Комплекс приготовления и подачи СОЖ

Введение

Эмульсионные хозяйства промышленных предприятий включают, как правило, 3 основных элемента:

  1. систему (оборудование) приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) из товарного эмульсола и воды;
  2. систему очистки СОЖ (различное фильтровальное оборудование, магнитные сепараторы и пр.);
  3. систему утилизации СОЖ (различное оборудование разрушения отработанных эмульсий с доочисткой водной фазы).
Приготовление СОЖ

Краткая характеристика существующих методов приготовления промышленных эмульсий

Как правило, СОЖ (за исключением масляных) готовят непосредственно на предприятии. Организуют помещения, в которых готовят СОЖ для цеха, корпуса или всего предприятия. В последнем случае обычно строится отдельно стоящее здание, в котором располагают склад концентратов и эмульсола, оборудование для приготовления и утилизации COЖ.

Наиболее трудоемким является приготовление СОЖ на водной основе (водоэмульсионные, полусинтетические и синтетические СОЖ). В этом случае процесс приготовления включает два этапа: водоподготовку и перемешивание компонентов. Для качественной водоподготовки необходимо выполнить деионизацию, дегазацию и обеззараживание технической воды. АО «Ионообменные технологии» владеет целым рядом технологий подготовки воды для приготовления СОЖ.

Для приготовления СОЖ в воду добавляют установленное технологией количество концентрата или эмульсола, после чего выполняют перемешивание полученной смеси. Для приготовления СОЖ используются механическое и акустическое перемешивание, гомогенизация, барботаж паром или сжатым воздухом, циркуляционное перемешивание, перемешивание в дезинтеграторах и ударно-импульсное перемешивание.

Механическое перемешивание осуществляют в баках и резервуарах с помощью мешалок. Типы и геометрические размеры механических мешалок регламентированы ГОСТ 20680-75. Перемешивание СОЖ в больших количествах осуществляется на несерийных установках.

Эффективным и сравнительно простым способом приготовления СОЖ является барботаж сжатым воздухом или паром. Барботаж сжатым воздухом применяют для перемешивания продуктов с невысокой вязкостью.

Чрезвычайно простым в реализации является способ, при котором все компоненты СОЖ вводят в растворный бак, а затем с помощью насоса производят перемешивание по контуру: бак — насос — трубопровод — бак. Этот метод практически всегда используется в качестве дешевого и простого способа предварительного приготовления грубой эмульсии. Для получения рабочей эмульсии растворный бак дооснащают мешалкой или барботажным устройством.

Практически всеми вышеописанными технологиями приготовления СОЖ владеют специалисты АО «Ионообменные технологии» и в зависимости от поставленной задачи могут применять наиболее оптимальную из них. Оборудование приготовления СОЖ в основном нестандартное и изготавливается на наших производственных площадях.

Приготовление СОЖ

Краткая характеристика существующих методов очистки промышленных эмульсий

Существующая практика применения СОЖ в промышленности не предполагает особо внимательного отношения к вопросам ее очистки от шламов, масел и других загрязнений. На многих предприятиях систем очистки СОЖ или совсем не существует или они представляют собой примитивные сооружения, устаревших конструкций. Загрязнения СОЖ снижают эффективность и качество обработки металлов, эмульсия быстрее поражается бактериями, приобретает неприятный запах. Поэтому возникает необходимость ее преждевременного слива на очистные сооружения или в канализацию с последующим сбросом в водоемы, что приводит к интенсивному загрязнению окружающей среды, а предприятия вынуждены платить штрафы и тратить большие средства на замену СОЖ, а также ее утилизацию.

АО «Ионообменные технологии» предлагает целый ряд систем и установок очистки СОЖ различной производительности, которые обеспечивают эффективное удаление немагнитных мехпримесей, ферромагнитного шлама и инородных масел, что позволяет резко продлить срок службы рабочих эмульсий. Применение предлагаемых установок позволяет в несколько раз уменьшить сброс использованных жидкостей, сократить расходы на материалы для обезвреживания стоков, сократить водопотребление свежей воды в оборотных системах, продлить срок службы технологического оборудования и насосных установок.

