close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1078.Современные методы очистки и регенерации отработанных смазочных масел [Препринт] препринт Б. И. Ковальский, Ю. Н

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ Препринт Красноярск
СФУ
2011
1
УДК 621.899
ББК 35.514.3
С56
C56
Современные методы очистки и регенерации отработанных
смазочных масел: препринт / Б. И. Ковальский, Ю. Н. Безбородов, Л. А. Фельдман, А. В. Юдин, О. Н. Петров. – Красноярск:
Сиб. федер. ун-т, 2011. – 104 с.
ISBN 978-5-7638-2243-4
Представлена классификация загрязнений нефтепродуктов, рассмотрен
механизм изменения эксплуатационных свойств моторных масел и мероприятия по ограничению количества загрязнений при транспортировании
и хранении нефтепродуктов. Изложены современные методы очистки и регенерации отработанных масел.
Предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся
восстановлением отработанных масел, эксплуатацией машин и механизмов,
аспирантов и студентов технических специальностей.
УДК 621.899
ББК 35.514.3
ISBN 978-5-7638-2243-4
© Сибирский федеральный университет, 2011
2
ВВЕДЕНИЕ Смазочные материалы находят широкое применение при эксплуатации современной техники. В зависимости от назначения техники и условий эксплуатации их делят на моторные, авиационные,
трансмиссионные, гидравлические, индустриальные и трансформаторные. Исходя из базовой основы они подразделяются на нефтяные,
частично синтетические и синтетические.
Срок службы определяется заводами-изготовителями техники.
Отработанные масла в настоящее время используются в основном как
печное топливо, поэтому остро стоит проблема их повторного использования. Для этих целей разработаны современные методы и устройства
для регенерации отработанных масел. В связи с этим целью настоящей
книги является проведение патентных исследований в области регенерации отработанных смазочных материалов различного назначения, что
позволяет установить технический уровень решения этой проблемы.
Особое внимание уделялось технологиям регенерации моторных масел,
как особо подвергнутых температурной деструкции, а также методам их
очистки, вызванной загрязнениями при производстве, транспортировании, хранении и технологических операциях.
1. ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ИХ НАКОПЛЕНИЙ В СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ Загрязнения нефтяных масел классифицируются по признакам,
характеризующим источники их загрязнения, к которым относятся
атмосферные, микробиологические, износные.
Атмосферные загрязнения (пыль, влага) попадают в масло на
всех этапах его производства, транспортирования и хранения.
Микробиологические загрязнения (бактерии, грибки, пирогенные
вещества) попадают в нефтяные масла из атмосферы. В настоящее
время известно более 100 видов микроорганизмов. Попадая в масло
с атмосферной пылью, они начинают размножаться. Питательной средой для них являются присутствие в масле влаги и воздуха.
В нефтяных маслах присутствуют продукты химической и электрохимической коррозии конструкционных материалов технологиче3
ского оборудования. Появление этих веществ в нефтяных маслах называют контактными загрязнениями.
Износные загрязнения попадают в масло из-за механического
износа перекачивающего оборудования и запорной аппаратуры,
а также при эксплуатации машин.
По химическому составу загрязнения подразделяют на неорганические (минеральные вещества, вода, воздух) и органические, имеющие углеводородное и микробиологическое происхождение (смолы,
асфальтены, соли карбоновых кислот, бактерии, грибки и т. п.)
Загрязнения нефтяных масел целесообразно классифицировать
по основным этапам производства, транспортирования, хранения
и применения, поэтому их называют производственными, операционными и эксплуатационными.
Производственными загрязнениями называют загрязнения, концентрация и состав которых образовались в процессе производства
нефтяных масел. Характеристики производственных загрязнений
представлены в табл. 1.
Таблица 1
Производственные загрязнения нефтяных масел [1]
Вид
Состав
Причины возникновения
Условия появления
Нефтяные
Окислы металлов
и кремния, асфальтосмолистые соединения
Наличие в исходном нефтяном сырье
Применение нефти,
содержащей загрязненные примеси
Атмосферные
Окислы металлов
и кремния, вода
Контакт с запыленным и
влажным воздухом
Негерметичность
технологического
оборудования
Технологические
Смолы
Полимеризация олефинов, конденсация ароматических углеводородов,
окислительные процессы
Наличие в нефти
реакционноспособных веществ
Атмосферные
Окислы металлов
и кремния, вода
Контакт с запыленным и
влажным воздухом
Негерметичность
технологического
оборудования
Контактные
Окислы металлов
Коррозия технологического оборудования
Применение оборудования из коррозионно-активных материалов, отсутствие защитных покрытий
4
Операционные загрязнения попадают или образуются в результате перевозки масел различными видами транспорта, хранения на
нефтебазах и складах, перекачки при приеме на складах и выдачи потребителям, заправки механизмов.
Эксплуатационные загрязнения возникают или заносятся в масла при эксплуатации двигателей, механизмов, гидравлических систем
и т. п. В этом случае смазочные масла загрязняются продуктами
окисления и температурной, механической и химической деструкции.
Очевидно, что количество, структура и состав загрязнений существенно различаются по физико-химическим свойствам и условиям
применения. Несмотря на это, в большинстве случаев оценку загрязненности масел проводят по количественным показателям (массе или
объему), хотя химический состав и структура загрязнений не меньше,
чем концентрация, оказывает влияние на их эксплуатационные свойства. В состав этих загрязнений входят смолы, асфальтены, карбены,
карбоиды, асфальтогеновые и оксикислоты, кокс, сажа, окислы металлов, частицы износа, продукты неполного сгорания топлива.
Эксплуатационные свойства моторных масел обеспечивают оптимальную долговечность трибосопряжений в условиях эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Основными из них являются моющие,
диспергирующие, противоизносные и противозадирные, антикоррозионные, антиокислительные, нейтрализующие [2, 3] свойства. Наличие такого количества свойств, изменяющихся в процессе эксплуатации двигателя и выполняющих определенное функциональное назначение, усложняет решение задачи определения качества масел и сроков их замены.
Моющие свойства масел представляют собой комплекс свойств,
благодаря которым замедляются процессы окисления, конденсации и
термоокислительной полимеризации, а также снижается количество
углеродистых отложений на горячих поверхностях деталей [4, 5].
Диспергирующие свойства масел определяют способность замедлять образование низкотемпературных отложений на деталях двигателя и предотвращают загрязнение маслоподводящих каналов.
Антиокислительные свойства характеризуют стойкость масел
к окислению под действием высоких температур. Они способствуют
уменьшению скорости образования смолистых соединений.
Нейтрализующие свойства масел – это способность нейтрализовать
кислоты, образующиеся в процессе окисления масел и сгорания топлива.
Антикоррозионные свойства масел обеспечивают снижение
коррозионно-механического изнашивания. Этот вид изнашивания является главной причиной, затрудняющей увеличение моторесурса
5
двигателя вследствие непрерывного действия. Более того, коррозионные свойства масел изменяются в процессе работы двигателя и могут
быть неудовлетворительными при удовлетворительных противоизносных свойствах данного масла. Поэтому при разработке критериев
оценки эксплуатационных свойств масел необходимо учитывать его
коррозионную активность. Все приведенные выше свойства определяются специальными методами и регламентируются стандартами
(ГОСТ 981, ГОСТ 1461, ГОСТ 19932, ГОСТ 5985 и др.).
Необходимые функциональные свойства смазочных материалов
задаются с помощью легирования их специальными присадками или
пакетом присадок. Однако единого научно-обоснованного мнения по
выбору присадок, придающих определенные свойства маслам, пока
не существует. Трудность заключается во взаимном влиянии присадок, применяемых для улучшения тех или иных свойств.
Основное внимание при выборе масел уделяется противоизносным, противозадирным и коррозионным свойствам. Улучшение этих
свойств направлено на повышение долговечности узлов трения.
Смазочные свойства масел зависят от содержания полярноактивных и химически активных веществ, способствующих образованию на поверхностях трения устойчивых защитных слоев. Они снижают износ, коэффициент трения и характеризуют приспосабливаемость данной пары материалов к условиям эксплуатации. Кроме того,
вследствие окисления масла образуются низкомолекулярные кислоты,
которые способны улучшать смазочный эффект масла. Этим объясняется превосходство отработанных масел перед товарными [6–10].
Из приведенной классификации основных эксплуатационных
свойств необходимо отметить, что вязкость, моющие, диспергирующие, антикоррозионные, антиокислительные и нейтрализующие
свойства определяются путем анализа пробы масла, взятой из двигателя. Изменение этих свойств сопровождается появлением примесей,
которые находятся в масле или осаждаются на деталях двигателя.
Противоизносные и противозадирные свойства проявляются непосредственно во фрикционном контакте и определяют триботехнические параметры трения.
Важное значение в выборе и обосновании критерия оценки качества масел занимают исследования в области механизма загрязнения масел эксплуатационными примесями, который определяется условиями работы двигателя, температурным режимом, наличием воды
и техническим состоянием двигателя и системы очистки. Под воздействием высоких температур в присутствии кислорода воздуха мотор6
ные масла разлагаются, окисляются и полимеризуются. Также на
процесс старения оказывает влияние контактное окисление на поверхностях трения. Механизм окисления минеральных масел исследовался Н. Н. Черножуковым и С. Э. Крейном [11]. Авторами установлено, что окисление масел происходит по двум направлениям
с образованием кислых и нейтральных продуктов [12]. Кислые продукты усиливают коррозию металлов и интенсифицируют коррозионно-механическое изнашивание, а нейтральные – загрязняют масляную
систему. Образующиеся при сгорании топлива окиси серы и азота
взаимодействуют с металлами и усиливают лакообразование. Интенсивность данного процесса определяется не только качеством масла,
но и воспламеняемостью, вязкостью и фракционным составом топлива [13]. Установлено, что масла с высоким содержанием ароматических углеводородов и сернистых соединений склонны к образованию
нерастворимых продуктов окисления. Тенденция к уменьшению нерастворимых продуктов наблюдается для масел с повышенной селективной очисткой.
Большое влияние на образование нерастворимых продуктов оказывают условия работы двигателя, особенно температура, определяющая скорость окисления. При низких температурах процесс окисления протекает менее интенсивно, однако количество отложений за
счет топлива увеличивается [13]. При повышении температуры
за счет испарения топлива и воды количество образующихся продуктов уменьшается, однако увеличивается скорость окисления масла.
Решение этого компромисса возможно путем легирования масел антиокислительными присадками.
Смазочные свойства масел также определяются температурой,
особенно при наступлении химической модификации. При этом наблюдается стабилизация коэффициента трения [14] и равновесие скоростей образования и изнашивание модифицированных слоев на поверхностях трения [15].
На процесс загрязнения масла оказывают влияние различные
виды изнашивания. Так, наряду с частицами износа в масле накапливаются различные соединения металлов в результате коррозионномеханического изнашивания. Причем интенсивность этого процесса
зависит от уровня поляризации зоны трения, что усиливает электрохимическую коррозию металлов [16, 17].
Влияние продуктов старения на эксплуатационные свойства масел изучено недостаточно. Известно [7], что при определенном соотношении органических и минеральных продуктов они нейтрализуют
7
агрессивные примеси, а в целом увеличивают нагарообразование, засоряют маслоподводящие каналы и очистительные устройства, нарушают температурный режим работы двигателя и снижают давление
в масляной системе.
Количество органических соединений непрерывно увеличивается, так как они не задерживаются системой фильтрации. С повышением концентрации они загрязняют масляную систему и нарушают режим смазки. Кроме того, органические кислоты оказывают разрушающее действие на подшипники из свинцовых бронз [18].
На механизм загрязнения масел большое влияние оказывает вода. В растворенном виде или в составе эмульсии она вступает в реакцию и образует кислоты, щелочи и другие вещества, ухудшающие
свойства масел, особенно с присадками. Обводненное масло усиливает коррозионное воздействие на металлы, повышает активность низкомолекулярных кислот и интенсивность процесса окисления.
В дизельных двигателях основным источником загрязнения являются продукты неполного сгорания топлива (сажи), тогда как
в бензиновых двигателях загрязнение происходит в основном за счет
окисления, термоокислительной полимеризации, конденсации и коксования углеводородов и соединений, содержащих серу и азот [19].
Подтверждение тому различие в цвете работавших масел. Дизельные
масла приобретают темную окраску, а масла бензиновых двигателей
имеют окраску от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.
Таким образом, механизм старения моторных масел, как и других, представляет сложный процесс изменения свойств не только базовой основы, но и состава и структуры образующихся продуктов.
В этой связи существует большое разнообразие в методах оценки
эксплуатационных свойств масел и сроках их службы.
Вопрос о сроках службы масел широко исследуется как отечественными, так и зарубежными учеными [8, 20].
Многие авторы высказываются против длительного применения
масел, считая вредным влияние механических примесей. Однако большинство высказываются за относительное увеличение сроков службы
масел. Так, европейские автомобильные фирмы рекомендуют замену
масел после пробега 3–6 тыс. км, американские – 10 тыс. км, а английские фирмы рекомендуют проводить замену масел раз в два года.
Вопрос об определении срока службы смазочных масел необходимо решать исходя из системы масло – двигатель, так как качество масла
и скорость его старения зависят от технического состояния двигателя.
Качество моторных масел изменяется за счет образования эксплуатаци8
онных примесей. Поэтому количество, состав и химическая структура
примесей является основанием для разработки методов оценки.
Аналогичен механизм изменения эксплуатационных свойств
трансмиссионных, индустриальных и гидравлических масел. Однако
скорость процессов старения этих масел зависит только от температуры
на поверхностях трения, и эти процессы протекают более интенсивно
при температурах ниже температур, характерных для моторных масел.
Методы оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов подробно рассмотрены в работах [5, 21].
Загрязненность нефтяных масел можно снизить за счет мероприятий, предупреждающих попадание в них примесей при транспортировании, хранении, заправке и применении, а также путем очистки
загрязненных масел.
К основным мероприятиям по снижению операционных загрязнений, попадающих в масла при транспортировании и хранении, относятся [1]:
• предотвращение контакта масла с воздухом, содержащим атмосферную пыль и влагу;
• уменьшение коррозионного взаимодействия масла и материала оборудования, применяемого при транспортировании и хранении
масла;
• своевременное удаление остаточных загрязнений из резервуаров, трубопроводов, железнодорожных и автомобильных цистерн
и другого технологического оборудования перед наливом нефтяных
масел или их перекачкой;
• хранение в условиях, обеспечивающих стабильность качества
нефтяных масел (оптимальная температура, предотвращение контакта
масла с кислородом).
Наиболее прогрессивным методом предотвращения попадания
загрязнений при наливах и сливах нефтепродуктов является замкнутая система.
Количество эксплуатационных загрязнений можно уменьшить
за счет совершенствования конструкции и изменения режимов работы
агрегатов машин. Например, если в три раза увеличить скорость отсоса газов при вентиляции картера двигателя, в масле образуется вдвое
меньше осадков [22]. Создание избыточного давления в масляных
системах трансмиссий и гидравлических системах исключает попадание загрязнений извне. При транспортировании нефтепродуктов
в железнодорожных и автомобильных цистернах в них попадает
больше атмосферных загрязнений, чем при хранении на нефтебазах.
9
Загрязнения попадают в основном через дыхательные клапана или
вентиляционные устройства цистерн, поэтому необходимо устанавливать воздушные фильтры, исключающие попадание загрязнений
извне. В качестве материалов для фильтрования применяют ткани
и нетканые материалы из натуральных и синтетических волокон.
Основными методами защиты масел от коррозионных загрязнений является применение коррозионностойких материалов при изготовлении резервуаров, трубопроводов, цистерн и другого технологического оборудования, нанесение покрытий, а также введение ингибиторов коррозии и электрохимическая защита.
Борьба с остаточными загрязнениями осуществляется периодической очисткой резервуаров и цистерн. В настоящее время применяют ручные, механизированные и химико-механические способы [23].
Борьбу с окислением масел можно вести путем сокращения
времени их контакта с кислородом воздуха и устраняя факторы, способствующие интенсификации окисления, либо вводя в масла антиокислительные присадки.
Сокращение времени контакта масла с кислородом воздуха можно при транспортных и нефтескладских операциях путем герметизации
резервуаров, цистерн и тары. К факторам, влияющим на окисление,
также относится температура, поэтому при хранении масел резервуары
термостатируют (главным образом, заглубляя их в грунт), защищая
бочки и тару от солнца, ограничивают температуру подогрева масел
при их перекачках в холодное время года.
Весьма эффективным средством борьбы с окислением масел является легирование их антиокислительными присадками. В качестве таких
присадок используют сернистые, азотистые, фосфорные соединения,
алкилфенолы и фенолы с различными функциональными группами.
Применение вышеперечисленных технологий по предотвращению попадания загрязнений масел при транспортировании и хранении позволяет повысить надежность машин и агрегатов, в которых
они применяются.
2. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ Данные методы широко используются в процессах производства
нефтяных масел и при регенерации отработанных. Наибольшее распространение получила кислотная и щелочная очистки.
10
Применение химических методов очистки позволяет удалять из
масел асфальтосмолистые, кислотные, некоторые гетероорганические
соединения и воду. Эти методы основаны на взаимодействии веществ, загрязняющих масла, со специальными реагентами, вводимыми в них. В результате химических реакций образуются соединения,
легко удаляемые из масла. К химическим методам относятся: кислотная и щелочная очистки, осушка с помощью соединений кальция или
восстановление гидридами металлов.
Кислотная очистка заключается в обработке масла концентрированной серной кислотой, что позволяет удалить асфальтосмолистые вещества и продукты окисления. Действие серной кислоты
на смолы проявляется в трех направлениях: часть смол растворяется
в кислоте, другие составляющие части полимеризуются в асфальтены
и дальнейшие продукты уплотнения, остальные образуют сульфокислоты. Все эти продукты переходят в кислый гудрон – вязкий осадок,
состоящий из серной кислоты, сульфосоединений и асфальтосмолистых веществ.
Эффективность кислотной очистки определяется количеством
и концентрацией кислоты, временем контактирования с маслом, температурой и режимами процесса. Глубина очистки зависит от удельного расхода кислоты, при этом количество кислоты определяется
фракционным составом масла. При очистке дистиллятных масел расход кислоты составляет 3–10 %, остаточных масел – 12–20 %, при регенерации отработанных масел – 3–5 %.
На процесс очистки существенно влияет концентрация кислоты,
обычно применяется 97–98 %-ная серная кислота. При высокой концентрации смол в масле концентрацию кислоты понижают до 92–94 %, а для
регенерации отработанных масел используют 93–96 %-ную кислоту.
Оптимальная температура очистки определяется вязкостью очищаемых масел: веретенные и трансформаторные дистиллятные масла
очищают при 20–35 °С; дистилляты, идущие на изготовление автомобильных масел, – при 40–50 °С; остаточные масла – при 30–35 °С. Регенерацию отработанных масел проводят при 20–25 °С для трансформаторных масел, при 40–50 °С для автомобильных и при 45–50 °С для
дизельных.
Время и интенсивность контактирования кислоты с маслом также влияет на качество очистки. Чем интенсивней перемешивание, тем
меньше время контактирования кислоты с маслом. Перемешивание
масла с кислотой обычно осуществляют сжатым воздухом в течение
30–70 мин, а при регенерации в течение 25–35 мин. При регенерации
11
масел для повышения их контакта с кислотой применяют механические мешалки.
На процесс кислотной очистки влияет режим подачи кислоты.
Более эффективно очистка проходит при обработке масла последовательно несколькими порциями кислоты. При регенерации отработанных масел кислоту подают одной порцией, при этом продолжительность непрерывной подачи кислоты в аппарат с механической мешалкой составляет 30–70 мин.
Длительность отстаивания кислого гудрона, образовавшегося
при кислотной очистке, колеблется от 2 до 20 ч. Время отстаивания
для дистиллятных масел составляет 6–8 ч, для остаточных 10–14 ч,
а регенерируемых моторных масел 4–5 ч.
Щелочную очистку можно проводить после кислотной для нейтрализации оставшихся в масле кислотных соединений, а также в качестве самостоятельного процесса при регенерации отработанных масел.
Щелочь взаимодействует с органическими кислотами, в результате чего образуются водорастворимые натриевые соли (мыла), которые вместе с водным раствором щелочи удаляются после отстаивания. В качестве щелочи применяют гидроокись натрия, или карбонат натрия
(кальцинированную соду), или тринатрийфосфат. Иногда используют
гидроокись кальция в сухом виде или в виде суспензии (известковое
молоко).
На щелочную очистку влияют те же факторы, что и на кислотную. Расход щелочи при очистке масел составляет 0,3–1,0 % от его
массы, концентрация гидроокиси натрия 2,0–10 %, а карбоната натрия
или тринатрийфосфата 10–20 %.
В зависимости от вязкости масла температуру очистки выбирают от 35 до 65 °С. Очистку регенерируемых масел ведут при
70–80 °С. Отстаивание щелочных отходов продолжают 12–16 ч, затем их удаляют, длительно отстаивают смесь при 70–95 °С в течение 4–6 ч, а потом промывают масло паровым конденсатом и для
удаления влаги применяют центробежные сепараторы или сушат
масло в вакууме.
Рассмотрим современные методы регенерации различных по назначению смазочных материалов с применением химических методов.
Способ [24] может быть использован при очистке отработанных
индустриальных и моторных масел, а также маслосодержащих отходов.
Процесс очистки проводят в автоклаве с конусным или эллиптическим днищем, снабженным патрубками вывода водогрязевого
шлама в нижней части, вывода смеси маслосодержащих отходов
12
и разделяющего агента, наружным электрообогревом, клапаном сброса давления и датчиками давления и температуры.
Для повышения эффективности процесса очистки его проводят
в автоклаве с промежуточным понижением давления ниже давления
насыщенных паров разделяющего агента и последующим его повышением перед стадией отстоя. В качестве разделяющего агента используют воду или 20 %-ный водный раствор метасиликата натрия,
а процесс очистки проводят при температуре 110−150 °С и давлении
0,5−1,0 МПа.
Данный способ значительно сокращает время отстаивания, так как
при резком снижении давления происходит выкипание разделяющего
агента, его диспергирование, интенсивное перемешивание, равномерное
распределение его по всему объему очищаемого продукта и эффективное взаимодействие на уровне раздела фаз с механическими примесями
и продуктами глубокого окисления нефтепродуктов, после чего смесь
выдерживают в аппарате 2–4 ч, отстой сливают из нижней части автоклава, а очищенное масло – из верхней части. Процесс отстаивания может быть как периодическим, так и непрерывным.
Физико-химические показатели качества отработанного масла
до и после регенерации приведены в табл. 2.
Схема установки для регенерации турбинных масел [25] на базе
третичных сложных эфиров фосфорной кислоты (триксиленилфосфатов) приведена на рис. 1.
Очистка и регенерация масла включает следующие операции:
нейтрализацию кислых соединений; отделение воды и отработавшего
раствора щелочи; сушку масла; предварительное фильтрование; грубую осушку цеолитом; поглощение асфальтосмолистых веществ силикагелем; фильтрацию на фильтрах тонкой очистки.
Таблица 2
Показатели качества очистки отработанного масла
Показатель
Отработанное масло
Зольность, %
Кислотное число, мг кон/г
Массовая доля механических примесей, %
Оптическая плотность
Время отстаивания, ч
0,205
0,274
Разделяющий агент
раствор метавода
силикат натрия
0,039
0,089
0,038
0,063
0,834
0,03
0,098
0,82
–
0,56
4
0,68
4
13
Рис. 1. Схема установки для регенерации турбинных масел
Бак 1 грязного масла служит для сбора масла, перемешивания
его с раствором щелочи, нагрева масла и щелочи, отделения отработавшего раствора щелочи и воды от масла, сушки масла. Для выполнения этих функций бак 1 оборудован греющим змеевиком, имеет
дренажную гребенку (несколько дренажей, расположенных на различной высоте в верхней части бака) для удаления воды и отработанного раствора щелочи и дренажную линию в нижней части бака для
удаления осевшего шлама. Бак 1 в нижней части соединен трубопроводом с насосом, верхняя крышка бака соединена трубопроводом
с устройством для удаления паров, в качестве которого может быть
использован эксгаустер (вентилятор). Кроме того, бак имеет линию
для приема грязного масла, линию от бака-дозатора щелочи и линию
рециркуляции масла с напорной линии насоса. Бак 2 дозатора щелочи
предназначен для ввода определенного количества раствора щелочи
в бак 1 грязного масла.
Насос 3 обеспечивает перемешивание масла и раствора щелочи
в баке грязного масла по линии рециркуляции с напорной линии насоса в бак грязного масла, а также прокачку масла через фильтры
и адсорберы с напорной линии насоса до фильтров предварительной
очистки. В схеме используется шестеренчатый насос, поэтому для легирования его подачи предусмотрена байпасная линия. Фильтры первичной очистки предназначены для удаления основной массы шлама
и механических примесей с размером частиц от 25−30 мкм и более.
Наиболее подходящим материалом для зарядки фильтрующего элемента фильтра предварительной очистки является ткань фильтрбельтинг (ГОСТ 332-69), имеющая тонкость фильтрации 20−30 мкм.
14
Блок сушки в виде адсорберов цеолитовых 5 предназначен для
глубокой осушки масла. Схема обвязки адсорберов позволяет осуществлять параллельную или последовательную прокачку масла. Адсорберы цеолитовые загружаются предварительно просушенными цеолитами типа CaA, CaX или NaA, NaX.
Блок регенерации в виде адсорберов силикагелевых 6 предназначен для поглощения из масла асфальтосмолистых веществ и других продуктов окисления. Схема обвязки адсорберов силикагелевых
позволяет осуществлять параллельную или последовательную прокачку масла.
Фильтры тонкой очистки 7 предназначены для удаления механических примесей и шлама с размером частиц от 5 до 10 мкм и выше. Фильтры включаются в работу поочередно или одновременно.
