СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2006 года по МПК C10M175/04 C02F1/28 

Изобретение относится к разложению отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод, содержащих мелкодисперсные коллоидные органические примеси.

Известно разложение отработанных СОЖ на установке по а.с. 1562322. В батарею гидроциклонов подают смесь отработанной СОЖ, воздуха и водного раствора хлорной извести как коагулянта. В гидроциклонах смесь перемешивается и очищается от шлама. Далее смесь направляют на флотатор, где она разделяется на воду и концентрат в виде масел, присадок, поверхностно-активных веществ и прочее. Концентрат всплывает и удаляется в карман, а водная фаза перетекает далее в электрокоагулятор, выполненный с флотатором в одной емкости. Продукты растворения железных или алюминиевых анодов взаимодействуют с небольшим остатком концентрата и коагулируют этот концентрат, который в другой части флотатора всплывает и удаляется во второй карман.

В данном способе не исчерпаны возможности экономии электроэнергии; продукт переработки требует утилизации; используются экологически вредные вспомогательные материалы (например, хлорная известь).

Известен также способ разложения отработанной СОЖ по авторскому свидетельству СССР №1701642, при котором в эмульсионную СОЖ вводят при перемешивании 0,4-0,5 об.% фосфорной кислоты и 4-5 мас.% окиси кальция для нейтрализации водного раствора. После отстоя осадок разделяют и осуществляют электрокоагуляцию водной фазы в течение 10-15 минут при плотности тока 0,01-0,02 А/см². Пенный продукт электрокоагуляции отводится, а в чистую воду для корректировки рН повторно добавляют 0,05-0,1 об.% фосфорной кислоты Н₃PO₄. Данный способ позволяет снизить энергозатраты, объем осадка (гидроокиси кальция Са(ОН)₂), содержание сульфатов, объем масляных примесей.

Вместе с тем, по окончании процесса разложения СОЖ остается проблема утилизации или возможности использования осадка Са(ОН)₂, загрязняющего окружающую среду; добавление в СОЖ кислоты в начале и в конце процесса разложения приводит к снижению эффективности процесса электрокоагуляции ввиду пассивации электродов и снижает срок эксплуатации электрокоагуляторов, что служит препятствием для применения известной технологии. Уменьшение процесса вводимой кислоты снижает интенсивность коррозии, но вместе с тем и всего процесса разложения, так как увеличивает время процесса разложения.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ разложения синтетических и полусинтетических отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей по патенту РФ №2129990 (М. Кл. С 10 М 175/04, опубл. в БИ №13, 1999 г.), включающий предварительное подкисление их фосфорной кислотой до рН=4-6 (т.е. в количестве 1,5-2% по массе), экстракцию с помощью алифатического спирта (изоамилового, гексилового или бутилового) с последующим замораживанием до температуры кристаллизации, равной минус 3 - минус 4°С, а затем оттаиванием до температуры 0 - плюс 5°С с одновременным удалением органической фазы с экстрагентом.

К недостаткам указанного способа можно отнести следующее. Во-первых, сложность реализации способа, так как потребуется большое оборудования. Во-вторых, используются дорогостоящие реагенты (фосфорная кислота), экстрагенты (алифатические спирты). В-третьих, водную фазу с рН=4-6 после отделения от нее органической фазы необходимо нейтрализовать. В-четвертых, ухудшается экологичность производства в связи с использованием реагентов и экстрагентов.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы уменьшить себестоимость процесса разложения за счет ликвидации реагентов и экстрагентов, улучшить экологичность производства путем применения безопасных твердых сорбентов.

Для решения поставленной задачи предлагается способ разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей на водную и органическую фазу с замораживанием водной фазы, оттаиванием до температуры 0 - плюс 5°С с одновременным удалением остаточного содержания органической фазы, отличающийся тем, что в отработанную смазочно-охлаждающую жидкость вводят твердый сорбент в количестве 0,4-0,5 т/м³ отработанной жидкости с последующим отделением органической фазы от водной и замораживанием ее до температуры кристаллизации минус 3 - минус 5°С.

Для осуществления способа может быть использован стандартный набор оборудования участков приготовления СОЖ, присадок, моющих растворов, утилизации отходов и пр., включающий емкости с мешалками (реакторы), скребковые конвейеры для удаления осадков, нефтеловушки, промышленные холодильные установки, используемые в летнее время, или в зимнее время цистерны на открытом воздухе, вспомогательные контейнеры (емкости, бункеры) для загрузки сыпучих материалов и отвода конечных продуктов.

