ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОЧИЩАЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ВОДОНОСНОГО ИЛИ СОСТОЯЩЕГО В КОНТАКТЕ С ВОДОЙ ОБОРУДОВАНИЯ
USED IN OPERATION CLEANING MEANS FOR WATER-BEARING OR WATER-CONTACT EQUIPMENT

Данное изобретение относится к продукту и способу устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой (промышленном) оборудовании, в частности в бумагоделательных машинах.
В рамках данного изобретения понятие «водоносный и/или состоящий в контакте с водой» обозначает любое оборудование, механизм или устройство, которое во время эксплуатации проводит воду или находится в контакте с водой, например, но не только, теплообменники, градирни, водоподогреватели, установки для очищения сточных вод и, не в последнюю очередь, бумагоделательные машины. Под бумагоделательными машинами понимают такие устройства, в которых, как правило, производят бумагу, а также санитарно-гигиеническую бумагу и прочие специальные сорта бумаги, а также картон и изделия из картона, также для применения с продуктами питания.
Отложения, образующиеся в таком оборудовании, вызывают самые разные проблемы. Например, известковые образования на поверхностях теплообменников могут снизить эффективность теплопередачи. В холодильном оборудовании отложения могут привести к механическим повреждениям поверхностей охлаждения. Известковые отложения, в остальном, во всем другом возможном оборудовании приводят к ухудшению их эксплуатации, в том числе и в бумагоделательных машинах.
В качестве примера применения всего водоносного и/или состоящего в контакте с водой оборудования в данной заявке описано главным образом применение бумагоделательных машин.
Во время получения бумаги непрерывным способом образуется полотно бумаги, которое спрессовывают и термически сушат. Эти три стадии получения бумаги происходят в называемых сеточной части, прессовой части и сушильной части бумагоделательной машины. На всех участках и в самой технологической воде могут образовываться мешающие органические и неорганические отложения, которые необходимо устранять или по меньшей мере уменьшать их количество для того, чтобы сократить перерывы в работе машины и/или разрывы полотна бумаги. Кроме того, нежелательны дефекты, отверстия и пятна на бумаге.
В уровне техники описаны различные меры и продукты для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения образования отложений в бумагоделательных машинах, а также обсуждаются основные проблемы связанные с этими мерами.
В EP 0517360 раскрывают добавку углеводородного растворителя вместе с по меньшей мере одним ПАВ к пульпе в бумагоделательной машине, в которой применяются вторичные волокнистые материалы, содержащие примеси клеев горячего отверждения или контактных клеев.
В EP 0731776 раскрывают то, что эмульсию типа масло в воде, содержащую органический растворитель и ПАВ, можно добавить к водной системе, которая транспортирует твердые вещества, например, в процессе получения бумаги для того, чтобы предотвратить образование слизи и уменьшить рост бактерий.
Согласно EP 0496905 применяют лигносульфонаты для контроля над отложениями. Таким образом влияют на рост микробов, так что скорость роста сессильных или образующих слизь микроорганизмов снижается и, таким образом, могут преобладать не сессильные микроорганизмы.
В US-PS 3151020 описывают способ предотвращения и контроля роста микроорганизмов в промышленных технологических системах водоснабжения. Среди прочего там предлагается применение алифатических углеводородов в сочетании с эмульгирующим средством и полигалогенированным алкиловым сложным эфиром.
В EP 1556547 B1 заявитель предлагает применять для борьбы с отложениями в промышленных водных контурах деароматизированный уайт-спирит в комбинации с ПАВ и апельсиновыми терпенами. Это моющее средство наносят на прессовые сукна для того, чтобы сукна сохранять чистыми и улучшить осушение бумажного полотна.
В известных способах с современной точки зрения и по современным оценкам не все предлагаемые для борьбы с отложениями и применяемые компоненты безопасны с биологической и токсической стороны. Это относится в частности к применению ароматических и алифатических углеводородов. Таким образом, в бумажной промышленности, в частности в производстве упаковки, и в том числе для продуктов, когда производят главным образом коричневую бумагу и коричневый картон, происходит отказ от продуктов для борьбы с отложениями, которые основаны на определенных фракциях минерального масла, таких как уайт-спирит. Хотя, например, применяемый заявителями уайт-спирит технически является биологически разлагаемым, однако это не относится к другим челнам данной группы.
Оказалось, что простой отказ от таких растворителей или замена другими классифицируемыми как не токсичные растворителями, не обязательно приводит к получению пригодного для борьбы с отложениями в частности в бумагоделательных машинах продукта. Таким образом, необходимо разработать и предоставить новый продукт с по меньшей мере такими же хорошими свойствами из компонентов с незначительной токсичностью.
Объектом данного изобретения является продукт для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании, включающий по меньшей мере один гидрофобный органический растворитель из группы ацеталей и/или простых эфиров гликолей и/или двухосновных сложных эфиров, а также по меньшей мере одно ПАВ и/или по меньшей мере один хелатирующий агент. Хелатирующий агент может действовать как растворитель или вещество, способствующее растворению, и/или комплексообразователь.
Проведенные заявителем испытания показали, что композиции на основе упомянутых компонентов показывают неожиданно хорошие результаты относительно их очищающей способности и устранения и/или предотвращения отложений неорганического и/или органического происхождения. Эти неожиданные положительные свойства описаны ниже.
Предпочтительные варианты осуществления продукта по изобретению следуют из зависимых пунктов 2-13 формулы изобретения.