Принципиальные отличия предлагаемых установок от отечественных и зарубежных аналогов в следующем:

  • возможность работать с жидкостями любой загрязненности;
  • возможность работать с жидкостями любого состава, в том числе водой оборотных систем;
  • при очистке не используются расходные материалы (фильтровальные материалы, реагенты и др.), следовательно исключается необходимость их утилизации;
  • удаляются как твердые частицы загрязнений, так и посторонние (нерастворенные) жидкие загрязнители, например, масла;
  • простота обслуживания, высокая надежность и степень автоматизации;
  • долговечность службы очистного оборудования;
  • сравнительно небольшой срок окупаемости — обычно не более одного года.

Однако, как показывает практика, ни один из существующих сегодня очистителей СОЖ не может обеспечить требуемое в условиях промпредприятий высокое качество очистки от механических примесей и инородных масел. Поэтому обычно применяется комплексное решение на основе комбинации наиболее современных и эффективных очистных аппаратов.

С точки зрения наиболее полной реализации принципов организации замкнутых безотходных циклов и системной экологизации технологического процесса применения СОЖ нашей кампанией используется комбинирование в подсистеме очистки нескольких устройств таким образом, чтобы они взаимно дополняли друг друга, компенсируя присущие каждому из них недостатки. Соединение устройств в системе очистки наиболее целесообразно осуществлять последовательно (многоступенчатые очистители).

Многоступенчатая схема организации системы очистки (рис. 1) обеспечивает существенное повышение качества очистки СОЖ (тонкости и степени очистки) путем последовательного соединения различных очистителей. При разработке многоступенчатых схем очистки СОЖ предпочтение следует отдавать безнапорным элементам (работающим при напорах порядка 0,1 бар), что позволяет использовать однонасосные схемы, уменьшить габаритные размеры системы очистки СОЖ, ее стоимость и энергопотребление. Кроме вышесказанного, предлагаемый вариант многоступенчатой системы очистки СОЖ позволяет решить такую сложную и трудоемкую задачу, как предотвращение накопления мелкодисперсных (размером менее 50 мкм) механических примесей в СОЖ, которые, имея более развитую поверхность по сравнению с тем же массовым количеством крупнодисперсных частиц, ускоряют в 2–10 раз процесс расслоения СОЖ.

Схема двухступенчатой системы очистки СОЖ
  1. технологическое оборудование (потребитель СОЖ);
  2. очиститель первого контура;
  3. очиститель второго контура;
  4. емкость системы применения СОЖ;
  5. насосы

Рис. 1. Схема двухступенчатой системы очистки СОЖ:

По данной схеме на первой ступени производится высокопроизводительная очистка СОЖ от инородных масел и средне- и крупнодисперсных механических примесей (до 60 мкм), во втором — неполнопоточная (производительность ≈15 % производительности первого контура) тонкая очистка СОЖ с целью подавления тенденции к накоплению в ней мелкодисперсных механических частиц. Поскольку производительность второй ступени небольшая, капитальные затраты, связанные с ее организацией, незначительные.

Производственный опыт свидетельствует о высокой экономической и технологической эффективности двухступенчатой неполнопоточной очистки в централизованных системах применения СОЖ в машиностроении и металлургии.

Краткая характеристика существующих методов утилизации отработанных СОЖ

В настоящее время, когда ужесточились социально-гигиенические требования к любому технологическому процессу, решению вопросов создания безотходных производств и организации замкнутых циклов использования материальных ресурсов, должно быть уделено особое внимание. Важное место в рассматриваемой проблеме занимают отработанные СОЖ. Тысячи предприятий машиностроения, металлургии, энергетики и др., ежемесячно потребляют миллионы тонн СОЖ. В процессе эксплуатации, жидкости загрязняются различными примесями, подвергаются биопоражению и, в итоге, теряют свой технологический потенциал. Это приводит кнеобходимости частой замены загрязненных СОЖ свежеприготовленными, а отработанные сливаются в систему обезвреживания или непосредственно вокружающую среду.

