SU1456464A1 - Способ регенерации водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  производства смазочно-охлаждающей жидкости, в частности регенерации водной эмульсии . Цель - повышение степени очистки жидкбсти и ее срока службы в процессе обработки металлов. Регенерацию ведут отстаиванием жидкости с последующей ее флотацией и фильтрованием. При этом часть жидкой фазы после фильтровани  подвергают ультрафильтрации с получением на фильтре концентрата , который разбавл ют водой и смешивают с оставшейс  жидкой фазой от фильтровани . Полученную смесь подают на использование при обработке металлов, а фильтрат после ультрафильтрации вывод т из процесса с необходимой скоростью. Последнюю определ ют по.ф-ле (Ск-Со)/(1- -е) (Ср-Сд) MVcyT, где q - количество жидкой фазы, удал емой при отстое, флотации и фильтрации совместно с загр знени ми, м /сут/ х - показатель степени, равен ) 6 - объем смазочно-охлаждающей жидкости в системе регенерации, С - концентраци  неорганических солей в исходной смазочног охлаждающей жидкости , кг/м J Сц - предельно допустима  концентраци  солей в смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м j ,j - г концентраци  неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ; ,75-0,95 - эмпирический коэффициент; t - врем  достижени  предельно допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей / гжидкости при отстое, флотации и фильтрации , сут. Эти услови  позвол ют добитьс . посто нной концентрации хлоридов металлов в смазочно-охлаждающей жидкости ниже критической

Description

1

Изобретение относитс  к холодной прокатке металла и предназначено дл 

.регенерации смазочно-охлаждающих .жидкостей (СОЖ) на масл ной основе.

представл ющих собой системы, в которых масло диспергировано в дисперсионной среде, например воде, в частности смаз,очно-охлаждаю1дих эмульсий типа масло/вода, и может быть использовано в машиностроении, металлообработке .

Целью изобретени   вл етс  повышение степени очистки СОЖ и ее срока службы.

Смазочно-охлаждающа  жидкость, примен ема  дл  обработки металла, например дл  холодной прокатки, представл ет собой устойчивую водомасл - ную эмульсию типа масло в воде. СОЖ готовитс  на основе технического эмульсола либо растительного масла (пальмового, подсолнечного и др.).

Свежеприготовленна  СОЖ до подачи ее на прокатный стан представл ет собой эмульсию, например, пальмового масла, содержащую 5000-10000 мг/л эмульгированного пальмового масла с эмульгатором - натриевыми мылами жирных кислот, свободных масел 100 мг /л, механических примесей 20 мг/л, хлоридов 100 мг/л.

В процессе эксплуатации СОЖ загр зн етс  незаэмульгированными (свободными ) маслами, попадак цими в нее из гидравлических систем прокатных станов или за счет подаваемой на стан технологической смазки,-/механическими примес ми за счет истирани  металла и износа прокатных валков и водорастворимыми неорганическими сол ми, вносимыми с обрабатываемым металлом из-за неполной отмывки металла после непрерывного травильного агрегата. Кроме того, вследствие высокой температуры и давлени , создаваемого в зоне деформации металла, происходит старение эмульсии и полимеризаци  смазочных материалов, что приводит к образованию механических примесей органического происхождени  (взвеси, смолистые и сажистые вещества ) .

Например, после эксплуатации эмульсии на прокатном стане в тече- , ние 70 сут без очистки, в-ней содержитс  эмульгированных масел 4430 мг/л, свободных (неэмульгированных) масел 2820 мг/л, хлоридов 816 мг/л, меха- ,нических примесей 1225 мг/л.

Предлагаемьй способ предусматривает непрерывное удаление из системы СОЖ свободных (неэмульгированных) масел и механических примесей .путем

0

0

очистки всего объема СОЖ, вькод щего из стана холодной прокатки, отстаиванием с последующей флотацией и фильтрованием.

Процессы флотации и фильтровани  могут осуществл тьс  в одном аппарате (отстойник-флотатор). Часть жидкой фазы, очищенной от механических примесей и свободных неэмульгированных масел, после фильтровани  подают .на ультрафильтрацию(УФ).

При ультрафильтрации соли проход т через мембр аны с фильтратом и

с вывод тс  из процесса, а эмульгированные масла остаютс  в концентрированной СОЖ. На фильтре ультрафильтра к концентрату эмульсии добавл ют воду , ЧТ00Ы довести концентрадаю смазочных материалов в очищенной СОЖ до первоначального значени  (т.е. количество добавленной воды должно быть равным количеству фильтрата). После чего эту часть регенерирован5 ной СОЖ co дин ют, с оставшейс 

частью СОЖ после фильтровани  и снова направл ют на стан в качестве рабочей СОЖ. Количество выведенного фильтрата после ультрафильтрации COJff зависит от солесодержани  свежеприготовленной COW: (Со), от нормы допустимого солесодержани  в СОЖ (Сц), от емкости системы регенерации СОЖ (Q), от скорости загр знени  (характеризующейс  продолжительностью пе5 риода нарастани  солесодержани  СОЖ от свежеприготовленной до предельно допустимой нормы загр зненности) t, от размера естественных потерь СОЖ с загр знени ми при отстаивании, фло0 тации и фильтровании (q), от солесодержани  регенерированной рабочей СОЖ (Ch) и определ етс  по формуле

