RU2036029C1

RU2036029C1 - Method and device for cleaning articles of hydrocarbon contamination

Info

Publication number: RU2036029C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Бордунов; Я.А. Белихмаер; Б.Ф. Назаров; А.С. Котов
Original assignee: Научно-внедренческое предприятие "Эчтех"
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1995-05-27
Also published as: WO1993004789A1

Abstract

FIELD: mechanical engineering and instrumentation engineering. SUBSTANCE: method consists in treatment of the surface with cleaning agent circulating in cleaning chamber; electrical potential is fed to article at such magnitude relative to housing of cleaning chamber at which desorption of contamination from surface and absorption of cleaning agent by surface take place. Upon completion of the procedure, article is subjected to cleaning. Used cleaning agent is fed between two electrodes made in form of liquid permeable partitions which have such difference of potentials at which cleaning agent passes through one electrode and contaminated medium through other electrode. Cleaning agent thus regenerated is fed for next cleaning cycle and its vapors are entrapped from vapor-air mixture. Device for realization of this method has chamber for cleaning articles, current source connected with cleaning chamber wall and with articles being cleaned, regeneration system made in form of regeneration chamber inside which two electrodes made in form of liquid-tight partitions and connected with current source are located; device is also provided with cleaning agent vapor recovery system. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке изделий от технологических загрязнений в органических растворителях, в частности к очистке изделий от углеводородных загрязнений, и может быть использовано в машино- и приборостроении. The invention relates to the cleaning of products from technological contaminants in organic solvents, in particular to the cleaning of products from hydrocarbon contaminants, and can be used in machine and instrument engineering.

В современную технологию производства изделий вовлекается широкий круг вспомогательных материалов. К ним относятся минеральные, растительные и животные масла, пасты, консерванты, смазочно-охлаждающие жидкости и другие. Эти загрязнители остаются на поверхности изделий и вызывают необходимость очистки перед сборкой и нанесением защитных покрытий. В процессах очистки изделий от загрязнений используют следующие очистители: органические растворители, хлор- и/или фторсодержащие углеводородные растворители, растворы электролитов и синтетических моющих средств. A wide range of auxiliary materials is involved in modern production technology. These include mineral, vegetable and animal oils, pastes, preservatives, cutting fluids and others. These contaminants remain on the surface of the products and cause the need for cleaning before assembly and the application of protective coatings. In the process of cleaning products from contamination, the following cleaners are used: organic solvents, chlorine and / or fluorine-containing hydrocarbon solvents, solutions of electrolytes and synthetic detergents.

Загрязнители и очистители после очистки образуют сложные практически не разделяемые растворы и сбрасываются в окружающую среду. Они являются одними из главных источников загрязнения поверхностных вод. Pollutants and cleaners after cleaning form complex practically not separable solutions and are discharged into the environment. They are one of the main sources of surface water pollution.

Известна установка для очистки изделий [1] в которой очистка производится циркулирующим растворителем. Отработанный очиститель регенерируют дистилляцией. При этом образуются дистиллят и кубовый остаток, содержащий неиспарившийся растворитель, отмытые углеводородные и механические загрязнения. Дистиллят возвращают в цикл очистки, а жидкие компоненты из кубового остатка фильтруют и утилизируют. К недостаткам способа, осуществляемого с помощью этой установки, относятся большие потери очистителя. Установка сложна и требует высокой герметизации всех элементов в процессе очистки и регенерации. A known installation for cleaning products [1] in which cleaning is performed by a circulating solvent. The spent cleaner is regenerated by distillation. In this case, a distillate and a still residue are formed containing an unevaporated solvent, washed hydrocarbon and mechanical impurities. The distillate is returned to the purification cycle, and the liquid components from the bottom residue are filtered and disposed of. The disadvantages of the method carried out using this installation include large losses of the purifier. The installation is complex and requires high sealing of all elements in the process of cleaning and regeneration.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ очистки изделий и установка для его осуществления [2] Способ включает обработку поверхности изделий циркулирующим очистителем, сушку очищенных изделий, регенерацию отработанного раствора, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных механических загрязнений. При этом обработку поверхности изделий ведут расплавом очистителя с его кристаллизацией на поверхности изделий и последующим расплавлением кристаллов очистителя. Closest to the claimed solution is a method of cleaning products and installation for its implementation [2] The method includes surface treatment of products with a circulating cleaner, drying the cleaned products, regeneration of the spent solution, trapping the vapor of the cleaner from the vapor-air mixture and the separation of hydrocarbon mechanical impurities. In this case, the surface treatment of the products is carried out by the melt of the cleaner with its crystallization on the surface of the products and the subsequent melting of the crystals of the cleaner.