Установка работает следующим образом. Партию грязного масла,
например, в количестве 3,5 т (с показателями: содержание воды 2 %;
кислотное число 0,8 мг КОН/г; содержание механических примесей
0,5 мас. %; содержание водорастворимых кислот 0,04 мг КОН) подают в емкость 1, затем из бака 2 в нее подают 50 л водного раствора
NaOH (концентрация 4 %), включают насос 3 для перемешивания щелочи и масла в баке 1. После включения насоса 3 на циркуляцию масла в баке 1 подают горячий конденсат в греющий змеевик
и включают эксгаустер. Через 2 ч рециркуляции насос отключают
и выключают греющий змеевик и в течение 3 ч осуществляют разделение масла и водного раствора щелочи, который собирается в надмасляном слое. Затем отделившийся раствор щелочи сливают в дренажный бак, туда же сливают (15–20 л) шлама, осевшего в дренажной
воронке бака 1. После слива водного раствора щелочи включают насос 3, на рециркуляцию бака 1 подают горячий конденсат в греющий
змеевик и осуществляют осушку масла в течение 10–12 ч, температура масла поддерживается в интервале 75–80 °С. После 8 ч сушки через каждые 2 ч контролируют содержание влаги в масле. Затем масло
насосом 3 перекачивается через фильтр 4, адсорберы цеолитовые 5,
адсорберы силикагелевые 6 и фильтры тонкой очистки 7.
Способ очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) [26] относится к технологиям очистки нефтяных масел И-5А, И-8А, И-12А, И-20А, И-25А, И-30А, И-40А, И-50А,
И-70А, И-100.
Согласно этому способу обработку СОЖ производят водным
раствором гидроксида натрия и нагрева с последующим выделением
масляного слоя. При этом используют 2–10 %-ный водный раствор
15
гидроксида натрия в количестве 3–17 % от объема очищаемой пульпы, который вводят в пульпу при непрерывном перемешивании с последующим нагревом до 45–65 °С и выдержке без перемешивания
при этой температуре до разрушения коллоидной структуры геля; затем разделение фаз осуществляют по удельному весу без нагрева при
периодическом медленном перемешивании нижней фазы кремниевого остатка, непрерывно сливая оставшуюся СОЖ.
Иногда при обработке камней, содержащих примеси железа,
процесс разделения замедляется из-за образования более мелких частиц дисперсной фазы. В этом случае для ускорения отстоя вместе
с 2–10 %-ным водным раствором гидроксида натрия добавляют вещества, способствующие ускоренному соосаждению кремниевого остатка, например, порошок гидроксида алюминия из расчета не менее 5 %
от массы водного раствора щелочи.
Пульпа отработанной СОЖ представляет собой гелеобразную
структуру, в которой тонкоизмельченные частицы камня коллоидных
размеров образуют сплошную пространственную сетку, заполненную
СОЖ.
Примеси тяжелых металлов (железо, никель, хром и т. п.), диспергированные в силикатной породе в небольших количествах и создающие определенную окраску коллоидной системы обрабатываемого технического камня, а также карбид кремния, медь, олово и др.
элементы, попадающие в пульпу на операции резания камня, в ещё
большей степени стабилизируют гель кремниевой кислоты, связывая
в прочный каркас в полимерные цепи высокомолекулярного соединения на основе кремниевой кислоты, полученные по реакциям полимеризации и поликонденсации в процессе резания камня.
За счет механического истирания камня происходит нагрев масла
на 5–10 °С, что также способствует созданию гелеобразной структуры.
В этих условиях СОЖ попадает в ячейки сетчатой структуры геля, прочно удерживаясь в ней, в этом числе и за счет образования прочных химических связей в виде кремнийорганических соединений. Известно, что
тяжелые металлы также образуют металлоорганические соединения.
Присутствие щелочи в количествах 2–10 % водного раствора
способствует разрушению сетчатой структуры геля. Здесь она выступает в качестве электролита-коагулянта, разрушающего коллоидную
структуру кремниевой кислоты. Указанный оптимум определяет порог коагуляции геля и коагулирующую способность электролита. Избыток щелочи больше 10 % водного раствора вновь приводит к стабилизации коллоидной системы на основе кремниевой кислоты.
16
Избыток воды больше 17 % от объема отработанной СОЖ затрудняет разрушение геля, а при значительном избытке воды образуется третья промежуточная фаза в виде слабощелочного раствора, находящаяся между кремниевым остатком и СОЖ, что затрудняет удаление образующихся газов, кроме того увеличивает водопотребление.
Недостаток воды меньше 3 % от объема отработанной СОЖ не дает
полного разделения фаз и замедляет процесс отстоя.
Нагрев в пределах 45–65 °С ускоряет все процессы по очистке
СОЖ, причем нагрев выше 65 °С приводит к термическому разложению
очищаемой СОЖ, а нагрев ниже 45 °С снижает скорость разделения фаз.
Перемешивание пульпы во время подъема температуры необходимо для быстрого и равномерного распределения водного раствора
щелочи по всему объему пульпы.
Периодическое медленное перемешивание нижней фазы кремниевого остатка необходимо для более быстрого удаления газов, образующихся при химических реакциях.
Непрерывный слив СОЖ также необходим для быстрого удаления газов, скапливающихся на межфазной поверхности кремниевый
остаток – СОЖ, так как облегчает прохождение газа через тонкий
слой СОЖ.
Применение гидроксида алюминия в качестве соосадителя мелкодисперсной фазы обосновано тем, что он образует хлопковидные
объемные осадки, адсорбирующие примеси, образующие быстроосаждающуюся в масле алюмосиликатную гидрофильную фазу.
Способ регенерации отработанных смазочных масел [27] включает нагрев масла, обработку водным раствором соли щелочного металла при нагревании и перемешивании. Причем отработанное смазочное масло подвергают обработке водным раствором соли щелочного металла, взятой в количестве 0,01–0,6 % от массы масла, добавляя 0,01–0,5 % от массы масла водный раствор мыла, а затем коагулянт 0,01–0,3 % от массы масла в виде водного раствора с последующим отделением шлама и выделением масла.
Согласно этому способу нагретое до 80–90 °С отработанное
смазочное масло при перемешивании контактирует с 0,01–0,6 % от
массы масла водным раствором соли щелочного металла. При этом из
отработанного масла выделяются металлические загрязнения, полярные соединения, твердые частицы, а также нейтрализуются кислоты,
присутствующие в масле.
Продолжая перемешивание и поддерживая температуру 80–90 °С,
в смесь добавляют 0,01–0,5 % водного раствора мыла, которое в среде
17
слабого электролита адсорбирует смолистые вещества, содержащиеся
в отработанном масле, а также переводит в глубь объема мелкие частицы, стабилизирующие эмульсию. Коагулянт, который подают в виде водного раствора в смесь с температурой 80–90 °С при перемешивании в количестве 0,01–0,3 % от массы масла, склонен к понижению
температуры желатинизации в присутствии солей металлов.
После отстоя и охлаждения смесь разделяется на четыре фазы:
механические частицы, вода, шлам и масло. Механические частицы
вместе с отработанным после перколяции сорбентом составляют
0,3–1,5 мас. % и после выжигания направляются в отвал. Вода составляет 4–8 мас. %, имеет pH 9–11, после очистки через фильтр может
повторно использоваться в процессе регенерации или для мойки деталей. Шлам составляет 2–8 мас. % и представляет собой коллоидную
массу, включающую масло, мелкодисперсные частицы углерода, смолистые вещества, мыло, продукты деструкции присадок, полимерные
частицы, воду.
Благодаря своим свойствам может использоваться для смазки
рельсов подкрановых путей, стрелочных переводов, пропитки шпал,
столбов, мостовых брусьев. Масло составляет 85–96 мас. %, подвергается сепарации, отгонке легкокипящих компонентов (воды, топлива), а затем перколяции известными способами, легируется присадками и направляется в товарную емкость. Полученный после отгонки из
дизельных моторных масел газойль (3–10 мас. %) может использоваться как печное топливо.
Приведем пример промышленного применения: 11770 кг отработанного дизельного масла М14-В2, предварительно нагретого
до 85 °С в реакторе периодического действия, при перемешивании
контактируют с 45 кг соли щелочного металла (в виде водного раствора гидроксиборгидрата натрия с концентрацией 2 %) в течение 25
мин. Продолжая перемешивание и поддерживая температуру 85 °С,
в смесь добавляют 25 кг мыла (в виде водного раствора стеарата калия с концентрацией 15 %). Время реакции 30 мин. Поддерживая
температуру смеси 85 °С и перемешивая, в смесь вводят 23 кг коагулянта (в виде водного раствора полиакриламида с концентрацией
10 %). Время реакции 25 мин. Полученную смесь отстаивают в течение 18 ч при 75 °С. Механические частицы, воду, шлам сливают из
нижней части реактора в шламосборник. Масляную фазу подвергают
сепарации, отгонке дизельного топлива в роторном пленочном испарителе, перколяции и после введения присадок направляют в товарную емкость. Выход продуктов: регенерированное масло 721 кг; ме18
ханические примеси 5 кг; шлам 45 кг; газойль 18 кг; отработанный
адсорбент 4 кг; остальное вода.
В виде соли щелочного металла можно использовать карбоксилат
кальция 8 %-ный, метасиликат натрия 6 %-ный, сульфонированный
боргидрид натрия 2 %-ного. В качестве мыла можно применять водные
растворы стеарата лития 10 %-ного, стеарата калия 20 %-ного, а в виде
коагулянта водные растворы карбоксиметилцеллюлозы 10 %-ной,
неонола K 2125-20 5 %-ного.
Способ регенерации отработанного смазочного масла [28] предусматривает разбавление этого масла бензиновой фракцией, обработку
химическим агентом с последующим удалением загрязнений, воды
и топливной фракции, вакуумной перегонкой осветленного масла и доочистку полученных масляных фракций. В качестве химического агента
используют диметилацетамид или его смесь с 0,1–0,3 %-ным карбонатом натрия или кальция при массовом соотношении к маслу (1–6):1.
Разбавление масла в бензиновой фракции производят в массовом соотношении (1–10):1.
В отработанном масле содержатся кислые примеси и вода, которые могут способствовать разложению диметилацетамида. Для нейтрализации кислых продуктов и предотвращения гидролиза диметилацетамида обработку растворителем ведут в присутствии карбонатов
натрия или кальция в количестве 0,1–0,3 мас. % на диметилацетамид.
Обработка отработанного масла диметилацетамидом позволяет
удалить основную часть загрязнений, содержащихся в исходном масле: высокоэффективные присадки, продукты окисления, механические примеси. Разбавление масла бензиновой фракцией при температуре 40–180 °С в указанном соотношении способствует улучшению
массообмена в системе и повышает эффективность обработки. При
этом не требуется дополнительная обработка остатка от вакуумной
перегонки пропаном. Получаемый остаток после контактной доочистки или гидроочистки имеет хорошее качество и может быть использован как остаточный компонент смазочного масла.
Для осуществления способа регенерации отработанное масло
смешивают с бензиновой фракцией при температуре 40–180 °С в соотношении с исходным маслом (1–10):1 и обрабатывают диметилацетамидом, взятым в соотношении к маслу (1–6):1, при температуре
20–35 °С. Обработку растворителем ведут в присутствии карбоната
натрия или кальция в количестве 0,1–0,3 мас. % на диметилацетамид.
После отстоя отделяют верхнюю масляную фазу, содержащую
масло, бензин и диметилацетамид, и перегонкой при 160–175 °С
19
и остаточном давлении 650–700 мм рт. ст. удаляют из нее диметилацетамид, разбавитель и топливные фракции, содержащиеся в сырье.
Осветленное масло подвергают вакуумной перегонке с получением дистиллятных фракций и остатка, которые направляют на доочистку (контактную или гидроочистку). Вакуумная перегонка может
проводиться и после доочистки осветленного масла.
Из нижней фазы, содержащей диметилацетамид, бензин- разбавитель, воду и загрязнения, центрифугированием или фильтрацией
отделяют водогрязевой шлам. Разбавитель отделяют от обводненного
диметилацетамида отстоем. По мере накопления воды в диметилацетамиде его регенерируют.
Приведем пример практического использования. Смесь отработанных моторных масел массой 100 г при температуре 40–180 °С
смешивают со 100 г бензиновой фракции при температуре 35 °С и добавляют 100 г диметилацетамида и 0,1 г карбоната при перемешивании. Полученную смесь отстаивают и осадок отделяют. Из осветленного продукта отделяют при атмосферном давлении и температуре
160–175 °С диметилацетамид и топливные фракции. Осветленное
масло подвергают вакуумной разгонке для получения дистиллятной
и остаточной фракций.
Дистиллятную фракцию дочищают отбеливающей глиной при
95 °С, а остаток от перегонки при 145 °С. После контактной доочистки получают 65,4 г дистиллятного компонента и 20,9 г остаточного
компонента.
Способ регенерации отработанных моторных масел [29] включает обработку масла смесью серной и азотной кислот в количестве
0,1–2 % на отработанное масло при температуре 15–20 °С и интенсивном перемешивании воздухом. В результате кислотной обработки
из отработанного масла выделяются золообразующие неуглеводородные соединения и присадки. Для ускорения осаждения посторонних
примесей и присадок могут вводиться добавки диметилсульфоксида
или диметилформамида в количестве 0,1–2 % на исходное масло.
Другой способ регенерации отработанных моторных масел [30]
состоит из следующих стадий: разбавление отработанного масла бензином (фракции при температуре 40–180 °С) и обработка 10–20 %-ным
раствором каустической или кальцинированной соды; отстой и отделение загрязнений и отгонку воды и топливных фракций; вакуумную
перегонку с получением дистиллятного и остаточного компонентов;
обработку остаточного компонента пропаном; доочистку масляных
фракций контактной очисткой или гидроочисткой. Количество при20
меняемого разбавителя 15–100 мас. % на отработанное масло. Выход
очищенного продукта 76–80 % от исходного сырья.
Способ регенерации смазочных масел [31] включает следующие
стадии обработки: оценку концентрации жидкого топлива (мазута),
алифатической (жирной) кислоты и хлора и удаление масел, содержащих большую концентрацию одного из этих компонентов; предварительный нагрев, при котором регенерируемые масла доводят до
температуры 120–250 °С; введение сильного основания в виде водного раствора с концентрацией 1–3 % чистого основания в расчете на
массу смазочного материала; дегидратацию и экстракцию легких углеводородов; экстракцию и рекуперацию газойля (отгонка легких
фракций); извлечение примесей путем фракционной перегонки под
вакуумом, обеспечивающей разделение на смазочные базовые масла,
с одной стороны, и на остаток, в котором сконцентрированы все примеси, с другой стороны.
Перед предварительным нагревом отработанные масла гомогенизируют (однородность состава). Во время нагрева регенерируемое
масло доводят до температуры 120–250 °С. Эта температура предположительно составляет 140–160 °С. Сильное основание в виде водного раствора добавляют в количестве 1–3 мас. % в расчете на массу
чистого основания.
Стадия расширения (мгновенного испарения) реализуется после
введения сильного основания и до извлечения (экстракции) примесей,
обеспечивает дегидратацию и экстракцию легких углеводородов из
обрабатываемой смеси.
Вакуум-дистилляционная колонка действует совместно с испарителем для экстракции в основании колонны.
Сильным основанием является гидроксид натрия или гидроксид
калия.
Установка для реализации данного способа регенерации включает: бак-хранилище отработанных масел; устройства для смешения
и гомогенизации масел; средства предварительного нагрева отработанных масел; баки-хранилища сильного основания; устройства для
смешивания сильного основания в определенном соотношении с отработанными маслами; устройства для извлечения воды и легких
фракций путем расширения (мгновенного испарения), экстракции газойля (отгонка легких фракций), экстракции примесей, включающие
вакуум-дистилляционный блок.
При поступлении масел на регенерацию проверяют их пригодность к обработке. Избыточное содержание в маслах хлора вызывает
21
преждевременный износ установки. Тест на хлор позволяет определить
наличие хлоридов. Для этого намоченную в масле медную проволоку
вносят в пламя. Зеленоватое пламя указывает на присутствие хлоридов. Капельный тест позволяет определить наличие мазута. Каплю
масла наносят на хроматографическую бумагу. Концентрическое пятно с желтоватым ареолом указывает на присутствие мазута (жидкого
топлива). Жировой тест позволяет определить наличие алифатических
(жирных) кислот в маслах и состоит в том, что 2 мл отработанного
масла нагревают в присутствии пастилки гидроксида натрия и если
масло застывает после охлаждения, то это указывает на присутствие
жирных кислот.
Собранные отработанные масла, выдержавшие эти тесты, подают по линии 1 и объединяют в резервуаре 2 (рис. 2).
В устройстве 3 предварительного нагрева доводят выходящие из
резервуара 2 масла до температуры 120–250 °С (предпочтительно до
140–160 °С).
Водный раствор щелочи,
хранящийся в резервуаре 4,
вводят и смешивают с помощью устройств 5 с предварительно подогретыми отработанными маслами.
Отработанные масла, доведенные до повышенной температуры и к которым добавлено сильное основание, поступают в блок 6 для удаления
воды и легких углеводородов
Рис. 2. Схема установки для регенерации
отработанных масел
путем расширения (мгновенного испарения).
В этом блоке испарение воды происходит за счет внезапного
расширения смеси в баллоне. Воду и легкие углеводороды извлекают,
а оставшуюся смесь направляют в блок 8 для удаления (экстракции)
газойля (отгонка легких фракций). Это удаление реализуется путем
перегонки в колонне. Газойль удаляют по линии 9, а оставшуюся
смесь подают в дистилляционную колонну 10, позволяющую фракционировать смесь на фракции базового смазочного масла и отделить
остаток, где концентрируются все примеси.
Базовое масло нейтральности 150 отводят по магистрали 11,
а базовое масло нейтральности 400–500 – по трубопроводу 12.
22
Дистилляционная колонна 10 представляет собой традиционную
вакуум-дистилляционную колонну, где осуществляется разложение
и экстракция остатков, которые направляются в баллон-накопитель 14.
Остатки удаляют по трубопроводу 15, и их можно использовать в качестве гудрона или битума.
Вакуум-дистилляционная колонна 10 комбинируется с испарителем 13 для экстракции в основании колонны, что повышает ее эффективность.
Отработанные масла отфильтровывают во время их рекуперации и выхода из бака-хранилища 2, чтобы удалить твердые частицы.
Как альтернатива удаление отходов может осуществляться центрифугами.
Способ [32] предусматривает очистку отработанных масел от механических примесей путем обработки полифторированным спиртом
формулы H(CF2-CF2)5-CH2OH, взятом в количестве 0,4–7,0 мас. %, при
температуре полного растворения спирта (32,5–123,1 °С) с последующим понижением температуры до комнатной и отделением очищенного масла от образовавшегося шлама известным способом. Полифторированный спирт удаляют из шлама отгонкой и вновь используют в процессе. Полифторированный спирт формулы H(CF2–CF2)5–
CH2OH (1.1.11 – тригидроэйкозафторундеканол-1) представляет собой белое вещество иногда с розовым или желтым оттенком.
Плотность (г/см3) в твердом состоянии 2,02; в жидком при температуре 110 °С 1,69. Температура плавления 100,1 °С. Температура
кипения при атмосферном давлении 224 °С.
Рассмотрим вариант применения данного способа с использованием моторных масел МГ-16п и И-20А. 1000 г отработанного моторного масла МГ-16п смешивают с 60 г полифторированного спирта, смесь
нагревают при перемешивании до температуры 123 °С, доводят полифторированный спирт до полного растворения. Далее смесь охлаждают
до комнатной температуры и центрифугируют. Получают 941,7 г очищенного масла и 118,3 г шлама, из которого путем отгонки извлекают
58,8 г полифторированного спирта.
1000 г отработанного смазочного масла И-20А смешивают с 40 г
полифторированного спирта, смесь нагревают и перемешивают до
120 °С, доводят полифторированный спирт до полного растворения.
После этого смесь охлаждают до комнатной температуры и центрифугируют. Получают 954,8 г очищенного масла и 84,4 г шлама, из которого путем отгонки извлекают 38,7 г полифторированного спирта.
Результаты приведены в табл. 3.
23
Таблица 3
Показатели очистки масел
Показатель
Продолжительность очистки (без
времени на загрузку), мин
Выход очищенного масла, %
Массовая доля механических примесей, %
Степень очистки масла от механических примесей, % (ГОСТ 6370-83,
ГОСТ 24943-81)
Коксуемость, % (ГОСТ 19932-74)
Зольность, % (ГОСТ 1461-75, ГОСТ
12417-73).
Исходные масла
моторное
смазочмарки
ное марки
МГ-16п
И-20А
Очищенные масла
МГ-16п
И-20А
–
–
68
59
–
–
94,1
97,3
0,375
0,102
0,013
0,0023
–
–
96,5
97,9
1,33
0,184
0,401
0,092
0,586
0,110
0,194
0,012
При уменьшении концентрации полифторированного спирта
в отработанном масле ниже 0,4 мас. % происходит снижение степени
очистки этого масла. Увеличение концентрации свыше 7,0 мас. %
в отработанном масле не приводит к возрастанию эффективности
очистки.
Способ очистки отработанного масла от твердых примесей [33]
предназначен для его регенерации.
В качестве очистителя используют полифторированный спирт,
жидкий при нормальной температуре, имеющий ограниченную растворимость в масле и температуру кипения 80–200 °С. При этом полифторированный спирт берут в количестве 3,0–50,0 мас. %, а обработку проводят с диспергированием спирта в течение 8–30 мин при
идеальной затрате механической энергии в пределах 50–900 Вт/дм3
смеси. Диспергирование целесообразно осуществлять с помощью механической мешалки или ультразвука.
Применение в данном способе очистки полифторированного
спирта с указанными свойствами обусловлено следующим.
Во-первых, жидкое состояние полифторированного спирта необходимо в соответствии с механизмом его действия на примеси.
Во-вторых, ограниченная растворимость полифторированного
спирта требуется в связи с механизмом его действия и для обеспечения простоты отделения очищаемого масла в дальнейшем от полифторированного спирта.
24
В-третьих, нижний предел температуры кипения полифторированного спирта (80 °С) ограничен пожароопасностью технологических процессов.
Верхний предел (200 °С) выбран в связи с тем, что отделение от
масла растворенной в нем части полифторированного спирта с температурой кипения выше 200 °С очень затруднительно и требует значительного усложнения технологического процесса и оборудования.
Апробацию способа проводили на индустриальном масле.
К 100 г отработанного индустриального масла добавляют 7,0 мас. %
полифторированного спирта, жидкого при нормальной температуре,
с ограниченной растворимостью в масле и температурой кипения
141 °С. Спирт диспергируют механической мешалкой 52,0 Вт/дм3
в течение различных промежутков времени. Далее смесь центрифугируют. Получают 95,4–96,7 г очищенного масла. Результаты приведены в табл. 4–6.
Таблица 4
Содержание твердых примесей в очищенном масле после их обработки
различными полифторированными спиртами
№ опыта
Спирт с точкой кипения, °С
1
2
3
4
80
141
170
200
Содержание твердых частиц в очищенном масле, мас. %
Механическая
Ультразвук
мешалка
0,00068
0,00066
0,00060
0,00055
0,00065
0,00074
0,00071
0,00059
Таблица 5
Влияние содержания спирта в смеси на остаточное содержание
твердых примесей в очищенном масле
№ опыта
Содержание спирта в смеси, мас. %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1,5
3,0
7,0
10,0
16,0
24,0
30,0
50,0
25
Содержание твердых частиц
в очищенном масле, мас. %
0,0140
0,0011
0,00091
0,00086
0,00057
0,00066
0,00078
0,00069
0,00062
Таблица 6
Влияние продолжительности диспергирования смеси на остаточное содержание
твердых частиц в очищенном масле
№ опыта
1
2
3
4
Продолжительность диспергирования, мин
2
4
8
16
Содержание твердых частиц в очищенном масле, мас. %
0,0040
0,0019
0,00091
0,00084
3. ФИЗИКО‐ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ Физико-химические методы основаны на использовании коагулянтов и адсорбентов. Коагулянты способствуют укрупнению и выпадению в осадок асфальтосмолистых веществ, находящихся в масле
в мелкодисперсном состоянии. Адсорбенты способствуют избирательно
поглощать органические и неорганические соединения. Этими методами из масла удаляют асфальтосмолистые и кислотные соединения,
эмульгированную и растворенную воду. При производстве масел применяют также их обработку растворителями для растворения веществ,
загрязняющих масло, или углеродов, его составляющих. В первом случае загрязнения удаляются с растворителем, во втором – выпадают
в осадок, после чего растворитель отгоняют и повторно используют.
Основными физико-химическими методами являются: коагуляция неорганическими и органическими электролитами, неэлектролитами, растворами поверхностно-активных веществ; адсорбция (перколяционное фильтрование, контактная очистка, очистка в движущемся слое адсорбента); растворение примесей (деасфальтизация
пропаном, депарафинизация, селективная очистка, водная промывка).
Коагуляция (слипание) может быть вызвана определенными веществами-коагулянтами, а также может происходить под влиянием
механических, тепловых и световых воздействий, электрического поля и т. п. В качестве коагулянтов используют неорганические и органические электролиты, поверхностно-активные вещества, не являющиеся электролитами, коллоидные растворы поверхностно-активных
веществ и гидрофильные высокомолекулярные вещества (материалы,
смачиваемые водой). Применение электролитов позволяет нейтрализовать образовавшиеся на поверхностях частиц заряды и создать ус26
ловия для их коагуляции. При регенерации отработанных масел из
неорганических электролитов применяются соединения натрия (кальцинированная сода, тринатрийфосфат, жидкое стекло и др.) в количестве до 10 мас. %. Эффективным коагулянтом при регенерации является 36–98 %-ная серная кислота в количестве от 0,25–0,5 % от массы
масла [34].
Органические электролиты являются ионогенными поверхностно-активными веществами. Наибольшей эффективностью обладают
алкилбензол и алкилтолуолсульфонаты [34]. Неионогенные поверхностно-активные вещества (неэлектролиты) – это органические соединения с полярными молекулами, имеющими гидрофильные и гидрофобные группы. В качестве их применяют, например, октадециламид оксимасляной кислоты [34].
