Способ очистки изделий

 

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 гйдрофобизирующий. 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.флы, 2 ил., 2 табл, со с

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 G 5/02

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

CP

СР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

¹4 (54) (57) ного такж крыт серв такж пок кон пов тал

ПАВ и конд (21) 4 (22) 2 (4.6) 3 (71) инст (72)

Т.К.К ко (73) нВсе рии (56)

¹15

53963/26 .07.90 .01.93. Бюл. М 4 ральский научно-исследовательский тут трубной промышленности .Н.Липкин, В.А.Цунин, Г,А,Куваева, ростелева, Е.Л,Шулин и Ю.А,Иващенентр непрерывного образования оюэный заочный университет по теопрактике защиты от коррозии" вторское свидетельство СССР

8412, кл. С 23 G 5/02, 1987. вторское свидетельство СССР

450, кл, С 23 G 5/04, 1971.

ПОСОБ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ спольэование: расконсервация стальрокатв, машин и узлов механизмов, а подготовка металла к нанесению пой перед термической обработкой, концией и т.д. Сущность изобретения; зобретение относится к технике обеэания изделий, в первую очередь, в лургии, машиностроении и строительндустрии для расконсервации стальроката. машин и узлов механизмов, а при подготовке металла к нанесению тий перед термической обработкой, рвацией и т.д. звестен способ, включающий очистку хности сложнопрофилированных демоющеи жидкостью, содержащей фреон-.113, возврат их поверхности

ых деталей в моющую жидкость, перенсациеи фреона на холодильник. Ы,, 1792454 АЗ способ очистки включает последовательную обработку в хлорорганическом растворителе; в течение 2 — 10 мин в водном растворе, содержащем функциональные добавки, в качестве которых используют гидрофобизирующий, конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия 2-2,5 и натриевую соль сульфированного метилового эфира или натриевую соль сульфоэ ира 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 иэ водного раствора, пропуская. пар через рекуператор. 4 з.п.флы, 2 ил., 2 табл.

Ю

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 1Ф способ обезжиривания изделий погружени- i(JI ем в хлорорганический растворитель через 1ф защищающий от испарения слой водного щелочного раствора с функциональными ) в добавками, включающий регенерацию pacI творителя дистилляцией и сушку изделий вентилируемйм воздухотм при рекуперации растворителя адсорбентом (в качестве функциональных добавок применяют монозтаноламин и эмульгатор.

Недостатками прототипа являются большой расход XOP иэ-за уноса иэделиями

1792454 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 хлорорганического 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 XOP u 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 щелочной раствор вводить гидрофобизирующий конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия 2-2,5 и натриевую соль сульфированного метилового эфира или натриевую соль сульфоэфира рицелиновой

KMCll0Tbl 1 — 2.

Крома того. предлагаетря периодически упаривать в дистилляторе избыток воды из водного щелочного раствора или загрязненной ХОР воды; пропуская пар через рекуператор.

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

Например, в качестве гидрофобизирующих конкурентов могут бьггь и алифатические амины (моноэтаноламин и триэтаноламин).

При выдержке обрабатываемого иэделия 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 XOP к водному слою в пределах(8-10);1 позволяет поддерживать устойчивое кипение без образования крупных паровых пузырьков между слоями XOP и водного щелочного раствора.

При этом устанавливается стабильнйй режим с пробулькиванием через верхний слой пузырьков пара аэеотропной смеси. показано) погружается через слой Б (водный щелочной раствор) в слой А (XOP) и выдер10 живаются заданное время, затем поднима20 емным транспортирующим устройством це25 ха, В зоне А происходит растворение жировых и минеральных загрязнений в XOP npv

25-40 С.

По мере растворения жировых и мине30 ральных загрязнений в ХОР и насыщения ими ХОР, производится регенерация XOP путем дистилляции, для чего в дистиллятор

Для исключения перегрева и негатив50 ных явлений (отложение смол и др.) предлагается дистиллятор 3 обогревать с помощью паровой или водяной рубашки с возможностью нагрева не более 115 C.