Процесс регенерации отработанного раствора основан на разделении очистителя и загрязнений в результате охлаждения отработанного раствора до температуры кристаллизации очистителя путем отстаивания. Далее выделенный очиститель направляют вновь на очистку изделия, часть очистителя подвергают дистилляции для повышения его чистоты. Дистиллятом ополаскивают очищенные на первой ступени очистки изделия. The process of regeneration of the spent solution is based on the separation of the purifier and contaminants as a result of cooling the spent solution to the crystallization temperature of the purifier by settling. Next, the selected cleaner is sent again to clean the product, part of the cleaner is subjected to distillation to increase its purity. The distilled product is rinsed cleaned at the first stage of cleaning products.

Устройство для осуществления способа содержит камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя. A device for implementing the method comprises a chamber for cleaning products, a system for regenerating a spent cleaner connected to it, a system for collecting vapor from the cleaner.

Недостатками способа и устройства являются недостаточная эффективность очистки, обусловленная тем, что после отстаивания охлажденной смеси часть загрязнений остается в слое очистителя. Очиститель затем подвергают дистилляции для повышения его степени очистки. Однако и во время дистилляции не происходит полное избавление очистителя от загрязнений, так как некоторые компоненты углеводородных загрязнений имеют температуру кипения, приблизительно равную температуре кипения очистителя. The disadvantages of the method and device are the lack of cleaning efficiency, due to the fact that after settling the cooled mixture, some of the contaminants remain in the layer of the cleaner. The purifier is then subjected to distillation to increase its degree of purification. However, during distillation, the purifier does not completely get rid of contaminants, since some components of hydrocarbon contaminants have a boiling point approximately equal to the boiling point of the purifier.

Таким образом, в дистилляте, которым ополаскивают изделия для повышения степени очистки, содержатся загрязнения. Отсюда видно, что регенерация очистителя и выделение загрязнений осуществляется не полностью, что также является недостатком известного решения. Кроме того, к недостаткам относится высокая энергоемкость способа, связанная с нагревом очистителя. Установка сложна в изготовлении, т.к. требуются уплотнительные прокладки, насосы, работающие при высоких температурах. Thus, the distillate used to rinse products to increase the degree of purification contains contaminants. From this it can be seen that the regeneration of the purifier and the separation of contaminants is not carried out completely, which is also a disadvantage of the known solution. In addition, the high energy intensity of the method associated with heating the purifier is a disadvantage. Installation is difficult to manufacture because gaskets, pumps operating at high temperatures are required.

Техническим результатом от применения предложения является повышение эффективности очистки, снижение энергоемкости, увеличение степени регенерации очистителя и выделения углеводородных загрязнений. The technical result of the application of the proposal is to increase the cleaning efficiency, reduce energy consumption, increase the degree of regeneration of the purifier and the release of hydrocarbon contaminants.