Механизм действия коллоидных растворов поверхностноактивных веществ также основан на понижении поверхностной энергии коллоидных частиц. В качестве их применяют вещества растительного происхождения (крахмал и его производные, щелочные вытяжки из торфа и бурого угля, сульфитно-спиртовая барда), а также
синтетические соединения – производные эфиров целлюлозы (карбоксил-метилцеллюлоза).
Процесс коагуляции, как и химические процессы очистки, зависит от количества и концентрации коагулянта, продолжительности
и эффективности его контактирования с маслом и температуры. Коагуляция загрязнений в масле завершается за 20–30 мин, после чего
смесь отстаивается. Температура масла при коагуляции не должна
превышать 75–80 °С, а при использовании серной кислоты должна
быть от 60 до 70 °С.
Адсорбционная очистка нефтяных масел основана на способности адсорбентов сдерживать загрязнения на наружной поверхности
гранул и внутренней поверхности капилляров, пронизывающих гранулы. Адсорбционные методы применяются при производстве и регенерации масел и в отдельных случаях для очистки масел в процессе
применения. Адсорбционную очистку масел можно проводить путем
перколяции, контактным методом и с использованием движущегося
слоя адсорбента.
Перколяция заключается в пропускании очищенного масла (самотеком или под давлением) через сосуд, заполненный адсорбентом.
Качество перколяционной очистки зависит от размеров гранул адсорбента, температуры и вязкости масла, причем с возрастанием этих параметров качество очистки снижается.
27
Контактная очистка заключается в перемешивании масла с мелко
размолотым адсорбентом. Метод применяется при производстве масел
и регенерации отработанных. После очистки адсорбент удаляется.
Эффективность контактной очистки зависит от температуры, поэтому
её проводят при производстве масел при температуре 150–350 °С, а при
регенерации поддерживают в пределах от 150–200 °С для вязких моторных масел и в интервале от 70 до 75 °С для маловязких трансформаторных масел.
Продолжительность контактной очистки в процессе производства масел составляет 20–25 мин, а при регенерации до 30 мин. После
окончания контактной очистки смесь масла с адсорбентом фильтруется через пресс-фильтры с целью удаления адсорбента, что усложняет технологию очистки.
Процесс адсорбционной очистки масел в движущемся слое адсорбента является непрерывным с периодическими операциями регенерации адсорбента и его отфильтровывания. Сущность метода заключается в подаче в адсорбент противотоком обоих компонентов:
в нижнюю часть аппарата подают очищенное масло, разбавленное
растворителем (бензин Б-70 в соотношении 1:1), а в верхнюю – мелкодисперсный адсорбент. После насыщения загрязнениями адсорбент
с нижней части аппарата переходит для регенерации в десорбер, оттуда снова поступает в адсорбер. Процесс очистки осуществляют при
температуре 40 °С.
Очистка масла в движущемся слое адсорбента увеличивает выход готового или регенерируемого масла и повышает его качество
по сравнению с другими адсорбционными методами, однако этот метод ввиду сложного аппаратного оформления не нашел широкого
применения.
В качестве адсорбентов применяют как природные вещества
(отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты), так и синтетические (селикагель, окись алюминия, алюмосиликат, синтетические
цеолиты).
Селикагель представляет собой частично обезвоженную кремниевую кислоту и образуется в результате действия соляной кислоты
на раствор жидкого стекла. Селикагель КСК (диаметр гранул 3–7 мм)
применяют при перколяционной очистке отработанных масел и в термосифонных фильтрах для непрерывной очистки масел в трансформаторах.
Окись алюминия используют в виде активной окиси алюминия
в форме стержней диаметром 3–6 мм, длиной 10–25 мм или зерен.
28
Активный глинозем является отходом переработки бокситов в алюминиевой промышленности и весьма дешев, поэтому применение его
является рентабельным.
Алюмосиликаты являются отходами при производстве алюмосиликатного катализатора, применяемого при каталитическом крекинге нефти. Они применяются в виде крошки для очистки масел.
Цеолиты представляют собой гидрированные алюмосиликаты
кальция и натрия, реже бария, калия и других металлов. Это кристаллические вещества, встречающиеся в природе в виде минералов (шабазит,
натралит, гейландит). Практическое применение получили синтетические цеолиты, имеющие однородную кристаллическую тонкопористую
структуру и одинаковые размеры пор, соизмеримые с размерами молекул поглощаемых веществ.
Поэтому цеолиты разделяют и очищают вещества на молекулярном уровне и их называют молекулярными ситами. Цеолиты применяют в основном для регенерации трансформаторных масел. Перед использованием адсорбентов их активируют. Термическую активацию
проводят при температуре 300–400 °С, химическую – путем обработки
адсорбента 20 %-ной серной кислотой, газообразным аммиаком или
20 %-ным водным раствором кальцинированной соды. Кислотной обработке подвергают, главным образом, отбеливающие глины.
По мере насыщения загрязнениями адсорбирующая способность
адсорбента уменьшается и его или заменяют, или регенерируют. Дешевые адсорбенты обычно заменяют новыми по окончанию цикла
очистки. Синтетические адсорбенты выгодны только при многократном их применении. Для регенерации синтетических адсорбентов их
продувают горячим воздухом, обрабатывают растворителем, промывают водой, прокаливают. Наибольшее распространение получила
продувка горячим воздухом при температуре 200 °С с последующим
прокаливанием при температуре 600–800 °С. Регенерацию цеолитов
осуществляют при температуре 300–400 °С с продувкой.
Ионообменная очистка основана на способности ионообменных
смол (ионитов) удерживать загрязнения, которые в растворенном состоянии диссоциируют на ионы. Иониты, содержащие активные кислотные группы и подвижные катиониты, способные к обмену, называются катионитами, а иониты с активными основными группами
и подвижными анионами – анионитами.
Процесс ионообмена включает диффузию ионов растворенного
электролита внутрь структуры ионита, вытеснение подвижных ионов
из ячеек решетки и диффузию вытесненных ионов в раствор.
29
Этот процесс можно осуществлять в статических и динамических
условиях, используя гранулы ионита диаметром 0,3–2,0 мм. Для очистки трансформаторных масел используют иониты АВ-16Г и АВ-17,
предварительно активированные 5 %-ным раствором едкого натра.
Активация обеспечивает перевод ионита из солевой формы в гидроксильную. Процесс пенообменной очистки трансформаторных масел
протекает при 40 °С, продолжительность 20 мин, расход ионита 10 %
от массы очищаемого масла.
Регенерацию ионита проводят промывкой в бензине БР-1, затем
его сушат и активируют.
При ионообменной очистке нейтрализуются кислые продукты,
но не удаляются смолистые вещества.
Очистка растворителями основана на избирательном растворении
отдельных веществ, входящих в состав масел. Такая очистка позволяет
удалять из масла не только кислородные, сернистые и азотистые соединения, но и полициклические углеводороды с кислотными боковыми
цепями, ухудшающие вязкостно-температурные показатели масла.
Селективная очистка применяется исключительно при производстве
масел и является частью технологического процесса переработки нефти.
Смесь растворителя и масла разделяют на две фазы. Из очищаемого продукта выделяют рафинат – чистое масло, а основная масса
растворителя с содержанием загрязнений переходит в экстракт. Растворитель отгоняют из экстракта и повторно используют.
Качество селективной очистки зависит от температуры процесса, количества и свойств растворителя. Применяют два способа селективной очистки: в аппаратах ступенчатой экстракции и экстракционных колоннах. Второй способ получил более широкое применение.
В качестве растворителя применяют фурфурол, фенол, смесь фенола с крезолом, реже нитробензол. Фурфурол применяют для очистки
масел с малым содержанием смолистых веществ. При очистке масел из
сернистых высокосмолистых нефтей предпочтение отдают фенолу.
Деасфальтизация масел пропаном обеспечивает осаждение асфальтосмолистых веществ из очищаемого масла. Эта операция осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах перед селективной
очисткой. На качество деасфальтизации влияет количество пропана
и его чистота, температура процесса. Смолы и асфальтены наиболее
полно выделяются, когда объем пропана превышает объем очищаемого масла в 5–8 раз. Наличие в пропане этана увеличивает количество
осаждений, но способствует осаждению высокомолекулярных углеводородов, что ухудшает качество масла. Присутствие в пропане бу30
тана уменьшает осаждение асфальтосмолистых веществ. В пропане не
должно быть более 2 % этана и более 2 % бутана. Эффективность
процесса зависит от температуры, и он начинается при температуре
выше 40 °С. Деасфальтизацию проводят при температуре 80 °С.
Депарафинизация масел заключается в удалении парафинов
и церазинов с высокой температурой застывания и основан на способности некоторых веществ растворять масло, но не растворять указанные углеводороды. Депарафинизация является частью технологического процесса производства масел и осуществляется после кислотной
или селективной очистки. Качество депарафинизации зависит от количества и свойств растворителя, температуры и скорости охлаждения
раствора. Недостаточное количество растворителя затрудняет рост
кристаллов твердых парафинов и церазинов, а чрезмерное разбавление
приводит к их частичному растворению.
Для маловязких масел объем растворителя принимают равным
1,5 объема масла, а для высоковязких масел – до 5 объемов. В качестве
растворителя применяют композиции: метилэтилкетон + бензол + толуол, ацетон + бензол + толуол, дихлорэтан + бензол + и другие смеси. Бензол и толуол являются растворителями масла, а метилэтилкетон и ацетон – антирастворителями твердых парафинов и церазинов
и способствуют их осаждению.
Охлаждение раствора ведут в две стадии: сначала быстро охлаждают до температуры, которая на несколько градусов выше температуры кристаллизации выделяемых углеродов, а затем проводят
окончательное охлаждение со скоростью не более 60–80 °С в час, что
создает благоприятные условия для роста твердых кристаллов. Процесс депарафинизации заканчивается фильтрацией или центрифугированием раствора, отгонкой растворителя от масла и регенерацией
растворителя.
Депарафинизацию дистиллятов из высокопарафинистых нефтей
с небольшим содержанием серы иногда осуществляют при помощи
карбамида (мочевины). Этот метод применяют для очистки трансформаторных масел.
Водная промывка масел заключается в удалении водорастворимых загрязнений. Ее можно вести как самостоятельный процесс и как
стадию щелочной очистки. При этом удаляются из масла непрореагированная щелочь и водорастворимые органические соли. Промывку
ведут при 70–80 °С, затем воду удаляют отстаиванием. Иногда при
водной промывке регенерируемых масел после щелочной очистки
могут образовываться эмульсии, особенно если отработанное масло
31
содержало большое количество смол и асфальтенов. Чтобы предотвратить образование эмульсии, для первой промывки используют воду с небольшим количеством серной или соляной кислоты. Подкисление воды в этих случаях снижает ее расход.
Комбинированные методы очистки применяются при регенерации отработанных масел. Широкое распространение получили кислотно-щелочная и кислотно-контактная. Кислотно-щелочная очистка
включает: сернокислую очистку, отстаивание, щелочную очистку,
повторное отстаивание, водную промывку и продувку воздухом для
удаления влаги.
Кислотно-контактная очистка масел включает: предварительную щелочную очистку, отстаивание, кислотную очистку, повторное
отстаивание, контактную очистку аминами, отгонку легкокипящих
фракций нефти и паров воды в вакуумной колонне после нагревания
масла, двухступенчатое фильтрование.
Более прогрессивными методами очистки является: деасфальтизация пропаном, селективная очистка, депарафинизация, контактная
очистка отбеливающими глинами, фильтрование.
Способ регенерации отработанных индустриальных масел [35] основан на применении природных сорбентов при температуре 60–70 °С.
При этом отработанное масло подвергают последовательно перколяции через природный сорбент и кислотно-активированный сорбент,
причем природный сорбент используют в количестве 1–3 мас. %,
а кислотно-активированный сорбент – в количестве 7–10 мас. %
на очищаемое масло.
Апробацию способа проводили на индустриальном масле И-20А
с применением различных сорбентов.
Опыт 1. Регенерации подвергают 200 г отработанного нелегированного индустриального масла И-20А. Для очистки используют последовательно 6 г (3 %) черкасского монтмориллонита; фракция гранул
сорбентов 0,10–0,25 мм, предварительно высушенная при 150 °С в течение 3 ч. Температура процесса 60 °С, отношение толщины слоя
к диаметру гранул составляло 20. Полученный регенерат (180 г, выход
90 мас. %) полностью идентичен свежему маслу по физико-химическим
свойствам и групповому углеводородному составу (табл. 7).
Опыт 2. Для очистки 200 г отработанного масла И-20А используют последовательно 2 г (1 %) клиноптилолита месторождения Дзевги и 14 г (7 %) асканита; фракция гранул сорбентов 0,10–0,25 мм,
предварительно высушенная при 180 °С в течение 3 ч. Температура
процесса 70 °С, отношение толщины слоя к диаметру гранул – 25. Ре32
генерированное масло (180 г, выход 90 мас. %) полностью идентично
свежему по всем показателям качества и групповому углеводородному составу (табл. 7).
Таблица 7
Показатели регенерируемого индустриального масла И-20А
И-20А
Показатель
Вязкость при 50 oC, мм2/с
Кислотное число, мг КОН/г
Зольность, мас. %
Коксуемость, мас. %
Оптическая плотность
Содержание, мас. %:
воды
механических примесей, мас. %
асфальтенов, мас. %
водорастворимых кислот и щелочей
Групповой
углеводородный
состав, содержание, мас. %:
парафино-нафтеновые углеводороды
легкие ароматические углеводороды
средние ароматические углеводороды
смолы
свежее
18,9
0,03
0,004
0,10
0,04
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
отработанное
22,2
0,20
0,011
0,16
Следы
0,0214
0,07
И-20А регенерированное
Опыт 1
21,0
0,02
0,003
0,08
0,04
Опыт 2
21,0
0,04
0,004
0,10
0,04
Отсутствует Отсутствует
Отсутствует Отсутствует
Отсутствует Отсутствует
Отсутствует Кислоты Отсутствует Отсутствует
60,0
56,0
60,0
60,0
20,0
17,0
25,0
25,0
19,0
1,0
22,0
5,0
14,0
1,0
14,0
1,0
Опыт 3. Для очистки 200 г отработанного легированного индустриального масла ИГП-38 использовали последовательно 6 г (3 %) 4-го
слоя черкасского месторождения и 14 г (7 %) асканита; фракция гранул
сорбентов 0,10–0,45 мм, предварительно высушенная при 150 °С в течение 3 ч. Температура процесса 70 °С, отношение толщины слоя
к диаметру гранул составляло 20. Регенерированное масло (100 г, выход 80 мас. %) полностью идентично базовому маслу ВИ-40, на основе которого производят товарное масло ИГП-38 путем ввода композиции из 4 присадок (табл. 8).
Способ регенерации осуществляют в одну стадию с выходом
очищенного продукта до 95 мас. % в зависимости от степени загрязнения исходного сырья.
Расход природного сорбента предпочтительно составляет 1–
3 мас. %, а расход активированного природного сорбента 7–10 мас. %
33
в зависимости от степени загрязненности масла (общий расход 8–
13 мас. %).
Очистка с меньшим общим расходом сорбентов не дает положительных результатов, при этом значительно увеличивается кислотное
число регенерата. Расход сорбентов более 13 мас. % не дает улучшения результатов очистки и может вызвать снижение термоокислительной стабильности.
Таблица 8
Показатели регенерируемого масла ИГП-38
ИГП-38
Показатель
Базовое масло ВИ-40
свежее
Вязкость при 50 oC,
мм2/с
Кислотное число, мг
КОН/г
Зольность, мас. %
Коксуемость, мас. %
Оптическая плотность
Содержание, мас. %:
воды
механических примесей,
мас. %
асфальтенов, мас. %
водорастворимых
кислот и щелочей
Групповой
углеводородный состав, содержание, мас. %:
парафино-нафтеновых
углеводородов
легких ароматических
углеводородов
средних ароматических
углеводородов
смол
отработанное
ИГП-38 регенерированное
Предлагаемый способ
по опыту 3
36,7
37,9
38,2
37,0
0,03
0,99
0,36
0,04
0,002
0,05
0,13
0,214
0,30
0,19
0,150
0,25
0,68
0,004
0,05
0,11
Отсутствует
Отсутствует
Следы
Отсутствует
Отсутствуют Отсутствуют
Отсутствуют Отсутствуют
0,0011
0,03
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют Отсутствуют
Отсутствуют Отсутствуют
60,0
60,0
55,0
60,0
24,0
24,0
10,0
24,3
15,0
1,0
15,0
1,0
33
2,0
15,1
0,6
Процесс проводят при температуре 60–70 °С. Снижение температуры приводит к увеличению вязкости масла и росту гидравлического сопротивления при прохождении через слой сорбента. Увели34
чение температуры приводит к выделению из масла сероводорода
и меркаптанов, вызываемому каталитическим действием сорбентов.
Размеры адсорбера определяются свойствами сорбента, но оптимальное отношение высоты слоя сорбента к диаметру гранул сорбента составляет 20:25. Регенерацию осуществляют в цилиндрическом сосуде с обогревом диаметром 10 мм, высотой 300 мм.
При очистке используют фракции гранул сорбента 0,10–0,25 мм
и 0,10–0,45 мм в зависимости от вязкости очищаемого масла. Перед
очисткой сорбенты подвергают сушке в течение 3 ч при температуре
150–180 °С до содержания влаги 4–7 %. Сорбент с более высокой
влажностью хуже сорбирует полярные молекулы продуктов старения
масла, а меньшая влажность также приводит к снижению адсорбционной способности вследствие спекания структуры сорбента.
В качестве сорбентов используют бентонитовые глины (например, черкасский монтмориллонит), глину монтомориллонитопалыгорскитовой структуры (4-й слой Черкасского месторождения),
клиноптилолит (месторождения Дзевги, Тедзан) и активированные
бентонитовые глины (например, черкасский монтмориллонит или асканит, ГОСТ 6-12-86-77). Активацию монтмориллонита осуществляют 15 %-ой серной кислотой при 95 °С в течение 6 ч.
Способ регенерации отработанных индустриальных масел с помощью природных сорбентов [36] предусматривает использование
бентонита, предварительно активированного серной кислотой. Может
быть использован кислотно-активированный бентонит Асканского
или Черкасского месторождений.
Активацию проводят 15 %-ной серной кислотой при 96 °С в течение 6 ч при постоянном перемешивании. Весовое соотношение:
жидкая фаза/твердая фаза = 10:1. По окончанию активации сорбент
отмывают от кислоты водопроводной водой до отрицательной реакции по метилоранжу, затем просушивают при 90–110 °С.
Влажность сорбента должна составлять 4–5 мас. %, это достигается сушкой при 150–180 °С в течение 3 ч. Сорбент с более высокой
влажностью обладает худшими адсорбционными характеристиками,
меньшая влажность приводит к смешиванию структуры минерала
с частичной потерей адсорбционных свойств. В общих случаях это
вызывает увеличение необходимого расхода сорбента.
Выход регенерата до 95 мас. % в зависимости от степени отработанности исходного масляного сырья.
Проведение процесса регенерации при температуре выше 70 °С
сопровождается частичным разложением масла вследствие повышения
35
каталитической активности сорбента. При температуре ниже 60 °С
протекание процесса очистки затрудняется из-за увеличения вязкости
масла. Результаты регенерации сведены в табл. 9.
Таблица 9
Результаты регенерации отработанных индустриальных масел
Показатель
Вязкость при 50 °С,
мм2/с
Кислотное число, мг
KOH/г
Зольность, мас. %
Коксуемость, мас. %
Оптическая плотность
Содержание, мас. %:
воды
механических примесей,
мас. %
асфальтенов, мас. %
водорастворимых кислот
и щелочей
смол, мас. %
И-20А
товарное
отработанное
Регенерируемое масло
18,9
22,2
21,1
0,03
0,2
0,03
0,004
0,10
0,04
0,011
0,16
2,00
0,004
0,08
0,04
Отсутствует
Следы
Отсутствует
Отсутствуют
Отсутствуют
0,0214
0,07
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
1,0
Кислота
5,0
Отсутствуют
1,0
Способ очистки отработанного минерального масла [37] с помощью промышленных отходов может быть использован на маслоочистительных и регенерационных установках. Согласно этому способу индустриальное масло нагревают до 70 °С и перемешивают с адсорбентом в количестве 10–15 мас. % с последующим отделением
масла от адсорбента. Продолжительность перемешивания 20–30 мин.
В качестве адсорбента используют фосфогипс – отходы производства экстракционной фосфорной кислоты. Фосфогипс – светлый
труднорастворимый порошок, содержащий сульфат кальция, фосфаты,
свободную фосфорную кислоту и другие вещества. Размер частиц –
0,15–2,5 мм, влажность 40–41 %.
Химический состав фосфогипса, мас. %: СаО – 32–40; SO3 – 56–57;
P2O5 – 1,5–2; F– 0,3–0,4; P2O3 – 0,5–0,6.
Результаты очистки гидравлического масла И-20А от концентрации адсорбента представлены в табл. 10.
Способ очистки отработанных смазочных масел от загрязнений
[38] предназначен для предварительной очистки масел и может быть
использован в нефтеперерабатывающей промышленности, маслоочистительных и регенерационных установках.
36
Таблица 10
Результаты очистки минерального гидравлического масла И-20А
Показатель
товарное
Температура вспышки
в открытом тигле, °С
180–200
Вязкость при 50 °С,
17–23
мм2/с
Кислотное число, мг
0,03–
КОН/г
0,05
Содержание, мас. %:
воды
Отсутствует
механических примесей
Отсутствуют
водорастворимых кислот и щелочей
Отсутствуют
Плотность при 20 °С
880–890
кг/м3
И-20А
Концентрация адсорбента
5
10
15
20
отработанное
100
170
183
187
187
24,3
23,6
22,0
21,1
21,1
0,25
0,12
0,05
0,03
0,03
7,6
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
0,03
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
Кислота
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
924
903
895
890
890
Способ очистки заключается в смешивании масла с 5–10 %-ным
бензиновым раствором блок-сополимера окисей этилена и пропилена на
основе этилен диамина. Смесь нагревают до температуры 100–150 °С
при давлении 0,3–1,0 МПа, после чего отделяют образовавшийся шлам.
Способ позволяет на 100 % очистить масло от воды и на 85–87 % от механических примесей.
Физико-химические показатели отработанного и очищенного
моторного масла приведены в табл. 11.
Таблица 11
Физико-химические показатели отработанного
и очищенного моторного масла
Показатель
Массовая доля воды, %
Массовая доля механических
примесей, %
Коксуемость, %
Зольность, %
Степень очистки масла, %
от воды
от механических примесей
Время очистки (без времени
на загрузку), ч
Исходное масло
4
Очищенное масло
Следы
1,72
0,22
1,48
0,6
0,48
0,2
–
–
100
86
–
1,0
37
Способ и установка [39] обеспечивает удаление загрязнений из
сырых или переработанных минеральных нефтепродуктов и, в частности, удаление загрязнений из использованных моторных масел.
Загрязнения в сырых нефтепродуктах представляют сложную
смесь углеводородов с высоким молекулярным весом (включая полициклические), известных как асфальтены. Асфальтены выделяются
в качестве вязкого остатка при вакуумной перегонке нефти, и они
препятствуют эффективности процесса перегонки. Известны способы
удаления или снижения содержания асфальтенов посредством экстракции сырого нефтепродукта жидким растворителем, например
пропаном или бутаном.
Отработанные моторные масла содержат множество нежелательных загрязнений, таких как углерод, некоторые асфальтеновые
компоненты и присадки, содержащие органометаллические компоненты в форме ингибиторов ржавчины, антиоксидантов, вещества
против износа, моюще-диспергирующие и антипенные вещества, полимерные синтетические депрессанты и вещества, улучшающие индекс вязкости. Показатели растворимого и нерастворимого металла
в использованном моторном масле включают свинец, железо и переменные количества кальция, фосфора, серы, цинка, натрия, магния из
легированных присадок дополнительно к азотосодержащим органическим компонентам.
Удаление легирующих присадок из отработанного моторного
масла является очень сложным, так как органометаллические и полимерные компоненты являются растворимыми в растворителях, используемых для процессов регенерации экстракцией растворителем,
а также при перегонке смазочного масла.
Способ [39] содержит следующие этапы: готовят раствор загрязненного нефтепродукта в жидком алифатическом растворителе в присутствии реагента, усиливающего флокуляцию, в первой емкости высокого давления; вводят в нижнюю часть первой емкости высокого
давления газ в виде мелких пузырей, посредством чего указанный раствор перемешивается, принуждая загрязнения отделяться от раствора
с помощью реакции флокуляции; отделяют флокулированные загрязнения от жидкого раствора и отделяют растворитель от раствора для
получения нефтепродукта, в основном свободного от загрязнений.
В качестве растворителя применяют жидкий пропан или бутан или
их смесь. В качестве реагента, увеличивающего флокуляцию, может
быть использована вода или раствор электролита. Концентрация воды
в нефтепродукте и растворе растворителя должна находиться в диапазо38
не от 3 до 6 %. В качестве реагента, усиливающего флокуляцию, применяют сильную кислоту H2SO4, HCL или щелочь NаOH или KOH.
Газ выбирают из CO2, Na или С1–С4 алкана.
Реакция флокуляции протекает при температуре от 15 до 45 °С.
Свободная от загрязнений нефтяная фракция может быть дополнительно очищена посредством перегонки, выполненной при пониженном давлении.
Для удаления загрязнений из нефтепродукта устройство содержит: первую емкость высокого давления, выполненную с трубопроводами для подачи загрязненного нефтепродукта, растворителя, реагента, усиливающего флокуляцию, и воды или электролита; источник
сжатого воздуха; выпускное отверстие для циркуляции газа; сливные
трубопроводы для удаления очищенного нефтепродукта, растворителя, и загрязнений; вторую емкость высокого давления для накопления
очищенного нефтепродукта, устройство для отгонки растворителя.
