Способ регенерации водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости

 

Изобретение касается производства смазочно-охлаждающей жидкости, в частности регенерации водной эмульсии . Цель - повышение степени очистки жидкбсти и ее срока службы в процессе обработки металлов. Регенерацию ведут отстаиванием жидкости с последующей ее флотацией и фильтрованием. При этом часть жидкой фазы после фильтрования подвергают ультрафильтрации с получением на фильтре концентрата , который разбавляют водой и смешивают с оставшейся жидкой фазой от фильтрования. Полученную смесь подают на использование при обработке металлов, а фильтрат после ультрафильтрации выводят из процесса с необходимой скоростью. Последнюю определяют по.ф-ле (Ск-Со)/(1- -е) (Ср-Сд) MVcyT, где q - количество жидкой фазы, удаляемой при отстое, флотации и фильтрации совместно с загрязнениями, м /сут/ х - показатель степени, равен ) 6 - объем смазочно-охлаждающей жидкости в системе регенерации, С - концентрация неорганических солей в исходной смазочног охлаждающей жидкости , кг/м J Сц - предельно допустимая концентрация солей в смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м j ,j - г концентрация неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ; ,75-0,95 - эмпирический коэффициент; t - время достижения предельно допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей / гжидкости при отстое, флотации и фильтрации , сут. Эти условия позволяют добиться. постоянной концентрации хлоридов металлов в смазочно-охлаждающей жидкости ниже критической

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) О1) А1

m 4 С 10 М 175/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4180240/23-04 (22) 04.11.86 (46) 07.02.89. Бюл. Р 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоре" сурсов предприятий черной метрллургии

"ВНИПИЧерметэнергоочистка" (72) С.К.Мэн, А.М.Каролинский, Т.Г.Шелекетина, Т.ПеФомина и Х.А.Шибутов (53) 621.892 (088.8) (56) Патент CIIIA Р 4357243, кл. С 10 М 11/00, 1982.

Патент. ГДР N 208629, кл. С 10 М 11/00, 1984.

Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаж-. дающие технологические средства для . обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1984, с.179-185. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДОЭМУЛЬСИОННОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАКЩЕЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение касается производства смазочно-охлаждающей жидкости, в частности регенерации водной эмульсии. Цель — повьппение степени ачистки жидкОсти и ее срока службы в процессе обработки металлов. Регенерацию ведут отстаиванием жидкости с последующей ее флотацией и фильтрованием.

При этом часть жидкой фазы после фильтрования подвергают ультрафильт" рации с получением на фильтре концен1

Изобретение относится к холодной прокатке металла и предназначено для трата, который разбавляют водой и смешивают с оставшейся жидкой фазой от фильтрования. Полученную смесь подают на использование при обработке металлов, а фильтрат после ультрафильтрации выводят иэ процесса с .необходимой скоростью. Последнюю определяют по.ф-ле q Eqe(CÄ-С )/(1-е ) (С -С,)) м /сут, где ц " количество жидкой фазы, удаляемой при отстое, флотации и фильтрации совместно с загрязнениями, мй/сут, хпоказатель степени, равен 1,(-14 /9).t„;

8 — объем смазочно-охлаждающей жидкости в системе регенерации, м ; Сфконцентрация неорганических солей в д исходной смазочно.-охлаждающей жидкости, кг/м ; Ск — предельио допустимая концентрация солей в смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м j Ср=К Ск - г: С концентрация неорганическйх солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ; Кек0,75"0,95эмпирический коэффициент; tI, — время достижения предельно допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей .

/жидкости при отстое, флотации и фильтрации, сут. Эти условия позволяют добиться. постоянной концентрации хлоридов металлов в смазочно-охлаждающей жидкости ниже критической (400 мг/л) и тем самым увеличить срок ее службы при небольших площадях фильтрования. 1 табл. 3

2 ., регенерации смазочно-охлаждающих .кидкостей (СОЖ) на масляной основе, 3 145 представляющих. собой системы, в которых масло диспергировано в дисперсионной среде, например воде, в частности смазочно-охлаждающих эмульсий типа масло/вода, и может быть использовано в машиностроении, металлообработке.

