Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ МОЮЩИХ И ОБЕЗЖИРИВАЮЩИХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к очистке и регенерации отработанных моющих растворов, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и маслоэмульсионных производственных отходов, содержащих масла, нефтепродукты и взвешенные вещества, и может быть использовано для регенерации моющих растворов, образующихся в процессе мойки деталей железнодорожного и автомобильного транспорта.

Известен способ очистки поверхности изделий от жиров и масел, а также других нефтепродуктов (см. патент на изобретение №2019318, МПК В08В 3/08). Способ предусматривает помещение изделий в моющий раствор, под слоем которого располагают вспомогательную жидкость, предназначенную для очистки моющего раствора так, чтобы ее уровень находился ниже уровня размещения изделий, а удаление загрязнителей осуществляют путем слива отработанной вспомогательной жидкости, при этом в качестве вспомогательной жидкости применяют жидкость, не образующую стабильной эмульсии с моющей жидкостью и обладающую способностью извлекать из моющей жидкости масляно-жировые загрязнители селективно, при этом моющую и вспомогательную жидкости в процессе очистки изделий перемешивают в области границы раздела фаз, а слитую отработанную вспомогательную жидкость регенерируют и возвращают на операцию очистки изделий, причем в качестве моющего раствора используют водный раствор поверхностно-активных веществ, а в качестве вспомогательной жидкости полифторированный спирт, регенерацию которого осуществляют перегонкой.

Недостатками известного способа являются необходимость применения двух жидкостей, что усложняет технологическую схему, требует наличия дополнительного оборудования для регенерации вспомогательной жидкости и удаления твердых примесей из моющей жидкости и, соответственно, увеличивает расходы на очистку поверхностей.

Известен способ регенерации растворов обезжиривания, содержащих анионные или неионогенные поверхностно-активные вещества или их смеси (см. патент на изобретение №2101231, МПК C02F 1/24), включающий введение реагентов с последующим отделением масляных загрязнений флотацией, причем в качестве реагентов вводят катионные поверхностно-активные вещества с гидрофильно-олеофильным соотношением 0,8-1,0 в количестве 100-150 мг/л.

Недостатками известного способа являются повышенный расход реагентов для достижения заявленной степени очистки отработанных растворов от загрязняющих веществ методом флотации и необходимость дополнительного оборудования для переработки и утилизации флотошлама.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ регенерации отработанной водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости путем ее отстоя с отделением масла от водной фазы, путем предварительного нагрева водной фазы до 70-100°C с последующей обработкой ее при перемешивании в течение 10-30 мин на каждой стадии обработки последовательно гидроксидом кальция и сульфатом железа(II) (см. патент на изобретение №2008324, МПК С10М 175/04).

Недостатками известного способа является необходимость проводить обработку реагентами в течение длительного времени и недостаточная очистка водной фазы от эмульгированных и растворенных масел. Дополнительно требуется проводить отделение масляной составляющей от водной фазы в сборнике нефтепродуктов.

Техническая задача - повысить эффективность и стабильность очистки щелочных моющих растворов, содержащих масла, нефтепродукты и взвешенные вещества.

Для решения указанной задачи в способе регенерации моющих и обезжиривающих растворов путем его отстаивания и удаления неэмульгированных масляных загрязнителей с последующим введением реагента и отделением образовавшейся суспензии фильтрованием, водную фазу на стадии обработки химическим реагентом подвергают воздействию кавитации в течение 2-3 мин, при этом в качестве реагента используют сульфат магния в количестве 50-200 мг/л, а обработку осуществляют при температуре 60-70°C.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для регенерации моющих и обезжиривающих растворов.

Установка содержит реактор, выполненный в виде емкости 1, оборудованной мешалкой кавитационного типа 2 и нефтеотделителем (скиммером) 3, трубопровод 4 для подачи отработанного раствора из моющей машины, дозировочный насос 5 и емкость с раствором реагента (на чертеже не показана), фильтр-пресс 6, трубопровод 7 для возврата очищенного раствора в моющую машину.

Установка работает следующим образом: отработанную жидкость из моечной машины через трубопровод 4 подают в емкость 1, где она отстаивается и охлаждается до температуры 60-70°C. При этом с помощью нефтеотделителя 3 удаляют всплывшие неэмульгированные жиры, масла и нефтепродукты. После удаления жиров, масел и нефтепродуктов включают мешалку кавитационного типа 2 и при интенсивном перемешивании и воздействии кавитации в течение 2-3 мин одновременно дозировочным насосом 5 вводят раствор реагента, в качестве которого используют сульфат магния в количестве 50-200 мг/л, образующий в щелочной среде моющего раствора нерастворимый гидроксид, на поверхности частиц которого адсорбируются продукты деэмульгирования. Мешалка при этом обеспечивает эффективное диспергирование реагентов в объеме жидкости и разрушение стабилизационного слоя на поверхности раздела фаз под воздействием кавитации. Образовавшуюся суспензию подают в фильтр-пресс 6, фильтрат по трубопроводу 7 возвращают в моечную машину, а обезвоженный осадок отправляют на утилизацию.