Способ очистки смазочных масел [40] предназначен для очистки
масел от механических примесей и может быть использован при производстве, транспортировке, хранении и применении жидких смазочных масел.
Очистка данным способом осуществляется следующим образом.
В предварительно нагретое масло добавляют 0,5–0,7 мас. % флокулянта, затем смесь фильтруют и проводят регенерацию фильтра промывочным маслом. В качестве флокулянта используют исходное масло, предварительно охлажденное и диспергированное, или концентрат
поверхностно-активных веществ (ПАВ), полученный флотоэкстракцией исходного масла, или концентрат ПАВ, полученный флотоэкстракцией промывочного масла, предварительно очищенного от механических примесей. Флокулянт желательно использовать охлажденный до температуры его застывания.
Наличие в потоке смазочного масла эмульгированных и суспендированных охлажденных частиц исходного масла или концентрата
ПАВ, излеченных в процессе флотоэкстракции из исходного масла,
вызывает флокуляцию загрязняющих частиц и, как следствие, дает
эффективный и экономичный процесс фильтрования масла.
На рис. 3 представлена схема очистки смазочного масла. Исходное масло из бака 1 насосом 2 через нагреватель 3 подает в фильтр 4,
в котором на сетке 5 задерживаются механические примеси. Периодически по мере загрязнения сеток включают в работу устройство для
обратно-поточной регенерации сеток, а именно открывается клапан с
сервомотором 6, порция наслоившейся грязи с маслом через конус 7
39
отводится в начало в пневмоцилиндр 8, а затем в отстойник 9. Пневмоцилиндр обеспечивает серию гидроакустических волн, которые
способствуют очищению сеток от загрязнений. Механические примеси осаждаются в отстойнике 9.
В флотоэкстрактор 10 может поступать масло по линии 11 из
бака 1 или по линии 12 из отстойника 9. Это масло подвергают барботированию сжатым воздухом, подаваемым к диспергатору 13. Флотоэкстракцию ведут при подаче 180 мм/мин на 20 см3 площади поперечного сечения барбатера в течение 10 мин. Пена, содержащая концентрат ПАВ, через воронку 14 и линию 15 отводится в бак 16 для
разрушения. Насос 17 подает концентрат ПАВ в охладитель 18 и далее в устройство 19 для диспергирования, т. е. для образования специфической эмульсии или суспензии типа «масло в масле». В ряде
случаев (при избытке ПАВ) в исходном масле флотоэкстракт оказывается ненужным, тогда по линии 20 масло подают сразу в бак 16
и далее насосом 17 через охладитель 18 к диспергатору 19.
Рис. 3. Схема очистки смазочных масел
Данный способ очистки включает следующие операции:
1. Предварительный нагрев исходного масла до температуры
50–70 °С.
2. Периодическое обратно поточное регенерирование сетчатого
фильтра и накопление промывочных порций масла. Эта операция необходима для последующего извлечения из промывочных порций
ПАВ, используемых в качестве флокулянтов.
40
3. Добавление флокулянта в поток нагретого масла до начала
фильтрации. В качестве флокулянта добавляют очищенное масло, которое предварительно охлаждают и в диспергированном виде вводят
в поток.
Чем выше разность температур между диспергированным флокулянтом и основным потоком масла, тем выше эффект хлопьеобразования.
Способ очистки отработанного смазочного масла [41] относится
к регенерации отработанных смазочных масел (стадия предварительной очистки от загрязнений) и может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности, маслоочистительных и регенерационных установках.
Очистка данным способом осуществляется следующим образом
(рис. 4). Отработанное масло нагревают в реакторе 1 до 90–100 °С.
Карбамид нагревают до температуры плавления в баке 2 и при включенной мешалке 3 вводят через распределительные насадки 4 в зону
интенсивного перемешивания масла. Перемешивание может осуществляться сжатым воздухом. В зоне перемешивания происходит
столкновение расплавленного карбамида с содержащимися в масле
загрязнениями и адсорбция их на поверхности глобул.
Глобулы карбамида охлаждаются, затвердевают в гранулы
и осаждаются на днище реактора 1. Масло после отстоя насосом 5 подают в фильтр тонкой очистки или центрифугу 6 для ускоренного отделения мелкодиспергированных взвешенных частиц и направляют
затем в сборный резервуар очищенного масла 7. Подачу карбамида
в реактор и масла на заключительную очистку осуществляют с помощью кранов 8. Осадок (шлак) из реактора удаляют через кранзадвижку 9.
Рис. 4. Схема установки очистки отработанных смазочных масел
41
Очистку отработанных масел от загрязнений проводят введением карбамида в количестве 2–15 % от массы очищаемого масла. Добавление в масло менее 2 % карбамида снижает качество очистки,
а при введении более 15 % карбамида наблюдается интенсивная его
кристаллизация с образованием пористых пространственных структур
в осадке и снижение выхода очищаемого масла без улучшения качества очистки. Наибольший эффект достигается при введении в масло
5–8 % карбамида от массы очищаемого масла
Раздельный нагрев отработанного масла и карбамида с последующей обработкой масла мелкодиспергированными глобулами расплавленного карбамида обеспечивает кратковременное воздействие на
углеводородную основу масла и активную часть присадок, снижает
энергоемкость процесса. Осадок образуется в виде гранул, адсорбировавших загрязнения без кристаллических пространственных структур.
Устойчивой суспензии не образуется, гранулы быстро осаждаются естественным отстоем. Заключительное фильтрование не вызывает затруднений. При осаждении шлама в центрифугах дробления гранул карбамида не происходит. Это обеспечивает высокое качество очистки.
Результаты опытов по очистке отработанного моторного масла
М10-Г2 при введении в него различного количества расплавленного
карбамида приведены в табл. 12.
Таблица 12
Результаты очистки моторного масла М10-Г2
Показатель
Содержание воды, мас. %
Кислотное число, мг КОН/г
Щелочное число, мг КОН/г
Кинематическая вязкость при
100 °С, мм2/c
Температура вспышки, °С
Нерастворимый остаток, мас. %
0,3
1,64
3,47
Очищенное масло при введении
карбамида, % к массе масла
2
5
8
11
15
Отсутствие
1,17
1,11
0,83
0,86
0,78
2,63
2,62
2,41
2,41
2,48
12,3
11,2
11,4
11,1
11,1
11,5
203
1,55
203
0,11
204
0,04
203
0,10
204
0,10
204
0,09
Исходное
масло
Способ [42] обеспечивает регенерацию пенных отходов, образующихся в циркуляционных системах смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) станков холодной прокатки.
В этом способе регенерации СОЖ предлагается в качестве деэмульгатора использовать алкилсульфонаты бария или кальция с длиной углеводородной цепи С10 – С18, которые хорошо адсорбируются
42
на частицах механических примесей и, создавая гидрофобную пленку
на поверхностях частиц, переводят их в глубь объема масляной фазы
с поверхности раздела масло – вода.
Данный деэмульгатор обеспечивает высокую скорость выделения масляной фазы из пенного продукта, что позволяет вести разделение продукта на фазы не только сепарацией, но и на угловой центрифуге при более низкой угловой скорости (табл. 13).
Таблица 13
Изменение концентрации воды и механических примесей
при изменении угловой скорости центрифугирования
Угловая скорость центрифугирования, рад/с
209
418
628
838
Содержание воды, %
Содержание примесей, %
3,2
0,3
Следы
Следы
2,1
0,9
0,5
0,5
Примечание. Центрифугирование проводили на угловой центрифуге ЦУМ-1 при
длительности центрифугирования 5 мин; обработка с добавкой 0,5 % деэмульгатора –
алкилсульфоната бария и центрифугирование.
Шлам пенных продуктов состоит на 70–80 % из железа и его
окислов. С целью удаления этих веществ маслоотходы после обработки деэмульгатором разбавляют технической водой в соотношении
3:1 с добавлением коагулятора – солей аммония (хлорида или сульфата аммония). Соли аммония переводят металлические механические
примеси в водную фазу. Хлориды или сульфаты аммония целесообразно добавлять в количестве 0,2–0,3 моль на 100 мл воды. Смесь перемешивают при 80–90 °С и отстаивают, далее разделяют фазы.
Масло после отделения механических примесей содержит соли железа и жирных кислот, содержание которых может достигать
8–10 %, что означает почти полное превращение высших жирных
кислот или их триэтаноламиновых солей в мыла железа. При содержании в эмульсоле мыл железа более 3 % стабильность эмульсии резко снижается.
Выведение ионного железа из масла обеспечивается обработкой
водными растворами комплексообразующих веществ, которую проводят при 60–80 °С. В качестве комплексообразующих веществ более
эффективными являяются растворы оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭ ДФ) и/или триполифосфата натрия. Концентрация их
в растворе определяется количеством мыл железа. Так как одна моле43
кула ОЭ ДФ соединяется с одним ионом железа, то оптимальная концентрация определяется расчетным путем и соответствует 3–5 % при
добавлении 150–200 % водного раствора от массы масла. Повышение
концентрации комплексообразующего вещества и уменьшение количества водного раствора нецелесообразно, так как при этом ослабевает контакт между водной и масляной фазами, полнота удаления ионов
железа не достигается.
После обработки масла водным раствором комплекса (ОЭ ДФ)
и отделения масла центрифугированием содержание в нем механических примесей и солей железа снижается, при этом выводятся также
барий, кальций, имеющиеся в масле.
Эмульгирующие свойства регенерируемых масел оценивались
по стабильности эмульсий (ГОСТ 6243-74), для этого определяли количество (в мл) масла, выделившегося на поверхности 10 %-ной
эмульсии за 3 ч отстоя. Эмульсии готовили из исходного эмульсола
ОМ с 20 %-ной добавкой регенерированного эмульсола.
Апробацию способа проводили с применением пенных масляных
отходов. Отбирали из горизонтального отстойника или флотатора циркуляционной системы смазки станков холодной прокатки. Отходы подавали насосом по трубопроводам в обогреваемый острым паром бакприемник емкостью 400 м3, где отходы отстаивают и подогревают до
60–90 °С. Далее масляные отходы подают в бак-реактор, заполняют
его на 0,5 объема (20 м3), перемешивают их. В масляные отходы вводят алкилсульфанат бария (кальция) при 70–90 °С в количестве 0,2 м3,
что соответствует 1,0 %, перемешивают отходы в течение 1 ч. Затем
добавляют 7 м3 10 %-ного водного раствора соли аммония (хлорида
или сульфата), перемешивают смесь 30 мин и отстаивают в течение
последующих 30 мин при 80 °С.
Далее смесь подвергают сепарации при 50–60 °С либо центрифугированию с фактором разделения 2000. Масляную фазу собирают
в бак-реактор, заполняют на 1/3 объема или 10 м3, нагревают масло
при перемешивании до 60 °С, затем добавляют 20 м3 3 %-ного раствора ОЭ ДФ и перемешивают 30 мин. Затем отстаивают смесь 1 ч
при 60 °С и сливают нижний водный слой.
Масляную фазу отделяют отстаиванием в течение 3 ч или сепарацией (центрифугированием).
Способ регенерации масла [43] предусматривает применение
очищенных масел как основы для получения консервационных составов при защите металлических изделий от коррозии в процессе их
транспортирования и хранения. В качестве отработанного масла ис44
пользуют отработанное индустриальное масло по ГОСТ 21046-81.
Технология регенерации состоит в следующем.
Отработанное масло после предварительного отстоя проходит
фильтр грубой очистки, затем теплообменник, в котором его нагревают до 50 °С, и поступает в смеситель. В смесителе масло обрабатывают метасиликатом натрия, вводят 1–6 мас. % алкидной смолы, в качестве которой используют смолу 188 по ТУ 6-10-1266-77. Из смесителя полученная смесь поступает в нагреватель, где происходит нагрев до 150 °С, и далее в автоклав-отстойник. Из отстойника смесь
поступает в нагреватель, где нагревается до 190 °С и направляется
в вакуумный испаритель для отделения легких фракций и влаги.
Масло, очищенное от легких фракций и влаги, поступает в емкость регенерированного масла. Все вводимое количество алкидной
смолы остается в регенерированном масле.
В табл. 14 приведены характеристики эксплуатационных свойств
масел, полученных при введении алкидной смолы различной концентрации.
Таблица 14
Физико-химические показатели регенерированного масла
при различной концентрации алкидной смолы
Показатель
Вязкость кинематическая при
50 °С, 10-6 м2·с
Вязкость кинематическая при
100 °С, 10-6 м2·с
Количество циклов испытаний
в термовлагокамере до появления коррозии (1 цикл: температура 75–80 °С, время испытания 8 ч; абсолютная
влажность (конденсация влаги
при температуре 20 ± 2 °С),
время испытания 16 ч)
Масло отработанное индустриальное по
ГОСТ 21046-81
Масло, регенерированное способом [43] при количестве алкидной
смолы, мас. %
1
2
3
4
5
6
7,0
15
35
60
65
80
90
1,6
3
9
25
28
32
35
5
7
10
20
25
27
27
Способ [44] относится к адсорбционной очистке масел от продуктов распада, механических примесей, воды и может использоваться при
регенерации отработанных индустриальных трансформаторных масел.
Этот способ основан на применении природного сорбента клиноптилолита, активированного нагреванием до 240–265 °С и выдер45
живанием при этой температуре в течение 5–6 ч. Скорость нагрева
сорбента в процессе активации должна составлять 3–5 °С в мин.
Апробацию способа проводили опытным путем.
Опыт №1. Масло, предварительно подогретое до 60–70 °С, пропускают через сорбент, помещенный в цилиндрический сосуд, снабженный теплообменной рубашкой и регулировочным краном скорости прохождения масла. В качестве сорбента используют природный
клиноптилолит, представляющий собой цеолитизированный туф с содержанием клиноптилолита 75–99 %. Регенерации подвергают 250 г
отработанного нелегированного индустриального масла И-50А.
Для очистки используют 2,5 г (1 мас. %) природного клиноптилолита
фракции 1,25–5 мм, предварительно активированного при температуре 250 °С в течение 6 ч, скорость подъема температуры 3 °С в мин.
Температура процесса 60 °С. Полученный регенерат (237 г, выход
95 мас. %) удовлетворяет требованиям на свежее масло.
В табл. 15 приведены физико-химические показатели регенерированного индустриального масла И-50А, с изменением температуры
процесса до 70 °С, скорости подъема температуры 5 °С в мин и концентрации адсорбента 0,5 мас. % (опыт №2), изменении продолжительности очистки с 6 до 5 ч (опыт №3) и изменении скорости подъема температуры процесса очистки выше 50 °С в мин (опыт №4).
Таблица 15
Физико–химические показатели регенерированного масла И-50А
Показатель
Вязкость при 50 °С,
мм2/с
Кислотное число, мг
КОН/г
Зольность, %
Содержание, мас. %:
воды
механических примесей
Температура вспышки, °С
Плотность при 20 °С,
кг/м3
И-50А
отрабосвежее
танное
И-50А, регенерированное по опытам
1
2
3
4
48,0
51,2
48,2
48,0
48,2
48,4
0,05
0,31
0,01
0,02
0,02
0,06
0,006
0,063
0,004
0,005
0,005
0,005
Отсутствует
0,3
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Следы
Отсутствуют
0,038
Отсутствуют
Отсутствуют
Отсутствуют
Следы
203
208
206
206
205
207
877,2
883,8
877,2
877,8
877,5
877,3
46
Способ регенерации отработанного трансформаторного масла
[45] заключается в том, что это масло контактирует с адсорбентом,
содержащим (мас. %):
• природный шабазит 30–33;
• природный эрионит 14–22;
• бентонит до 100.
Адсорбент может быть использован в виде суспензии, приготовленной на основе чистого трансформаторного масла в количестве
30 % от массы регенерируемого масла. Частицы адсорбента имеют
величину 80–100 мкм.
Данный состав сорбента равномерно распределяется в регенерируемом масле, имея значительную площадь сорбционной поверхности,
максимально поглощает вредные примеси и воду, легко отделяется от
очищенного масла, не комкуется и после регенерации не цементируется, что позволяет его использовать в многоцикловом процессе регенерации трансформаторного масла.
Самым эффективным перемешивающим устройством является
роторный турбулизирующий аппарат (РТА), так как другие устройства подобного назначения не пригодны для перемешивания в связи
с тем, что в рабочей зоне этих аппаратов частицы поглотителя
в суспензии подвергаются всякого рода воздействиям, в частности,
механическому удару, истиранию, гидромеханическому сдвигу, что
приводит к разрушению частиц сорбента вплоть до гомогенизации
суспензии, а при использовании мешалок образуются застойные
(мертвые) зоны. Все это приводит к снижению поглотительной способности сорбента и усложняет процесс разделения его с очищенным маслом.
Апробацию способа проводили с применением 10 кг трансформаторного масла с кислотным числом 0,44 и влажностью 0,9 %, которое помещают в емкость и включают роторный турболизирующий
аппарат. В емкость прибавляют в течение 3 мин суспензию адсорбента, содержащего (мас. %): бензонит – 48; природный шабазит – 30;
природный эрионит – 22. Количество прибавляемого адсорбента составляет 30 % от массы регенерируемого масла. После 20 мин циркуляции и отделения адсорбента от очищенного масла влага в последнем отсутствует, кислотное число 0,0012 мг/г. Согласно требованиям
действующего ГОСТа трансформаторное масло с такими показателями считается как свежее и пригодно к повторному применению.
Контроль полноты очистки проводят по специальным методикам для определения качества масла согласно действующим ГОСТам.
47
Контакт сорбента должен составлять не менее 15 мин, так как
при меньшем времени не достигается требуемая степень очистки,
а при времени контакта более 20 мин нецелесообразен, так как это не
приводит к изменению получаемых показателей степени очистки.
Результаты очистки при различном составе адсорбента и времени контакта адсорбента с регенерируемым маслом представлены
в табл. 16.
Способ очистки отработанных масел от воды и лишних фракций
[46] относится к процессу нефтепереработки. На рис. 5 показана схема осуществления способа очистки в циклонной камере сгорания.
Таблица 16
Физико-химические показатели регенерированного
трансформаторного масла
Состав
адсорбента
Бентонит
Природный
базит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный
базит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный
базит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный
базит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный
базит
Природный
эрионит
Содержание
компонентов,
мас. %
47
Кислотность, мг/г
Влажность, %
Время
контакта,
мин
до регенерации
после
регенерации
до регенерации
после
регенерации
15
0,44
0,0020
0,9
Отсутствует
15
0,44
0,0012
0,9
Отсутствует
14
0,44
0,0024
0,9
Отсутствует
15
0,44
0,0014
0,9
Отсутствует
20
0,44
0,0012
0,9
Отсутствует
ша30
23
48
ша30
22
48
ша30
22
54
ша32
14
54
ша32
14
48
Окончание табл. 16
Состав адсорбента
Бентонит
Природный шабазит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный шабазит
Природный
эрионит
Бентонит
Природный шабазит
Природный
эрионит
Содержание
компонентов,
мас. %
54
32
Кислотность, мг/г
Влажность, %
Время
контакта,
мин
до регенерации
после
регенерации
до регенерации
после
регенерации
22
0,44
0,0012
0,9
Отсутствует
15
0,44
0,0014
0,9
Отсутствует
20
0,44
0,0013
0,9
Отсутствует
14
48
30
22
54
30
16
Рис. 5. Схема очистки в циклонной камере
49
Циклонная камера состоит из теплоизолированного корпуса 1, цилиндрической камеры 2, горелочного устройства 3 с размещенным внутри самостоятельным вентилятором, тоннеля 4, имеющего тангенциальный вход в цилиндрическую камеру 2, форсунки 5, термодатчиков 6.
Зажигают горелочное устройство с определенным (заданным)
расходом топлива, например 25 кг/т обрабатываемого масла. Затем
в эту же цилиндрическую камеру 2 через форсунку подают воду, выделяющую парогазовую смесь, и поддерживают температуру 300 °С
изменением количества подаваемой воды. Перегретый пар и дымовые
газы поступают на газораспределительную решетку, расположенную в
нижней части аппарата для контактирования и отгона легких фракций.
В верхнюю часть этого аппарата подают обрабатываемое масло через
форсунку, обеспечивающую средний размер капель масла около 600
мкм. Температура подаваемого масла около 20 °С. С низа аппарата
выходит газовый продукт, имеющий температуру 160 °С. С верха аппарата в холодильник-конденсатор поступают пары воды, пары горючего и дымовые газы.
При указанных параметрах температура вспышки повышается
от 100 до 160 °С в результате удаления легких фракций при нагреве
мелких капель масла путем непосредственного контакта с горючей
смесью паров воды и дымовых газов.
Оптимальное соотношение технологических параметров достигается путем изменения содержания воды в эмульсии и подачи топлива в горелочное устройство.
Установка для очистки трансформаторного масла [47] снабжена
адсорбером с нагревателем в корпусе устройства для сушки и дегазации масла, причем адсорбер расположен в верхней части устройства и
выход адсорбера сообщен со входом распылителя, а нагреватель расположен по всей высоте устройства.
На рис. 6 представлена схема установки и технологическая схема.
Установка состоит из соединенных маслопроводами входного
фильтра 1, входного маслонасоса 2, устройства 3 для сушки и дегазации масла, выходного насоса 4, выходного фильтра 5 и вакуумного
насоса 6. Корпус устройства 3 оборудован концентрично расположенной трубой, в которой равномерно по объему расположены маслонагреватели 7, выполненные в виде трубок с электронагревательными спиралями. В части трубы, ограниченной поперечно установленными сетками, расположен адсорбер 8. Адсорбент 6 в абсорбере 8
равномерно расположен между трубками нагревателя 7. Выше адсорбера 8 в стенках трубы выполнены отверстия. Между трубкой и кор50
пусом устройства 3 расположен распылитель 9 с отверстиями, выполненными таким образом, что между стенкой распылителя 8 и корпусом устройства 3 образован зазор. Ниже распылителя 9 расположены
кольца Рашига 10. Вакуумный насос 6 подключен к устройству 3 на
уровне между распылителем 9 и верхним кольцом 10. Вход неочищенного масла в устройство 3 выполнен соосно с трубой, а выход
очищенного масла – между трубой и корпусом.
а
б
Рис. 6. Схемы устройства (а) и технологии очистки (б)
трансформаторных масел
Устройство работает следующим образом. Неочищенное масло
поступает через входной фильтр 1 с помощью насоса 2 в трубу устройства 3 для сушки и дегазации масла. В нижней части трубы масло интенсивно нагревается от маслонагревателя 7 и поступает в адсорбер 8,
где оно продолжает нагреваться и отдает адсорбенту влагу. На выходе
из адсорбера масло вспенивается и через отверстия в стенках трубы
поступает в распылитель 9, с помощью которого масло тонкими
струйками равномерно распределяется на кольцах Рашига 10. Зазор
51
между распылителем 9 и корпусом устройства 3 дает возможность
вспененной части масла пройти по кольцам Рашига 10. При разрыве
пузырьков пены масло интенсивно отдает в условиях вакуума газ и
оставшуюся влагу. По поверхности колец Рашига 10 масло растекается тонким слоем, что также способствует выделению газа и оставшейся влаги. С помощью вакуумного насоса 6 эти компоненты выводят
из корпуса устройства. Очищенное от газов и осушенное масло насосом 4 через фильтр 5 подается потребителю.
Очистку трансформаторного масла проводят при температуре
30–40 °С и остаточном давлении 0,5 мм рт. ст. В качестве адсорбента
используют цеолит NaA (ТУ 95.400-81). При потере цеолитом адсорбирующих свойств его подвергают регенерации путем прокаливания
нагревателем.
Влагосодержание масла на выходе из установки находится
в пределах 2–3,5 г/т, газосодержание – 0,1 об. %.
Установка для регенерации отработанных индустриальных масел [48] представлена в виде схемы на рис. 7.
Рис. 7. Схема установки для регенерации отработанных
индустриальных масел
52
Она состоит из фильтра грубой очистки (ФГО) 1; контура очищенного масла, снабженного масляным насосом 2; масляной емкости 3
с подогревателем и баком осушки и фильтром тонкой очистки (ФТО) 4;
диспергатора 5, расположенного между насосом 2 и ФТО 4, снабженного устройством для ввода присадок 6, выполненным из нескольких
баков 6–I, 6–II, 6–III, 6–IV каждый cо cвоим дозирующим клапаном
КI, КII, КIII, КIV; насоса 7, гомогенизатора 8, емкости 9 для ввода присадок с дозатором 10, магистрали, снабженной емкостью 11 для щелочного раствора с дозатором 12. Емкости 9 и 11 соединены с контуром очищенного масла через масляный насос 2.
Система состоит из двух контуров: 1-й контур – очистка отработавшего масла от механических примесей и продуктов окисления; 2-й контур – приготовление требуемой композиции (пакета)
присадок.
Технология очистки отработавших масел (1-й контур) состоит
из четырех этапов.
Этап I – масло через ФГО 1 забирается насосом 2 и подается непосредственно в фильтр тонкой очистки 4 и далее в емкость 3.
Этап II – отключается фильтр ФГО 1 и фильтр 4 и вводится
в действие диспергатор 5. Затем насосом 2 масло из емкости 3 забирается и прокачивается по контуру емкость 3– диспергатор 5– емкость 3.
В поток циркулирующего в контуре масла из емкости 11 с помощью
дозатора вводится щелочной раствор для нейтрализации кислых продуктов. Масло со щелочным раствором с помощью диспергатора 5
образует эмульсию, в которой глобулы щелочного раствора не превышают 3–5 мкм. Это обеспечивает эффективную нейтрализацию
кислых продуктов.
Этап III – отключаются подача щелочного раствора и диспергатор 5, включается фильтр 4, и эмульсия насосом 2 подается на фильтр 4,
и масло освобождается от щелочного раствора, содержащего связанные щелочью продукты окисления. Очищенное таким образом масло
снова поступает в емкость 3.
Этап IV – в чистое масло, забираемое насосом 2 из емкости 3,
вводится с помощью дозатора 10 из емкости 9 композиция присадок.
При этом в контуре отключен фильтр 4 и включен диспергатор 5.
