СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
METHOD OF REMOVING HYDROCARBON COMPOUNDS FROM SURFACES

Изобретение относится к очистке объектов от углеводородных соединений, таких как нефтепродукты, смазки, жиры, масла, и может быть использовано, например, для мойки транспортных и технологических емкостей.
Известен «Способ очистки поверхности от углеводородных загрязнений», патент РФ №2135304, приоритет 13.11.1998, МПК 8: В08В 3/08.
В этом способе очистку поверхности осуществляют по замкнутому циклу водным раствором моющего средства, способным эмульгировать углеводородные загрязнения. Стадия регенерации моющего раствора осуществляется путем фазового разделения эмульсии с последующим отделением органической фазы и возвратом водной фазы в цикл очистки. В качестве моющего раствора используют раствор, образующий неустойчивую эмульсию с углеводородным загрязнением, содержащий полиэлектролит и моющие добавки, фазовое разделение эмульсии осуществляют путем гравитационного отстоя, при этом в процессе очистки обеспечивают объемное соотношение органических загрязнений и моющего раствора не менее чем 1:2.
В указанном способе обеспечивается высокая степень очистки поверхности и возможность повторного использования моющего раствора после де-эмульгирования (разделения эмульсии). Однако эта технология мало эффективна, поскольку из загрязненной моющей жидкости не выводятся механические примеси, попавшие туда во время отмывки, не контролируется активность моющего раствора при его возврате в цикл очистки, что снижает стабильность процесса.
Недостатком вышеуказанного способа также является дискретность проводимых процессов очистки, которая накладывает значительные ограничения и приводит к большим временным потерям.
Известен также «Способ очистки поверхности от углеводородных загрязнений», патент РФ №2194636, приоритет 31.05.2002, МПК8: В08В 3/08 - прототип.
В этом способе очистку осуществляют по замкнутому циклу водным раствором технического моющего средства, образующим неустойчивую эмульсию с углеводородными соединениями (УВС) при нанесении раствора на очищаемую поверхность и удаления смеси - образующейся эмульсии; регенерацией раствора фазовым разделением эмульсии на углеводородное соединение и водный раствор технического моющего средства (ТМС), который возвращают в емкость для повторного использования. Эмульсию с очищаемой поверхности удаляют в емкость с водным раствором ТМС для частичного отделения раствора и грубого отделения механических частиц. Из емкости эмульсию подают на стадию разделения на УВС и водный раствор ТМС, который возвращают в указанную емкость, а УВС с возможными остатками раствора подают на стадию тонкого разделения УВС и водного раствора ТМС и при наличии раствора его также возвращают в емкость.
Этот способ позволяет повысить стабильность процесса, уменьшить его длительность и повысить производственную мобильность процесса очистки.
Однако к недостаткам этого способа следует отнести неэффективность очистки поверхностей от вязких нефтепродуктов из-за плохой смываемости их с поверхности, особенно при очистке поверхностей при отрицательных температурах, когда водные растворы технических моющих средств загустевают или замерзают, или когда примеси имеют значительную вязкость и плохо растворяются в таких растворах.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышение эффективности очистки поверхностей применением нагретых моющих жидких углеводородных соединений, используемых в качестве растворителей, и (или) водных растворов технических моющих средств с повышением их температуры.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки поверхностей от углеводородных соединений по замкнутому циклу нагретым водным раствором технического моющего средства, заключающемся в нанесении его на очищаемую поверхность, последующее удаление с очищаемой поверхности образовавшейся смеси и регенерацию смеси путем фазового разделения на твердую фазу, жидкие углеводородные соединения и водный раствор технического моющего средства, перед нанесением на очищаемую поверхность водный раствор технического моющего средства нагревают, путем его рециркуляции насосом с повышением давления и срабатывания его в режиме кавитации при подаче технического моющего средства, причем, при необходимости, перед нанесением на очищаемую поверхность водного раствора технического моющего средства на очищаемую поверхность наносят жидкие углеводородные соединения в качестве растворителя, которые предварительно нагревают водным раствором технического моющего средства.
Концентрацию водного раствора технического моющего средства изменяют путем добавления в него в процессе рециркуляции требуемого количества технического моющего средства.
