Способ регенерации отработанных минеральных масел и установка для его осуществления

 

Сущность изобретения: в способе регенерации отработанных минеральных масел проводят предварительную очистку от механических примесей и дополнительно ультразвуковую кавитационную обработку в условиях диспергирования асфальтосмолистых соединений с последующей фильтрацией для очистки от механических примесей и воды и нейтрализации кислотного масла. Установка включает связанные системой трубопроводов приемную емкость, насос, фильтр предварительной очистки от механических примесей, генератор кавитации, дополнительный фильтр для очистки от воды и нейтрализатор кислотного масла, емкость очищенного масла, фильтр для очистки от механических примесей выполнен из металлокерамики, и фильтр для очистки от воды выполнен из поливинилформаля. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к регенерации отработанных минеральных масел, в частности к очистке и регенерации моторного масла.

Известен технологический процесс Режелуб очистки отработанных и промышленных масел по лицензии СРД ТОТАЛЬ ФРАНС фирмы "Леке, Тессон".

Этот процесс позволяет получать высококачественный базовый компонент.

Недостатком установки является возможность регенерировать масло только одного сорта. Работа установки невозможна на смеси масел. Кроме того, необходимо использовать высокий вакуум, систему ультрафильтрации и каталитическую гидроочистку. Образующиеся в процессе очистки газы имеют повышенную взрывоопасность.

Известен способ регенерации отработанного моторного масла [1] включающий в себя удаление механических примесей и воды, окисление масла озоном, после чего проводят его нейтрализацию и удаление из него водорастворимых кислот.

Недостатками известного способа регенерации масла является ограниченность применения этого способа только к конкретным сортам масла, необходимость нагрева масла по этому способу энергоемка и сопровождается экологически вредными испарениями. Кроме этого, из масел устраняются смолистые вещества, что снижает качество топлива. Известный способ не позволяет также восстановить щелочность масла.

Известны промышленные установки для регенерации смазочных масел с кислотными или селективными процессами [2] С помощью этих установок производится очистка смеси отработанных смазочных масел и добавление штатных присадок. Установки обладают огромными габаритами, экологически вредны, обладают высокой стоимостью эксплуатации и обслуживания, образуют вредные газообразные, жидкие или твердые побочные продукты, пожаро- и взрывоопасны.

Известно также устройство для регенерации масла [3] представляющее собой масляный фильтр, объединенный с устройством для регенерации масла. Устройство устанавливается непосредственно на двигатель и очищает масло от механических примесей и серы, происходит испарение воды, топлива и серной кислоты. Недостатками данного устройства являются: трудность нагрева масла через плиту до температуры испарения топлива (210^оС), невозможность удаления серы фильтром из хлопчатобумажного волокна. Усложняется конструкция и массой двигателя. Из масла удаляются механические примеси размером более 40 мкм. Возникает необходимость частого долива масла, так как тяжелые пары масла кондесируются и отводятся из патентуемого устройства. Устройство травмоопасно при использовании повышенных температур нагрева.

В качестве прототипа к предлагаемой "Установке для регенерации отработанных минеральных масел" использована известная установка по а.с. СССР N 1310424. Эта установка содержит соединенные трубопроводом фильтр грубой очистки, насос, подогреватель, блок осушки, состоящий из батареи адсорберов, наполненных цеолитом и фильтр тонкой очистки, состоящий из слоев фильтровальных материалов с различной степенью пористости.

Известное устройство, выбранное в качестве прототипа к предлагаемой установке, имеет такие же недостатки, как в прототипе к способу. Кроме того, в известном устройстве фильтрующие элементы тонкой очистки не совершенны и не долговечны.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые технические решения, является повышение эффективности очистки и регенерации масел по экологически чистой технологи и универсальность применения предлагаемых способа и устройства регенерации для различных сортов минеральных масел. В процессе предлагаемой регенерации отработанных масел не используются экологически вредные газообразные, жидкие или твердые побочные продукты, а предлагаемая установка обеспечивает также такие преимущества как малая энергоемкость, более низкие капиталовложения и стоимость обслуживания, простота, малые габариты установки.

