Результаты очистки моющего раствора трехпродуктовым гидроциклоном в производственных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

результаты очистки моющего раствора трехпродуктовым гидроциклоном в производственных условиях

Е. И. МАЖУГИН, А. В. ПАШКЕВИЧ

Обоснована необходимость очистки моющих растворов, используемых на ремонтных предприятиях, как от твердых загрязнений, так и от нефтепродуктов. Описана производственная установка для очистки растворов и методика проведения производственных исследований по очистке моющих растворов трехпродуктовым гидроциклоном в ОАО «Витебский мотороремонтный завод». Экспериментальные исследования по очистке моющего раствора на участке разборки двигателей показали достаточно высокую эффективность очистки моющего раствора разработанным трехпродуктовым гидроциклоном. В результате очистки раствора, использовавшегося для очистки деталей двигателей, концентрация нефтепродуктов в растворе снизилась с 21,3 до 4,5 г/л, т.е. на 78,9 %, а концентрация твердых загрязнений - с 1,58 до 0,81 г/л, т.е. на 48,6 %.

We have based the necessity of purification of washing solutions, used at repair companies, from both solid impurities and petrochemicals. We have described the production device for the purification of solutions and methods of conducting production research into the purification of washing solutions by three-product classifier in Vitebsk motor-repair works. Experimental research into the purification of washing solution in the workshop for engine disassembly showed quite high efficiency of purification of washing solution by the developed three-product classifier. In the result of purifying the solution, used for cleansing engine parts, the concentration of petrochemicals in the solution decreased from 21.3 to 4.5 g/l, that is, by 78.9%, and the concentration of solid impurities - from 1.58 to 0.81 g/l, that is, by 48.6%.

Введение

Очистка машин, агрегатов и деталей от загрязнений является одной из основных операций ремонтного производства. От качества и полноты проведения этой операции зависят культура производства, производительность труда рабочих-ремонтников, эффективность использования оборудования и качество ремонта.

Подавляющее большинство моечных операций на ремонтных предприятиях проводят в машинах погружного или струйного типа с применением моющих растворов, которыми чаще всего являются водные растворы синтетических моющих средств (СМС). По мере использования моющие растворы насыщаются твердыми загрязнениями и нефтепродуктами, смываемыми с поверхностей очищаемых деталей, что приводит к потере их моющей способности и необходимости их смены. Образующиеся при этом сточные воды трудно поддаются очистке в обычных канализационных системах и представляют существенную экологическую опасность. Одним из основных способов снижения объемов производственных сточных вод является очистка моющих растворов с целью их повторного использования, т.е. технологическая очистка.

Очистке моющих растворов от твердых загрязнений посвящено достаточно большое количество исследований [1-3], однако в моющем растворе накапливаются и нефтепродукты. Их наличие приводит к тому, что на деталях, смоченных загрязненным раствором, после его испарения остается слой маслянистых загрязнений. Это приводит к повышенной прилипаемости различного рода пыли к очищенной поверхности деталей, что увеличивает интенсивность изнашивания трущихся сопряженных деталей. Поэтому при технологической очистке моющих растворов необходимо удалять не только твердые загрязнения, но и нефтепродукты.

Анализ источников

Очистку моющих растворов от нефтепродуктов и твердых частиц одновременно способны выполнять, так называемые, трехпродуктовые гидроциклоны. На возможность использования трехпродуктового гидроциклона для очистки загрязненных моющих растворов указывает Н. Ф. Тельнов [1], однако он не приводит каких-либо сведений об их исследовании или практическом применении для этих целей. В результате анализа существующих конструкций трехпродуктовых гидроциклонов [4-6] было выявлено, что одним из основных недостатков данных центробежных аппаратов являются большие потери моющего раствора с выделяемыми нефтепродуктами. Нами была предложена конструкция трехпродуктового гидроциклона [7, 8] и система управления им [9, 10]. Данные технические решения позволили устранить этот недостаток за счет изменения конструкции гидроциклона и установки электромагнитных клапанов, управляемых электрическими контактами.

