Авторы: С.В. Остах  (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), Б.А. Вурье (ООО «АРК»), Н.Ю. Ольховикова (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина)

Опубликовано на портале «Химическая техника», март 2019

В статье описаны особенности применения технических моющих средств в различных отраслях промышленности. Рассматриваются основные преимущества и недостатки современных моющих средств, обосновано применение разлагаемых средств, описаны их основные преимущества перед остальными методами обработки поверхностей. Показаны основные принципы ресурсосбережения и их соотношение с особенностями применения разлагаемых технических моющих средств.

Введение

Развитие современных технологий позволяет увеличивать производительность оборудования и качество получаемой продукции. Большую роль в процессе эксплуатации оборудования и функционирования производственных агрегатов и мощностей играет их правильное и своевременное обслуживание. Оно позволяет не допустить нарушения технологического режима, критического изменения состава сырья и, как следствие, изменения качества выпускаемой продукции.

Одним из важных этапов обслуживания оборудования является его промывка и очистка. Для этих целей в современной промышленности чаще всего используется простая вода, подготовленная специальным образом, например, нагретая, с добавлением технических моющих средств.

Указанные операции чаще всего проводят с определенной периодичностью и при условиях, зафиксированных в нормативно-технической документации и при визуальном анализе оборудования.

Использование технических моющих средств в настоящее время ограничено методами и способами переработки и очистки образующихся в результате промывки отходов и сточных вод. Некоторые эффективные моющие средства плохо удаляются из отработанных сточных вод, такую воду экономически не выгодно полностью очищать из-за специфических физико-химических и химических свойств растворенных веществ. Побочным негативным эффектом использования таких веществ является увеличение использования водных ресурсов и потенциальное загрязнение окружающей среды поверхностно-активными веществами, углеводородами и прочими специфическими загрязнителями.

В связи с этим отмыв и очистка технологических узлов и отдельных агрегатов должны отвечать определенным условиям: быть эффективными, не искажать и не ухудшать технологические характеристики и свойства оборудования, быть экономически оправданными и экологически безопасными. Все эти требования относятся к моющим средствам, применяемым для данных целей. Номенклатура моющих средств очень широка и в настоящее время только увеличивается. Они различаются по содержанию активных веществ в зависимости от группы загрязняющих веществ, от которых требуется очистка загрязненных поверхностей и объемов, экологическим показателям, в том числе биоразлагаемости, и прочим характеристикам, влияющим на процесс дальнейшей эксплуатации оборудования и очистки отходящих сточных вод.

Область применения моющих средств в современной промышленности очень широка (рис. 1). Она включает нефтяную, обрабатывающую, пищевую и сельскохозяйственную отрасли промышленности, а также транспорт. Каждая из этих отраслей промышленности использует значительное количество оборудования, требующего своевременной обработки и очистки. При этом правильное и своевременное обслуживание этих объектов позволяет добиться увеличения срока эксплуатации и сохранения нормативного технологического режима.


Рис. 1. Область применения технических моющих средств

Технические моющие средства чаще всего используют [1, 2]:

— для удаления остатков нефтепродуктов, масло-грязевых и асфальто-смоло-парафиновых отложений;

— для смывания нефтяных пленок, пятен и покрытий с загрязненных участков;

— для промывки оборудования, деталей перед гальваникой, эмалированием, покраской;

— для очистки различных поверхностей от присадок, индустриальных, консервационных масел; копоти и нагара, образовавшихся в процессе производства;

— для стирки спецодежды, мытья производственных помещений.

Использование моющих средств с задаваемой степенью стабильности становится все более распространенным способом обработки технологических агрегатов и поверхностей, требующих реализации объектно-ориентированного подхода с прогнозируемой результативностью.

Технологические преимущества новых видов технических моющих средств

В настоящее время существует большое количество исследований, направленных на разработку такого моющего средства, которое было бы эффективно в широком спектре внешних условий применения, и при этом утилизация которого после использования, в том числе очистка сточных вод отмыва и обработки, не вызывала бы дополнительных экономических, трудовых и прочих ресурсов, а также не оказывала бы негативное воздействие на окружающую среду.

