ES2234955T3 - Procedimiento para la preparacion de baños de desengrase. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la preparación de baños de desengrase, en el que una fase de aceite (38, 56) es separada por flotación de la solución de proceso (12) empleada en el baño de desengrase (10), en el que la solución de proceso (12) es calentada, inmediatamente antes o durante la flotación, hasta más de 70C, caracterizado porque, la fase de aceite (38, 56) es enfriada, mientras flota en la superficie de la solución de proceso, de manera que la fase de aceite se espesa para proporcionar una sustancia muy viscosa, la que a continuación es absorbida, evacuada o descargada.

Description

Procedimiento para la separación de baños de desengrase.

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de baños de desengrase, en el que una fase de aceite es separada mediante flotación de la solución de proceso empleada en el baño de desengrase, de tal modo que la solución de proceso es calentada justo antes o durante la flotación hasta más de 70ºC.

Durante la galvanización por inmersión en caliente y los procedimientos de protección anticorrosiva comparables está prevista por regla general en el tratamiento previo una etapa de desengrase en la cual las superficies de metal son liberadas de aceites o grasas adheridos en etapas de transformación anteriores, antes de que la mercancía sea suministrada a la siguiente etapa, el decapado. En adelante se utilizará el concepto "aceite" como término genérico para aceites y grasas.

Lo más frecuente en los talleres de galvanización por inmersión en caliente es encontrar el llamado desengrase "ácido". Para ello, se emplean unas soluciones de proceso que contienen agentes tensoactivos y mezclas de ácidos (ácido sulfúrico, clorhídrico y fosfórico), para limpiar la mercancía afectada por aceite.

Según las indicaciones del fabricante los baños de desengrase "ácidos" tienen una duración aproximadamente entre 5 y 7 años. El medio de desengrase presenta en la mayoría de casos dos componentes, en los que uno de los componentes (concentrado de ácido) sirve para el ajuste del valor del pH y la otra (concentrado de agente tensoactivo) para el del agente tensoactivo. Si se conocen la carga de aceite en el baño así como las cantidades de arrastre se pueden calcular la concentración límite/de equilibrio de la fase de aceite así como la duración "relativa". Por duración relativa se entiende el tiempo necesario hasta que se alcanza un estado del baño en el cual la cantidad de introducción de aceites en el baño de desengrase es igual de grande que la cantidad de arrastre del aceite en los procesos siguientes (regeneración in situ). Cuando se alcanza este estado se pone en cuestión la efectividad del baño de desengrase. Esta duración "relativa" está, en particular en el caso de cargas de aceite muy altas, muy por debajo de la duración nominal.

A la etapa de desengrase le siguen los baños de decapado en los cuales el material para galvanización es liberado de impurezas de su propio tipo como óxido y cascarilla. Los baños de decapado constan de mezclas de agua y ácido clorhídrico las cuales, en el transcurso de su duración, se enriquecen con hierro, mientras que correspondientemente desciende el contenido en ácido clorhídrico. Para determinados valores límite [contenido en Fe \geq 139 g/l] o en caso de una velocidad de decapado insuficiente estos son eliminados mediante los caminos de eliminación conocidos. Dado que los baños decapantes se enriquecen durante el transcurso de su duración con arrastres procedentes del baño de desengrase (agentes tensoactivos, aceites), mientras que la concentración de hierro aumenta constantemente y el componente de ácido desciende correspondientemente, el límite de solubilidad o de saturación de aceites se desplaza hacia concentraciones menores. La consecuencia es que, en especial al final de la duración, se segregan unas cantidades notables de aceite en la superficie de los baños decapantes y por consiguiente perturban el proceso de tratamiento previo. Este fenómeno es reforzado frecuentemente además porque al final de la duración los baños se calientan más con el fin de alcanzar una velocidad de decapado suficiente. Los aceites segregados son arrastrados en los procesos siguientes y pueden dar lugar a galvanizaciones defectuosas, que conllevan otras etapas de transformación, en su caso, hasta una nueva galvanización. Además, los aceites arrastrados se vuelven a encontrar en el polvo de filtro aspirado del baño de galvanización lo que, además de suponer mayores costes de eliminación para el polvo de filtro (el precio de eliminación del polvo de filtro se rige principalmente por la porción de aceite contenida), conlleva también reducciones de la duración de las mangas de filtración. Para mantener lo más pequeñas posibles las cantidades de aceite que flotan en la superficie en los baños decapantes, son necesarias unas medidas de mantenimiento muy costosas.