Пары из дистиллятора 3 поступают чв55 реэ П-образную отводную трубу 4 непосредственно в XOP (зона А) или в водный ся

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, иэделия устройством погружения (на фиг.1 не ются и в слое Б 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. Очищенный воздух и часть паров воды с допускаемым содержанием XOP выбрасывается в атмосферу. Подсушенные изделия после открытия крышек 2 извлекаются грузоподь3 подают XOP из зоны А и водный щелочной раствор из эоны 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 73,6ОC ниже температуры кипения ТХЭ (86,4 С). В азеотропной смеси 94,6 ТХЭ и

5,4% воды. Температура кипения азеотропной смеси ПХЭ вЂ” вода 87;6-88,5ОС ниже температуры кипения ПХЭ (121 С). В азеотропной смеси 82,8-84,2% ПХЭ и 15,8-17,2 воды, По мере насыщения XOP загрязнениями температуры кипения азеотропной смеси могут на 3-7 С изменяться. щелочной раствор(зона Б) и конденсируютДистилляция может осуществляться как непрерывно, так и периодически.

1792454

В процессе дистилляции температура над кипящей жидкостью (верхним водным щелочным слоем) устанавливается (в соответствии с температурой кипения азеотропной смеси) до тех пор, пока в жидкости имеется свободный XOP. Затем температура растет до 100 С и происходит выкипание воды. Пары воды могут захватывать капли водного щелочного раствора, в котором растворен XOP. Поэтому их нельзя сбрасывать в атмосферу без очистки, Периодически из дистиллятора 3 кубовмые остатки сбрасываются через нижний вентиль, если они жидкотекучие или извлекаются при съеме крышки дистиллятора, есл они нетекучие. В составе кубовых остатков ожет содержаться 2-3 XOP, которые раст арены (связаны). С таким содержанием

OP кубовые остатки могут сжигаться sMec е с отходными нефтепродуктами, в том числе, на установках огневого обезвреживан ия.

Рекуперация XOP на паровоздушной с еси осуществляется путем их адсорбции а тивным углем в рекуператоре 5.

Периодически активный уголь насыщае ся XOP и требует регенерации путем наг ева острым паром Н О для десорбции XOP с последующим охлаждением воздухом.

Сконденсированная вода и XOP из рекупер тора 5 подается в дистиллятор 3, По предлагаемому техническому решен ю в случае накопления избытков воды (ри поступлении на обезжиривание мокр tx изделий и за счет воды, сконденсиров вшейся при регенерации активного угля) в системе периодически в дистилляторе 3 м жно упаривать водный щелочной раст ор, открывая при этом задвижку дополнит льного газохода 8, При выдержке изделий в слое водного лочного раствора (слое Б) за счет гидроф бизирующего конкурента часть XOP дес рбируется (вытесняется) с поверхности и делия и стекает через водный щелочный . р створ в фазу XOP. При этом на сушку и делия подаются с меньшим количеством

X P на поверхности, с хорошо смоченной р вномерной поверхностью без отдельных к пель, трудно поддающихся сушке и оставл ющих на поверхности пятна при высыхан и.

Способ по прототипу может быть проилл стрирован следующей технологической с емой (фиг.2).

Изделия погружаются через слой водн ro раствора (Б) в слой XOP (А) в рабочей е кости (ванне) 1. Закрывается крышка 2 и вк ючается эксгаустер 10. После выдержки в лое 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.

5 Регенерация ХОР (беэ водного щелочного раствора) осуществляется в дистилляторе 3, куда подается водяной пар для обогрева и конденсации части воды с кипе- нием азеотропной смеси. Путем специаль10 ного охлаждения в конденсаторе 3 паровую смесь конденсируют и разделяют в разделителе 5 на слои, Слой XOP пропускают через осушитель 6 с соответствующим адсорбентом и собирают в емкости 7, Слой воды

15 собирают в емкости 8, Регенерацию активного угля в рекуператоре 9 производят периодически острым водяным паром с последующим охлаждением воздухом. Конденсирующуюся воду со20 бирают в емкости 8.

В системе образуется избыток загрязненной XOP воды, которую разбавляют водой до концентрации ХОР ниже ПДК и сбрасывают в водоемы.

