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论涂装前处理脱脂液除油设备的选择与控制



汽车涂装前处理是重要的工艺生产线,而脱脂是首要的关键工序。为了获得良好的涂装质量,满足涂层抗腐蚀性及外观装饰性的要求,经脱脂处理后的涂件应无油、无锈、无浮灰和挂污痕迹,确保后道(表调、磷化、水洗)工序处理后的涂件有均匀致密的磷化膜。因此前处理线的中脱脂工艺设计,应对除油方式、设备及配套进行充分的论证和选,才能达到设计合理、工艺先进、设备高效、质量稳定的目的。

  本文通过对汽车涂装除油设备的运行状况和不良设备的调查改进,从脱脂液内油(脂)状态分析,去油机理和设备选择,结合工艺装备的结构设计、运管设备的参数控制作出系统论述。

  1.油(脂)状态和分析

  众所周知将脱脂液中的油与水分离开并非是一件易事,目前涂装业脱脂工序普遍存在油水分离不很理想。原因是综合性的,必须对脱脂工艺与设备系统作具体分析,才能针对性指定完善或改进措施。首先应搞清初脱脂液内含油(脂)的油品与状态特点,如车架表层的润滑油与车身覆盖件表面的润滑剂在脱脂液中存在状态就不同,汽车与其它行业的涂件油(脂)品与状态也不同,处理和收集的方法就有区别。这类含油废水(液)的特点是:来源分散且多,以多种状态并存,面广量大浓度低,不易收集处理难。脱脂液中的油(脂)份通常以4中状态存在水溶液内。

  (1)浮油:铺展在槽液表层,粒径叫大易分离,短时静置后(后降温、升温)即可上浮液面,是较用易分离的油品,且占槽液的含油量比例较大,用溢流撇油方式能去除和收集。

  (2)分散油:以大小不等的油粒分散在槽液中,呈悬浮状不稳定,长时间静止不易完全上浮,其油滴粒径10~100μm,用重力分离法使其碰撞、聚集、吸附可去除大部分油粒。

  (3)乳化油:以细小的油珠混在槽液中呈混浊状,油珠表面有一层表面或活性剂分子形成的稳定薄膜,阻碍油珠合并,长期保持稳定,虽经长时间的静置澄清,油仍难以上浮分离。其油珠粒径微小,约0.1~10μm,用超滤膜分离法可处理。

  (4)溶解油:以化学(似分子)的状态溶解与槽液中,其微粒比乳化油还要小,且分散也很难处理。这些含油量很少的溶解油不构成影响产品的清洗质量,为非处理对象。实际上脱脂槽液内的含油量与状态不尽相同,处理方式和装置也不一样,主要应针对前处理脱脂工艺与装备给予的条件及要求,合理进行油水分离技术设计设计与设备选择。

  2.设备选择与比较

  油水分离设备按处理工艺可分为:重力分离法、粗粒化、气浮法、吸附法、高温热分离和超滤膜分离法等几种。也有几种工艺的组合形成不同的除油方式。

  这里介绍的方法是浮油、分散油为主,或混有少量乳化油的槽液处理方式,并将单元操作方法与设备作一比较。

序号

工艺方法

去油机理

适用范围

去除粒径

μm

主要优点

主要缺点

1

重力分离

利用油、水比重差

浮油分散油-油炸固体

60

效果稳定管理方便、运行费低

占地面积大溢流失液太多

2

粗粒分离

聚集、碰撞、黏附

乳化油、分散油(含浮油)

10

分离效果交好,设备小型化操作简便

滤料易堵,长期使用效果下降

3

吸附分离

利用亲油性材料吸附水中油

适应各种形态的油

2~10

出液水质好,不受液面限制设备占地较少

投资较高,受油品质量滤料滤带再生困难

4

高热分离

利用高温气化分离

浮油、浮脂油-渣湿固体

60

投资少,结构简单易操作

效果低,能耗大溢流失液多

5

超滤膜分离

利用摸 选透过性小分子通过、大分子截留

溶解油

2

以上油品

净化好除油效率高,能延长脱脂液寿命

投资大,设备复杂操作难,适用性受限制,使用周期短,成本高

6

组合分离

两种工艺的组合

浮油分散油各种开态油

10~60

针对性强,效果较好

投资较大,占地面积大

 