Такие результаты достигаются тем, что в способе регенерации отработанных минеральных масел, включающем в себя нейтрализацию кислотности масла, согласно изобретению и в отличие от прототипа, масло подвергают ультразвуковой, кавитационной обработке, после чего проводят тонкую очистку перколяцией и адсорбируют из него воду.

В зависимости от марки обрабатываемого масла иногда возникает необходимость восстанавливать и регулировать щелочность масла.

В необходимых случаях в зависимости от марки масла при регенерации в очищенное масло дополнительно вводят штатные присадки.

Обработкой моторного масла ультразвуковой кавитацией достигается тонкое измельчение механических примесей в нем, что устраняет необходимость использования громоздких и энергоемких сепараторов или центрифуг, а также нагревательных приборов, использование которых сопровождается экологически вредными испарениями. Такая обработка обеспечивает повышение качества фильтрации масла и позволяет избежать удаления из него смолистых веществ.

Поставленная цель достигается также тем, что в установке для регенерации отработанных минеральных масел, содержащей насос, фильтры для очистки масел от механических примесей и воды, нейтрализатор кислотности, связанные системой трубопроводов, согласно изобретению и в отличие от прототипа, на напорном трубопроводе перед фильтрами установлен ультразвуковой генератор кавитации, причем фильтр для очистки от механических примесей выполнен из металлокерамики, а фильтр-водоотделитель выполнен из поливинилформаля.

В зависимости от исходного состояния масла возможны различные комбинации его очистки. Это обеспечено системой дополнительных трубопроводов и трехходовых кранов, создающих замкнутую систему трубопроводов кавитационной очистки, замкнутую систему тонкой фильтрационной очистки и замкнутую систему трубопроводов нейтрализации кислотности, а также восстановления и регулирования щелочности масла. При этом все эти три замкнутые системы трубопроводов связаны друг с другом трехходовыми кранами. Эта конструктивная особенность расширяет функциональные возможности предлагаемой установки.

В необходимых случаях в зависимости от марки масла в установке применяют дозатор штатных присадок, установленный на трубопроводе с очищенным маслом.

В зависимости от исходного состояния масла и его марки, иногда используют блок регулирования щелочности, совмещенный с нейтрализатором кислотности. Этот блок в сочетании с другими элементами устройства позволяет очищать и регенерировать отработанные масла различных марок.

Таким образом ультразвуковая установка гомогенизирует отработанное масло, обеспечивая тонкое диспергирование механических примесей в нем, после чего осуществляется качественное и недорогостоящее фильтрование и нейтрализация.

Предлагаемая установка может быть выполнена как в стационарном, так и в мобильном варианте. Габариты установки и технология регенерации позволяют использовать ее на месте потребления масла (в автохозяйстве, в машинно-тракторном парке, на судне, на полевых станах при посеве и уборке). В установке не используются узлы, механизмы или устройства с движущимися (вращающимися) частями, что повышает безопасность и надежность установки.

Заявленные установка и способ для регенерации отработанных минеральных масел схематически изображены на чертеже.

Установка состоит из приемного бака 1, связанного трубопроводом последовательно с магнитным фильтром 2, трехходовым краном 3, насосом 4, трехходовым краном 5, ультразвуковым генератором 6, трехходовыми кранами 7 и 8, причем трехходовой кран 8 связан трубопроводом с баком 1, замыкая первый контур. Трехходовой кран 8 связан трубопроводом со вторым контуром тонкой очистки через трехходовой кран 9, который содержит последовательно соединенные трубопроводом пару фильтров из металлокерамики 10, соединенные параллельно, пару фильтров-водоотделителей 11, соединенных параллельно, трехходовой кран 12, бак 13, куда поступает очищенное масло, трехходовые краны 14 и 15, причем трехходовой кран 15 связан трубопроводом с трехходовым краном 7, замыкая второй контур. Бак 13 связан трубопроводом с трехходовым краном 3, образуя третий замкнутый контур, в котором имеется блок нейтрализации кислотности 16, который одновременно может выполнять роль регулятора и восстановления щелочности, установленный параллельно ультразвуковому генератору 6 и связанный с первым контуром трехходовым краном 5, а со вторым контуром трехходовыми кранами 17 и 15. С трехходовым краном 14 трубопроводом связан дозатор штатных присадок 18 с патрубком 19 отрегенерированного масла. Бак 13 снабжен аналогичным патрубком 20, по которому можно отбирать очищенное масло.

