Способ очистки изделий Советский патент 1993 года по МПК C23G5/02 

зобретение относится к технике обез- жирувания изделий, в первую очередь, в металлургии, машиностроении и строительной индустрии для расконсервации стального проката, машин и узлов механизмов, а такж; при подготовке металла к нанесению покр 1тий перед термической обработкой, коне грвацией и т.д.

звестен способ, включающий .очистку пове эхности сложнопрофилированных де- та ле моющзй жидкостью, содержащей ПАВ л фреон-113, возврат их с поверхности отмьтых деталей в моющую жидкость, пере- кондэнсацией фреона на холодильник.

- Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту.является способ обезжиривания изделий погружением в хлорорганический растворитель через защищающий от испарения слой водного щелочного раствора с функциональными добавками, включающий регенерацию растворителя дистилляцией и сушку изделий вентилируемым воздухом при рекуперации растворителя адсорбентом (в качестве функциональных добавок применяют моноэта- ноламин и эмульгатор.

Недостатками прототипа являются большой расход ХОР из-за уноса изделиями

ы

1ЧЭ

ю

4 01

1

iCO

и потери ХОР в окружающую среду; тяжелые условия труда из-за повышенной загазованности на рабочем месте.

Целью изобретения является снижение расхода растворителя за счет сокращения сбросов в окружающую среду и уноса с изделиями.

Цель изобретения достигается тем, что после очистки осуществляют регенерацию растворов, которую проводят в замкнутой системе путем дистилляции хлорорганиче- ско.го растворителя совместно с водным раствором, направляя пары для конденсации из дистиллятора непосредственно в двухслойную систему в рабочей ванне. Кроме того, дистилляцию проводят путем подачи в дистиллятор фаз загрязненных ХОР и водного щелочного раствора при соотношении объемов (8-10): 1.

Предлагается также изделие после контакта с ХОР выдерживать в течение 2-10 мин в слое водного щелочного раствора с добавкой гидрофобизирующего конкурента и в качестве функциональной добавки в водный щелочкой раствор вводить гидрофоби- зирующий конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия 2-2,5 и натриевую соль сульфированного метилового эфира или натриевую соль сульфоэфира рицелйновой кислоты 1-2.

Кроме того, предлагается периодически упаривать в дистилляторе избыток воды из водного щелочного раствора или зйгрязнен- ной ХОР воды, пропуская пар через рекуператор.

Гидрофобизирующим конкурентом могут быть вещества, способные адсорбироваться на поверхности металлического изделия, но не влияющие или слабо влияющие на поверхностное натяжение на границе раствор-газ.

Например, в качестве гидрофобизи- рующих конкурентов могут бьргь и алифатические амины (моноэтаноламин и триэтаноламин).

При выдержке обрабатываемого изделия в слое водного раствора сокращается унос ХОР. Это позволяет проводить очистку без подогрева жидкости, что снижает потери ХОР в окружающую среду и улучшает условия работы обслуживающего персонала. ..

Объемное соотношение ХОР к водному слою в пределах (8-10):1 позволяет поддерживать устойчивое кипение без образования крупных паровых пузырьков между слоями ХОР и водного щелочного раствора.

При этом устанавливается стабильный режим с пробулькиванмем через верхний слой пузырьков пара азеотропной смеси.

На фиг. 1 и 2 показаны технологические схемы обезжиривания.

Изделия устанавливают в верхней части рабочей емкости (ванны) 1 (фиг.1)- на участке С, емкость 1 закрывается крышками 2, включается эксгаустер (вентилятор) 6, изделия устройством погружения (на фиг.1 не показано) погружается через слой Б (водный щелочной раствор) в слой А (ХОР) и выдерживаются заданное время, затем поднимаются и в слое 6 выдерживаются 2-10 мин. После этого изделия останавливаются на участке С для стока жидкости и сушки. При этом в конце сушки могут приоткрываться

крышки 2 для более интенсивного подсоса воздуха из помещения (имеющего более низку влажность). Через вентиляционный канал 7 и рекуператор 5 паровоздушная смесь отсасывается эксгаустером 6. Очи- щенный воздух и часть паров воды с допускаемым содержанием ХОР выбрасывается в атмосферу. Подсушенные изделия после открытия крышек 2 извлекаются грузоподъемным транспортирующим устройством цеха.

В зоне А происходит растворение жировых и минеральных загрязнений в ХОР при 25-40°С.

По мере растворения жировых и мине. ральНых загрязнений в ХОР и насыщения ими ХОР, производится регенерация ХОР путем дистилляции, для чего в дистиллятор 3 подают ХОР из зоны А и водный щелочной раствор из зоны Б в соотношении (8-10):1.

