способ очистки изделий от углеводородных загрязнений и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки изделий от углеводородных загрязнений, включающий обработку поверхности изделий циркулирующим очистителем в камере для очистки, сушку очищенных изделий, регенерацию отработанного очистителя, направление регенерированного очистителя на очистку, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных загрязнений, отличающийся тем, что на изделия, находящиеся в очистителе, подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при которой происходит десорбция загрязнений с поверхности изделий и адсорбция на ней очистителя, выдерживают изделия в очистителе до завершения процессов десорбции и адсорбции, отработанный очиститель подают между двумя электродами в виде проницаемых для жидкости перегородок, имеющих такую разность потенциалов, при которой через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве очистителя используют фторсодержащий органический растворитель.

3. Устройство очистки изделий от углеводородных загрязнений, содержащее камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя, отличающееся тем, что устройство снабжено источником тока, предназначенным для соединения со стенкой камеры для очистки изделий и с очищаемыми изделиями, а система регенерации выполнена в виде регенерационной камеры, внутри которой расположены два электрода в виде проницаемых для жидкости перегородок, соединенных с источником тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке изделий от технологических загрязнений в органических растворителях, в частности к очистке изделий от углеводородных загрязнений, и может быть использовано в машино- и приборостроении.

В современную технологию производства изделий вовлекается широкий круг вспомогательных материалов. К ним относятся минеральные, растительные и животные масла, пасты, консерванты, смазочно-охлаждающие жидкости и другие. Эти загрязнители остаются на поверхности изделий и вызывают необходимость очистки перед сборкой и нанесением защитных покрытий. В процессах очистки изделий от загрязнений используют следующие очистители: органические растворители, хлор- и/или фторсодержащие углеводородные растворители, растворы электролитов и синтетических моющих средств.

Загрязнители и очистители после очистки образуют сложные практически не разделяемые растворы и сбрасываются в окружающую среду. Они являются одними из главных источников загрязнения поверхностных вод.

Известна установка для очистки изделий [1] в которой очистка производится циркулирующим растворителем. Отработанный очиститель регенерируют дистилляцией. При этом образуются дистиллят и кубовый остаток, содержащий неиспарившийся растворитель, отмытые углеводородные и механические загрязнения. Дистиллят возвращают в цикл очистки, а жидкие компоненты из кубового остатка фильтруют и утилизируют. К недостаткам способа, осуществляемого с помощью этой установки, относятся большие потери очистителя. Установка сложна и требует высокой герметизации всех элементов в процессе очистки и регенерации.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ очистки изделий и установка для его осуществления [2] Способ включает обработку поверхности изделий циркулирующим очистителем, сушку очищенных изделий, регенерацию отработанного раствора, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных механических загрязнений. При этом обработку поверхности изделий ведут расплавом очистителя с его кристаллизацией на поверхности изделий и последующим расплавлением кристаллов очистителя.

Процесс регенерации отработанного раствора основан на разделении очистителя и загрязнений в результате охлаждения отработанного раствора до температуры кристаллизации очистителя путем отстаивания. Далее выделенный очиститель направляют вновь на очистку изделия, часть очистителя подвергают дистилляции для повышения его чистоты. Дистиллятом ополаскивают очищенные на первой ступени очистки изделия.

Устройство для осуществления способа содержит камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя.

Недостатками способа и устройства являются недостаточная эффективность очистки, обусловленная тем, что после отстаивания охлажденной смеси часть загрязнений остается в слое очистителя. Очиститель затем подвергают дистилляции для повышения его степени очистки. Однако и во время дистилляции не происходит полное избавление очистителя от загрязнений, так как некоторые компоненты углеводородных загрязнений имеют температуру кипения, приблизительно равную температуре кипения очистителя.

Таким образом, в дистилляте, которым ополаскивают изделия для повышения степени очистки, содержатся загрязнения. Отсюда видно, что регенерация очистителя и выделение загрязнений осуществляется не полностью, что также является недостатком известного решения. Кроме того, к недостаткам относится высокая энергоемкость способа, связанная с нагревом очистителя. Установка сложна в изготовлении, т.к. требуются уплотнительные прокладки, насосы, работающие при высоких температурах.