Нагрев водного раствора моющего средства осуществляют до температуры, обеспечивающей снижение вязкости моющего средства до значений, необходимых для рециркуляции его центробежным насосом.
На конечной стадии очистки смесь водного раствора технического-моющего средства и углеводородных соединений разделяют в фазном разделителе с предварительным укрупнением мелкодисперсных капель на коалесцирующих поверхностях или коалесцирующих элементах или центрифуге при температурах 30-40°С.
Нагрев жидких углеводородных соединений проводят путем теплообмена с вращающимся рециркулирующим потоком нагреваемого водного раствора технического моющего средства, при этом вращение потока осуществляют его тангенциальной подачей.
Объем вращающегося водного раствора технического моющего средства уменьшают по высоте его столба.
Температуру водного раствора технического моющего средства регулируют путем изменения числа оборотов электродвигателя рециркуляционного насоса или включением и выключением электродвигателя насоса.
Нагревание водного раствора технического моющего средства перед нанесением на очищаемую поверхность, осуществляемое путем его рециркуляции насосом с повышением давления и срабатывания его в режиме кавитации при подаче технического моющего средства, позволило:
- повысить эффективность очистки водным раствором, pH которого изменяют, воздействуя на него кавитацией. Водный раствор с повышенной pH обладает большой поверхностной активностью и имеет высокие моющие свойства, при контакте с углеводородными смесями он разрушает вязкую поверхностную пленку углеводородных соединений и интенсивно вымывает ее с поверхности, а также повышает динамику смешивания вымываемых углеводородных соединений с собой, образуя эмульсию, а при нагреве водного раствора до температур 40-60°С снижение pH раствора незначительно. Полученный таким образом водный раствор при контакте на очищаемой поверхности с углеводородными смесями уменьшает их поверхностное натяжение, вязкость и смешиваемость водного раствора технического моющего средства с вымываемыми углеводородными соединениями;
- повысить эффективность разделения эмульсий за счет снижения вязкости основной и дисперсной фаз;
- обеспечить разрушение пены над водным раствором технических моющих средств повышением давления по высоте столба закрученного потока водного раствора технического моющего средства при движении в уменьшающемся объеме.
Нанесение на очищаемую поверхность жидкого углеводородного соединения предварительно нагретого водным раствором технического моющего средства в качестве растворителя позволяет при загрязнении поверхностей высокомолекулярными углеводородами обеспечить их текучесть и растворение в родственной среде.
Изменение концентрации водного раствора технического моющего средства путем добавления в него в процессе рециркуляции требуемого количества технического моющего средства обеспечило сокращение времени приготовления раствора требуемой концентрации.
Нагревание водного раствора моющего средства до температуры, обеспечивающей снижение вязкости моющего средства до значений, необходимых для циркуляции его центробежным насосом, позволило применить простой пожаробезопасный метод нагрева моющего раствора без применения огневых подогревателей или печей, уменьшить энергетические затраты на нагревание раствора и время вывода процесса на режим и уменьшить расход технически моющего средства за счет повышения рН моющего раствора при кавитации.
Разделение на конечной стадии очистки смеси водного раствора моющего средства и углеводородных соединений в фазном разделителе с предварительным укрупнением мелкодисперсных капель на коалесцирующих поверхностях или коалесцирующих элементах при температурах 30-40°С или в центрифуге позволило повысить эффективность разделения эмульсии.
Нагревание жидких углеводородных соединений путем теплообмена с вращающимся циркулирующим потоком нагреваемого водного раствора технического моющего средства, осуществляемого тангенциальной подачей потока, позволило одновременно с процессом нагрева проводить процесс гашения пены от смешения технического моющего средства и его водного раствора.
Уменьшение объема вращающегося водного раствора технического моющего средства по высоте его столба обеспечило возможность повышения давления по высоте столба вращающегося потока для разрушения пены.
Регулирование температуры водного раствора технического моющего средства путем изменения числа оборотов электродвигателя рециркуляционного насоса или включением и выключением электродвигателя обеспечило простоту управления процессом рециркуляции и нагрева и его автоматизацией.
Авторам и заявителям не известны способы очистки поверхностей от углеводородных соединений, в которых бы поставленная задача решалась подобным образом.
На чертеже показана схема технологического процесса, реализующего способ очистки поверхностей от углеводородных соединений.
