荊門市拓達科技有限公司
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論涂裝前處理脫脂液除油設備的選擇與控制



汽車涂裝前處理是重要的工藝生產線,而脫脂是首要的關鍵工序。為了獲得良好的涂裝質量,滿足涂層抗腐蝕性及外觀裝飾性的要求,經脫脂處理后的涂件應無油、無銹、無浮灰和掛污痕跡,確保后道(表調、磷化、水洗)工序處理后的涂件有均勻致密的磷化膜。因此前處理線的中脫脂工藝設計,應對除油方式、設備及配套進行充分的論證和選,才能達到設計合理、工藝先進、設備高效、質量穩定的目的。

  本文通過對汽車涂裝除油設備的運行狀況和不良設備的調查改進,從脫脂液內油(脂)狀態分析,去油機理和設備選擇,結合工藝裝備的結構設計、運管設備的參數控制作出系統論述。

  1.油(脂)狀態和分析

  眾所周知將脫脂液中的油與水分離開并非是一件易事,目前涂裝業脫脂工序普遍存在油水分離不很理想。原因是綜合性的,必須對脫脂工藝與設備系統作具體分析,才能針對性指定完善或改進措施。首先應搞清初脫脂液內含油(脂)的油品與狀態特點,如車架表層的潤滑油與車身覆蓋件表面的潤滑劑在脫脂液中存在狀態就不同,汽車與其它行業的涂件油(脂)品與狀態也不同,處理和收集的方法就有區別。這類含油廢水(液)的特點是:來源分散且多,以多種狀態并存,面廣量大濃度低,不易收集處理難。脫脂液中的油(脂)份通常以4中狀態存在水溶液內。

  (1)浮油:鋪展在槽液表層,粒徑叫大易分離,短時靜置后(后降溫、升溫)即可上浮液面,是較用易分離的油品,且占槽液的含油量比例較大,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,呈懸浮狀不穩定,長時間靜止不易完全上浮,其油滴粒徑10~100μm,用重力分離法使其碰撞、聚集、吸附可去除大部分油粒。

  (3)乳化油:以細小的油珠混在槽液中呈混濁狀,油珠表面有一層表面或活性劑分子形成的穩定薄膜,阻礙油珠合并,長期保持穩定,雖經長時間的靜置澄清,油仍難以上浮分離。其油珠粒徑微小,約0.1~10μm,用超濾膜分離法可處理。

  (4)溶解油:以化學(似分子)的狀態溶解與槽液中,其微粒比乳化油還要小,且分散也很難處理。這些含油量很少的溶解油不構成影響產品的清洗質量,為非處理對象。實際上脫脂槽液內的含油量與狀態不盡相同,處理方式和裝置也不一樣,主要應針對前處理脫脂工藝與裝備給予的條件及要求,合理進行油水分離技術設計設計與設備選擇。

  2.設備選擇與比較

  油水分離設備按處理工藝可分為:重力分離法、粗粒化、氣浮法、吸附法、高溫熱分離和超濾膜分離法等幾種。也有幾種工藝的組合形成不同的除油方式。

  這里介紹的方法是浮油、分散油為主,或混有少量乳化油的槽液處理方式,并將單元操作方法與設備作一比較。

序號

工藝方法

去油機理

適用范圍

去除粒徑

μm

主要優點

主要缺點

1

重力分離

利用油、水比重差

浮油分散油-油炸固體

60

效果穩定管理方便、運行費低

占地面積大溢流失液太多

2

粗粒分離

聚集、碰撞、黏附

乳化油、分散油(含浮油)

10

分離效果交好,設備小型化操作簡便

濾料易堵,長期使用效果下降

3

吸附分離

利用親油性材料吸附水中油

適應各種形態的油

2~10

出液水質好,不受液面限制設備占地較少

投資較高,受油品質量濾料濾帶再生困難

4

高熱分離

利用高溫氣化分離

浮油、浮脂油-渣濕固體

60

投資少,結構簡單易操作

效果低,能耗大溢流失液多

5

超濾膜分離

利用摸 選透過性小分子通過、大分子截留

溶解油

2

以上油品

凈化好除油效率高,能延長脫脂液壽命

投資大,設備復雜操作難,適用性受限制,使用周期短,成本高

6

組合分離

兩種工藝的組合

浮油分散油各種開態油

10~60

針對性強,效果較好

投資較大,占地面積大

 