Procedimientos conocidos para la separación de aceites del baño de desengrase son procedimientos de filtración de corriente transversal como la micro o ultrafiltración los cuales, sin embargo, se pueden utilizar únicamente de forma limitada a causa de su propensión a los fallos y de su gran complejidad.

En el documento EP-A-0 838 539 se propuso un procedimiento en el que mediante la separación por gravedad (flotación) a una temperatura de la solución de proceso comprendida entre 40 y 70ºC debía conseguirse una separación en tres fases, de las cuales una contiene principalmente aceites y la otra principalmente sustancias auxiliares.

Por los documentos JP-A-53 058 437 y JP-A-58 034 182 se conocen los procedimientos del tipo mencionado al principio en los cuales la solución de proceso se calienta a más de 80ºC.

Por el documento WO-A-89/01056 se conoce un procedimiento en el cual la solución de proceso es mantenida durante un periodo de tiempo a una temperatura comprendida entre 80 y 100ºC y a continuación es enfriada de nuevo en un intercambiador de calor y es finalmente filtrada.

La invención tiene como objetivo garantizar, con un procedimiento sencillo y a pesar de ello eficiente, un contenido en aceite constante y permanentemente bajo en el baño de desengrase.

Este objetivo se alcanza según la invención gracias a que la fase de aceite es enfriada, mientras flota en la superficie de la solución de proceso, de manera que la fase de aceite se espesa proporcionando una sustancia muy viscosa, la cual a continuación es absorbida, evacuada o descargada.

Si se calientan soluciones de desengrase enriquecidas o cargadas con aceites hasta una temperatura comprendida entre 70 y 100ºC, se supera el límite de solubilidad y los aceites que se encuentran en la emulsión flotan en la superficie del baño, se concentran allí y forman, durante el enfriamiento, una capa continua, altamente viscosa, que se puede reconocer ópticamente, la cual se puede absorber o evacuar con facilidad. El procedimiento no exige, en la forma de realización más sencilla, el empleo de aditivos químicos, tales como agentes de floculación y similares y se puede, en caso de funcionamiento discontinuo o continuo, automatizar prácticamente por completo, de manera que se posibilita una preparación de la solución de proceso con unos costes muy favorables y, como se ha demostrado, a pesar de ello completamente efectiva. Dado que la solución de proceso preparada es conducida de vuelta al baño de desengrase, la energía utilizada para calentar la solución de proceso hasta una temperatura relativamente alta, se puede aprovechar para calentar el baño de desengrase o para mantenerlo a una temperatura de funcionamiento de manera que se hace posible también una forma de trabajo energéticamente muy eficiente.

El procedimiento no sólo se puede utilizar en etapas de desengrase "ácidas" sino que se puede transferir también a baños de desengrase básicos.

De las reivindicaciones subordinadas resultan perfeccionamientos ventajosos de la invención.

Dependiendo de lo próxima que la temperatura de separación sea a 100ºC, tanto más concentrada y densa será la capa de aceite que flota en la superficie. Además se puede apoyar la expresión de esta capa mediante medidas constructivas como, p. ej. el estrechamiento del recipiente de preparación en la zona superior. Para contenidos en aceite de aproximadamente 0,5 g/l en el baño de desengrase se puede garantizar de este modo la expresión de la capa de aceite con el grado de concentración deseado.

