廢舊鋼桶清洗工藝研究與設計
文/祝秀琴
摘要：舊油桶重新投入使用前，必須對油桶進行清洗及干燥。本文通過對清洗原理及待洗油桶內部油垢狀況的研究，提出了一種油桶的清洗工藝流程。
關鍵詞：油桶；清洗；工藝
0 引言
我國的油品儲存、運輸容器大多采用鋼材制成，在經過長期的使用后，容器內壁會產生污垢和沉積物，甚至會產生鐵銹，在油桶再次投入使用前必須對油桶進行清洗。通過往桶內噴淋清洗液或噴淋酸液的方法，可以將桶內大部分的污物清洗干凈，但桶內狹縫和桶底與桶周面的連接處殘留有污物，這些部位清洗液很難完全滲入。而且在經過上述清洗過程后油桶內還殘留了很多殘液，這些殘液覆蓋在油桶內壁，如對殘液不進行清除，油桶在閑置一段時間后將再次產生銹蝕，所以必須在之前工序結束之后再加一道工序對剩余污物和殘液進行清除。
目前的油桶清洗方法有鏈條清洗、浸泡清洗及高壓液力清洗。鏈條清洗基本原理為：把大量的細長鏈條放入桶內，通過油桶的各種旋轉運動，使鏈條與油桶內壁產生磨擦，通過磨擦除去油桶內的銹蝕，加入的堿液可以除去油污。這種清洗方法可以除去大量的銹蝕和油污，但存在嚴重的缺點：噪聲大、勞動強度大、效率低、工藝復雜，且破壞了油桶表面的致密氧化層，加速油桶的銹蝕，減短了油桶的使用壽命。浸泡清洗是通過往桶內噴淋清洗液，將污垢溶解排出桶內的清洗方法。高壓液力清洗是通過高壓水射流的力作用，使桶內油垢及鐵銹從桶內壁脫落，缺點是存在清洗死角，清洗不徹底。
目前，國內對油桶的干燥方法主要是采用熱風吹干的方法。熱風吹干是通過往桶內通熱風，通過熱空氣與桶壁發生熱交換來給油桶加熱，加速殘液的揮發，并通過空氣的運動把殘液蒸汽帶出油桶。由于油桶結構封閉，只有油口與外界相通，熱風無法順暢流動，從而不能很快地將蒸汽帶出桶內，所以耗時長、效率低。由于殘液蒸汽還殘留在桶內，冷卻后凝結附著在油桶內壁，大大影響油桶的清潔度。
1、清洗原理
清洗是指用某些力(物理力或化學力)把污垢從被洗物上除掉。可以根據使用的清洗力(清洗要素)的種類來分類，清洗要素主要有溶劑的溶解力、界面活性力、化學反應力、吸附力、物理力等[2]。通常進行清洗時，很少單獨使用一種力，而是將幾種力組合使用。
1.1 清洗力
1.1.1 溶劑的溶解力、離散力
常用溶劑主要是水和有機溶劑兩類。水是一種廉價的溶劑，可溶解電解質(有機、無機)、碳水化合物、蛋白質、脂肪酸、酒精類等，具有不燃、無毒、無味、無臭，且不需要復雜的附屬設備等優點。水的缺點是對油脂類的溶解力不足。除掉該類污垢時，需要與其他清洗要素組合使用，有機溶劑的種類極多，通常根據清洗目的來選擇和組合使用。在使用時，還應當充分考慮經濟性(溶劑的回收利用等)和使用性(易燃性、阻燃性、爆炸性、毒性、公害、廢液處理等)。
1.1.2 界面活性力
界面活性劑是含有疏水基(親油基)和親水基的有機化合物，吸附在固—液界面、液—液界面、氣—液界面上，是一種可顯著改變界面性質的材料。根據其分子結構的不同，分為陰離子界面活性劑(最常見的是肥皂、合成洗滌劑等)、陽離子界面活性劑(作為殺菌劑、消毒劑使用)及非離子界面活性劑(能夠與酸性溶液及堿性溶液混合使用)三類。
1.1.3 化學反應力
如果選擇對污垢和被洗物都最為恰當的化學藥品并進行完善的處理，這是最為簡單、有效且經濟性好的清洗要素，但其缺點是易損傷被洗物，且對操作者有危害等。酸類洗滌劑主要用于除去金屬類的污垢(金屬表面的銹跡、氧化皮、變質層等)，堿類洗滌劑主要用于除去油脂性(動植物性、礦物性)污垢以及蛋白質、淀粉等的高分子有機物(加水可分解為低分子)形成的污垢。