Целью изобретения является повышение степени очистки СОЖ и ее срока службы.

Смазочно-охлаждающая жидкость, применяемая для обработки металла, например для холодной прокатки, представляет собой устойчивую водомасляную эмульсию типа "масло в воде".

СОЖ готовится на основе технического эмульсола либо растительного масла (пальмового, подсолнечного и др.).

Свежеприготовленная CO_#_ до подачи ее на прокатный стан представляет собой эмульсию, например, пальмового масла, содержащую 5000-10000 мг/л эмульгированного пальмового масла с эмульгатором — натриевыми мылами жирных кислот, свободных масел

100 мг/л, механических примесей.

20 мг/л, хлоридов 100 мг/л.

В процессе эксплуатации СОЖ загрязняется неэаэмульгированными (свободными) маслами, попадающими в нее из гидравлических систем грокатных станов или за счет подаваемой на стан технологической смазки, механическими примесями за счет истирания металла и износа прокатных валков и водорастворимыми неорганическими солями, вносимыми с обрабатываемым металлом из-за неполной отмывки металла после непрерывного травильного агрегата. Кроме того, вследствие высокой температуры и давления, cosдаваемого в зоне деформации металла, происходит старение эмульсии и полимериэация смазочных материалов, что приводит к образованию механических примесей органического происхождения (взвеси, смолистые и сажистые вещества).

Например, после эксплуатации эмульсии на прокатном стане в течение 70 сут без очистки, в ней содержится эмульгированных масел 4430 мг/л, свободных (неэмульгированных) масел

2820 мг/л, хлоридов 816 мг/л, механических примесей 1225 мг/л.

Предлагаемый способ предусматривает непрерывное удаление из системы

СОЖ свободных (неэмульгированных) масел и механических примесей путем а Се)» — — — — — э /сут,, (1) (1-е а )(С -С ) 45 где Ч

50 количество жидкой фазы, удаляемой при отстое, флотации и фильтровании совместно с загрязнениями, м /сут; объем СОЖ в системе регенерации, м ; концентрация неорганических солей в исходной СОЖ,кг/мз; предельно допустимая концентрация неорганических солей в COF кг/м 55 Со

6464

4 очистки всего объема COF выходящего из стана холодной прокатки, отстаи- . ванием с последующей флотацией и фильтрованием.

Процессы флотации и фильтрования могут осуществляться в одном аппарате (отстойник-флотатор). Часть жидкой фазы, очищенной от механических примесей и свободных неэмульгированных масел, после фильтрования подают .на ультрафильтрацию (УФ).

При ультрафильтрации соли проходят через мембраны с фильтратом и выводятся из процесса, а эмульгиро" ванные масла остаются в концентрированной СОЖ. На фильтре ультрафильтра к концентрату эмульсии добавляют воду, чтоДы довести концентрацию смазочных материалов в очищенной CON

20 до первоначального значения (т.е. количество добавленной воды должно быть равным количеству фильтрата).

После чего эту часть регенерированной СОЖ соединяют, с оставшейся частью COF после фильтрования и снова направляют на стан в качестве рабочей COF. Количество выведенного фильтрата после ультрафильтрации CO_#_

30 зависит от солесодержания свежеприготовленной СОХ: (С), от нормы допустимого солесодержания в CON< (С„), от емкости системы регенерации СОЖ (Q), от скорости загрязнения (характеризующейся продолжительностью пе35 риода нарастания солесодержания СОЖ от свежеприготовленной до предельно допустимой нормы загрязненности) от размера естественных потерь СОЖ с загрязнениями при отстаивании, фло40 тации и фильтровании (q>), от солесодержания регенерированной рабочей

СОЖ (Сь) и определяется по формуле

5 14

С =K С „ — концентрация неорганических. солей в регенерируемой СОЖ, кг/м

t„ — Время достижения предельно допустимой концентрации не" органических солей в регенерируемой СОЖ при отстое, флотации и фильтрации, сут;

К вЂ” эмпирический коэффиЦиент, равный О, 75-0,95.

