (ПАВ, например неионогенное и катионоактивное, и воду), введены следующие ОП: для упомянутой промывки используют ТМС, массовые доли указанных соединений в котором удовлетворяют условию
где ω - массовая доля в ТМС воды;
ω ПАВ - массовая доля в ТМС ПАВ;
Δ 1 - допуск, численно равный 1,25,
в процессе упомянутой промывки анализируют ее характер и поддерживают с заданным допуском контролируемые параметры режима очистки, такие как, например, количества входящих в рабочий раствор компонентов и/или количество рабочего раствора, подаваемое в зону очистки, и/или его температуру, и/или давление на очищаемую поверхность, при этом включают в ТМС вещество из перечня: органическая соль, неорганическая соль, щелочь, спирт с алкоксильными группами, ингибитор коррозии, эмульгатор, деэмульгатор или композицию, составленную из таких веществ либо включающую как минимум одно из них, а также обеспечивают а) максимальную тангенциальную (по отношению к “свободной” поверхности загрязнения) скорость потока рабочего раствора на удалении, превышающем 10% от толщины потока, удовлетворяющей условию
где ν - упомянутая скорость (м/с);
Δ t - коэффициент, (Δ t=1 с);
h - упомянутая толщина (м);
Δ 2 - допуск, численно равный 2,
и б) одновременную очистку участка упомянутой поверхности, площадь которого удовлетворяет условию
где р - максимальное, дополнительное к атмосферному давление, усредненное по площади 10-4 м2, оказываемое рабочим раствором на как минимум один фрагмент упомянутого участка (103 Па≤ р≤ 2· 107 Па);
S - площадь упомянутого участка (причем такого, что на любой его фрагмент рабочий раствор подается с давлением, превышающим 25% от давления р);
Т - абсолютная температура рабочего раствора, поставляемого в зону очистки (290 К≤ Т≤ 480 К);
F - параметр, такой, что (5· 104 H≤ F≤ 6,5· 107 H);
Δ T - коэффициент (Δ T=1 К).
Также заявляемый технический результат достигается за счет введения в композицию ряда частных ОП:
- могут использовать ТМС и/или концентрат ТМС, и/или компоненты ТМС, включающие маркирующий материал из перечня: красители, радиоактивные изотопы, абразивные микрочастицы, микрочастицы отражающие, рассеивающие и поглащающие электромагнитное излучение, люминисцирующие материалы, флюорисцирующие материалы (например, это могут быть вещества, испускающие свет при возбуждении ультрафиолетовым, или видимым, или тепловым излучением либо в результате химических реакций: люминол, люциферин, флюорит, барит и проч.) или смесь таких материалов, или смесь, включающую как минимум один из них;
- в процессе очистки упомянутой поверхности могут использовать ТМС различного состава;
- как минимум одно из упомянутых ТМС могут использовать в отличном от других агрегатном состоянии, при том, что как минимум одно ТМС могут использовать в жидком агрегатном состоянии;
- на указанный участок могут направлять как минимум одну струю упомянутого ТМС, температура которой лежит в интервале от 20 до 70° С;
- по упомянутой струе могут передавать упругие механические колебания (волны), частота которых лежит в интервале от 5 до 1013 Гц;
- могут изменять частоту упомянутых колебаний;
- могут обеспечивать заданный профиль продольного сечения струи, изменяя при этом во времени силу ее механического воздействия на поверхность в пределах от 3· 10-1 до 3· 105 Н;
- могут задавать профиль поперечного сечения струи, обеспечивающий концентрацию упомянутых колебаний на указанном участке;
- могут пропускать по упомянутой струе электрический ток, плотность которого лежит в интервале от 10-2 до 106 А/м;
- могут пропускать переменный электрический ток, частота которого лежит в интервале от 3 до 100 Гц;
- могут одновременно различными струями очищать различные участки поверхности, расположенные на расстоянии друг от друга, превышающем минимальный продольный размер любого из них;
- могут задавать различную температуру различных струй в интервале от 20 до 140° С;
- как минимум два из упомянутых различных участков могут очищать ТМС различного состава;
- могут использовать ТМС, состав как минимум одного из которых отличается от состава ТМС, упомянутого в независимом пункте;
- каждый из очищаемых участков поверхности могут последовательно подвергать воздействию различных ТМС;
- очистку указанного участка упомянутым в независимом пункте ТМС могут осуществлять как минимум за два акта (в два приема), интервал времени между которыми может превышать 2 с;
- за один акт очистки указанного участка могут удалять заданную по объему часть имеющегося на нем загрязнения;
- при очистке различных участков поверхности могут задавать различное давление струи на указанный участок;
- на очистку различных участков поверхности могут затрачивать различное время;
- при очистке различных участков поверхности могут использовать колебания различной частоты;
- при очистке различных участков поверхности могут задавать различные профили сечения струи;
- при очистке различных участков поверхности могут задавать различную плотность тока;
- могут осуществлять визуальный или автоматический контроль толщины удаляемого с указанного участка загрязнения, и/или толщины последнего на указанном участке, и/или характера такого удаления;
- могут осуществлять контроль силы тока;
- могут осуществлять прием отраженных механических волн;
- могут облучать указанный участок электромагнитным излучением с длинной волны, выбранной из перечня диапазонов: 0,96... 1,03, 1,20... 1,29, 1,52... 1,80, 2,10... 2,38, 3,32... 4,19, 4,49... 5,00, 8,01... 12,97 мкм, и регистрировать отраженную от этого участка часть излучения;
- могут использовать электромагнитное излучение с длиной волны меньше 5 мкм;
- могут использовать электромагнитное излучение с длиной когерентности больше 1 м;
- могут изменять увеличение регистратора отраженной части излучения в зависимости от расстояния от регистратора до указанного участка и/или в зависимости от расстояния от последнего до центра поля зрения регистратора;
- упомянутое изменение увеличения могут осуществлять автоматически;
- в процессе очистки поверхности или после таковой могут осуществлять перекачку смеси ТМС с отмытыми загрязнениями из зоны, в которой осуществлялась очистка, в емкость-отстойник;
- в качестве емкости-отстойника могут использовать емкость для хранения и/или транспортировки ТМС (первичного или вторичного использования) либо части его компонентов;
- в процессе упомянутой перекачки могут удалять из указанной смеси загрязнения, плотность которых ниже плотности ТМС;
- во время удаления загрязнений могут обеспечивать ламинарное течение указанной смеси;
- в емкости-отстойнике могут осуществлять барботирование или газирование указанной смеси ТМС с отмытыми загрязнениями;
- могут осуществлять контроль рН поверхностного слоя указанной смеси в емкости-отстойнике и при необходимости осуществлять корректировку забираемого из указанного слоя раствора в упомянутую зону, осуществляя при этом его смешивание с ТМС, либо с его концентратом, либо с частью его компонентов, забираемым(и) из емкости(ей) для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо части его компонентов, в соотношении, устанавливаемом при указанном контроле рН;
- упомянутую корректировку раствора могут осуществлять автоматически;
- могут использовать как минимум двухкамерный резервуар, одну камеру которого используют в качестве емкости-отстойника, а другие - в качестве емкости для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо его компонентов;
- после очистки поверхности могут осуществлять удаление загрязнений, плотность которых превышает плотность ТМС;
- могут изменять во времени качественный и/или количественный состав используемого для обработки участков очищаемой поверхности ТМС (рабочих растворов);
- могут осуществлять контроль вида ТМС, используемого для обработки участков очищаемой поверхности, и/или концентрации в таком ТМС активных составляющих;
- такой контроль могут осуществлять автоматически;
- такой контроль могут осуществлять бесконтактно;
- при таком контроле могут использовать спектроанализатор;
- могут осуществлять безынерционное управление подачей ТМС различного состава и/или различной концентрации.
- такое управление могут осуществлять автоматически;
- могут управлять включением в рабочий раствор ТМС, и/или его концентрата, и/или как минимум одного из его компонентов.
Перечень чертежей
На фиг.1 представлен один из вариантов схемы проведения полуавтоматической очистки с использованием заявляемого способа на базе заявляемой композиции.
На фиг.2 представлена возможная геометрия подачи на загрязнение струи.
На фиг.3 представлен один из вариантов схемы блока подачи ТМС.
На фиг.4 представлен один из вариантов схемы блока задания состава рабочего раствора, а также управления его температурой, режимами сепарации загрязнений и проч. (далее блок задания и управления).
На фиг.5 представлен один из вариантов схемы спектроанализатора.
На фиг.6 представлен один из вариантов схемы оптоэлектронной системы, обеспечивающей контроль изменения характера очистки и толщины удаляемого слоя.
На фиг.7 представлен один из вариантов схемы проведения автоматической очистки с использованием заявляемого способа на базе ТМС различного состава.
Чертежи приведены для подтверждения промышленной применимости заявляемых изобретений и идентифицируемости их отличительных признаков.
Фиг.1 приведена для иллюстрации заявленного способа в части централизованного управления включением в состав ТМС различных компонентов.
Фиг.2 приведена для иллюстрации отличительных признаков независимого п.21, а также обсуждения на последних страницах описания.
Фиг.3 приведена для иллюстрации управления приготовлением ТМС различного качественного и количественного состава из основных и дополнительных компонентов.
Фиг.4 приведена для иллюстрации работы блока задания и управления, а также возможных принципов оптимизации процесса очистки.
Фиг.5 приведена для иллюстрации способа бесконтактного контроля количественного и качественного состава рабочего раствора, а также способа определения его электрических параметров.
Фиг.6 приведена для иллюстрации применения автоматического изменения увеличения наблюдательной системы (органа технического зрения) посредством изменения фокусного расстояния объектива такой системы в процессе автоматического, бесконтактного, непрерывного контроля изменения характера удаления загрязнений, что требуется в связи с высокой вероятностью расфокусировки, а также потери объекта внимания при наличии множественных помех и в условиях непрерывного интенсивного загрязнения фронтальной оптической поверхности. На фиг.6 показан ход лучей в идеальном случае (происходит рассеяние излучения осветителя на объекте внимания, в том числе в направлении апертуры наблюдательной системы), на практике имеют место множественные отражения от различных объектов и их частей (например, от поверхности загрязнения, покрытой слоем рабочего раствора, от свободной поверхности самого рабочего раствора, а также от частиц, взвешенных в его толще, и т.д., что сильно искажает картину процесса удаления загрязнений.
Фиг.7 приведена для иллюстрации полностью автоматической очистки, основанной на применении ТМС различного состава и различной температуры.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - горизонтальная, полупрозрачная, сортирующая пластина-направляющая,
2 - блок планарно-расположенных наклонных, полупрозрачных, сортирующих пластин-направляющих,
3 - насос, откачивающий из емкости отстойника смесь “отмытых” загрязнений с отходами, включающую примесь рабочего раствора,
4 - накопитель крупных твердых (как правило, нерастворимых) частиц загрязнения - отходов, подлежащих утилизации,
5 - сепаратор - устройство, в котором происходит разделение твердых частиц загрязнения, жидких углеводородов и рабочего раствора (или воды),
6 - накопитель мелких твердых (как правило, нерастворимых) частиц загрязнения - отходов, подлежащих утилизации,
7 - седиментатор - устройство, в котором происходит осаждение в жидких углеводородах мелких твердых частиц загрязнения,
8 - баллон с газом (как правило, инертным) под давлением, баллон с аналогичным газом может быть соединен с зоной очистки с целью вытеснения из нее кислорода (на чертежах не показан),
9 - накопительный резервуар для хранения жидких углеводородов, пригодных для вторичного использования,
10 - полупрозрачный экран, способствующий образованию на поверхности частиц загрязнения пузырьков газа,
11 - регулятор подачи газа (газовый инжектор), здесь и далее может использоваться инжектор импульсного действия (интенсивность подачи зависит от числа импульсов в единицу времени),
12 - смеситель, обеспечивающий равномерное перемешивание деэмульгатора со смесью загрязнений и отходов с рабочим раствором (в том числе, поступающим из сепаратора),
13 - ловушка для жидких углеводородов и твердых частиц загрязнения,
14 - насос подачи жидких углеводородов на вторичное использование,
15 - емкость с раствором нейтрализатора, например, в воде (предназначен для нейтрализации действия деэмульгатора и/или для уменьшения рН в канале фильтрации - на чертеже не обозначен), здесь и далее емкости могут включать нагреватель, а также мешалки и иные устройства (например, системы барботирования), постоянно или периодически перемешивающие содержащиеся в них композиции (на чертежах такие устройства не показаны),
16 - регулятор подачи деэмульгатора (инжектор деэмульгатора),
17 - двойной электромагнитный клапан независимого действия, позволяющий осуществить разводку раствора, пригодного для вторичного использования, по каналу фильтрации и прямому каналу (на чертеже не обозначены),
18 - емкость-отстойник с датчиком пены (на чертеже не показан) и карманом для сбора абразивных микрочастиц (на чертеже не обозначен),
19 - регулятор подачи нейтрализатора (инжектор нейтрализатора),
20 - емкость с раствором деэмульгатора, например, в воде,
21 - механический фильтр со сменными картриджами, служащий, в частности, для полного удаления из раствора абразивных микрочастиц,
22 - насос, откачивающий смесь загрязнений и отходов с рабочим раствором из зоны очистки, может включать “обратку” (на чертеже не показана),
23 - датчик электрических параметров отфильтрованного раствора (относительной диэлектрической проницаемости, удельного электрического сопротивления),
24 - шланг забора из зоны очистки смеси загрязнений и отходов с рабочим раствором,
25 - химический фильтр со сменными картриджами, предназначенный для активной очистки раствора,
26 - струя-концентратор ультразвуковых колебаний на очищаемом участке - на области контакта струи с загрязнением (на чертеже не обозначена),
27 - резервуар с водой, предназначенной для разбавления рабочего раствора или концентрата ТМС,
28 - основной материал очищаемой поверхности,
29 - блок подачи ТМС или его концентрата - смеситель компонентов ТМС или емкость с ним или его концентратом,
30 - загрязнение (пропорции на чертежах не соблюдены),
31 - регулятор подачи ТМС (инжектор ТМС), также здесь может быть использован электромагнитный клапан,
32 - многофункциональный многоструйный распылитель-дозатор импульсного и/или непрерывного действия с узконаправленным прожектором, электродом и ультразвуковой и/или инфразвуковой головками (последние на чертеже не показаны), может включать датчик вибрации, выполненный на базе пьезокристаллического элемента или микрофона, проч... ,
33 - регулятор подачи умягчителя (инжектор умягчителя),
34 - электромагнитный клапан подачи воды,
35 - емкость с раствором умягчителя, например, в воде,
36 - насос, нагнетающий рабочий раствор в зону очистки, может включать накопитель (на чертеже не показан),
37 - блок задания и управления,
38 - спектроанализатор - здесь и далее оптоэлектронный прибор, в том числе включающий датчик(и) электрических параметров рабочего раствора (на чертеже не показан(ы)),
39 - нагреватель, например, на базе батареи термисторов или иного электронагревателя с датчиком температуры рабочего раствора (на чертеже не показан),
40 - источник тока, как правило, с ограничением по напряжению (может использоваться источник переменного тока),
41 - подводка в рабочую зону (в зону очистки) коммуникаций (рабочего раствора, электропитания, сигнального кабеля и проч.),
42 - оператор, контролирующий изменение характера очистки и толщину слоя удаляемых загрязнений, выбирающий режимы очистки и очищаемые участки,
43 - клавиатура, посредством которой оператор задает режимы очистки,
44 - блок управления профилем продольного сечения струи, плотностью и другими параметрами тока, частотой и амплитудой механических колебаний и проч.,
45 - смесь загрязнений и отходов с рабочим раствором (поток рабочего раствора),