1.1.4 物理力
物理力(熱、壓力、摩擦力等)是與溶解力同等重要的清洗要素，不利用物理力的清洗系統可以說是不可能的。加熱不僅可使化學反應速度加快(溫度每升高100℃反應速度約增加一倍)，而且可使高黏度油脂類的黏度降低，從而提高洗滌效果。攪拌和刷洗等引起的摩擦以及用高壓水噴射等均可使污垢與被洗物分離，使污垢易溶于溶劑。
1.2 污垢的黏附狀態
在決定清洗方法時，需弄清被洗物的特性和污垢的性質。要掌握被洗物所用材料的物理性質是屬于易受損傷表面還是堅硬表面，與洗滌劑是否起化學反應等。對于污垢，在選用合適的清洗方式時，還要看其黏附狀態、所屬種類等污垢的黏附狀態（如圖一所示），從機械性的覆蓋至滲透、擴散到被洗物內部，有各種各樣的狀態。狀態a可較容易地除去，但狀態e要完全除去是困難的，對被洗物的損傷不可避免。各種狀態都需要通過考慮綜合使用合適清洗力，完成清洗。
圖一 污漬與被洗物黏附狀態示意圖
2、待洗油桶清洗狀況分析
油桶的結構封閉，成圓筒形，上頂面有兩孔，其中之一為M60×l.5 的螺紋孔，另一孔直徑為Φ30。待洗油桶由于在運輸裝卸過程中經常發生碰撞，很多出現歪癟的情況，如圖二所示。
圖二 待洗油桶外形圖
表一 抽樣油桶內部狀況
為了能夠清楚地了解待洗油桶內部狀況，特從某油庫隨機抽取六只裝過潤滑油的空油桶(編號為NO.1、NO.2、NO.3、NO.4、NO.5、NO.6)，分別沿中軸線按圓周六等分剖開六分之一，進行觀察分析。結果如表一所示。
根據表一可以看出，大部分油桶內部布滿油污，局部有點狀銹蝕，而對于銹蝕較多的油桶己經失去了清洗意義，不能再用。
油污的主要成分是重油及當油桶閑置時掉入桶中的粉塵等固體沉淀物。經過一段時間后，沉淀物和重油凝結在一起黏在油桶內壁形成油污塊。
銹蝕的主要成分是氧化鐵。當油桶置于潮濕空氣中時，由于空氣中氧氣的氧化作用，生成了氧化鐵，即鐵銹。
3、清洗流程確定
根據油桶內部的污物分析可知，油桶內的污物主要是油污和鐵銹。油污黏在油桶內壁上，鐵銹常常被油污包裹，附著在油桶內壁上，形成很大的污垢塊，其中部分污物僅輕輕附著在桶壁的表面，而有些污物則是膠著在桶壁上的頑固污塊。由于油桶污物的這種特性，需要首先選擇除去油污，當油污全部去除干凈后，藏于油污下的銹蝕將會完全暴露出來。接著進入下一個工位進行酸洗除銹蝕。待酸洗結束后，油桶內還殘留部分酸液，酸液長時間存在于桶內將腐蝕油桶，且將影響所裝油品的質量，所以必須將油桶內殘留酸液除去，于是堿中和是該清洗工藝中必不可少的步驟。通過堿和酸的中和反應除去桶內的酸液，之后在同一工位再通入清水進行漂洗，將沒有消耗的堿液漂洗出油桶。漂洗后的油桶內有大量的水，若此時直接出料，油桶內的水結合空氣中的氧氣作用很快使油桶再次生銹，所以必須在清洗結束后添加干燥過程。因為桶內殘留大量的水分，在真空清洗干燥中使用的清洗劑為碳氫溶劑，碳氧溶劑與水不溶，將形成乳化液，不方便循環利用，難于處理，所以必須在真空清洗干燥工位之前設有將水從油桶中除去的工位，即切水工位。切水結束后的油桶內還殘留大量的切水劑以及在之前清洗過程中沒有完全清除干凈的污物。進入干燥工序后，進行真空蒸汽清洗和真空干燥，油桶邊角和小縫隙中的污垢及最后留于油桶內的碳氫溶劑將最終被除去。干燥結束后，油桶出料，此時的油桶內沒有了油垢和銹蝕等污物，而且油桶內部干燥。綜上所述，選擇的清洗工藝如圖三所示。
圖三 油桶清洗工藝流程圖
4、結束語
通過對清洗原理及待洗油桶內部油垢狀況的研究，提出了一種油桶的清洗工藝流程，即：除油—除銹—中和—切水—真空清洗干燥。
