Регенерация индустриальных масел

регенерация индустриальных масел

При длительной эксплуатации индустриальных и моторных масел в них могут накапливаться побочные продукты окисления, загрязнения и прочие примеси. Все они вмести оказывают негативное влияние на эксплуатационные характеристики масел, резко снижая их качество. Поэтому регенерация индустриальных масел является целесообразной и оправданной.

Почему регенерация?

Чтобы избежать поломки порой очень дорогостоящего оборудования, старые отработанные масла нужно вовремя менять на новые. Использованное сырье собирают, а потом подвергают специальной обработке с целью регенерации. Проведение подобных операций помогает сохранить масла для эксплуатационных надобностей, не проводя их утилизацию. Экономические выгоды регенерации видны невооруженным глазом.

Первая мысль, которая сходу приходит в голову человеку, не очень хорошо знакомому с темой – это переработка отработанных индустриальных масел вместе с нефтью на нефтеперерабатывающих заводах. Но тут есть один серьезный нюанс, делающий проведение такой операции невозможной. Все дело в том, что в маслах содержаться присадки, вводимые для улучшения характеристик. Они могут осуществить негативное влияние на оборудование заводов, вызвав его выход из строя.

Итогом различных процессов регенерации могут быть 2-3 фракции базовых масел. Если добавить в них присадки и провести компаундирование, то можно получить товарные масла, смазочно-охлаждающие жидкости или пластичные смазки.

В литературе доступны некоторые данные о среднем выходе регенерированного индустриального масла из отработанного. Так, например, для масла, содержащего от 2% до 4% твердых примесей и воды и до 10% топлива,  он колеблется в пределах от 70% до 85%. Конкретный процент выхода определяется видом способа регенерации.

Методы регенерации индустриальных масел

При регенерации индустриальных масел применяется целая совокупность операций, которые основываются на разнообразных физических, физико-химических и химических процессах.

Конечной целью регенерации является удаление из масел продуктов загрязнения и старения. При обработке рекомендуют соблюдать следующую последовательность методов:

  1. механические – для удаления свободной воды и твердых загрязнений;
  2. теплофизические – для выпаривания и вакуумной перегонки;
  3. физико-химические (коагуляция и адсорбция).

Если после применения всех перечисленных выше способов качество масла является неудовлетворительным, то используют более сложное оборудование, принцип работы которого основан на химических методах. Естественно, усложнение технологического оснащения ведет за собой существенное увеличение финансовых затрат, что не всегда является допустимым и оправданным.

Регенерация индустриальных масел физическими методами

Физический подход предусматривает удаление из масел микрокапель воды, твердых загрязнений. Частично могут удаляться коксообразные включения. Для ликвидации легкокипящих компонентов применяют выпаривание. Также к физическим методам относится воздействие на масла полями разной природы: электрическими, гравитационными, магнитными, а также центробежными и вибрационными силами. Сюда же причисляют очистку отработанных индустриальных масел с помощью различных тепло- и массообменных процессов, которые удаляют легкокипящие фракций, продукты окисления углеводородов и воды.

Наиболее простым методом очистки масел считается отстаивание. Его «фишка» состоит в том, что осаждение механических частиц и воды происходит естественным образом под действием гравитационных сил.

Как самостоятельный метод очистки отстаивание применяют лишь в том случае, когда степень загрязнения индустриальных масел является незначительной. В противном случае оно выступает как предварительная очистка, своеобразный подготовительный этап для более глубоких методов – фильтрации или центробежной очистки.

Применение метода отстаивания существенно ограничивается значительной длительностью оседания частиц до полной очистки, а также тем, что будут удалены лишь наиболее крупные загрязнения, имеющие размер от 50 мкм до 100 мкм.

Выше упоминалась фильтрация. Это самостоятельная операция удаления механических частиц и смолистых соединений из индустриального масла с помощью сетчатых или пористых перегородок фильтров. Если необходимо повысить качество выходного масла, то проводят тонкую очистку, увеличивая количество «грубых» фильтров.

Неплохо зарекомендовал себя центробежный способ очистки. Он осуществляется с помощью специального оборудования – центрифуг. Может быть использован для удаления из масла воды и механических примесей.

Суть метода состоит в том, что различные фракции в целом неоднородного масла разделяются под воздействием центробежной силы.

Заняли свою нишу также и физико-химические методы регенерации масел, к которым относят коагуляцию, селективное растворение и адсорбцию. Как разновидность адсорбционной выступает ионно-обменная очистка.

Регенерация физико-химическими методами

Коагуляция – это намеренное увеличение размеров частиц загрязнений, которые пребывают в масле в мелкодисперсном или коллоидном состоянии. Технически это реализуется с помощью введения в масла специальных веществ – коагулянтов. В качестве них могут применяться поверхностно-активные вещества (ПАВ), у которых нет электролитических свойств, электролиты органического и неорганического происхождения, а также гидрофильные высокомолекулярные соединения и коллоидные растворы ПАВ.