46 - свободная поверхность загрязнения (противоположная граничащей с очищаемой поверхностью),
47 - периметр пятна, в пределах которого струя попадает на очищаемую поверхность,
48 - очищаемая поверхность - граница раздела основного материала и загрязнения,
49 - рабочий раствор, распространяющийся в пределах струи,
50 - свободная поверхность смеси загрязнений и отходов с рабочим раствором (на чертеже такая поверхность показана волнообразной),
51 - блок управления составом ТМС или его концентрата,
52 - резервуар с основным компонентом ТМС - водой, предназначенной для приготовления ТМС или его концентрата,
53 - емкость с основным компонентом ТМС - раствором неорганической(их) соли(ей), например, в воде, включающим краситель, например Красный очаровательный АС,
54 - емкость с основным компонентом ТМС - раствором органической(их) соли(ей), например, в воде, включающим краситель, например Синий патентованный V,
55 - емкость с основным компонентом ТМС - раствором неионогенного(ых) ПАВ, например, в воде, включающим флюорисцирующий материал, например флюорит,
56 - емкость с раствором пеногасителя, например, в воде,
57 - регулятор подачи пеногасителя (инжектор пеногасителя),
58 - пенорассекатель (механическое устройство), установленный в обменной емкости (на чертеже не обозначена),
59 - емкость с основным компонентом ТМС - раствором спирта с алкоксильными группами, например, в воде, включающим краситель, например Зеленый S,
60 - емкость с дополнительным компонентом ТМС - раствором ингибитора коррозии, например, в воде, включающим краситель, например Коричневый НТ,
61 - емкость с основным компонентом ТМС - раствором катионоактивного(ых) ПАВ, например, в воде,
62 - емкости с прочими дополнительными компонентами ТМС,
63 - регулятор подачи воды для приготовления ТМС (инжектор воды для приготовления ТМС),
64 - регулятор подачи ингибитора (инжектор ингибитора),
65 - насос, обеспечивающий циркуляцию раствора при приготовлении ТМС из основных компонентов,
66 - емкость с дополнительным компонентом ТМС - с раствором эмульгатора, например, в воде, включающим абразивные микрочастицы, например кварцевый песок с размером частицы порядка 10 мкм (размер и дисперсия -параметры маркировки),
67 - регулятор подачи основных компонентов ТМС - катионоактивного(ых) ПАВ (инжектор катионоактивного(ых) ПАВ),
68 - регулятор подачи эмульгатора (инжектор эмульгатора),
69 - регулятор подачи спирта с алкоксильными группами (инжектор спирта с алкоксильными группами),
70 - спектроанализатор готового ТМС или его концентрата,
71 - регулятор подачи неорганической соли (инжектор неорганической соли),
72 - отсекатель - механическое устройство,
73 - регулятор подачи органической соли (инжектор органической соли),
74 - регулятор подачи неионогенного(ых) ПАВ (инжектор неионогенного(ых) ПАВ),
75 - емкости с другими основными компонентами ТМС,
76 - спектроанализатор для контроля за включением в ТМС основных компонентов,
77 - механический фильтр тонкой очистки,
78 - регулятор подачи газа для приготовления ТМС (газовый инжектор) в обменную емкость,
79 - баллон с газом для приготовления ТМС (под давлением),
80 - насос с накопительной емкостью (на чертеже не показана) для подачи ТМС в основную магистраль (на чертеже не показана),
81 - блок формирования входных сигналов,
82 - контроллер,
83 - 8... 32 - разрядный микропроцессор (интегральный стабилизатор напряжения, схема управления сбросом, а также ряд других функциональных единиц блока задания и управления на чертеже не показаны),
84 - энергонезависимая память (емкостью в несколько Гбайт), в частности, предназначенная для хранения информации о пошаговых результатах очистки
где i=1,... , mу - номер шага очистки,
mу - число шагов (определяется временем опроса системы и временем очистки),
- вектор, характеризующий текущий результат, достигнутый при переходе от i-го шага очистки к (i+1)-му,
O1 - функциональная зависимость, связывающая вектор управляющего сигнала микропроцессора с вектором, характеризующим текущий результат,
- вектор управляющего сигнала микропроцессора на i-ом шаге очистки,
а также об эффективности очистки
где 
- вектор, характеризующий результат, достигнутый к i-му шагу очистки (вектор эффективности),
O2 - функциональная зависимость, связывающая вектор текущего результата с вектором эффективности,
85 - диагностическая шина с приемопередатчиком,
86 - блок усилителей и преобразователей,
87 - блок мощных операционных усилителей,
88 - блок индикаторов (например, с плавным цветовым кодированием режимов),
89 - блок управления работой спектроанализатора с системой предварительной обработки данных,
90 - одноэлементный фотоприемник опорного канала (канала сравнения), в частности, позволяет анализировать спектр пропускания рабочего раствора,
91 - электрод, посредством которого осуществляется подводка тока к зонду,
92 - зонд, используется с аналогичным зондом для определения удельного электрического сопротивления рабочего раствора,
93 - пленка анализатор (работает в триаде зеркало-поляризатор-анализатор, см. ниже),
94 - однолинзовый конденсор,
95 - зеркало,
96 - матрица фотоприемников, например фотодиодов или ПЗС-структур,
97 - жидкокристаллический управляемый поляризатор,
98 - призма-куб с полуотражающей внутренней гранью,
99 - ультрафиолетовая лампа с блендой,
100 - многокристальный (более 2-х кристаллов, примерно 5... 15 шт.) светоизлучающий диод (каждый кристалл такого диода имеет свою рабочую длину волны, при этом его излучение покрывает спектральный диапазон, простирающийся от инфракрасной до синей областей спектра, а также, как правило, свою ширину спектра последовательное по времени включение кристаллов позволяет осуществить сканирование рабочего раствора практически по всему его спектру пропускания),
101 - ахроматизированный объектив апланат (преимущественно здесь должен использоваться телеобъектив),
102 - электрод, посредством которого осуществляется подводка напряжения к полупрозрачной токопроводящей пленке (на чертеже не обозначена), при этом пара таких пленок позволяет определить диэлектрическую проницаемость рабочего раствора,
103 - прозрачное диэлектрическое покрытие токопроводящих электродов,
104 - кварцевая призма-клин,
105 - частицы загрязнения в объеме капли рабочего раствора,
106 - омыватель защитного стекла, имеет возможность качания в направлениях указанной на чертеже стрелки (не обозначена),
107 - элемент системы очистки защитного стекла, имеет возможность перемещения в направлениях указанной на чертеже стрелки (не обозначена),
108 - бленда осветителя,
109 - собирающее зеркало (элемент объектива),
110 - многоэлементный фотоприемник оптоэлектронной наблюдательной системы,
111 - испарения рабочего раствора и капельный туман ТМС,
112 - свободная частица загрязнения,
113 - капля рабочего раствора,
114 - защитное кварцевое стекло с фронтальной оптической поверхностью и линзой Френеля в центре второй ее поверхности (на чертеже не обозначена),
115 - излучатель - светоизлучающий диод с набором имеющих различные рабочие длины волн кристаллов, излучающих высококогерентные (по сравнению с естественными источниками) электромагнитные волны (с высокой степенью пространственной когерентности), и/или набор лазерных диодов с различными рабочими длинами волн,
116 - рассеивающее зеркало (элемент объектива),
117 - блок управления свечением излучателя (выбора спектра облучения очищаемого или исследуемого участков), а также блок предварительной обработки сигнала многоэлементного фотоприемника (например, Фурье-преобразование для последующей оценки амплитудного пространственного спектра изображения очищаемого участка и его сравнения, например, со спектром изображения чистой поверхности),
118 - канал подачи в зону очистки ТМС, как минимум один из основных или дополнительных компонентов которого отличается от таких компонентов прочих ТМС, используемых при очистке, либо канал подачи в зону очистки рабочего раствора, температура которого отличается от температуры рабочих растворов, поставляемых по другим каналам,
119 - основание чистящей установки, может включать ряд нагрузок блока задания и управления, таких как дополнительные насосы, распределители рабочих растворов (клапаны, инжекторы и т.д.), распределители электрических сигналов, а также рабочих напряжений и токов, нагреватели, электродвигатели, электронные устройства и проч. (на чертеже не показаны), в процессе очистки преимущественно перемещается по стрелке вниз (жирная стрелка), приводимое в движение электромеханическим устройством подачи (на чертеже не показано), основание может включать сопла для подачи в зону очистки инертного газа (на чертеже не показаны),
120 - сменные полимерные вставки (могут использоваться ролики, шарики, пружинные отжимные лапки, иное),
121 - полюс электромагнита, например северный,
122 - полюс электромагнита, например южный,
123 - очищенная поверхность,
124 - оптическая головка, включающая оптоэлектронную систему наблюдения, под действием управляющих сигналов может совершать качающие вращательные движения относительно показанной на чертеже оси либо просто вращаться вокруг нее по показанной на чертеже стрелке,
125 - апертурная диафрагма оптоэлектронной наблюдательной системы, предпочтительно совпадающая с защитным кварцевым стеклом, такая система может совершать сканирование в вертикальной плоскости, например, за счет качания в ней (на чертеже не показано),
126 - одно из четырех расположенных на различных уровнях и направленных под углом 90° друг к другу сопел распылителя-дозатора, включающего электромагниты и выполненного с возможностью перемещения вверх-вниз (на чертеже показана стрелка) по направляющей, с которой он составляет электродвигатель поступательного движения, распределитель-дозатор включает также присоединительные электромагнитные устройства подачи к соплам ТМС, сопрягаемые с ответными устройствами направляющей (на чертеже не показаны), и аналогичные электрораспределительные устройства, в другом варианте исполнения ТМС и управляющие/рабочие напряжения и токи могут подводиться от основания к распределителю-дозатору, например, посредством гибких шлангов, располагаемых вне направляющей (на чертеже не показаны), распылитель-дозатор может включать дополнительные сопла для подачи в зону очистки инертного газа (на чертеже не показаны), по этому же шлангу от распределителя-дозатора могут отводиться и сигнальные кабели (по которым передается информация от наблюдательной системы, информация о работе нагрузок, и т.д.),
127 - направляющая предпочтительно квадратного сечения, по внутренней полости которой проходят коммуникации (отводятся информационные сигналы, подводятся ТМС, а также управляющие работой сопел, ультра- и инфразвуковых головок и проч. напряжения и токи), включает электромагнитные и электрораспределительные устройства-переходники с жестко заданным шагом, расположенные на одной из ее граней (на чертеже не показаны), при каждом разрешенном положении распылителя-дозатора относительно направляющей пары их упомянутых присоединительных и распределительных устройств располагаются друг напротив друга, после чего может осуществляться требуемое подключение таких устройств друг к другу,
128 - сменные полимерные накладки,
129 - пружинные отжимные лапки-фиксаторы (4... 16 шт.),
130 - пробойник,
131 - другие каналы подачи в рабочую зону ТМС, как минимум один из основных или дополнительных компонентов которых отличается от таких компонентов прочих ТМС, используемых при очистке, либо подачи в рабочую зону рабочих растворов, температура которых отличается от температуры рабочих растворов, поставляемых по другим каналам,
А - ТМС или его концентрат,
А1 - вода для приготовления ТМС,
А2 - катионоактивное(ые) ПАВ,
А3 - спирт с алкоксильными группами,
А4 - циркуляция раствора при смешивании основных компонентов ТМС,
A5 - неорганическая соль,
А6 - органическая соль,
А7 - неионогенное(ые) ПАВ,
A8 - пеногаситель,
A9 - газ для приготовления ТМС,
А10 - ингибитор коррозии,
А11 - эмульгатор,
А12 - движение раствора при введении в него дополнительных компонентов ТМС,
Б - рабочий раствор,
В - нагретый рабочий раствор,
Г - смесь загрязнений и отходов с рабочим раствором,
Д - раствор на вторичное использование,
Е - отфильтрованный раствор (техническая вода),
Ж - смесь нефильтрованного и отфильтрованного раствора,
З - смесь “отмытых” загрязнений и отходов с примесью рабочего раствора,
И - крупные частицы, как правило, нерастворимой части загрязнений - отходы, подлежащие утилизации,
К - смесь отмытых загрязнений с взвешенными нерастворимыми частицами, как правило, неорганического происхождения,
Л - раствор, пригодный для вторичного использования,
М - мелкие нерастворимые частицы загрязнений - отходы,
Н - загрязнения, пригодные для вторичного использования,
О - вода,
П - умягчитель,
Р - деэмульгатор,
С - газ,
У - нейтрализатор,
Ю1 - юстировочное перемещение одной из призм относительно другой (предпочтительно автоматическое), позволяющее изменять (увеличивать или уменьшать, например, в зависимости от прозрачности) толщину анализируемого слоя рабочего раствора, находящегося между призмами,
Ю2 - перемещение собирающего зеркала при изменении увеличения регистратора,
Ю3 - перемещение многоэлементного фотоприемника при изменении увеличения излучателя, осуществляется согласовано с перемещением собирающего зеркала, дополнительное перемещение в таком направлении (на чертеже не показано) позволяет произвести настройку на резкость (предпочтительно автоматическую),
Н - средневзвешенная (средняя) толщина загрязнения,
h - толщина (средняя) потока рабочего раствора,
p - дополнительное к атмосферному давление, оказываемое рабочим раствором на очищаемый участок,
- вектор опрашивающего сигнала компьютера (на фигурах не показан), 
где q1,... , qmq - компоненты вектора 
mq - размерность вектора 
S - площадь очищаемого участка,
Т - абсолютная температура рабочего раствора, поставляемого в зону очистки,
- вектор текущего результата, 
где u1,... , umu - компоненты вектора 
например, это значение плотности тока в конце i-го шага и ее приращение на этом шаге, пространственный спектр спекла в конце i-го шага и его изменение на этом шаге, толщина удаленного на i-м шаге загрязнения и т.д., и т.д.,
mu - размерность вектора 
ν - максимальная тангенциальная по отношению к “свободной” поверхности загрязнения скорость потока рабочего раствора,
- скорость рабочего раствора в кювете спектроанализатора (между призмами),
X1 - информация от спектроанализатора (здесь и далее - о коэффициенте пропускания и о мутности рабочего раствора, о его спектрах поглощения и отражения, о его послесвечении и о размерах оптических неоднородностей, а также о его электрических параметрах), в частности, оценивается суммарная освещенность многоэлементного фотоприемника, а также ее распределение в пространстве (по различным элементам фотоприемника),
X2 - информация о температуре рабочего раствора,
Х3 - информация о выбранных режимах очистки,
Х4 - информация об эффективности пеногашения и о электрических параметрах раствора,
Х5 - информация об электрических параметрах фильтруемого раствора,
Х6 - информация о характере очистки,
X
Х
Х
X
Х
Х
- вектор, характеризующий информацию, поступающую от датчиков элементов системы очистки, 
где X1,... - компоненты вектора 
(см., в частности, ниже),
mх - размерность вектора 
y1 - управляющие сигналы, определяющие подачу ТМС в рабочий раствор,
y2 - управляющие сигналы, задающие состав ТМС,
y3 - управляющие сигналы, определяющие подачу умягчителя в воду,
y4 - управляющие сигналы, определяющие подачу в рабочий раствор воды,
y5 - управляющие сигналы, определяющие температуру рабочего раствора, подаваемого в зону очистки,
y6 - управляющие сигналы, определяющие подачу в емкость-отстойник деэмульгатора,
y7 - управляющие сигналы, определяющие подачу в емкость-отстойник барботирующих газов,
y8 - управляющие сигналы, задающие соотношение нефильтрованной и отфильтрованной части раствора в их смеси, идущей на повторное использование,
y9 - управляющие сигналы, определяющие смешивание фильтруемого раствора с нейтрализатором,
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
- вектор управляющего сигнала блока задания и управления, 
где y1,... - компоненты вектора 
(см., в частности, выше),
mу - размерность вектора 
Z
- вектор состояния нагрузок (инжекторов, клапанов, термисторов, прожекторов и проч., и проч.), 
где z1,... ,zmz - компоненты вектора 
mz - размерность вектора 
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Реализация заявляемых композиций и способа рассматривается одновременно на примерах дезинфекции и очистки от нефтяных отложений резервуара и узкого туннеля (например, трубы).
