Эффективные методы регенерации отработанных масел
Содержание статьи
Введение в регенерацию масел
В процессе эксплуатации моторных и индустриальных масел в них накапливаются продукты окисления, загрязнения и другие примеси, что значительно ухудшает их качество. Масла, содержащие загрязняющие примеси, необходимо заменять на свежие. Отработанные масла собираются и подвергаются регенерации с целью сохранения сырья, что также является экономически выгодным.
В зависимости от технологии регенерации получают 2-3 фракции базовых масел, которые затем могут быть использованы для производства товарных масел (моторных, трансмиссионных, гидравлических), а также для СОЖ и пластичных смазок. Средний выход регенерированного масла составляет 70-85% от отработанного, которая содержит около 2-4% твердых загрязняющих примесей, воду и до 10% топлива, и варьируется в зависимости от метода регенерации.
Для восстановления отработанных масел применяют различные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах. Эти процессы направлены на очистку масел от продуктов старения и загрязнений.
Последовательность технологических процессов
Обычно используется следующая последовательность технологических процессов:
- Механический: для удаления свободной воды и твердых загрязнений из масла.
- Теплофизический: выпаривание и вакуумная перегонка.
- Физико-химический: коагуляция и адсорбция.
Если указанных методов недостаточно, применяются химические способы регенерации, требующие более сложного оборудования и создающие дополнительные затраты.
Физические методы очистки
Физические методы помогают удалить твердые частицы загрязнений, микрокапли воды и, частично, смолистые и коксообразные вещества; выпаривание позволяет избавиться от легкокипящих примесей. Масла обрабатываются в силовом поле с использованием различных сил, таких как гравитационные, центробежные, электрические и магнитные, а также могут фильтроваться и подвергаться водной промывке и вакуумной дистилляции.
Отстаивание
Отстаивание является простым методом, основанным на осаждении механических частиц и воды под действием гравитации. В зависимости от степени загрязнения масла и времени на очистку отстаивание используется как самостоятельный метод или как предварительный этап перед фильтрацией или центробежной очисткой. Однако этот метод имеет недостаток – длительность процесса, в ходе которого очищаются в основном крупные частицы размером 50-100 мкм.
Фильтрация
Фильтрация — это процесс удаления механических частиц и смолистых соединений, который осуществляется с помощью пропускания масла через специальные сетчатые или пористые фильтры. В качестве фильтрационных материалов можно использовать сетки, войлок, ткани, бумагу и керамику. Во многих организациях, использующих СДМ, для повышения качества очистки моторных масел увеличивается число грубых фильтров, а также вводится дополнительный этап тонкой очистки.
Центробежная очистка
Центробежная очистка, проводимая с помощью центрифуг, представляет собой один из самых эффективных и производительных методов. Она основана на разделении различных фракций смесей под воздействием центробежной силы. С помощью центрифуг масла очищаются от механических примесей до 0,005% по массе, что соответствует 13 классу чистоты по ГОСТ 17216-71, и обезвоживаются до 0,6% по массе.
Физико-химические методы регенерации
К физико-химическим методам регенерации масел относятся коагуляция, адсорбция и селективное растворение загрязняющих веществ. Одним из видов адсорбционной очистки является ионно-обменная очистка.
Коагуляция
Процесс коагуляции, то есть укрупнения частиц загрязнений в масле, осуществляется с помощью коагулянтов. К ним относятся неорганические и органические электролиты, а также поверхностно активные вещества, не обладающие электролитическими свойствами. Успех коагуляции зависит от количества коагулянта, времени его контакта с маслом, температуры и других факторов. Обычно коагуляция занимает 20-30 минут, после чего масло очищается от укрупнившихся загрязнений методами отстаивания, центробежной очистки или фильтрации.
