Технологія регенерації очищення та освітлення відпрацьованих масел
Міністерство освіти та науки РФ
Калузький державний педагогічний університет ім. К.Е. Ціолковського
Міжвузівський інженерно-педагогічний факультет
Кафедра загальнотехнічних дисциплін
на уроках: «Основи регенеративних технологій»
на тему: «Технологія регенерації очищення та освітлення відпрацьованих олій»
1. Технологія для регенерації відпрацьованого масла
2. Фізико-хімічні методи очищення та регенерації олій
3. Фізичні методи регенерації олій
4. Хімічні методи очищення олій
5. Досвід застосування технології холодної регенерації дорожніх покриттів у США
6. В'яжучі для холодного ресайклінгу
7. Технологія холодного ресайклінгу
1. Технологія для регенерації відпрацьованого масла
У міру експлуатації трансформаторних та промислових олій у них накопичуються продукти окиснення, забруднення та інші домішки, які різко знижують якість олій. Олії, що містять забруднюючі домішки, нездатні задовольняти вимогам, що висуваються до них, і повинні бути замінені свіжими маслами. Відпрацьовані олії збирають та піддають регенерації з метою збереження цінної сировини, що є економічно вигідним. За рік біля колишнього Радянського Союзу збирається близько 1,7 млн. тонн олій, переробляється до 0,25 млн. тонн, тобто. 15%.
Переробити відпрацьовані моторні олії разом із нафтою на НПЗ не можна, т.к. присадки, які у оліях, порушують роботу нафтопереробного устаткування.
Залежно від процесу регенерації отримують 2-3 фракції базових масел, з яких компаундуванням та введенням присадок можуть бути приготовлені товарні олії(моторні, трансмісійні, гідравлічні, СОЖ, пластичні мастила). Середній вихід регенерованої олії з відпрацьованого, що містить близько 2-4% твердих забруднюючих домішок і воду, до 10% палива, становить 70-85% залежно від способу регенерації, що застосовується.
Для відновлення відпрацьованих масел застосовуються різноманітні технологічні операції, засновані на фізичних, фізико-хімічних та хімічних процесах і полягають у обробці олії з метою видалення з неї продуктів старіння та забруднення. Як технологічні процеси зазвичай дотримується наступна послідовність методів: механічний, для видалення з олії вільної води і твердих забруднень; теплофізичний (випарювання, вакуумна перегонка); фізико-хімічний (коагуляція, адсорбція). Якщо їх недостатньо, використовуються хімічні способи регенерації масел, пов'язані із застосуванням складнішого обладнання та більшими витратами.
2. Фізико-хімічні методи очищення та регенерації масел – коагуляція, адсорбція та селективне розчинення
Фізико-хімічні методи відновлення олії знайшли дуже широке застосування. До них відносять коагуляцію, адсорбцію і селективне розчинення забруднень, що містяться в маслі, одним з різновидів адсорбційного очищення є іонно-обмінне очищення.
Коагуляція - укрупнення частинок забруднень, що знаходяться в маслі в колоїдному або дрібнодисперсному стані, здійснюється за допомогою спеціальних речовин - коагулятів, до яких відносяться електроліти неорганічного та органічного походження, поверхнево активні речовини (ПАР), які не мають електролітичних властивостей, колоїдні розчини. з'єднання.
Процес коагуляції залежить від кількості коагулянту, що вводиться,тривалість його контакту з маслом, температури, ефективності перемішування і т.д. Тривалість коагуляції забруднень у відпрацьованому маслі становить, як правило 20-30 хв., після чого можна проводити очищення олії від забруднень, що укрупнилися, за допомогою відстоювання, відцентрового очищення або фільтрування.
Адсорбційне очищення відпрацьованих масел полягає у використанні здатності речовин, що працюють адсорбентами, утримувати забруднюючі олію продукти на зовнішній поверхні гранул і на внутрішній поверхні пронизливих гранули капілярів. Як адсорбенти застосовують речовини природного походження (відбілюючі глини, боксити, природні цеоліти) та отримані штучним шляхом (силікагель, окис алюмінію, алюмосилікатні сполуки, синтетичні цеоліти).