25 Для выбора гидрофобизирующего конкурента проведены лабораторные эксперименты. Критерием служил унос XOP npu погружении последовательно 100 образцов.

На исходные образцы наносили разные

30 смазки. Определяли массу смазки Л Р, как разность массы образцов после нанесения смазки и после обезжиривания и сушки в течение 5 мин в вытяжном шкафу.

Учитывали количество растворенной в

35 XOP смазки и увеличения в связи с этим обьема XOP.

При этом унос

ЛР

Y = /исх. — Чкон. + ——

У

40 где y — плотность смазки.

Определяли удельный унос в пересчете на кв,м поверхности.

Свеженанесенный технический солидол в XOP удалялся эа 30-50 с, Практически

45 полное удаление смазки в XOP с загрязнением менее 20 масла после нанесения за

2 дня до обезжиривания достигалось не более, чем за 2 мин.

Результаты экспериментов показав50 шие удельный унос менее 10 гlм, приведены в таблице 1. Для сравнения приведен удельный унос XOP без выдержки образцов

В ВОДНОМ СЛОЕ, Лучшие результаты получены при двух

55 составах водного раствора:

1 — Пфйа 2 — 2,5 г/л — CKM — 1 — 2 г/л

Пфера — полифосфат натрия (натрий полифосфат технический по ГОСТ 20291-80), 1792454

СКМ вЂ” натриевая соль сульфоэфира риценолевой кислоты (химическое название).

Это основная составляющая технического и родукта — сул ьфи рован ного касторового масла по ГОСТ 6990 — 75. CKM используется 5 в технике в качестве ингибитора атмосферной коррозии.

Беэ Пфера CKM не являются гидрофобизирующим конкурентом. рН исходной смеси 1 — 7,13-7 45 10

ll Пфйа 2 — 2,5 г/л — НССМЭОК вЂ” 1 — 2 г/л

НССМЭОК вЂ” реактив — натриевая сольсульфированного метилового эфира олеиновой кислоты. рН смеси П вЂ” 7,1-7,4. 15

Проведены эксперименты с разными составами водного раствора (всего более 50 вариантов): — с тринатрийфосфатом и СКМ разных концентраций; 20 — с тринатрийфосфатом натрия, СКМ и

НССМЭОК разных концентраций; — с хозяйственным мылЪм; — с сочетаниями Пфера с тиомочевиной, с рядом известных серу- и азотсодержащих 25 ингибиторов коррозии; — с сочетаниями Пфера с неионогенными

ПАВ (ОП вЂ” 10 и др.) в малых концентрациях, не дающих эмульсионных слоев с ХОР.

Однако не был достигнут удельный унос 30

ХОР при 25 С менее 10 г/м .

Аналогйчные эксперименты проведены с нанесением на образцы смазки К-17 по

ГОСТ 10877-76, касторового масла с тальком (наполнителем) и без наполнителя. Во 35 всех случаях лучшие результаты получены при составах водной фазы;

I.— Пфера — 2 г/л + CKM — 1 — 2 г/л и II—

Пфера — 2 г/л + НССМЭОК вЂ” 1-2 г/л, Сделан вывод о том, что по предлагае- 40 мому техническому решению, используя выдержку в течение 2-10 мин в водном растворе составов i u II можно в.1,75-2 раза сократить расход ХОР по сравнению с обработкой в водном растворе, содержащем мо- 45 ноэтаноламин, при обезжиривании стали

08КП. По прототипу в составе водного защитного слоя имеется моноэтаноламин, применяемый в качестве пассиватора, Исследовали средний удельный унос 50

ХОР образцов — пластин разных размеров нержавеющей стали, меди и титанового сплава BT — 1. Результаты приведены в табл.

2, Для этих металлов водные фазы 1 и II также обладают свойствами гидрофобизи- 55 рующего конкурента.

CKM без Пфера так же, как и НССМЭОК без Пфера не являются эффективными гидрофобизирующими 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 количествамй растворенных в XOP и в воде этих составляющих устанавливается равновесие, Этими свойствами можно обьяснить повышенное смачивание поверхности металла для гидрофобизирующей конкуренции с XOP.