Длительность процесса коагуляции в отработанном масле в среднем составляет от 20 мин до 30 мин. Она зависит от типа и количества коагулянта, длительности его контакта с обрабатываемой жидкостью, температуры процесса, эффективности процесса перемешивания и прочих факторов.

После завершения коагуляции укрупненные частицы могут быть удалены из масла с использованием отстаивания, фильтрации или центробежной очистки.

При адсорбционной очистке используют свойства специальных веществ – адсорбентов. Они могут задерживать загрязнения на наружной поверхности своих гранул и на внутренней поверхности капилляров, которые их пронизывают.

Происхождение адсорбентов может быть различным: природным (бокситы, природные цеолиты, отбеливающие глины) и искусственным (окись алюминия, синтетические цеолиты, алюмосиликатные соединения, силикагели).

Различают несколько типов адсорбционной очистки.

При контактной происходит перемешивание масла  с измельченными частичками адсорбента. В этом случае необходимо утилизировать значительное количество последнего, ведь он в целом негативно влияет на окружающую среду. Это является недостатком данного метода.

Перколяционная очистка – это пропускание очищаемого продукта через адсорбент. Однако, она также не лишена недостатков. Все дело в том, что в качестве адсорбента чаще всего применяется силикагель, являющийся очень недешевым материалом.

Способ противотока предусматривает  движение масла и адсорбента навстречу друг другу.

Ионно-обменная и селективная очистка

Ионно-обменная очистка реализуется за счет свойства ионно-обменных смол удерживать посторонние вещества. Внешне иониты напоминают твердые гигроскопические гели. Их получают полимеризацией и поликонденсацией органических соединений и углеводородов, не растворяющихся в воде.

Такая очистка осуществляется следующим образом. Отработанное индустриальное масло перемешивают с зернами ионита, размер которых составляет от 0,3 мм до 2 мм. Также могут применять перколяционный способ обработки, когда масло пропускается через специальную колонну, заполненную ионитом. При этом происходит замещение подвижных ионов ионита ионами загрязнений. Свойства ионитов после обработки масла нужно дополнительно восстанавливать с помощью промывки растворителем, сушки и активации раствором едкого натра необходимой концентрации. Недостатком ионно-обменной обработки является невозможность удаления из масел смолистых веществ. Но зато хорошо удаляются кислотные загрязнения.

Селективная очистка – это избирательное растворение отдельных компонентов, нежелательных для масла: полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, кислородных, сернистых и азотных соединений. Как растворители в этом случае могут использоваться, нитробензол, фенол, фурфурол, разнообразные спирты, ацетон, метилэтиловый кетон и другие химические вещества, сходные по свойствах с перечисленными. Установка для проведения селективной очистки должна быть оснащена специальными испарителями, в которых проходит процесс отгонки растворителя.

Как разновидность селективной очистки рассматривают также обработку загрязненных масел пропаном. При этом достигается следующий эффект: углеводороды растворяются в масле, а асфальтосмолистые вещества выпадают в осадок.

Технологии GlobeCore

GlobeСore предлагает оборудование, использующее специальные фильтры-адсоорбенты, подверженные регенерации. Станции масляные мобильные типа СММ-4Ф предназначены для очистки индустриальных масел от свободной и растворенной воды, механических примесей, водорастворимых кислот и щелочи. Вязкость обрабатываемого сырья при температуре 50ºС не должна превышать 70 сСт.

Установку можно использовать при монтаже, ремонте и эксплуатации маслонаполненного оборудования.

В зависимости от решаемой задачи в СММ-4Ф может применяться фильтр-элемент только для удаления механических примесей, или для удаления механических примесей и адсорбции свободной и растворенной воды.

Регенерация химическими методами

Химические методы реализуются за счет реакций между вводимыми в масла реагентами и загрязняющими веществами. Результатом таких реакций являются соединения, которые легко удалить из масел. В качестве реагентов могут выступать кислоты, щелочи, кислород, окислы, карбиды и гидриды металлов.

Среди перечисленных способов на сегодня чаще всего используется гидроочистка, сернокислотная очистка, а также очистка с применением натрия и его соединений.

Применение серной кислоты является на данный момент доминирующим. Однако, вследствие такой обработки масел появляется значительное количество кислого гудрона. Вещества трудно утилизируемого и опасного для окружающей среды. Да и полициклические арены с высокотоксичными соединениями хлора сернокислотная очистка не убирает.

В плане экологии более безопасной является гидроочистка, использующая гидрогенизационные процессы. Но не решенными остаются способы получения достаточного количества водорода для этого процесса.

Металлический натрий используют для удаления из масел смол, продуктов окисления, высокотоксичных соединений хлора и присадок. В результате химических реакций, в которых участвует металлический натрий и указанные элементы, образуются полимеры и соли натрия. Они имеют высокую температуру кипения, что позволяет отгонять масла.