 

 

 

 

 

 

  目前汽车涂装生产线脱脂工序上使用的含油水分离技术与装置比较普遍的有:按溢流方式的人工撇油;按重力方式的斜板、隔油-撇油溢流池;按粗粒化方式的气浮和过滤器;按热分离与膜分离的加热(85℃)分离槽-撇油、中空纤维过滤与超滤膜过滤正在应用推出;吸附法的带式与盘式除油机已不能适用,移动式的集(收)油器有待推广发展。

  3.参数控制与管理

  国内很多条涂装线在油水分离环节上往往受设计、场地、环境和资金等因素的限制,会造成一些设计、选型上的缺陷,致使脱脂槽中的表面槽液流向与撇油溢流口,或是油水分离器与吸油口不匹配,出现槽液表层浮油排不尽和吸不走。还有的脱脂槽只有主槽而没有副槽,造成大量浮油聚集主槽而不能排除,或是设备选型上不当,去油除渣效果差而槽液损耗又多,都会降低脱脂液的除油效果或影响了涂件的清洗质量,为了清楚脱脂槽中的浮油,多数工厂采用人工打捞或排放槽液这种费用、费时、费钱方法。而且除油也很不彻底,无法清楚涂件上的油滴,会给后道工序带来质量缺陷。同时管理上的不重视、不规范亦将安装上的油水分离设备造成不好用或用不起等故障,致使好多设备闲置不用。笔者通过对几例不良运行设备的状态分析和现场改造,提出解决这类故障的方法:成熟的设计、优良的设备、正确的控制参数和完善的运管措施有机结合,才能发挥翁顶的最佳效果。

  (1)溢流撇油措施选择与工艺控制

  只有主槽没有副槽的脱脂槽或小规模间歇生产的涂装线,采用直接溢流-人工控制的撇油比较合适。它简便实用无需投资,虽槽液损耗多些,但浮油(通过人工)基本能除去。其控制上有两条必须满足溢流撇油工艺才能实现除油效果。一是溢流斜板的设计与草体液位间的标高,二是补液和(人工)撇油的溢流液量和时间,应根据各自的生产规模和槽体容积进行设计选取,达到既撇去浮油方便操作,又省设施投资和少耗槽液节约成本,撇油管理(时间、条件)上较简易。笔者认为:溢流斜板与液位高差应控制在3~5cm为好,人工溢流-撇(捞)油改为液体或气体喷推溢流-撇油好。液位(调节与补液)自控溢流-撇油为更好。

  (2)油水分离设备的控制与管理

  在有副槽或有溢流液贮槽的脱脂槽连续生产线,选择粗粒化油水分离器除油是比较适宜的,因除油工艺设备能保证含油脱脂液从输出到分离,至油分排出,净化脱脂液回收入槽,它是一个连续、完善的工作过程,可使主槽的浮油不断进入副槽,副槽内浮油(脂)或渣液经分离器吸口送到油分器中除油排渣。如三进“OZ和国产“SZL等油水分离器。该设备具有除油浓度大、适应性强;除油率高、不污染环境;体积小、操作方便和无需专人管理等优点,目前应用较普遍。在除油工艺配置完善条件下是较理想的去油除渣设备,但如有工艺参数控制不好,将会出现吸油面少,油液不分离,易堵塞而造成过滤量大减等缺点。

  笔者认为:选用粗粒化的油水分离设备必须要有一套完整的去油设计工艺,提供较佳的工况条件,造成良性循环的运行参数,制定合理的操作程序与除油时间,才能充分发挥设备的效果,满足槽液面去除浮油(脂)渣的要求,达到既能排除浮油浮渣,净化槽液提高质量,又可回收脱脂液、省时省液节约生产成本的目的。

