Способ регенерации отработанных масел

 

Изобретение относится к способам регенерации отработанного или свежего загрязненного в процессе транспортирования, хранения и использования смазочного масла и может использоваться на нефтебазах, станциях технического обслуживания автотракторной техники, автотранспортных и других предприятиях, использующих автотракторную технику. Сущность изобретения заключаюется в том, что масло после фильтрации подвергают очистке щелочью и обработке природным адсорбентом "горелая порода" и после центрифугирования из масла дополнительно удаляют механические примеси, воду и легкие углеводороды с последующей очисткой масла в электрогидроциклоне и адсорбере с использованием природного адсорбента "горелая порода". 3 табл., 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способам регенерации отработанных масел и может быть использовано на нефтебазах, станциях технического обслуживания автотракторной техники, автотранспортных и других предприятиях, применяющих смазочные материалы.

Известны способы регенерации отработанных масел (ОМ) от загрязнений с применением химических реагентов (Шишкин П. И. Регенерация отработанных масел. М., Гостоптехиздат, 1960, с.106-110).

Недостатком известных способов очистки является их сложность в техническом исполнении в связи с использованием кислот, щелочей, а также с трудностями утилизации отходов.

Известен способ регенерации ОМ с применением синтетических цеолитов с высокой избирательной способностью и большой адсорбционной емкостью (Коваленко В. П. и др. Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М. Недра, 1990, с. 72-86).

Недостатком данного способа является высокая стоимость, что ограничивает их широкое применение.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ регенерации ОМ фильтрованием, отстаиванием и очисткой в центробежном поле (SU, авт. свид. N 1174666, кл. F 16 N 39/04,1985).

Недостатком данного способа является низкое качество получаемого регенерированного масла. Целью предлагаемого способа является повышение качества отработанных масел после регенерации.

Сущность изобретения заключается в том, что масло после фильтрации подвергают очистке щелочью и обработке природным абсорбентом и после центрифугирования из масла дополнительно удаляют механические примеси, воду и легкие углеводороды с последующей очисткой масла в электрогидроциклоне и адсорбере с использованием природного адсорбента.

Регенерация отработанного моторного дизельного масла по предлагаемому способу осуществляется следующим образом (фиг.1).

Отработанное моторное масло подают через грубый фильтр 1, установленный на заборном шланге, шестеренчатым насосом 2, на второй (щелевой) грубый фильтр 3 и далее в отстойный резервуар 4, снабженный нагревательным (электрическим или паровым) устройством, в котором масло нагревают до температуры 80-85^oC, и затем отстаивают в течение 48 часов. После предварительного отстоя и удаления грубых механических примесей и воды регенерируемое масло самотеком через магнитный фильтр 5 сливают в емкость-коагулятор 6 с коническим дном, снабженный нагревательным и перемешивающим (механическим или воздушным) устройствами. В емкости-коагуляторе 6 масло при постоянном перемешивании и температуре 75-80^oC обрабатывают 10%-ным водным раствором щелочи. В зависимости от загрязненности, расход водного раствора щелочи для коагуляции может составлять 5-7 % к объему коагулируемого масла. Контроль за ходом процесса коагуляции осуществляют нанесением капли масла на стекло через определенные промежутки времени. Начало коагуляции определяют по образованию укрупненных частиц, видимых на стекле, конец процесса определяют по прекращению роста и количества частиц. При достаточном времени контакта коагулятора с маслом и его концентрации коагуляция завершается в течение 30-40 минут, после чего масло отстаивают. Процесс отстаивания продолжается до 48 час.

После спуска отстоя масло самотеком подают в резервуар 7, который по конструктивным особенностям аналогичен резервуару 6. В резервуаре 7 проводят контактную обработку адсорбентом. В качестве адсорбента используют природную отбеливающую глину (по физико-химическим свойствам близкая к гумбрину) Кумертауского месторождения Башкортостана, которая является спутником залежей бурых углей.

Структурно-сорбционная способность и химический состав данного минерала показаны на деривотограмме (фиг. 2) и табл. 1.

В нагретое масло до температуры 150-200^oC при непрерывном и интенсивном перемешивании (1200 об/мин) вводят адсорбент и затем продолжают перемешивание в течение 30-40 мин. Расход адсорбента зависит от его активности и загрязненности масла. Установлено, что расход адсорбента для регенерации отработанного дизельного масла составляет 10-20 % от объема коагулируемого масла.

С целью активизации природного адсорбента его предварительно подсушивают в сушилке с паровым обогревом при температуре 200-250^oC, а затем измельчают до минимальных размеров (1-2 мм).

