СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ШЛАМА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПОСЛЕ ПЕРЕРАБОТКИ УТИЛИЗИРУЕМЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
METHOD OF DECOMPOSING SLUDGE, FORMED AFTER PROCESSING OF UTILISED EMULSION CUTTING FLUIDS

Изобретение относится к переработке скоагулированного и сфлокулированного шлама образующегося в результате переработки промышленных стоков, содержащих отработанные СОЖ, где для снижения pH применяется фосфорная кислота.
Известен «Способ разложения отработанных синтетических или полусинтетических смазочно-охлаждающих жидкостей» (RU 2078796 от 14.03.1998), включающий удаления органических примесей с помощью экстракции при добавлении 10-13% экстрагента (изоамилового, изобутилового спирта и др.), причем при экстракции, в синтетическую и полусинтетическую СОЖ добавляют фосфорную кислоту в количестве 1,0-1,3% по объему и известковое молоко в количестве 4-5% по массе до достижения pH=5-6.
Известен «Способ по разложению отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей» (RU 2251566 от 18.02.2004), включающий введение при перемешивании в СОЖ фосфорной кислоты до pH 2-3, раствор нагревают до температуры 65-80°C, после отстоя и частичного удаления масляной фазы в частично очищенную подкисленную водную фазу при перемешивании добавляют уротропин в количестве 0,05-0,1 вес %, осуществляют электрокоагуляцию частично очищенной водной фазы, включающую удаление пенного продукта, до получения осветленной водной фазы, затем полученную воду после обработки СОЖ нейтрализуют для соответствия показателям предельно допустимой концентрации для сточных вод.
2
Одним из основных неучтенных недостатков способов является то, что не учитывается факт флокулирующего действия вносимой для снижения pH фосфорной кислоты. Процесс флокулирования с образованием полимеров на основе солей Грэма сопровождается захватом в образующиеся флоккулы воды, механических примесей, газовых включений, основную часть которых составляют органические остатки различного типа полимеров (мелкодисперсная резина, целлюлоза, полиуретаны, органические пигменты и т.д.), а так же отработанные масла, регистрируемые как остаточные нефтепродукты. Соотношение вода/органическая составляющая в образующейся «гелеобразной» массе с учетом вертикальной зональности в накопителе шлама - «шламоуплотнителе» составляет ~70/30-75/25. Дальнейший процесс утилизации образующегося скоагулированного и сфлокулированного материала осуществляется методом фильтрации на пресс фильтре с частичной нейтрализацией Ca(OH) не позволяющей эффективно разделять поступаемый флокулянт на воду и органическую фракцию (мехпримеси и масла), основная часть которого попадает в образующийся, после частичного отжатая воды, кек, в котором остаточное содержание нефтепродуктов достигает ~30%, что не соответствует экологическим требованиям, количества образующегося шлама, являющегося результатом флокулирования поступающего на переработку СОЖ составляет ~0,1…1%, что является существенным.
Известные методы по регенерации сфлокулированого материала с применением термической деполимеризации при ~90°C с применением для дальнейшего разделения на фракции процессов центрифугирования, не является технически перспективным ввиду высоких энергозатрат на разогрев больших объемов воды, а наличие высокомолекулярных соединений в образующейся при термодеполимеризации эмульсии предполагает образование жидкости с измененными гидродинамическими свойствами (Ньютоновская жидкость), что делает дальнейшее применение процессов центрифугирования для декантирования малоэффективными, то же самое относиться к возможности применения других аппаратов с гиродинамическими способами раздела.
3
Предлагаемый способ с применением трехкомпонентной реагентной базы, где в качестве деполимеризатора применяется концентрированная серная кислота с ρ≥1,6 г/см, (с увеличением температуры деполимерезуемого материала, допускается снижение плотности кислотного реагента), подобранного экстрагента, соответствующего следующим требованиям - минимальная смесимость с водой и максимальная растворяющая способность по отношению к экстрагируемому материалу (бензин, сольвет, нефрас, гексан… и т.д.), и анионогенного ПАВ.
3
4
2
4
2
Применение концентрированной серной кислоты основано на высоком деполимеризующем эффекте по отношению к полифосфатным соединениям, а также на ее высокой способности связывать выделяющуюся в процессе дефлокуляции воду, возникающий при этом экзотермический эффект также способствует ускорению дефлокуляции, применение концентрированной серной кислоты обуславливается также достаточно хорошей изученностью трехкомпонентных систем HPO-HSO-HO, образующихся в результате выше указанных процессов «Термодинамический анализ показал сложность процессов, протекающих в смешанных растворах серной и фосфорной кислот, что препятствует априорному вычислению ряда физико-химических свойств…» (см. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. «Физико-химические основы неорганической технологии» СПб., Химия, 1993 г. п.2.8.2. Термодинамические характеристики смешанных растворов серной и фосфатной кислот стр.117-120). Применение серной кислоты как деполимеризующего агента наиболее эффективно проявляется при соотношении вода/масло 60/40 и выше, так как при более низких концентрациях сфлокулированной водной фазы, серная кислота, являясь сильнейшим окислителем, приводит к керогенизации органической составляющей.
Способ не предполагает интенсивного перемешивания реакционной смеси, так как перемешивание приводит к образованию осложненной эмульсии со значительным количеством масляных и газовых включений.
Сущность изобретения поясняется чертежом на Фиг.1, на котором изображена принципиальная схема.
Исходный шлам поступает в реакционную емкость 1, подача шлама 2, затем производиться подача: 3 аниогеного ПАВ; 4 - деполимеризатора концентрированная серная кислота, 5 - экстрагента. После раздела фаз в реакционной емкости, производиться слив верхней части 9 в емкость 10; слив средней части 11 в емкость 12; слив нижней части 7 через вентиль 6 в емкость 8. Содержимое емкостей 7, 9, 11 подлежит регенерации и/или утилизации.
Способ поясняется на следующем примере.
Исходный шлам с температурой 20…25°C из шламоуплотнителя загружается в реакционную емкость, выполненную из кислотостойкого материала, подача кислоты осуществлялась с помощью градильного механизма в количестве 1/15 от объема загруженного материала. Затем производилась подача экстрагента (смесь 90% разбавитель масла на основе сольвента, 10% изобутилового спирта), в количестве 1/18 и анионогенный ПАВ в количестве 0,01% по отношению к объему шлама. Соотношение оптимального количества 3-компонентной реагентной базы для данного шлама подбиралось на экспресс-пробе, взятой с усредненного объема.
Полученная смесь отстаивалась ~30 минут. В результате получили трехкомпонентную систему:
- нижняя часть - жидкость, не содержащая остаточный нефтепродукт ~70%;
- верхняя часть представляет собой светлую маслянистую жидкость (смесь различных масел с экстрагентом) ~25%;
- 5% от общего объема составляет черная взвесь, находившаяся на границе раздела фаз вода-масло.
Все полученные фракции предполагают дальнейшую регенерацию или утилизацию по известным методам.
Способ предполагает производить деполимеризацию и экстракцию, с последовательной подачей реагентов и поэтапным выводом из реакционной емкости образующихся водной и органической фазы.
Способ обеспечивает высокую степень разложения шлама, образующегося после переработки утилизируемых эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей, значительное снижение экологически опасных и не технологичных отходов, а получаемые основные составляющие - вода и нефтепродукты (различные виды масел) пригодны для дальнейшей регенерации и/или утилизации.