La formación del límite de fase entre aceite y el líquido de proceso se puede alcanzar o bien calentando un volumen de baño determinado hasta la temperatura mencionada anteriormente, de manera que la capa de aceite se separe de la solución de proceso y ascienda gradualmente hacia arriba, o bien calentando el líquido de proceso en un recipiente de mezcla, el cual está dotado con un agitador, agitándolo hasta el mismo margen de temperatura, de manera que las partículas de aceite/grasa asciendan individualmente hacia la superficie y formen allí una capa continua. Se ha demostrado que cuando la densidad de concentración de la capa de aceite es suficiente tiene lugar, durante la fase de enfriamiento del líquido de proceso, un cambio de estado de agregación del aceite: el concentrado de aceite/grasa en sí líquido "espesa" para dar una sustancia viscosa. Este proceso tiene lugar tanto más rápido y con mayor expresión cuando se elige la temperatura de separación próxima a 100ºC y el enfriamiento se lleva a cabo a continuación con mucha rapidez.

Este cambio de estado de agregación del concentrado, que debido a su consistencia tiene una gran fuerza de adhesión, facilita de forma muy notable la retirada de la capa de concentrado, por ejemplo con la ayuda de un absorbedor de banda o de disco.

El proceso de enfriamiento se puede acelerar, con recuperación simultánea de calor, mediante intercambio de calor con la solución de proceso (p. ej. en procedimiento de contracorriente).

En la preparación discontinua se calienta un determinado volumen de baño, el cual en cuanto a su contenido en aceite depende de la cantidad de introducción diaria de aceites a través del material para galvanización, en un recipiente de preparación de pared doble hasta entre 70 y 100ºC. El recipiente de preparación está dispuesto en derivación respecto del baño de desengrase y está equipado con una calefacción interna. Mediante el calentamiento tiene lugar la separación de la emulsión aceite-agua y la fase de aceite más ligera forma una capa continua en la superficie del líquido. Tan pronto como se ha alcanzado la temperatura límite deseada, es mantenida constante durante un cierto intervalo de tiempo, y entonces se llena (para formar la capa de separación) la envoltura doble con líquido de proceso en circulación, y el líquido de proceso es conducido con retorno de corriente continuo en el baño de desengrase a través de la envoltura doble. Este líquido de proceso es calentado, gracias al intercambio de calor, por el líquido de proceso elaborado en el espacio interior del recipiente. Por consiguiente se reducen las cantidades de energía necesarias para el procedimiento de preparación descrito y se devuelven en forma de energía térmica al baño de desengrase. La solución de proceso regenerada se enfría muy rápido como consecuencia de la medida descrita. La capa de aceite separada y concentrada en la superficie del líquido lleva a cabo, durante la fase de enfriamiento, dicho cambio de estado de agregación y se transforma de una emulsión fuertemente concentrada en una sustancia fuertemente viscosa. Dado que la sustancia presenta una elevada fuerza de adhesión, puede ser retirada sin problemas mediante unos dispositivos de absorción adecuados o también con otros métodos de retirada (p. ej. membrana, dispositivos de filtrado, cuchara, etc.). El concentrado de aceite/grasa retirado presenta aproximadamente un contenido en aceite/grasa comprendido entre 10 y 25% y es reunido en un recipiente colector y eliminado de forma discontinua. El material de flotación limpiado es conducido de vuelta al baño de desengrase, a través de una unidad de filtración p. ej. filtro de bolsa) para separar el lodo de fosfato de hierro y reducir la caída de lodo de fosfato de hierro en el baño de desengrase, y tiene un contenido en aceite inferior a 0,2 g/l. Cuando a causa de la flotación de las partículas de aceite/grasa son "arrastrados" también parcialmente agentes tensoactivos, la pequeña pérdida de agentes tensoactivos se puede compensar mediante "regeneración" discontinua del baño de desengrase con concentrado de agente tensoactivo. Sin embargo, es probable que en el caso de los agentes tensoactivos separados por flotación se trate, por lo menos en parte, de agentes tensoactivos "usados" ligados a aceite y que por ello ya no son efectivos. La retirada de estos agentes tensoactivos usados es entonces un efecto de regeneración adicional.