Этот результат достигается тем, что способ включает обработку поверхности изделий циркулирующий очистителем в камере для очистки, сушку, очищенных изделий, регенерацию отработанного очистителя, направление регенерированного очистителя на очистку, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных загрязнений, причем на изделия, находящиеся в очистителе, подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при котором происходит десорбция загрязнений с поверхности изделия и абсорбция на ней очистителя, выдерживают изделия в очистителе до завершения процессов десорбции и адсорбции, отработанный очиститель подают между двумя электродами в виде проницаемых для жидкости перегородок, имеющими такую разность потенциалов, при которой через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнения. В качестве очистителя используют фторсодержащий органический растворитель, химически инертный, пожаро- и взрывобезопасный и нетоксичный. This result is achieved in that the method includes surface treatment of products circulating with a cleaner in the cleaning chamber, drying of cleaned products, regeneration of the used cleaner, sending the regenerated cleaner for cleaning, trapping the vapor from the vapor-air mixture and the release of hydrocarbon contaminants, purifier, they supply an electric potential of such a magnitude relative to the body of the chamber for cleaning, in which there is a desorption of contaminants from the surface of the product and the absorption of the purifier on it, the products are kept in the purifier until the desorption and adsorption processes are completed, the spent purifier is fed between the two electrodes in the form of liquid-permeable partitions having such a potential difference at which the cleaner passes through one electrode and the other through pollution. As a cleaner, a fluorine-containing organic solvent is used, chemically inert, fire- and explosion-proof and non-toxic.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя. A device for implementing the proposed method includes a chamber for cleaning products, a connected system for regenerating a spent cleaner, a vapor recovery system for a cleaner.

В отличие от прототипа устройство снабжено источником тока, соединенным со стенкой камеры для очистки изделий и с очищаемыми изделиями, а система регенерации выполнена в виде регенерационной камеры, внутри которой расположены два электрода в виде проницаемых для жидкости перегородок, соединенные с источником тока. Unlike the prototype, the device is equipped with a current source connected to the wall of the chamber for cleaning products and with the products to be cleaned, and the regeneration system is made in the form of a regeneration chamber, inside of which are two electrodes in the form of liquid-permeable partitions connected to the current source.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность очистки для стали и латуни в 10 раз, для алюминия почти в 1000 раз, регенерация очистителя и выделения загрязнений в 2 раза. Значительно снижена по сравнению с прототипом (в 2-5 раз) энергоемкость способа за счет прохождения процесса при комнатной температуре. Затрачиваемая электроэнергия также мала, т. к. разность потенциалов между очищаемыми изделиями и корпусом камеры для очистки и между электродами регенерационной камеры составляет доли и единицы вольт. The proposed technical solution allows to increase the cleaning efficiency for steel and brass by 10 times, for aluminum by almost 1000 times, the regeneration of the purifier and the emission of pollution by 2 times. Significantly reduced in comparison with the prototype (2-5 times) the energy intensity of the method due to the process at room temperature. The energy consumed is also small, since the potential difference between the products being cleaned and the cleaning chamber body and between the electrodes of the regeneration chamber is fractions and units of volts.

Способ позволяет мыть изделия грязным раствором очистителя. The method allows to wash products with a dirty solution of a cleaner.

За счет плавного изменения потенциала на изделиях и электродах можно также плавно менять скорость процесса очистки, таким образом имеется возможность управлять процессом. Due to the smooth change of potential on the products and electrodes, it is also possible to smoothly change the speed of the cleaning process, thus it is possible to control the process.

Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION

Изделия помещают в камеру, наполненную очистителем, а именно фтоpорганическим растворителем. При этом изделия электрически изолированы от стенок камеры. На изделия плавно подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при котором происходит десорбция загрязнений с поверхности изделий и адсорбция очистителя на них. Величина потенциала будет зависеть от электрохимического потенциала материала очищаемых изделий и электропроводности отмываемых загрязнений. The products are placed in a chamber filled with a cleaner, namely an organofluorine solvent. In this case, the products are electrically isolated from the walls of the chamber. The electric potential of such a magnitude relative to the body of the cleaning chamber is smoothly supplied to the products, at which desorption of contaminants from the surface of the products and adsorption of the cleaner on them occurs. The magnitude of the potential will depend on the electrochemical potential of the material being cleaned and the electrical conductivity of the washed contaminants.