Эксперименты по дистилляции XOP

СПХЭ и ТХЭ совместно с водным щелочным раствором показали, что при объемном соотношении XOP к водному слою в пределах (8 — 10):1 поддерживается уровень жидкости в колбе и происходит устойчивое кипение без образования. крупных паровых пузырьков между слоями XOP и водного щелочного раствора.

Из изложенного следует, что предлагаемое техническое решение: по сравнению с прототипом позволяет: — снизить расход растворителя в 1,75-2 раза 3d счет более полного возврата B систему (сокращение уноса, сокращение потерь, благодаря упрощению технологии и исключению ряда аппаратов гехнологического оборудования); — снизить вдвое и более"вредные сбросы в окружающую среду (благодаря уменьшению потерь, созданию безотходной технологии, исключающей сбросы воды после десорбции ХОР из адсорбейта рекуператора); — улучшить условия труда обслуживающего персонала (благодаря снижению потерь XOP), Предлагаемый способ может найти широкое применение при обеэжиривании и расконсервации металлического проката, изделий разных металлов и неметаллов, а также сложных узлов, механизмов и машин при условии их коррозионной стойкости в

XOP. В первую очередь намечено-внедрение способа для расконсервации стального проката (труб, прутков, шестигранника) длиной до 12 м перед покраской на ПО,"Энергомаш" (г .Химки). Предполагаемый экономический эффект 150=:тыс,руб. за счет исключения сбросов промывной воды и затрат на регенерацию традициойных растворов с техническими моющими средстзами.

Разработан проект агрегата обезжиривания проката 212.00 ТО (СКТБ УралНИТИ).

В, настоящее время разрабатывается технологическое задание на проектирова1792454

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

22 тхэ тхэ

Без слоя водного раствора

3 пхэ пхэ

5 г/л моноэтаноламина

5 ТХЭ

6 тхэ

7 тхэ

8 тхэ

6,3

7

6,5

10!

5 г/л триэтаноламина! о

«l l «

9 ТХЭ

10 ПХЭ

5 г/л моноэтаноламина

10

5 г/л триэтаноламина

11 ПХЭ

1г пхэ н

1О

7,5

14

4 г/л+СКН-2 г/л

ПФНа-2

13 ТХЭ

14 ТХЭ г/л+СК!12 г/л

ПФИа-2

С перемешиваниемм3,8 rlì

15 ТХЭ

5 3,5

С перемешиваниемм3,3 гlмз

16 тхэ

17 тхэ

18 ТХЭ

19 ТХЭ

20 ТХЭ г! тхэ

22 тхэ

23 ТХЭ

24 ТХЭ

25 ТХЭ г6 тхэ

25 г5

10 3,3

11 3,3

12 3,3

10 10

10 4,5

10 3,3

10 3,3

10 6, 1О 6

10 ° 3,3

l0 3,3 г/л+СКН-2 г/л г/n+Cl(fl" 2 г/л

Пф!т а-2

ПФМа-2

Пфка-2

Пфйа-2

Пф!!а-2

Пф!(а-2

ПФК -1

Пфб!а-1

ПФН -2

Пфб(а-3 г/леСКП-0,5 г/л г/леСК11-,1 г/л г/л+СКИ-2,5 г/л. г/луСКб1-3 г/л

r/ï+CNÍ-2 г/л ,5 г/л+СКЛ»2 г/л ,5 г/леСКП-2 г/л г/л+СКП" 2 г/л ние оборудования для Обеактиривания труб и нержавеющей стали Огб — 12 мм после волоч ния на короткой керамической оправке в ц хе N 10 Первоуральского новотрубного а!вода. Экономическая эффективность внедрения способа связана с организацией и оизводства труб, имеющих зеркальную в, утреннюю поверхность (Ra = 0,08-0,3 м м).