2
4
Таким образом, в рамках данного изобретения пригодными растворителями могут быть ацетали, и/или простые эфиры гликолей и/или двухосновные сложные эфиры с высокой температурой кипения >160°C и высокой температурой вспышки >60°C («закрытый тигель», например, Пенски-Мартенс). При этом предпочтительными ацеталями, но не ограничивая ими, являются 2-этилгексилаль, дибутоксимитан и/или 2,5,7,10-тетрaоксоундекан. Простой эфир гликоля предпочтительно выбирают из диизобутилкетона, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолмоноизобутирата, диэтиленгликольмонобутилового простого эфира, пентилового сложного эфира пропановой кислоты, н-бутилового простого эфира пропиленгликоля и/или н-бутилового простого эфира трипропиленгликоля. Двухосновные сложные эфиры представляют собой, например, C-C-метиловые сложные эфиры дикарбоновых кислот.
Эти рассматриваемые в рамках данного изобретения в качестве растворителей вещества обладают высокой температурой кипения и воспламенения, являются биоразлагаемыми и не токсичными. Поэтому их можно использовать в качестве компонентов для продуктов, которые применяют для разложения и/или для предотвращения образования отложений неорганического и/или органического происхождения в водоносном оборудовании. Неожиданно оказалось, что при замене до сих пор применяемых алифатических углеводородов указанными растворителями, продукты оказывают не только такое же хорошее, а даже синергически улучшенное действие.
12
14
ПАВ можно выбирать из большой группы алкилбензолсульфонатов, солей аминоспиртов, алкиловых простых эфиров полиалкиленгликолей, натрий-алкилсульфонсукцинaтов и/или акоксилатов алифатических спиртов. Предпочтительными являются изопропаноламиндодецилбензолсульфонат, монодециловый простой эфир полиэтиленгликоля, натриевая соль ди(2-этилгексил)сульфонянтарной кислоты и/или этоксилаты алифатических C-C-спиртов.
Каждое из этих ПАВ может самостоятельно поддерживать очищающее действие и эффективность относительно предотвращения отложений. Однако оказалось, что комбинация двух ПАВ, одно из которых анионное, а другое неионногенное ПАВ, дает наилучший возможный эффект. Данная комбинация предпочтительна в продукте по изобретению. При этом анионное ПАВ действует как смачивающее средство, а неионогенное ПАВ действует как моющее или, соответственно, эмульгирующее средство. Содержащий такую комбинацию ПАВ продукт в состоянии смачивать поверхность и прилипшие к ней отложения и маслянистые и жирные компоненты эмульгировать так, что отложения с поверхности попадают в водную дисперсию.
Продукт по изобретению для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании может содержать одно- и/или от двух- до четырехвалентный комплексообразователь. При этом задачей комплексообразователя является в первую очередь комплексирование ионов металлов из солей металлов, таких как, например, кальций или магний для того, чтобы среди прочего предотвратить их отрицательное влияние на ПАВ. Под комплексообразователями, и, соответственно, хелатирующими агентами, в рамках данного изобретения понимают глюконаты, N,N-диацетат L-глютаминовой кислоты и саму глюконовую кислоту. Они вызывают смягчение воды и могут улучшать производительность примеряемых ПАВ и частично действуют как растворители.
13
15
Предпочтительно продукт по изобретению для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании содержит додецилбензолсульфоновую кислоту, C-C-спирты, дибутоксиметан и N,N-бис(карбоксилaтoметил)-L-глютаматтетрaнатриевую соль (продукт OLC-1).
У этого продукта есть кислый вариант, который содержит гликолевую кислоту и также эффективен для некоторых случаев применения (продукт OLC-2).
Композиции по изобретению OLC-1 и OLC-2 включают микроэмульсию биологически разлагаемого и не токсичного растворителя (бутилаля) в воде. ПАВ, которые первоначально применялись для стабилизации эмульсии, также оказались хорошими очищающими ПАВ. Одно ПАВ из них является хорошим смачивающим средством, другое ПАВ обладает хорошими эмульгирующими свойствами. Применяемый для стабилизации эмульсии комплексообразователь так же улучшает очищающую способность ПАВ.
9
16
Другой также предпочтительный продукт для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании, включает глюконат натрия, натрий-2-этилоксилсульфат и (C-C) алкиловый простой эфир полиэтиленгликоля (продукт OLC-3).
Данная композиция OLC-3 включает два вида ПАВ, и комплексообразователь, при этом комплексообразователь биологически разлагаемый и нетоксичный.
В ходе испытаний, проведенных заявителем, было установлено, что сочетание продуктов OLC-3 с продуктами OLC-1, или, соответственно, OLC-2 для устранения, предотвращения или, по крайней мере, уменьшения отложений в водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании является особенно эффективным (продукт OLC-6).
При этом речь идет о новом, нейтральном, основанном на воде очищающем средстве, включающем воду, ПАВ, бутилаль, глюконат натрия и GLDA. По существу речь идет о смеси продукта OLC-1, или, соответственно, OLC-2 с продуктом OLC-3.
Продукты по изобретению находятся (частично) в виде стабильной водной микроэмульсии или раствора, что обеспечивает их сохраняемость и облегчает их целевое применение относительно места и количества дозирования в водоносную систему.
Кроме того, согласно данному изобретению может быть предусмотрен стабилизированный галоген, который добавляют в оборудование или в технологическую воду отдельно или вместе с описанными выше продуктами.
Стабилизированный галоген в общем виде может представлять собой монохлорамин, полученный из гипохлорита и хлорида аммония, источника хлора и сульфата аммония, гипохлорита и карбамата аммония, источника хлора и аммиака; бромид-активированный монохлорамин (BAC), полученный из гипохлорита и бромида аммония, или бромхлордиметилгидантоин (BCDMH), активный бром из бромхлорида, натрий-дихлоризоoциануратдигидрат или трихлоризоциануровую кислоту. Монохлорамин является особенно предпочтительным.