Фтоpорганический растворитель в качестве очистителя и углеводородные загрязнения неэлектропроводные вещества. Однако при растворении нефтепродуктов во фторорганическом растворителе оба вещества приобретают электропроводность, что и позволяет под действием электрического поля осуществить процесс их разделения. An organofluorine solvent as a cleaner and hydrocarbon contaminants are non-conductive substances. However, when petroleum products are dissolved in an organofluorine solvent, both substances acquire electrical conductivity, which allows the separation process to occur under the influence of an electric field.

Через некоторое время с поверхности очищаемого изделия полностью отходят загрязнения, а на нем формируется мономолекулярный слой очистителя. После этого, сохраняя электрическое поле в камере для очистки, удаляют очиститель, снимают поле, а изделия сушат до исчезновения с их поверхности очистителя. After some time, contaminants completely disappear from the surface of the product being cleaned, and a monomolecular purifier layer forms on it. After that, keeping the electric field in the chamber for cleaning, the cleaner is removed, the field is removed, and the products are dried until the cleaner disappears from their surface.

Пары очистителя улавливает система улавливания, содержащая нагреватель воздуха, воздушный насос для перемещения воздуха в системе улавливания, воздушный фильтр для подвода воздуха извне и конденсатор. Из конденсатора очиститель снова попадает в камеру для очистки. Отработанный очиститель подают в систему регенерации, представляющую собой регенерационную камеру, соединенную с камерой очистки. The vapor of the cleaner is captured by a capture system comprising an air heater, an air pump for moving air in the capture system, an air filter for supplying air from the outside, and a condenser. From the condenser, the cleaner again enters the chamber for cleaning. The spent cleaner is fed into the regeneration system, which is a regeneration chamber connected to the purification chamber.

В регенерационной камере расположены две проницаемые для жидкости перегородки, делящие камеру на три секции. Перегородки являются электродами, изолированы от стенок регенерационной камеры и соединены с источником тока. Отработанный очиститель подают в среднюю секцию между двумя электродами. В зависимости от значений потенциалов на электродах очиститель отходит к одному электроду, загрязнения к другому. Далее под действием созданного в системе давления вещества проходят сквозь соответствующую перегородку. Очиститель попадает в камеру для очистки, загрязнения в специальный сборник. In the regeneration chamber there are two liquid-permeable partitions dividing the chamber into three sections. Partitions are electrodes, isolated from the walls of the regeneration chamber and connected to a current source. The spent cleaner is fed into the middle section between the two electrodes. Depending on the potential values on the electrodes, the purifier moves to one electrode, contamination to another. Further, under the action of the pressure created in the system, the substances pass through the corresponding partition. The cleaner enters the chamber for cleaning, contamination in a special collector.

Заявленная совокупность признаков в известных технических решениях не обнаружена. Решение обладает критерием "новизна". The claimed combination of features in the known technical solutions is not found. The solution has the criterion of "novelty."

Удаление углеводородных загрязнений с поверхности очищаемых изделий при подаче на загрязненную ими поверхность электрического потенциала не известно. Электропроводность системы, получаемой при растворении углеводородных загрязнений во фторорганическом растворителе, обнаружено впервые. Техническое решение обладает изобретательским уровнем. The removal of hydrocarbon contaminants from the surface of the products being cleaned when applying electric potential to the surface contaminated with them is not known. The electrical conductivity of the system obtained by dissolving hydrocarbon contaminants in an organofluorine solvent was discovered for the first time. The technical solution has an inventive step.

На чертеже изображена схема установки. The drawing shows the installation diagram.

Устройство содержит камеру 1 для очистки изделий, очищаемые изделия 2, очиститель 3, источник 4 тока, соединенный со стенкой камеры 1 и очищаемыми изделиями 2, изоляционные прокладки 5, регенерационную камеру 6, электроды 7, источник 8 тока электродов, сборник 9 загрязнений, воздушный фильтр 10, воздушный насос 11, нагреватель 12 воздуха, конденсатор 13. The device includes a chamber 1 for cleaning products, products to be cleaned 2, a cleaner 3, a current source 4 connected to the chamber wall 1 and products to be cleaned 2, insulating gaskets 5, a regeneration chamber 6, electrodes 7, an electrode current source 8, an impurity collector 9, air filter 10, air pump 11, air heater 12, condenser 13.