Общая классификация современных моющих средств выглядит следующим образом [1]:

  • органические растворители и их смеси;
  • водные растворы технических моющих средств;
  • водные растворы комбинированных моющих средств;
  • водные растворы специальных моющих средств.

Технические моющие средства (ТМС) обладают рядом преимуществ перед другими видами обработки и очистки поверхностей, которые позволяют говорить о предпочтительном их использовании по сравнению с остальными методами.

Основными преимуществами использования таких моющих средств является эффективность, которая гораздо выше эффективности аналогичной обработки простой водой загрязненных сред и поверхностей, меньшее время обработки, простота и легкость удаления с обрабатываемых поверхностей, возможность дезинфицирующего эффекта, большой диапазон изменения условий хранения и применения, при которых эксплуатационные свойства и способности препарата не теряются и не изменяются.

Кроме прочих способов обработки загрязненного оборудования и агрегатов некоторые моющие средства также способны выступать в качестве очистителей при обработке мест размещения и хранения нефтехимических отходов. Такие отходы характеризуются разнообразным химическим составом, который практически полностью зависит от источника отхода, условий и места его хранения, что обусловливает значительную сложность в обработке площадок их размещения.

Большим преимуществом ТМС является возможность их использования в комплексе технологического оборудования для отмыва загрязненных поверхностей, например, железнодорожных цистерн и вагонов.

Использование железнодорожного транспорта в нефтегазовой и химической промышленности характеризуется большим количеством циклов налива–опорожнения цистерн и объемов специальных вагонов. Каждый цикл должен сопровождаться промывкой емкостей для недопущения смешения различных типов сырья и ухудшения качества продуктов в результате попадания посторонних примесей. В линейке комплексов по решению таких задач наиболее оптимальным решением будет использование автоматической системы обработки загрязненных сред и поверхностей специализированным моющим средством.


Рис. 2. Вариант использования ТМС с портальной моющей установкой

Процесс использования моющего средства представлен следующими стадиями:

1. Нанесение рабочего раствора на очищаемую поверхность;

2. Выдержка раствора на поверхности в течение нескольких минут;

3. Удаление раствора с загрязнениями: вручную с помощью ветоши; струйной обработкой водой; посредством погружения деталей в барботажные емкости с водой и т.п.

4. Обработка очищаемых поверхностей водой с целью удаления остатков моющего средства и эмульгированного загрязнения.

При необходимости стадии повторяются.

Совмещение представленных стадий и автоматической системы обработки грузовых вагонов и цистерн представлен ниже на примере использования разлагаемого ТМС серии «Биопроф».

Портальная моющая установка предназначена для внешней мойки железнодорожных объектов любой геометрической формы. Также возможно ее применение для мытья крупногабаритных деталей и пространства внутри полых вагонов и цистерн. Производительность мойки составляет 12 вагонов в час в однопортальном исполнении и 24 вагона в час в двухпортальном исполнении. Мойка осуществляется при помощи модуля высокого давления, оснащенного вращающимися форсунками высокого давления с большой кинетической энергией струи. Струи воды проходят по очищаемой поверхности. Температура воды, подаваемой на моечную установку, может достигать 85 ºС. На рис. 2 и 3 представлен вариант использования ТМС на автоматической станции обработки. Распыление раствора ТМС производится под давлением внутри и снаружи вагона.

Аппаратурное оформление моющей установки для цистерн отличается использованием отдельного моющего агрегата, помещаемого внутрь цистерны, где под давлением выпускаются разнонаправленные струи раствора моющего средства.


Рис. 3. Конструктивное исполнение портальной моющей установки

В настоящее время использование рециркуляционных технологий с дополнением в виде высокоэффективного моющего реагента, оформленных в компактном исполнении комплексной моющей установки, является одним из вариантов реализации наилучших доступных технологий [3]. Основным преимуществом таких систем является практически полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду благодаря разлагаемости моющего реагента, что значительно упрощает очистку сточных вод.


Рис 4. Конструктивное исполнение установки для мойки внутренних поверхностей цистерн

Биоразлагаемые моющие средства – вклад в ресурсосбережение

Быстрые темпы развития производства, а также требования об уменьшении негативного воздействия на окружающую среду обусловливают возможность применения принципов ресурсосбережения и уменьшения ресурсоемкости во всех отраслях промышленности.