Объектом данного изобретения также является способ устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений водоносном и/или состоящем в контакте с водой оборудовании, в частности промышленном оборудовании, при котором в технологическую воду в оборудовании на выбранном участке добавляют продукт по изобретению в эффективном количестве, основанном на сухом весе твердого вещества, находящегося в объеме воды в имеющемся оборудовании.
Предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов 15-18 формулы изобретения.
Таким образом, данный продукт соответствующим образом применяют в области формующих сеток, приемных сукон, прессовых сукон, отсасывающих вальцов, сушильных сеток, направляющих вальцов или сушильных цилиндров сушильной части, контура подготовки массы, контура подсеточной воды в формовочной части (так называемой подсеточной воды I), контура подсеточной воды в прессовой части, а также в последующем контуре подсеточной воды в устройстве для улавливания волокна, контурах и/или частях устройства для обезвоживания пульпы, в производящих бумагу или картон устройствах.
Продукт или продукты, или, соответственно, добавку или добавки можно добавлять напрямую или опосредованно в общем количестве от 50 до 1000 частей на миллион (г/тонна). Таким образом, в бумагоделательную машину согласно данному изобретению добавляют от 50 частей на миллион до 1000 частей на миллион продукта. 50 частей на миллион означает только 50 г продукта на тонну произведенной бумаги. Совокупность сеток бумагоделательной машины (формующие сетки, прессовые сукна, сушильные сетки) обрабатывают путем нанесения продукта по всей ширине формующих сеток, прессовых сукон, сушильных сеток фиксированными распылительными коромыслами, альтернативно сушильные сетки обрабатывают с помощью двигающихся распылительных коромысел. Согласно данному изобретению всего от 2 до 10 мл продукта добавляют на метр ширины совокупности сеток в минуту. При этом количество на тонну рассчитывают из фактического поперечного сечения бумагоделательной машины и выхода готовой бумаги. Продукт можно добавлять непрерывно в разбавленном или неразбавленном виде.
Это количество не включает в себя количество стабилизированного галогена, который является необязательным.
2
Стабилизированный галоген можно добавлять напрямую или опосредованно, однократно или в непрерывно подаваемый раствор дополнительно в количестве от 10 до 10000 частей на миллион, предпочтительно от 250 до 2000 частей на миллион, в традиционном выражении 13% Cl (масс./об.) в отбеливателе гипохлорите натрия, при этом количество основано на сухом весе твердого вещества, находящегося в объеме воды в имеющемся оборудовании.
Теоретически, стабилизированный галоген также может быть получен на месте применения путем отдельного включения в контур составляющих его компонентов.
Как единицу измерения далее применяют г/т, то есть граммы продукта на тонну бумаги или мл/т, то есть миллилитры на тонну бумаги.
Далее с помощью примеров и сравнительных данных показано выдающееся и улучшенное действие композиций продуктов по изобретению для устранения, предотвращения или по меньшей мере уменьшения отложений в бумагоделательных машинах. Результаты графически представлены на диаграммах с фиг.1-4.
Основание для проведенных испытаний
а) После образования полотна бумаги в формовочной части бумагоделательной машины (в данном случае путем обезвоживания разбавленной бумажной пульпы при прохождении через непрерывную ленту полимерной сетки, называемой формующей сеткой), влажное полотно бумаги содержит примерно 20% твердого вещества бумаги и примерно 80% воды. Влажное полотно бумаги поступает в прессовую часть, где его обычно укладывают на непрерывную ленту прессового сукна. Эта лента затем проходит через зазор между двумя вальцами, которые оказывают давление на «сэндвич» бумага-сукно. Некоторое количество воды из влажной бумаги впитывается в сукно. Частично высушенное полотно бумаги отделяется от сукна и обычно попадает в контакт со следующей непрерывной лентой сукна и затем в следующий зазор между двумя вальцами. Этот процесс, как правило, повторяется третий раз.
Сукно, которое впитывает воду из полотна бумаги, направляется в вакуумный ящик, где удаляется так много воды из сукна сколько возможно. Сукно проходит через систему вальцов, при этом еще раз принимает влажное полотно бумаги для прессования. Чем больше воды удаляется через вакуумную систему из сукна, тем больше воды затем можно вытянуть из влажного полотна бумаги в прессовое сукно на следующих стадиях.
Если прессовое сукно чрезмерно загрязнено и открытая пористая структура сукна засорена, то сукно впитывает меньше воды из влажного полотна бумаги в прессовом зазоре. Если сукно загрязнено гидрофобными органическими веществами, такими как остатки клеев из использованной макулатуры, то сукно также впитывает меньше воды. Как правило, эти загрязнения устраняют с помощью направленной на (влажное) сукно непосредственно перед вакуумным ящиком, колеблющейся струи высокого давления (душа высокого давления) и они удаляются с водой в присоединенной затем вакуумной системе.
Удаленная из сукна вода затем становится частью так называемой подсеточной воды II и частично возвращается в технологическую воду бумагоделательной машины для последующей переработки. Может иметься по меньшей мере три таких прессовых сукна и прессовых зазора в типичной прессовой части, где бумага прижимается к сукну, прежде чем она наконец всего с 50% воды поступает в сушильную часть, где влажная бумага дальше сушится над обогреваемыми горячим паром цилиндрами.