  (3)高温热分离油水分离设施运行与控制

  最近采用高温将油和水分离的工艺与装备在脱脂槽除油工序上应用有上升趋势。其有时是设备投资少,结构简单易操作,业主易接受。但它缺点是除油效果差,溢流油同时排放脱脂液浪费较多,高温加热能耗大,油水污染严重,一定程度上降低了脱脂液清洗能力。要想实现使脱脂液的油含量控制在工艺允可的范围内(一般为 4~5g/l,提高除油效果和延长脱脂液使用期限,降低脱脂液的消耗。必须在操作管理上加以控制:一是加热温度不能过高过低,高了能耗大、脱脂液内表面活性剂溶解度扩大,会阻碍一些分散油与细微粒径的油珠合并凝集,同时高了水气能起泡均能影响上浮分离效果。低了脱脂液内水分气化不了,不形成水蒸气微珠,提不高水蒸气压力,破坏不了油滴界面陌,同时低温能显著增大油的粘度均造成油水不能分开而影响除油效果。二是撇油形式与时机,是间断(冷沉淀撇油)还是连续(热沉淀撇油,是班前、班后(补液)溢流-加热除油还是全过程溢流-加热除油,将影响除油效果与能耗多少的控制因素。

  笔者建议:加热温度控制在74℃左右,即控制蒸汽产生速率(以不起泡为准)最适合油水分离。除油工艺为间歇式(随班补液-溢流-加热-撇浮油-槽液回收)。才是经济而有效的加热除油控制方法。

  (4)超滤法(UF)处理脱脂液含油废水的效果与控制

  超滤(UF)处理含油脱脂液是一种以高分子薄膜为分离介质,该膜为清水性微孔薄膜,孔径在10-3mm左右,油滴的直径大大超过这数值,因此所有不溶解与水(液)中的油份就不能克服表面通过已被水所占据的膜细孔,达到油分浓缩水(或其它低分子)透过的油水分离目的。由于一套超滤系统投资大,操作烦杂,并与温度、浓度、速度和压力等运行参数控制有关联,一般在脱脂液中除油实用意义不大,国内涂装线上应用超滤膜除油设施不多见。

  (5)移动式集(收)油器应用与控制

  为解决脱脂槽内的大量浮油,近来研制生产一种小型高效、自动化程度较高、适应性较强和管理方便的移动式集油器。

  该机利用重力分离原理,同吸收器将槽液面浮油吸进分离器,由于分离筒断面扩大流速下降,浮油依靠比重差上浮集结分离器顶部,液(水)则由分离器下部排出筒外返回槽内。浮油至一定厚度后启动油泵将浮油排出回收。集油器对浮油回收能力主要视槽面上浮油层的厚度有关,油层越厚回收能力越强。若液面浮油曾在1毫米以下时,集油器持续运转可将液面上浮油收集得见不到油膜为止。在运行控制中主要有两点:一是吸油器不宜放置在波动大的液面是上,并注意有无漂浮杂物,以防吸油器不堵塞影响正常工作;二是槽体有效水深不宜小于半米以上,粘度不能大于50F,否则影响收油。

  4.结语

  涂装前处理预脱脂、脱脂槽工序的设计、除油设备的选择和控制,应根据自身的规模和生产条件、工艺特点、浮油性质和状态,正确选择与它配套的除油设备,制定相适应的运行参数,充分发挥设备效能,保证油污清洗干净而不带入下一道工序,满足涂装质量要求。因此,选用设备和控制、管理的盲目性,会造成设备不能正常运行、槽液含油量高且损耗严重、产生涂膜质量下降,成本增大、投资浪费,给涂装线生产带来严重的影响。同时,在设备运行参数的设定和管理控制上,应进行反复实践,并在试验的基础上确定最佳的运行参数,管理控制要点,达到设备运行可靠,性能稳定,工艺先进,效果明显,控制有效与管理简易的目的。




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