Адсорбционная очистка
Адсорбционная очистка отработанных масел основана на способности адсорбентов удерживать загрязнения на своей поверхности. В качестве адсорбентов могут использоваться природные вещества, такие как отбеливающие глины и это-олиты, а также искусственные материалы, такие как силикагель и алюмосиликатные соединения. Очистка может проводиться контактным способом или методом по перколяции, а также методом противотока.
К недостаткам контактной очистки относится необходимость утилизации большого объема адсорбента, что может негативно сказаться на экологии. В перколяционной очистке часто используется силикагель, что делает этот метод более дорогим. Наиболее перспективным является метод адсорбентной очистки с движущимся слоем адсорбента, однако он требует сложного оборудования, что ограничивает его применение.
Ионно-обменная очистка
Ионно-обменная очистка основывается на способности ионитов задерживать загрязнения, диссоциирующие на ионы в растворе. Иониты — это твердые гигиенические гели, которые получают из органических веществ.
Очистка осуществляется контактным методом, при котором отработанное масло перемешивается с ионитом, или перколяционным методом — когда масло проходит через колонну, заполненную ионитом. В результате ионообмена ионы загрязнений заменяют подвижные ионы в ионите. Возвращение свойств ионитов достигается путем их промывки и активации. Ионно-обменная очистка эффективна для удаления кислотных загрязнений, но не задерживает смолы.
Селективная очистка
Селективная очистка основана на растворении отдельных загрязняющих веществ. Для этого используются фурфурол, фенол и другие растворители. Селективная очистка может проводиться в аппаратах “смеситель-отстойник” с испарителями для отгонки растворителя или в двух колоннах, что является более экономичным способом.
Одна из разновидностей селективной очистки – это обработка отработанного масла пропаном, в результате которой углеводороды растворяются, а асфальтосмолистые вещества осаждаются.
Химические методы очистки
Химические методы очистки основаны на взаимодействии загрязняющих веществ с реагентами, которые добавляются в масла. В результате реакций образуются соединения, которые легко удалить. К этим методам относятся кислотная и щелочная очистка, окисление кислородом, гидрогенизация, а также обезвоживание и другие процессы. Самыми распространенными являются сернокислотная очистка и гидроочистка.
Процессы с использованием серной кислоты занимают первое место по количеству установок и объему перерабатываемого сырья. Однако они приводят к образованию большого количества трудно утилизируемого кислого гудрона и не удаляют полициклические аренов и токсичные соединения хлора.
Все чаще в переработке используются гидрогенизационные процессы, поскольку они позволяют получить высококачественные масла и соблюдают экологические стандарты. Однако гидроочистка требует больших объемов водорода и может эффективно работать только на крупных установках с рециркуляцией.
Для очистки масел от полициклических соединений и токсичных веществ применяются процессы с использованием металлического натрия, что позволяет получить полимеры и соли, с высокой температурой кипения. Этот метод не требует давления и катализаторов и более безопасен с экологической точки зрения.
Процесс Lubrex с использованием гидроксида и бикарбоната натрия позволяет перерабатывать любые отработанные масла с выходом целевого продукта до 95%.
Практическое применение и перспективы
Регeneration отработанных масел осуществляется с помощью различных аппаратов и установок, использующих комбинацию методов (физических, физико-химических и химических). Такое сочетание позволяет регенерировать масла разных марок с различной степенью снижения качественных показателей.
Важно отметить, что при должной регенерации можно получить базовые масла, которые по качеству аналогичны свежим. При этом выход масла составляет от 80% до 90%, что позволяет регенерировать его еще как минимум два раза, если применяются современные технологии.
Одной из актуальных проблем при утилизации отработанных моторных масел остаются большие затраты на их сбор, хранение и транспортировку.
Создание мини-комплексов для регенерации масел в небольших территориях (например, края, области или города с населением 1-1,5 млн человек) может помочь снизить транспортные расходы и обеспечить производство высококачественных конечных продуктов, таких как моторные масла и консистентные смазки, что приближает такие комплексы по экономической эффективности к традиционным производствам из нефти.