Эффективность прессовой части и вакуумной системы для удаления воды из бумаги и прессовых сукон имеет большое значение, поскольку вода, поступающая в сушильную часть, приводит к затратам на сушку и замедляет процесс производства бумаги. Сушка влажной (сырой, мокрой) бумаги является наиболее дорогостоящим и самым ограничивающим фактором скорости производства бумаги.
b) Вытекающая из напорного ящика на формующую сетку бумажная пульпа обычно содержит 1% или меньше волокон и других твердых веществ бумаги (например, наполнителей) диспергированных в воде. Вода протекает сквозь сетку, оставляя большую часть твердых веществ бумаги на поверхности сетки. Капающая под действием силы тяжести сквозь сетку вода, или вода, которая с помощью так называемых «гидропланок» (скошенных листьев керамики) дополнительно удаляется с нижней стороны сетки, известна как подсеточная вода I. Подсеточная вода I попадает в сборный поддон и затем в хранилище для подсеточной воды I. Эта вода может содержать около 0,2% остатков твердых веществ (преимущественно наполнителей), и затем перекачивается в так называемый «короткий контур», при этом во входную часть главного центробежного насоса (например, так называемого смесительного насоса) подается поток нового бумажного концентрата (так называемого концентрированного продукта) с примерно 4% твердого вещества из «машинного бака». После добавления пригодного количества концентрированного продукта подсеточную воду I называют «разбавленный продукт» и она снова сдержит 1% или менее твердых веществ. Этот «разбавленный продукт» часто прокачивают через ряд центробежных очищающих устройств, которые центробежным способом удаляют тяжелые или легкие дисперсные загрязнения, а также через устройство для удаления воздуха (например, декулатор) и, наконец, через специальный вращающийся сетчатый фильтр (например, вертикальный фильтр или прессовый фильтр) для того, чтобы удалить все нежелательные крупные частицы или комки волокон. Из данного блока очищенная бумажно-волокнистая суспензия поступает в напорный ящик и на формующую сетку. После последней сетчатого фильтра невозможно удаление загрязнений до поступления резерва на формующую сетку. Все это образует короткий контур и, следовательно, большая часть имеющейся воды обращается в нем, при этом большая часть технологической воды поступает в короткий контур как вода в составе концентрированного продукта, и вода покидает короткий контур как вода во влажном полотне бумаги, которое через вакуумную коробку сеточной части попадает в прессовую часть.
Очень важно, чтобы последняя часть короткого контура, в частности после последнего прессового фильтра, включающая напорный ящик, оставалась очень чистой и свободной от загрязняющих отложений, и в частности свободной от биологической слизи или их комбинаций.
Для этого, как правило, используют ударные дозы биоцидов в коротком контуре, чтобы уменьшить рост нежелательной биологической слизи или биопленки. Однако биоциды традиционного типа и/или окислительного типа могут предотвратить химические отложения, например, из клеев (Клейкие вещества) или из неорганических веществ в достаточной мере не всегда. Часто в коротком контуре применяют композиции с диспергирующими свойствами для того, чтобы контролировать образование отложений. Такие диспергирующие композиции обычно добавляют непрерывно, и их также можно определить как применяемые при эксплуатации очищающие средства.
Из вакуумных ящиков в конце формующей сеточной части и с отсасывающих вальцов в месте, где влажное полотно бумаги покидает формующую сетку, удаленная технологическая вода известна как подсеточная вода II. Большая часть удаляемой из прессовой части через вакуумные ящики воды собирается в общем баке и также становится частью подсеточной воды II. Эта технологическая вода вследствие силы применяемого вакуума содержит более высокое количество твердых веществ, чем, подсеточная вода I. Подсеточную воду II обычно подают в элемент улавливания волокна, такой как дисковый фильтр или в струйный фильтрующий элемент с растворенным воздухом. Фильтрованная вода из таких фильтрующих элементов бывает в 3 качествах, суперочищенный фильтрат, очищенный фильтрат и мутный фильтрат. Уловленные волокна возвращают в ящик для подготовки бумажной массы. Суперочищенный фильтрат можно применять в распылительных трубах для очищения. Часть суперочищенного фильтрата обычно также посылают в установку для очищения сточных вод, так как он в основном свободен от суспендированных твердых веществ. Очищенный фильтрат можно применять для подготовки бумажной массы, а мутный фильтрат часто применяют для регулирования консистенции (содержания твердых веществ) в концентрированном продукте. Контур подсеточной воды II, контур подготовки бумажной массы и другие вторичные контуры, иногда содержат собственные биоциды, однако обычно не обработаны диспергирующими средствами.
Так как большинство биоцидов и очищающих композиций сохраняют свои свойства по меньшей мере на определенное время, обычно такие композиции для обработки дозируют в коротком контуре и ожидают, что остаточная функциональность сохраниться в более длинном контуре подготовки бумажной массы. Иногда очищенный фильтрат обрабатывают биоцидом для того, чтобы обработать область подготовки бумажной массы.
Следующие параметры применяют для оценки эффективности обработки для контроля над отложениями в бумагоделательных машинах:
а) Количество пятен, точек и отверстий, которые вызываются загрязняющими отложениями, которые отделяются от поверхностей и попадают на бумагу, вследствие чего образуются дефекты.
b) Количество разрывов (обрывов) полотна бумаги, которые вызывают приостановку и потерю производительности в производстве. Такие приостановки могут быть вызваны комками отложений во влажном полотне бумаги или на формующей сетке или на прессовом сукне.
c) Необходимость остановки бумагоделательной машины чаще и в частности чаще, чем запланировано. Машина нуждается в периодических перерывах для технического обслуживания и практично чистить машину одновременно с этим. Если требуются дополнительные приостановки работы для очищения вследствие нежелательного отложения загрязнений, то происходит потеря производительности.
Эффективность композиций по изобретению показана далее с помощью следующих примеров по сравнению с известными до сих пор традиционными продуктами.
1. Удерживание воды в прессовом сукне
Из бумагоделательной машины, производящей офисную бумагу, был извлечен кусок использованного и, следовательно, загрязненного сукна. Были вырезаны образцы размером 5×5 см. В каждом тесте использовали два образца для получения двойных результатов.
Образцы сукна маркировали, взвешивали и затем выдерживали в проточной воде 1 час.
Образцы сукна извлекали из воды, сливали с них воду удерживанием под углом вниз до окончания капания воды (примерно 10 секунд) и сразу снова взвешивали. Количество удерживаемой воды умножали на 40, чтобы получить количество удерживаемой воды на квадратный метр.