П р и м е р 1. 500 мл моторного масла, проработавшего в дизеле КамАЗ-740 10702 моточаса имеющего физико-химические показатели, указанные в табл. 1 (п. 4), подвергали многократной ультразвуковой гидродинамической обработке на ультразвуковом генераторе 6, для чего его предварительно обрабатывают на фильтре 2, где удаляются крупные металлические примеси.

В процессе ультразвуковой обработки разрушаются коагулированные асфальтно-смолистые вещества до молекулярного состояния. Отделяются от механических примесей смолистые составляющие. Количество прогонов по этой замкнутой системе зависит от массовой доли механических примесей в отработанном моторном масле. В данном примере масло подвергали кавитационной обработке на генераторе кавитации 6-5 раз. Меньше пяти раз обработка ультразвуковом дает мало эффекта, а больше 10 раз не имеет смысла, т.к. степень гомогенизации стабилизируется к десятому циклу и дальше остается неизменной.

Далее активированное масло поступает на контур тонкой очистки на фильтр 10 из металлокерамики, где происходит отделение механических примесей перколяцией, а затем пропускают через поливинилформалевый фильтр 11, удаляя воду. Обработку масла фильтрами можно многократно повторить по замкнутому контуру.

Далее подогретое до температуры 80-85^оС масло с кратностью 5 повторов циркулирует через нейтрализатор кислотности, где происходит нейтрализация кислой среды и восстановление щелочного числа до величины 7,2 мг КОН/г масла. Это осуществляют в блоке нейтрализации кислотности 16, который можно осуществлять традиционным способом, описанным в сборнике научных трудов МИИСП (Кустов Н.В. Плотников В.А. Романов Б.В. 1989, с. 64-72. Количество прогонов следует осуществлять до достижения величины щелочного числа до стандартного значения, в данном случае было осуществлено 3 прогона.

Затем масло гомогенезируется для придания ему заданной вязкости, дозируется штатными присадками дозатором 18 и выдается потребителю с физико-химическими параметрами (табл. 1, п. 5).

П р и м е р 2. 500 мл трансмиссионного масла, проработавшего в трансмиссии автомобиля КамАЗ-4310 10702 моточаса и имеющего физико-химические показатели табл. 2 (п. 5), после удаления крупных металлических примесей фильтром 2 подвергли двухкратной обработке на генераторе кавитации 6, где происходит коагулирование смолисто-асфальтовых веществ. Затем механические примеси удаляются металлокерамическим фильтром 10, вода удаляется поливинилформалевым фильтром 11. Очищенное трансмиссионное масло выдается потребителю с физико-химическими показателями (табл. 2, п. 6) по патрубку 20.

П р и м е р 3. 500 мл отработанного индустриального масла к физико-химическими показателями (табл. 3, п. 5) подвергли кавитационной обработке на генераторе кавитации 6, предварительно удалив крупные металлические примеси магнитным фильтром 2.

Затем масло очищают от механических примесей металлокерамическим фильтром 10, от воды поливинилформалевым фильтром 11. Далее масло пропускают через нейтрализатор кислотности 16, где происходит нейтрализация кислой среды масла и поднятие щелочного числа до значения 1,0 2,0 мг КОН/г.

После достижения физико-химических показателей масла потребителю выдается регенерированное индустриальное масло по патрубку 20.

Установка работает следующим образом.

Отработанное 10702 моточаса моторное масло марки М-10-Г2К, имеющее физико-химические показатели, отраженные в табл. 1 (п. 5), собирается в приемном баке 1. Из бака 1 масло нагнетательным насосом 4 через магнитный фильтр 2, трехходовой кран 3, трехходовой кран 5 подается в генератор кавитации 6. Магнитный фильтр 2 отбирает крупные металлические примеси. Генератор кавитации 6 обеспечивает за счет интенсивного воздействия на проходящее через него масло тонкое диспергирование его дисперсной фазы (механических примесей, воды, смолистых ассоциатов и т. д. ), эффективную гомогенизацию и изменение его свойств (специфическую активацию масла).