0

q

а 1Cк-Со)

-kt

)(СР-СО)

, ;мз/сут,,.(1)

где q - количество жидкой фазы,

удал емой при отстое, флотации и фильтровании совместно с загр знени ми, м /сут;

Q - объем СОЖ в системе регенерации , м ;

С - концентраци  неорганических солей в исходной СОЖ,кг/м ;

С - предельно допустима   концентраци  неорганических солей в СОЖ,

Ср -К С ff

t,. концентраци  неорганических солей в регенерируемой СОЖ,

Эрем  достижени  предельно допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой СОЖ при отстое, флотации и фильтрации, сут; К - эмпирический коэффициент,

равный 0,75-0,95.

Использование при ультрафильтрации мембран с размерам пор в интервале 300-600 А позвол ет добитьс  высокой степени разделени . В качестве мембран используют блоки трубчатые ультрафильтрационные с площадью фильтрации каждого блока 0,5 м. В зависимости от размера пор мембран необхог дима разна  суммарна  площадь фильтрации , т.е. разное количество ультрафильтров , так как производительность ультрафильтров зависит от размера пор.

Вывод растворимых неорганических солей из системы повышает стабиль- .ность СОЖ, вследствие чего сокращаетс  образование деэмульгированного масла в СОЖ.

14

Предлагаемый способ может быть осуществлен с использованием дл  отстаивани  и флотации отстойника- флотатора, дл  фильтровани  - ленточного бумажного фильтра, дл  ультОсуществление процесса регенерац в течение 25 сут показывает, что ув личение концентрации неэмульгирован ных масел и механических примесей н значительно (205-215 мг/л .. и 95- 105 мг/л.соответственно), в то врем как содержание хлоридов увеличивает по сравнению с первоначальным в 3 2Q раза и существенно превосходит крит ческую концентрацию 600 мг/л против 400 мг/л.

П р и м е р 2, Очистку от загр з нений с помощью первых трех стадий процесса: отстаивани , флотации и

рафильтрации - трубчатых ультрафильт- 35 отстаивани , флотации и ров. J5 фильтровани  осуществл ют в течение

Производительность горизонтального отстойника 350-400 , врем  пребывани  эмульсии в отстойнике 15- 20 мин, удельна  нагрузка. 4-6,5 м / /м ч. Расход воздуха на напорную флотацию 4-8 , давление в напорных баках 0,35-0,4 ЬШа, расход воды на рециркул цию 33-62%.

Дл  фильтровани  могут быть использованы ленточные бумажные фильтры площадью 7,2 м2 с производительностью до 600 м /ч.

На стадии ультрафильтрации используютс  трубчатые ультрафильтрационные блоки. Площадь фильтрующей поверхности блока 0,5 м, рабочее давление 0,3-0,5 МПа, скорость движени  СОЖ в блоках 4-5 м/с.

Пример 1 (известный способ). Очистку от механических примесей и свободных масел осуществл ют путем отстаивани , флотации и фильтровани . Первоначально на установку нап

40

10 сут. После этого, когда концентра ци  хлоридов .в СОЖ составл ет 380 мг/л, что соответствует ,95, часть жидкой фазы после фильтровани  подают на ультрафильтрацию, причем количество отведенного из системы фильтрата после ультрафильтрации определ ют по формуле (1).

При этом м, ,200 кг/м 45 ,400 кг/мз, сут.

В зависимости от q и К q в опытах составл ло 45-60 л/ч.

При регенерации СОЖ в течение

50 25 сут было показано, что концентраци  загр знений в регенерированной СОЖ меньше, чем по известному способу и составл ет 195-200 мг/л дл  неэмульгированных масел (по известному

55 205-215 мг/л), 65-80 мг/л дл  механических примесей (по известному 95- 105 мг/л) и 315-380 мг/л дл  хлоридов (по известному 590-620 мг/л). .и Концентраци  хлоридов не превышает

х ,

145646А

равл ют эмульсию, имеющую состав свежей СОЖ. Кроме того, в систему ежесуточно добавл ют в среднем 2,5 кг/сут неэмульгированного масла, 1 кг/сут механических примесей и О/ 0,25 кг/сут хлоридов, моделиру  тем самым загр знение эмульсии в процессе прокатки.

1Q Процесс регенерации эмульсии провод т в течение 10 сут. В результате показано, что в течение 1.0 сут происходит медленное нарастание загр знений в СОЖ: концентраци  неэмульгиро- ,g ванного масла 190-200 мг/л, механических примесей 65-80 мг/л, хлоридов 360-380 мг/л (соответствующие концентрации в свежей эмульсии 100 мг/л, 20 мг/л, 200 мг/л). Концентраци  хлоридов через 10 сут приближаетс  к критической (400 мг/л).