В результате проведения лабораторных исследований были обоснованы рациональные параметры контактов [11] и рациональный режим работы трехпродуктового гидроциклона [12]. Однако данные исследования требуют проверки в производственных условиях. Для определения эффективности применения разработанного трехпродуктового гидроциклона были проведены производственные испытания в ОАО «Витебский мотороремонтный завод».

Методы исследования

Исследования проводились на участке разборки двигателей. Для проведения исследований была собрана установка, гидравлическая схема которой приведена на рисунке.

Рис. Гидравлическая схема производственной установки

1 - бак; 2 - моечная машина; 3 - насос; 4 - трехпродуктовый гидроциклон; 5 - вентиль; 6 - водомерная трубка; 7 - манометр; 8 - система гидравлического перемешивания; 9 - электромагнитные клапаны; 10, 11 -пробоотборники; 12; 13, 14, 15 - приемные емкости

Установка подключалась к моечной машине погружного типа с качающейся платформой. В данной машине промываются детали двигателей, прошедших наружную мойку. В машине в качестве моющей жидкости используется водный раствор моющего средства КМ-1 ТУ 2149-101-10968286-2000 марки 4. Объем бака данной машины составляет 3 м3. Исходная концентрация СМС 20 г/л, рабочая температура раствора 60-65 С. Срок использования раствора до его замены составляет на заводе 10 смен. При проведении исследований бак 1 производственной установки подключался к моечной машине 2. Забор моющего раствора производился из средней зоны бака 2 моечной машины. Раствор при помощи насоса 3 марки КМ 8-18 забирался из бака 1 установки и подавался в трехпродуктовый гидроциклон 4. Необходимая подача устанавливалась при помощи вентилей 5 и контролировалась по манометру 7. Давление подачи составляло 0,02 МПа. Уровень жидкости в баке 1 определялся по водомерной трубке 6. Для предотвращения отстаивания нефтепродуктов и выпадения в осадок твердых загрязнений в придонной части бака 1 установлена система гидравлического перемешивания 8, соединенная с насосом 3. Для управления выводом выделенных загрязнений из гидроциклона на патрубках вывода очищенного раствора, шлама и нефтепродуктов устанавливались электромагнитные клапаны 9. Для отбора проб очищенного моющего раствора и раствора, поступающего на очистку, на соответствующих патрубках были установлены пробоотборники 10 и 11.

Отбор проб моющего раствора производился в приемные емкости 12, 13, 14 и 15. В емкость 12 производился отбор пробы раствора, поступающего на очистку, в емкость 13 - из шламовой насадки, в емкость 14 - очищенного моющего раствора, а емкость 15 - выделенные нефтепродукты.

После очистки моющий раствор самотеком подавался в моечную машину 2.

Сигнал управления выводом выделенных загрязнений обеспечивался установленными в верхней части гидроциклона электрическими контактами с площадью поперечного сечения 1 см2 и зазором между ними 4 мм. Оценка эффективности очистки выполнялась путем анализа проб неочищенного и прошедшего очистку раствора, отработавшего 8 смен, т.е. раствора, достигшего срока использования, близкого к предельному. Пробы отбирались во время работы моечной машины. Для определения загрязненности моющего раствора, поступающего на очистку, отбирались его пробы из питающего патрубка гидроциклона (пробоотборник 11). Для оценки степени очистки раствора трехпродуктовым гидроциклоном отбирались пробы из патрубка вывода очищенной жидкости (пробоотборник 10) и выделенных нефтепродуктов (емкость 15). Отбирались пробы объемом 5 л с трехкратной повторностью через каждый час.

Степень очистки моющего раствора от нефтепродуктов оценивалась гравиметрическим методом [13]. Обработка данных проводилась в химико-экологической лаборатории УО БГСХА по следующей методике. Из отобранных проб при помощи мерного цилиндра второго класса точности бралась навеска объемом 100 мл и переливалась в предварительно взвешенную и доведенную до постоянной массы выпарительную чашку. Далее чашки с навеской взвешивались.