Схема технологического процесса, реализующего способ очистки поверхностей от углеводородных соединений, представленная на фигуре, включает:
- очищаемую емкость 1 с линией отбора смеси 2, снабженную насосом 3, сепаратором грубой очистки 4 с линией отбора механических примесей 5 и линией отбора предварительно отсепарированной смеси 6;
- фазный разделитель 7 для отделения твердой фазы и отвода ее по линии 8, отделения водного раствора (тяжелой жидкой фаза) и отвода его по линии 9, отделения жидких углеводородных соединений и отвода как продукта по линии 10 и дальнейшее направление их на нагрев и рециркуляцию по линии 11, отделения водного раствора технического моющего средства и отвода его по линии 12 на нагрев и рециркуляцию.
- емкость 13 с системой нагрева водного раствора технического моющего средства, включающая, рециркуляционный насос 14, соединенный всасывающим патрубком с емкостью 13 линией 15, а высоконапорным патрубком 16 линией 17 с теплогенератором 18, который линией 19 через эжектор 20 соединен с емкостью 13. Эжектор 20 линией 21 соединен через запорно-регулирующий вентиль 22 с емкостью 23 с техническим моющим средством.
Линия 11 соединена с установленным внутри емкости 13 змеевиком 24, а выход змеевика 24 с емкостью 25 для нагретых жидких углеводородных соединений. Выход из емкости 25 линией 26 через задвижку 27 соединен всасывающим патрубком с высоконапорным насосом 28, всасывающий патрубок которого также соединен через задвижку 29 с емкостью 13 линией подачи водного раствора технического моющего средства 30. Через высоконапорный патрубок 31 насоса 28 по линии 32 подают моющий раствор на очищаемую поверхность, например стенку емкости 1.
Способ очистки поверхностей от углеводородных соединений осуществляется по замкнутому циклу нагретым водным раствором технического моющего средства, образующим смесь со смываемыми углеводородными соединениями и включает стадию очистки поверхности и стадию регенерации моющего раствора путем фазного разделения несмешивающихся жидкостей за счет сил гравитации путем отстоя или центробежных сил при вращении смеси, например, в центрифугах, образующейся при очистке поверхности смеси на жидкие углеводородные соединения (УВС), водный раствор технического моющего средства (ТМС) и твердые (механические) частицы. Очистку от твердых (механических) частиц диаметром более 1 мм осуществляют с помощью сепаратора грубой очистки 4, а окончательная очистка от примесей и фазное разделение жидкой смеси на УВС и водный раствор ТМС осуществляют в фазном разделителе 7. Для отделения твердой фазы и отвода ее по линии 8, отделения водного раствора (тяжелой жидкой фаза) и отвода его по линии 9 используют разделение на конечной стадии очистки смеси водного раствора ТМС и жидких УВС с предварительным укрупнением мелкодисперсных капель на коалесцирующих поверхностях или коалесцирующих элементах или центрифуге при температурах 30-40°С. Полученный в результате разделения водный раствор ТМС по линии 12 направляют в емкость 13, в которой его нагревают путем рециркуляции насосом 14 с повышением давления и срабатывания его в режиме кавитации с подачей ТМС из емкости 23 по линии 21 до получения требуемой концентрации водного раствора ТМС. При воздействии на водный раствор ТМС кавитацией повышают его pH. Водный раствор ТМС с повышенной pH обладает большой поверхностной активностью и имеет высокие моющие свойства, при контакте с углеводородными смесями он разрушает вязкую поверхностную пленку углеводородных соединений и интенсивно вымывает ее с поверхности, а также повышает динамику смешивания вымываемых углеводородных соединений с собой, образуя эмульсию, а при нагреве водного раствора до температур 40-60°С снижение pH раствора незначительно. Полученный таким образом водный раствор при контакте на очищаемой поверхности с углеводородными смесями уменьшает их поверхностное натяжение, вязкость и смешиваемость водного раствора технического моющего средства с вымываемыми углеводородными соединениями. Изменяя температуру водного раствора ТМС, добиваются наибольшего эффекта при очистке поверхности. Такой способ нагревания водного раствора ТМС позволяет за счет изменения его pH осуществить экономию ТМС.