Применительно к процессам и аппаратам для мойки оборудования и поверхностей данные принципы в последнее время используются в качестве одних из основных.

Ресурсоемкость – количество ресурсов (энергии или материалов), используемых для получения единицы производимого продукта или услуг.

Ресурсосбережение может определяться как уменьшение удельного расхода ресурсов на единицу производимой продукции или на единицу обрабатываемого сырья. Применяя к производственным процессам описанный принцип, можно уменьшить удельные затраты на производство, снизить негативное воздействие на окружающую среду, что будет являться конкурентным преимуществом при сравнении аналогичных технологий [3].

Использование моющих средств прошлого поколения может являться одним из факторов, сдерживающих развитие производства. Это связано с возможным негативным воздействием на окружающую среду, которое может быть вызвано недостаточной очисткой отходящих сточных вод от моющего средства.

Возможность использования биоразлагаемого моющего средства в таких условиях позволила бы значительно уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, уменьшить затраты на обслуживание оборудования и удельные затраты на ресурсы, а также ускорить темпы развития некоторых сфер производства.

Однако стоит отметить, что создание «универсального» биоразлагаемого средства может уменьшить его эффективность, нивелируя таким образом основные причины его использования, так как при таком варианте затраты на обслуживание оборудования увеличатся, а качество оказываемых услуг может ухудшиться. Поэтому вопрос биоразлагаемости технических моющих средств следует в большинстве случаев решать, принимая во внимание основные составные компоненты средства и его назначение (или приоритетный объект отраслевого применения).

Дозирование ТМС «БИОПРОФ», необходимого для очистки поверхностей от загрязнений, и технология его применения зависят от типа загрязнения и поверхности, степени ее изношенности (шероховатости), адгезионных свойств и многих других факторов. В связи с этим количество ТМС «БИОПРОФ», кратность его разбавления и концентрация активных веществ в готовом продукте определяются областями применения и уточняются предварительно в ходе опытно-промышленных испытаний.

Указанный объектно-ориентированный подход позволит не только уменьшить затраты на обслуживание оборудования, но и позволит использовать имеющиеся на предприятиях определенных отраслей промышленности сооружения для очистки сточных вод.

Использование биоразлагаемых ТМС позволяет уменьшить ресурсоемкость технологических линий в части объемов потребляемой воды, так как процессы очистки сточных вод будут представлять собой стандартные схемы очистки, при соблюдении определенных входных показателей возможно направление этих потоков в систему канализации на предприятии. При этом чаще всего происходит возврат воды в технологический процесс, что позволяет дополнительно уменьшать ресурсоемкость технологических линий.

Заключение

Технические моющие средства предназначены для обезжиривания и отмывки поверхностей из различных материалов. Чаще всего они представляют собой водорастворимый концентрат из моющих компонентов, негорючего растворителя и дополнительных компонентов, которые зависят от назначения средства.

Благодаря комплексному использованию технологических решений по обработке загрязненных поверхностей и ТМС эффективность обработки увеличивается, а также решаются экологические проблемы, связанные с переработкой отходов промывки оборудования и очисткой отходящих сточных вод.

Одной из главных особенностей применения современных моющих средств является возможность их разложения на относительно безвредные компоненты при воздействии внешних условий (биоразлагаемость). Это позволяет сократить экономические затраты на обработку отходов и сточных вод после их использования и уменьшить степень воздействия на окружающую среду.

Таким образом, технические моющие средства, проявляющие способность к биоразложению с течением времени, являются одними из наиболее подходящих для применения в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства за счет своих экологических характеристик, высокой степени эффективности и большого диапазона условий эксплуатации и хранения.

Список литературы

  1. ОСТ 4Г 0.029.233–84. Аппаратура радиоэлектронная. Моющие средства. Состав, свойства и область применения.
  2. ГОСТ Р 57447–2017. Наилучшие доступные технологии. Рекультивация земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Основные положения;
  3. Приказ Росстандарта от 14.11.2017 № 2424 «Об утверждении информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям «Переработка нефти» (ИТС-30–2017).