Практически во всех возможных вариантах упомянутой реализации перед очисткой приготавливают ТМС или его концентрат, осуществляя смешивание их компонентов при указанных массовых соотношениях. Исключение составляют случаи, аналогичные приведенному на фиг.1, когда некоторые из указанных компонентов, например деэмульгаторы в рабочий раствор, подаваемый в зону очистки, не включаются, а присоединяются к нему на этапе разделения “отмытых” загрязнений. Данное замечание касается также и, например, технологических веществ, таких как нейтрализатор, умягчитель и проч.
Аналогично могут быть получены растворы основных и дополнительных компонентов ТМС (см. ниже).
При этом могут использовать сухие смеси компонентов или полуфабриката ТМС (предварительно приготовленные из указанных компонентов посредством последовательного смешения), или его частей, либо таковые в жидкой фазе, поступающие из соответствующих емкостей через дозирующие устройства (например, инжекторы).
Для этого с заданной скоростью (несколько кг/с) в смеситель периодического или непрерывного действия при температуре от 50 до 90° С последовательно или параллельно вводят указанные компоненты в указанных массовых соотношениях. После чего осуществляют перемешивание в течение от 5 до 180 мин.
Так, в композицию ТМС, включающую неионогенное и катионоактивное ПАВ и воду в качестве органических соединений, может быть дополнительно введена не проявляющая выраженных поверхностно-активных свойств соль, выбранная из перечня: глюконат натрия, калия или кальция, натриевая соль глицина, натриевая соль полиакриловой кислоты (модифицированная эфирными группами), бензоат натрия, олеат натрия, либо смесь солей, содержащая как минимум одну соль из перечисленных. При этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω ос - массовая доля в ТМС органической соли либо смеси органических солей,
ω - массовая доля в ТМС воды,
ω ПАВ - массовая доля в ТМС поверхностно-активных веществ.
До, во время или после введения органической соли в композицию ТМС в качестве неорганического соединения может быть дополнительно введена соль, выбранная из перечня: метасиликат натрия, калия или кальция, фосфат, карбонат, гидрокарбонат, силикат, триполифосфат, гексаметафосфат, сульфат натрия, либо смесь солей, содержащая как минимум одну соль из перечисленных, при этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω нс - массовая доля в ТМС неорганической соли либо смеси неорганических солей.
Дополнительно композиция может включать щелочи, например раствор кальцинированной соды.
Аналогичным образом в качестве органического соединения в композицию может быть дополнительно включен не проявляющий выраженных поверхностно-активных свойств спирт с алкоксильными группами, выбранный из перечня: бутиловый эфир дигликоля, бутилдигликоль, либо смесь таких спиртов, содержащая как минимум один спирт из перечисленных, при этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω э - массовая доля в ТМС спирта либо смеси спиртов.
Композиция может быть составлена таким образом, что массовые доли указанных соединений будут удовлетворять условию
В качестве неионогенного ПАВ может быть использовано соединение из перечня: синтанол, неонол, блок-сополимер окиси пропилена и окисиэтилена, оксиэтилированные полиоксипропиленгликолевые производныеэтилендиамина или этилендиамида, оксиэтилированный спирт либо произвольная смесь таких соединений.
В качестве катионоактивного ПАВ может быть использовано соединение из перечня: триэтаноламин, тетранатрийсульфоаминсульфонат, соединения пиридина, хинолина, фталазина, бензимидазола, бензотриазола, морфолина, тиаморфолина, пиперидина, бензоксазина, полиэтиленгликолевый эфир токоферола либо произвольная смесь таких соединений.
Массовые доли неионогенных и катионоактивных ПАВ в композиции должны удовлетворять условию
где ω н - массовая доля в ТМС неионогенного ПАВ либо смеси таких ПАВ,
ω к - массовая доля в ТМС катионоактивного ПАВ либо смеси таких ПАВ.
Важно отметить, что допускается включение в композицию и анионоактивных ПАВ, например, таких как алкилбензолсульфонат натрия, алкилбензолсульфонатамин и проч.
При этом оптимальным является такое содержание ПАВ, при котором массовые доли ПАВ и воды удовлетворяют условию
Δ 1 - допуск, численно равный 1,25.
В качестве воды в композицию может быть включена натуральная вода с биохимической потребностью в кислороде менее 60 мг/л или деионизированная умягченная очищенная, химически подготовленная вода первичного или вторичного использования с биохимической потребностью в кислороде менее 30 мг/л и удельной электропроводностью не более 10-5 Ом-1·м-1, содержащая менее 0,2 мг/л растворимых солей кальция и магния и менее 30 мг/л взвешенных твердых веществ, или смесь умягченной воды и жесткой воды (содержание солей жесткости более 2 мг/л) при условии, что их массовые доли удовлетворят условию
где ω у - массовая доля в ТМС умягченной воды,
ω ж - массовая доля в ТМС жесткой воды.
При этом в качестве жесткой воды в композицию может быть включена искусственно минерализованная вода первичного или вторичного использования с биохимической потребностью в кислороде менее 60 мг/л.
В композицию quantum satis могут быть включены газы пропеленты либо барботирующие газы, выбранные из перечня: аргон, гелий, азот, закись азота, диоксид углерода, либо произвольная смесь таких газов, либо другой газ, не вошедший в перечень, например воздух, при этом композиция может быть выполнена негазированной, или слабогазированной, или среднегазированной, или сильногазированной, для чего она может включать упомянутые газы в пересчете на эквивалент массовой доли двуокиси углерода соответственно менее 0,20%, или от 0,20 до 0,30%, или от 0,30 до 0,40%, или свыше 0,40%.
В композицию quantum satis (как правило, не более 0,3 г/л композиции, подлежащей хранению в течение более чем 24 часов, например в течение недели или месяца) может быть включен консервант, выбранный из перечня: сорбиновая кислота, сорбат калия, сорбат кальция, бензойная кислота, бензоат калия, бензоат кальция, сульфит натрия, кислый сернистокислый натрий, бисульфит натрия, бисульфит калия, сульфит кальция, кислый сернистокислый кальций, кислый сернистокислый калий либо другой сорбат, бензоат, п-оксибензоат или сульфит, не вошедший в перечень.
В композицию quantum satis (как правило, не более 0,3 г/л) может быть включен краситель, выбранный из перечня: Амарант, Эритрозин, Аннато, Биксин, Норбиксин, Куркумин, Тартразин, Хинолиновый желтый, Желтый "Солнечный закат" FCF, Оранжевый желтый S, Кошениль, Карминовая кислота. Кармины, Азорубин, Кармозин, Понсо 4R, Красный кошениль А, Красный очаровательный АС, Синий патентованный V, Индиготин, Индигокармин, Синий блестящий FCF, Зеленый S, Черный блестящий BN, Черный PN, Коричневый НТ, Ликопин, Этиловый эфир (-апокаротиновой-8' кислоты); Лютеин, либо любая допустимая композиция таких веществ, либо другой краситель, не вошедший в перечень.
Важно подчеркнуть (см. также ниже материал, касающийся связи отличительных признаков представляемого изобретения с заявляемым техническим результатом), что под любым другим красителем в материалах заявки подразумевается всякий маркирующий материал. Так, могут использовать ТМС и/или концентрат ТМС, и/или компоненты ТМС, включающие маркирующий материал из дополнительного перечня: радиоактивные изотопы, абразивные микрочастицы, микрочастицы, отражающие, рассеивающие и поглощающие электромагнитное излучение, люминесцирующие материалы, флюоресцирующие материалы (например, это могут быть вещества, испускающие свет при возбуждении ультрафиолетовым, или видимым, или тепловым излучением либо в результате химических реакций: люминол, люциферин, флюорит, барит и проч.), или смесь таких материалов, или смесь, включающую как минимум один из них.
В композицию quantum satis может быть включен ароматизатор, выбранный из перечня: хинин; горечавка; ароматические травы; пряности; агаровая кислота; алоин; бета-азарон; берберин; кумарин; синильная кислота; гиперицин; пулегон; квассин; сафрол и изосафрол; сантонин; альфа- и бета-туйон, либо любая допустимая композиция таких веществ, либо другой ароматизатор, не вошедший в перечень.
В композицию quantum satis (как правило, не более 0,5%) могут быть включены ингибиторы коррозии, выбранные из перечня: вещества на основе пропиленгликоля, на основе хлорида кальция, на основе этаноламина, формалина и изононилфенола, смесь фосфорной кислоты, пирофосфатов и полифосфатов, раствор аминов и специальных добавок, жидкость на основе фосфоорганических соединений (фосфонов), 4-окси-3-оксиэтиламинометил, сульфомалеиновая кислота, эфирные производные последней либо смесь ингибиторов коррозии, содержащая как минимум один ингибитор коррозии из перечисленных. При этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω u - массовая доля в ТМС ингибитора коррозии либо смеси ингибиторов коррозии.
В композицию quantum satis (как правило, не более 1%) могут быть включены эмульгаторы, выбранные из перечня: трихлорэтилен, метилстеарат, поливиниловый спирт либо смесь эмульгаторов, содержащая как минимум один эмульгатор из перечисленных. При этом массовые доли указанных соединений должны удовлетворять условию
где ω эм - массовая доля в ТМС эмульгатора либо смеси эмульгаторов.
В композицию quantum satis (как правило, не более 0,7%) могут быть включены деэмульгаторы, выбранные из перечня: раствор кремнийорганического блоксополимера в смеси метанола и воды, раствор композиции простых полиэфиров и кремнийорганического блоксополимера в смеси метанола и воды.
Последовательность включения в ТМС компонентов принципиального значения для его моющих свойств не имеет и выбирается в соответствии с технологической целесообразностью. Такая последовательность имеет значение при использовании в процессе очистки ТМС различного состава, о чем подробно будет сказано ниже.
Как правило, приготовление ведут при нормальном давлении.
При необходимости осуществляют сушку полученных полуфабрикатов (обеспечивают заданную влажность).
Так, например, ПАВ могут смешать с водой и метасиликатом натрия, обеспечивая разрушение коллоидных сгустков (для чего могут, например, не вливать, а распылять раствор с ПАВ или ПАВ в сухую смесь, содержащую метасиликат натрия), с последующим нагревом до указанной температуры и добавлением при непрерывном перемешивании сухой смеси других органических и неорганических соединений в указанных массовых соотношениях. После этого к полученному полуфабрикату могут быть добавлены малеиновая и/или сульфмалеиновая кислоты с их эфирными производными, а также консервант, красители и ароматизаторы.
В других вариантах реализации ПАВ могут вводиться на заключительном этапе приготовления ТМС.
Предварительно смеси или растворы указанных компонентов, или полуфабрикатов, или их частей могут быть подвергнуты специальной обработке, например нагреву, перемешиванию, механической или химической фильтрации, разделению по размеру частиц (разделению на фракции), измельчению, дозированию и проч. При этом композиция может включать лишь технологические вещества, выбранные из перечня: фумаровая кислота, ортофосфорная кислота, трифосфаты, стеарат полиоксиэтилена, метавинная кислота, альгинат пропан-1,2-диола, камедь Карайя, ацетат изобутират сахарозы, глицериновый эфир древесной смолы, полиглицериновые эфиры жирных кислот, стеарил-2-лактилат кальция, диметилполисилоксан, углекислые соли кальция, уксусная кислота, ацетат калия, ацетаты натрия, ацетат кальция, аскорбиновая кислота, аскорбат натрия, аскорбат кальция, эфиры жирных кислот аскорбиновой кислоты, концентрат смеси токоферолов, лецитины, лактат натрия, лактат калия, лактат кальция, цитраты натрия, цитраты калия, цитраты кальция, тартраты натрия, тартраты калия, тартрат калия-натрия, малеаты натрия, малеаты калия, малеаты кальция, тартрат кальция, цитрат триаммония, альгиновая кислота, альгинат натрия, альгинат калия, альгинат аммония, альгинат кальция, каррагинаны, камедь рожкового дерева, камедь гуаровая, трагакаит, гуммиарабик, камедь ксантановая, камедь тары, камедь геллановая, глицерин, натривые, калиевые и кальциевые соли жирных кислот, магниевые соли жирных кислот, моно- и диглицериды жирных кислот, эфиры глицерина, уксусной и жирных кислот, эфиры глицерина и жирных кислот, эфиры моно- и диглицеридов, а также жирных кислот, карбонаты натрия, карбонаты калия, карбонаты аммония, карбонаты магния, соляная кислота, хлорид калия, хлорид кальция, хлорид магния, серная кислота, сульфаты калия, сульфаты кальция, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, гидроксид аммония, гидроксид магния, оксид кальция, оксид магния, жирные кислоты, глюконовая кислота, глюконо-дельта-лактон, полидекстроза.
Пример I. Приготавливают композицию ТМС, включающую:
- 0,08% неионогенных и катионоактивных ПАВ, например, в отношении 4:1, при том что в качестве неионогенных ПАВ она включает неонол или его смесь с синтанолом в отношении 10:1, а в качестве катионоактивных триэтаноламин или его смесь с полиэтиленгликолевым эфиром токоферола в отношении 8:1, а также 0,004% флюорита, привнесенного в композицию вместе с неионогенным ПАВ или со смесью таких ПАВ, или со смесью неионогенных и катионоактивных ПАВ, или его либо их раствором в воде,
- 0,08% органической соли (не проявляющей выраженных поверхностно-активных свойств) или смеси таких солей, например глюконата натрия или смеси глюконатов натрия и калия в отношении 5:1, а также 0,008% красителя Синий патентованный V, привнесенного в композицию вместе с органической солью, или смесью таких солей, или ее либо их раствором в воде,
- 1,0% барботирующего газа, например азота либо смеси азота с гелием в отношении 1:2,
- 0,006% консерванта, например бензоата натрия или его смеси с бензоатом кальция в отношении 1:1, привнесенных в композицию вместе с концентратом, из которого приготавливалось ТМС в случае, если при приготовлении ТМС использовался концентрат,
- остальное смесь деионизированной умягченной очищенной, химически подготовленной воды первичного или вторичного использования с биохимической потребностью в кислороде менее 30 мг/л и удельной электропроводностью не более 10-5 Ом-1·м-1, содержащей менее 0,2 мг/л растворимых солей кальция и магния и менее 30 мг/л взвешенных твердых веществ с натуральной водой, имеющей биохимическую потребность в кислороде менее 60 мг/л, в отношении 50:1.