Формула изобретения

1. Способ очистки изделий, включаюий последовательную обработку в хлорорг ническом растворителе и водном р створе, содержащем функциональные доб вки и защищающем растворитель от иси рения и сушку, отличающийся тем, ч о, с целью снижения расхода растворител за счет уменьшения уноса с изделиями и с росом в окружающую среду, после очистк осуществляют регенерацию растворов, к торую проводят в замкнутой системе пут м дистилляции хлорорганического растворителя совместно с водным раствором, направляя пары для конденсации из дистиллятора непосредственно в двухслойную систему в рабочей ванне.

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

3. Способ поп2,отл ичающийся тем, что в качестве функциональных доба10 вок используют гидрофобизирующий конкурент, содержащий, г/л: полифосфат натрия—

2-2,5 и натриевая соль сульфированного метилового эфира или натриевая соль сульфоэфира риценолевой кислоты — 1-2.

15 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорорганический растворитель и водный раствор направляют на дистилляцию при соотношении (8-10):1.

5. Способ по п.1; о т л и ч à ю шийся

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

Таблица 1

25г

45 г5

12

1792454

Продолжение табл. 1

1 2 3 4

5 6 7

ПФНа-4 г/л+СКН-2 г/л

25 10 3 3

27 тхэ

28 ТХЭ

С перемешиваниеи 1,5 гlмз

2,5

ПФНа-2 г/л+НССМЭОК-2 г/л

29 ТХЭ

30 ТХЭ

31 Тхэ

ПФНа - 2 /т»НССНЭОК-2 г/л

ПФНа-2 г/л+НССМЭОК-2 г/л

ПФНа-0,5 г/л+НССМЭОК-2 г/л

ПФНа-1 г/льНССМЭОК-2 г/л

10

32 ТХЭ

33 ТХЭ

ПФНа-2 г/л+НССМЭОК-2 г/л

Пфйа-3 г/л+НССНЭОК-2 г/л

25 10

25 1О

ПФИа-2 г/л> НССНЭОК-3 г/л

25 10

ПФНа-2 г/n+CKtt-2 г/л

ПФНа-2 гlмСКН-2 г/л

4,5

25 2

25 2

25 10

25 12

4,5

3,2

3,2

3,3

3,4

ПФНа«2 г/n+CKt1«1 г/л

25 10

7,0

О ° 5

Т а б л и ц а 2

Результаты экспериментов по выбору гидрофобизирукщего конкурента для разных металлов. В качестве смазки использовали техниЧеский солидол. Рабочая температура 25 С. Выдержка в водном растворе

10 мин

Примечание

1» ХОР пп

Металл

С редний удельный унос ХОР> г/мз (+10 ) Состав водного раствора

1 ТХЭ

3,7

2 ПХЭ

3 ТХЭ

4 ПХЭ

5 ТХЭ

4,0

4,2

3,8

Медь

«II»

Титановый сплав

ВТ-!

4,0

6 ПХЭ

Титановый сплав

ВТ-1 ь

Нержавекщая сталь марки 1Х18Н10Т

7,2

5 г/л монозтанолами7 ТХЭ на

8 ПХЭ

9 ТХЭ

10 ПХЭ

7,6

7>5

Медь

7,8

Медь

Титановый сплав

ВТ- 1

11 ТХЭ

12 ПХЭ

6,9

«I I

7,3

34 тхэ

35 ТХЭ

Зб ТхЭ

37 ТХЭ

38 тхэ

39 ПХЭ

40 ПХЭ

41 ПХЭ

42 ПХЭ

43 ПХЭ

44 ПХЭ

45 ПХЭ

46 ПХЭ

ПФНа-2 г/я+НССНЭОК 2 г/л 25 2 ПФНа-2 г/л+НССПЭОК-1 г/л 25 10

ПФНа-2 г/льНССМЭОК-4 г/л 25 10

ПФНа-2 гln+CKH-1,5 г/л 25 10

ПФНа-2 r/n+CKt1-0,5 г/л 25 10

ПФНа-2 г/л+НССИЭОК-2 г/л 25 10

Нержавекщая сталь ПФНа-2 г/л>-СКН-2 г/л 3,5 марки 1Х18Н10Т

1792454 Заказ 171 Тираж. Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

32 Редактор 3.Ходакова

Составитель Я.Липкин

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор Л.Филь