Осуществляли регенерацию 2 типов отработанных моющих и обезжиривающих растворов, содержащих 8-14 г/л смазки и 2-5% каустической соды. Раствор №1 от мойки изделий, работавших с подшипниками, заправленными смазкой ЛЗ-ЦНИИ (У), имеющей следующий состав:

масло касторовое - 0,2 г/г; Ca(OH)₂ - 0,005 г/г; NaOH - 0,005 г/г; дифениламин C₁₂H₁₁N - 0,007 г/г; присадка ДФ-11 - 0,05 г/г; масло веретенное АУ - 0,733 г/г.В процессе мойки изделий, работавших с подшипниками, заправленными смазкой ЛЗ-ЦНИИ (У), при температуре моющего раствора 90°C происходит снижение вязкости смазки и переход части веретенного масла в раствор в виде неэмульгированной примеси. При этом касторовое масло подвергается щелочному гидролизу с образованием натриевых солей рицинолевой, линолевой и олеиновой кислот, являющихся ПАВами, в присутствии которых частички веретенного масла образуют устойчивую водную эмульсию.

Раствор №2 от мойки изделий, работавших с подшипниками, заправленными смазкой БУКСОЛ, имеющей следующий состав:

12-оксистеарат лития [CH₃(CH₂)₄CH(OH)(CH₂)₁₁COOLi] - 0,12 г/г; олеат лития [C₁₇H₃₃COOLi] - 0,03 г/г; диалкилдитиофосфат цинка [CH₃NHCH₂C₆H₃OHR S-Zn-S] - 0,08 г/г; нитрованное масло (присадка) - 0,015 г/г; нефтяное масло - 0,755 г/г. В процессе мойки изделий, работавших с подшипниками, заправленными смазкой БУКСОЛ, которая, по сути, является суспензией твердых литиевых мыл в нефтяном масле, при температуре моющего раствора 90°C происходит снижение вязкости смазки и переход частиц суспензии в щелочной водный раствор. При взаимодействии со щелочью литиевая соль олеиновой кислоты переходит в раствор, образуя ПАВ, который стабилизирует суспензию. Свободных (неэмульгированных) нефтепродуктов в процессе мойки изделий, заправленных смазкой БУКСОЛ, практически не образуется.

Затем каждый из указанных отработанных моющих растворов поочередно в количестве 250 мл помещают в коническую стеклянную колбу и при температуре 70-60°C вводят сульфат магния в количестве 50-200 мг/л. Ввод реагента осуществляют при интенсивном перемешивании растворов и воздействии кавитации в течение 2-3 мин. В результате реагентной обработки образуется суспензия, состоящая из смеси нерастворимых магниевых солей жирных кислот, твердых литиевых мыл в нефтяном масле (раствор №2) и гидроксида магния.

Качество очистки определяют по остаточному содержанию растворенных мыл в обработанном реагентом моющем растворе после отделения неэмульгированных жидких нефтепродуктов и осадка путем фильтрования через бумажный фильтр (синяя лента). Остаточное содержание растворенных мыл эквивалентно связанной щелочности, измеряемой по объему соляной кислоты, затраченной на титрование раствора в присутствии метилоранжа после определения свободной щелочности, измеряемой по объему кислоты, затраченной на титрование раствора в присутствии фенолфталеина. Результаты испытаний по определению степени очистки отработанных щелочных моющих растворов приведены в таблице. Взяты расчетные, граничные и заграничные значения количества вводимого реагента.

Расчет количества MgSO₄, необходимого для осаждения смазки:

состав раствора №1: NaOH - 40 г/л; смазка ЛЗ ЦНИИ - 8 г/л.

- количество касторового масла в растворе - 1,6 г/л;

- количество NaOH, необходимое на омыление (связанная щелочность)

m_NaOH=0,1286×1,6=0,206 г/л=0,00515 моль/л,

где 0,1286 - кислотное число для касторового масла.

Для образования нерастворимых магниевых мыл потребуется 0,00515/2=0,002575 моль MgSO₄.

m_MgSO4=0,002575×120=0,309 г/л=309 мг/л,

где 120 - молярная масса MgSO₄, г/моль.

Так как смазка ЛЗ ЦНИИ содержит в своем составе Ca(OH)₂ - 0,005 г/л=0,04 г/л=0,00054 моль/л, который взаимодействует с продуктами гидролиза касторового масла с образованием нерастворимых кальциевых мыл и связывает продукты гидролиза касторового масла в количестве 2×0,00054=0,00108 моль/л, то необходимое для связывания остальных продуктов гидролиза количество MgSO₄ составляет 0,002575-0,00054=0,002035 моль/л=0,244 г/л=244 мг/л. А так как часть смазки смывается в моечной машине струей моющего раствора и находится в неэмульгированном состоянии, то расход сульфата магния снижается до 100-200 мг/л.

Состав раствора №2: NaOH - 40 г/л; смазка БУКСОЛ - 8 г/л.

При взаимодействии со щелочью литиевая соль олеиновой кислоты переходит в раствор и при взаимодействии с сульфатом магния образуется нерастворимое магниевое мыло:

2C₁₇H₃₃COOLi+MgSO₄=Mg(C₁₇H₃₃COO)₂+Li₂SO₄

- смазка 8 г/л - содержит C₁₇H₃₃COOLi-0,03 г/г×8=0,24 г/л=0,00083 моль/л. На осаждение такого количества C₁₇H₃₃COOLi потребуется 0,000415 моль/л (0,05 г/л=50 мг/л) MgSO₄.

Применение предлагаемого способа регенерации моющих и обезжиривающих растворов в сравнении с прототипом приводит к повышению эффективности и стабильности очистки отработанного моющего раствора.