При этом процессы дистилляции осуществляются при кипении азеотропной смеси ХОР - водный щелочный раствор. Температура кипения азеотропной смеси ТХЭ - вода 73,6°С ниже температуры кипения ТХЭ

(86,4°С). В азеотропной смеси 94,6% ТХЭ и 5,4% воды. Температура кипения азеотропной смеси ПХЭ - вода 87,6-88,5°С ниже температуры кипения ПХЭ (121°С). В азеотропной смеси 82,8-84.2% ПХЭ и 15,8-17,2%

воды. По мере насыщения ХОР загрязнениями температуры кипения азеотропной смеси могут на 3-7°С изменяться.

Для исключения перегрева и негатив- ных явлений (отложение смол и др.) предлагается дистиллятор 3 обогревать с помощью паровой или водяной рубашки с возможностью нагрева не более 115°С.

Пары из дистиллятора 3 поступают че- рез П-образную отводную трубу 4 непосредственно в ХОР (зона А) или в водный щелочной раствор (зона Б) и конденсируются. ;.

Дистилляция может осуществляться как непрерывно, так и периодически.

В процессе дистилляции температура над кипящей жидкостью (верхним водным Щелочным слоем) устанавливается (в соответствии с температурой кипения азеотроп- ной смеси) до тех пор, пока в жидкости имеется свободный ХОР. Затем температу- rja растет до 100°С и происходит выкипание в|оды. Пары воды могут захватывать капли йодного щелочного раствора, в котором растворен ХОР. Поэтому их нельзя сбрасывать в атмосферу без очистки. Периодически из дистиллятора 3 кубо- в|ые остатки сбрасываются через нижний вентиль, если они жидкотекучие или извлекаются при съеме крышки дистиллятора, ее- л 1 они нетекучие. В составе кубовых остатков N ожет содержаться 2-3 % ХОР, которые рас- тзорены (связаны). С таким содержанием ХОР кубовые остатки могут сжигаться вме- с|ге с отходными нефтепродуктами, в том юле, на установках огневого обезврежива-

.

Рекуперация ХОР на паровоздушной леей осуществляется путем их адсорбции тивным углем в рекуператоре 5.

Периодически активный уголь насыща- ся ХОР и требует регенерации путем на- ева острым паром НаО для десорбции ХОР последующим охлаждением воздухом, конденсированная вода и ХОР из рекупе- тора 5 подается в дистиллятор 3.

По предлагаемому техническому решено в случае накопления избытков воды (г ри поступлении на обезжиривание мок- IX изделий и за счет воды, сконденсиро- вшейся при регенерации активного угля) системе периодически в дистилляторе 3 мэжно упаривать водный щелочной рас- т ор, открывая при этом задвижку дополните ьного газохода 8.

При выдержке изделий в слое водного елочного раствора (слое Б) за счет гидро- Ф авизирующего конкурента часть ХОР де- рбируется (вытесняется) с поверхности делия и стекает через водный щелочный створ в фазу ХОР. При этом на сушку делия подаются с меньшим количеством ХОР на поверхности, с хорошо смоченной вномерной поверхностью без отдельных пель, трудно поддающихся сушке и остав- ющих на поверхности пятна при высыха-

И. .

Способно прототипу может быть проиллюстрирован следующей технологической

сх

емой (фиг.2).

Изделия погружаются через слой вод- не го раствора (Б) в слой ХОР (А) в рабочей eN кости (ванне) 1. Закрывается крышка 2 и включается эксгаустер 10. После выдержки в слое А изделия извлекаются через слой Б

и подвергаются сушке. Через вентиляционный канал 11 и рекуператор 9 паровоздушная смесь отсасывается эксгаустером 10. Подсушенные изделия выдаются из рабочей емкости 1.

Регенерация ХОР (без водного щелочного раствора) осуществляется в дистилляторе 3, куда подается водяной пар для обогрева и конденсации части воды с кипением азеотропной смеси. Путем специального охлаждения в конденсаторе 3 паровую смесь конденсируют и разделяют в разделителе 5 на слои. Слой ХОР пропускают через осушитель 6с соответствующим адсорбентом и собирают в емкости 7. Слой воды собирают в емкости 8.

Регенерацию активного угля в рекуператоре 9 производят периодически острым водяным паром с последующим охлаждением воздухом. Конденсирующуюся воду собирают в емкости 8.

В системе образуется избыток загрязненной ХОР воды, которую разбавляют водой до концентрации ХОР ниже ПДК и сбрасывают в водоемы. Для выбора гидрофобизирующего конкурента проведены лабораторные эксперименты. Критерием служил унос ХОР при погружении последовательно 100 образцов.