Пример II. Приготавливают композицию ТМС, включающую:
- 1% ПАВ, упомянутых в примере I, а также 0,05% флюорита,
- 1% органической соли или смеси таких солей, упомянутых в примере I, а также 0,1% красителя Синий патентованный V,
- 0,5% неорганической соли или смеси таких солей, например метасиликата натрия или смеси метасиликата и сульфата натрия в отношении 9:1, а также 0,1% красителя Красный очаровательный АС и 0,01% ароматизатора, например бета-азарона, привнесенных в композицию вместе с неорганической солью, или смесью таких солей, или ее либо их раствором в воде,
- 0,5% спирта с алкоксильными группами (не проявляющего выраженных поверхностно-активных свойств) или смеси таких спиртов, например бутилового эфира дигликоля или его смеси с бутилдигликолем в отношении 1:10, а также 0,1% красителя, например Зеленый S, и 0,01% ароматизатора, например синильной кислоты, привнесенных в композицию вместе с упомянутым спиртом, или упомянутой смесью спиртов, или его либо их раствором в воде,
- 0,1% барботирующего газа или смеси таких газов, упомянутых в примере I,
- 0,03% консерванта или смеси консервантов, упомянутых в примере I,
- 0,5% эмульгатора, например трихлорэтилена или его смеси с метилстеаратом в отношении 4:1, а также 0,05% кварцевого песка с размером частиц 10± 2 мкм, привнесенного в композицию вместе с эмульгатором, или смесью эмульгаторов, или его либо их раствором в воде,
- остальное упомянутая в примере I смесь умягченной воды с жесткой в отношении 10:1.
Пример III. Приготавливают композицию ТМС, включающую:
- ПАВ и флюорита, органической соли или смеси таких солей и красителя Синий патентованный V, неорганической соли или смеси таких солей и красителя Красный очаровательный АС, и бета-азарона, спирта с алкоксильными группами или смеси таких спиртов и красителя Зеленый S, и синильной кислоты, а также консерванта в соответствии с примером II,
- 0,1% ингибитора коррозии, например смеси малеиновой кислоты, сульфмалеиновой кислоты, эфиров сульфмалеиновой кислоты, эфиров малеиновой кислоты, эфиров серной кислоты, включающей указанные вещества в относительном количестве, соответственно 0,1, 0,2, 0,5, 0,1, 0,1, а также 0,01% красителя Коричневый НТ, привнесенного в композицию вместе с ингибитором коррозии или смесью веществ, выполняющей функцию ингибитора, или его либо их раствором в воде,
- 0,1% эмульгатора или смеси эмульгаторов, упомянутых в примере II, а также 0,01% кварцевого песка, упомянутого в примере II,
- остальное упомянутая в примере I смесь умягченной воды с жесткой в отношении 10:1.
Пример IV. Приготавливают композицию ТМС, включающую:
- ПАВ и флюорита, а также органической соли или смеси таких солей и красителя Синий патентованный V в соответствии с примером I,
- 0,1% спирта с алкоксильными группами или смеси таких спиртов, а также 0,02 красителя и 0,002 ароматизатора, упомянутых в примере II,
- 0,1% барботирующего газа или смеси таких газов, упомянутых в примере I,
- 0,006% консерванта или смеси консервантов, упомянутых в примере I,
- 0,5% ингибитора коррозии, а также 0,05% красителя Коричневый НТ, упомянутых в примере III,
- 0,1% деэмульгатора, например раствора композиции простых полиэфиров и кремнийорганического блоксополимера в смеси метанола и воды,
- остальное упомянутая в примере I смесь умягченной воды с жесткой в отношении 50:1.
Пример V. Приготавливают композицию ТМС, включающую:
- ПАВ и флюорита, а также органической соли или смеси таких солей и красителя Синий патентованный V в соответствии с примером I,
- 1,0% барботирующего газа или смеси таких газов, упомянутых в примере I,
- 0,006% консерванта или смеси консервантов, упомянутых в примере I,
- 1% ингибитора коррозии, а также красителя Коричневый НТ, упомянутых в примере III,
- 0,3% деэмульгатора, упомянутого в примере IV,
- остальное упомянутая в примере I смесь умягченной воды с жесткой в отношении 50:1.
При этом приведенные в примерах композиции как правило используют:
(I) - перед проведением очистки,
(II) - в основном во время очистки и преимущественно на ее начальном этапе,
(III) - перед окончательным удалением загрязнения и преимущественно после начального этапа очистки,
(IV) - на завершающем этапе очистки и преимущественно после удаления загрязнения,
(V) - после проведения очистки.
Готовый продукт выгружается в соответствующие емкости. Так, например, заполняют блок 29 (фиг.1), после чего осуществляют промывку очищаемой поверхности.
В процессе очистки поверхности 48 (фиг.2) поддерживают значение скорости 
потока рабочего раствора 45 относительно поверхности загрязнения 46 в таком диапазоне, чтобы удовлетворялось условие
где ν - упомянутая скорость (м/с),
Δ t - коэффициент (Δ t=1 с),
h - упомянутая толщина (м),
Δ 2 - допуск, численно равный 2.
Обеспечивают одновременную очистку участка площадью S, удовлетворяющей условию
где р - максимальное, дополнительное к атмосферному давление, усредненное по площади 10-4 м2, оказываемое рабочим раствором на как минимум один фрагмент упомянутого участка (103 Па≤ р≤ 2· 107 Па),
S - площадь упомянутого участка (причем такого, что на любой его фрагмент рабочий раствор подается с давлением, превышающим 25% от давления р),
Т - абсолютная температура рабочего раствора, поставляемого в зону очистки (290 К≤ Т≤ 480 К), можно считать, что это температура рабочего раствора 49, распространяющегося в пределах струи,
F - параметр, такой, что (5· 104 H≤ F≤ 6,5· 107 H),
Δ T - коэффициент (Δ T=1 К).
Предпочтительно, особенно для очистки вертикально расположенных поверхностей используют струйный режим очистки, воздействуя на загрязнение 30 струей 26. При этом на очищаемый участок могут направлять как минимум одну струю рабочего раствора, температура которой лежит в интервале от 20 до 70° С. Могут одновременно различными струями очищать различные участки, расположенные на расстоянии друг от друга, превышающем минимальный продольный размер любого из них, используя, например, различные сопла, как, например, 126, ориентированные в различных направлениях (фиг.7).
По струе с помощью устройства 32 могут передавать упругие механические колебания (волны), частота которых лежит в интервале от 5 до 1013 Гц, а также могут пропускать по ней постоянный или переменный с частотой 3... 100 Гц электрический ток, плотность которого лежит в интервале от 10-2 до 106 А/м, для чего используют источник 40 (на чертеже показан источник постоянного тока, тогда как на практике может быть использован источник переменного тока, а в ряде случаев напряжения).
С помощью устройства 44 могут изменять во времени частоты упомянутых тока и колебаний, профиль продольного сечения струи (например, задавая такой профиль, при котором обеспечивается концентрация колебаний на указанном участке), силу механического воздействия на поверхность в пределах от 3· 10-1 до 3· 105 Н.
Осуществляя очистку, анализируют ее характер. В полуавтоматическом режиме основную часть функции анализа возлагают на оператора 42, который посредством клавиатуры 43 задает режимы очистки, отрабатываемые блоком 37 (подробнее см. ниже), а посредством механизма угловых перемещений (на фиг.1 показан, но не обозначен) распылителя-дозатора 32 задает положение в пространстве струи 26, выбирая очищаемый участок.
В автоматическом режиме основную часть функции анализа (контроль за характером очистки и первичную обработку информации) возлагают на оптоэлектронную систему (фиг.6), включающую (ввиду возможной работы в инфракрасной области спектра) объектив системы Кассегрена, состоящий из зеркал 109 и 116, собирающих на фотоприемнике 110 излучение прожектора-осветителя (составленного из излучателя 115 с блендой 108 и линзы Френеля, расположенной в центре внутренней по отношению к системе поверхности защитного стекла 114), рассеянное (в том числе, и это важно в результате отражения от различных поверхностей раздела сред) на объектах внимания 48, 50 (фиг.2), 105, 112, 113, а также в средах 45, 49, 111. Фотоприемник связан с электронным блоком 117, определяющим спектральный состав излучения прожектора и осуществляющим предварительную обработку информации, полученной от фотоприемника (пространственного распределения освещенности в плоскости анализа возможно на различных длинах волн - работа такой системы может быть построена по принципу работы спектроанализатора, представленного на фиг.5).
Следует отметить, что защитное стекло такой системы предпочтительно располагают в плоскости ее апертурной диафрагмы с целью минимизации ошибок при проведении анализа изменения характера очистки, вносимых непрерывным осаждением на такое стекло загрязнений и непрерывно проводимой в этой связи очисткой с использованием омывателя 106 и “дворника” 107.
К электронному блоку 117 могут быть также подведены дополнительные сигналы, несущие информацию о режимах очистки (о плотности идущего по струе тока, его частоте и т.д.), а также о ее характере (об амплитуде отраженных от очищаемого участка механических колебаний, о звуковой картине очистки, в том числе объемной, и т.д.). Канал подачи таких сигналов на чертеже не показан.
Вся информация, поступающая на вход блока 117, учитывается при формировании его выходного сигнала Х6 и части компонентов вектора 
, передаваемых на блок 37 (фиг.4) очистного комплекса, в который включены блок формирования входных сигналов микропроцессора 81, на который поступает вся информация, учитываемая при задании режимов очистки, формировании композиции рабочего раствора и сепарации загрязнений и отходов, контроллер 82, связывающий блок 37 с внешним по отношению к нему компьютером и/или монитором (на чертеже не показаны), микропроцессор 83, содержащий и выполняющий программу очистки, энергонезависимую память 84, обеспечивающую возможность накопления статистической информации о проведенных очистках (см. также ниже), диагностическую шину 85, блок усилителей и преобразователей 86 выходного сигнала микропроцессора, блок мощных (рассчитанных на токи нагрузки от 1,5 до 150 А) операционных усилителей 87, управляющих нагрузками, и блок индикаторов 88, например расположенная на клавиатуре 43 (фиг.1) линейка или матрица светоизлучающих диодов.
Оптимизация процесса очистки может проводиться оператором путем перебора различных режимов очистки и выбора тех из них, при которых за единицу времени удаляется большее количество загрязнений (что может быть оценено визуально, либо по оценке количества загрязнения или мелких или крупных отходов, поступающих соответственно в резервуар 9 и в накопители 4, 6, которые могут быть снабжены датчиками скорости наполнения (на чертежах не показаны), позволяющими, например, оценить скорость изменения веса содержимого.
Указанный перебор может быть осуществлен и автоматически с одновременным учетом всех параметров и режимов очистки, а также ее характера. Далее все сводится к решению оптимизационной задачи. При этом последовательность автоматического перебора может быть задана программно или может быть определена генерацией случайных чисел, при помощи которых может также оцениваться “устойчивость” выбранных оптимальных режимов (для чего могут периодически или время от времени осуществляется непредсказуемые “выбросы” системы очистки из оптимального режима с запоминанием достигаемого при его реализации результата и соответственно с возможностью возврата к такому режиму либо последовательной оптимизацией, либо сразу при отсутствии сходимости).
Определенные веса на те или иные режимы может накладывать формальная статистика ранее проведенных очисток (очисток, предшествующих текущей). Для этого в электронный блок 37 включают энергонезависимую память 84. Накопленные данные 
позволяют составить системы уравнений, решая которые статистическими методами, например методами регрессионного (линейного или нелинейного) либо факторного анализов, можно оценить значимость каждого шага в аспекте достижения текущего и конечного результатов, с тем чтобы осуществлять наискорейший выбор предпочтительных режимов.
Также может быть использована произвольная комбинация указанных или других процедур, известных из уровня техники (сегодня существует множество стандартных “библиотечных” программ оптимизации практически в каждом языке программирования).
Анализ характера очистки проводят с целью поддержания с заданным допуском (от нескольких процентов до нескольких десятков процентов от абсолютной величины) значения контролируемых параметров режима очистки вблизи оптимальных. Так, например, могут поддерживать количества входящих в рабочий раствор компонентов, и/или количество рабочего раствора, подаваемого в зону очистки (расход рабочего раствора), и/или его температуру, и/или давление на очищаемую поверхность и проч.
В частности, могут осуществлять визуальный или автоматический контроль толщины удаляемого с очищаемого участка загрязнения, и/или толщины оставшегося загрязнения на таком участке, и/или характера удаления загрязнения (какого размера частицы и с какой интенсивностью отделяются от загрязнения). Также могут осуществлять контроль силы тока, протекающего по струе, прием и анализ параметров, отраженных от очищаемого участка механических волн, передаваемых по струе и т.д.
Изменение характера удаления загрязнений хорошо заметно при визуальном анализе картины очистки или при анализе изменений пространственного спектра светимости зоны очистки (при этом важно, что анализ, упомянутый последним, легко реализуется на компьютере).
В этой связи могут облучать очищаемый участок электромагнитным излучением с длиной волны, выбранной из перечня диапазонов: 0,96... 1,03, 1,20... 1,29, 1,52... 1,80, 2,10... 2,38, 3,32... 4,19, 4,49... 5,00, 8,01... 12,97 мкм, и регистрировать отраженную от этого участка часть излучения. Для этого используют прожектор, преимущественно излучающий в указанных диапазонах длины волн (с целью повышения отношения сигнал/шум).
Для освещения зоны очистки могут использовать электромагнитное излучение с длиной волны меньше 5 мкм, например могут использовать светоизлучающий диод 115, включающий кристаллы, рабочие длины волн которых лежат как минимум в одном из указанных выше диапазонов с правой границей, меньшей 5 мкм. При этом могут использовать электромагнитное излучение с длиной когерентности больше 1 м - могут использовать лазерные диоды или специально подобранные кристаллы с узким спектром излучения (до нескольких нм).
Ввиду наличия в районе очищаемого участка большого числа возможных объектов внимания, а также возможного пространственно-периодического характера разбрызгивания и растекания при сильной “бликуемости” рабочего раствора и его смеси с загрязнениями с целью минимизации вероятности дефокусировки (при работе в режиме автофокуса) или потери контраста (при работе в режиме “жесткого” фокуса) могут изменять увеличение регистратора (упомянутой оптоэлектронной системы) отраженной части излучения в зависимости от расстояния от регистратора до очищаемого участка и/или в зависимости от расстояния от последнего до центра поля зрения регистратора, причем такое изменение могут осуществлять автоматически посредством подачи управляющих сигналов от блока 117 к устройствам согласованного перемещения вдоль оптической оси, например зеркала 109 и фотоприемника 110 соответственно в направлении стрелок Ю2 и Ю3.
