Чи доцільно відновлення відпрацьованої олії
Зростає з року в рік видобуток сирої нафти - головної сировини для виробництва моторних масел. Тільки флагман світової нафтогазової промисловості компанія Exxon Mobil, яка володіє 38 нафтопереробними заводами у 21 країні світу, щодобово переробляє 6,3 млн. барелів сирої нафти.
Споживання моторних масел у світі становить приблизно 60 млн. т в умовному паливі. І є дані лише про четверту частину цієї кількості, які повідомляють, що після відпрацювання ресурсу олія використана повторно або перероблена або спалена.
По нашій країні статистика ще сумніша. За рік на території України збирається близько 1,7 млн. т різних відпрацьованих олій (ЗМ). Переробка при цьому піддається до 0,25 млн. т, або 15%, що становить 3,3% від загального обсягу споживання.
Для порівняння: у Німеччині, яка займає перше місце в Європі з очищення ОМ, проводиться збір та використання близько 55% всього обсягу спожитих свіжих олій. Німецьке законодавство в галузі захисту екології зобов'язує виробників олії, чиї виробництва знаходяться на території Німеччини, додавати у олії не менше 10% так званої refining base oil - відновленої олії. У деяких європейських країнах існує порядок, коли при здачі відпрацьованої олії той, хто здає, отримує свіжу олію зі знижкою.
Про необхідність збору та переробки ОМ свідчить той факт, що з приблизно 100 т нафти отримують лише 10 т моторного масла, а при переробці 100 т ОМ можна отримати більше 80 т готового до споживання продукту.
У процесі експлуатації моторних масел у яких накопичуються продукти окислення. Це асфальтосмолисті сполуки, нагар, лакові відкладення та ін.запобігти випаданню осаду цих шкідливих сполук, в олію вносять мийно-диспергуючі присадки, які утримують продукти окислення в колоїдному (зваженому) стані.
Значне зниження експлуатаційних характеристик моторних масел настає, коли присадки виробляють ресурс. У цей період продукти окислення починають випадати в осад, тим самим викликаючи посилене зношування двигуна. Такий стан моторної олії свідчить про необхідність терміново її замінити.
Адже дбайливо зібране ОМ, без внесення до нього додаткових забруднень у вигляді ґрунтового та повітряного пилу, води, палива, миючих рідин та рідин не нафтового походження, можна використовувати після очищення та відновлення в середньофорсованих двигунах внутрішнього згоряння при помірних навантаженнях, у гідравлічних системах машин , у коробках передач та трансмісіях тракторів та автомобілів при помірних навантаженнях, у ходовій частині гусеничних тракторів, а також при консервації техніки. Сучасні технології дозволяють отримувати такий обсяг мастила з 1 л ОМ, для отримання якого при прямому виробництві витрачається 42 л сирої нафти.
Процес відновлення відпрацьованого моторного масла в сучасному розумінні включає видалення з нього колоїдних речовин, кислот, бітумних відкладень, механічних частинок та хімічного осаду, видалення газів, водного конденсату, надання відновленого продукту кольору та запаху оригіналу. Однак з існуючих і реалізованих в даний час промислових процесів відновлення ОМ важко виділити кращі, всі вони не позбавлені переваг, так і вад. У кожному конкретному випадку при виборі пропонованої технології вторинної переробки ЗМ необхідно виходити з аналізу роботи вже діючих прототипів ідуже обережно братися за впровадження нових пропозицій.
Як переробити?
Залежно від застосованого процесу регенерації отримують дві-три фракції базових масел, з яких шляхом компаундування та введення присадок отримують товарні олії: регенеровані моторні можна використовувати як трансмісійні,гідравлічні олії, СОЖ і пластичні мастила, а крім того, їх використовують під час виробництва асфальту.
Зазвичай, при відновленні в першу чергу механічним шляхом видаляють вільну воду і тверді частинки. Потім йде теплофізична фаза – випарювання, вакуумна перегонка. За цією фазою відбувається фізико-хімічна обробка. Справа в тому, що при фільтрації ЗМ спостерігається дуже незначний ефект очищення за рахунок присутності багатофункціональних присадок, у складі яких є миючий компонент. Окисні сполуки, які під дією присадок перебувають у колоїдному дрібнодисперсному стані, необхідно за допомогою коагулянтів дещо збільшити в об'ємі, тоді олія стає фільтрованою. Дослідження довели, що оптимальне коагулювання здійснюється у разі застосування моноетаноламіну.
На наступному етапі масло, що регенерується, піддають мікрофільтрації, пропускаючи його через мембрани, що відрізняються як продуктивністю, так і термічною стійкістю, оскільки традиційним способом збільшення питомої продуктивності мембран є зниження в'язкості рідини за рахунок підвищення температури. Найбільш поширеними є полімерні мембрани типу МФФК. Вони здатні відфільтрувати близько 800 л/(м2.ч) при діаметрі пір 0,07 мкм. Металокерамічні мембрани типу "ТРУМЕМ" є найпродуктивнішими - при діаметрі осередку 0,07 мкм вони пропускають 1000 л/(м2.ч). Для найтоншого очищення застосовують мембраникерамічні одноканальні із середнім діаметром пор 0,03 мкм. Вуглецеві одноканальні мембрани здійснюють найбільш грубу очистку: у них діаметр пір 0,1 мкм, проте ці мембрани термічно стійкі до 300 °С.