На исходные образцы наносили разные смазки. Определяли массу смазки А Р, как разность массы образцов после нанесения смазки и после обезжиривания и сушки в течение 5 мин в вытяжном шкафу.

Учитывали количество растворенной в ХОР смазки и увеличения в связи с этим Объема ХОР.

При этом унос

Y Vncx. - VKOH. +

где у- плотность смазки.

Определяли удельный унос в пересчете на кв.м поверхности.

Свеженанесенный технический солидол в ХОР удалялся за 30-50 с, Практически полное удаление смазки Ё ХОР с загрязнением менее 20% масла после нанесения за 2 дня до обезжиривания достигалось не более, чем за 2 мин.

Результаты экспериментов, показавшие удельный унос менее 10 г/м , приведены в таблице 1. Для сравнения приведен удельный унос ХОР без выдержки образцов в водном слое.

Лучшие результаты получены при двух составах водного раствора:

1-Пф№ 2-2,5 г/л-СКМ-1-2 г/л

Пф№ - полифосфат натрия (натрий полифосфат технический по ГОСТ 20291 -80).

CKM - натриевая соль сульфоэфира ри- ценолевой кислоты (химическое название). Это основная составляющая технического продукта - сульфированного касторового масла по ГОСТ 6990-75. СКМ используется в технике в качестве ингибитора атмосферной коррозии.

Без ПфМа СКМ не являются гидрофоби- зирующим конкурентом.

рН исходной смеси 1-7,13-7,45

I ПфМа 2-2,5 г/л - НССМЭОК - 1-2 г/л

НССМЭОК - реактив-натриевая соль сульфированного метилового эфира олеиновой кислоты.

рН смеси П-7,1-7,4.

Проведены эксперименты с разными составами водного раствора (всего более 50 вариантов):

- с тринатрийфосфатом, и СКМ разных концентраций;

- с тринатрийфосфатом натрия, СКМ и НССМЭОК разных концентраций;

- с хозяйственным мылим;

- с сочетаниями ПфМа с тиомочевиной, с рядом известных серу- и азотсодержащих ингибиторов коррозии;

- с сочетаниями ПфМа с неио.ногенными ПАВ (ОП-10 и др.) в малых концентрациях, не дающих эмульсионных слоев с ХОР.

Однако не был достигнут удельный унос ХОР при 25°С менее 10 г/м2.

Аналогичные эксперименты проведены с нанесением на образцы смазки К-17 по ГОСТ 10877-76, касторового масла с тальком (наполнителем) и без наполнителя. Во всех случаях лучшие результаты получены при составах водной фазы:

- ПфМа - 2 г/л + СКМ - 1-2 г/л и II - ПфМа - 2 г/л + НССМЭОК.- 1-2 г/л.

Сделан вывод о том, что по предлагаемому техническому решению, используя выдержку в течение 2-10 мин в водном растворе составов I и II можно в,1,75-2 раза сократить расход ХОР по сравнению с обработкой в водном растворе, содержащем моноэтаноламин, при обезжиривании стали 08КП. По прототипу в составе водного защитного слоя имеется моноэтаноламин, применяемый в качестве пассиватора.

Исследовали средний удельный унос ХОР образцов - пластин разных размеров нержавеющей стали, меди и титанового сплава ВТ-1. Результаты приведены в табл. 2, Для этих металлов водные фазы 1 и II также обладают свойствами гидрофобизи- рующего конкурента.

СКМ без Пф№ так же, как и НССМЭОК без ПфМа не являются эффективными гид- рофобизирующими конкурентами. По-видимому, конкуренция является результатом

частичного смачивания поверхности стали 08КП водным раствором и отложения тонкой фосфатной пленки. У всех исследованных водных составов, показавших лучшие

результаты, есть составляющие, которые растворяются и в ХОР и в воде. Такими составляющими являются СКМ, НССМЭОК, моноэтаноламин и триэтаноламин. Между количествами растворенных в ХОР и в воде

0 этих составляющих устанавливается равновесие, Этими свойствами можно объяснить повышенное смачивание поверхности металла для гидрофобизирующей конкуренции с ХОР.

5 Эксперименты по дистилляции ХОР СПХЭ и ТХЭ совместно с водным щелочным раствором показали, что при объемном соотношении ХОР к водному слою в пределах (8-10):1 поддерживается уровень жидкости

0 в колбе и происходит устойчивое кипение без образования крупных парлвых пузырьков между слоями ХОР и воднрго щелочного раствора.