Существующие на сегодняшний день методы обезвреживания эмульсий можно разделить на три основные группы: термические, физико-химические и биологические. Ни одна из  указанных групп методов не может самостоятельно обеспечить современных требований по качеству получаемой воды и количеству образующихся отходов. В связи с этим, в промышленной практике, в основном, применяют комплексные технологии разложения СОЖ.

Одним из наиболее распространенных промышленных способов обезвреживания отработанных эмульсий является их предварительная очистка от грубодисперсных механических примесей и масел, разложение различными деэмульгаторами (химреагентами и нефтесорбентами), сорбционная доочистка водной фазы, утилизация (а чаще захоронение) образующихся нефтешламов и пеномасляных продуктов. Применяемые на большинстве предприятий в качестве деэмульгаторов кислоты и щелочи, а также коагулянты на основе неорганических солей алюминия и железа приводят к засолению водной фазы и образованию больших объемов трудноутилизируемых нефтешламов (от 80 до 300 кг на 1 м3 СОЖ). Получаемая условно «чистая» вода без дополнительной доочистки непригодна для повторного использования и зачастую требует разбавления перед сбросом в водоемы.

Предлагаемые сегодня на российском рынке деэмульгаторы нового поколения на основе органических полимеров также не лишены недостатков. Кроме высокой стоимости и образования трудноутилизируемых нефтешламов (от 50 до 150 кг на 1 м3 СОЖ), они, обычно, являются узкоспециализированными реагентами, т. е. эффективно разрушают одни виды эмульсий и практически не влияют на стабильность других. Это требует проведения работы по подбору оптимального деэмульгатора для конкретной марки СОЖ, что не всегда под силу заводской лаборатории.

Нефтесорбенты разрушают отработанные СОЖ за счет адсорбции на своей поверхности эмульгатора, стабилизирующего эмульсию. Техпроцесс обезвреживания отработанных СОЖ с помощью нефтесорбентов относительно дешев, имеет простое аппаратурное оформление, однако при нем образуется недопустимо большое количество нефтешламов, требующих захоронения или сжигания. Кроме того, для эффективного разделения фаз необходимо дорогостоящее оборудование (различные сепараторы).

Схема двухступенчатой системы очистки СОЖ

В связи с указанными недостатками, а также в связи с очень жесткими современными требованиями к водной фазе после разложения СОЖ, как в России, так и зарубежем, реагентные методы обезвреживания отработанных эмульсий считаются сегодня малоперспективными.

Применяемые на ряде предприятий электрокоагуляторы для разложения отработанных СОЖ не приводят к засолению стоков и более эффективно разрушают эмульсии. Однако высокие затраты электроэнергии, проблемы с пассивацией анодов и большие объемы образующихся осадков (от 100 до 250 кг на 1 м3 СОЖ) также не позволяют рассматривать данный метод как современный и перспективный.

На сегодняшний день наиболее перспективным методом очистки большинства технологических жидкостей, применяющихся в производстве, является метод мембранной фильтрации. Разработанные сегодня мембраны позволяют проводить глубокую очистку достаточно больших объемов жидкостей от различных загрязняющих веществ, находящихся в разной степени дисперсности. При разложении отработанных СОЖ образуется вода, полностью отвечающая требуемым нормам для возврата ее на повторное использование и незначительное количество (не более 50 кг на 1 м3 СОЖ) концентрированного осадка, пригодного для малоэнергоемкого сжигания. Сжигание, безусловно, не единственный способ ликвидации указанного отхода, однако его захоронение, как отхода 2 3 класса опасности, потребует свободных площадей для создания специализированного полигона токсичных промотходов.

Таким образом, технологическая схема разложения отработанных СОЖ, разработанная и предлагаемая сегодня на российском рынке нашей компанией, заключающаяся в предварительной очистке от грубодисперсных механических примесей и масел, разрушении эмульсии c помощью мембранной технологии с дальнейшим сжиганием концентрата в современных экологически безопасных комплексах термического уничтожения отходов, несмотря на высокие капитальные затраты, является наиболее целесообразным и перспективным решением данной проблемы и будет оставаться современным в течение длительного времени.

Для предоставления более подробной информации просто направьте в наш адрес запрос.