Нагревание водного раствора ТМС осуществляется путем его рециркуляции насосом 14 с повышением давления и срабатывания его на теплогенераторе 18 и (или) эжекторе 20, с повышением значения pH водного раствора ТМС (получением щелочного раствора).
При получении требуемой концентрации водного раствора ТМС запорно-регулирующий вентиль 22 перекрывают. Рециркуляция водного раствора ТМС осуществляется до получения требуемой температуры раствора (~60°С). После нагрева водного раствора ТМС его направляют по линии 30 при открытой задвижке 29 и закрытой задвижке 27 на всасывающий патрубок высоконапорного насоса 28, откуда через высоконапорный патрубок 31 по линии 32 направляют на стенку очищаемой емкости 1.
При наличии на стенке вязких УВС или очистке стенок при низких температурах очистку поверхности осуществляют маловязкими жидкими УВС по тому же циклу со следующим отличием, что маловязкие жидкие УВС циркулируют высоконапорным насосом 28 из емкости 25 для нагретых (маловязких) жидких УВС по линии 26 через открытую задвижку 27 при закрытой задвижке 29. Отбор жидких УВС для нагревания, осуществляют из фазного разделителя 7 по линиям 10 и 11 в змеевик 24. Нагревают жидкие УВС теплообменом через стенку змеевика 24, расположенного в емкости 13, нагретым водным раствором ТМС и затем направляют в емкости 25 для нагретых (маловязких) жидких УВС.
Для повышения коэффициента теплопередачи и разрушения пены рециркулируемый через теплогенератор поток закручивают с уменьшением объема в кольцевом сужающемся по высоте зазоре между емкостями 13 и 23 путем подачи рециркулируемого потока водного раствора ТМС в емкость 13 тангенциально, что обеспечивает хорошее смешивание водного раствора ТМС с добавляемым ТМС и уменьшением пенообразования при смешивании.
В случае необходимости, при загрязнениях поверхности емкости 1 вязкими углеводородными соединениями, перед подачей для ее очистки водного раствора ТМС, в качестве растворителя на нее подают предварительно нагретые (маловязкие) жидкие УВС в качестве растворителя из емкости 25.
В змеевике 24 жидкие УВС нагреваются закрученным нагретым водным раствором ТМС и подаются в емкость 25.
Температуру водного раствора ТМС регулируют путем изменения числа оборотов электродвигателя рециркуляционного насоса или включением и выключением электродвигателя и поддерживают в пределах обеспечивающих вязкость водного раствора ТМС со значением, необходимым для рециркуляции его центробежным насосом.
Пример.
3
3
Система предварительно заполняется жидкой фазой - водой через линию 6, фазный разделитель 7, линию 12 и емкость 13, расположенную ниже уровня фазного разделителя. Включается рециркуляционный насос 14 для забора воды по линии 15 из емкости 13 с поднятием давления до 0,5-0,6 МПа и после срабатывания давления на теплогенераторе 18 и эжекторе 20 срабатывания его в режиме кавитации при подаче ТМС до давления ~0,05 МПа, при этом энергия давления переходит в тепловую. Рециркуляция осуществляется до нагрева водного раствора ТМС до температуры порядка 60°С при расходе 60 м в час. Насосом 28 повышают давление водного раствора ТМС или жидких УВС (растворителя) до давления 2,0 МПа при расходе 35-65 м в час.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа очистки поверхностей от углеводородных соединений достигается:
- повышение эффективности очистки вязких углеводородных соединений с поверхности;
- возможность проводить очистку как нагретыми водными растворами ТМС, так и жидкими УВС (растворителями);
- возможность проводить очистку в замкнутом технологическом цикле при пожаробезопасном беспламенном нагреве моющих средств;
- снижение пенообразования при смешении водного раствора ТМС и концентрированного раствора ТМС
- повышение эффективности разделения несмешивающихся жидкостей за счет проведения процесса при положительных температурах порядка (20-40)°С, т.е. для менее вязких эмульсий;
- возможность изменения концентрации ТМС в водном растворе в процессе очистки и регулирование температуры моющего средства;
- уменьшение расхода технически моющего средства за счет повышения pH моющего раствора при кавитации и нагревании;
- упрощение процесса автоматизации и регулирования.