Три разных очищающих композиции в количестве 100 частей на миллион (=100 мкл) разбавляли 1000 мл водопроводной воды.
Образцы сукна замачивали в обработанной воде 5 минут, примерно 10 секунд оставляли стечь и снова взвешивали для определения количества оставшейся воды (значение оставшейся воды на площадь).
Добавка 1: коммерческая композиция (APICLEAN OR-N-02), как описано в EP 1556547 B1, включающая обработанный водородом углеводород (примерно 97%) и смесь ПАВ (примерно 3%).
Добавка 2: другая коммерческая композиция (APICLEAN OR-N-0-3), как описано в EP 1556547 B1, включающая обработанный водородом углеводород (примерно 77%), апельсиновый терпен (примерно 20%) и смесь ПАВ (примерно 3%).
Добавка 3: новая композиция OLC-1 по изобретению, как определено выше.
Результаты:
Все значения веса указаны в граммах, если не даны в %.
Образец сукна
(Н<sub>2</sub>О) чистая
Add3
Add1
Add2
Сукно 1 Сухой вес
4,0563
4,0623
3,9749
4,0302
Сукно 2 Сухой вес
3,8753
4,0441
4,0091
4,0165
Сукно 1 Вес после стекания
8,6218
8,395
8,3095
8,4427
Сукно 2 Вес после стекания
8,2737
8,1688
8,1729
8,1639
Сукно 1 Удержанная Н<sub>2</sub>О
4,5655
4,3327
4,3346
4,4125
Сукно 2 Удержанная Н<sub>2</sub>О
4,3984
4,1247
4,1638
4,1474
Среднее
4,48195
4,22870
4,24920
4,27995
(Н<sub>2</sub>О) чистая
Add3
Add1
Add2
г Н<sub>2</sub>О/м<sup>2</sup>
179
169
170
171
Меньше, чем просто вода,%
0,0
5,7
5,2
4,5
Add=Добавка.
Диаграмма на прилагаемой фиг. 1 графически показывает, что при использовании очищающей композиции A по изобретению больше воды можно слить из сукна, чем из обработанного Add-1 или Add-2 сукна. Можно ожидать, что обработанное композицией A сукно позволит поглощать больше воды из влажного полотна бумаги во время последующего прохода через прессовую щель.
Диаграмма, представленная на фиг.2 показывает те же данные в форме процентного снижения удержания воды в сукне, по сравнению с обработанным только водой сукном или обработанным Add-1 или Add-2 сукном.
Лучшее удаление воды из прессового сукна означает лучшее поглощение воды из влажного полотна бумаги. Это приводит к тому, что в сушильной части для сушки требуется удалить меньшее количество воды. Это, в свою очередь, означает значительную экономию энергии и потенциально более высокую скорость производства.
2. Обработка прессового сукна с применением композиции OLC-1 в качестве замены основанного на алифатических углеводородах очистителя согласно EP 1556547 B1
Была построена большая бумагоделательная машина для получения упаковочного картона. До начала производства была установлена система для ударной мойки прессовых сукон как кислым автономным очищающим средством, так и щелочным автономным очищающим средством.
На всех трех прессовых сукнах установлены непрерывные применяемые при эксплуатации системы очищения сукна. Для этого применяли дозирующий насос высокого давления для того, чтобы не содержащую воду очищающую композицию из EP 1556547 B1, включающую алифатические углеводороды, ПАВ и апельсиновые терпены, вводить в воду колеблющегося распылительного устройства высокого давления для очищения сукна. Распылительные трубы высокого давления расположены непосредственно перед местом, где влажное сукно проходит через вакуумный ящик.
Количество применяемой очищающей композиции составляло 5 мл в минуту на метр ширины прессового сукна. Применяемое при эксплуатации очищающее средство сукна согласно EP 1556547 B1 было в применении непрерывно около 7 лет. В это время не должно было применяться ни кислых, ни щелочных автономных очистительных систем для ударной мойки.
Затем данный продукт заменяли композицией A по изобретению. Применяемое количество было идентичным, а именно 5 мл/мин/м ширины сукна. Применяли то же оборудование, что прежде. Однако дозирующие системы, насосы, и.т.д промывали перед заменой продукта.
Результаты:
Новую очищающую композицию OLC-1 испытывали почти год. За это время не потребовалось ни одной ударной мойки для очищения сукна.
Неожиданным образом произошел прогрессирующий прирост производства бумаги. Максимальное количество произведенной бумаги обычно зависит от способности к высушиванию и так как способность к высушиванию зависит от количества удаленной из влажной бумаги воды, можно заключить, что производительность прессовой части с применением новой очищающей композиции A по сравнению с применяемым ранее продуктом согласно EP 1556547 B1 по меньшей мере такая же хорошая, если не лучше.
Большим преимуществом этого результата является то, что можно предотвратить применение алифатических углеводородов. Алифатические углеводороды можно заменить продуктом, который содержит значительно меньшее количество растворителя и этот растворитель биологически разлагаемый и по существу не токсичный. Данное преимущество не влечет за собой недостатков для производительности бумагоделательной машины.
Обработка технологической воды
Большая бумагоделательная машина для получения упаковочного картона (покрывная бумага и гофрированная бумага для получения складных коробок) была обработана основанной на натрийгипохлорите/аммониевой соли окислительной биоцидной системой (хлорамин) против биологических отложений. Однако эта обработка не исключает образования мешающих отложений из «клейких веществ» и т.д., которые образуются на находящихся под водой поверхностях в коротком контуре и на формующих сетках и направляющих вальцах. Машина была выключена для очищения этих частей от загрязнений органическими материалами. Анализ загрязнений показал, что загрязнения не имели микробиологического происхождения, такого как, например, слизь, а в большинстве своем представляли собой клейкие веществ из сырья из макулатуры.