Использование при ультрафильтрации мембран с размером пор в интервале

300-600 А позволяет добиться высокой степени разделения. В качестве мембран используют блоки трубчатые ультрафильтрационные с площадью фильтра" ции каждого блока 0 5 м . В зависимости от размера пор мембран необхо= дима разная суммарная площадь фильтрации, т.е. разное количество ультрафильтров, так как производительность ультрафильтров зависит от размера пор.

Вывод растворимых неорганических солей из системы повышает стабиль.ность СОЖ, вследствие чего сокращается образование деэмульгированного масла в СОЖ.

Предлагаемый способ может быть осуществлен с использованием для отстаивания и флотации отстойникафлотатора, для фильтрования — ленточного бумажного фильтра, для ультрафильтрации — трубчатых ультрафильтров.

Производительность горизонтального отстойника 350-400 м /ч, время пребывания эмульсии в отстойнике 1520 мин, удельная нагрузка. 4-6,5 м /

/м ч. Расход воздуха на напорную флотацию 4-8 м /ч, давление в напорных баках 0,35-0,4 МПа, расход воды на рециркуляцию 33-627.

Для фильтрования могут быть использованы ленточные бумажные фильтры площадью 7,2 м с производительностью до 600 м /ч.

На стадии ультрафильтрации используются трубчатые ультрафильтрационные блоки. Площадь фильтрующей по" верхности блока 0,5 м, рабочее давление 0,3-0,5 МГа, скорость движения

COF в блоках 4-5 м/с.

Пример 1 (известный способ).

Очистку от механических примесей и свободных масел осуществляют путем отстаивания, флотации и фильтрования. Первоначально на установку нап

В зависимости от q, и К q в опытах составляло 45-60 л/ч.

При регенерации СОЖ в течение б0 25 сут было показано, что концентрация загрязнений в регенерированной

СОЖ меньше, чем по известному способу и составляет 195-200 мг/л для неэмульгированных масел (по известному яя 205-215 мг/л), 65-80 мг/л для механических примесей (по известному 95105 мг/л) и 315-380 мг/л для хлоридов (по известному 590-620 мг/л).

Концентрация хлоридов не превышает

56464 6 равляют эмульсию, имеющую состав свежей COE. Кроме того, в систему ежесуточно добавляют в среднем

2,5 кг/сут неэмульгированного масла, 1 кг/сут механических примесей и 1, 0 25 кг/сут хлоридов, моделируя тем самым загрязнение эмульсии в процессе прокатки.

Процесс регенерации эмульсии проводят в течение 10 сут, В результате показано, что в течение 1О сут происходит медленное нарастание загрязнений в COF: концентрация неэмульгиро15 ванного масла 190-200 мг/л механиУ ческих примесей 65-80 мг/л, хлоридов

360"380 мг/л (соответствующие концентрации в свежей эмульсии 100 мг/л, 20 мг/л, 200 мг/л), Концентрация хлоридов через 10 сут приближается к критической (400 мг/л).

Осуществление процесса регенерации в течение 25 сут показывает, что увеличение концентрации неэмульгирован» ных масел и механических примесей незначительно (205-2 15 мг/л ., и 95105 мг/л,соответственно), в то время как содержание хлоридов увеличивается по сравнению с первоначальным в 3

30 раза и существенно превосходит критическую концентрацию 600 мг/л против

400 мг/л.

Пример 2, Очистку от загрязнений с помощью первых трех стадий процесса: отстаивания, флотацни и фильтрования осуществляют в течение

1О сут. После этого, когда концентрация хлоридов .в COF составляет

380 мг/л, что соответствует К 0,95, часть жидкой фазы после фильтрования

40 подают на ультрафильтрацию, причем количество отведенного из системы фильтрата после ультрафильтрации определяют по формуле (1).

При этом Q=15 м, Со0,200 кг/мз, 4б С„=0,400 кг/м, t„=12 сут.

7 145 критической и COF пригодна для дальнейшего использования.