Адсорбційне очищення може здійснюватися контактним методом - масло перемішується з подрібненим адсорбентом, перколяційним методом - масло, що очищається, пропускається через адсорбент, методом протитечії - масло і адсорбент рухаються назустріч один одному. До недоліків контактного очищення слід віднести необхідність утилізації великої кількості адсорбенту, що забруднює довкілля. При перколяційному очищенні як адсорбент найчастіше застосовується силікагель, що робить цей мед дорогим. Найбільш перспективним методом є адсорбентне очищення масла в шарі адсорбенту, що рухається, при якому процес протікає безперервно, без зупинки для періодичної заміни, регенерації або відфільтрування адсорбенту, проте застосування цього методу пов'язано з використанням досить складного обладнання, що стримує його широке поширення.
Іонно-обмінне очищення засноване на здатності іонітів (іонно-обмінних смол) затримувати забруднення,дисоціюючі в розчиненому стані на іони. Іоніти являють собою тверді гігроскопічні гелі, одержувані шляхом полімеризації та поліконденсації органічних речовин і не розчиняються у воді та вуглеводнях. Процес очищення можна здійснити контактним методом при перемішуванні відпрацьованої олії із зернами іоніту розміром 0,3-2,0мм або преколяційним методом при пропусканні олії через заповнену іонітом колону. В результаті іонообміну рухливі іони в просторових ґратах іоніту замінюються іонами забруднень. Відновлення властивостей іонітів здійснюється шляхом їх промивання розчинником, сушіння та активації 5%-ним розчином їдкого натру. Іонно-обмінне очищення дозволяє видаляти з олії кислотні забруднення, але не забезпечує затримки смолистих речовин.
Селективне очищення відпрацьованих масел засноване на вибірковому розчиненні окремих речовин, що забруднюють масло: кисневих, сірчистих і азотних сполук, а також при необхідності поліциклічних вуглеводнів з короткими бічними ланцюгами, що погіршують в'язкісно-температурні властивості масел.
Як селективні розчинники застосовуються фурфурол, фенол і його суміш з крезолом, нітробензол, різні спирти, ацетон, метил етиловий кетон та інші рідини. Селективне очищення може проводитися в апаратах типу "змішувач - відстійник" у поєднанні з випарниками для відгону розчинника (ступінчаста екстракція) або в двох екстракційних колонах для видалення з масла забруднень і ректифікаційної для відгону розчинника (безперервна екстракція). Другий спосіб економічніший і отримав ширше застосування.
Різновидом селективного очищення є обробка відпрацьованої олії пропаном, при якій вуглеводні олії розчиняються в пропані , а асфальтосмолисті речовини,перебувають у маслі в колоїдному стані, випадають осад.
3. Фізичні методи регенерації олій
Фізичні методи регенерації дозволяють видаляти з олій тверді частинки забруднень, мікрокраплі води та частково – смолисті та коксоподібні речовини, а за допомогою випарювання – легкокиплячі домішки. Олії обробляються в силовому полі з використанням гравітаційних, відцентрових та рідше електричних, магнітних та вібраційних сил, а також фільтрування, водне промивання, випарювання та вакуумна дистиляція. До фізичних методів очищення відпрацьованих масел відносяться також різні масо-і теплообмінні процеси, які застосовуються для видалення з олії продуктів окислення вуглеводнів, води та фракцій, що легко киплять.
Відстоювання масел є найпростішим методом, він заснований на процесі природного осадження механічних частинок та води під дією гравітаційних сил.
Залежно від ступеня забруднення палива або олії та часу, відведеного на очищення, відстоювання застосовується або як самостійно, або як попередній метод, що передує фільтрації або відцентровому очищенню. Основним недоліком цього методу є велика тривалість процесу осідання частинок до повного очищення, видалення найбільш великих частинок розміром 50-100мкм.
Фільтрація масел – процес видалення частинок механічних домішок та смолистих сполук шляхом пропускання олії через сітчасті чи пористі перегородки фільтрів. В якості фільтраційних матеріалів використовують металеві та пластмасові сітки, повсть, тканини, папір, композиційні матеріали та кераміку. У багатьох організаціях експлуатуючих СДМ реалізовано наступний метод підвищення якості очищення моторних масел – збільшується кількість фільтрів грубого очищення тавводиться в технологічний процес другий ступінь – тонке очищення олії.
Відцентрове очищення здійснюється за допомогою центрифуг і є найбільш ефективним та високопродуктивним методом видалення механічних домішок та води. Цей метод заснований на розподілі різних фракцій неоднорідних сумішей під дією відцентрової сили. Застосування центрифуг забезпечує очищення масел від механічних домішок до 0,005% за масою, що відповідає 13 класу чистоти за ГОСТ 17216-71 та зневоднення до 0,6% за масою.