 

 

 

 

 

 

  目前汽車涂裝生產線脫脂工序上使用的含油水分離技術與裝置比較普遍的有: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;按粗粒化方式的氣浮和過濾器;按熱分離與膜分離的加熱(85℃)分離槽-撇油、中空纖維過濾與超濾膜過濾正在應用推出;吸附法的帶式與盤式除油機已不能適用,移動式的集(收)油器有待推廣發展。

  3.參數控制與管理

  國內很多條涂裝線在油水分離環節上往往受設計、場地、環境和資金等因素的限制,會造成一些設計、選型上的缺陷,致使脫脂槽中的表面槽液流向與撇油溢流口,或是油水分離器與吸油口不匹配,出現槽液表層浮油排不盡和吸不走。還有的脫脂槽只有主槽而沒有副槽,造成大量浮油聚集主槽而不能排除,或是設備選型上不當,去油除渣效果差而槽液損耗又多,都會降低脫脂液的除油效果或影響了涂件的清洗質量,為了清楚脫脂槽中的浮油,多數工廠采用人工打撈或排放槽液這種費用、費時、費錢方法。而且除油也很不徹底,無法清楚涂件上的油滴,會給后道工序帶來質量缺陷。同時管理上的不重視、不規范亦將安裝上的油水分離設備造成不好用或用不起等故障,致使好多設備閑置不用。筆者通過對幾例不良運行設備的狀態分析和現場改造,提出解決這類故障的方法:成熟的設計、優良的設備、正確的控制參數和完善的運管措施有機結合,才能發揮翁頂的最佳效果。

  (1)溢流撇油措施選擇與工藝控制

  只有主槽沒有副槽的脫脂槽或小規模間歇生產的涂裝線,采用直接溢流-人工控制的撇油比較合適。它簡便實用無需投資,雖槽液損耗多些,但浮油(通過人工)基本能除去。其控制上有兩條必須滿足溢流撇油工藝才能實現除油效果。一是溢流斜板的設計與草體液位間的標高,二是補液和(人工)撇油的溢流液量和時間,應根據各自的生產規模和槽體容積進行設計選取,達到既撇去浮油方便操作,又省設施投資和少耗槽液節約成本,撇油管理(時間、條件)上較簡易。筆者認為:溢流斜板與液位高差應控制在3~5cm為好,人工溢流-撇(撈)油改為液體或氣體噴推溢流-撇油好。液位(調節與補液)自控溢流-撇油為更好。

  (2)油水分離設備的控制與管理

  在有副槽或有溢流液貯槽的脫脂槽連續生產線,選擇粗粒化油水分離器除油是比較適宜的,因除油工藝設備能保證含油脫脂液從輸出到分離,至油分排出,凈化脫脂液回收入槽,它是一個連續、完善的工作過程,可使主槽的浮油不斷進入副槽,副槽內浮油(脂)或渣液經分離器吸口送到油分器中除油排渣。如三進“OZ和國產“SZL等油水分離器。該設備具有除油濃度大、適應性強;除油率高、不污染環境;體積小、操作方便和無需專人管理等優點,目前應用較普遍。在除油工藝配置完善條件下是較理想的去油除渣設備,但如有工藝參數控制不好,將會出現吸油面少,油液不分離,易堵塞而造成過濾量大減等缺點。

  筆者認為:選用粗粒化的油水分離設備必須要有一套完整的去油設計工藝,提供較佳的工況條件,造成良性循環的運行參數,制定合理的操作程序與除油時間,才能充分發揮設備的效果,滿足槽液面去除浮油(脂)渣的要求,達到既能排除浮油浮渣,凈化槽液提高質量,又可回收脫脂液、省時省液節約生產成本的目的。