Для решения этой проблемы позднее, в дополнение к стандартной ударной дозировке окислительной биоцидной системы, была запущена вторая обработка с непрерывным дозированием применяемого при эксплуатации очищающего средства. Это очищающее средство представляло собой безводную очищающую композицию согласно EP 1556547 B1, включающую алифатические углеводороды, ПАВ и апельсиновый терпен. Эта очищающая композиция в количестве 400 г очищающей композиции на тонну производимой бумаги была непрерывно дозирована в короткий контур в месте перед смесительным насосом, где новый концентрированный продукт добавляется в короткий контур.
Это встроенное очищающее средство применялось в течение 4 лет на постоянной основе в сочетании с окислительным биоцидом.
Для сравнения применяли новую основанную на воде применяемую при эксплуатации очищающую композицию OLC-1 по изобретению, которая содержала биологически разлагаемый растворитель, ПАВ и комплексообразователь. Применяемое количество было таким же, а именно 400 г добавки на тонну получаемой бумаги. Оборудование, включая дозирующие насосы, дозирующие трубопроводы, форсунки и т.д., которые применяли для введения новой очищающей композиции, были такими же, как для применяемого ранее продукта. Дозирующая система, насосы и т.д. перед заменой продукта были промыты.
Результаты:
С новой применяемой при эксплуатации очищающей композицией OLC-1 больше года не было необходимости незапланированно отключать машину для того, чтобы, например, удалить «клейкие вещества» с формующих сеток или направляющих вальцов.
Одновременно в этот период времени наблюдалось увеличение среднего объема производства бумаги. Так как максимальное количество произведенной бумаги по меньшей мере частично зависит от сокращения простоев производства и предотвращения ненужных отключений, таких как незапланированная очистка, можно заключить, что производительность новой применяемой при эксплуатации очищающей композиции OLC-1 в коротком контуре по меньшей мере также хороша, если не лучше, чем исходный продукт.
Еще одним преимуществом является то, что использования алифатических углеводородов в составе очищающей композиции можно избежать и заменить их на продукт, который содержит значительно меньшее количество растворителя, а заменяющий растворитель биологически разлагаемый и по существу не токсичен. Это преимущество может быть достигнуто без ущерба для производительности бумагоделательной машины.
4. Применение окислительного биоцида на основе монохлорамина, полученного из гипохлорита натрия и хлорида аммония, вместе с основанным на воде применяемым при эксплуатации-очищающим средством OLC-3, включающим ПАВ и биологически разлагаемый комплексообразователь.
Применяли бумагоделательную машину для получения этикеточной бумаги, офсетной бумаги и разделительной бумаги. Применяемый волокнистый материал представлял собой химически отбеленную пульпу из устройства для получения пульпы бумажной фабрики. В состав бумаги также входили карбонатный наполнитель и различные виды клеев, включая клеи из природной смолы и AKD (эмульсия алкилкетенового димера и воска). Бумагоделательную машину обработали окислительной биоцидной системой на основе гипохлорита натрия/бромида аммония (бромид-активированный хлорамин («BAC») от биологических отложений.
Однако эта обработка не смогла в достаточной мере уменьшить мешающие отложения смол и т.д., образующиеся на находящихся под водой поверхностях в коротком контуре, на формующих сетках, направляющих вальцах и на прессовых сукнах. Машина была выключена для очищения этих частей от загрязнений органическими и неорганическими материалами. Анализ загрязнений показал, что загрязнения не имели микробиологического происхождения, такого как, например, слизь, а в большинстве своем представляли собой клейкие веществ из компонентов сырья для производства бумаги вместе с неорганическими наполнителями.
В дополнение к стандартной ударной дозировке окислительной биоцидной системы, была запущена вторая обработка с непрерывным дозированием применяемого при эксплуатации очищающего средства. Это применяемое при эксплуатации очищающее средство представляло собой безводную очищающую композицию согласно EP 1556547 B1, включающую алифатические углеводороды, ПАВ и апельсиновый терпен. Эта очищающая композиция была дозирована в количестве 400 г очищающей композиции на тонну производимой бумаги. При этом примерно 2/3 этого количества непрерывно добавлялось к воде в очистительные распылительные трубы высокого давления для прессовых сукон, а оставшееся количество поступало в месте потока воды для разбавления для напорного ящика, перед фильтрующей сеткой для воды для разбавления.
Комбинацию бромид-активированного хлорамина и основанного на алифатическом углеводороде применяемого при эксплуатации очищающего средства применяли в течение длительного времени на непрерывной основе.
Для проведения сравнения окислительную биоцидную систему, основанную на бромид-активированном хлорамине заменяли монохлорамином, полученным из гипохлорита натрия и хлорида аммония и дополнительно применяли основанную на воде, не содержащую растворитель композицию (OLC-3), основанную на ПАВ и биологически разлагаемом комплексе. Дозирующее устройство для монохлорамина состояло из устройства для предразбавления двух материалов предшественников и последующего их смешивания в процессе эксплуатации машины в определенном соотношении. Затем полученный монохлорамин дозировался непосредственно в бумагоделательную машину.
Основанная на воде композиция OLC-3 по изобретению с помощью таких же насосов и труб, как в случае предшествующего очищающего средства дозировалась в процессе эксплуатации машины, однако дозирующую систему, насосы и т.д. перед этим промывали растворителем.