Генератор кавитации 6 подает обработанное масло через трехходовые краны 7 и 8 в бак 1. По этому замкнутому контуру гомогенизации масло циркулирует 5 раз. Количество повторов зависит от массовой доли механических примесей по объему в отработанном моторном масле, которая определяется входным контролем. Для данного вида масла целесообразно было подвергать его кавитационной обработке 5 раз, т.к. меньше прогонов дает слабый эффект, а на десятый раз степень гомогенизации уже не меняется достигая определенного предела.

Затем переключением трехходового крана 8 масло направляется на контур тонкой очистки через трехходовой кран 9 сначала на фильтр 10 из металлокерамики, а затем на фильтр-водоотделитель 11 из поливинилформаля и в бак 13 очищенного масла. Трехходовые краны 9 и 12 поочередно переключают, включая одну или другую фильтрационную ветвь. Это дает возможность производить очистку и обслуживание фильтров на работающей установке.

Далее с помощью трехходовых кранов 3 и 5 бак 13 очищенного масла через насос 4 соединяется с регулятором нейтрализации кислотности 16, генератором кавитации 6 и через краны 15 и 14 с баком 13, образуя третий замкнутый контур. По этому замкнутому контуру масло циркулирует до достижения величины щелочного числа стандартного значения (табл. 1, п. 1). Масло данной марки после 5-кратной циркуляции достигло 7,2 мг КОН/г. С помощью регулируемого нейтрализатора кислотности 16 происходит нейтрализация кислых продуктов отработанного масла, восстановление щелочного числа моторного масла и регулирование величины щелочного числа в зависимости от сорта регенерируемого масла. Количество повторов зависит от исходной величины кислотности отработанного моторного масла, которая определяется входным контролем. После обработки масла на контуре насыщения, трехходовым краном 17 через генератор 6 и трехходовые краны 7 и 15 масло поступает на дозатор штатных присадок и далее на выход 19 к потребителю. Дозатором можно вводить в регенерируемое масло жидкие, порошковые, желеобразные товарные присадки. Для моторного масла была использована присадка Фоспол.

Предлагаемое устройство применимо для других отработавших минеральных масел. Так, например, трансмиссионное масло, отработавшее в автомобиле КамАЗ-4310 10702 моточаса, подвергали двухкратной обработке на контуре гомогенизации, после чего оно поступало на фильтры 10 и 11 далее в бак 13 и к потребителю по патрубку 20. Данный вид масла на контуре насыщения не обрабатывается.

Другая марка масла индустриальное масло И-20А имеет последовательность обработки, сходную с моторным маслом с той лишь разницей, что на контуре гомогенизации оно обрабатывается один раз и штатных присадок в него не вводят.

Таким образом, предлагаемая установка для регенерации минеральных масел универсальна, т.к. применима для различных сортов масел, а также обеспечивает эффективную регенерацию масла по экологически чистой, не энергоемкой и дешевой технологии.

Формула изобретения

1. Способ регенерации отработанных минеральных масел путем предварительной очистки от механических примесей, отличающийся тем, что масло дополнительно подвергают ультразвуковой кавитационной обработке в условиях диспергирования асфальтосмолистых соединений с последующей дополнительной фильтрацией для очистки от механических примесей и воды и нейтрализации кислотности масла.

2. Установка для регенерации отработанных минеральных масел, включающая приемную емкость, насос, фильтр предварительной очистки от механических примесей, связанные системой трубопроводов, отличающаяся тем, что после фильтра предварительной очистки установлен генератор кавитации, связанный трубопроводами и трехходовыми кранами с дополнительным фильтром для очистки от механических примесей, с фильтром для очистки от воды и нейтрализатором кислотности масла, связанными через трехходовые краны с емкостью очищенного масла, причем дополнительный фильтр для очистки от механических примесей выполнен из металлокерамики и фильтр для очистки от воды выполнен из поливинилформаля.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена дозатором присадок, установленным перед емкостью очищенного масла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3