  (3)高溫熱分離油水分離設施運行與控制

  最近采用高溫將油和水分離的工藝與裝備在脫脂槽除油工序上應用有上升趨勢。其有時是設備投資少,結構簡單易操作,業主易接受。但它缺點是除油效果差,溢流油同時排放脫脂液浪費較多,高溫加熱能耗大,油水污染嚴重,一定程度上降低了脫脂液清洗能力。要想實現使脫脂液的油含量控制在工藝允可的范圍內(一般為 4~5g/l,提高除油效果和延長脫脂液使用期限,降低脫脂液的消耗。必須在操作管理上加以控制:一是加熱溫度不能過高過低,高了能耗大、脫脂液內表面活性劑溶解度擴大,會阻礙一些分散油與細微粒徑的油珠合并凝集,同時高了水氣能起泡均能影響上浮分離效果。低了脫脂液內水分氣化不了,不形成水蒸氣微珠,提不高水蒸氣壓力,破壞不了油滴界面陌,同時低溫能顯著增大油的粘度均造成油水不能分開而影響除油效果。二是撇油形式與時機,是間斷(冷沉淀撇油)還是連續(熱沉淀撇油,是班前、班后(補液)溢流-加熱除油還是全過程溢流-加熱除油,將影響除油效果與能耗多少的控制因素。

  筆者建議:加熱溫度控制在74℃左右,即控制蒸汽產生速率(以不起泡為準)最適合油水分離。除油工藝為間歇式(隨班補液-溢流-加熱-撇浮油-槽液回收)。才是經濟而有效的加熱除油控制方法。

  (4)超濾法(UF)處理脫脂液含油廢水的效果與控制

  超濾(UF)處理含油脫脂液是一種以高分子薄膜為分離介質,該膜為清水性微孔薄膜,孔徑在10-3mm左右,油滴的直徑大大超過這數值,因此所有不溶解與水(液)中的油份就不能克服表面通過已被水所占據的膜細孔,達到油分濃縮水(或其它低分子)透過的油水分離目的。由于一套超濾系統投資大,操作煩雜,并與溫度、濃度、速度和壓力等運行參數控制有關聯,一般在脫脂液中除油實用意義不大,國內涂裝線上應用超濾膜除油設施不多見。

  (5)移動式集(收)油器應用與控制

  為解決脫脂槽內的大量浮油,近來研制生產一種小型高效、自動化程度較高、適應性較強和管理方便的移動式集油器。

  該機利用重力分離原理,同吸收器將槽液面浮油吸進分離器,由于分離筒斷面擴大流速下降,浮油依靠比重差上浮集結分離器頂部,液(水)則由分離器下部排出筒外返回槽內。浮油至一定厚度后啟動油泵將浮油排出回收。集油器對浮油回收能力主要視槽面上浮油層的厚度有關,油層越厚回收能力越強。若液面浮油曾在1毫米以下時,集油器持續運轉可將液面上浮油收集得見不到油膜為止。在運行控制中主要有兩點:一是吸油器不宜放置在波動大的液面是上,并注意有無漂浮雜物,以防吸油器不堵塞影響正常工作;二是槽體有效水深不宜小于半米以上,粘度不能大于50F,否則影響收油。

  4.結語

  涂裝前處理預脫脂、脫脂槽工序的設計、除油設備的選擇和控制,應根據自身的規模和生產條件、工藝特點、浮油性質和狀態,正確選擇與它配套的除油設備,制定相適應的運行參數,充分發揮設備效能,保證油污清洗干凈而不帶入下一道工序,滿足涂裝質量要求。因此,選用設備和控制、管理的盲目性,會造成設備不能正常運行、槽液含油量高且損耗嚴重、產生涂膜質量下降,成本增大、投資浪費,給涂裝線生產帶來嚴重的影響。同時,在設備運行參數的設定和管理控制上,應進行反復實踐,并在試驗的基礎上確定最佳的運行參數,管理控制要點,達到設備運行可靠,性能穩定,工藝先進,效果明顯,控制有效與管理簡易的目的。




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