Далее, после контактной очистки, масло отстаивают при температуре не ниже 75-80^oC в течение 10-12 ч и затем сливают в отстой. Масло, очищенное щелочью и обработанное природным адсорбентом, забирается центрифугой 8, где оно дополнительно очищается от воды, механических примесей и возможно оставшихся частиц адсорбентов. После чего насосом 9 масло направляют в устройство для удаления механических примесей, воды и легких углеводородов (далее устройство).

Очистку масла в устройстве (фиг.3) осуществляют следующим образом.

Нагретое до заданной температуры, например, до 250^oC, отработанное масло поступает в межтрубное пространство устройства и далее в щелевой кольцевой канал и вытекает из него с большой скоростью. При обтекании емкости (полусферы) масло поступает в область разрежения и вихревых потоков над емкостью, образованных за счет резкого увеличения площади проходного сечения, в результате чего из очищаемой жидкости испаряются пары воды и легкие углеводородные фракции, которые выводят через патрубок в верхней части крышки и подают в конденсатор-холодильник с емкостью разделения 12. При необходимости создания более грубого разряжения в камере устройства устанавливается эжектор или вакуумный насос 11.

Механические примеси, загрязненный абсорбент за счет действия гравитационных сил выпадают внутрь полусферы, из которого затем удаляют по внутреннему трубопроводу.

Жидкость, очищенная от механических примесей и загрязненного адсорбента, попадает на перфорированные пороги и продолжает очищаться от паров воды, легких углеводородных фракций (ЛУФ) и далее стекает в кольцевой сборник устройства и затем выводится через отводные патрубки. Особенность рассматриваемого устройства состоит в том, что емкость для сбора механических примесей установлена так, что она имеет возможность вертикального перемещения "вверх-вниз", что обеспечивает регулирование щелевого зазора, следовательно, и скорости потока жидкости.

Далее отработанное масло для более глубокой очистки насосом 13 подают в электрогидроциклон 14.

Особенность очистителя-электрогидроциклона 14 состоит в том, что труба сливной камеры (фиг. 4) имеет также возможность вертикального перемещения "вверх-вниз", что обеспечивает четкое разделение фаз. Кроме того, электрогидроциклон имеет электроды в форме заостренного конуса, куда подводится высокое напряжение порядка 16-24 кВ.

Работа гидроциклона осуществляется следующим образом. Очищенную жидкость подают под давлением во входной патрубок. Последний располагается относительно камеры таким образом, что поток жидкости направляется по касательной к сечению корпуса в плоскости входного отверстия, благодаря чему он приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил и электрического поля механические частицы или капельки воды, обладающие большим удельным весом, отбрасываются на стенки корпуса, теряя скорость, частицы скользят по ним вниз по спиральной траектории. Попадая в конусную часть, они осаждаются и выводятся через нижний выходной патрубок, а очищенная жидкость отжимается к центру электрогидроциклона и выбрасывается через сливной патрубок. Во время очистки в корпусе устанавливаются два вращающихся потока жидкости: восходящий и нисходящий. Угловая скорость первого потока больше, чем второго, поэтому не успевшие отделиться на первом этапе мелкие частицы выбрасываются из него и также попадают на стенки очистителя. Таким образом, жидкость подвергается двойной очистке: предварительной при движении ее вниз и окончательной в восходящем потоке. При предварительной очистке жидкости процесс интенсифицируется электрическим полем. Механизм удаления частиц загрязнения в электрическом поле обусловлен наличием двойного электрического слоя на поверхности частиц, состоящих из высокополярных молекул и их ассоциатов. В электрическом поле такие частицы движутся к электродам. Механизм коалесценции воды в электрическом поле объясняется перераспределением нейтральных зарядов эмульгированных капель воды в диполи, которые ориентируются вдоль силовых линий поля, притягиваются друг к другу и агрегируются. Достаточно крупные капли воды выпадают в отстойную зону. Кроме индуциированных зарядов, капли и частицы при соприкосновении с электродами могут приобретать собственные заряды, под влиянием которых происходит интенсивная миграция частиц загрязнений от электрода к электроду. Этот процесс при оптимальных условиях также приводит к дальнейшей коагуляции частиц загрязнений. Интенсификация процесса удаления загрязнений способствует также и форма электродов и их расположение: электрод в форме заостренного клина обеспечивает создание большей напряженности электрического поля; расположение электродов касательно под углом 15^oC обеспечивает повторный выброс не отделившихся мелких примесей в зоне размещения электродов.