Очистку могут осуществлять как минимум за два акта (в два приема), интервал времени между которыми может превышать 2 с. Используя результаты упомянутого анализа, за один акт очистки каждого из последовательно или параллельно очищаемых участков могут удалять заданные по объему части имеющихся на них загрязнений, например, переключаясь в соответствующие моменты времени на очистку других участков, затрачивая на очистку каждого из них различное время. Также для этого при очистке различных участков могут задавать различное давление на них струй, или задавать различные профили их сечения, или использовать колебания либо ток различной частоты, или задавать различную плотность последнего.
Помимо контроля за изменением характера очистки могут осуществлять контроль за составом рабочего раствора - концентрации в нем активных составляющих, в частности могут осуществлять контроль вида ТМС.
Контроль за составом рабочего раствора могут осуществлять автоматически и/или бесконтактно. Для этого могут использовать спектроанализатор (фиг.5), работающий следующим образом.
Блок управления 89 осуществляет включение в различное время различных кристаллов светоизлучающего диода 100. В результате во времени меняется спектр облучения рабочего раствора, подаваемого со скоростью 
из основной магистрали (на чертеже не показана) в пространство между кварцевыми призмами 104. Отраженная от рабочего раствора часть излучения, пройдя призму-куб 98, формирующую три канала (облучения, измерения и сравнения), попадает на фотоприемники 90 (пройдя конденсор 94) и 96, сигналы от которых поступают на блок 89, включающий систему предварительной обработки данных. Сравнение таких сигналов позволяет оценить спектр отражения, а анализ кружка размытия и наличия дифракционных (интерференционных) эффектов на матрице фотоприемников 96, получаемых при включении в схему объектива 101, позволяет дать первое приближение качественной и количественной оценки наличия в рабочем растворе микрочастиц.
Включение и выключение кристаллов светоизлучающего диода 100 могут осуществлять последовательно и циклично. При этом во время каждого нечетного цикла могут изменять состояние поляризатора 97, работающего в триаде с анализатором 93 и зеркалом 95, делая пару поляризатор-анализатор прозрачной. В этом случае объектив сфокусирует на фотоприемниках не только отраженную от рабочего раствора часть излучения, но излучение, дважды прошедшее рабочий раствор, что позволит оценить мутность рабочего раствора, коэффициент поглощения, спектр поглощения и/или пропускания и уточнить характеристики твердых примесей (показатель преломления которых отличается от показателя преломления рабочего раствора).
Во время каждого цикла светоизлучающий диод может быть полностью выключен. При выключенном светоизлучающем диоде делают прозрачной пару анализатор-поляризатор (на чертеже не обозначена) ультрафиолетовой лампы 99, в результате чего на фотоприемник 96 попадет излучение флюоресцирующих включений в рабочий раствор, возбужденных лампой (призма-куб непрозрачна для ультрафиолетового излучения).
Качественный и количественный анализ упомянутых спектров и проч. позволяет судить о качественном и количественном составе ТМС, исходные растворы с компонентами которого включали маркирующие материалы (различные компоненты которого привнесли в него различные маркирующие материалы). Для этого также бывает полезной информация о электрических параметрах рабочего раствора, которая может быть получена созданием электрических цепей, включающих зонды 92, к которым ток подводится посредством электродов 91, и покрытых слоем диэлектрика 103 токопроводящих пленок конденсатора, к которым напряжение подводится посредством электродов 102. Электротехнические расчеты позволяют при известных токах и напряжениях в таких цепях определить удельное сопротивление и диэлектрическую проницаемость рабочего раствора.
Очистку проводят в следующей последовательности.
Из резервуара с водой 27 через открытый соответствующим сигналом блока 37 клапан 34 насосом 36 в блок 44, расположенный в зоне очистки, через подводку 41 нагнетают воду, умягченную впрыском умягчителя из емкости 35 через инжектор 33 (здесь и далее следует иметь ввиду, что инжекторы и клапаны управляются блоком 37), при этом в воду подмешивают концентрат ТМС, осуществляя его впрыск из емкости 29 через инжектор 31 (концентрат может примешиваться к воде за счет эффекта Магнуса), в результате чего в зону очистки подается рабочий раствор требуемого состава, за которым осуществляется контроль посредством спектроанализатора 38. При необходимости блок 37 подачей сигналов y1, y3, y4 осуществляет коррекцию раствора.
В ином исполнении в емкости 29 может храниться само ТМС, а не его концентрат, тогда клапан 34 на начальных этапах очистки не открывают и рабочий раствор получают непосредственно из емкости 29.
Рабочий раствор попадает в зону очистки нагретым нагревателем 39, работа которого контролируется блоком 37 до заданной температуры.
Оператор 42, выбрав посредством клавиатуры 43 предпочтительный режим очистки, направляет струю 26, выходящую из распылителя-дозатора 32 на вертикально расположенное загрязнение 30, покрывающее основной материал 28.
Смывая загрязнения и его твердые нерастворимые частицы (отходы), рабочий раствор под действием силы тяжести стекает вниз, откуда через шланг 24 насосом 22 откачивается в емкость-отстойник 18. Перекачка смеси ТМС с “отмытыми” загрязнениями из зоны, в которой осуществлялась очистка, в емкость-отстойник может осуществляться не только в процессе очистки, но и после таковой. При этом в качестве емкости-отстойника могут использовать емкости для хранения и/или транспортировки ТМС (первичного или вторичного, как показано на чертеже использования) либо части его компонентов. Для этого могут применять двух-, трех - или более камерный резервуар, одну камеру которого могут использовать в качестве емкости-отстойника, а другие - в качестве емкости для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо его компонентов. Так, например, для очистки больших нефтяных резервуаров предпочтительным является следующий набор оборудования - автоцистерна с прицепом+железнодорожная цистерна. При этом емкости и резервуары 8, 10, 15, 20, 29, 35, а также соответствующее им оборудование, показанные на нижних двух третьих фиг.1, целесообразнее размещать в автоцистерне, а резервуар 27 - в ее прицепе, тогда как резервуары и накопители 4, 6, 9 и соответствующее им оборудования, показанные на верхней третьи фиг.1, включая сепаратор и седиментатор, - в железнодорожной цистерне.
В процессе упомянутой перекачки из указанной смеси могут удалять загрязнения, плотность которых ниже плотности ТМС.
В емкости-отстойнике 18 к смеси загрязнений и отходов с рабочим раствором в смесителе 12 подмешивается деэмульгатор, поступающий из емкости 20 через инжектор 16 (примечание: деэмульгатор может и не подмешиваться). Для ускорения разделения компонентов полученная смесь барботируется газом, поступающим из баллона 8 через инжектор 11 на экран 10, расположенный в емкости-отстойнике. Также упомянутая смесь может газироваться. В этом случае средняя плотность загрязнений, теперь окруженных пузырьками газа, уменьшается.
Посредством пластины 1 и блока пластин 2 смесь загрязнений с отходами, включающая примесь рабочего раствора, отделяется от основной массы рабочего раствора и попадает в ловушку 13, из которой насосом 3 она откачивается в сепаратор 5. При этом во время удаления загрязнений обеспечивают ламинарное течение указанной смеси, а также смеси, поступающей из зоны очистки, т.е. движение раствора в емкости-отстойнике имеет, как правило, ламинарный характер (если не учитывать вращательное обычно инерционное движение крупных частиц загрязнения, вязкость которых превосходит вязкость рабочего раствора).
В сепараторе 5 происходит отделение: а) крупных твердых частиц отходов с последующим их накоплением в накопителе 4, б) рабочего раствора, пригодного для вторичного использования с последующей подачей его в емкость-отстойник и в) смеси загрязнений с мелкими твердыми частицами отходов, поступающей в седиментатор 7.
В седиментаторе мелкие твердые частицы отходов осаждаются, попадая в накопитель 6. Очищенные обезвоженные загрязнения поступают в накопительный резервуар 9, из которого насосом 14 подаются на вторичное использование.
Освобожденный от загрязнений и отходов рабочий раствор из емкости отстойника через двойной клапан 17 попадает в прямой канал и/или в канал фильтрации (на чертеже не обозначены). Выбор пути рабочего раствора осуществляется блоком 37 в зависимости от анализа поверхностного слоя в емкости-отстойнике, который может предполагать контроль рН поверхностного слоя указанной смеси в емкости-отстойнике или сразу после нее либо проведение спектрального анализа, аналогичного описанному выше, для чего между емкостью-отстойником и двойным клапаном располагают спектроанализатор (на чертеже не показан), связанный с блоком 37.
При необходимости осуществляют корректировку или модификацию (предпочтительно автоматические) забираемого раствора из указанного слоя в зону очистки, осуществляя его смешивание с ТМС, либо с его концентратом, либо с частью его компонентов, забираемым(и) из емкости(ей) для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо части его компонентов, в соотношении, устанавливаемом при указанном контроле рН. При этом (в случае невозможности вторичного использования) часть раствора, поступающего из емкости-отстойника, или весь такой раствор пропускают по каналу фильтрации, включающему механический фильтр 21, датчик электрических параметров раствора 23, связанный с блоком 37, и химический фильтр. Во время прохождения раствора по каналу фильтрации к нему может подмешиваться нейтрализатор (например, деэмульгатора) из емкости 15 через инжектор 19.
Итак, из прямого канала и/или канала фильтрации раствор поступает на вторичное использование, перед которым при необходимости к нему подмешивается вода, и/или ТМС, либо его концентрат, либо нужный компонент.
Блок 29 может функционировать следующим образом (фиг.3). Блок управления 51 блока 29 может получить сигнал от блока 37, несущий информацию о требуемом качественном и количественном составе ТМС. В соответствии с таким сигналом блок 51 может сформировать и подать сигналы на насос 65 и на связанные с емкостями 52, 61, 59, 53, 54, 55 и 75 инжекторы 63, 67, 69, 71, 73, 74 и т.д. основных компонентов ТМС (воды, катионоактивного ПАВ, спирта с алкоксильными группами, неорганической соли, органической соли, неионогенного ПАВ и проч.), определяя количественное вхождение каждого из них в полуфабрикат ТМС, приготавливаемый в канале получения смеси основных компонентов ТМС, включающем спектроанализатор 76, фильтр 77 и обменную емкость (на чертеже не обозначена), связывающую такой канал с каналом включения дополнительных компонентов.
В обменной емкости может осуществляться окончательное перемешивание основных компонентов рабочего раствора. При этом для ускорения перемешивания может осуществляться барботирование с использованием газа, поступающего из баллона 79 через инжектор 78. Обменная емкость может включать пенорассекатель 58, связанный через инжектор 57 с емкостью 56, наполненной пеногасителем, и отсекатель пены 72.
Насос 80 через инжектор 31 подает ТМС в основную магистраль (на чертеже не показана). При этом на этапе прохождения раствора от обменной емкости до насоса к нему подмешиваются дополнительные компоненты ТМС (ингибитор коррозии, эмульгатор и проч.) из емкостей 60, 66 и 62 через инжекторы 64, 68 и т.д. Перед попаданием в основную магистраль осуществляется контроль состава ТМС с использованием спектроанализатора 70.
Благодаря введению в некоторые из основных и дополнительных компонентов ТМС маркирующих материалов (см. выше описание примеров) за счет наличия обратной связи выдерживается требуемый рецепт ТМС. В результате в процессе очистки могут плавно или дискретно изменять во времени качественный и/или количественный состав используемого ТМС. При этом могут осуществлять безынерционное (предпочтительно автоматическое) управление подачей ТМС различного состава и/или различной концентрации, а также включением в рабочий раствор ТМС, и/или его концентрата, и/или как минимум одного из его компонентов.
В процессе очистки могут использовать ТМС различного состава (фиг.7). Для этого система очистки должна включать как минимум два независимых канала для подачи различных ТМС, например канал 118 и/или каналы 131, дополнительно к каналу, описанному выше и показанному на фиг.1.
Так, например, при очистке трубы может использоваться установка, включающая основание 119 с вставками 120, обеспечивающими скольжение или качение по очищенной поверхности 123. К основанию через шланг 41 могут быть подведены коммуникации, а через направляющую вращательного движения может быть присоединена направляющая 127 поступательного движения распылителя-дозатора 32 с жестко установленной на ней оптической головкой 124, включающей оптоэлектронную систему с апертурой 125. Направляющая движения распылителя-дозатора может заканчиваться пробойником 130 с присоединенными к нему отжимными лапками 129, включающими накладки 128, составляющие фрикционную пару с основным материалом 28.
При этом как минимум два участка могут очищать ТМС различного состава (по каждой из показанных на чертеже струй может подаваться различный рабочий раствор), причем могут использовать ТМС, состав которых отличается от состава ТМС, упомянутых в примерах, и каждый из очищаемых участков может последовательно подвергать воздействию различных ТМС, например при вращательном движении распылителя-дозатора вместе с направляющей его поступательного движения.
Также могут задавать различную температуру различных струй в интервале от 20 до 140 и более ° С, тогда как одно из ТМС могут использовать в отличном от других агрегатном состоянии (при этом как минимум одно ТМС должно использоваться в жидком агрегатном состоянии).
Перемещение распылителя-дозатора по направляющей поступательного движения может осуществляться по принципу электродвигателя, например мотор-колеса с радиусом, равным бесконечности.
После очистки поверхности могут осуществлять удаление загрязнений, плотность которых превышает плотность ТМС.
Используемые в заявляемой композиции вещества в основном выполняют следующие функции.
Неионогенные ПАВ - понижают поверхностное натяжение, являются пенообразователями, а также деэмульгаторами и стабилизаторами (в частности, связывают пленкой выделившиеся на поверхности ТМС загрязнения, препятствуя их обратному осаждению на очищаемую поверхность), уменьшают коррозионное действие ТМС. Они выбраны ввиду хорошей моющей способности, сохраняющейся при наличии солей жесткости и проч. в широких диапазонах рН, важно также и то, что они хорошо разрушаются бактериями.
Катионоактивные ПАВ - позволяют получать водные растворы жирорастворимых веществ, понижают поверхностное натяжение, являются эмульгаторами, диспергаторами и пеногасителями, уменьшают коррозирующее действие ТМС, препятствуют солеотложению на очищаемой поверхности, исключают локальное накопление электрического заряда. В частности, они выбраны ввиду хорошей смачивающей способности ввиду сильного взаимодействия с поверхностью адсорбента, например с клеточными белками бактерий, что позволяет рассматривать их также в качестве консервантов.
Вода - является универсальным полярным растворителем.
Органические соли - являются эмульгаторами и загустителями (в частности, умягчителями), некоторые из них способствуют интенсификации процессов очистки, а также флокуляции, влияющей на самоочистку рабочих растворов. При этом такие соли могут одновременно выполнять консервирующие функции.
Неорганические соли - активная составляющая ТМС - способствуют растворению загрязнений, некоторые из них гидролизуются с выделением коллоидных поликремниевых кислот, которые увеличивают способность ТМС диспергировать загрязнения и удерживать их в своем объеме, уменьшают коррозионное действие ТМС, позволяют осуществлять процесс очистки при высоких рН (до 13), активируют ПАВ, умягчают воду, повышают пенообразование.
