Сравнительные характеристики технических моющих средств

Среди множества современных проблем техногенно-экологического характера особое место занимает вопрос очистки различных поверхностей от углеводородных остатков: резервуаров нефтехранилищ, танков на нефтеналивных судах, железнодорожных цистерн, различных емкостей. В настоящее время этот вопрос решается методом пропаривания или с использованием различных растворителей, что создает взрывоопасную среду на месте выполнения работ. В качестве растворителей используют керосин или дизельное топливо, с дальнейшей промывкой каустической содой или ополаскиванием горячей водой. Оба способа подготовки поверхностей являются затратными и небезопасными, обладают рядом существенных недостатков, в том числе: наличием токсичных, экологически опасных компонентов, необходимостью иметь очистные сооружения, требующие больших затрат при их обслуживании и затрат на утилизацию смытых и собранных остатков. Данные способы подготовки поверхностей негативно сказываются на качестве подготавливаемой поверхности и требуют дополнительных средств для обеспечения технической и пожарной безопасности.

В процессе подготовки поверхности от остатков нефтепродуктов с применением пара или растворителей происходят испарения, в рабочей зоне образуется взрывоопасная среда. Присутствие работников в опасной зоне требует соблюдение дополнительных мер безопасности. Эти недостатки приводят к тому, что данные способы подготовки поверхностей становятся взрывопожароопасными, чрезвычайно сложными и дорогостоящими.

В настоящее время уделяется большое внимание безопасным способам очистки поверхностей. Используется новое оборудование, применяются новые технологические процессы и новые моющие составы.

Техника безопасности при проведении работ с применением новых технологических процессов и моющих средств по очистке-промывке поверхностей от остатков нефтепродуктов или удаления накопившегося остатка отвечают требованиям, изложенным в нормативных документах для промышленных предприятий [1].Необходимое оборудование, применяемое для выполнения работ на опасном производственном объекте, должно быть сертифицировано, пройти проверку на безопасное применение, иметь шильду (бирку), разрешающую использовать на опасном производственном объекте. Всё оборудование, применяемое для выполнения работ, согласуется и утверждается инженером по технике безопасности.

В последние годы подготовка внутренних поверхностей в больших емкостях (нефтехранилищах) и удаление остатка проводят химико-механизированным способом с применением гидромонитора путем воздействия гидравлической струи на очищаемую поверхность. Исследования показали, что локализация искровых проявлений статического электричества, возможность взрыва углеводородных паров в резервуаре исключена. К мерам предосторожности относятся мероприятия, предотвращающие разбрызгивание струи подаваемой воды и отрыв капель струи от металлического спрыска, добавление химикатов, повышающих электропроводность жидкости, применение механических устройств, снижающих электростатический заряд с капель жидкости. Кроме того, необходимо обеспечить взрывобезопасность и негорючесть парогазовой фазы очищаемой емкости.

При промывке резервуара водой и моющими растворами необходимо соблюдать меры безопасности:

• не допускать использование технических моющих средств (ТМС) без их предварительной подготовки и очистки;
• не применять ТМС с температурой выше 70°С, так как при превышении температуры в процессе промывки используемое моющее средство теряет свою моющую способность, что негативно влияет на время отделения смытого нефтепродукта и его обводненность, снижается деэмульгирование;
• не применять и не добавлять в моющий состав химикаты, диэлектризующих воду, а применять растворы с антистатическими присадками.

Существенно упростить и удешевить этот процесс можно с помощью модульных передвижных моющих установок (МПУ) и специальных технических моющих средств(ТМС), способных за счет малого поверхностного натяжения проникать между слоем нефтяного загрязнения и стенкой ёмкости, создавая при этом расклинивающий эффект [2].

Модульная передвижная моющая установка соответствует экономическим требованиям, данная технология является экологически безопасной и ресурсосберегающей, представляет собой хорошее рационализаторское решение по сравнению с громоздкими и неэффективными очистными сооружениями в сравнении с промывочно-пропарочными станциями (ППС).

1. Экологическая безопасность, достигается за счет:

• замкнутого цикла промывки;
• отсутствия утилизации нефтесодержащей воды, применяемой для промывки;
• полного сбора и дальнейшего использования, собранных нефтеостатков, образовавшихся в процессе промывки.

2. Безопасность промышленной эксплуатации достигается за счет технологических и конструктивных решений;

3. Компактность достигается при монтаже МПУ за счет сокращения необходимых производственных площадей в среднем в 5 раз;

4. Мобильность достигается за счет возможности транспортировки установки на автомобильных и железнодорожных платформах, судах и без дополнительных согласований;

5. Экономическая эффективность достигается за счет:

• сокращения капитальных затрат при организации пункта промывки, увеличения количества отмываемых железнодорожных цистерн на одном постановочном месте в 5 раз;
• отсутствия очистных сооружений;
• сокращения эксплуатационных расходов, отсутствия затрат на обслуживание очистных сооружений;
• малой энергоемкости процесса, за счет минимального объема моющего состава;
• полного сбора и дальнейшего использования собранного нефтепродукта.