Технология приготовления требуемой композиции присадок
(2-й контур) состоит в следующем. Из каждого отсека емкости 6 с помощью дозирующих устройств в систему подаются присадки. Их смесь
с помощью насоса 7 подается в гомогенизатор 8, где достигается необходимая гомогенность этой смеси, которая поступает в емкость 9 для
53
последующего использования. При необходимости смесь присадок может через гомогенизатор 8 пропускаться многократно в процессе циркуляции по контуру насос 7– гомогенизатор 8– емкость 9. В этом случае
дозирующие устройства (КI, КII, КIII, КIV) отключаются.
Способ очистки отработанного моторного масла от суспензированных механических примесей и воды [49] предусматривает добавление в отработанное масло коагулянта и выдерживание смеси в переменном электрическом токе высокого напряжения 1–2 кВ/см в течение 1–2 ч при температуре 60–70 °С с последующим после этого
центрифугированием и фильтрацией.
В качестве коагулянта в масло добавляют раствор, состоящий из
этилового спирта 35–45 %, воды 5–10 %, остальное – деэмульгатор
обезвоживания нефти на основе блок-сополимеров окиси этилена
и/или пропилена, например, прогалит, сепарол-25, дисольван. Коагулянт добавляется в количестве 0,5–1 % от объема масла. После его
добавления производят перемешивание смеси в течение 20–30 мин.
Для интенсификации очистки используется электрическое поле
и центрифугирование.
В процессе эксплуатации моторного масла происходит накопление в нем механических примесей – это продукты неполного сгорания
топлива, абразивные частицы, продукты окисления и деструкции. Для
обеспечения седиментационной устойчивости этих частиц в масло
добавляют диспергирующе-стабилизирующие присадки. В процессе
эксплуатации в масле накапливается также вода.
Присадки масел адсорбируются на поверхности механических
примесей и капель воды, препятствуют их укрупнению и осаждению.
С ростом концентрации примесей вероятность столкновения и слияния частиц дисперсной фазы увеличивается, начинается их оседание,
что отрицательно сказывается на работе двигателя. Такое масло надо
заменить или очистить. Для очистки масла от воды и механических
примесей можно использовать переменное электрическое поле высокого напряжения.
В электрическом поле происходит диполь-дипольное притяжение частиц дисперсной фазы – механических примесей и воды. При
этом они сближаются и при определенных условиях сливаются между
собой. Это приводит к росту их размеров, массы и седиментационной
неустойчивости. Медленно оседающие частицы удаляются фильтрацией. Без укрупнения в электрическом поле механические примеси
моторных масел не могут быть удалены использованием центробежного поля центрифуги и фильтрацией. Добавление коагулянта спо54
собствует слиянию частиц дисперсной фазы в результате их взаимодействия в электрическом поле.
Установка для регенерации отработанного моторного масла [50]
включает приемный бак, подогреватель, вакуумный насос, нагнетательный насос, фильтры, бак очищенного масла, соединенные системой маслопроводов. При этом в качестве фильтра используется сепаратор-пурификатор, а на выходе насоса дополнительно установлены
последовательно соединенные генератор кавитации, промежуточный
термический бак с подогревом, один из выходов которого соединен с
вакуумным насосом, а другой выход через сепаратор-пурификатор,
фильтр-водоотделитель, трибохимический восстановитель – с входом
бака очищенного масла, а выход последнего через нагнетательный
насос и генератор кавитации связан с выходным патрубком регенерированного масла.
Устройство (рис. 8) состоит из приемного бака (ПБ), соединенного маслопроводом последовательно с нагнетательным насосом (Н),
генератором кавитации (ГК), который имеет выходной патрубок выдачи регенерированного масла потребителю. Выход генератора кавитации (ГК) связан маслопроводом с баком промежуточным (БП), причем этот бак связан с вакуумным насосом и патрубком удаления топливных фракций, а его выход соединен маслопроводом последовательно с сепаратором-пурификатором (С-П), фильтром-водоотделителем (ПВФ), трибохимическим восстановителем (ТХВ) и баком
очищенного масла (БОМ), который связан маслопроводом с нагнетательным насосом, генератором кавитации и выходным патрубком регенерированного масла.
Рис. 8 Блок-схема установки для регенерации отработанных моторных масел
Установка работает следующим образом. Отработанное моторное масло собирается в приемном баке, из которого насосом масло
попадает в генератор кавитации. Генератор кавитации разделяет механические и органические примеси, разрушает коагулированные асфальтосмолистые вещества и диспергирует их до молекулярного состояния. Из генератора кавитации масло поступает в промежуточный
55
бак, где подогревается до 80–100 °С. При этом происходит испарение
воды и легких топливных фракций, которые удаляются из промежуточного бака с помощью вакуумного насоса. Выбор температурного
режима нагрева масла обусловлен тем, что данные температуры являются рабочими температурами двигателя. Повышение температуры
выше 100 °С приводит к ускорению процессов окисления масла,
а также возникает опасность возникновения вспышки паров легких
фракций топлива. Снижение температуры нагрева масла ниже 80 °С
не рекомендуется по условиям работы сепаратора-пурификатора.
С другой стороны, температура нагрева 80–100 °С в сочетании с вакуумом вполне обеспечивает испарение как воды, так и легкий фракций топлива и их последующее удаление через выходной патрубок.
Из промежуточного бака масло забирается сепаратором-пурификатором.
Сепаратор-пурификатор центробежный с коническими тарелками предназначен для очистки моторных масел от воды и механических примесей. Из сепаратора-пурификатора очищенное масло подается в фильтр водоотделитель, выполненный из поливинилфармаля,
в котором кроме отделения воды происходит частичное последующее
осветление. Из фильтра отделителя масло поступает в трибохимический восстановитель, где происходит нейтрализация кислотности,
восстановление щелочного числа, а также введение в моторное масло,
например, металлов переменной валентности (ингибиторов окисления, реагентов присадок, добавок-стабилизаторов и так далее). Далее
регенерированное масло попадает в бак очищенного масла, из которого оно забирается нагнетательным насосом и для стабилизации вязкости попадает через генератор кавитации на выходной патрубок потребителю.
4. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ К физическим методам очистки относятся фильтрование и очистка в силовом поле. Эти методы позволяют удалять из масел твердые
частицы, микрокапли воды и частично смолистые и коксообразующие
вещества. Аппаратура, применяемая при физических методах очистки, весьма разнообразна. Основные типы оборудования, используемо56
го при очистке в силовом поле, следующие: гравитационные (непрерывного, полунепрерывного и периодического действия); центробежные (гидроциклоны и центрифуги); электрические (высокочастотные
и электростатические); магнитные (с электромагнитом и постоянным
магнитом); вибрационные (механические и ультразвуковые); комбинированные. К физическим методам можно отнести обезвоживание
масел путем испарения эмульгированной воды.
Способ регенерации отработанных минеральных масел [51]
состоит в следующем. Исходное отработанное минеральное масло
предварительно очищают от воды и механических загрязнений путем
центрифугирования или вакуумной перегонки. Затем подвергают каталитической гидрогенизации в присутствии восстановленного в атмосфере водорода при температуре 250–300 °С катализатора – молибдата
никеля. Гидрогенизацию осуществляют при температуре 200–300 °С
добавлением водорода 5–15 МПа, объемной скорости 0,2–1,5 ч-1, кратности циркуляции водородосодержащего газа 1000–3000 нл/л сырья
на установке проточно-циркуляционной системы непрерывного действия со стационарным слоем контакта.
Отработанное гидравлическое масло подвергают гидрооблагораживанию после предварительного отделения от воды и механических примесей центрифугированием и/или фильтрацией, а отработанное моторное масло подвергают гидрооблагораживанию после предварительного освобождения от воды, механических примесей и грязи
вакуумной перегонкой.
Освобождение от воды желательно осуществлять отгонкой при
остаточном давлении 70–800 мм рт. ст., но можно и при атмосферном
давлении.
Во избежание разложения (крекинга) компонентов исходного
сырья при отделении отработанных масел от неуглеродных примесей
перегонки следует осуществлять при остаточном давлении в 6–8 мм
рт. ст; при повышенном давлении идет разложение компонентов исходного сырья, а при остаточном давлении 1–2 мм рт. ст. и ниже, хотя
и увеличивается выход целевых фракций на 1,0–1,5 %, но это экономически невыгодно.
Апробацию способа проводили с применением отработанного
гидравлического масла. Масло типа АУ предварительно очищают от
воды, грубодисперсных механических примесей и грязи. Очистку
производят на центрифуге в течение 120 мин при 5000 об/мин. Приготовленное таким образом сырье направляют в реактор гидрооблагораживания, которое осуществляют в присутствии катализатора – мо57
либдата никеля, предварительно восстановленного в атмосфере водорода при температуре 290–300 °С, давлении 0,05–0,1 МПа и отдувке
водорода 30–35 л/ч в течение 18 ч.
По окончании восстановления катализатора температуру в зоне
катализатора в реакторе устанавливают 200 °С, давление водорода –
5 МПа, кратность циркуляции водородосодержащего газа – 1000 нл/ч
и отдувку водорода – 55 л/ч. При этих условиях через слой катализатора с объемной скоростью подачи сырья 0,4 ч-1 пропускают 3 л отработанного и предварительно очищенного от воды, механических
примесей и грязи гидравлического масла типа АУ и получают около
3 л гидрооблагороженного продукта.
Способ получения дистиллятных фракций [52] путем вакуумной
перегонки нефтяного остатка обеспечивает увеличение их выхода.
Сущность способа заключается в вакуумной перегонке нефтяного остатка, полученного при атмосферной дистилляции, содержащей
20–50 мас. % смеси высокопарафинистой и смолистой нефтей.
В качестве высокопарафинистой нефти используют ухтинскую
нефть, а в качестве смолистой нефти – западно-сибирскую нефть.
По новой модели строения нефти и нефтяных остатков последние содержат в своем составе сложные структурные единицы – надмолекулярные структуры с различной толщиной сольватной оболочки. Соотношение компонентов в надмолекулярной структуре, сольватной оболочке и молекулярном состоянии зависит от группового
химического состава нефтей и нефтяных остатков.
При смешении нефтей и нефтяных остатков вследствие влияния
соотношения компонентов изменяются размеры сложных структурных единиц, что, в свою очередь, в зависимости от свойств среды могут экстремально менять такие свойства системы, как устойчивость
и структурно-механическая прочность.
Путем смешения нефтей и нефтяных остатков регулируют размеры сложных структурных единиц и добиваются максимальной устойчивости системы, а за счет этого и увеличения выхода дистиллятных фракций при вакуумной перегонке.
Основные характеристики высокопарафинистой ухтинской и смолистой западно-сибирской нефтей, составляющих смеси, из которых
при перегонке получают исходное сырье – нефтяные остатки, приведены в табл. 17.
Увеличение выхода дистиллятных фракций при вакуумной перегонке нефтяных остатков, полученных при перегонке смеси высокопарафинистой ухтинской и смолистой западно-сибирской нефтей,
58
наблюдается при содержании в этой смеси высокопарафинистой ухтинской нефти от 20 до 50 %. Дальнейшее увеличение количества высокопарафинистого сырья в смеси приводит к снижению выхода дистиллятных фракций, полученных путем вакуумной перегонки нефтяных остатков.
Апробацию способа проводили с применением нефтяного остатка. Загружают 500 г мазута, полученного ректификацией смеси,
состоящей из 30 % высокопарафинистой ухтинской нефти и 70 %
смолистой западно-сибирской нефти, в лабораторную ректификационную колонку с числом теоретических тарелок, равным 20, и подвергают вакуумной перегонке. Вакуумную перегонку проводят при
постоянном повышении температуры низа колонны со скоростью
2–3 °С/мин до 380 °С и остаточном давлении 2 мм рт. ст. В результате
вакуумной перегонки получают 56 % вакуумного дистиллята на исходный мазут. Предлагаемый способ позволяет увеличить выход дистиллятных фракций на 4–17 %.
Установка для регенерации трансформаторных и турбинных масел [53] позволяет расширить функциональные возможности и повысить производительность. Она содержит последовательно соединенные
фильтр грубой очистки, насос, подогреватель, блок осушки, селикагелевые адсорберы и фильтр тонкой очистки. Подогреватель соединен
системой дополнительных трубопроводов с селикагелевыми адсорберами, фильтрами тонкой очистки и емкостью для ввода присадок.
Блок осушки выполнен в виде батарей цеолитовых адсорберов, который дополнительным трубопроводом соединен с фильтром тонкой
очистки, имеющим фильтрующий элемент, состоящий из слоев
фильтровальных материалов с различной степенью пористости. Установка позволяет регулировать эффективность очистки и регенерации
масел в зависимости от качества исходного сырья, имеет производительность, в 7–8 раз превышающую производительность существующих установок.
Технологическая схема обвязки аппаратов выполнена таким образом, что в зависимости от качества исходного масла его можно избирательно подвергнуть следующим видам обработки: фильтрации;
глубокой осушке с фильтрацией; удалению продуктов окисления
с фильтрацией; осушке, удалению продуктов окисления, фильтрации.
На рис. 9 изображена схема установки.
Установка состоит из мобильной платформы, на которой установлены связанные маслопроводами фильтры грубой очистки 1,
маслонасос 2, маслонагреватель 3, емкость ввода присадок 4, бата59
рея из четырех адсорберов, наполненных цеолитом, 5, батарея из
четырех адсорберов, наполненных силикагелем, 6, фильтр тонкой
очистки 7.
Рис. 9. Схема установки для регенерации трансформаторных
и турбинных масел
Фильтр тонкой очистки выполнен в виде «труба в трубе» и состоит из цилиндрического конуса, в который вставлен цилиндрический каркас фильтрующего элемента, на который наматываются
фильтровальные материалы. Высокая эффективность работы фильтра
тонкой очистки достигается за счет использования фильтровальных
материалов с различной степенью улавливания фильтруемых частиц.
Фильтруемое масло поступает в корпус фильтра, затем проходит
через слой капроновой ткани РК (ГОСТ 8801-58), ткани бельтинг
и картона фильтровального технического (ГОСТ 6722-65), которые
наматываются на фильтровальный элемент. Можно ограничиться
и двумя слоями фильтровальных материалов: бельтинга и картона.
Установка работает следующим образом. При очистке или регенерации трансформаторных масел в зависимости от качества исходного масла его подвергают следующим видам обработки.
Фильтрация. Последовательно прокачивают через фильтр грубой очистки 1 насосом 2, маслоподогреватель 3, где масло нагревается до 50–60 ºС, и через фильтр тонкой очистки 7(схема А).
Глубокая осушка с фильтрацией. Прокачивают последовательно через фильтр 1 насосом 2 маслоподогреватель 3, батарею цео60
литовых адсорберов 5, а затем масло очищают от механических примесей в фильтре тонкой очистки 7 (схема Б).
Удаление продуктов окисления с фильтрацией. Прокачивают
последовательно через фильтр 1 насосом 2, маслоподогреватель 3, где
масло нагревается до 30–40 ºС, а затем через батарею силикагелевых
адсорберов 6 и фильтр тонкой очистки 7 (схема В).
Осушка и удаление продуктов окисления и механических
примесей. Прокачивают масло последовательно через фильтр 1 насосом 2, маслоподогреватель 3, а затем через батарею цеолитовых 5
и силикагелевых 6 адсорберов и фильтр тонкой очистки 7 (схема Г).
При очистке турбинных масел ограничиваются только их
фильтрацией, прокачивая масло через фильтр 1 насосом 2, маслоподогреватель 3, где масло нагревается до 50–60 ºС, и фильтр тонкой
очистки 7.
Установка для очистки трансформаторных масел [54] содержит
(рис. 10) соединенные маслопроводом фильтр 1 грубой очистки, входной масляный насос 2, маслонагреватель 3, вакуумный агрегат в составе верхнего каскада 4 с насадкой 5 из колец Рашига, который при помощи гидрозатвора 6 соединен с нижним каскадом 7, в котором также
размещена насадка 8 из колец Рашига. С нижним каскадом 7 соединен
выходной маслонасос 9, фильтр 10 тонкой очистки и первый вакуумный насос 11. Цеолитовый патрон 12 и первый вентиль 13 связывают
верхний каскад 4 со вторым вакуумным насосом 14. Второй вентиль
15 непосредственно соединен с нижним каскадом 7 и верхним каскадом 4. Выход первого вакуумного насоса 11 соединен со входом второго вакуумного насоса 14. Кроме того, цеолитовый патрон 12 с помощью третьего, четвертого и пятого вентилей 16, 17 и 18 соединен
с прибором 19 измерения влажности и емкостью для хранения или
электрическим аппаратом.
Установка работает следующим образом. В режиме очистки
трансформаторного масла последнее через фильтр 1 грубой очистки
с помощью входного масляного насоса 2 поступает в маслонагреватель 3,
где подогревается до 50–60 ºС. Затем масло поступает в верхний каскад 4, где оно разбрызгивается рассекателем на насадку 5 и стекает по
поверхности колец тонкой пленкой, выделяя парогазовую смесь, которая непрерывно отсасывается вторым вакуумным насосом 14. При
этом пары влаги адсорбируются цеолитами в патроне 12. Далее масло, частично осушенное, поступает через гидрозатвор 6 в нижний
каскад 7, где оно окончательно дегазируется с помощью насадка 8.
Затем масло с помощью выходного маслонасоса 9 через фильтр 10
61
тонкой очистки подается на контроль параметров очищенного масла.
Парогазовая смесь отсасывается из нижнего каскада 7 вакуумными
насосами 14 и 11. В этом режиме вентили второй, третий, четвертый и
пятый 15–18 закрыты, а первый вентиль 13 открыт.
Рис. 10. Схема установки для очистки трансформаторных масел
В режиме осушки с помощью третьего вентиля 16 емкость для
хранения очищенного трансформаторного масла или электрический
аппарат подключают к цеолитовому патрону 12 и через вентиль 15
к входу первого вакуумного насоса 11 и далее к входу второго вакуумного насоса 14. При этом вентиль 13 закрыт. Работающие вакуумные насосы 11 и 14 отсасывают парогазовую смесь через цеолитовый
патрон 12. Применение цеолитов с вакуумированием до остаточного
давления 10–100 Па доводит точку росы газовой смеси до –50 ºС
и ниже, а влагосодержание твердой изоляции электрических аппаратов до величины не более 0,2–0,5 %. Последовательное соединение
насосов 11 и 14 усиливает эффект вакуумирования. Для контроля
влажности используют прибор 19, например, конденсационный гигрометр. С помощью вентиля 18 его подключают к заливаемой емкости или к электрическому аппарату, с помощью вентиля 17 – к цеолитовому патрону 12 для проверки состояния цеолита.
Способ переработки отработанных нефтяных масел и устройство
для его осуществления [55] предусматривает применение полупроницаемых мембран и повторное использование продуктов переработки.
Способ мембранной очистки отработанных масел заключается
в циркуляции под давлением подогретого отработанного масла по труб62
чатым мембранным фильтрам, через стенки которых профильтровывается пермеат и собирается в отдельном баке для очищенного масла. После разделения отработанного масла на пермеат и концентрат рециркуляцией отработанного масла через мембранные фильтры и дополнительный бак-отстойник для сбора концентрата, соединенный с баком
для отработанного масла гидравлическим насадком, расположенным
в верхней части баков, в дополнительную ветвь циркуляции пермеата
установлено дозирующее устройство для введения присадок в заданной
пропорции в движущийся поток горячего пермеата, где он постоянно
перемешивается с присадками волновым генератором с заданной частотой колебаний до образования регенерированного масла, например, моторного. В дополнительную ветвь рециркуляции концентрата встроено
дозирующее устройство для введения в циркулирующий горячий поток
концентрата, который перемешивается мешалкой с приводом от гидромотора, встроенного в ветвь рециркуляции концентрата, до образования
временного противокоррозионного средства. После этого регенерированное масло и временное противокоррозионное средство фасуются для
последующего использования, и повторяется процесс очистки новой
порции отработанного масла.
Совмещение мембранной очистки отработанного масла и восстановления ему необходимых служебных свойств, а также введение
функциональных присадок в одном технологическом процессе дает
положительный эффект: часть энергии, затраченной на ультрафильтрацию, можно использовать при введении пакета присадок (энергия
нагрева) и обеспечивать безотходность мембранного процесса разделения отработанных нефтяных масел. Кроме того, при обработке
смеси пермеата с присадками волновым генератором происходит более полное и качественное смешивание с получением более устойчивой смеси присадок и пермеата. При этом сокращается время и энергия, затрачиваемые на смешивание, причем пакет необходимых присадок может быть составлен простым смешиванием без добавления
масляной основы и компонентов (как в промышленной технологии),
обеспечивающих саморастворение вводимых присадок в масло.
При изготовлении временного противокоррозионного средства,
помимо использования энергии нагрева при ультрафильтрации, имеет
место повышение эффективности за счет использования в качестве
основы этого средства не отработанного масла, а концентрата отработанного масла с большой концентрацией асфальтосмолистых веществ, обладающих высокими антикоррозионными свойствами, и с
оставшимися в нем несработавшимися присадками, что дает возмож63
ность существенно снизить расход не только энергии, но и присадок
для получения единицы объема временного противокоррозионного
средства.
Апробацию способа проводили опытным путем. Отработанное
масло, предварительно разогретое до температуры 90 ºС, под давлением 0,5 МПа подается в блок мембранных фильтров, где разделяется на
два потока: пермеат, поступающий в бак для сбора пермеата, и основной поток, поступающий через бак-отстойник обратно в бак для отработанного масла. Непосредственно после разделения отработанного
масла включаются контуры рециркуляции пермеата и концентрата,
где в горячий поток пермеата дозирующим устройством вводятся присадки, и далее пермеат с присадками обрабатывается волновым генератором до получения регенерированного масла, например, моторного,
а в горячий поток концентрата дозирующим устройством бакаотстойника вводится противокоррозионная присадка и далее вязкий
концентрат с присадками смешивается мешалкой, приводимой во вращение гидромотором, включенным в контур рециркуляции концентрата, до образования временного противокоррозионного средства, после
чего процесс очистки новой порции отработанного масла повторяется.
В результате обработки отработанного масла получают масло,
не уступающее по качеству свежим товарным маслам, и временное противокоррозионное средство с улучшенной защитной способностью.
Устройство для очистки отработанных масел (рис. 11) содержит
бак 1 для отработанного масла, соединенный трубопроводом через
трехходовой кран 2 с всасывающей полостью насоса 3, нагнетательная
полость которого соединена с перепускным клапаном 4 и через трехходовой вентиль 5 с группой блоков трубчатых мембранных фильтров
6 в оболочке, и далее через дроссель 7 с баком 8 для сбора концентрата, в котором установлен успокоитель 9, датчик плотности 10, и соединенный с баком 1 через гидравлический насадок 11.
Нагнетательная полость насоса 3 также соединена через трехходовой кран 5 и дозирующее устройство 12 с бачками 13 и 14, с гидромотором 15, вращающим мешалку 16, расположенную в баке 8. Оболочка трубчатых мембранных фильтров 6 соединена с баком 17 для
сбора пермеата, соединенным с всасывающей полостью насоса 18 рециркуляции пермеата. Нагнетательная полость насоса 18 соединена
через трехходовой вентиль 19 с одной стороны с баком 17 через дозирующее устройство 20 с бачком 21, с другой стороны со сливным рукавом 22. Для слива концентрата в бак 8 вмонтирован вентиль 23,
а отработанного масла в бак 1 вентиль 24.
64
Рис. 11. Схема установки для переработки нефтяных масел
В баке 1 установлен электронагреватель 25 и поплавковый клапан 26, соединенный через вентиль 27 с резервуаром для отработанного масла. В баке 17 установлено реле уровня 28, подающее сигнал
определенной величины в зависимости от объема пермеата в баке, на
дозирующее устройство 20 для выдачи соответствующей порции присадок, а также на ветви нагнетательного насоса 18. За дозирующим
устройством 20 предусмотрена установка волнового генератора 28.
Установка работает следующим образом. Из бака 1 отработанное масло, разогретое электронагревателем 25, через вентиль 2 подается насосом 3 через вентиль 5 в группу блоков трубчатых мембран 6,
где пермеат просачивается через мембраны и стекает в бак 17, а основной поток подается в бак 8 через дроссель 7, где по мере наполнения бака 8 тяжелые примеси оседают, а освобожденная от них масляная основа с более легкими примесями попадает в бак 1 через гидравлический насадок 11, расположенный в верхней части бака. В баке 8
размещен успокоитель 9 для снижения турбулентности потока, а над
успокоителем 9 на уровне гидравлического насадка 11 смонтирован
датчик плотности, настроенный на плотность концентрата. По мере
наполнения бака 8 концентратом датчик плотности подает сигнал на
переключение вентилей 2 и 5, соединяющих насос 3 с баком 8, на
включение насоса 18 и выдачу дозирующими устройствами 12 и 20
65
порций соответствующих присадок из бачков 13, 14 и 21. При этом
концентрат из бака 8 поступает к гидромотору 15 через вентиль 5
и дозирующему устройству 12 , постепенно вымывая порции присадок, приводящему во вращение мешалку 16 и далее в бак 8. Одновременно из бака 17 пермеат насосом 18 подается через вентиль 19 к дозирующему устройству 20 и, постепенно вымывая присадку, поступает в бак 17 через волновой генератор 29. По окончании смешивания
переключается вентиль 19 и регенерированное масло подается через
рукав 22 в фасовочные емкости, а временный консервационный материал расфасовывается через вентиль 23.
В бак 1 отработанное масло по мере необходимости доливается из
дополнительного резервуара через вентиль 27 и поплавковый клапан 26.
Соотношение объемов баков 8 и 17 выбирается в пропорции 1:4
исходя из первоначальной минимальной загрязненности концентрата
(20 %).
Способ регенерации нефтепродуктов и установка для его осуществления [56] предназначены для повышения качества регенерированных нефтепродуктов и увеличения степени выхода готового продукта.