Спирты с алкоксильными группами - смягчают степень воздействия ТМС на материал очищаемой поверхности, препятствуют растворению загрязнений, являются деэмульгаторами, в ряде случаев усиливают действие других компонентов композиции, способствуют преобразованию водных растворов жирорастворимых веществ в эмульсии.
Газы - являются консервантами, изменяют физико-химические свойства ТМС, в частности плотность, способствуют сепарации загрязнений, в частности пузырьки газа преимущественно выделяются на поверхностях загрязнений, повышая вероятность всплытия последних, способствуют преобразованию эмульсий в композиции с многослойной структурой, способствуют перемешиванию, в частности, рабочего раствора перед вторичным использованием. В зону очистки газы попадают, в основном, вместе с рабочим раствором вторичного использования.
Консерванты - продлевают срок хранения ТМС, защищая его от порчи, вызванной микроорганизмами (бактериями, грибками и т.д.). В основном используются в концентратах ТМС и/или в концентратах их компонентов - в рабочем растворе их концентрация в 10.. 50 раз меньше.
Красители - обеспечивают цветовое кодирование ТМС, а также кодирование ТМС по коэффициенту пропускания на различных длинах волн - позволяют различать ТМС различного состава и/или концентрации, обеспечивают возможность автоматического бесконтактного контроля средствами технического зрения вида ТМС и концентрации в нем активных составляющих и автоматического практически безынерционного управления подачей ТМС различного состава и различной концентрации, а также корректировкой раствора. Следует отметить, что в качестве красителя может быть использован, например, и радиоактивный изотоп, тогда в качестве средства технического зрения должен быть использован регистратор радиоактивного излучения.
Технологические вещества - способствуют облегчению производства, хранения и транспортировки компонентов заявляемой композиции, а также ее получения. Такие вещества, в основном, привносятся в композицию вместе с ее компонентами и специальной функции при очистке не выполняют. Как правило, в рабочем растворе присутствуют лишь следы этих веществ. Практика показывает, что учет их наличия необходим особенно в аспекте биоразлагаемости стоков. Зависимый п. (далее з.п.) 14 формулы изобретений фактически ограничивает выбор технологий производства компонентов, а также их концентратов и получения композиции или концентрата ТМС такими, которые не препятствуют достижению цели изобретения.
Ароматизаторы - обеспечивают обонятельное кодирование ТМС - позволяют различать ТМС различного состава и/или концентрации, работают параллельно с красителями, но не дублируют их.
Ингибиторы коррозии - снижают скорость коррозии, облегчают последующие очистки. Их защитное действие определяется способностью изменять кинетику электрохимических реакций, обусловливающих коррозионный процесс.
Эмульгаторы - являются стабилизаторами, повышают устойчивость эмульсий. По сути, это ПАВ, которые в результате адсорбции на границе раздела фаз снижают величину межфазного натяжения и образуют механически прочную адсорбционную пленку. В отличие от катионоактивных ПАВ в эмульгаторы выделены вещества, не образующие водных растворов жирорастворимых веществ.
Деэмульгаторы - понижают устойчивость эмульсий. В частности, они выбраны ввиду большей поверхностной активности, чем используемые в ТМС эмульгаторы, при том, что они не образуют механически прочную адсорбционную пленку.
Перечисленные функции предопределяют связь соответствующих ОП композиции с заявляемым техническим результатом.
Особенностью заявляемой композиции является то, что она оказывает широкое комплексное воздействие на обрабатываемую поверхность и загрязнения (смачивающее, растворяющее, эмульгирующее и деэмульгирующее, стабилизирующее, защитное) как в условиях стационарного, так и струйного режима очистки при времени последующего разделения органической и водной фаз, не превышающем 2... 5 минут. При этом используемые в ней компоненты не влияют на пригодность смытых с очищаемой поверхности нефтепродуктов к вторичному использованию.
Использование ОП независимого п.1 формулы изобретения способствует улучшению общих показателей ТМС, в частности повышает надежность техпроцесса очистки (стабильность результата), дает возможность управлять свойствами ТМС, осуществлять его регенерацию, позволяет исключить образование обратных эмульсий, способствует самоочищению, многократному повторному использованию, позволяет снизить себестоимость ТМС, уменьшить трудо- и энергозатраты при проведении очистки, увеличить ресурс очистного оборудования, расширить температурный диапазон применения (допустим диапазон от 20 до 160° С), повысить экологические показатели, в частности снизить риск возникновения профессиональных заболеваний, понизить класс опасности ТМС, исключить вредные выбросы и испарения, обеспечить ускоренную биоразлагаемость стоков и возврат воды на вторичное использование, расширить номенклатуру исходного сырья (использовать широко распространенные доступные материалы, допускающие хранение при нормальных условиях на открытом воздухе), снизить трудоемкость производства целевого продукта - исключить затраты времени на межоперационные мероприятия (транспортировку, загрузку, контроль и проч.).
Использование частных ОП, указанных в з.пп. 2..20, способствует более эффективному достижению приведенного в предыдущем абзаце технического результата. Помимо этого использование таких признаков позволяет повысить эффективность, качество и степень очистки, повысить эффективность использования реагента, уменьшить его количество, улучшить моющее действие ТМС, увеличить грязеемкость ТМС, уменьшить количество растворителя, повысить антикоррозионные свойства очищенной поверхности, уменьшить коррозионные свойства ТМС, улучшить извлечение загрязнений (повысить вероятность извлечения загрязнений), увеличить степень разделения загрязнений, повысить экономические показатели очистки, увеличить срок хранения готового ТМС, упростить процесс обслуживания оборудования, снизить риск ошибок и отступлений от установленных технологических режимов.
Вот несколько примеров. Включение в композицию метасиликата натрия повышает эффективность использования реагента и повышает антикоррозионные свойства обработанных поверхностей, чему также способствует включение в композицию катионоактивных и неионогенных ПАВ. Последние, в свою очередь, способствуют увеличению степени разделения загрязнений, увеличению ресурса оборудования и упрощению процесса его обслуживания, повышению экологических показателей. Включение в композицию эмульгаторов и деэмульгаторов улучшает извлекаемость загрязнений. Натриевая соль полиакриловой кислоты обеспечивает возможность регенерации ТМС, самоочищения рабочего раствора, его пригодность для повторного использования и т.д.
Приведенные в неравенствах (1)... (8) граничные значения отражают условие достижимости заявляемого технического результата при минимальном времени полной очистки в наиболее экологически благоприятных условиях. Здесь этим следует подчеркнуть, что верхняя граница неравенств (1)... (4), (7), (8) с точки зрения качества и скорости очистки условна. Вообще, при движении от нижней границы неравенств к верхней общие показатели очистки в смысле удаления органических загрязнений улучшаются, приходя в насыщение. Целесообразность же конкретного значения указанных в упомянутых неравенствах выражений оценивается по степени загрязненности очищаемых поверхностей, в частности по плотности и твердости загрязнения, по времени его накопления и проч. Чем сильнее загрязнена поверхность, тем большим должно быть значение соответствующего выражения.
Следует отметить, что использование композиций, значение упомянутых выражений для которых больше упомянутых верхних границ, в ряде случаев приводит к заметному окислению очищаемой поверхности, а меньше нижних - к замедлению процесса удаления загрязнения.
Оптимальный результат достигается при использовании в процессе очистки ТМС переменного состава в зависимости от степени очистки. В частности, на первом этапе очистки значение выражений, отражающих концентрацию в ТМС органической соли, воды и ПАВ, а также неорганической соли и спирта с алкоксильными группами - главных компонентов ТМС (см. неравенства (1)... (4)) - должно быть ближе к верхней границе, тогда как на заключительном этапе к нижней.
Здесь также следует отметить, что последовательность представленных в з.пп. 2... 4 формулы изобретения веществ, соответствует оптимальной последовательности добавления в ТМС веществ в процессе очистки.
То же можно сказать и о введении в состав ТМС эмульгаторов (преимущественно присутствующих на первых этапах очистки) и деэмульгаторов (на заключительных этапах).
Исходя из этих соображений осуществлено распределение заявляемых ОП по з.п. Одновременное использование всех указанных в пп. 1... 20 веществ в одной композиции нецелесообразно - одни вещества в процессе очистки включаются в рабочий раствор, другие - исключаются из него. Исключение составляют консерванты, красители и/или ароматизаторы quantum satis, присутствующие уже в концентрате ТМС и/или в концентрате их компонентов.
В целом заявляемый технический результат, получаемый при реализации ОП композиции, имеет качественный характер, как правило, не поддающийся количественной оценке.
Неравенство (5) отражает оптимальное соотношение неионогенных и катионоактивных ПАВ в композиции, при котором достигается приемлемое пенообразование для высокопроизводительной работы оборудования при минимизации его ремонтных простоев, а также требуемые для качественной и быстрой очистки диспергирующие, эмульгирующие и антикоррозионные (ингибирующие) свойства ТМС. При этом под качественной очисткой следует понимать полную очистку поверхности от загрязнения, а под быстрой очисткой - удаление загрязнения с очищаемого участка со скоростью не менее 10-4 м/с.
ОП з.п. 6 позволяют выбрать растворитель, не требующий большой концентрации консерванта, - при использовании указанной в п.6 воды достаточно количества консерванта порядка 0,3 г/л и менее для обеспечения сохранности барботированного концентрата ТМС и/или концентратов его компонентов в герметически укупоренной емкости в течение нескольких десятилетий, а на открытом воздухе в течение нескольких недель и даже месяцев.
Использование ОП з.п. 7 позволяет повысить скорость очистки более чем на 10%.
Реализация ОП з.пп. 8 и 9 позволяет несколько (на доли процента) снизить себестоимость производства ТМС при улучшении транспортируемости (снижении жесткости требований к таре и проч.) и сохранности концентрата ТМС и/или концентратов его компонентов (предполагается, что такие концентраты приготавливаются на основе жесткой воды, а умягченная вода используются при приготовлении рабочего раствора).
Уменьшение расхода ТМС при сохранении производительности очистки, связанное с возможностью упомянутой регенерации за счет своевременной корректировки рабочего раствора (необходимо осуществлять восполнение выноса компонентов ТМС с удаляемыми загрязнениями или обрабатываемыми деталями и восполнение его расходования, связанного с протеканием химических реакций, сопровождающих удаление загрязнений), дает уменьшение удельной нормы расхода концентрата ТМС до 0,001 кг на 1 кг загрязнения и менее, регенерация рабочих растворов позволяет снизить расход ТМС, по крайней мере, в 10 раз.
Согласованное включение в состав ТМС ПАВ и ингибиторов в соответствии с приведенными неравенствами позволит при малой концентрации в рабочих растворах агрессивных веществ получить высокопроизводительные смеси, оказывающие минимальное негативное воздействие (растравливание поверхности металла, увеличение микрошероховатости и отклонения обработанной поверхности от заданного профиля, ухудшение механических свойств металла, таких как хрупкость, упругие характеристики, вследствие сорбции металлом выделяющегося водорода) на обрабатываемые поверхности, при обеспечении их длительной (от нескольких недель до нескольких месяцев) защиты от последующего окисления.
Использование ингибитора коррозии (з.п.16), например малеиновой и сульфомалеиновой кислоты и их эфирных производных (моноалкильные, диоксиалкильные с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три), не обладающих адсорбционной природой и не оказывающих негативного влияния на состояние поверхности металла, что, в частности, позволяет наносить на очищенную поверхность гальванические покрытия без предварительной активации (декапирования), приводит к противодействию образования водорода, улучшает поверхностный слой металлической поверхности, усиливает действие остальных компонентов композиции, в частности, благодаря эффективному растворению оксидов и гидроксидов ввиду сильного хелатного воздействия со стороны сульфомалеиновой кислоты, подвижных водородных атомов в гидроксильных группах спирта, образующегося при гидролизе монодиоксиалкилового эфира сульфомалеиновой и малеиновой кислот при рабочих температурах, π -электронов двойных связей малеиновой, сульфомалеиновой кислоты и их производных, а также участия карбоксильных групп малеиновой, сульфомалеиновой кислоты и их эфиров. Использование указанного ингибитора целесообразно на заключительных этапах очистки, когда уже оголена сама очищаемая поверхность - помимо защиты поверхности такой ингибитор способствует уменьшению пористости поверхности (удаляются оксиды и гидрооксиды), а следовательно, уменьшению адгезии к ней вновь образуемых загрязнений.
Заявляемые ТМС пожаро- и взрывобезопасны, при работе с ними не требуются специальные меры предосторожности - по степени воздействия на организм они относятся к классу веществ умеренно-опасных (4 класс опасности). Так, попадание рабочего раствора на кожный покров или слизистую оболочку глаз не вызывает ожога, а его пары практически безопасны.
ТМС может содержать лишь по одному из указанных в пп. 1, 2, 3, 5 веществ конкретного назначения, однако для повышения моющих свойств целесообразно применение их композиций. Например, включение метасиликата натрия в состав ТМС в подавляющем большинстве случаев лучше осуществлять при включении в него, например, полифосфатов и триполифосфатов натрия. При этом включение полифосфата, усиливающего комплексообразование, целесообразнее проводить на начальных этапа очистки, а триполифосфата - на заключительных этапах (имея ввиду его ингибирующие свойства).
Вещества, указанные в пп.10, 12, 13, 14, 16, 18, 20, выбраны ввиду их экологической безвредности в тех концентрациях, в которых они должны присутствовать в ТМС, выполняя соответствующую функцию. Здесь также уместно отметить, что изобретения лежат в русле отчетливо прослеживаемой общемировой тенденции к полному исключению техпроцессов, основанных на токсичных материалах.
Апробация подтверждает, что техпроцессы, основанные на применении заявляемого ТМС, предполагают существенно более низкий расход агрессивных сред и обеспечивают простую утилизацию отходов - слив, сжигание, а заявляемая композиция является универсальной, т.е. может быть применена к широкой гамме конструкционных материалов (к сталям, цветным металлам, керамике, железобетонным поверхностям и проч., и проч.).
При этом заявляемая композиция позволяет строить безусловно экологически безопасные техпроцессы (техпроцессы, экологическая безопасность которых не связана ни с работоспособностью очистных сооружений, ни с безошибочностью работы персонала, ни с отсутствием нарушений техпроцессов, ни с угрозой террористических актов и т.д.).
В отношении указанных целей изобретений можно отметить, что использование заявляемой композиции позволяет повысить эффективность очистки по сравнению с прототипом более чем в 1,2 раза и снизить ее себестоимость не менее чем на 10% при полной сепарации загрязнений в течение нескольких минут и биоразлагаемости стоков в течение одной-двух недель.
Используемые в заявляемом способе процессы выполняют ряд “основных” и “вспомогательных” функций соответственно, усиливая химическое и/или механическое воздействие на загрязнение либо на очищаемую поверхность и создавая оптимальные условия проведения очистки (повышая качество очистки и защиты обработанной поверхности и снижая трудоемкость и себестоимость очистки).