Раствор гипохлорита натрия (примерно 12% масс./об. по хлору) и раствор хлорида аммония (20% масс./масс. в воде) отдельно друг от друга разбавляли примерно до 20-кратного объема промышленной водой и затем смешивали в соотношении 1,6 объемных частей отбеливателя гипохлорита натрия к одной объемной части первоначального раствора хлорида аммония. Концентрация хлорида аммония в таким образом полученном растворе составляла примерно от 0,25 до 0,30% масс./об. Эта концентрация зависит от точности предразбавления материалов предшественников, в частности концентрации гипохлоритного отбеливателя. Раствор монохлорамина дозировался в тех же местах дозирования в контур подсеточной воды I, что и предшествующий биоцид.
Очищающую композицию согласно EP 1556547 заменяли новой очищающей композицией OLC-3, которая содержала водный раствор двух видов детергентов и комплексообразователь, при этом комплексообразователь биологически разлагаемый и не токсичный.
Результаты:
С комбинацией нового биоцида монохлорамина и нового применяемого при эксплуатации очищающего средства OLC-3 через несколько месяцев достигли существенного улучшения очищения прессовых сукон по сравнению с предшествующей программой обработки. Необходимость периодической ударной мойки сукон, для которой требуется короткая остановка производства, случалась реже.
Кроме того, находящиеся под водой поверхности, трубопроводы для воды для разбавления для напорного ящика и прессовый фильтр для воды для разбавления были чище, чем в случае предыдущей системы. Эта чистота во время запланированных остановок была оценена инспекцией. Частота дефектов бумаги была сокращена.
Так как в этой особой комбинации для обработки не присутствует никакой растворитель, это значит, что никакой летучий органический углеводород (VOC) не высвобождается в окружающую среду, что является большим преимуществом для окружающей среды.
5. Применение окислительного биоцида монохлорамина, полученного из гипохлорита натрия и хлорида аммония, вместе с основанным на воде применяемым при эксплуатации очищающим средством OLC-1.
Применяли бумагоделательную машину для получения ассортимента бумаги, включая бумагу для книгопечатания. Применяемый волокнистый материал представлял собой по существу химически отбеленную пульпу. Композиция бумаги содержала также карбонат кальция в качестве наполнителя, а также различные виды клеев, включая AKD (алкилкетеновый димер).
Бумагоделательная машина была обработана окисляющимся монохлорамином, полученным из гипохлорита натрия и хлорида аммония, против микробных отложений вместе с применяемым при эксплуатации очищающим средством согласно EP 1556547 B1. Однако эта обработка не смогла в достаточной мере уменьшить мешающие отложения, образующиеся на находящихся под водой поверхностях в коротком контуре и на прессовых сукнах.
При этом монохлорамин (MCA) сначала непрерывно подавали в короткий контур бумагоделательной машины (подсеточная вода I), а также добавляли ко всей применяемой свежей воде, так как эта свежая вода применяется для определенных очистительных распылительных труб, например, для сукон в прессовой части.
Встроенное очищающее средство согласно EP 1556547 B1, основанное на алифатическом углеводороде, сначала непрерывно добавляли в поперечный распределитель (разбавленного продукта) (потокораспределитель) перед напорным ящиком и затем дополнительно в точку дозирования в воду, которую применяли в качестве очищающего распыления для всасывающих вальцов в конце стола формующих сеток. Для обеих точек применения это очищающее средство было заменено новой очищающей композицией OLC-1 по изобретению.
Комбинацию нового монохлорамина с новой очищающей композицией OLC-1 проверяли в течение нескольких месяцев. По сравнению с комбинацией с очищающим средством по EP 1556547 B1 было отмечено значительное улучшение при очистке поверхностей, находящихся под водой, в коротком контуре. Промежуток времени до необходимой готовности в испытании был увеличен.
Кроме того, находящиеся под водой поверхности трубопроводов напорного ящика и прессового фильтра оказались чище, чем в случае предыдущей системы. Также снизилась частота дефектов бумаги.
Переход на новое очищающее средство OLC-1 привел к сокращению разрывов полотна бумаги, вызванных химическими отложениями. В конце первого полного срока с новой композицией A, примерно 4 недель, было установлено, что на влажном конце и в прессовой части частота возникновения обрывов снизилась с в среднем 4 в день до в среднем 3 в день. Это означает значимое увеличение времени производства.
6. Применение композиции OLC-3 для очищения и кондиционирования прессового сукна в бумагоделательной машине, использующей переработанную макулатуру.
На большой современной бумагоделательной машине была получена упаковочная бумага (гладкая и гофрированная бумага) из переработанной макулатуры. Такая упаковочная бумага применяется для упаковки продуктов питания, например, в складные коробки. Машина рассчитана на производство 60 тонн такой бумаги в час.
Вначале была установлена система, позволяющая во время коротких перерывов в производстве в автономном режиме подвергать прессовое сукно ударной мойке кислотными или щелочными очищающими средствами. Такие системы часто применяют раз в неделю при использовании переработанной макулатуры. В новой машине очищающее средство также непрерывно дозировалось в процессе эксплуатации, чтобы кондиционировать и сохранять чистыми прессовые сукна.
Так как ударная мойка может привести к прекращению производства до часа, это означает потери производства в 60 тонн.
Первоначальная очищающая композиция согласно EP 1556547 B1, содержащая алифатические углеводороды, ПАВ и апельсиновые терпены, оказалась настолько эффективной при применении в процессе эксплуатации, что автономное очищение кислотными или щелочными очищающими средствами больше не требовалась и, следовательно, была прекращена на несколько лет.
В связи с требованием к промышленности применять для упаковки пищевых продуктов не содержащую минеральные масла бумагу, очищающая композиция из EP 1556547 B1 была заменена новым очищающим средством OLC-3. Примерно через 1 год статистика производства показала, что переход на новое очищающее средство OLC-3 по изобретению не привел к каким-либо потерям производительности в прессовой части и к потерям, связанным с производством бумаги.