Это достигается тем, что перед фильтрацией нефтепродукты подвергают гомогенизации путем создания в среде масла гидроакустических
колебаний, при этом смешивание нефтепродуктов с добавками проводят с помощью возбуждаемых в их среде гидроакустических колебаний. При обработке загрязненных нефтепродуктов гидроакустическими колебаниями продукты износа (твердые частицы) отделяются от
смолистых отложений. Последние, измельченные колебаниями, существенно улучшают смазывающие и противоизносные свойства, не влияя при этом на окисляемость нефтепродуктов. Последующей фильтрацией отделяются только продукты износа, крупные смолистые отложения и водные растворы нефтепродуктов. Это позволяет повысить
степень выхода готового продукта. Очищенный нефтепродукт и его
смешивание с добавками под действием гидроакустических колебаний
дает возможность гомогенизировать его с высокой степенью смешивания составляющих, дополнительно диспергировать мелкие смолистые
частицы.
Способ реализуется следующим образом. Отработанные масла
заливают в емкость, где создают гидроакустические колебания, под
действием которых происходит отделение смолистых отложений от
продуктов износа (твердых частиц), а также измельчение крупных
смолистых частиц. Гомогенизированную смесь фильтруют, отделяя
твердые частицы, неразрушившиеся крупные смолистые образования
66
и водные растворы нефтепродуктов. В очищенное масло вводят модифицирующие добавки, которые смешивают с маслом под действием гидроакустических колебаний.
На рис. 12 представлена схема установки для регенерации нефтепродуктов.
Рис. 12. Схема установки для регенерации нефтепродуктов
Установка содержит емкости для сбора нефтепродуктов 1, соединенные трубопроводом 2 через шестеренчатый насос 3 с гомогенизатором 4, в котором расположен источник гидроакустических колебаний 5. Гомогенизатор 4 связан с фильтром 6, имеющим патрубок
для отвода отходов 7, трубопроводом для вывода очищенных нефтепродуктов 8, через который он соединен с емкостью 9 для смешивания нефтепродуктов с добавками. В состав комплекса входит экспресс-лаборатория 10 и дозатор для подачи добавок 11. В емкости 9
расположен источник гидроакустических колебаний 12.
Установка работает следующим образом. Нефтепродукты из емкости 1 поступают по трубопроводу 2 в гомогенизатор 4, где подвергаются воздействию гидроакустических колебаний. При этом как
крупно, так и мелко дисперсные составляющие нефтепродуктов разделяются на продукты износа и смолы. Композиция поступает затем
в фильтр 6, в котором отделяются крупные смолистые отложения от
продуктов износа, а также от водных растворов нефтепродуктов. Отходы удаляются по патрубку 7. Очищенные нефтепродукты подаются
67
по трубопроводу 8 в емкость 9. С помощью экспресс-лаборатории 10
отбирают пробу нефтепродуктов и оценивают физико-химические
показатели (вязкость, щелочное число, загрязненность механическими примесями, содержание воды и др.), позволяющие определить необходимое количество специальных добавок для модифицирования
масел. Модифицирование осуществляется дозированно с помощью
дозатора 11. Композиция перемешивается в емкости 9 под воздействием гидроакустических колебаний, возбуждаемых источником 12,
с одновременным механическим перемешиванием.
Отработанное масло М10-Г2, степень чистоты которого на 100 г
масла составляет 800 ед., заливают в емкость, в которой с помощью
струйного излучателя создают гидроакустические колебания частотой
2,7 кГц при давлении не менее 3 атм. Под их действием происходит
отделение смолистых отложений от продуктов износа, а также измельчение крупных смолистых частиц. Гомогенизированную смесь
фильтруют. В очищенное масло вводят модифицированные добавки,
которые смешивают с маслом под действием гидроакустических колебаний при том же режиме. Готовое масло соответствует требованиям ГОСТ 8681-78. Количество готового продукта мажет колебаться
в широких пределах в зависимости от степени загрязненности исходного продукта и его состава, а также от количества вводимых добавок.
Помимо отработанных, масел этим способом можно очищать загрязненное дизельное топливо, керосин, например, после использования их в качестве моющего средства. При этом режимы обработки не
изменяются.
Способ регенерации отработанных минеральных масел и установка для его осуществления [57] обеспечивают очистку моторных
масел по экологически чистой технологии. Регенерация отработанных
минеральных масел включает нейтрализацию кислотности масла,
ультразвуковую кавитационную обработку с последующей тонкой
очисткой перколяцией и адсорбцией воды.
Обработкой моторного масла ультразвуковой кавитацией достигается тонкое измельчение механических примесей, что устраняет необходимость применения 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.
На рис. 13 представлена схема установки для регенерации отработанных минеральных масел, которая состоит из приемного бака 1,
68
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 соединенных трубопроводом пару фильтров из металлокерамики 10, соединенных 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 связан дозатор штатных присадок 18 с патрубком 19 отрегенерированного масла. Бак 13
снабжен аналогичным патрубком 20, по которому можно отбирать
очищенное масло.
Рис. 13. Схема установки для регенерации отработанных масел
69
Установка работает следующим образом. Отработанное в течение 10702 моточаса моторное масло М10-Г2К собирается в приемном
баке 1, из которого насосом 4 через магнитный фильтр 2, трехходовые
краны 3 и 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 (механические примеси, вода, смолистые асоциаты и т.д.), эффективную гомогенизацию и изменение его свойств (специфическая активация 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 подвергать его кавитационной обработке
5 раз, так как меньшее количество 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, затем на фильтр-водопоглотитель 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.
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. Количество повторов зависит от исходной величины кислотности
отработанного масла, которая определяется входным контролем. После обработки масла на контуре насыщения трехходовым краном 17
через генератор 6 и трехходовые краны 7 и 14 масло поступает на дозатор штатных присадок 18 и далее на выход к потребителю.
Установка для очистки отработанного масла [58] повышает качество очистки масла, а также обеспечивает возможность очистки
смеси отработанных моторных, индустриальных, закалочных, гидравлических и других масел. На рис. 14 изображена схема установки,
состоящей из следующих секций: секции I приема и подготовки мас70
ла, секции II очистки масла, секции III тонкой очистки масла, секции
IV очистки воды и механических примесей.
Секция I приема и подготовки масла обеспечивает прием отработанных масел из тары потребителя, его фильтрацию от крупных
частиц размером более 5 мм, нагрев масла до 80 ºС, отстой масла, вывод выделенной при очистке воды и перемешивание масла.
Секция I содержит фильтр 1 грубой очистки, насос 2, термоотстойник 3 и насос 4 деэмульгатора. Термоотстойник 3 оборудован
змеевиком 5 для нагрева масла водяным паром, мешалкой 6. Также
предусмотрен слив водной фазы со штуцером 7.
Секция очистки II масла обеспечивает подачу масла из термоотстойника, его фильтрацию от частиц размером более 2 мм, очистку от
тяжелых механических примесей, догрев масла до 95 ºС, его фильтрацию от частиц размером более 0,5 мм, очистку масла от содержания
воды до 0,2 % в присутствии деэмульгаторов. Секция II содержит насос 8 подачи масла на промежуточный фильтр 9 очистки и затем на
двухфазную центрифугу 10, деаэратор 11 для сбора фугата из центрифуги, насос 12 подачи фугата на теплообменник 13 и далее через
защитный фильтр 14 на два параллельно установленных трехфазных
сепаратора 15 и 16 и насосы 17 и 18 подачи деэмульгаторов. Промежуточный фильтр 9 очистки масла выполнен с системой подачи воды
в нижнюю часть его корпуса через штуцер 19, а в верхней части этого
фильтра установлен датчик 20 контроля заполнения жидкостью.
Рис. 14. Схема установки для очистки отработанного масла
71
Секция III тонкой очистки масла обеспечивает охлаждение масла
до 60 ºС, его очистку до следов воды, фильтрацию от частиц размером
более 5 мкм, охлаждение до 35 ºС и вывод очищенного масла. Секция
III содержит холодильник 21, аппарат 22 электроочистки, промежуточную емкость 23, насос 24, фильтр 25 тонкой очистки масла и холодильник 26. Аппарат электроочистки 22 снабжен зоной 27 отстоя и осаждения укрупненных капель воды, в верхней части аппарата установлен
датчик 28 контроля заполнения аппарата маслом, а в нижней его части –
датчик 29 контроля раздела фаз между водой и маслом.
Секция IV очистки воды и механических примесей содержит емкость 30 приема водной фазы из термоотстойника, аварийных переливов, отстрелов промежуточного фильтра и сепараторов, емкость 31
приема масляной фазы, насос 32 откачки масляной фазы и конвейер
33 сбора и вывода механических примесей. Емкость 30 оборудована
перегородками и штуцерами вывода масляной фазы и воды, а также
конвейером 34 выгрузки механических примесей. Конвейер 33 оборудован рубашкой 35 подачи пара для сушки механических примесей.
Установка работает следующим образом. Отработанное масло
из тары потребителя насосом 2 подается в термоотстойник 3. На всасывающей линии насоса 2 установлен самоочищающийся фильтр 1
грубой очистки. Задержанные фильтрующим элементом крупные частицы выводятся из фильтра шнеком 36 в тару сбора механических
примесей. Очищенное от крупных частиц масло накапливается в термоотстойнике 3 нагревателя водяным паром, подаваемым в змеевик 5,
и отстаивается. По завершении термоотстоя водяная фаза из термоотстойника 3 через штуцер 7 самотеком выводится в емкость 30. Для
повышения степени очистки выделяемой при термоотстое водяной
фазы во всасывающую линию насоса 2 может подаваться насосом 4
деэмульгатор. Перед подачей на секцию II очистки масло подвергается перемешиванию в термоотстойнике 3 мешалкой 6.
Подготовленное масло с нижнего уровня термоостойника 3 насосом подается на промежуточный самоочищающийся фильтр 9. Отфильтрованное от механических и абразивных частиц размером более
2 мм масло направляется на двухфазную центрифугу 10. Механические примеси с нижнего уровня промежуточного фильтра выводятся
периодически по мере накопления в емкости 30. Для исключения
возможности вывода масла совместно с механическими примесями
в нижнюю часть фильтра подается вода через штуцер 19. Сгущенные
механические примеси выводятся из центрифуги 10 на конвейер 33
сбора, вывода механических примесей.
72
Масло из центрифуги 10 поступает в деаэратор 11, в котором
происходит выделение воздуха и гашение пены. Для снижения содержания масла и воды в сгущенных механических примесях из центрифуги во всасывающую линию насоса 8 насосом 17 подается эмульгатор. С нижнего уровня деаэратора 11 масло подается насосом 12 на теплообменник 13, нагревается до 95º С и далее через защитный фильтр
14 подается на два трехфазных сепаратора 15 и 18. Из сепараторов выводится масло и вода, а механические примеси выводятся с водой периодически по мере накопления. Для повышения степени очистки
масла и воды во всасывающую линию насоса 12 насосом 18 подается
деэмульгатор. Вода и отстрелы из сепараторов выводятся в емкость 30,
масло охлаждается в холодильнике 21 и подается в аппарат 22 электроочистки. Аппарат электроочистки обеспечивает воздействие на
масло электрического поля в несколько стадий по напряженности
и условия получения эффекта укрупненных мелких капель воды.
Очищенное масло с верхнего уровня отстойной зоны аппарата
электроочистки выводится в промежуточную емкость 23, откуда насосом 24 через фильтр 25 тонкой очистки и холодильник 26 выводится потребителю. В результате получается очищенное масло с содержанием воды не более следов и механических примесей размером не
более 5 мкм, масло выводится с температурой 35 ºС.
Водная фаза из термоостойника 3, отстрелы промежуточного
фильтра 9 и сепараторов 15 и 16, а также вода из сепараторов 15, 16
и аппарата 22 электроочистки собираются в емкость 30, в которой
обеспечивается полнота реакции реагентов и осуществляется разделение всех сливов на масло, воду и механические примеси. Масло
с верхнего уровня емкости 30 самотеком выводится в емкость 31, откуда насосом 32 подается в термоостойник 3, вода с промежуточного
уровня самотеком выводится в очистные сооружения, а механические
примеси с нижнего уровня емкости 30 конвейером 34 – в шнековый
конвейер 33. Конвейер 33 выполнен с паровой рубашкой 35 подогрева
водяным паром. Высушенные механические примеси шнеком 38 выводятся в тару 39 сбора механических примесей.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта и установка для
его осуществления [59] могут использоваться для ректификации нефтяного сырья в вакуумной колонне, обеспечивая интенсификацию
процесса, сокращение энергетических затрат при повышении производительности установки и уменьшение загрязнения окружающей
среды путем создания замкнутого контура по рабочему телу вакуумсоздающего устройства.
73
Способ вакуумной перегонки позволяет с помощью предлагаемой установки поддерживать требуемый по технологии уровень разряжения в вакуумной колонне путем откачки из последней парогазовой фазы с последующей конденсацией части углеводородов (в случае нефтепереработки) в промежуточной части струйного аппарата и
магистрали за ним. Несконденсированные газы сжимаются в установке до давления, при котором они могут быть использованы на технологические цели потребителя. В отличие от известных технологий активной рабочей средой струйного аппарата является жидкая фракция
циркуляционного орошения вакуумной колонны, причем в процессе
откачки парогазовой фазы и последующей конденсации активная рабочая среда насыщается легкими углеводородами, что позволяет направлять на циркуляционное орошение жидкость, которая удовлетворяет требованиям, предъявляемым к флегме. Создание в вакуумсоздающем устройстве условий, при которых обеспечивается более полная конденсация легких углеводородов из парогазовой фазы, дает
возможность увеличить выход дистиллята с вакуумной колонны. Одновременно это позволяет избежать выбросов в окружающую среду
конденсата парогазовой фазы и ее газообразных составляющих. Таким образом это дает возможность создать экологически чистую технологию перегонки жидкого продукта.
На рис. 15 представлена схема установки перегонки жидкого
продукта, которая содержит вакуумную колонну 1 с магистралями 2,
3, 4 и 5 подвода жидкого продукта и циркуляционного орошения
и отвода парогазовой фазы и, по
меньшей мере, одной жидкой
фракции, насос 6, подключенный
входом к магистралям 5 отвода
жидкой фракции, струйный аппарат 7 и сепаратор 8. Струйный аппарат 7 выполнен жидкостногазовым и подключен жидкостным
входом к выходу насоса 6, газовым
входом к магистралям 4 отвода парогазовой фазы и выходом к сепаратору 8, а последний подключен к
магистралям 3 циркуляционного
орошения.
Установка может быть оснаРис. 15. Схема установки вакуумной
перегонки жидкого продукта
щена дополнительным насосом 9,
74
установленным на магистрали 3 циркуляционного орошения, причем
дополнительный насос 9 входом подключен к сепаратору 8, а выходом
через магистраль 3 циркуляционного орошения к вакуумной колонне 1.
Кроме того, установка может быть снабжена дополнительным струйным аппаратом 10, дополнительным сепаратором 11 и циркуляционным
насосом 12, причем дополнительный сепаратор 11 подключен к выходу
жидкости их основного сепаратора 8, дополнительный струйный аппарат 10 подключен жидкостным входом к выходу циркуляционного насоса 12, газовым входом – к основному сепаратору 8 и выходом к дополнительному сепаратору 11, а выход жидкости из дополнительного
сепаратора 11 подключен к циркуляционному насосу 12. Кроме того,
магистраль 3 подачи циркуляционного орошения может быть подключена к выходу циркуляционного насоса 12. На магистралях подвода
жидкости рабочей среды в струйные аппараты 7, 10 установлены холодильники 13 и 14.
Работа установки осуществляется следующим образом. Нагретый жидкий продукт (в случае нефтепереработки нефтяного сырья)
подают в колонну 1 под давлением 1060 мм рт.ст. по магистралям 2
подвода. По магистрали 5 отводят жидкую фракцию (в случае нефтеперегонки, например, вакуумный газойль), которая насосом 6 через
холодильник 13 подается на жидкостный вход струйного аппарата 7
в его активное сопло. Жидкостная среда, истекая из сопла струйного
аппарата 7, откачивает из вакуумной колонны 1 через магистраль 4
парогазовую фазу, которая смешивается с жидкой рабочей средой
в проточной части струйного аппарата 7. Одновременно в проточной
части струйного аппарата 7 парогазовая фаза сжимается и частично
конденсируется с окончанием процесса конденсации в магистрали за
струйным аппаратом 7. Из струйного аппарата 7 газожидкостная
смесь поступает в сепаратор 8, где она разделяется на жидкую и газовую фазы, причем жидкая фаза за счет конденсации части парогазовой смеси насыщается легкоконденсируемыми компонентами. Из сепаратора 8 часть жидкой фазы в качестве флегмы по магистрали 3 направляется на циркуляционное орошение, а другая часть жидкой фазы
в качестве дистиллята продукта перегонки жидкого продукта по магистрали 15 направляется потребителю.
Жидкая фаза из сепаратора 8 может отводиться самотеком либо
при помощи дополнительного насоса 9.
В случае необходимости дополнительного сжатия газовой фазы
после ее отделения в сепараторе 8 она в качестве пассивной среды поступает на газовый вход дополнительного струйного аппарата 10.
75
В данном варианте работы установки циркуляционный насос 12 подает
жидкую рабочую среду в сопло дополнительного струйного аппарата 10
через его жидкостный вход. Жидкая рабочая среда, истекая из сопла,
откачивает газовую фазу из сепаратора 8, сжимает ее, и газожидкостная
смесь поступает в дополнительный сепаратор 11, где сжатый газ отделяется от жидкости и поступает из сепаратора 11 к потребителю на его
технологические нужды, а жидкая рабочая среда вновь поступает на
вход циркуляционного насоса 12. В качестве жидкой рабочей среды
в дополнительном сепараторе 11 может быть использована та же жидкость, что и в сепараторе 8, для чего сепараторы 8 и 11 могут быть сообщены между собой при помощи магистрали. В холодильниках 13 и 14
отводится тепло от жидкой рабочей среды, поступающей в струйные
сепараторы 7 и 10.
В этом варианте работы установки появляется возможность направлять жидкую фазу из сепаратора 8 в дополнительный сепаратор 11,
а оттуда циркуляционным насосом 12 одну часть жидкой фазы в качестве флегмы и дистиллята направлять соответственно в вакуумную колонну 1 и магистраль 15 потребителю, а другую – в качестве рабочей
среды на жидкостный вход дополнительного струйного аппарата.
В результате имеется возможность сжимать газ до давления более 0,11 МПа, постоянно обновлять рабочую жидкую среду, подаваемую в струйные аппараты 7 и 10 и насыщающуюся в процессе работы
газами разложения, и за счет понижения давления в сепараторе 8
увеличивать глубину вакуума в
колонне 1.
Установка для вакуумной
перегонки [60] позволяет интенсифицировать
массообменный
процесс в вакуумной колонне
и обеспечить возможность использования отходов в виде легколетучих фракций в качестве целевого продукта для технологических целей за счет увеличения
степени сжатия и глубины вакуумирования.
На рис. 16 представлена
Рис. 16. Принципиальная схема установки
принципиальная схема установки
для вакуумной перегонки
для вакуумной перегонки, которая
76
содержит вакуумную колонну 1 с узлом ввода 2, выполненным с парожидкостным патрубком 3, к которому подключена магистраль 4
подвода сырья, основной и дополнительные сепараторы 5 и 6, соединенные между собой трубопроводом 7, выполненным в виде барометрической трубы, основной струйный вакуумный насос 8, вход которого по электрическому потоку подключен посредством трубопровода 9
к верху колонны 1, а выход соединен с сепаратором 5, дополнительный струйный вакуумный насос 10, вход которого по эжектируемому
потоку подключен к верхнему паровому пространству сепаратора 5, а
выход соединен с сепаратором 6, дополнительный струйный вакуумный насос 11, вход которого по эжектируемому потоку подключен к
паровому пространству сепаратора 5, а выход соединен с парожидкостным патрубком 3 узла 2 ввода сырья, насос 12 для рабочей жидкости, всасывающий патрубок которого подсоединен к нижней жидкостной части сепаратора 6, а нагнетательный патрубок связан с жидкостными входами электродов 8, 10, 11 и трубопровод 13 отвода готового продукта, подключенный к верхнему паровому пространству сепараторов.
Вакуумная колонна имеет контур циркуляционного орошения,
с которым посредством трубопровода 14 связан сепаратор 6.
Установка для вакуумной перегонки работает следующим образом. Нагретое сырье (в случае вакуумной ректификации нефтепродуктов) поступает по магистрали 4 и посредством узла ввода 2, обеспечивающего высокодисперсный распыл под действием парожидкостного
потока, нагнетаемого струйным вакуумным насосом 11, подается
в среднюю часть вакуумной колонны 1, где происходит испарение легкокипящих фракций, пары которых с верха колонны 1 отсасываются
по трубопроводу 9 посредством струйного вакуумного насоса 8, а высококипящие фракции в виде жидкого кубового остатка поступают по
трубопроводу 15 снизу колонны 1.
Часть паров в верхней части колонны 1 конденсируется и разделяется на два потока, один из которых – основной – направляют на
циркулированное орошение в колонне 1, а другой по трубопроводу
14 поступает в сепаратор 6 для обновления рабочей жидкости, некоторое количество которой для поддержания материального баланса
отводят по трубопроводу 16. Образовавшийся в процессе частичной
конденсации отсасываемого пара и его смешения с активной средой
эжектирующей (рабочей) жидкости парогазожидкостный поток с
выхода струйного вакуумного насоса 8 поступает в сепаратор 5, где
происходит разделение двухфазной смеси на жидкую и парогазовую
77
фазы. Жидкая фаза, представляющая собой смесь эжектируемой
жидкости и конденсата пара, по барометрической трубе 7 перетекает
в сепаратор 6, а парогазовая фаза двумя параллельными эжектируемыми потоками поступает на вход струйного вакуумного насоса 10 и
струйного вакуумного насоса 11. Двухфазный парогазожидкостный
поток, образующийся на выходе струйного вакуумного насоса, направляется в качестве активной среды в парожидкостный патрубок 3
узла ввода 2 для улучшения распыла подаваемого в колонну 1 сырья,
а парогазожидкостный поток с выхода струйного вакуумного насоса
10, обеспечивающего сжатие эжектируемого потока до технологического давления, поступает в сепаратор 6, где происходит отделение
газовой фазы от рабочей жидкости. Газовая фаза в виде готового
продукта отводится по трубопроводу 13, а рабочая жидкость, представляющая собой многокомпонентную смесь, содержащую жидкую
фракцию, поступающую из контура циркуляционного орошения,
и конденсат отсасываемых паров по внутреннему замкнутому контуру циркуляции подаются насосом 12 на жидкостные входы струйных
вакуумных насосов 8, 10 и 11.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта и установка
для его осуществления [61] предусматривает подачу нагретого сырья
в вакуумную колонну, отвод из нее боковыми погонами целевых
фракций с одновременной откачкой с верха колонны газов и паров
посредством струйных аппаратов. В качестве эжектируемого агента
струйных аппаратов используют одну из фракций или ее часть, полностью или частично испаряя ее в нагревателе. Кроме того, предпочтительно, чтобы потоки истекающих из струйных аппаратов газопарожидкостных смесей охлаждались с отводом от них конденсатов
в виде целевых фракций. Также предпочтительно использование несконденсированных газопаров в качестве эжектируемых сред струйных аппаратов, а также применение их одним из струйных аппаратов
из вакуумной колонны в качестве эжектируемой среды в другом
струйном аппарате. Если использовать несколько струйных аппаратов, то предпочтительно, чтобы после них эжектирующие газопары
из вакуумной колонны, остальные струйные аппараты по эжектируемому потоку были последовательно подключены к выходам предыдущих струйных аппаратов непосредственно или через консаторы
и сепараторы. При этом первичное давление в линии эжектирующей
среды струйных аппаратов может создаваться как отдельным, так и
циркуляционным насосом того бокового погона, часть фракции которого применяется в качестве эжектирующего агента, а тепло, вы78
деляющееся при охлаждении и конденсации газожидкостных смесей,
используется для нагрева эжектирующей среды.
На рис. 17 представлена принципиальная схема установки.
Рис. 17. Принципиальная схема установки перегонки
жидкого продукта
Установка содержит ректификационную вакуумную колонну 1
с магистралью 2 подвода нагретого углеводородного сырья, магистралями 3, 4 и 5 отвода боковыми погонами жидких фракций, магистралью 6 отвода остатка колонны, магистралью 7 отвода парогаза. Магистраль 7 через холодильник 8 и линию 9 подсоединена к вакуумсоздающему устройству, выполненному в виде многоступенчатой парогазовой эжекторной установки, которая включает соединенные между
собой по эжектирующему потоку струйные аппараты 10 и 11. На выходных линиях 12 и 13 струйных аппаратов 10 и 11 установлены промежуточные конденсаторы 14 и 15. Линия 9 соединяет холодильник 8
с сепаратором 16, который посредством линии 17 связаны со сборным
сепаратором 18. Парогазовые пространства обоих сепараторов соединены между собой уравнительной линией. Сепаратор 18 посредством линии 19 соединен с насосом 20, напорная линия которого подсоединена
через кран 22 и линии 23 отвода балансового избытка целевой жидкой
фазы. Кроме того, линия 21 подсоединена к линии 24, подключенной
к нагревателю 25, который посредством линии 26 связан с линиями 27
79
и 28 и, соответственно, со струйными аппаратами 10 и 11. Струйный
аппарат 10 по эжекторному потоку посредством линии 29 соединен
с парогазовым пространством сепаратора 16. В свою очередь струйный
аппарат 11 по эжекторному потоку посредством линии 30 соединен
с парогазовым пространством сепаратора 31, связанного с напорной линией 12 струйного аппарата 10, которая проходит через конденсатор 14.
Насосом 32 жидкая фаза по линии 33 отводится из сепаратора 31
и по линии 34 подается в сепаратор 18. Напорная линия 13 струйного
аппарата 11 через конденсатор 15 соединена с выходным сепаратором
35, парогазовое пространство которого связано с линией 36 утилизации неконденсируемых газов. Жидкая фаза из выходного сепаратора
35 отводится центробежным насосом 37 по линии 38 и далее по линии
34 подается в сепаратор 18.