Отобранные пробы состоят из моющего раствора, включающего в себя воду и растворенное в ней моющее средство, нефтепродукты и твердые загрязнения. Определение в пробах масс этих трех компонентов проводилось следующим образом.

Для определения массы воды в пробах выпарительные чашки с ними помещались в сушильный шкаф и выпаривались в течение 8-10 часов. Выпаривание начиналось при температуре 60 С с постепенным ее увеличением до 105 С [14]. После выпаривания воды и охлаждения чашки вместе со шкафом пробы снова взвешивались.

Масса воды в пробе моющего раствора mв определялась следующим образом:

(1)

где m1 - масса чашки с навеской, г; m2 - масса чашки с навеской после выпаривания воды, г.

Для определения количества нефтепродуктов в моющем растворе выпарительные чашки снова помещались в сушильный шкаф и выдерживались в нем при температуре от 180 до 350 С до практически полного испарения пробы. Затем для удаления неиспарившейся части нефтепродуктов чашки с раствором помещались в муфельную печь и выжигались при температуре 550 С до полного озоления остатка. После остывания печи вместе с пробами чашки с остатком также взвешивались. Остатком является в основном моющее средство и твердые загрязнения.

Масса нефтепродуктов в пробе моющего раствора mн определялась по формуле:

(2)

где m3 - масса чашки с озоленной пробой, г.

Для определения концентрации твердых загрязнений в пробах моющего раствора полученный озоленный остаток после выпаривания нефтепродуктов растворялся в 10 %-ной азотной кислоте до растворения компонентов СМС. Далее полученная суспензия пропускалась через фильтровальную бумагу. После этого фильтры доводились до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 100+5С. Масса твердых загрязнений во взятых пробах mтв определялась по формуле:

(3)

где m4 - масса пробы с фильтром, г; m5 - масса пробы с фильтром после высушивания, г.

Концентрация компонентов в исследуемой пробе определялась путем деления массы соответствующего компонента на объем пробы.

Основная часть

Исследования показали, что установка работает устойчиво, периодически производя выброс выделенных нефтепродуктов с частью раствора.

В результате анализа проб было определено содержание нефтепродуктов и твердых загрязнений в них. Средние значения концентрации нефтепродуктов и твердых загрязнений в пробах моющего раствора и выделенных нефтепродуктов представлены в таблице.

Средние значения концентрации нефтепродуктов и твердых загрязнений

Из приведенных данных следует, что в неочищенном растворе концентрация нефтепродуктов довольно существенная. Она превышает концентрацию твердых загрязнений примерно в 13 раз, что объясняется как особенностью загрязнений, смываемых с деталей двигателей, так и оседанием твердых загрязнений в баке моечной машины.

После очистки моющего раствора в трехпродуктовым гидроциклоне концентрация нефтепродуктов снизилась с 21,3 до 4,5 г/л, а твердых загрязнений - с 1,58 до 0,81 г/л.

Выделенные нефтепродукты состоят из моющего раствора и собственно нефтепродуктов, которых в этой смеси около 60 .

Оценка качества очистки моющего раствора от нефтепродуктов и твердых загрязнений выполнялась по степени очистки К, значение которой определялось по следующей формуле:

(4)

где Со - концентрация данных загрязнений в моющем растворе, поступающем на очистку, г/л; С - концентрация данных загрязнений в моющем растворе после очистки, г/л.

Расчеты показали, что после очистки моющего раствора в трехпродуктовом гидроциклоне концентрация нефтепродуктов снизилась на 78,9, а твердых загрязнений - на 48,6 %, что свидетельствует о достаточно высокой эффективности очистки моющего раствора.

очистка моющий раствор ремонтный

Заключение

Экспериментальные исследования по очистке моющего раствора на участке разборки двигателей в ОАО «Витебский мотороремонтный завод» показали достаточно высокую эффективность очистки моющего раствора разработанным трехпродуктовым гидроциклоном с управляемым выводом выделенных нефтепродуктов. В результате очистки раствора, использовавшегося для очистки деталей двигателей, концентрация нефтепродуктов в растворе снизилась с 21,3 до 4,5 г/л, т.е. на 78,9 %, а концентрация твердых загрязнений - с 1,58 до 0,81 г/л, т.е. на 48,6 %.