Техническим результатом от применения предложения является повышение эффективности очистки, снижение энергоемкости, увеличение степени регенерации очистителя и выделения углеводородных загрязнений.

Этот результат достигается тем, что способ включает обработку поверхности изделий циркулирующий очистителем в камере для очистки, сушку, очищенных изделий, регенерацию отработанного очистителя, направление регенерированного очистителя на очистку, улавливание паров очистителя из паровоздушной смеси и выделение углеводородных загрязнений, причем на изделия, находящиеся в очистителе, подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при котором происходит десорбция загрязнений с поверхности изделия и абсорбция на ней очистителя, выдерживают изделия в очистителе до завершения процессов десорбции и адсорбции, отработанный очиститель подают между двумя электродами в виде проницаемых для жидкости перегородок, имеющими такую разность потенциалов, при которой через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнения. В качестве очистителя используют фторсодержащий органический растворитель, химически инертный, пожаро- и взрывобезопасный и нетоксичный.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит камеру для очистки изделий, соединенную с ней систему регенерации отработанного очистителя, систему улавливания паров очистителя.

В отличие от прототипа устройство снабжено источником тока, соединенным со стенкой камеры для очистки изделий и с очищаемыми изделиями, а система регенерации выполнена в виде регенерационной камеры, внутри которой расположены два электрода в виде проницаемых для жидкости перегородок, соединенные с источником тока.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность очистки для стали и латуни в 10 раз, для алюминия почти в 1000 раз, регенерация очистителя и выделения загрязнений в 2 раза. Значительно снижена по сравнению с прототипом (в 2-5 раз) энергоемкость способа за счет прохождения процесса при комнатной температуре. Затрачиваемая электроэнергия также мала, т. к. разность потенциалов между очищаемыми изделиями и корпусом камеры для очистки и между электродами регенерационной камеры составляет доли и единицы вольт.

Способ позволяет мыть изделия грязным раствором очистителя.

За счет плавного изменения потенциала на изделиях и электродах можно также плавно менять скорость процесса очистки, таким образом имеется возможность управлять процессом.

Сущность изобретения.

Изделия помещают в камеру, наполненную очистителем, а именно фтоpорганическим растворителем. При этом изделия электрически изолированы от стенок камеры. На изделия плавно подают электрический потенциал такой величины относительно корпуса камеры для очистки, при котором происходит десорбция загрязнений с поверхности изделий и адсорбция очистителя на них. Величина потенциала будет зависеть от электрохимического потенциала материала очищаемых изделий и электропроводности отмываемых загрязнений.

Фтоpорганический растворитель в качестве очистителя и углеводородные загрязнения неэлектропроводные вещества. Однако при растворении нефтепродуктов во фторорганическом растворителе оба вещества приобретают электропроводность, что и позволяет под действием электрического поля осуществить процесс их разделения.

Через некоторое время с поверхности очищаемого изделия полностью отходят загрязнения, а на нем формируется мономолекулярный слой очистителя. После этого, сохраняя электрическое поле в камере для очистки, удаляют очиститель, снимают поле, а изделия сушат до исчезновения с их поверхности очистителя.

Пары очистителя улавливает система улавливания, содержащая нагреватель воздуха, воздушный насос для перемещения воздуха в системе улавливания, воздушный фильтр для подвода воздуха извне и конденсатор. Из конденсатора очиститель снова попадает в камеру для очистки. Отработанный очиститель подают в систему регенерации, представляющую собой регенерационную камеру, соединенную с камерой очистки.

В регенерационной камере расположены две проницаемые для жидкости перегородки, делящие камеру на три секции. Перегородки являются электродами, изолированы от стенок регенерационной камеры и соединены с источником тока. Отработанный очиститель подают в среднюю секцию между двумя электродами. В зависимости от значений потенциалов на электродах очиститель отходит к одному электроду, загрязнения к другому. Далее под действием созданного в системе давления вещества проходят сквозь соответствующую перегородку. Очиститель попадает в камеру для очистки, загрязнения в специальный сборник.