Выполнение циркуляционных орошений массообменных ступеней колонны условно показано на верхнем боковом погоне 3, где
часть жидкой фракции откачивается с отводом из нее тепла в холодильник 39 циркуляционным насосом 40, с помощью которого охлажденная жидкая фракция по линии 41 подается на орошение массообменного устройства 42. Линия 41 может быть соединена с линией
43, снабженной регулировочным краном 44. Углеводородное сырье
перед подачей подогревается в печи 45.
Установка работает следующим образом. Нагретое углеводородное сырье в парожидкостном виде по магистрали 2 поступает
в ректификационную вакуумную колонну 1 с давлением 40–60 мм
рт.ст., боковыми погонами 3, 4 и 5 из вакуумной колонны отводятся
целевые жидкие фракции, а с низа колонны по магистрали 6 отводится остаток колонны – гудрон. Через верх ректификационной вакуумной колонны по магистрали 7 отводятся несконденсированные газопары фракций, которые отсасываются одно- или многоступенчатой
парогазовой эжекторной установкой. В начале работы установки
эжектирующим агентом струйных аппаратов 10 и 11 является одна из
фракций или часть какой-либо целевой фракции одного из погонов,
например третьего, которую по линии 43 и 24 подают под давлением,
создаваемым циркуляционным насосом 40 на дополнительный нагрев
в нагревателе 25, после которого фракция, нагретая до парожидкостного состояния или полностью испаренная, по линиям 26, 27 и 28 поступает под давлением в струйные аппараты 10 и 11. Эжектируемым
агентом струйного аппарата 10 являются газопары верха колонны, которые по линии 7 поступают в холодильник 8 и далее в сепаратор 16,
паровое пространство которого по эжектируемому потоку соединено
80
линией 29 со струйным аппаратом 10. Истекающий из струйного аппарата 10 поток газопарожидкостной смеси охлаждается в конденсаторе 14, и после сепарирования в сепараторе 31 несконденсировавшиеся парогазы эжектируются по линии 30 струйным аппаратом 11.
Истекающий из него парогазожидкостный поток по линии 13 через
конденсатор 15 поступает в сепаратор 35, парогазовое пространство
которого соединено с линией 36 утилизации несконденсировавшихся
парогазов, по которой они под давлением отводятся, например, в топливную систему завода. Конденсат из сепаратора 35 центробежным
насосом 37 перекачивается по линиям 38 и 34 в сборный сепаратор
18, откуда жидкая фаза по линиям 19, 21 и 24 центробежным насосом
20 перекачивается в нагреватель 25 и далее аналогично описанному
выше. Проходя через конденсаторы 14 и 15, жидкая фаза, поступающая в них из сборного сепаратора 18, подогревается, рекуперируя тепло, выделяющееся при охлаждении и конденсации газопаров, поступающих в каждый из этих сепараторов из струйных аппаратов 10
и 11. По мере накопления жидкой фракции в циркуляционной системе струйных аппаратов линия 43 может быть отключена посредством
крана 44.
В процессе работы балансовый избыток жидкой фракции отводится из циркуляционной системы струйных аппаратов по линии 23,
количество отводимой фракции регулируется краном 22.
Таким образом, для трудно конденсируемых газопаров, отсасываемых из верха ректификационной вакуумной колонны, в циркуляционной системе струйных аппаратов созданы максимально благоприятные условия для их конденсации, что позволяет использовать их
конденсат в качестве одной из целевых фракций, а фракцию после
нагрева в нагревателе 25 в качестве эжетирующего агента струйных
аппаратов. При этом эффективность вакуумсоздающих струйных аппаратов повышается, если в нагревателе 25 эта фракция нагревается
с переводом ее в состояние перегретых парогазов. Необходимое для
этого давление обеспечивается насосом 20. Рекуперирование тепловой энергии, выделяющейся в конденсаторы14 и 15 на предварительный нагрев фракции, газопары которой затем используются в качестве эжектирующего агента, также способствует увеличению эффективности работы газожидкостных струйных аппаратов 10 и 11.
Основным преимуществом рассматриваемого устройства является обеспечение работы вакуумсоздающих струйных аппаратов без
загрязнения газопарами разложения уже разделенных фракций. Это
намного снижает энергоемкость переработки нефтепродуктов и одно81
временно позволяет повысить выход качественных целевых фракций.
Кроме того, значительно повышается производительность и экологическая безопасность производства.
Способ перегонки жидкого продукта и установка для его реализации [62] предусматривает подачу в вакуумную ректификационную
колонну исходного продукта, разделение в последней исходного продукта на парогазовую и, по меньшей мере, одну жидкую фракцию
и откачку парогазовой фазы жидкостно-газовым эжектором. При этом
в сопле эжекторов из сепаратора подают жидкую рабочую среду, которая, истекая из сопла, откачивает парогазовую фазу с последующим их
смешением и сжатием парогазовой составляющей смеси. В сопло эжектора подают жидкую среду с молекулярной массой более 100 атомных
единиц, а из эжектора смесь парогазовой фазы и жидкой рабочей среды подают в профилированную емкость, в которой понижается скорость течения потока. Повышают величину статического давления
и одновременно создают за счет этого условия для конденсации легкоконденсируемых компонентов смеси и установления фазового равновесия и преобразования парогазожидкостной смеси в газожидкостную смесь, которую из профилированной емкости подают в сепаратор, где ее разделяют на жидкую рабочую среду и сжатый газ.
На рис. 18 представлена схема установки для перегонки жидкого продукта (вариант 1).
Установка содержит ректификационную колонну 1 с магистралями 2 и 3 отвода парогазовой фазы и, по меньшей мере, одной жидкой фракции и вакуумсоздающее устройство с жидкостно-газовым
эжектором 4, сепаратором 5 и насосом 6. Установка снабжена профилированной емкостью 7. При этом
жидкостно-газовый эжектор 4 по
газу подключен к магистрали 2 отвода парогазовой фазы, а по жидкости подключен к выходу насоса 6
и выходом к выходу в профилированную емкость 7, а сепаратор 5 –
входом к выходу из профилированной емкости 7 и жидкостным
выходом к входу в насос 6.
Выбор той или иной формы
профилированной емкости опредеРис. 18. Схема установки для перегонки
жидкого продукта (вариант 1)
ляется физико-химическими харак82
теристиками откачиваемой парогазовой фазы. Наиболее предпочтительным является выполнение профилированной емкости 7 с входным ступенчато расширяющимся участком и плавно сужающимся
выходным участком. Это позволяет на входном участке емкости за
счет резкого расширения проходного участка путем турбулизации потока смеси ускорить процесс смешения сред, сопровождаемый интенсивной конденсацией легкоконденсируемых компонентов и растворением в жидкой рабочей среде газообразной составляющей с наступлением состояния фазового равновесия и преобразования потока смеси в газожидкостный. Протекание указанных процессов в профилированной емкости приводит к уменьшению объема смеси и доли газообразной составляющей, что в итоге позволяет увеличить выход по
жидкой фазе и снизить гидравлическое сопротивление в трубопроводе за эжектором.
Выполнение выходного участка профилированной емкости
плавно сужающимся позволяет постепенно увеличить скорость потока газожидкостной смеси с минимальными гидравлическими потерями. В случае необходимости интенсифицировать процесс смешения
емкость 7 выполняют с одним или несколькими сужениями в средней
части, что приводит к циклическому изменению скорости и величины
статического давления в потоке.
Профилированная емкость 7 установки может быть подключена
к выходу насоса 6 и магистрали 3 отвода жидкой фракции.
Установка работает следующим образом. В вакуумную ректификационную колонну 1 подают исходный продукт, который в колонне 1
разделяют на парогазовую фазу и, по меньшей мере, одну жидкую
фракцию. По магистрали 3 жидкую фракцию отводят в качестве продукции колонны 1, а парогазовую фракцию по магистрали 2 откачивают жидкостно-газовым эжектором. Насосом 6 из сепаратора 5 в сопло
жидкостно-газового эжектора 4 подают жидкую рабочую среду, которая, истекая из сопла, увлекает в эжектор 4 парогазовую фазу колонны 1. В эжекторе 4 парогазовая фаза и жидкая среда смешиваются и
образуют парогазожидкостную смесь, и происходит сжатие парогазовой составляющей смеси. Из эжектора 4 парогазожидкостная смесь
поступает в профилированную емкость 7, где в жидкой рабочей среде
конденсируется легкоконденсируемые компоненты смеси и растворяется до состояния насыщения газообразная составляющая смеси с образованием в профилированной емкости 7 газожидкостной смеси, которую подают в сепаратор 5. В сепараторе газожидкостную смесь
разделяют на сжатый газ и жидкую рабочую среду, причем в процессе
83
разделения смеси жидкую рабочую среду частично дегазируют.
Излишек жидкой рабочей среды, образовавшийся в результате конденсации легкоконденсируемых компонентов смеси, отводят из сепаратора 5 в качестве продукции установки для перегонки жидкого
продукта. Сжатый газ из сепаратора 5 также отводят в качестве продукции установки, например в качестве углеводородного топлива котельной установки.
В случае если необходимо интенсифицировать процесс конденсации легкоконденсируемых компонентов смеси, в профилированную
емкость может быть дополнительно подана жидкая фракция из магистрали 3 или жидкая рабочая среда с выхода насоса 6.
Установка для перегонки жидкого продукта (вариант 2) [63]
предназначается для увеличения выхода конечного продукта (рис. 19),
содержит вакуумную ректификационную колонну 1 с магистралями
подвода исходного сырья 2 и отвода парогазовой фазы 3 и, по меньшей
мере, одной жидкой фракции 4 и вакуумсоздающее устройство с жидкостно-газовым струйным аппаратом 5, сепаратором 6 и насосом 7.
Вакуумсоздающее устройство снабжено конденсатором 8, причем
жидкостно-газовый струйный аппарат 5 по газу подключен к магистралям 3 отвода парогазовой фазы, по жидкости подключен к выходу
насоса 7 и выходом подключен к входу в конденсатор 8. Сепаратор 6
подключен со стороны входа в него к выходу из конденсатора 8;
со стороны выхода жидкости к входу в насос 7 и со стороны выхода
сжатого газа к потребителю сжатого газа.
Рис. 19. Схема установки для перегонки жидкого продукта (вариант 2)
84
Магистраль 4 отвода жидкой фракции ректификационной колонны 1 может быть подключена к входу в насос 7 и конденсатору 8.
В свою очередь конденсатор 8 может быть выполнен с гидрозатвором и в виде конденсатора смешения. При этом он должен быть
снабжен дополнительным жидкостным входом, который может
быть подключен к выходу насоса 7 или магистрали 4 отвода жидкой фракции, а остальные вход и выход, как и раньше, подключены, соответственно, к выходу струйного аппарата 5 и входу в сепаратор 6.
Установка работает следующим образом. Исходный продукт по
магистрали 2 поступает в вакуумную ректификационную колонну 1,
в которой в процессе перегонки исходный продукт разделяется на парогазовую фазу и, как минимум, одну жидкостную фракцию. Парогазовая фаза по магистрали 3 откачивается из колонны 1 жидкостногазовым струйным аппаратом 5, а жидкостная фракция отводится из
колонны 1 по магистрали 4. Насосом 7 активная жидкая среда из сепаратора 6 подается в активное сопло жидкостно-газового струйного
аппарата 5 через его жидкостный вход.
Истекая из сопла струйного аппарата 5, жидкая среда увлекает
откачиваемую из магистрали 3 парогазовую фазу, создавая в колонне 1
разрежение. В струйном аппарате 5 активная жидкая среда смешивается с откачиваемой парогазовой фазой, при этом в процессе смешивания частично конденсируются легкоконденсируемые компоненты
парогазовой фазы и сжимаются несконденсировавшиеся газообразные
компоненты.
Из струйного аппарата 5 газожидкостная смесь поступает в конденсатор 8, где идет процесс конденсации конденсируемых компонентов парогазовой фазы, после чего из конденсатора 8 газожидкостная
смесь поступает в сепаратор 6, где жидкая среда, состоящая из активной жидкой среды и сконденсировавшихся компонентов парогазовой
фазы, отделяется от сжатого газа несконденсировавшихся компонентов парогазовой фазы, сжатых в струйном аппарате 5. Жидкая среда из
сепаратора 6 частично отводится потребителю в качестве продукции
ректификационной колонны 1, а частично поступает на вход насоса 7
в качестве активной жидкой среды.
В случае необходимости, например накопления в активной жидкой среде вредных примесей, активная жидкая среда требует обновления. В этом случае из магистрали 4 на вход насоса 7 подают жидкую фракцию, а из сепаратора 6 эквивалентное количество жидкой
среды отводят потребителю для дальнейшей переработки.
85
Принимая во внимание указанный вариант, целесообразно в качестве конденсатора 8 использовать конденсатор смешения, снабженный дополнительным входом для подачи в конденсатор 8 жидкой среды от внешнего источника. В качестве такого источника могут быть
магистраль 4 отвода жидкой фракции и выход насоса 7, если на его
вход поступает жидкая фракция из магистрали 4. Вариант подачи жидкой фракции непосредственно в конденсатор 8 из магистрали 4 более
предпочтителен, поскольку позволяет не только обновлять рабочую
среду, но и интенсифицировать процесс конденсации из парогазовой
фазы конденсируемых компонентов, а, кроме того, управляемый процесс смешения жидкой среды и жидкой фракции позволяет оптимизировать процесс смешения, сведя к минимуму потери энергии.
В случае если в сепараторе 6 возникает по каким-либо причинам
колебание давления либо в нем 6 поддерживают относительно низкое
или высокое давление, конденсатор 8 выполняют с гидравлическим
затвором. Это дает возможность проводить процесс создания и поддержания вакуума в ректификационной колонне 1 без нарушения
вышеописанного способа работы установки для перегонки жидкого
продукта.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья (варианты), и установка для его осуществления [64] позволяет повысить чистоту целевых продуктов, снизить
энергозатраты, загрязнение окружающей среды и увеличить производительность.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта включает подачу
жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров вакуумсоздающим жидкостно-газовым струйным аппаратом с последующей их конденсацией. В струйный аппарат подают в качестве
активной жидкости жидкость, полярную по отношению к конденсату
откачиваемых газов и паров, или жидкость, сходную по природе, по
крайней мере, с одной из жидкостей в конденсате откачиваемых парогазов. При этом активную и сходную с ней жидкость смешивают
в сепараторе и отделяют от основной части конденсатов парогазов
после его расслаивания. При этом вышеуказанная смесь полярна по
отношению к основной части парогазового конденсата.
На рис. 20 представлена принципиальная схема установки вакуумной перегонки жидкого продукта, содержащая ректификационную
вакуумную колонну 1 с магистралью 2 подвода нагретого углеводородного сырья, магистралью 3 отвода боковым погоном жидкой
фракции, магистралью 4 отвода остатка колонны, магистралью 5 от86
вода парогаза. Магистраль 5 связывает верхнюю часть ректификационной колонны 1 с жидкостно-газовым струйным аппаратом
6 вакуумсоздающего устройства,
в которое входят холодильник 7,
насос 8, сепаратор 9 с газовой
магистралью 10, соединенной,
например, с топливной системой
завода, и магистралями 11 и 12
вывода балансового избытка расслоившихся фаз, соединенными с
соответствующими приемниками
нефтепродуктов.
Установка работает слеРис. 20. Принципиальная схема
дующим образом. Нагретое углеустановки для вакуумной перегонки
водородное сырье в парожидкожидкого продукта
стном виде по магистрали 2 поступает в ректификационную колонну 1 с давлением 40–60 мм рт.ст.
Боковым погоном из вакуумной колонны отводятся вакуумный газойль по магистрали 3, а с низа колонны по магистрали 4 отводится
остаток колонны – гудрон. Через верх ректификационной колонны по
магистрали 5 отводятся несконденсированные газ и пары фракций,
которые отсасываются жидкостно-газовым струйным аппаратом 6
за счет энергии его активной жидкости, циркулирующей по замкнутому контуру с помощью насоса 8. Холодильник 7 обеспечивает необходимую температурную стабилизацию. На выходе из струйного
аппарата 6 образуется двухфазная смесь с давлением более 0,15 МПа,
которая поступает в сепаратор 9, где происходит окончательная конденсация паровой фазы, не успевшей сконденсироваться в струйном
аппарате. В сепараторе 9 вакуумсоздающего устройства смесь сепарируется и разделяется на газовую и жидкую фракции. Газовая фракция по магистрали 10 отводится в топливную систему завода, а жидкая фаза поступает на вход насоса 5. Избыток жидкой фазы, образовавшийся за счет сконденсировавшихся паров, поступающих с верха
ректификационной колонны 1, сливается по магистралям 11, 12 в соответствующие приемники нефтепродуктов.
Особенностью работы установки является то, что в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, полярную
по отношению к конденсату откачиваемых газов и паров. Такие жид87
кости и сведения об их свойствах широко известны [65]. В зависимости от природы дисперсной фазы различают прямые эмульсии (типа
масло/вода) и обратные эмульсии (типа вода/масло), т. е. эмульсии неполярной жидкости и полярной. Эти эмульсии образуются в сепараторе 9 методом конденсации, являются кинетически и агрегативно неустойчивыми системами, поскольку это грубые дисперсии. Характерными свойствами таких дисперсий является коалесценция, в результате
которой происходит расслоение в течение продолжительного периода
времени на непрерывные жидкие фазы. Если в сепараторе 9 образуется
такая эмульсия, то она расслаивается на две непрерывные жидкие фазы, избыток которых и отводится разными потоками по магистралям
11 и 12. Соответственно при подаче в струйный аппарат в качестве активной жидкости полярной жидкости по отношению к конденсату,
накапливающемуся в сепараторе, происходит расслоение конденсата
на две непрерывные жидкие фазы, которые и выводятся без смешения
и сопутствующего ему неизбежного загрязнения.
При применении в качестве активной жидкости струйного аппарата жидкость, сходную по природе, по крайней мере, с одним из компонентов конденсата откачиваемых газов и паров, смешивают активную и сходную с ней жидкости в сепараторе и отводят после расслоения конденсата. Этим достигается повышение чистоты дистиллятных
продуктов без дополнительных энергозатрат. Предпочтительно производить замену активной жидкости струйного аппарата, используемого
на начальной стадии работы вакуумсоздающего устройства, по мере ее
смешения в сепараторе со сходным компонентом конденсата откачиваемых парогазов и отвода этой смеси из сепаратора в соответствующую выкидную линию, на сконденсированный компонент парогаза,
полярный по отношению к остальной части конденсата откачиваемых
парогазов.
В вакуумсоздающем устройстве установки всасывающая линия
насоса циркуляционной системы соединена с зоной накопления в сепараторе слоя, полярного по отношению к остальной части конденсата, компонента, подаваемого в качестве активной зоны в струйный
аппарат. Это обеспечивает циркуляцию в циркуляционном контуре
полярной жидкости и ее эффективное смешение в камере смешения
струйного аппарата и за счет этого последующее быстрое расслоение
парогаза в сепараторе.
Основным преимуществом рассмотренного способа и устройства является то, что в технологии устраняется смешение разделенных
фракций, чем обеспечивается снижение энергоемкости процесса пе88
реработки нефтепродуктов и повышение качества и чистоты целевых
фракций. Кроме того, использование в нефтепереработке эффекта
расслоения эмульсий открывает широкие, принципиально новые направления ректификации, например при принудительной подаче полярного компонента в нефтепродукты отпадает необходимость в многоступенчатой ректификации.
Способ перегонки многокомпонентной смеси и установка для
его осуществления [66] обеспечивает повышение экономичности
процесса перегонки путем оптимизации температуры сред относительно друг друга, а также путем рационального использования тепловых потоков, а именно использование избытка тепла жидкой рабочей среды на нагрев циркуляционной части остатка.
Способ перегонки многокомпонентной смеси включает подачу
в ректификационную колонну исходного продукта, отвод остатка, организацию циркуляции части остатка с нагревом последнего в теплообменнике-нагревателе и отвод из ректификационной колонны парогазовой фазы путем ее откачки жидкостно-газовым эжектором, в сопло
которого подают жидкую рабочую среду насосом из сепаратора.
Из эжектора жидкостно-газовую смесь подают в сепаратор, рабочую
среду охлаждают и одновременно за счет этого нагревают циркуляционную часть остатка путем подачи насосом жидкой рабочей среды через теплообменник-нагреватель, часть жидкой рабочей среды из сепаратора подают в ректификационную колонну в качестве циркуляционного
орошения, а в установке поддерживают режим работы, при котором
ТС > ТН > ТВ > Тd,
где ТС – температура сред в сепараторе; ТН – температура жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора; ТВ – температура остатка на
выходе из колонны; Тd – температура парогазовой фазы на входе в
эжектор.
При работе эжектора возможно выкипание жидкой рабочей среды при истечении ее из сопла.
На рис. 21 представлена схема установки перегонки многокомпонентной смеси, содержащей ректификационную колонну 1, жидкостно-газовый эжектор 2, насос 3 и теплообменник-нагреватель 4.
Эжектор 2 со стороны входа 5 в его сопло подключен к выходу насоса
3 и со стороны газового входа 6 подключен к магистрали 7 отвода парогазовой фазы ректификационной колонны 1, а последняя выполнена с магистралью 8 циркуляции остатка и теплообменник-нагреватель
4 установлен на ней.
89
Установка снабжена сепаратором 9, выход эжектора 2 и вход насоса 3 подключены к сепаратору 9,
который связан посредством магистрали 10 с ректификационной колонной 1, а насос 3 подключен к входу 5
в сопло эжектора 2 через теплообменник-нагреватель 4.
Установка работает следующим образом. В ректификационную
колонну 1 подают исходный продукт, который в процессе перегонки
разделяется на дистиллят и остаток.
Необходимое для проведения перегонки испарение осуществляют в теплообменнике-нагревателе 4 путем
Рис. 21. Схема установки
для перегонки многокомпонентной
направления через него части остатсмеси
ка по магистрали 8. Поддержание
вакуума в ректификационной колонне 1 и отвод из нее парогазовой
фазы осуществляют путем ее откачки через магистраль 7 жидкостногазовым эжектором 2, в сопло которого подают жидкую рабочую среду из сепаратора 9 насосом 3. Истекая из сопла эжектора 2, жидкая
рабочая среда увлекает в эжектор откачиваемую парогазовую фазу и
смешивается с ней с одновременным, практически изотермическим
сжатием в эжекторе 2 откачиваемой парогазовой фазы. В процессе
смешения парогазовая фаза или ее часть, родственная по составу
и физическим параметрам таким, например, как температура кипения
или давление насыщенных паров жидкой рабочей среды, растворяется в жидкой рабочей среде. Полученная в эжекторе 2 смесь парогазовой фазы и жидкой рабочей среды направляется в сепаратор 9, где она
разделяется на сжатый газ и жидкую рабочую среду. Сжатый газ отводится потребителю по его назначению, а жидкая рабочая среда подается насосом 3 вновь в сопло жидкостно-газового эжектора 5
и часть жидкой рабочей среды из сепаратора 9 подается в ректификационную колонну 1 в качестве циркуляционного орошения. В процессе подачи жидкой рабочей среды в сопло эжектора 2 ее охлаждают до
требуемой рабочей температуры, направляя через теплообменникнагреватель 4. Одновременно за счет тепла жидкой рабочей среды
в теплообменнике-нагревателе 4 нагревают циркулирующую часть
остатка ректификационной колонны 1.
90
Возможен вариант работы эжектора 2, когда жидкая рабочая
среда вскипает в процессе истечения из сопла эжектора 2. В этом случае откачка парогазовой фазы осуществляется паровым или жидкостно-паровым потоком активной среды. В процессе смешения и сжатия
смеси парогазовой фазы и потока активной среды по мере роста давления парогазовая или парожидкостная смесь конденсируется с образованием жидкостного или газожидкостного потока, который из
эжектора 2 поступает в сепаратор 9. Во всем остальном работа установки ничем не отличается от описанного выше варианта.
Необходимым условием эффективной работы установки является поддержание соотношения температур сред, при котором температура сред в сепараторе 9 (ТС) выше температуры жидкой рабочей среды на входе 5 в сопло эжектора 2 (ТН), последняя выше температуры
остатка на выходе из колонны 1 (ТВ), а температура парогазовой фазы
на входе в эжектор 2 (Тd) ниже температуры остатка на выходе из колонны 1 (ТВ).
Установка для регенерации отработанных смазочных материалов [67] позволяет повысить эффективность регенерации смазочных
материалов различного назначения путем использования комплексной очистки фильтрации и вакуумной перегонки предварительно
очищенного смазочного материала.
Установка включает (рис. 22) бак 1 для отработанных смазочных
материалов, фильтр 2 грубой очистки, соединенный через вентиль 3
с входом насоса 4, который связан вторым входом через дозатор 5
с емкостью 6 щелочного раствора и через вентиль 7 с емкостью 8 очищаемого смазочного материала. Емкость 8 выполнена с нагревательным элементом 9. Выход насоса 4 соединен с диспергатором 10 через
вентиль 11, а через вентиль 12 с первым фильтром 13 тонкой очистки.
Емкость 8 для очищаемого смазочного материала связана с выходом
первого фильтра 13 тонкой очистки и выходом диспергатора 10, а также через дополнительный выход и вентиль 14 – с входом второго
фильтра 15 тонкой очистки, выход которого соединен с первым блоком вакуумной перегонки, а вентиль 16 – с блоком вакуумной перегонки смазочного материала.
Фильтр 13 своим вторым дополнительным выходом связан с емкостью 17 сбора очищенного смазочного материала, выход которой через вентиль 18 соединен с входом второго фильтра 15 тонкой очистки.
Блоки вакуумной перегонки включают общий вакуумный насос
(ВН), вход которого через вентиль 191, коллектор 201 и вентиль 211
соединен с блоком (I), а через вентиль 192, коллектор 202 и вентиль
91
212 – с блоком (II) вакуумной перегонки смазочного материала. С помощью вентилей 191 или 192 вакуумный насос ВН может поочередно
подключаться к первому или второму блоку вакуумной перегонки.