Интенсификация процесса очистки отработанных масел от механических примесей и воды достигается, кроме того, возможностью регулирования частоты высокого напряжения, оптимальным меж электродным расстоянием (5-7 мм), а также регулированием уровня входного отверстия сливного патрубка. Не исключается также и такое предположение, что под действием разряда тока высокого напряжения и частоты происходят процессы электроионизации, приводящие к некоторой стабилизации вязкостных характеристик, а также к уменьшению непредельных соединений по следующей схеме реакции Физическое описание суммарного поля воздействия на загрязнения: центробежного, электрического, ионизационного и других полей возможно изложить только лишь формулой общего вида Е=Е_ц+Е_э+Е_и+...+Е_i, где Е_ц - центробежное поле; Е_э - электрическое поле; Е_и - ионизационное поле; Е_i - другие неизвестные и неизученные поля.

Естественно, при отсутствии единого взгляда на механизм действия суммарных полей различной природы полное объяснение всех явлений процесса наука дать пока не в состоянии, хотя, как известно, действие отдельных силовых полей описываются соответствующими формулами.

Из сливной трубы электрогидроциклона 14 масло насосом 15 подается для доочистки в адсорбер 16. В качестве адсорбента в предлагаемом способе также является природный адсорбент Кумертауского месторождения Башкортостана и далее масло проходит фильтр тонкой очистки 17 и подается в емкость регенерированного масла 18.

Удаленные механические примеси, загрязненный адсорбент поступают в сборник шлама 19 и утилизируются.

Пример. Отработанное масло (проба 1) с массовым содержанием,%: мехпримесей 0,528; воды - 0,03; золы - 1,12; коксуемостью 2,70 в количестве 0,3 м³ после грубой фильтрации нагревают, отстаивают, защелачивают, коагулируют природным сорбентом и далее нагревают до 250^oC и подают в устройство для дополнительной очистки от механических примесей, загрязненной глины и воды. Вода и ЛУФ из устройства охлаждаются в конденсаторе-холодильнике, разделяются и утилизируются.

Более глубокую очистку ОМ производят электроциклоном, адсорбцией и фильтрацией фильтром тонкой очистки.

Вода, механические примеси, загрязнения и отработанная глина удаляются в специальный сборник и утилизируются.

В результате очистки получают ОМ со следующими качественными показателями: мехпримеси - отс.; вода - отс.; зола - 0,81; коксуемость -0,99. Другие примеры и сравнительные результаты приведены в табл. 2 и 3.

Анализ данных в табл. 2 и 3 показывает, что предлагаемый способ эффективней прототипа. Из данных табл. 2 и 3 следует, что механические примеси и вода удаляются полностью, коксуемость уменьшается на 10-30 %, содержание золы снижается на 7-25% по сравнению с прототипом.

Таким образом, в предлагаемом способе регенерации отработанных масел принята комбинация различных способов с разработкой и применением модифицированных технических средств, позволяющих интенсифицировать процесс очистки отработанных масел.

Предлагаемая технологическая схема способа регенерации может работать полностью или частично.

При выборе комбинации методов учитывается характер и природа продуктов старения отработанных масел и требования, предъявляемые к регенерированным маслам. Располагая этими данными, можно определить физико-химические свойства масла, требующие исправления и, следовательно, выбрать соответствующий способ его восстановления или регенерации. Режим работы свежих масел и характер претерпеваемых ими изменений в процессе эксплуатации настолько разнообразны, что в каждом случае к выбору оптимального метода регенерации необходимо подходить аналитически.

Опытно-промышленные испытания показали хорошую сходимость с результатами лабораторных исследований. Предлагаемый способ особенно легко реализуется при раздельном методе сбора ОМ по сортам (А, Б, В, Г, Д, Е) и непосредственно на местах их потребления. Установка проста в изготовлении и эксплуатации и может быть смонтирована непосредственно в местах применения масел из табельного оборудования и агрегатов, например, насосов НШ-5, центрифуги двигателя ЯМЗ- 238, корпуса фильтра ТФЧ, однако и требует некоторых сил и средств для изготовления вышеуказанных модернизированных технических средств. Предлагаемый способ может использоваться на нефтебазах, станциях технического обслуживания автотракторной техники и других предприятиях, использующих автотранспортную технику.

Источники информации.

1. Шишкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных масел. - М.: Химия, 1970 - 301 с.

2. Коваленко В.П., Турчанин В.Е., Очистка нефтепродуктов от загрязнений. - М.: Недра, 1990 - 160 с.

3. Авт. св. N 1174666, кл. F 16 N 39.04, БИ N 31, 1985 (прототип).

Формула изобретения

Способ регенерации отработанных масел путем нагревания, фильтрации и центрифугирования, отличающийся тем, что масло после фильтрации подвергают очистке щелочью и обработке природным адсорбентом, и после центрифугирования из масла дополнительно удаляют механические примеси, воду и легкие углеводороды с последующей очисткой масла в электрогидроциклоне и адсорбере с использованием природного адсорбента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6