Для усиления воздействия на загрязнение или очищаемую поверхность осуществляют:
а) использование ТМС, и/или концентрата ТМС, и/или компонентов ТМС, включающих маркирующий материал из указанного перечня, что позволяет обеспечить контроль качественного и/или количественного состава рабочего раствора (см. также ниже);
б) использование ТМС, массовые доли воды и ПАВ в котором удовлетворяют указанному условию, что позволяет повысить эффективность очистки, эффективность использования реагента;
в) включение в ТМС указанного вещества или указанной композиции веществ, что позволяет перейти на другой более целесообразный на данной стадии обработки режим очистки (см. также ниже);
г) поддержание упомянутой максимальной тангенциальной (по отношению к “свободной” поверхности загрязнения - расположенной с противоположной стороны от поверхности загрязнения, граничащей с очищаемой поверхностью) скорости потока рабочего раствора, удовлетворяющей указанному условию, что позволяет наиболее эффективно использовать реагент, улучшить моющее действие, улучшить общие показатели;
д) одновременную очистку участка упомянутой поверхности указанной площади, что позволяет одновременно минимизировать время обработки и расход ТМС (или его компонентов);
е) обеспечение различия давления на загрязнения обрабатываемого и граничащего с ним участков очищаемой поверхности, что способствует лучшему проникновению рабочего раствора вглубь загрязнения, изменению его динамической вязкости, созданию в загрязнении напряжений, в том числе тангенциальных, в частности, вызывающих расслоение загрязнения;
ж) применение ТМС различного состава - одна из основных идей изобретения, т.к. она отражает необходимое условие комплексного подхода к удалению загрязнений и пролонгированной защиты очищаемой поверхности от образования оксидов и гидрооксидов, а также создания на очищаемой поверхности толстопленочных (толщиной от нескольких десятков до нескольких сотен мкм) комбинированных (переменного состава по толщине, а в ряде случаев и по площади) покрытий (например, гальванических) с низкой адгезией к основному материалу (металлу, бетону, керамике) и высокой адгезией к загрязнениям, что позволяет существенно снизить трудозатраты на последующие регламентные очистки, способствуя отщеплению загрязнений от очищаемой поверхности;
з) применение как минимум одного из ТМС в отличном от других агрегатном состоянии, что позволяет быстро размягчить загрязнения (например, при помощи пара, или изменить его вязкость, например, при помощи ледяного тумана) и использовать преимущества струйной обработки, о которых говорится ниже;
и) струйное воздействие на обрабатываемый участок при температуре рабочего раствора в указанном интервале, что позволяет обеспечить вынужденную эффективную конвекцию (теплообмен) и, как следствие, в частности, требуемое изменение времени релаксации молекул загрязнения, а также способствует локальной деформации загрязнения и в ряде случаев возникновению сдвиговых напряжений;
к) передачу по струе упругих механических колебаний (волн) с указанной частотой, что способствует отрыву загрязнения, усилению физической адсорбции и дисперсионного взаимодействия между молекулами ТМС и загрязнения, а также в ряде случаев - усилению химической связи между ними, позволяет увеличить упругость формы струи и загрязнения (вызвать высокие напряжения в толще загрязнения) и иногда уменьшить коэффициент внутреннего трения загрязнения, создать рабочий раствор, анизотропный в направлении подачи струи (в частности, за счет нарушения пространственной однородности плотности рабочего раствора в струе), изменить текучесть рабочего раствора, изменить вязкость смеси ТМС с загрязнениями;
л) изменение частоты передаваемых механических колебаний, что позволяет настроить режим обработки на тип загрязнения, в частности подобрать частоту, при которой достигается максимум диссипации энергии в загрязнении (как правило, в поверхностном слое), а также задать дисперсию второй вязкости, изменить число связей, наложенных на элемент загрязнения со стороны окружающих такой элемент слоев загрязнения, способствует отрыву загрязнений - известно, что при возбуждающем воздействии высокой частоты вязкоупругие тела в подавляющем большинстве случаев ведут себя как твердые, а при низкочастотном как жидкие (практика показывает, что особенно эффективна скачкообразная смена частоты воздействия при переходах от низкой частоты к высокой);
м) задание профиля продольного сечения струи при изменении во времени силы ее механического воздействия на поверхность в указанных пределах, что приводит к возникновению расклинивающего эффекта (между частицами загрязнения), способствует быстрому удалению загрязнения с очищаемой поверхности, позволяет задать требуемое поле скоростей ТМС в струе (добиться стационарного движения рабочего раствора в струе либо увеличения пульсации скорости), которое, в частности, определяет соотношения между нормальными и тангенциальными напряжениями в загрязнении, увеличить или уменьшить (по необходимости) конвективное ускорение (в ряде случаев добиться без вихревого движения рабочего раствора в струе) в условиях скольжения рабочего раствора по очищаемой поверхности и в условиях подвижности последней (задать время взаимодействия активной составляющей рабочего раствора с загрязнением), увеличить напряжения трения;
н) задание профиля поперечного сечения струи, обеспечивающего концентрацию механических колебаний на обрабатываемом участке, что способствует увеличению эффективности воздействия механических колебаний, в частности, за счет обеспечения увеличения плотности рабочего раствора в зоне обработки (на поверхности загрязнения);
о) пропускание по струе электрического тока, плотность которого лежит в указанном интервале, что позволяет создать упомянутые покрытия (гальванические), в ряде случаев препятствует выделению водорода на обрабатываемой поверхности, способствует ориентации молекул активной составляющей ТМС или ее сиботаксических областей относительно бомбардируемой поверхности загрязнения (особенно важно при высоких температурах рабочего раствора), а также поляризации молекул загрязнения, усиливает физическую адсорбцию;
п) пропускание по струе переменного электрического тока, частота которого лежит в указанном интервале, что способствует отрыву относительно крупных фрагментов загрязнения, в частности, за счет его расслоения, позволяет настроиться на тип загрязнения, в ряде случаев подобрать частоту, при которой в загрязнении наблюдается максимум диссипации энергии;
р) одновременную очистку различными струями различных участков поверхности, расположенных на указанном расстоянии друг от друга, что позволяет обеспечить всестороннюю деформацию загрязнения (вызвать соответствующие напряжения), уменьшить движение газообразной фазы над свободной поверхностью максимально нагретой струи (например, окружив ее конической струей) с целью снижения потерь тепла и уменьшения парообразования, создать в загрязнении при импульсном режиме подачи струй области с избыточным (по отношению к струям) давления;
с) задание различной температуры различных струй в указанном интервале, что способствует возникновению температурных напряжений, позволяет управлять скоростью охлаждения загрязнения, а следовательно, характером изменения его физических свойств;
т) применение ТМС различного состава для обработки различных участков очищаемой поверхности, а также воздействие на различные обрабатываемые участки очищаемой поверхности последовательно различными ТМС и очистку обрабатываемого участка базовым ТМС за несколько актов (приемов) с указанным интервалом времени между таковыми, что позволяют обеспечить оптимальные условия для подготовки загрязнений к замывке, для размывки загрязнений, окончательной зачистки и защиты очищаемой поверхности;
у) применение ТМС, состав как минимум одного из которых отличается от состава базового ТМС (упомянутого в независимом пункте второго из заявляемых объектов), что позволяет расширить диапазон возможного применения заявляемого способа.
Для снижения трудоемкости и себестоимости очистки осуществляют:
а) анализ в процессе упомянутой промывки ее характера, что позволяет выбирать и затем поддерживать оптимальные режимы очистки;
б) поддержание с заданным допуском указанных контролируемых параметров режима очистки, что позволяет повысить общие показатели очистки;
в) задание при обработке различных участков очищаемой поверхности различного давления в струях, проведение различной по продолжительности (по времени) обработки, воздействие на загрязнения механическими колебаниями различной частоты, подача на загрязнения струй с различным профилем поперечного сечения, по которым течет ток с различной плотностью, что необходимо для удаления за один акт очистки обрабатываемого участка заданной по объему части имеющегося на нем загрязнения, при котором достигается оптимальное расходование активных компонентов ТМС, а также для плавного изменения качественного и количественного состава рабочего раствора в зависимости от завершенности процесса очистки (остаточной загрязненности поверхности), что обеспечивает возможность многократного повторного использования рабочего раствора;
г) контроль силы тока, прием отраженных механических волн, облучение обрабатываемого участка очищаемой поверхности электромагнитным излучением с указанной длиной волны (из окон прозрачности капельной взвеси ТМС+жидкая составляющая загрязнения) и регистрацию отраженной от такого участка части излучения, что необходимо для проведения визуального и/или автоматического контроля толщины удаляемого с обрабатываемого участка очищаемой поверхности загрязнения и/или толщины последнего на таком участке, и/или характера такого удаления, требуемых для коррекции выбранных режимов очистки;
д) облучение загрязнения электромагнитным излучением с длиной волны, меньшей 5 мкм, что является обязательным условием при работе с высокими плотностями тока, и/или с перегретыми рабочими растворами (температура которых близка к их температуре кипения или даже превышает ее), либо с паром;
е) облучение загрязнения электромагнитным излучением с длиной когерентности больше 1 м, что позволяет, используя Фурье-анализ спекла, осуществлять высокоточный оперативный контроль за эффективностью выбранных рабочих режимов очистки (в частности, упомянутых частот, профиля, температуры, давления, плотности тока) и автоматическое управление процессом очистки (выбором и поддержанием оптимальных рабочих режимов);
ж) изменение, в частности автоматическое, увеличения регистратора отраженной части излучения в зависимости от расстояния от регистратора до указанного участка и/или в зависимости от расстояния от последнего до центра поля зрения регистратора, что позволяет при малом числе элементов фотоприемной матрицы (например, тепловизионной) работать с большим полем зрения (видеть всю картину зачистки) и при этом в случае необходимости (при упомянутом визуальном или автоматическом контроле) иметь возможность воспринимать в подробностях детали процесса очистки (размер удаляемых частиц загрязнения, скорость их удаления и т.д.);
з) перекачку смеси ТМС с отмытыми загрязнениями из зоны, в которой осуществлялась очистка, в емкость-отстойник, что позволяет, не прекращая процесс многоэтапной очистки, произвести эффективное расслоение (например, с использованием деэмульгатора) полученной в результате обработки разжижающим комплексом ТМС жидкой составляющей смеси рабочего раствора с загрязнениями на отходы (как правило, твердые микрочастицы неорганического происхождения) и предназначенные для вторичного использования части, во-первых, самого загрязнения (например, мазута), а, во-вторых, рабочего раствора;
и) применение в качестве емкости-отстойника емкости для хранения и/или транспортировки ТМС (первичного или, как правило, вторичного использования) либо части его компонентов, что позволяет минимизировать количество рабочих резервуаров, используемых при очистке;
к) удаление (как правило, непрерывное) при упомянутой перекачке из указанной смеси загрязнений, плотность которых ниже плотности ТМС (“легких” включений), а также задание ламинарного течения указанной смеси во время такого удаления и ее барботирование или газирование в емкости-отстойнике, что позволяет упростить процесс очистки смеси ТМС с загрязениями от посторонних (по отношению к рабочему раствору) примесей и включений;
л) контроль рН (например, методом титрования) поверхностного (верхняя треть) слоя указанной смеси в емкости-отстойнике, корректировку (рН должен составлять 9... 12), в частности автоматическую, раствора, забираемого из указанного слоя в упомянутую зону, смешивания такого раствора с ТМС, либо с его концентратом, либо с частью его компонентов, забираемым(и) из емкости(ей) для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо части его компонентов, в соотношении, устанавливаемом при указанном контроле рН, что позволяет восстановить работоспособность рабочего раствора, используемого вторично, а также изменить состав ТМС в зависимости от выбранного режима очистки;
м) применение как минимум двухкамерного резервуара (одна камера - емкость-отстойник, а другие - емкости для хранения и/или транспортировки ТМС, либо его концентрата, либо его компонентов), что позволяет построить универсальное передвижное оборудование для приготовления композиций ТМС и регенерации рабочих растворов;
н) удаление загрязнений, плотность которых превышает плотность ТМС, после очистки поверхности - удаление твердых частиц загрязнения посредством прокачки всего тракта рециркуляции рабочего раствора и используемых рабочих емкостей водой под давлением с целью вымывания отходов, подлежащих утилизации (например, сжиганию), - данная процедура из соображений экономии ресурсов может быть выполнена только после завершения очистки;
о) изменение во времени качественного и/или количественного состава ТМС, используемого для обработки очищаемой поверхности, что позволяет использовать рабочий раствор оптимального состава для данного этапа очистки и/или защиты очищаемой поверхности (см. также выше назначение компонентов заявляемой композиции и связь ее ОП с заявляемым техническим результатом в аспекте целесообразности выбора последовательности использования компонентов);
п) контроль, в том числе бесконтактный и/или автоматический, например, с использованием спектоанализатора (также может применяться контроль с использованием регистратора радиоактивного излучения и проч.) вида ТМС и/или концентрации в нем активных составляющих, что позволяет регулировать соотношение компонентов ТМС в рабочем растворе, например, при оперативном изменении их состава или при их регенерации, а также снизить вероятность ошибок и отклонений от установленных технологических режимов;
р) безынерционное (время срабатывания систем исчисляется долями секунды), в том числе автоматическое, управление подачей ТМС различного состава и/или различной концентрации, что позволяет плавно или дискретно изменять качественный и/или количественный состав рабочих растворов при поддержании оптимальных режимов очистки;
с) управление включением в рабочий раствор ТМС, и/или его концентрата, и/или как минимум одного из его компонентов, что позволяет изменять состав рабочих растворов в широких пределах.
Приведенное выше разделение не является строгим - ряд процессов служит выполнению смешанных функций.
Перечисленные функции предопределяют связь соответствующих ОП способа с заявляемым техническим результатом.
Использование ОП независимого п.2 формулы изобретения позволяет улучшить общие показатели, повысить качество и степень очистки, антикоррозионные свойства обработанной поверхности, уменьшить коррозионные свойства рабочего раствора, повысить надежность техпроцесса очистки, эффективность использования реагента, обеспечивает возможность управления свойствами моющего раствора, позволяет снизить трудо- и энергозатраты, а также себестоимость очистки, расширить номенклатуру исходного сырья.
Использование частных ОП, указанных в з.пп. второго заявляемого объекта, способствует более эффективному достижению приведенного в предыдущем абзаце технического результата. Помимо этого использование таких признаков позволяет улучшить моющее действие рабочего раствора, улучшить извлекаемость загрязнений, обеспечить возможность регенерации рабочего раствора, упростить технологический процесс, увеличить ресурс оборудования и упростить процесс его обслуживания, снизить риск возникновения профессиональных заболеваний, исключить или, по крайней мере, уменьшить вредные выбросы и испарения, снизить риск ошибок и отступлений от установленных технологических режимов, исключить при приготовлении рабочих растворов затраты времени на межоперационные мероприятия, повысить эффективность разделения компонентов в стоке, обеспечить качественную сепарацию, повысить быстродействие системы при переходе на различные режимы работы, обеспечить непрерывное удаление осадка и рабочего раствора, снизить влажность удаляемых загрязнений, обеспечить возможность подготовки загрязнений к утилизации, а также возможность вторичного использования его части, уменьшить риск попадания загрязнений на землю или в воду, обеспечить возможность полной механизации очистки.