. Из изложенного следует, что предлага5 емое техническое решение тю сравнению с прототипом позволяет: г

- снизить расход растворителя в 1,75-2 раза за счет более полного возврата в систему (сокращение уноса, сокращение по- 0 терь, благодаря упрощению технологии и исключению ряда аппаратов технологического оборудования)

-снизить вдвое и более редныесбросы в окружающую среду (благодаря уМеньше- 5 нию потерь, созданию безотходной технологии, исключающей сбросы воды после десорбции ХОР из адсорбента рекуператора);

- улучшить условия труда обслуживаю0 щего персонала (благодаря снижению потерь ХОР).

Предлагаемый способ может найти широкое применение при обезжиривании и расконсервации металлического проката,

5 изделий разных металлов и неметаллов, а также сложных узлов, механизмов и машин при условии их коррозионной стойкости в ХОР. В первую очередь намечен о внедрение способа для расконсервации стального

0 проката (труб, прутков, шестигранника) длиной до 12 м перед покраской на ПО Энер- гомаш (г.Химки). Предполагаемый, экономический эффект 1501тыс,руб. за счет исключения сбросов промывной воды и за5 трат на регенерацию традйци.рйных растворов с техническими моющими средствами. Разработан проект агрегата обезжиривания . проката 212.00 ТО (СКТБ УралНИТИ).

8. настоящее время разрабатывается технологическое задание на проектировамне оборудования для обезжиривания труб иЗ нержавеющей стали 06-12 мм после волочения на короткой керамической оправке в цехе № 10 Первоуральского новотрубного злвода. Экономическая эффективность внедрения способа связана с организацией производства труб, имеющих зеркальную внутреннюю поверхность (Ra 0,08-0,3

м

Формула изобретения 1. Способ очистки изделий, включающий последовательную обработку в хлорор- гпническом растворителе и водном растворе, содержащем функциональные добавки и защищающем растворитель от ис- п зрения и сушку, отличающийся тем, о, с целью снижения расхода растворители за счет уменьшения уноса с изделиями и с()росом в окружающую среду, после очистки осуществляют регенерацию растворов, которую проводят в замкнутой системе пу- дистилляции хлорорганического рассм).

творителя совместно с водным раствором, направляя пары для конденсации из дистиллятора непосредственно в двухслойную систему в рабочей ванне.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что изделия в слое водного раствора выдерживают в течение 2-10 мин.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве функциональных добавок используют гидрофобизирующий конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия - 2-2,5 и натриевая соль сульфированного метилового эфира или натриевая соль сульфо- эфира риценолевой кислоты - 1-2.

А. Способ-тю п.1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что хлорорганический растворитель и водный раствор направляют на дистилляцию при соотношении (8-10):1.

5. Способ по п.1,отличающийся

тем, что в дистилляторе периодически упаривают избыток воды из водного раствора, пропуская пар через рекуператор.

Т а б л и ц а 1

Использование: расконсервация стального проката, машин и узлов механизмов, а такж s подготовка металла к нанесению покрытий перед термической обработкой, консервацией и т.д. Сущность изобретения: способ очистки включает последовательную обработку в хлорорганическом растворителе; в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем функциональные добавки, в качестве которых используют гйдрофобизи- рующий. конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия 2-2,5 и натриевую соль сульфированного метилового эфира или натриевую соль сульфозфира риценолевой кислоты 1-2, и защищающем растворитель от испарения, и сушку. После очистки осуществляют регенерацию растворов, которую проводят в замкнутой системе путем дистилляции хлорорганического растворителя совместно с водным раствором при их соотношении (8-10):1, направляя пары для конденсации из дистиллятора непосредственно в двухслойную систему в рабочей ванне. В дистилляторе периодически упаривают избыток воды из водного раствора, пропуская, пар через рекуператор. 4 з.п.ф- лы, 2 ил., 2 табл, со с

Результаты экспериментов по выбору гидрофобизирующего конкурента для стали 08КП. В качестве смазки использовали технический солидол

15ТХЭ- - 2553,5

16ТХЭ- -25103.3

17ТХЭПфНа-2 г/л+СКИ-2 г/л25113,3

18ТХЭПфМа-2 г/л+СКП-2 г/л.25123,3

19ТХЭПфМа-2 г/л+СКИ-0,5 г/л251010

20ТХЭПфМа-2 г/л+СКл-1 г/л2510Ь,5

21ТХЭПфНа-2 г/л+СКМ-2.5 г/л.2510 3,3

22ТХЭПфЫа-2 г/л+СКМ-3 г/л25103,3

23ТХЭПфНа-1 г/л+СКИ-2 г/я25106.

2(ТХЭПфЫа-1,5 г/л+СКМ-2 г/л25106

25ТХЭn«iNa-2,S г/л+СКМ-2 г/л25 . 10 . 3,3

26ТХЭПфНа-З г/л+СКМ-2 г/л25103,3

,8 г/ма

С перемешива- нием-3,3 г/м2