Alternativamente la separación térmica y la separación del aceite relacionada con ella puede llevarse a cabo también de forma continua.

A continuación se explican con mayor detalle los ejemplos de formas de realización de la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 representa un esquema de una instalación de preparación para la realización discontinua del procedimiento según la invención; y

la Fig. 2 representa un esquema de una instalación de preparación que funciona de manera continua.

En la Figura 1 se muestra un baño de desengrase 10 de una instalación de galvanización por inmersión en caliente el cual contiene una solución de proceso 12 cargada con aceite, por ejemplo una mezcla de ácidos. Un sistema de conducciones 14 con unas válvulas de cierre 16, 18, 20, 22, 24, 26 y 28 y una bomba 30 conecta el baño de desengrase 10 con un recipiente de separación 32, que presenta una envoltura hueca 34 y una calefacción 36.

El recipiente de separación 32 es llenado, a través de la válvula de cierre 16, la bomba 30 y la válvula de cierre 18, con una cantidad determinada de solución de proceso 12, mientras que todas las demás válvulas de cierre están cerradas. Tras la finalización del proceso de llenado se desconecta la bomba 30 automáticamente mediante un control de proceso no mostrado y se cierra la válvula de cierre 18. La solución de proceso que está en el recipiente de separación 32 es calentada, con la ayuda de la calefacción 36, hasta una temperatura de por ejemplo 95ºC. Con ello se produce en el recipiente de separación una separación de la solución de proceso en una fase acuosa y una fase de aceite 38 menos densa, la cual flota hacia la superficie, formando allí una capa de concentrado fuertemente enriquecida con aceite.

Transcurrido un cierto tiempo de espera se abren las válvulas de cierre 20 y 22 y es la solución de proceso 12 es conducida, desde el baño de desengrase 10, con la ayuda de la bomba 30, a través de las válvulas de cierre 16 y 20 y a través de la envoltura hueca 34 del recipiente de separación 32 y a continuación a través de la válvula de cierre 22 de vuelta al baño de desengrase 10. Gracias a la solución de proceso más fría en la envoltura 34, la solución de proceso que hay en el interior del recipiente de separación 32 es enfriada relativamente rápido. Gracias a ello se produce un espasamiento de la fase de aceite 38. El concentrado, espesado de esta forma hasta formar una masa relativamente viscosa y que se adhiere bien, es retirado con la ayuda de un absorbedor de disco 40 y es reunido hasta su eliminación definitiva en un recipiente colector 42.

A continuación se cierran las válvulas de cierre 16, 20 y 22 y, en lugar de ellas, se abren las válvulas de cierre 24 y 26. La solución de proceso preparada es extraída a continuación por bombeo a través de la válvula de cierre 24, un filtro 44 y la bomba 30 y conducida de vuelta, a través de la válvula de cierre 26, al baño de desengrase 10. El calor residual de la solución de proceso del recipiente de separación 32 sirve por consiguiente para mantener la temperatura de funcionamiento en el baño de desengrase 10.

Para vaciar la envoltura 34 del recipiente de separación 32 se abre la válvula de cierre 28 y se cierra la válvula de cierre 24, de manera que el líquido es bombeado de vuelta, desde la envoltura 34, a través de la válvula de cierre 28, la bomba 30 y la válvula de cierre 26, al baño de desengrase 10.

A continuación se puede iniciar, si es necesario, un nuevo ciclo de preparación.

Como ejemplo de realización alternativo se describe, a partir de la base de la Figura 2, un procedimiento de preparación continuo.

Se conduce líquido de proceso del baño de desengrase (no representado en la Figura 2), con un caudal de por ejemplo 100 l/h, a través de un recipiente de separación 46, estrechado por un extremo superior y por uno inferior, y se calienta en un calentador de paso continuo 48 preconectado hasta una temperatura de por ejemplo 90ºC. La introducción de la solución de proceso en el recipiente de separación 46 tiene lugar, a través de un distribuidor 50, por encima de una criba 52 montada en el recipiente de separación 46. El recipiente de separación 46 está rodeado, a excepción de su extremo superior estrechado, por una envoltura 54 termoaislante. La fase de aceite 56 separada térmicamente asciende en el recipiente de separación y forma, en la parte superior del recipiente de separación que no está aislada térmicamente, una capa de concentrado líquida que se enfría y que fluye a través de un rebosadero 58 hacia un recipiente colector 60.