Заявленная совокупность признаков в известных технических решениях не обнаружена. Решение обладает критерием "новизна".

Удаление углеводородных загрязнений с поверхности очищаемых изделий при подаче на загрязненную ими поверхность электрического потенциала не известно. Электропроводность системы, получаемой при растворении углеводородных загрязнений во фторорганическом растворителе, обнаружено впервые. Техническое решение обладает изобретательским уровнем.

На чертеже изображена схема установки.

Устройство содержит камеру 1 для очистки изделий, очищаемые изделия 2, очиститель 3, источник 4 тока, соединенный со стенкой камеры 1 и очищаемыми изделиями 2, изоляционные прокладки 5, регенерационную камеру 6, электроды 7, источник 8 тока электродов, сборник 9 загрязнений, воздушный фильтр 10, воздушный насос 11, нагреватель 12 воздуха, конденсатор 13.

Части устройства 6-8 образуют систему регенерации отработанного очистителя, а 9-12 систему улавливания паров очистителя.

П р и м е р. Камера 1 для очистки изделий выполнена из стали в виде вертикального цилиндра диаметром 56 мм и высотой 100 мм. В камеру заливают очиститель 3, а именно фторорганический растворитель, затем помещают изделия 2 из стали, загрязненные индустриальным маслом марки И-20А, которые изолируют от стенок камеры 1 изоляционными прокладками 5, например, из полиэтилена. Очищаемые изделия могут быть помещены в сетчатую металлическую корзину. Потенциал на очищаемые изделия 2 подают источником 4 тока, соединенным с изделиями 2 и корпусом камеры 1, и плавно устанавливают на такой отметке, когда начинается процесс десорбции загрязнений с поверхности изделия 2 и абсорбции очистителя 3 на ней. Для данного конкретного исполнения значение потенциала на изделиях составляло +0,5В относительно корпуса камеры 1.

По завершении процессов десорбции и адсорбции изделия отделяют от раствора 3. При этом потенциал на них сохраняют. Затем потенциал снимают и производят сушку изделий, а отработанный очиститель направляют в регенерационную камеру 6, в которой расположены два электрода 7. Электроды 7 соединены с источником 8 тока. Они выполнены в виде пропускающих жидкость перегородок, например в виде сеток из стали. Электроды могут быть расположены параллельно друг другу между двумя стенками камеры. Электроды могут быть также выполнены в виде цилиндров большего и меньшего диаметров, вставленных один в другой и имеющих единую ось симметрии с регенерационной камерой.

Отработанный растворитель первоначально подают между электродами 7. В зависимости от значений потенциалов на электродах 7 через один электрод проходит очиститель, а через другой загрязнения. Регенерированный очиститель 3 возвращают в камеру 1 для очистки, а загрязнения сливают в сборник 9 загрязнений. Сушка изделия 2 от образовавшегося на нем слоя очистителя производится с помощью системы, состоящей из воздушного фильтра 10, воздушного насоса 11 и нагревателя воздуха 12. Пары очистителя поступают в конденсатор 13, где превращаются в жидкость, далее направляющуюся в камеру 1 для очистки изделий.

Технико-экономическая или иная эффективность.

Повсеместно в машино- и приборостроении распространен способ очистки поверхности изделий, при котором смазочно-охлаждающие материалы отмывают с поверхности изделий различными растворителями и сбрасывают в окружающую среду с промышленными стоками в виде паров, продуктов сожжения кубовых остатков и захороняемых шламов. Стоимость безвозвратно теряемых ценных веществ и ущерб от загрязнения очень велики. Поэтому предлагаемый практически безотходный способ с высокой степенью регенерации загрязнений и материалов, применяемых для очистки изделий от этих загрязнений, является экономически гораздо более эффективным с точки зрения сохранения ценных материалов и ликвидации ущерба от загрязнения окружающей среды.