Осуществление процесса регенерации в течение 25 сут показывает, что увеличение концентрации неэмульгированных масел и механических примесей незначительно (205-215 мг/л .. и 95- 105 мг/л.соответственно), в то врем  как содержание хлоридов увеличиваетс  по сравнению с первоначальным в 3 Q раза и существенно превосходит критическую концентрацию 600 мг/л против 400 мг/л.

П р и м е р 2, Очистку от загр знений с помощью первых трех стадий процесса: отстаивани , флотации и

0

5

5 отстаивани , флотации и 5 фильтровани  осуществл ют в течение

35 отстаивани , флотации и J5 фильтровани  осуществл ют в течение

40

10 сут. После этого, когда концентраци  хлоридов .в СОЖ составл ет 380 мг/л, что соответствует ,95, часть жидкой фазы после фильтровани  подают на ультрафильтрацию, причем количество отведенного из системы фильтрата после ультрафильтрации определ ют по формуле (1).

При этом м, ,200 кг/м 5 ,400 кг/мз, сут.

В зависимости от q и К q в опытах составл ло 45-60 л/ч.

При регенерации СОЖ в течение

0 25 сут было показано, что концентраци  загр знений в регенерированной СОЖ меньше, чем по известному способу и составл ет 195-200 мг/л дл  неэмульгированных масел (по известному

5 205-215 мг/л), 65-80 мг/л дл  механических примесей (по известному 95- 105 мг/л) и 315-380 мг/л дл  хлоридов (по известному 590-620 мг/л). .и Концентраци  хлоридов не превышает

критической и СОЖ пригодна дл  дальнейшего использовани .

Физический смысл объемной скорости удалени  q, определ емой по формуле , заключаетс  в том, что она представл ет собой количество засоленного фильтрата, выдел ющегос  при ультрафильтрации COF, которое должно быть выведено из сисфемы в процессе регенерации СОЖ. На практике можно .получить любое значение объемной скорости удалени  q путем подключени  необходимого количества ультрафильтров .

В таблице приведены результаты исследований при осуществлении известного способа, где показано содержание механических примесей, неэмульгированных свободных масел и хлоридов после фильтровани  при прохождении СОЖ последовательных стадий отсто , флотации .к фильтровани  в течение различного времени (сут5 и результаты опытов регенерации СОЖ предлагаемь1м способом, где показано содержание хлоридов в рабочей после ее ультрафильтрации.

Там же. (в таблице) показана объем на  скорость удалени  фильтрата (q) котора  определ етс  по формуле q 24 G; . м /сут,

удельна  производительность ультрафильтра при ультрафильтрации данной СОЖ (дл  большинства СОЖ при размере пор л

Zs;t;

где

С -

1

500 А ,05 )

Ч

24

,1 М

t. врем  работы одного ультрафильтра в сутки, ч;

& - ПЛОЩАДЬ одного ультрафильтра ,

24 - количество часов, ч.

Как следует из данных таблица, обработка циркулирующей СОЖ.по предлагаемому способу позвол ет добитьс  посто нной концентрации хлоридов в СОЖ ниже критической (400 мг/л) и . тем самым значительно увеличить срок ее службы} применение ультрафильтрационных элементов с мембранами, имеющими размер пор 300 - 600 А поз

вол ет добитьс  регенерации-СОЖ, использу  небольшие площади фильтровани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ регенерации водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости путем ее отсто  с последующей флотацией и фильтрованием, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени очистки жидкости и срока ее службы в процессе обработки металg лов, часть жидкой фазы после фильтровани  подают на ультрафильтрацию, полученный концентрат на фильтре после ультрафильтрации разбавл ют водой , смешивают с оставшейс  частью

   Q жда;кой фазы после фильтровани  и полученную смесь подают дл  исполь зовани  при обработке металлов, а фильтрат по сле ультрафильтрации вывод т из процесса со скоростью, определ емой по формуле Яо(Ск-Со)

   -,

   5

   -4.

   (1-е

   )(Ср-С„)

   где - количество жидкой фазы, уда- л емой при отстое, флотации и фильтрации совместно с

   Q загр знени ми , м /сут;

   5

   0

   С„ С 5

   0

   объем смазочно-охлаждающей жидкости в системе регенерации , м ;

   концентраци  неорганических солей в исходной смазочно- охлаждающей жидкости, предельно допустима  концентраци  неорганических солей в смазочно-охлаждающей жидкости, С. концентраци  неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости, К - эмпирический коэффициент,

   равный 0,75-0,95; t, - врем  достижени  предельно . допустимой концентрации неорганических солей в регенерируемой смазочно-охлаждающей жидкости при отстое, флотации и фильтраций, сут,

   Составитель Е.Пономарева Редактор Г.Гербер Техред М.ДйдьпсКорректор Г.Решетник

   Заказ 7523/22Тираж 446Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие г. Ужгород, ул. Проектна , 4