El lodo de fosfato de hierro 62, que resulta de la solución de proceso en el recipiente de separación, se reúne en la parte inferior en forma de embudo del recipiente de separación y puede ser evacuado, a través de una corredera 64 y un filtro 66, p. ej, un filtro de bolsa, hacia un recipiente colector 68.

La solución de proceso limpia, que presenta un contenido residual de aceite inferior a 0,2 g/l, es retirada del recipiente de separación 46 a través de la conducción 70 situada debajo de la corredera 52 y es conducida de vuelta de forma continua, a través de una conducción ascendente 72 y un rebosadero 74, al baño de desengrase. El líquido de proceso presenta al mismo tiempo todavía una temperatura de aproximadamente 85ºC.

Entre los rebosaderos 58 (concentrado de aceite) y 74 (solución de proceso limpia) existe una diferencia de nivel D la cual está dimensionada de tal manera que, debido a las densidades específicas diferentes, el nivel de la solución de proceso limpia en el recipiente de separación es mantenido por debajo del rebosadero 58 y a través del rebosadero 58 se retira selectivamente el concentrado.

Para una capacidad del recipiente de separación 46 de 250 l se puede lograr de este modo, con una instalación que requiere muy poco mantenimiento, una capacidad de preparación que corresponde a una cantidad de concentrado que hay que eliminar de aproximadamente 1500 kg al año.

Claims (8)

1. Procedimiento para la preparación de baños de desengrase, en el que una fase de aceite (38, 56) es separada por flotación de la solución de proceso (12) empleada en el baño de desengrase (10), en el que la solución de proceso (12) es calentada, inmediatamente antes o durante la flotación, hasta más de 70ºC, caracterizado porque, la fase de aceite (38, 56) es enfriada, mientras flota en la superficie de la solución de proceso, de manera que la fase de aceite se espesa para proporcionar una sustancia muy viscosa, la que a continuación es absorbida, evacuada o descargada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de la solución de proceso (12) asciende a más de 85ºC durante la flotación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como medio de refrigeración para enfriar la fase de aceite (38, 56) se utiliza la solución de proceso (12), que es conducida de nuevo de vuelta al baño de desengrase (12).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, una cantidad parcial de la solución de proceso (12) es introducida, por cargas, desde el baño de desengrase en un recipiente de separación (32), siendo preparada en el mismo mediante flotación y conducida a continuación de vuelta al baño de desengrase (10).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- llenar el recipiente de separación (32) con la solución de proceso;

- calentar la solución de proceso en el recipiente de separación (32);

- enfriar la solución de proceso en el recipiente de separación (32) haciendo pasar la solución de proceso (12) del baño de desengrase (10) a través de una envoltura hueca (34) del recipiente de separación (32);

- absorber o evacuar la fase de aceite (38) de la superficie del líquido en el recipiente de separación (32), y

- conducir la solución de proceso limpia de vuelta al baño de desengrase (10).

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la solución de proceso (12) es conducida, desde el baño de desengrase (10), de forma continua a través de un calentador de paso continuo (48) y de un recipiente de separación (46), en el que el nivel de líquido es mantenido mediante un rebosadero (74) en una conducción que conduce de vuelta al baño de desengrase (10), y porque la fase de aceite (56) que flota en la superficie del líquido en el recipiente de separación (46) es descargada continuamente a través de un rebosadero (58) dispuesto más alto.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el líquido de proceso conducido de vuelta al baño de desengrase (10) es filtrado.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el lodo (62) resultante de la solución de proceso por flotación se acumula en el fondo del recipiente de separación (46) y es retirado de vez en cuando.