Вищою метою регенерації є отримання олій з характеристиками, що перевершують початкові властивості продукту, що надійшов відновлення. Це можливо, але для цього крім перерахованих вище етапів обробки ОМ потрібно застосовувати хімічні способи регенерації, пов'язані з використанням складного обладнання і великими витратами. Реально ж очищені ОМ мають достатній запас експлуатаційних властивостей, що забезпечують застосування в менш навантажених вузлах і агрегатах машин.
Так що саме?
Наука не стоїть дома. Розроблено вітчизняну технологію, що отримала назву "Меліоформ", в основі якої процес ліофобно-сорбційної сепарації. Метод дозволяє очищати і освітлювати мінеральні моторні олії без застосування кислот і лугів, повністю відновлюючи масляну основу при мінімальних витратах.
При невеликих розмірах - 1200х900х1000 мм дуже ефективне встановлення УОМ-3М для очищення ОМ пропонують інші вітчизняні розробники. УОМ-3М забезпечує зниження механічних домішок з 0,9% у забрудненому маслі до 0,01% в очищеному. При цьому у свіжому маслі за ГОСТом допускається 0,015% механічних домішок. Виробник стверджує, що потрібна лише година для того, щоб зі 100 л забрудненої олії отримати 95…98 л продукту. У очищеній олії забруднень у десятки разів менше, ніж у маслі, що працює без такої очистки при рядовій експлуатації. Очищення звільняє олію від води, освітлює.
Українські розробники пропонують сучасну установку з регенерації, що серійно випускається.будь-яких типів мінеральних масел, у тому числі моторних. Причому в технологічному процесі не використовуються хімічні речовини, немає шкідливих відходів, що підлягають утилізації. Продуктивність - від 100 до 250 л/год за моторними оліями, розміри установки - 1900х1080х1750 мм. Витрати регенерацію становлять 4 US $/т. Сорбенту потрібно близько 4% від маси олії, та якщо з тонни ОМ отримують 950 кг прозорого, чистого масла.
На пунктах технічного обслуговування автотракторної, дорожньої та будівельної техніки успішно застосовуються стенди очищення рідин серії СОГ (913К1М, 913К1М, 913К1В3, 913КТ1В3). Принцип дії досить простий - в роторі центрифуги-насоса зі спіральною або тарілчастою вставкою осаджуються що знаходяться в рідині навіть дрібні тверді і рідкі забруднення, які нерозчинні і мають більшу, ніж рідина, що очищається, щільністю. Установки компактні, їх маса близько 140 кг, але здійснюють очищення рідин від абразивних забруднень до 5-10 класу за ГОСТ 17216-2001 при початковій забрудненості 15-17 класу. Вміст води в олії на виході не вище 0,05% при вихідному вмісті до 1%.
Глобально вирішує питання використання ОМ комплексна технологія в рамках міні-заводу для отримання так званого "біодизеля". Це і переробка ОМ, і зрештою забезпечення підприємств агропромислового комплексу якісним дизельним паливом із власної сировини. За допомогою розробленого нашими конструкторами та технологами обладнання рослинні олії та органічні жири переробляються в біологічне дизельне паливо, а за допомогою іншого обладнання з ОМ отримують дизпаливо низької якості. Потім отримані продукти змішують у пропорції відповідно 20% та 5% з 75% класичного дизельного палива. Така технологія, виходячи зпродуктивності міні-заводу 2 тис. куб.м/рік, окупає вкладення менш ніж за рік, паралельно вирішуючи проблеми 100% використання відпрацьованих матеріалів. Імпортні заводи з виробництва біопалива мають, як правило, потужності 120...500 тис. т на рік, а середня ціна комплексу продуктивністю 200 тис. т на рік становить близько 25 млн. євро, тоді як наш міні-завод коштує не більше як $150 тис. Розробники стверджують: обсяг одержуваного продукту за одиницю часу, а це приблизно 1 т/год значно перевищує швидкість, яку досягли виробники біопалива країн ЄС, технологія яких заснована на реакції взаємодії вихідних матеріалів - олія, луг, метанол при високій температурі нагріву.
Крім викладеного вище відпрацьовані олії є висококалорійним паливом, і це величезний теплоенергетичний ресурс. У ОМ калорійність вища, ніж у вугілля та мазутних сортів палива. Потенціал використання теплової енергії ЗМ порівняний за величиною з усіма втратами в теплових мережах комунальних систем теплопостачання всієї країни. Проте використати потенціал повністю не вдається. На заводах "відпрацювання" знеособлено зливають у загальну ємність, що неприпустимо за умов підприємств, що експлуатують автотехніку. Збір ОМ з вузлів та агрегатів машин повинен проводитися окремо, за групами та марками. Інакше знижується ефективність горіння. Ще гірше, якщо в таку олійну суміш потрапить вода, відходи виробництва та навіть вибухонебезпечні речовини.
Не виконується контроль масла, що надходить для централізованого відпалу. Але найгірше те, що ОМ спалюють, як правило, у фізично та морально застарілих за технічними та екологічними показниками печах, не обладнаних спецавтоматикою горіння. При спалюванні ОМ використовується підмішування паливних відходів до складумазуту або дизпалива, що призводить до порушення норм гранично допустимої концентрації. Тепло спаленої олії не завжди використовується раціонально і йде на скидання, що суперечить принципам енергозбереження.
Найбільш економічним підходом, мабуть, є застосування автономного обладнання відпалу самим експлуатуючим підприємством, що розраховує на власний ресурс та свої потреби.