7. Мультифункциональная, основанная на воде композиция, включающая воду, ПАВ, ацетальный растворитель и два разных комплексообразователя (глюконат и GLDA) (OLC-6) для проводящегося при эксплуатации очищения частей бумагоделательной машины, включая прессовое сукно.
В лабораторных исследованиях были сравнены разные, вновь разработанные композиции относительно их эффективности при очищении использованных и, вследствие этого, загрязненных прессовых сукон.
Эти использованные прессовые сукна были извлечены из бумагоделательной машины во время планового обслуживания. Прессовые сукна использовали примерно 3 недели и принадлежали бумагоделательной машине, в которой получали упаковочную бумагу из 100% макулатуры.
Таким образом, применяемое прессовое сукно обычно загрязнено веществами, такими как, смолы, клеи, остатки клеящих веществ, минеральные отложения, и т.д., которые
a) уменьшают абсорбирующую способность и пористость сукна и
b) делают сукно гидрофобным, так что вода отталкивается и способность сукна абсорбировать воду снижается.
Испытательный способ для проверки эффективности очищения основан на
а) потере массы образца прессового сукна после очищения, что может считаться мерой очищающего действия и
b) скорости, с которой полностью впитывается капля воды, аккуратно помещенная на прессовое сукно, при этом время меньше одной секунды считается «хорошим».
Потеря массы прессового сукна при очищении
- Несколько дисков диаметром 40 мм вырезали из прессового сукна и маркировали.
- Диски кондиционировали в теплой сушильной печи и сразу взвешивали на 4-значных аналитических весах для определения сухого веса.
- Диск помещали в содержащий 100 мл неразбавленной очищающей композиции и снабженный мешалкой стакан и перемешивали.
- Воду применяли для холостого определения.
- После 30 минут диск вынимали, помещали в стакан с определенным количеством теплой воды и определенное время перемешивали.
- Диск помещали в расположенную на колбе для фильтрования 400 мм воронку Бюхнера, при этом колба для фильтрования была присоединена к водоструйному насосу.
- 2000 мл теплой воды пропускали через диск из сукна под вакуумом.
- Диск высушивали в сушильной печи до постоянного веса и записывали конечный вес.
- Потери массы при очищении сравнивали.
- Для каждой проверенной очищающей композиции процедура выполнялась дважды, причем двойные результаты должны были находиться в пределах определенных допусков.
Модифицированный способ очищения
- Для образцов OLC-4 и OLC-5 применяли модифицированный способ, при этом для первой очищающей композиции применяли 30-минутную продолжительность контакта, включая стадию промывки, а затем повторяли стадию очищения со вторым очищающим средством, также 30 минут. Эта методика имитирует одновременное применение двух очищающих средств.
Улучшение времени впитывания капли воды после очищения
- Каплю воды осторожно из пипетки помещали на поверхность очищенного прессового сукна.
- С помощью секундомера измеряли время, за которое капля полностью впитывалась в сукно.
- Измерение проводили по меньшей мере дважды.
- Измерение также проводили на неочищенном сукне.
- Более продолжительное время показывает, что сукно гидрофобное и поэтому менее эффективно при использовании.
Проверяли следующие применяемые при эксплуатации очищающие композиции:
OLC-1: при этом речь идет о нейтральном, основанном на воде очищающем средстве, включающем воду, ПАВ, бутилаль и GLDA
OLC-2: при этом речь идет о кислотном, основанном на воде очищающем средстве, включающем воду, ПАВ, бутилаль, гликолевую кислоту и GLDA
OLC-3: При этом речь идет об основанном на воде очищающем средстве, включающем воду, глюконат натрия и ПАВ
OLC-4=OLC-2 плюс OLC-3: сначала применяли композицию OLC-2 и сразу затем композицию OLC-3
OLC-5=OLC-3 плюс OLC-2: сначала применяли композицию OLC-3 и сразу затем композицию OLC-2
OLC-6=C: при этом речь идет о по существу комбинации компонентов из OLC-1 и OLC-3
Результаты:
Применяемая композиция
Потеря веса сукна после очищения,%
Время впитывания капли (DRT)(Сек.)
OLC-1
0,5
0,1
OLC-2
2
0,1
OLC-3
1,8
0,1
OLC-4
3,3
0,1
OLC-5
2,6
0,1
OLC-6
2,4
0,5
Холостой опыт
0,2
100
Результаты графически представлены на фиг. 3.
Следовательно, мультикомпонентная смесь OLC-6 показывает существенное улучшение при удалении загрязнений с исследуемых загрязненных образцов сукон, по сравнению с отдельно применяемыми композициями OLC-2 и OLC-3.
Применяемые для очищающих композиций OLC-4 и OLC-5 процедуры не могут сравниться с OLC-6, так как в их случае речь идет о двойном процессе очищения, который требует по меньшей мере двойной продолжительности очищения и примерно двойного количества основных компонентов композиций для очищения.
Кроме того, испытания показали, что также кислотная композиция OLC-2, которая является кислотным вариантом OLC-1, показывает преимущества при очищении для данного загрязненного сукна.
На фиг. 4 графически представлены результаты определения времени впитывания капли после очищения.
Хотя смесь OLC-6 в испытании с впитыванием капли показала себя незначительно хуже, чем все другие, время 0,5 секунд, тем не менее, считается очень хорошим.
Новые применяемые при эксплуатации композиции очищающих средств по изобретению основаны на воде (>40 масс.%) и находятся в форме микроэмульсии или в растворе. Следовательно, содержание активных веществ значительно ниже, чем раньше, и результат очищения по сравнению с уровнем техники такой же или даже лучше. Отказ от применения алифатических углеводородов означает большое преимущество для окружающей среды. В целом компоненты биологически разлагаемые и не токсичные. Новые применяемые во время эксплуатации композиции очищающих средств по изобретению полностью удовлетворяют требованиям промышленной упаковки продуктов питания.