Части устройства 6-8 образуют систему регенерации отработанного очистителя, а 9-12 систему улавливания паров очистителя. Parts of the device 6-8 form the system of regeneration of the used cleaner, and 9-12 the system of vapor recovery of the cleaner.

П р и м е р. Камера 1 для очистки изделий выполнена из стали в виде вертикального цилиндра диаметром 56 мм и высотой 100 мм. В камеру заливают очиститель 3, а именно фторорганический растворитель, затем помещают изделия 2 из стали, загрязненные индустриальным маслом марки И-20А, которые изолируют от стенок камеры 1 изоляционными прокладками 5, например, из полиэтилена. Очищаемые изделия могут быть помещены в сетчатую металлическую корзину. Потенциал на очищаемые изделия 2 подают источником 4 тока, соединенным с изделиями 2 и корпусом камеры 1, и плавно устанавливают на такой отметке, когда начинается процесс десорбции загрязнений с поверхности изделия 2 и абсорбции очистителя 3 на ней. Для данного конкретного исполнения значение потенциала на изделиях составляло +0,5В относительно корпуса камеры 1. PRI me R. The camera 1 for cleaning products is made of steel in the form of a vertical cylinder with a diameter of 56 mm and a height of 100 mm. Purifier 3, namely an organofluorine solvent, is poured into the chamber, then steel products 2 are placed that are contaminated with industrial oil of the I-20A grade, which are insulated from the walls of the chamber 1 with insulating spacers 5, for example, polyethylene. The items to be cleaned can be placed in a mesh metal basket. The potential for the products to be cleaned 2 is supplied by a current source 4 connected to the products 2 and the camera body 1, and smoothly set at such a point when the process of desorption of contaminants from the surface of the product 2 and absorption of the cleaner 3 on it begins. For this particular implementation, the potential value on the products was + 0.5V relative to the camera body 1.

По завершении процессов десорбции и адсорбции изделия отделяют от раствора 3. При этом потенциал на них сохраняют. Затем потенциал снимают и производят сушку изделий, а отработанный очиститель направляют в регенерационную камеру 6, в которой расположены два электрода 7. Электроды 7 соединены с источником 8 тока. Они выполнены в виде пропускающих жидкость перегородок, например в виде сеток из стали. Электроды могут быть расположены параллельно друг другу между двумя стенками камеры. Электроды могут быть также выполнены в виде цилиндров большего и меньшего диаметров, вставленных один в другой и имеющих единую ось симметрии с регенерационной камерой. Upon completion of the desorption and adsorption processes, the products are separated from solution 3. At the same time, the potential for them is maintained. Then the potential is removed and the products are dried, and the spent cleaner is sent to the regeneration chamber 6, in which two electrodes 7 are located. The electrodes 7 are connected to the current source 8. They are made in the form of liquid-permeable partitions, for example in the form of steel meshes. The electrodes may be parallel to each other between the two walls of the chamber. The electrodes can also be made in the form of cylinders of larger and smaller diameters inserted one into the other and having a single axis of symmetry with the regeneration chamber.

Отработанный растворитель первоначально подают между электродами 7. В зависимости от значений потенциалов на электродах 7 через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнения. Регенерированный очиститель 3 возвращают в камеру 1 для очистки, а загрязнения сливают в сборник 9 загрязнений. Сушка изделия 2 от образовавшегося на нем слоя очистителя производится с помощью системы, состоящей из воздушного фильтра 10, воздушного насоса 11 и нагревателя воздуха 12. Пары очистителя поступают в конденсатор 13, где превращаются в жидкость, далее направляющуюся в камеру 1 для очистки изделий. Spent solvent is initially fed between the electrodes 7. Depending on the potential values on the electrodes 7, a cleaner passes through one electrode and pollution through another. The regenerated purifier 3 is returned to the chamber 1 for cleaning, and the contaminants are poured into the pollution collector 9. Drying of the product 2 from the cleaner layer formed on it is carried out using a system consisting of an air filter 10, an air pump 11 and an air heater 12. The vapor of the purifier enters the condenser 13, where it turns into a liquid, then sent to the chamber 1 for cleaning the products.