Литература

1. Тельнов, Н. Ф. Технология очистки сельскохозяйственной техники / Н. Ф. Тельнов.- М.: Колос,1973. - 296 с.

2. Мажугин, Е. И. Тонкослойное сепарирование моющих растворов, используемых при ремонте машин: дис. ...канд. техн. наук: 05.20.03 / Е. И. Мажугин. - М.: ГОСНИТИ, 1987. - 220 с.

3. Казаков, А. Л. Интенсификация гидроциклонной очистки моющих растворов электромагнитной обработкой: дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / А. Л. Казаков - Минск: БГАТУ, 2012. - 150 с.

4. Пашкевич, А. В. Выбор конструкции трехпродуктового гидроциклона для очистки моющих растворов / А. В. Пашкевич // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межвед. тематич. сб. - 2010. - Выпуск 44, Т.2 - С. 121-128.

5. Пашкевич, А. В. Обоснование схемы конструкции гидроциклона для автоматизированной очистки моющих растворов / А. В. Пашкевич, Е. И. Мажугин // Молодежь в науке - 2007: материалы междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, Горки, 4-8 октября 2007 г. / Белорус. гос. с.-х. акад.; ред. совет: А.Р. Цыганов [и др.]. - Горки, 2007. - С. 150-154.

6. Пашкевич, А. В. Обоснование конструкции трехпродуктового гидроциклона с автоматизированным выводом выделенных загрязнений / А. В. Пашкевич, Е. В. Самосюк // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: Междунар. науч.-практ. конф., Могилев, 21-22 апреля 2011 г.: в 2 ч. / Белорусско-Российский ун-т; редкол. И.С. Сазонов [и др.]. - Могилев, 2011. - Ч.1. - С. 69-71.

7. Трехпродуктовый гидроциклон: пат. 5479 Респ. Беларусь, МПК B 04C5/00. / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, А. Л. Казаков, М. В. Левкин; заявитель Бел. гос. с-х акад. - № u20080838; заявл. 11.11.2008; опубл. 30.08.2009 // Афіцыйны бюл. / Нац. Центр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2009. - №4. - С. 187.

8. Мажугин, Е. И. Автоматизированный трехпродуктовый гидроциклон для очистки моющих вод ремонтных предприятий / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, Ю. Н. Бушуев, Е. В. Самосюк // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. науч. работ междунар. науч.-техн. конф., Брянск, 22-23 марта 2011г. / Брянская гос. с.-х. акад.; ред. совет: А. А. Тюрева, Р.Н. Куприенко. - Брянск, 2011. - С. 25-30.

9. Мажугин, Е. И. Система автоматизации работы трехпродуктового гидроциклона / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, Ю. Н. Бушуев // Вестник БГСХА. - 2011. - №2. - С. 134-138.

10. Система управления трехпродуктовым гидроциклоном: пат. 8105 Респ. Беларусь, МПК В 04С 5/00, / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, Ю. Н. Бушуев; заявитель Бел. гос. с-х акад. - № u 20110561; заявл. 11.07.2011; опубл. 03.01.2012 // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. - 2012. - № 2. - С. 212.

11. Мажугин, Е. И. Экспериментальное определение параметров электрического датчика для автоматизации управления выведением масел из трехпродуктового гидроциклона / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - Вып. 43, Т.2. - С. 133-139.

12. Мажугин, Е. И. Определение рациональных режимов работы трехпродуктового гидроциклона / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич // Вестник БГСХА. - 2011. - №4. - С. 139-143.

13. Нефтепродукты. Метод определения фрикционного состава: ГОСТ 2177-99. - Введ. 01.09.2000. - Минск: Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2000. - 23 с.

14. Российский химико-аналитический портал // Сухой остаток [Электронный ресурс] - 2012 - Режим доступа: http://www.anchem.ru/literature/books /muraviev/034.asp - Дата доступа: 18.03.2012.

Размещено на Allbest.ru