Физический смысл объемной скорости удаления q, определяемой по формуле, заключается в том, что она представляет собой количество засоленного фильтрата, выделяющегося при ультрафильтрации СОЖ, которое должно быть выведено из системы в процессе регенерации СОЖ. На практике можно .получить любое значение объемной скорости удаления q путем подключения необходимого количества ультрафильтров.

В таблице приведены результаты исследований при осуществлении известного способа, где показано содержание механических примесей, неэмульгированных свободных масел и хлоридов после фильтрования при прохождении COK последовательных стадий отстоя, флотации .и фильтрования в течение различного времени (сут1 и результаты опытов регенерации СОЖ предлагаемым способом, где показано содержание хлоридов в рабочей СО (;. после ее ультрафнльтрации.

Там же. (в таблице) показана объемная скорость удаления фильтрата (q), которая определяется по формуле

q 24 S ° G;, м Асут, где С вЂ” удельная производительность

\ ультрафильтра при ультрафильтрации данной СОЖ (для большинства СОЖ при размере пор 500 А G; 0,05 мэ/м2ч), PS;t;

24 ™ где t, — время работы одного ультра1 фильтра в сутки, ч;

S. — . площддь одного ультрафильтра, мэ;

24 — количество часов, ч.

Как следует из данных таблипы, обработка циркулирующей СОЖ.по предлагаемому способу позволяет добиться постоянной концентрации хлоридов в

СОЖ ниже критической (400 мг/л) и тем самым значительно увеличить- срок ее службы, применение ультрафильтрационных элементов с мембранами, имеющими размер пор 300 — 600 А поз6464 8 воляет добиться регенерации.COF. используя небольшие площади фильтрования.

Формула изобретения

Способ регенерации водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости путем ее отстоя с последующей флотацией и фильтрованием, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения:степени очистки жидкости и срока ее службы в процессе обработки метал1 лов, часть жидкой фазы после фильтрования подают на ультрафильтрацию, полученный концентрат на фильтре после ультрафильтрации разбавляют водой, смешивают с оставшейся частью жидкой фазы после фильтрования и полученную смесь подают для испольэ зования при обработке металлов, а фильтрат после ультрафильтрации выводят из процесса со скоростью, определяемой по формуле

q,(C„-С.)

q — — — — — — — — —, м /сут

11 о к (1-е ) (С -С ) где q — количество жидкой фазы, уда ляемой при отстое, флотации и фильтрации совместно с загрязнениями, м /сут;

Q - объем смазочно-охлаждающей жидкости в системе регене35 рации, м ;

С вЂ” концентрация неорганических солей в исходной смаэочноохлаждающей жидкости, кг/мэ;

С„ — предельно допустимая концентрация неорганических солей в смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ;

С К С вЂ” концентрация неорганических р к солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости, кг/мэ

К вЂ” эмпирический коэффициент, равный 0,75-0,95;

Ф к, - время достижения предельно допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости при отстое, флотации и фильтрации, сут, 1456464

Содержание конлоиеитов| мГ/л, ло способу

Вренл, сут

%е л/че агаеиому иэвестио ориды эрабочей эмульсии, С и ллоа1аДв УФ, Sc2, и

Диаметр лор,;А

Иахлринеси

Хлориды

500 с . )в

8ср

С 8у

10 О 67 197

379

97 211 591

107 321 816

364 337

339

74 196

388

412

398

451 0,3 468 0,25

464

40 30

0,4

83 199. 7.9

472

227

489

503

364 337

326

327

340

3!8

352 0,75 307 0 6 329 0,5

227

40 60

364

320

9! 239

319

98 274 366

346

334

t82 366

334!

359

1 5

84 190

339 326

344

40 120

244

307

92 241

312

275

70,286

291

298

Составитель Е.Пономарева

Редактор Г.Гербер Техред М.Дидык КорректорГ.Решетник

Заказ 7523/22 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие r. Ужгород, ул. Проектная, 4

40 98

55 93

Свободные масла

279 646

298 779

Ме лр ме

88 264

63 164

69 202

486

499

311 1,2 308 1, 1

296 301