Технико-экономическая или иная эффективность. Feasibility or other efficiency.

Повсеместно в машино- и приборостроении распространен способ очистки поверхности изделий, при котором смазочно-охлаждающие материалы отмывают с поверхности изделий различными растворителями и сбрасывают в окружающую среду с промышленными стоками в виде паров, продуктов сожжения кубовых остатков и захороняемых шламов. Стоимость безвозвратно теряемых ценных веществ и ущерб от загрязнения очень велики. Поэтому предлагаемый практически безотходный способ с высокой степенью регенерации загрязнений и материалов, применяемых для очистки изделий от этих загрязнений, является экономически гораздо более эффективным с точки зрения сохранения ценных материалов и ликвидации ущерба от загрязнения окружающей среды. A method for cleaning the surface of products is widespread in machine and instrument engineering, in which lubricating and cooling materials are washed from the surface of products with various solvents and discharged into the environment with industrial effluents in the form of vapors, products of incineration of bottoms and buried sludge. The cost of permanently lost valuable substances and the damage from pollution are very high. Therefore, the proposed practically non-waste method with a high degree of regeneration of contaminants and materials used to clean products from these contaminants is economically much more effective in terms of preserving valuable materials and eliminating damage from environmental pollution.

Claims

1. Способ очистки изделий от углеводородных загрязнений, включающий обработку поверхности изделий циркулирующим очистителем в камере для очистки, сушку очищенных изделий, регенерацию отработанного очистителя, направление регенерированного очистителя на очистку, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных загрязнений, отличающийся тем, что на изделия, находящиеся в очистителе, подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при которой происходит десорбция загрязнений с поверхности изделий и адсорбция на ней очистителя, выдерживают изделия в очистителе до завершения процессов десорбции и адсорбции, отработанный очиститель подают между двумя электродами в виде проницаемых для жидкости перегородок, имеющих такую разность потенциалов, при которой через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнение. 1. A method of cleaning products from hydrocarbon contaminants, including treating the surface of the products with a circulating cleaner in a cleaning chamber, drying the cleaned products, regenerating the used cleaner, sending the regenerated cleaner for cleaning, trapping the vapor of the cleaner from the vapor-air mixture and recovering hydrocarbon pollution, characterized in that products located in the purifier supply an electric potential of such a magnitude relative to the body of the chamber for cleaning, at which desorption occurs contamination from the surface of the products and adsorption of the cleaner on it, the products are kept in the cleaner until the desorption and adsorption processes are completed, the spent cleaner is fed between the two electrodes in the form of liquid-permeable partitions having such a potential difference at which the cleaner passes through one electrode and through the other pollution.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве очистителя используют фторсодержащий органический растворитель. 2. The method according to claim 1, characterized in that a fluorine-containing organic solvent is used as a cleaner.

3. Устройство очистки изделий от углеводородных загрязнений, содержащее камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя, отличающееся тем, что устройство снабжено источником тока, предназначенным для соединения со стенкой камеры для очистки изделий и с очищаемыми изделиями, а система регенерации выполнена в виде регенерационной камеры, внутри которой расположены два электрода в виде проницаемых для жидкости перегородок, соединенных с источником тока. 3. A device for cleaning products from hydrocarbon contaminants, comprising a chamber for cleaning products, a system for regenerating the spent cleaner connected to it, a vapor recovery system for the cleaner, characterized in that the device is provided with a current source for connecting to the wall of the chamber for cleaning products and with products to be cleaned and the regeneration system is made in the form of a regeneration chamber, inside of which are two electrodes in the form of liquid-permeable partitions connected to a current source.