ТМС создаются на базе экологически безопасных компонентов, имеющих гигиенический сертификат, паспорт и низкий (4) класс опасности. Эксплуатация растворов ТМС не требует специальных средств индивидуальной защиты. Особенностью ТМС является их способность не создавать эмульсии с нефтепродуктами, что делает возможным их многократное использование. ТМС представляет собой концентрат, подлежащий разбавлению при эксплуатации. Для практического использования ТМС растворяется в воде (концентрация 3-5%). Водный раствор ТМС отмывает любые грунты, загрязненные нефтепродуктами, внутренние поверхности нефтехранилищ, топливных и масляных цистерн в течение 20-30 минут (в зависимости от времени года и состава нефтепродукта) без использования горячей воды и пара. Очистка и промывка внутренних поверхностей, загрязненных нефтепродуктами, осуществляется под воздействием струи моющего раствора, создаваемой специально разработанной универсальной моечной машинкой. Расход водных растворов ТМС в 6-8 раз меньше существующих рецептур. Время отмывки нефтяных загрязнений сокращается в 5-6 раз. Во столько же раз может быть сокращен объем очистных сооружений. Моющий раствор и смытый нефтепродукт удаляется в отстойную цистерну так, чтобы не допускалось их скопление в отмываемой емкости. Эмульсия моющего раствора с нефтепродуктом в течение 2-3 минут отстаивается до расслоения фаз ТМС — нефтепродукт. Нефтепродукт используется по назначению, а водный раствор ТМС возвращается в систему.

Схема работы ТМС

Цель работы — сравнение рабочих характеристик новой моющей композиции «ТОНК» с двумя другими наиболее часто используемыми при очистке резервуаров от нефтепродуктов без дополнительной очистки.

Сравнительный анализ моющей способности основан на приготовлении моющих растворов путем растворения 40 г средства в 1 литре воды, предварительно нагретой до 60°С (согласно инструкции по приготовлению). После полного растворения моющие растворы готовы к работе.

Определение моющих свойств «О-БИС», «БОК» и «ТОНК» проводилось двумя методами: первый позволяет замерить образование эмульсии и зафиксировать время расслоения (регенерации) углеводородной и водной фаз; второй определяет степень очистки загрязненной поверхности. В качестве загрязняющего компонента использовался мазут.

Первый метод

Технологический процесс основан на перемешивании путем механического воздействия посредством магнитной мешалки.

В плоскодонные термостойкие колбы помещается заранее отмеренный объём (200 мл) моющего раствора «О-БИС», «БОК» и «ТОНК», после чего в колбы вносится мазут объёмом 40 мл. Перемешивание продолжается в течение 10 минут.

После окончания перемешивания, образовавшаяся эмульсия быстро расслаивается.

Сопоставления качества моющих растворов производилось в одинаковых условиях по температуре, времени перемешивания, скорости перемешивания и объемному соотношению используемых загрязнений и моющего раствора.

Восстановление и регенерация моющих растворов происходит путем гравитационного отстоя, фазового разделения эмульсии с последующим отделением нефтепродукта.

Второй метод

Для определения моющей способности растворов «О-БИС», «БОК» и «ТОНК» использовались металлические пластины, загрязненные с одной стороны мазутом.

Технологический процесс основан на водоструйном способе, путем гидравлического воздействия на слой нефтепродукта струи посредством распыления в течение5 минут.

Визуально определяется степень чистоты поверхности пластины. В сушильном шкафу пластины подсушивались и взвешивались. По разности масс определялось остаточное количество загрязнений.

Выводы и рекомендации

На основании проведенного сравнительного анализа моющей способности средств «О-БИС», «БОК» и «ТОНК» сделаны следующие выводы:

1. Средство «ТОНК» по моющей способности значительно превосходит средства «О-БИС» и «БОК»;
2. Десятикратное использование одного и того же образца 4% моющего раствора «ТОНК» показало что, его физико-химические свойства сохраняются;
3. Время расслаивания эмульсии, образующейся при использовании средства «ТОНК» в 3-5 раз меньше, чем у «О-БИС» и «БОК»;
4. При растворении средства «ТОНК» не образуется твердый остаток;
5. Насыщаемость моющего средства «ТОНК» углеводородами отсутствует, в отличие от существующих «О-БИС» и «БОК».

Полученные экспериментальные данные представлены в Табл. 1.

Принимая во внимание вышеизложенные результаты, можно заключить, что моющее средство «ТОНК» пригодно к применению для отмывки поверхностей различного технологического назначения от загрязнений сырой нефтью и нефтепродуктами. После применения моющего средства «ТОНК» не требуется дополнительная промывка и дегазация. Моющее средство «ТОНК» обладает антикоррозийными свойствами, что положительно влияет на отмываемую поверхность.