Способ осуществляется следующим образом. В реактор с мешалкой, скребковым конвейером и нефтеловушкой сливают отработанную СОЖ, например, 5%-ный Автокат Ф 78, Укринол 1М, ВЭЛС и др. от станков и автоматических линий, имеющие рН=8-9, очищенные от крупного шлама. В этот же реактор засыпают твердый сорбент в количестве, примерно, 0,4-0,5 т на 1 м³ СОЖ и перемешивают в течение двух-трех часов. Затем смеси дают отстояться в течение 10-12 часов. После отстоя небольшое количество органической фазы всплывает на поверхность. Остальная ее часть вместе с сорбентом осаждается на дно реактора и совсем незначительная остается в виде дисперсии в воде. Всплывшая органическая фаза убирается нефтеловушками (например, барабанным маслоуловителем). Оставшаяся водная фаза вместе с сорбентом переносится в накопительную емкость и подвергается вымораживанию при низких минусовых температурах в промышленных холодильниках (в зимнее время на открытом воздухе в цистернах или других емкостях). Затем после оттаивания удаляют остатки органической фазы нефтеловушками.

Для окончательного удаления оставшейся в водной среде органической фазы (примерно 1-2% по объему) пропускают ее через бумажный или тканный ленточный фильтр и очищенную воду направляют на повторное использование для приготовления новых СОЖ.

Отстоявшийся твердый сорбент вместе с адсорбированной органической фазой выносится со дна реактора скребковым конвейером в специальную тару. А затем или регенерируется (например, прокаливанием при определенной температуре) для повторного использования или отправляется на асфальтобетонный завод для использования в качестве наполнителя битума при приготовлении асфальта (для чего обычно и используются твердые тонкоизмельченные минеральные материалы). При этом адсорбированная органическая фаза, находящаяся на поверхности твердых частичек сорбента, осуществляет связь их с битумом и служит пластификатором.

Таким образом, по отношению к прототипу, экономятся дорогостоящие реагенты и экстрагенты, отсутствует необходимость нейтрализации водной фазы после разложения жидкостей, например, с помощью NaOH или Ca(OH)₂. Поскольку в виде твердого сорбента могут быть использованы широко распространенные природные, дешевые материалы (алюмосиликаты, кремнеземы, силикаты, опоки, диатомиты, кальцит и др.) их специально утилизировать нет необходимости. В итоге уменьшается себестоимость процесса разложения отработанных СОЖ на водную и органическую фазы, упрощается способ его реализации и улучшается экологичность производства.

По отношению к прототипу предлагаемое изобретение обеспечивает следующие показатели водной фазы после разложения отработанной СОЖ при исходном содержании в ней органической фазы, равной (30000-50000)мг/л, водородном показателе рН=9-10, температуре кристаллизации Т=-3 - минус 5°С и оттаивания Т=0 - плюс 5°С.

Показатель эффективностиВводимые веществаПо прототипуПо предлагаемому способу(10-12) % гексилового спирта по объему, (2-3) % фосфорной кислоты по массе(0,4-0,5) т/м³ твердого сорбентаВодородный показатель рН2-37-8Остаточное содержание органической фазы (нефтепродуктов) и др., мг/л200-2503-20

Следует учесть, что диапазон температур кристаллизации при введении твердых сорбентов и предлагаемому способу (Т=-3, -5°С) несколько шире, чем по прототипу (Т=-3, -4°С) при введении жидких экстрагентов. Количество используемых ингредиентов, их вид и температуры кристаллизации и оттаивания определены опытным путем.

Использование: на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и др. отраслей промышленности для обработки отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и очистки промышленных сточных вод, содержащих мелкодисперсные коллоидные органические и минеральные примеси. Сущность: в СОЖ вводят твердый сорбент в количестве 0,4-0,5 т/м³ с отделением водной фазы, замораживанием ее до температуры кристаллизации минус 3 - минус 5°С, а затем оттаиванием до температуры 0 - плюс 5°С с одновременным удалением остаточного содержания органической фазы. Технический результат - упрощение способа, снижение себестоимости процесса, улучшение экологичности производства. 1 табл.

Способ разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей на водную и органическую фазы замораживанием водной фазы, оттаиванием до температуры 0 - плюс 5°С с одновременным удалением остаточного содержания органической фазы, отличающийся тем, что в отработанную смазочно-охлаждающую жидкость вводят твердый сорбент в количестве 0,4-0,5 т/м³ отработанной жидкости с последующим отделением органической фазы от водной и замораживанием последней до температуры кристаллизации минус 3 - минус 5°С.