Так, например, реализация ОП з.п. следующим образом отражается на техническом результате:
- з.п. 22, касающегося использования маркирующих материалов, а также з.пп. 57, 62 и подчиненных им з.пп. 58, 63... 68, касающихся контроля состава рабочих растворов и изменения такового, позволяет управлять составом (а следовательно, и свойствами) рабочего раствора, приближая его к оптимальному, в результате чего достигается более чем 10%-ная экономия реагентов (здесь и далее по сравнению с традиционными подходами, основанными на использовании конкретного ТМС при определенной концентрации его компонентов в рабочем растворе во время выполнения каждой из процедур очистки в отдельности: во время подготовки к замывке, во время размывки и во время окончательной зачистки - при апробации прототипа для ряда компонентов, например, таких как ингибиторы коррозии, ПАВ, кальцинированная сода, была подтверждена экономия соответственно 85, 52 и 37%), а также позволяет механизировать очистку и автоматизировать выбор оптимальных составов рабочих растворов при исключении риска отступлений от установленных технологических режимов и минимизации негативного воздействия со стороны рабочего раствора на очищаемую поверхность, обслуживающий персонал, окружающую среду (в рабочих растворах, в основном, присутствуют лишь активные компоненты, предназначенные для выполнения конкретных функций, тогда как вещества, блокирующие негативные воздействия активных компонентов, в рабочий раствор, как правило, не включаются, поскольку всякий раз рабочий раствор используется только на таком этапе очистки, на котором негативными воздействиями входящих в него компонентов можно пренебречь), обеспечить своевременную регенерацию рабочего раствора, исключить затраты времени на проведение межоперационных мероприятий при приготовлении рабочих растворов, в частности полностью исключить затраты времени на взятие и анализ проб, а также повысить более чем на 50% быстродействие автоматической и полуавтоматической систем очистки при переходе на различные режимы работы;
- з.п. 23 и подчиненного ему з.п. 24, а также з.пп. 34... 36, 61, касающихся использования ТМС различного состава, позволяет более чем в 1,2 раза повысить эффективность использования реагентов, улучшить моющее действие (каждый состав применяется именно в тех случаях, на которые он и ориентирован), значительно повысить качество и степень очистки, а также антикоррозионные свойства обработанной поверхности при сокращении трудоемкости более чем в 1,5 раза, а энергозатрат - более чем в 1,2 раза (при снижении себестоимости более чем на 10%), увеличить более чем на 5% ресурс оборудования (примечательно, что любой конкретный этап очистки, например такой как окончательная зачистка, с точки зрения эффективности очистки (скорости очистки) и минимизации расхода компонентов целесообразно разбивать на несколько (2... 7) подэтапов и использовать на каждом из них рабочий раствор оригинального состава, что, в частности, позволяет решить проблему совместимости реагентов даже при условии слива отработанного раствора в ту же емкость, из которой берется раствор для вторичного использования);
- з.пп. 25... 33, касающихся указанных воздействий на загрязнения и очищаемую поверхность, позволяет автоматизировать процесс выбора оптимальных режимов обработки (в частности, благодаря обратной связи - отклику на воздействия), а также в 1,5... 2 и более раз увеличить эффективность очистки (в том числе за счет повышения моющей активности рабочего раствора) при снижении влажности удаляемых загрязнений, что расширяет возможности вторичного использования не менее 95% последних (остальная часть отмытых загрязнений - в основном неорганические соединения - подлежит утилизации);
- з.пп. 37... 43, касающихся этапности (последовательности) обработки поверхности с учетом особенностей загрязненности различных участков, позволяет повысить эффективность очистки в 1,1... 1,3 раза и более, использовать оптимальные режимы обработки при расширении номенклатуры исходного сырья для приготовления рабочих растворов и минимизации количественных и качественных изменений состава рабочего раствора (сначала со всей очищаемой поверхности удаляется примерно одинаковый по толщине первый слой загрязнения, затем второй и т.д.; как правило, при удалении каждого нового слоя используют рабочий раствор с меньшим содержанием активных компонентов, что хорошо согласуется с уменьшением содержания активных компонентов в растворе, поступающем на вторичное использование из резервуара-отстойника);
- з.пп. 44... 46, касающихся контроля за изменением характера очистки, позволяет использовать бесконтактные методы контроля, полностью механизировать и автоматизировать процесс очистки, а также процесс выбора оптимальных режимов очистки, упростить технологический процесс, а также процесс обслуживания оборудования, повысить надежность техпроцесса очистки, снизить требования к квалификации обслуживающего персонала и сократить его численность;
- з.п. 47 и подчиненных ему з.пп. 48... 51, касающихся конструкции и параметров оптико-электронной системы, используемой в качестве источника информации о характере очистки, позволяет построить недорогую систему наблюдения (примерно в 5 раз более дешевую, нежели не имеющая указанных функций аналогичная система, известная из уровня техники, с приведенными ниже характеристиками), в том числе адаптированную к машинной обработке изображений с отношением сигнал/шум более 10/1 в обычном и 1000/1 в стробоскопическом (при согласованной фильтрации) режимах, максимальным полем зрения до 60° при числе элементов фотоприемной матрицы 32· 16 и максимальным угловым разрешением (при максимальном фокусе) порядка 10' с возможностью программной (компьютерной) реставрации изображения, улучшающей разрешение в 10... 30 раз;
- з.п. 52 и подчиненного ему з.п. 53, а также з.п. 59, касающихся конструкции мобильного очистного комплекса, позволяет практически исключить риск попадания загрязнений на землю или в воду, ограничить парк используемого для очистки оборудования транспортным средством с многокамерным резервуаром и навесным оборудованием и/или железнодорожной многокамерной цистерной;
- з.п. 54 и подчиненных ему з.пп. 55, 56, касающихся удаления “легких” загрязнений, позволяет непрерывно удалять загрязнения с целью выделения из них части, годной для повторного использования, добиться качественной сепарации, повысить извлекаемость загрязнений (довести вероятность извлечения загрязнений практически до 100% при высокой степени чистоты смытых углеводородов: содержание воды не более 5%, рекомендуется смешение с чистым продуктом в отношении 1:2... 1:1);
- з.п. 57 и подчиненного ему з.п. 58, касающихся корректировки рабочего раствора, позволяет осуществлять более чем двадцатикратное повторное использование рабочего раствора, а также возвращение воды на вторичное использование (после очистки - снова в цикл);
- з.п. 60, касающегося удаления “тяжелых” загрязнений, позволяет обеспечить подготовку загрязнений к утилизации (практически 100% отходов), повысить эффективность разделения компонентов в стоке (важно, что прокачка осуществляется водой без добавок, например упомянутой водой, возвращенной на вторичное использование).
В остальном заявляемый технический результат, получаемый в результате реализации ОП способа, имеет качественный характер, как правило, не поддающийся количественной оценке.
В заключении рассмотрим некоторые ОП независимого п.21.
Для упомянутой промывки используют ТМС, массовые доли указанных соединений в котором удовлетворяют условию (9), при этом оптимальным является равенство выражения, указанного в левой части, 2,5. Наименьшее допустимое значение такого выражения (1,25) соответствует начальной стадии очистки, тогда как наибольшее (3,75) - конечной, например предшествующей проведению мероприятий по защите очищаемой поверхности от коррозии.
При очистке поддерживают значение максимальной тангенциальной скорости потока рабочего раствора относительно загрязнения (скорость обтекания загрязнения ТМС) в соответствии с условием (10). Из (10), в частности, следует, что оптимальное значение упомянутой скорости соответствует перемещению за 1 с частиц потока рабочего раствора относительно загрязнения на расстояние, равное толщине потока над загрязнением (речь идет о движении свободных слоев). При этом не имеет принципиального значения ориентация очищаемой поверхности в пространстве (ее вертикальность или горизонтальность). Если скорость меньше оптимальной, то имеет место снижение эффективности очистки, а если больше - снижение эффективности использования компонентов ТМС.
Идентифицируемость признака, связанного с упомянутой скоростью, при ламинарном течении рабочего раствора относительно загрязнения не вызывает сомнений (под упомянутой площадью при таком течении следует понимать площадь всей поверхности загрязнения, покрытую слоем ТМС установленной толщины - более 5 мм). Проясним, что имеется в виду при турбулентном движении, в частности при струйных режимах обработки.
Турбулентное движение (здесь также под упомянутой площадью следует понимать площадь всей поверхности загрязнения, покрытую слоем ТМС установленной толщины). Если известен расход рабочего раствора - среднее (например, сглаживающее колебания расхода, связанные с изменением профиля продольного сечения струи) количество ТМС в м3, поставляемого в течении 1 с в зону очистки, а также минимальная площадь поперечного сечения потока ТМС, покрывающего загрязнение, то упомянутую скорость можно приближенно считать равной отношению первого ко второму.
Ламинарное и турбулентное течения ТМС относительно загрязнения преимущественно применяются при удалении донных отложений.
Струйный режим. Если известен упомянутый расход, а также периметр пятна, в пределах которого струя попадает на очищаемую поверхность (поз.47 фиг.2) и толщина потока рабочего раствора на некотором (10... 20 мм) удалении от этого пятна, то упомянутую скорость можно вычислить следующим образом
где l - упомянутый периметр (м),
R - упомянутый расход (м3/с),
π - число “пи”,
остальное - см. выше.
Исследование условия (10), позволяет, в частности, предсказать ожидаемое время очистки в зависимости от толщины загрязнения
где t - упомянутое время (с),
Н - средневзвешенная толщина загрязнения (м),
Δ 3 - допуск, отражающий отклонение выбранных режимов очистки от оптимальных, который можно найти следующим образом
где Δ Н - погрешность определения толщины загрязнения (или ее дисперсия),
Δ ω - погрешность определения массовой доли в рабочем растворе воды
в приближенных расчетах Δ 3 можно принять равным трем, остальное - см. выше.
Обеспечение одновременной очистки участка упомянутой поверхности, площадь которого удовлетворяет условию (11), позволяет выбрать параметры наиболее рациональной очистки с точки зрения эффективности использования активных компонентов ТМС. Если упомянутая площадь будет меньше оптимальной (с учетом допуска, определяемого указанным диапазоном параметра F), то будет иметь место неэффективное использование компонентов ТМС, а если больше, то будет иметь место снижение эффективности очистки.
Апробация подтверждает, что техпроцессы, основанные на применении заявляемого способа, предполагают существенно более низкий расход реагентов при высоких скорости и качестве очистки. В то же время такой способ позволяет строить универсальное, мобильное оборудование, которое может быть применено для очистки от загрязнений различного происхождения деталей и узлов, выполненных из различных материалов, а также различных объектов промышленности.
В отношении указанных целей изобретений можно отметить, что применение заявляемого способа позволяет повысить эффективность очистки в 2... 3 раза при снижении ее себестоимости в 1,5... 2 раза и более. Одновременное же применение заявляемых композиции и способа позволяет повысить эффективность очистки более чем в 3 раза при комплексной автоматизации процесса очистки.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 1999 |
|
RU2169175C1 |
| СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТЕКОЛ АВТОМОБИЛЯ | 2006 |
|
RU2307154C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ | 2004 |
|
RU2262396C1 |
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ТЕХНОСОЛ | 2010 |
|
RU2439205C2 |
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО | 2000 |
|
RU2171831C1 |
| ТЕХНИЧЕСКОЕ МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО АСТАТ-К | 2007 |
|
RU2373268C2 |
| Техническое моющее средство для очистки твердой поверхности (варианты) | 2023 |
|
RU2816685C1 |
| Техническое моющее средство и способ его изготовления | 2017 |
|
RU2643518C1 |
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО "ПАН" ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИН, ТРУБОПРОВОДОВ И ЕМКОСТЕЙ ОТ ОСАДКОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ИХ ОТЛОЖЕНИЙ | 2006 |
|
RU2309979C1 |
| МОЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ КИСЛЫХ И СИЛЬНОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ СРЕД | 2016 |
|
RU2630960C1 |
Изобретение относится к моющим средствам для удаления загрязнений с поверхностей. Композиция технического моющего средства (ТМС) включает органические и неорганические соединения, ПАВ, в заданном соотношении массовых долей. Способ очистки заключается в промывке поверхности ТМС с оптимальными режимами скорости потока рабочего раствора относительно загрязнения, а также площади очищаемого участка. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки. 2 н. и 66 з.п. ф-лы, 7 ил.
где ω ос - массовая доля органической соли либо смеси органических солей;
ω - массовая доля воды;
ω ПАВ - массовая доля ПАВ.
где ω нс - массовая доля в ТМС неорганической соли либо смеси неорганических солей.
где ω э - массовая доля в ТМС спирта либо смеси спиртов.
где ω н - массовая доля неионогенного ПАВ либо смеси таких ПАВ;
ω к - массовая доля катионоактивного ПАВ либо смеси таких ПАВ.
где ω у - массовая доля умягченной воды;
ω ж - массовая доля жесткой воды.
где ω u - массовая доля ингибитора коррозии либо смеси ингибиторов коррозии.
где ω эм - массовая доля эмульгатора либо смеси эмульгаторов.
где ω - массовая доля воды;
ω ПАВ - массовая доля ПАВ;
Δ 1 - допуск, численно равный 1,25,
в процессе упомянутой промывки и дезинфекции анализируют ее характер и поддерживают с заданным допуском контролируемые параметры режима очистки, такие как, например, количества входящих в рабочий раствор компонентов и/или количество рабочего раствора, подаваемое в зону очистки, и/или его температуру, и/или давление на очищаемую поверхность, при этом включают вещество из перечня: органическая соль, неорганическая соль, щелочь, спирт с алкоксильными группами, ингибитор коррозии, эмульгатор, деэмульгатор или композицию, составленную из таких веществ либо включающую как минимум одно из них, а также обеспечивают а) максимальную тангенциальную (по отношению к "свободной" поверхности загрязнения) скорость потока рабочего раствора на удалении, превышающем 10% от толщины потока, удовлетворяющей условию
где ν - упомянутая скорость (м/с);
Δ t - коэффициент (Δ t=1 с);
h - упомянутая толщина (м);
Δ 2 - допуск, численно равный 2;
и б) одновременную очистку участка упомянутой поверхности, площадь которого удовлетворяет условию
где ρ - максимальное, дополнительное к атмосферному давление, усредненное по площади 10-4 м2, оказываемое рабочим раствором на как минимум один фрагмент упомянутого участка (103 Па≤ ρ ≤ 2· 107 Па);
S - площадь упомянутого участка (причем такого, что на любой его фрагмент рабочий раствор подается с давлением, превышающим 25% от давления ρ );
Т - абсолютная температура рабочего раствора, поставляемого в зону очистки (290 К≤ Т≤ 480 К);
F - параметр, такой, что (5· 104 Н≤ F≤ 6,5· 107 Н);
Δ Т - коэффициент (Δ Т=1 К).
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 1999 |
|
RU2169175C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 1999 |
|
RU2165318C1 |
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 1992 |
|
RU2061498C1 |
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 1992 |
|
RU2061497C1 |
| АНТИМИКРОБНОЕ СРЕДСТВО | 2002 |
|
RU2216335C1 |
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ И СТЕРИЛИЗУЮЩЕЕ СРЕДСТВО | 2002 |
|
RU2215541C2 |
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО | 2001 |
|
RU2182889C1 |
| МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 1999 |
|
RU2169175C1 |