Рис. 22. Схема установки для регенерации
отработанных смазочных материалов
Каждый из блоков вакуумной перегонки содержит кран 221 (222)
порционной подачи смазочного материала, соединенный через входной коллектор 231 (232) не менее чем с тремя испарительными камерами 241, 251, 261 (242, 252, 262), каждая из которых выполнена с двумя
выходами, первый из которых соединен через выходной коллектор
271 (272) с емкостью 281 (282) для сбора конденсата, а второй выход –
с емкостью 291 (292) для сбора остатка перегонки. Причем емкость 291
через вентиль 30 соединена с промежуточной емкостью 31, которая
вторым входом через вентиль 32 связана с коллектором 201 вакуумного насоса ВН, а выходом через вентиль 33 – с входом второго блока
вакуумной перегонки (II) и через вентиль 16 с выходом второго
фильтра 15 тонкой очистки.
Испарительная камера (рис. 23) состоит из корпуса 34, выполненного в виде полого цилиндра, один торец которого соединен
с фланцем 35, а второй – герметично закрыт крышкой 36, выполненной с выходным штуцером 37 для конденсата. Корпус 34 испаритель92
ной камеры выполнен с дополнительным выходным штуцером 38
с воронкой 39 для выхода остатка вакуумной перегонки смазочных
материалов.
Относительно корпуса 34 испарительной камеры коаксиально
установлен второй корпус 40, образующий полость 41 для хладагента,
соединенный с фланцем 35 и выполненный с входным 42 и выходным
43 штуцерами для хладагента.
На фланце 35 герметично установлена крышка 44 с помощью
болтов 45 и уплотнения 46, к которой припаяны патрубок 47 подачи
смазочного материала на перегонку, U-образный трубчатый нагреватель 48 (рис. 23) и датчик температуры 49, а также клеммник 50 подвода напряжения к нагревателю 48 (рис. 23).
Рис. 23. Схема испарительной камеры установки регенерации
отработанных смазочных материалов
На нагревателе 48 (рис. 23) установлены наружный короб 51
с помещенным в него внутренним коробом 52, на боковых стенках
которого выполнены пазы. В них установлены перегородки 53 под
углом к боковым стенкам короба 52, направляющие поток смазочного
материала по днищу внутреннего короба 52 тонким слоем. Короба установлены друг в друге и соединены между собой винтами, а для стока смазочного материала с одной перегородки на другую в них вы93
полнена щель 54. Перегородки 53 обеспечивают увеличение времени
нахождения смазочного материала на горячей поверхности короба 52
и его испарения. Загрязнения, находящиеся в смазочном материале
в горячем состоянии, сливаются по наклонному желобу 55 (рис. 23)
в воронку 39 штуцера 38. В качестве хладагента используется вода,
подаваемая в штуцер 42 и выходящая из штуцера 43.
Установка для регенерации отработанных смазочных материалов работает следующим образом.
Схема регенерации отработанного смазочного материала выбирается в зависимости от степени загрязнения, окисления и назначения
(моторные, трансмиссионные, гидравлические, трансформаторные
и т. п.) масел.
Отработанное масло из бака 1 накопителя через фильтр 2 грубой
очистки, вентиль 3 насосом 4 подается через открытый вентиль 11,
диспергатор 10 в емкость 8 для очищенного смазочного материала,
где оно подогревается до 50 ºС нагревателем 9 (рис .22). При наполнении емкости 8 открывают вентиль 7, а вентиль 3 закрывают; через дозатор 5 из емкости 6 вводится порция щелочного раствора во вход насоса
4 для нейтрализации кислых продуктов. При этом с помощью диспергатора 10 образуется эмульсия, что обеспечивает эффективную нейтрализацию кислых продуктов. После нейтрализации кислых продуктов отключается подача щелочного раствора путем отключения дозатора 5
и диспергатора 10 с помощью вентиля 11 и открывается вентиль 12.
Диспергированный и подогретый до 50 ºС смазочный материал
из емкости 5 через вентиль 7 насосом 4 подается через вентиль 12
и фильтр 13 тонкой очистки в емкость 8 для очищаемого смазочного
материала. Фильтр 13 тонкой очистки работает по принципу мембранного фильтра, поэтому через дополнительный выход фильтра 13
фильтрат поступает в емкость 17 очищаемого смазочного материала,
а остальной поток направляется в емкость 8, откуда повторно поступает в фильтр 13.
Многократная циркуляция смазочного материала через фильтр
13 и отделение очищенного масла в емкость 17 концентрация загрязнений и связанных щелочью продуктов окисления в емкости 8 увеличивается, поэтому при накоплении определенного количества загрязнений емкость 8 очищается.
Предварительно очищенный смазочный материал из емкости 17
через вентиль 18 и второй фильтр 15 тонкой очистки поступает в блоки вакуумной перегонки через клапаны 221 (222) порционной подачи
смазочного материала за счет разрежения в испарительных камерах
94
241, 251, 261, (242, 252, 262), создаваемого вакуумным насосом ВН через вентиль 191 (192), коллектор 201 (202), вентиль 211 (212), емкости
291 (292) и 281 (282).
Схема установки предусматривает как параллельную, так и последовательную работу блоков вакуумной перегонки (I, II). Последовательная очистка смазочного материала включает забор смазочного материала из промежуточной емкости 31 после слива его из емкости 291
и подачу через вентиль 33 в блок (II) вакуумной перегонки. Такая схема
очистки применяется для сильно загрязненных смазочных материалов.
Для очистки трансформаторных масел схема предусматривает
отбор диспергированного масла из емкости 8 через вентиль 14, второй фильтр 15 тонкой очистки в блоки вакуумной перегонки, в которых осуществляется как параллельная, так и последовательная работа
Схема очистки предусматривает как параллельную, так и последовательную работу блоков вакуумной перегонки.
Каждая испарительная камера работает следующим образом
(рис. 23). Подают хладагент через входной штуцер 42 в полость 41
к выходному штуцеру 43. Включают напряжение на нагреватель 48.
Температуру нагрева коробов 51 и 52 задают дискретно, а в процессе
работы она поддерживается автоматически с помощью регулятора
температуры. После нагрева внутреннего короба 52 до заданной температуры открывают вентиль 211 (212) (рис. 22), соединяющий коллектор 201 (202) вакуумного насоса (ВН) с блоками вакуумной перегонки.
Предварительно очищенный смазочный материал поступает через
клапан 221 (222) порционной подачи в коллектор 231 (232) после достижения в испарительной камере заданного давления (5·10-3 мм рт.ст.).
Смазочный материал поступает в испарительную камеру через патрубок 47. При испарении смазочного материала давление в испарительной камере повышается, что приводит к закрытию клапанов 221 (222)
порционной подачи. После испарения порции масла и ее конденсации
на внутренней поверхности корпуса 34 давление в испарительной камере понижается, что приводит к очередному открытию клапана
221 (222) и подаче очередной порции масла в испарительную камеру.
Масло, попавшее на нагретую поверхность внутреннего короба 52
(рис. 23), испаряясь, течет по перегородкам 53, проходя путь 0,8 м,
что обеспечивает испарение фракций в зависимости от температуры
короба 52 и величины давления в испарительной камере. Пары масла,
касаясь холодной внутренней поверхности корпуса 34, конденсируются и стекают в нижнюю часть корпуса 34 и через штуцер 37 и коллектор 271 (272) – в емкость 281 (282). Неиспарившаяся часть масла
95
стекает по наклонной поверхности короба 55 в воронку 39 и через
штуцер 38 в емкость 291 (292).
При зачистке емкостей 28, 29 или сливе накопившихся продуктов перегонки они отключаются от вакуумного насоса (ВН) с помощью вентилей 211 (212), а слив производится через вентиля после напуска в емкость атмосферного воздуха через клапаны, установленные
на емкостях 28 и 29, при этом нагреватели испарительных камер
должны быть обесточены.
Блоки вакуумной перегонки к вакуумному насосу (ВН) могут
подключаться поочередно с помощью вентилей 191 (192), не влияя на
процесс перегонки.
После очистки отработанных масел они являются базой для производства товарных масел, которые в дальнейшем легируются функциональными присадками. Для этого очищенное масло с емкости 281
(282) поступает в блок введения присадки и гомогенизации масла.
96
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Коваленко, В. П. Загрязнения и очистка нефтяных масел /
В. П. Коваленко. – М. : Химия, 1978. – 304 с.
2. Новосартов, Н. Т. Обоснование сроков замены масел для судовых и авиационных турбинных двигателей / Н. Т. Новосартов
[и др.] // Химия и технология топлив и масел. 1980. № 11. С. 47–48.
3. Резников, В. Д. Методы оценки противоизносных свойств моторных масел в двигателях / В. Д. Резников // Трение и износ. 1980.
Т.1. №4. С. 690–696.
4. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник / сост. Н. Г. Анисимов, К. М. Бодыштова, С. А. Бнатов [и др.]. – М. : Техинформ, 1999. – 596 с.
5. Ковальский, Б. И. Методы и средства повышения эффективности использования смазочных материалов / Б. И. Ковальский. – Новосибирск : Наука, 2005. – 341 с.
6. Венцель, С. В. Применение смазочных масел в двигателях
внутреннего сгорания / С. В. Венцель. – М. : Химия, 1979. – 239 с.
7. Венцель, С. В. Спонтанные процессы, протекающие на смазанных поверхностях трения / С. В. Венцель, Е. А. Миронов // Трение
и износ. 1982. Т.3. № 1. С. 100–107.
8. Соколов, А. И. Измерение качества масла и долговечность
автомобильных двигателей / А. И. Соколов. – Томск : Изд-во ТГУ,
1975. – 120 с.
9. Костецкий, Б. И. Трение, смазка и износ в машинах / Б. И. Костецкий. – Киев : Техника, 1970. – 396 с.
10. Костецкий, Б. И. О роли вторичных структур в формировании
механизмов трения, смазочного действия и изнашивания / Б. И. Костецкий // Трение и износ. 1980. Т.1. № 4. С. 622–637.
11. Черножуков, Н. Н. Окисляемость минеральных масел /
Н. Н. Черножуков, С. Е. Крейн. – М. ; Л. : Гостоптехиздат, 1995. – 372 с.
12. Непогорьев, А. В. Механизм окисления масла в поршневых
двигателях / А. В. Непогорьев // Химия и технология топлив и масел.
1977. № 4. С. 34–38.
13. Зуидема, Г. Г. Эксплуатационные свойства смазочных масел /
Г. Г. Зуидема. – М. : Гостоптехиздат, 1957. – 171 с.
14. Лашхи, В. Л. Исследование эффективности действия антифрикционных присадок к моторным маслам / В. Л. Лашхи, А. Б. Виппер, И. А. Буяновский [и др.] // Трение и износ. 1982. Т.3. С. 988–993.
97
15. Матвеевский, Р. М. Оценка энергии активации процесса химического модифицирования поверхности трения в условиях граничной смазки / Р. М. Матвеевский [и др.] // Химия и технология топлив
и масел. 1976. № 2. С. 50–52.
16. Пинчук, Л. С. О некоторых возможностях поляризации пар
трения / Л. С. Пинчук, А. С. Неверов, В. А. Гольдаде // Трение и износ. 1980. Т.1. №6. С. 1089–1092.
17. Пинчук, Л. С. Об электрических явлениях металлополимерных уплотнений подвижных сопряжений / Л. С. Пинчук, В. А. Гольдаде, А. С. Неверов // Теория трения, износа и смазки : тез. докл. Всесоюз. науч. конф. – Ташкент, 1975. Ч.II. С. 145–146.
18. Метод определения коррозионной агрессивности масел для
форсирования двигателей / К. С. Рамайя [и др.] // Улучшение качества
смазочных масел и присадок: тр. ВНИИ НП. Вып. XIV. – М. : Химия,
1976. С. 198–203.
19. Дерябин, А. А. Смазка и износ дизелей / А. А. Дерябин. – Л. :
Машиностроение, 1974. – 184 с.
20. Венцель, С. В. Смазка двигателей внутреннего сгорания /
С. В. Венцель. – М. : Машгиз, 1963. – 180 с.
21. Безбородов, Ю. Н. Методы и средства повышения эффективности использования трансмиссионных масел / Ю. Н. Безбородов. –
Красноярск: СФУ, 2007. – 154 с.
22. Папок, К. К. Смазочные масла / К. К. Папок. – М. : Воениздат, 1962. – 257 с.
23. Нестерова, М. П. Очистка емкостей от остатков нефтепродуктов / М. П. Нестерова, П. И. Кочкин. – М. : ЦНИИТЭнефтехимия,
1975. – 84 с.
24. А. с. 1273388 СССР, МПК4 С 10 M 175/00. Способ очистки
отработанных масел и маслоотходов / В. С. Вермул, Б. В. Готовкин,
В. А. Слабский, А. Ф. Гуревичев. – № 3859566 ; заявл. 22.11.84 ;
опубл. 30.11.86, Бюл. № 44.
25. А. с. 1772145 СССР, МПК5 C 10 M 175/02. Установка для регенерации турбинных масел / А. Д. Петриченко, Г. И. Вигдорович. –
№ 4883580 ; заявл. 16.10.90 ; опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.
26. Пат. 2036960 Российская Федерация, МПК6 C 10 M 175/02.
Способ очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей
жидкости / Воропанова Л. А., Швыдко А. С., Сидоров В. А. [и др.]. –
№ 92008313/04 ; заявл. 25.11.92 ; опубл. 09.06.95, Бюл. № 16.
27. Пат. 2133262 Российская Федерация, МПК6 C 10 M 175/02.
Способ регенерации отработанных смазочных масел / Маслов Н. Н.,
98
Красненко А. Ф., Кузьмина Н. В. – № 97109205/04 ; заявл. 30.05.97 ;
опубл. 20.07.99.
28. А. с. 1154318 СССР, МПК4 C 10 M 175/02. Способ регенерации отработанного смазочного масла / Л. А. Акаева, В. М. Школьников, Б. В. Грязнов и др. – № 3571993 ; заявл. 05.04.83 ; опубл.
07.05.85, Бюл. № 17.
29. Patent US 3607731, Cl. 208-181 С 10 М 11/00. Re-refined waste
crankcase oils and method / Graham L. Gulick, Schiller Park, Ill ; patented.
21.09.71, appl. № 814, 845.
30. А. с. 636250 СССР, МПК5 С 10 М 11/00. Способ регенерации
отработанного смазочного масла / А. И. Бухтер, А. В. Непогодьев,
И. А. Львов [и др.]. – № 2035747 ; заявл. 21.06.74 ; опубл. 05.12.78,
Бюл. № 45.
31. Пат. 2107716 Российская Федерация, МПК6 C 10 M 175/02.
Способ и установка для регенерации смазочных масел / Сосьете Тюнизьен де Любрифьян-Сотюмоб. – № 95121595/04 ; заявл. 21.03.94 ;
опубл. 27.03.98.
32. А. с. 1822199 СССР, МКИ3 С 10 М 175/02. Способ очистки
отработанных масел от механических примесей / В. В. Бордунов,
В. А. Федюнин, Ю. М. Оспищев, Е. А. Черепенько, Л. Н. Кардамонов. –
опубл. 00.00.87.
33. Пат. 2023005 Российская Федерация, МПК5 С 10 М 175/02.
Способ очистки отработанного масла от твердых примесей / Бордунов
В. В., Федюнин В. А., Черепенько Е. А. – заявл. 24.04.92 ; опубл.
15.11.94, Бюл. № 21.
34. Шашкин, П. И. Регенерация отработанных нефтяных масел /
П. И. Шашкин, И. В. Брай. – М. : Химия, 1970. – 304 с.
35. А. с. 1198109 СССР, МПК4 C 10 M 175/02. Способ регенерации
отработанных индустриальных масел / М. И. Фалькович, А. Ю. Евдокимов, А. А. Гуреев [и др.]. – № 3669257/23 ; заявл. 19.10.83 ; опубл.
15.12.85, Бюл. № 46.
36. А. с. 1162889 СССР, МПК6 E 01 F 15/00. Способ регенерации
отработанных индустриальных масел / М. И. Фалькович, А. Ю. Евдокимов, А. А. Гуреев [и др.]. – заявл. 30.05.83 ; опубл. 23.06.85,
Бюл. № 23.
37. А. с. 1659457 СССР, МПК5 C 10 M 175/02. Способ очистки
отработанного минерального масла / А. Д. Мисникевич, Г. Н. Юркевич. – заявл. 03.02.89 ; опубл. 30.06.91, Бюл. № 24.
38. А. с. 1298244 СССР, МПК4 C 10 M 175/02. Способ очистки отработанных смазочных масел от загрязнений / А. И. Бухтер,
99
Л. К. Давидян, Т. Е. Никифорова [и др.]. – заявл. 15.11.85 ; опубл.
23.03.87, Бюл. № 11.
39. Пат. 2140433 Российская Федерация, МПК6 C 10 C 3/00.
Способ и установка для удаления загрязнений из нефтепродуктов /
Крэйг Р. Мелен (US), Альберт Л. Джордан (US), Гирл Д. Брукс (US)
и др. – заявл. 14.02.95 ; опубл. 27.10.99.
40. А. с. 1340148 СССР, МКИ3 С 10 М 175/00. Способ очистки
смазочных масел / В. Н. Казанский. – опубл. 00.00.85.
41. А. с. 1639042 СССР, МПК6 С 10 М 175/02. Способ очистки
отработанного смазочного масла / В. А. Гущин, С. В. Калюжный,
А. И. Гущина, Н. М. Калашников. – № 4676277/04 ; заявл. 11.04.89 ;
опубл. 10.01.96, Бюл. № 1.
42. А. с. 1198110 СССР, МПК4 C 10 M 175/02. Способ регенерации масла из пенных отходов смазочно-охлаждающих жидкостей /
Н. В. Волнянская, О. С. Касьян, С. М. Михтмахер [и др.]. – № 3791091 ;
заявл. 01.06.84 ; опубл. 00.00.85, Бюл. № 46.
43. А. с. 1354703 СССР, МКИ3 С 10 М 175/02. Способ регенерации масла / А. М. Коцюк, В. Л. Приукер, В. К. Тарноруцкий [и др.]. –
опубл. 00.00.85.
44. А. с. 1578180 СССР, МПК5 C 10 M 175/02. Способ регенерации отработанного масла / А. А. Агеенко, Л. Г. Тренева, И. Г. Петрова
[и др.]. – № 4467605; заявл. 15.06.88 ; опубл. 15.07.90, Бюл. № 26.
45. А. с. 1595891 СССР, МПК5 C 10 M 175/02. Способ регенерации
отработанного трансформатного масла / И. А. Зубкевич, И. И. Меркун,
В. Н. Зубкевич, В. В. Ярушин. – № 4418655 ; заявл. 19.02.88 ; опубл.
30.09.90, Бюл. № 36.
46. А. с. 1616980 СССР, МПК5 С10М 175/02, С10G 31/06. Способ очистки отработанных смазочных масел от воды и легких фракций / Ю. П. Архипов, Б. Д. Готовкин, В. А. Слабкий, В. Л. Степашин. – № 4422135 ; заявл. 06.05.1988 ; опубл. 30.12.90, Бюл. № 48.
47. А. с. 1684322 СССР, МПК5 С 10 М 175/02. Установка для
очистки трансформаторного масла / В. П. Лавриненко, А. К. Власенко, Я. О. Кит. – № 4712824 ; заявл. 03.07.89 ; опубл. 15.10.91,
Бюл. № 38.
48. А. с. 1830390 Российская Федерация, МПК5 С 10 М 175/02.
Установка для регенерации отработанных индустриальных масел /
В. Ф. Большаков, А. В. Большаков, А. В. Сомов. – № 4887912 ; заявл.
11.11.90 ; опубл. 30.07.93, Бюл. № 28.
49. Пат. 2015160 СССР, МПК5 С 10 М 175/02. Способ очистки отработанного моторного масла от суспензированных механических при100
месей и воды / Ахмедкалиев Р. Б. – № 5012692/04 ; заявл. 22.11.91 ;
опубл. 30.06.94, Бюл. № 12.
50. Пат. 2051954 Российская Федерация, МПК6 С 10 М 175/02.
Установка для регенерации отработанного моторного масла / Ашкинази Л. А., Сердюк В. В., Картошкин А. П. [и др.]. – № 5057482/04 ;
заявл. 03.08.92; опубл. 10.01.96, Бюл. № 1.
51. А. с. 1602045 СССР, МКИ3 С 10 М 175/02. Способ регенерации отработанных минеральных масел / И. Кадыров, А. А. Агзамходжаев, Х. Н. Диметов [и др.]. – опубл. 00.00.89.
52. А. с. 1049522 СССР, МПК5 С 10 G 7/06. Способ получения
дистиллятных фракций / Э. З. Ападышева, Л. Я. Власенко, А. И. Самохвалов, Л. Н. Шабалина, О. Ф. Глаголева, Э. И. Сюняев. –
№ 3417186 ; заявл. 05.04.82 ; опубл. 23.10.83, Бюл. № 39.
53. А. с. 1310424 СССР, МПК4 С 10 М 175/02. Установка для
регенерации трансформаторных и турбинных масел / А. Д. Петренко. – № 3868074 ; заявл. 04.02.85 ; опубл. 15.05.1987, Бюл. № 18.
54. А. с. 1761780 Российская Федерация, МПК5 С 10 М 175/02.
Установка для очистки трансформаторных масел / В. П. Лаврененко, А. К. Власенко. – № 4633770 ; заявл. 09.01.89 ; опубл. 15.09.92,
Бюл. № 34.
55. Пат. 1806179 СССР, МПК5 С 10 М 175/02. Способ переработки отработанных нефтяных масел и устройство для его осуществления / Трибус В. Я., Айнакулов А. Ж. – № 4860172 ; заявл. 29.06.90 ;
опубл. 30.03.90, Бюл. № 12.
56. Пат. 2000318 Российская Федерация, МПК5 С 10 М 175/02.
Способ регенерации нефтепродуктов и установка для его осуществления / Меджибовский А. С., Туманов Ю. А. [и др.]. – № 05038864 ;
заявл. 27.05.92 ; опубл. 07.09.93, Бюл. № 33.
57. Пат. 2055863 Российская Федерация, МПК6 С 10 М 175/02.
Способ регенерации отработанных минеральных масел и установка
для его осуществления / Картошкин А. П., Ашкинази Л. А., Браславский М. И. – № 5048326/04 ; заявл. 02.06.92 ; опубл. 10.03.96, Бюл. № 7.
58. Пат. 2057166 Российская Федерация, МПК6 С 10 М 175/02. Установка для очистки отработанного масла / Зорин В. А., Бушуева Н. Н.,
Татур И. Р., Воронцов Е. М. – № 5050938/04 ; заявл. 03.07.92 ; опубл.
27.03.96, Бюл. № 9.
59. Пат. 2083638 Российская Федерация, МПК6 С 10 G 7/06.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта и установка для его
осуществления / Цегельский В. Г., Попов С. А. – № 95117151/04 ; заявл. 06.10.95 ; опубл. 10.07.97.
101
60. Пат. 2095116 Российская Федерация, МПК6 B 01 D 3/10. Установка для вакуумной перегонки / Б. Е. Сельский. – № 96113438/25 ;
заявл. 28.06.96 ; опубл. 10.11.97.
61. Пат. 2102103 Российская Федерация, МПК6 B 01 D 3/10.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта и установка для его
осуществления / Л. М. Пильч, А. М. Дубинский, М. Ю. Беляевский
[и др.]. – № 97100809/25 ; заявл. 22.01.97 ; опубл. 20.01.98.
62. Пат. 2124916 Российская Федерация, МПК6 B 01 D 3/10.
Способ работы установки для перегонки жидкого продукта и установка для его реализации / С. А. Попов, Е. Д. Первухин. –
№ 97107409/25 ; заявл. 06.05.97 ; опубл. 20.01.99.
63. Пат. 2108365 Российская Федерация, МПК6 С 10 G 7/06. Установка для перегонки жидкого продукта (варианты) / С. А. Попов. –
№ 97102294/04 ; заявл. 14.02.97 ; опубл. 10.04.98.
64. Пат. 2109546 Российская Федерация, МПК6 В 01 D 3/10.
Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно
нефтяного сырья (варианты) и установка для его осуществления /
С. А. Попов. – № 96116801/25 ; заявл. 16.08.96; опубл. 27.04.98.
65. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных процессов / под ред. Ю. А. Ершова. – М. : Высшая школа, 1993.
66. Пат. 2114893 Российская Федерация, МПК6 С 10 G 7/06.
Способ перегонки многокомпонентной смеси и установка для его
осуществления / С. А. Попов. – № 97114998/25 ; заявл. 04.09.97 ;
опубл. 10.07.98.
67. Пат. 2232787 Российская Федерация, МПК7 С 10 G 7/06. Установка для регенерации отработанных смазочных материалов / Б. И. Ковальский, А. И. Франк, Л. Н. Деревягина. – № 2003125822/15 ; заявл.
21.08.03 ; опубл. 20.07.04, Бюл. № 20.
102
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ...............................................................................................
3
1. Виды загрязнений...........................................................................
3
2. Химические методы очистки ....................................................... 10
3. Физико-химические методы очистки ......................................... 26
4. Физические методы регенерации отработанных смазочных
масел.................................................................................................. 56
Cписок литературы ............................................................................ 97
103
Научное издание
Ковальский Болеслав Иванович Безбородов Юрий Николаевич Фельдман Леонид Абрамович Юдин Алексей Владимирович Петров Олег Николаевич Современные методы очистки и регенерации отработанных смазочных масел Препринт Редактор Л. Ф. Калашник
Компьютерная верстка О. А. Кравченко
Подписано в печать 30.08.2011. Печать плоская
Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 6,045.
Тираж 100 экз. Заказ № 3776
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Отпечатано полиграфическим центром
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а
104
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
876
Размер файла
900 Кб
Теги
ковальский, современные, очистки, регенерации, 1078, отработанных, метод, препринт, масел, смазочных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа