Установка для регенерации отработавших смазочных масел
INSTALLATION FOR THE REGENERATION OF USED LUBRICATING OILS

Область использования
Изобретение относится к области регенерации отработавших смазочных масел и может быть использовано, в частности, для регенерации отработавших огнестойких турбинных смазочных масел на тепловых электростанциях (ТЭС).
Уровень техники
В процессе эксплуатации на ТЭС огнестойкие турбинные смазочные масла постепенно теряют свои первоначальные свойства. Вопрос повышения эффективности регенерации отработавших огнестойких турбинных смазочных масел является очень важным в виду их высокой стоимости.
Из уровня техники выявлено принятое в качестве прототипа заявляемого изобретения техническое решение, характеризующее установку для регенерации отработавших смазочных масел, содержащую атмосферный резервуар, выход которого соединен с помощью трубопровода, на котором установлен насос и механический фильтр, с входами как минимум двух параллельных трубопроводов, на каждом из которых установлен адсорбер и два перекрывающих устройства до и после него. Причем выходы вышеуказанных параллельных трубопроводов соединены с трубопроводом, подсоединенным к входу вакуумного резервуара. При этом выход вакуумного резервуара соединен с помощью трубопровода, на котором установлен насос и центробежный фильтр, с входом атмосферного резервуара. Причем вакуумный резервуар имеет отвод с установленным на нем вакуумным насосом для обеспечения выхода воздуха и влаги. При этом на атмосферном резервуаре, вакуумном резервуаре и на всех адсорберах установлена греющая лента. Причем атмосферный резервуар имеет заливную горловину, предназначенную для загрузки регенерируемого смазочного масла. При этом как минимум один из вышеуказанных резервуаров содержит отвод с установленным на нем перекрывающим устройством, предназначенный для слива регенерируемого смазочного масла. Причем на атмосферном резервуаре, вакуумном резервуаре, на всех адсорберах и на всех вышеуказанных трубопроводах смонтирована теплоизоляция (патент RU 2712025 С1, опубл. 24.01.2020 г., далее - [1]).
Недостатками известной из [1] установки являются:
- относительно невысокая скорость нагрева регенерируемого отработавшего смазочного масла в виду использования установленной на резервуарах и адсорберах греющей ленты для нагрева масла, что может приводить к локальным перегревам поверхностей резервуаров и адсорберов;
- использование центробежного фильтра для механической очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла, что может приводить к неполному удалению малоразмерных частиц шлама (1-5 мкм);
- относительно невысокая производительность процесса очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла из-за использования только одного вакуумного резервуара в установке;
- необходимость периодической дозагрузки дистиллированной воды в установку из внешнего источника для обеспечения поддержания ее необходимой концентрации в регенерируемом отработавшем смазочном масле (1-2%) и влажности адсорбента (25-80%) при проведении процесса адсорбции.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла, а техническими результатами - увеличение скорости нагрева регенерируемого отработавшего смазочного масла; повышение безопасности установки; повышение эффективности механической очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла; повышение производительности процесса очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла; исключение необходимости периодической дозагрузки воды в установку из внешнего источника для обеспечения поддержания необходимой концентрации воды в регенерируемом отработавшем смазочном масле и влажности адсорбента при проведении процесса адсорбции.
Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что установка для регенерации отработавших смазочных масел содержит:
- атмосферный резервуар, выход которого соединен с входом трубопровода, на линии которого установлен насос и выход которого соединен с входами как минимум двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлен адсорбер и два перекрывающих устройства до и после него, выходы которых соединены с помощью трубопровода с входом атмосферного резервуара;
- при этом выход вышеуказанного трубопровода, вход которого соединен с выходом атмосферного резервуара и на линии которого установлен насос, также соединен с входами двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, выход одного из которых соединен с первым входом первого вакуумного резервуара, а выход другого - с первым входом второго вакуумного резервуара;
- при этом первые выходы двух вышеуказанных вакуумных резервуаров соединены с помощью двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, с входом трубопровода, на линии которого последовательно установлены насос и фильтр сверхтонкой очистки, выход которого соединен с помощью двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, с вторыми входами двух вышеуказанных вакуумных резервуаров;
- при этом вторые выходы двух вышеуказанных вакуумных резервуаров соединены с помощью двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, с входом трубопровода, на линии которого последовательно установлены конденсатоуловитель и вакуумный насос;
- при этом конденсатоуловитель соединен с помощью трубопровода, на линии которого установлено перекрывающее устройство, с атмосферным резервуаром;
- при этом внутри атмосферного резервуара и двух вышеуказанных вакуумных резервуаров установлены змеевиковые теплообменники;
- при этом на линии трубопровода, вход которого соединен с выходом атмосферного резервуара, перед насосом установлен фильтр;
- при этом на линии трубопровода, на котором установлен конденсатоуловитель, дополнительно установлен воздушный теплообменник перед ним;
- при этом на линии трубопровода, на котором последовательно установлены насос и фильтр сверхтонкой очистки, между ними последовательно установлены воздушный теплообменник, щелевой фильтр и фильтр тонкой очистки;
- при этом фильтр сверхтонкой очистки представляет собой фильтр с тонкостью очистки до 1-5 мкм.
Причинно-следственная связь между указанными техническими результатами и совокупностью существенных признаков формулы заключается в том, что:
- змеевиковые теплообменники, установленные внутри атмосферного резервуара и двух вакуумных резервуаров, обеспечивают увеличение скорости нагрева регенерируемого отработавшего смазочного масла;
- использование последовательно установленных щелевого фильтра, фильтра тонкой очистки и фильтра сверхтонкой очистки для удаления механического шлама из регенерируемого отработавшего смазочного масла обеспечивает повышение эффективности механической очистки за счет осаждения крупных частиц шлама (более 80 мкм) на щелевом фильтре, осаждения малоразмерных частиц шлама (до 10 мкм) на фильтре тонкой очистки и осаждения малоразмерных частиц шлама (до 1-5 мкм) на фильтре сверхтонкой очистки, при этом наличие щелевого фильтра также позволяет экономить ресурс фильтров тонкой и сверхтонкой очистки;
- использование в установке как минимум двух адсорберов и двух вакуумных резервуаров, соединенных с атмосферным резервуаром с помощью трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, а также двух насосов обеспечивает ускорение наиболее емкого по времени процесса удаления влаги из регенерируемого смазочного масла за счет возможности проведения двух процессов удаления влаги из разных порций масла в разных вакуумных резервуарах одновременно, поскольку процесс адсорбции занимает около двух часов, а процесс удаления влаги из масла около четырех, в связи с чем первая порция масла, прошедшая процесс адсорбции, направляется в первый вакуумный резервуар, в котором осуществляется удаление влаги из него, а вторая порция масла, прошедшая процесс адсорбции после первой порции масла, направляется во второй вакуумный резервуар, в котором начинается осуществление процесса удаления влаги из него одновременно с продолжением осуществления процесса удаления влаги из первой порции масла в первом вакуумном резервуаре, причем использование двух адсорберов в установке обеспечивает возможность осуществления дозагрузки адсорбента в адсорберы без останова установки, что также обеспечивает повышение производительности процесса очистки регенерируемого отработавшего смазочного масла;
- соединение двух вакуумных резервуаров с помощью двух трубопроводов, на линии каждого из которых установлено перекрывающее устройство, с входом трубопровода, на линии которого последовательно установлены конденсатоуловитель, соединенный с помощью трубопровода, на линии которого установлено перекрывающее устройство, с атмосферным резервуаром, и вакуумный насос, обеспечивает исключение необходимости периодической дозагрузки дистиллированной воды в установку из внешнего источника для обеспечения поддержания необходимой концентрации воды в регенерируемом отработавшем смазочном масле и влажности адсорбента при проведении процесса адсорбции за счет возможности возврата удаленной из масла влаги в атмосферный резервуар.
Краткое описание чертежа
На фиг. 1 изображена схема установки для регенерации отработавших смазочных масел.
Описание позиций чертежа
1 - атмосферный резервуар;
2 - трубопровод;
3 - фильтр предварительной очистки;
4 - насос;
5, 6 - трубопроводы;
7 - адсорберы;
8 - перекрывающие устройства;
9 - трубопровод;
10, 11 - трубопроводы;
12, 13 - перекрывающие устройства;
14, 15 - вакуумные резервуары;
16, 17 - трубопроводы;
18, 19 - фильтры предварительной очистки;
20, 21 - перекрывающие устройства;
22 - трубопровод;
23 - насос;
24 - воздушный теплообменник;
25 - щелевой фильтр;
26 - фильтр тонкой очистки;
27 - фильтр сверхтонкой очистки;
28, 29 - трубопроводы;
30, 31 - перекрывающие устройства;
32, 33 - трубопроводы;
34, 35 - перекрывающие устройства;
36 - трубопровод;
37 - воздушный теплообменник;
38 - конденсатоуловитель;
39 - вакуумный насос;
40 - отвод;
41 - трубопровод;
42 - перекрывающее устройство;
43 - змеевиковые теплообменники;
44 - перекрывающее устройство;
45 - сливной трубопровод;
46 - заливная горловина;
47 - перекрывающее устройство;
48 - сливной трубопровод;
49 - перекрывающее устройство;
50 - сливной трубопровод;
51 - перекрывающее устройство;
52 - сливной трубопровод.
Осуществление изобретения
Ниже приведен частный пример конструкции установки для регенерации отработавших смазочных масел и принцип ее работы.
Установка для регенерации отработавших смазочных масел, содержит атмосферный резервуар 1, выход которого соединен с входом трубопровода 2, на линии которого последовательно установлены фильтр предварительной очистки 3 и насос 4 и выход которого соединен с входами двух трубопроводов 5 и 6, на линии каждого из которых установлен адсорбер 7 и два перекрывающих устройства 8 до и после него, выходы которых соединены с помощью трубопровода 9 с входом атмосферного резервуара 1. При этом выход трубопровода 2 также соединен с входом трубопровода 10, на линии которого установлено перекрывающее устройство 12, и с входом трубопровода 11, на линии которого установлено перекрывающее устройство 13. Причем выход трубопровода 10 соединен с первым входом вакуумного резервуара 14, а выход трубопровода 11 - с первым входом вакуумного резервуара 15. При этом первые выходы двух вакуумных резервуаров 14 и 15 соединены с помощью трубопровода 16, на линии которого последовательно установлены фильтр предварительной очистки 18 и перекрывающее устройство 20, и с помощью трубопровода 17, на линии которого последовательно установлены фильтр предварительной очистки 19 и перекрывающее устройство 21, с входом трубопровода 22, на линии которого последовательно установлены насос 23, воздушный теплообменник 24, щелевой фильтр 25, фильтр тонкой очистки 26 и фильтр сверхтонкой очистки 27. Причем выход трубопровода 22 соединен с помощью трубопровода 28, на линии которого установлено перекрывающее устройство 30, и с помощью трубопровода 29, на линии которого установлено перекрывающее устройство 31, со вторыми входами двух вакуумных резервуаров 14 и 15. При этом вторые выходы двух вакуумных резервуаров 14 и 15 соединены с помощью трубопровода 32, на линии которого установлено перекрывающее устройство 34, и с помощью трубопровода 33, на линии которого установлено перекрывающее устройство 35, с входом трубопровода 36, на линии которого последовательно установлены воздушный теплообменник 37, конденсатоуловитель 38 и вакуумный насос 39, соединенный с отводом 40. При этом конденсатоуловитель 38 соединен с помощью трубопровода 41, на линии которого установлено перекрывающее устройство 42, с атмосферным резервуаром 1. Причем внутри атмосферного резервуара 1 и вакуумных резервуаров 14 и 15 установлены змеевиковые теплообменники 43 и у атмосферного резервуара 1 имеется заливная горловина 46, предназначенная для загрузки регенерируемого масла. При этом конденсатоуловитель 38 соединен со сливным трубопроводом 45, на линии которого установлено перекрывающее устройство 44. Причем у конденсатоуловителя имеется сливной трубопровод 45, на линии которого установлено перекрывающее устройство 44 и который может быть использован для слива конденсата. При этом у атмосферного резервуара 1 имеется сливной трубопровод 48, на линии которого установлено перекрывающее устройство 47, у вакуумного резервуара 14 имеется сливной трубопровод 52, на линии которого установлено перекрывающее устройство 51, и у вакуумного резервуара 15 имеется сливной трубопровод 50, на линии которого установлено перекрывающее устройство 49 (фиг. 1).
Работа установки для регенерации отработавших смазочных масел осуществлялась следующим образом.
В качестве регенерируемого смазочного масла использовалось отработавшее масло с кислотным числом 3,67 мг КОН/г Реолюб - ОМТИ, которое представляет собой смесь триксиленилфосфатов, получаемую этерификацией технического 3,5-ксиленола, содержащего до 75% 3,5-ксиленола.
Перед началом процесса регенерации смазочного масла перекрывающие устройства 8, 12, 13, 20, 21, 30, 31, 34, 42, 44, 47, 49, 51, в качестве которых использовались краны шаровые под приварку из нержавеющей стали DN15PN16 11НЖ01ПШ, были переведены в положение «закрыто».
Первая порция регенерируемого смазочного масла и дистиллированная вода загружалась через заливную горловину 46 в атмосферный резервуар 1, в качестве которого использовался бак из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с объемом 250 л, высотой 1,2 м и толщиной стенок 4 мм. После чего первая порция регенерируемого смазочного масла нагревалась до температуры 70°C с помощью горячей воды, поступающей из источника (на фиг. 1 не показан) и циркулирующей через змеевиковый теплообменник 43, установленный внутри атмосферного резервуара 1. Температура поверхности внешней стенки змеевикового теплообменника 43 определялась с помощью установленного на ней датчика температуры KTY-81-110.
После нагрева в атмосферном резервуаре 1 первая порция регенерируемого смазочного масла прокачивалась по трубопроводу 2, представляющему собой трубу ∅32×3 мм из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81, с помощью насоса 4, в качестве которого использовался шестеренчатый насос IRR25/4A, через механический фильтр 3, представляющий собой фильтр масляной центробежный Д-240. После прохождения через механический фильтр 3 первая порция регенерируемого смазочного масла подавалась по трубопроводам 5 и 6 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, на два адсорбера 7 при переведенных в положение «открыто» перекрывающих устройствах 8 и затем возвращалась в атмосферный резервуар 1 по трубопроводу 9. При этом в качестве адсорберов 7 использовались трубы ∅152×6 мм из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81, на внутренней поверхности которых размещались оболочки, представляющие собой конструкционную стеклоткань Т-13, с размещенным в ней адсорбентом, в качестве которого использовали смолу Анионит АВ-17-8 чС производства «ТОКЕМ». Процесс обработки первой порции регенерируемого смазочного масла адсорбентом осуществлялся в течение двух часов.
После окончания процесса обработки адсорбентом первой порции регенерируемого смазочного масла перекрывающие устройства 8 переводили в положение «закрыто», а перекрывающее устройство 12 - в положение «открыто» и осуществляли перекачку первой порции регенерируемого смазочного масла с помощью насоса 4 по трубопроводу 10 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, в вакуумный резервуар 14, в качестве которого использовался бак из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с объемом 250 л, высотой 1,2 м и толщиной стенок 4 мм. После осуществления перекачки первой порции регенерируемого смазочного масла в вакуумный резервуар 14 перекрывающее устройство 12 переводилось в положение «закрыто», а перекрывающее устройство 34 - в положение «открыто» и в течение четырех часов осуществлялась дегидратация первой порции регенерируемого смазочного масла с помощью установленного на линии трубопровода 32, в качестве которого использовалась труба ∅14×2 мм из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81, вакуумного насоса 39, представляющего собой вакуумный насос PRM 22, соединенного с отводом 40, выполненным в виде трубы ∅14×2 мм из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81. Определение показателя остаточного давления в вакуумном резервуаре 14 осуществлялось с помощью, установленного в нем, вакуумметра Endress hauser. При нахождении первой порции регенерируемого смазочного масла в вакуумном резервуаре 14 также осуществлялся ее подогрев до температуры 70°C с помощью установленного внутри резервуара 14 змеевикового теплообменника 43 с помощью поступающей из источника (на фиг. не показан) горячей воды, циркулирующей через змеевиковый теплообменник 43. Температура поверхности внешней стенки змеевикового теплообменника 43 определялась с помощью установленного на ней датчика температуры KTY-81-110. Откачиваемая из первой порции регенерируемого смазочного масла с помощью вакуумного насоса 39 через трубопровод 32 влага охлаждалась с помощью воздушного теплообменника 37, представляющего собой теплообменный аппарат с принудительным воздушным теплообменом, и затем поступала в конденсатоуловитель 38, представляющий собой вакуумную емкость с разделительными пластинами, из которого конденсат сливался при переводе перекрывающего устройства 42 в положение «открыто» по трубопроводу 41 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 32, в атмосферный резервуар 1.
После прохождения процесса дегидратации в вакуумном резервуаре 14 перекрывающие устройства 34 и 42 переводились в положение «закрыто», а перекрывающие устройства 20 и 30 - в положение «открыто» и осуществлялся процесс механической фильтрации первой порции регенерируемого смазочного масла путем ее перекачки с помощью насоса 23, в качестве которого использовался шестеренчатый насос IRR25/4A, по трубопроводу 16 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, с установленным на его линии механическим фильтром предварительной очистки 18, в качестве которого использовался фильтр масляной центробежный Д-240, через трубопровод 22 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, на линии которого последовательно установлены воздушный теплообменник 24, представляющий собой теплообменный аппарат с принудительным воздушным теплообменом, щелевой фильтр 25, фильтр тонкой очистки 26, в качестве которого использовался масляный фильтр тонкой очистки до 10 мкм Piusi, и фильтр сверхтонкой очистки 27, в качестве которого использовался масляный фильтр тонкой очистки до 1-5 мкм Piusi. После прохождения первой порции регенерируемого смазочного масла через фильтры 25, 26, 27 она возвращалась через трубопровод 28 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, в вакуумный резервуар 14. Для охлаждения регенерируемого смазочного масла на линии трубопровода 22 между насосом 23 и фильтром 25 предусмотрен воздушный теплообменник 24. Процесс механической фильтрации осуществлялся в течение 10 минут, после чего перекрывающие устройства 20 и 30 переводились в положение «закрыто», а перекрывающее устройство 51 - в положение «открыто» и производилось извлечение первой порции отрегенерированного смазочного масла через сливной трубопровод 52 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2.
При этом вторая порция регенерируемого смазочного масла и дистиллированной воды загружалась через заливную горловину 46 в атмосферный резервуар 1 сразу после окончания прохождения процесса адсорбции первой порцией регенерируемого смазочного масла и осуществления ее перекачки в вакуумный резервуар 14 с последующим переводом перекрывающего устройства 12 в положение «закрыто». Процесс адсорбции второй порции регенерируемого смазочного масла проводился в течение двух часов аналогично первой порции путем перекачки масла с помощью насоса 4 при переведенных в положение «открыто» перекрывающих устройствах 8 через адсорберы 7 и трубопроводы 2, 5, 6 и 9, в то время как первая порция регенерируемого смазочного масла находилась на стадии прохождения дегидратации в вакуумном резервуаре 14. Причем конденсат, получаемый в результате процесса дегидратации первой порции регенерируемого смазочного масла в резервуаре 14, сливался из конденсатоуловителя 38 по трубопроводу 41 в вакуумный резервуар 1, что обеспечивало исключение необходимости периодической дозагрузки дистиллированной воды в атмосферный резервуар 1 для обеспечения поддержания ее необходимой концентрации во второй порции регенерируемого масла и влажности адсорбента при прохождении процесса адсорбции второй порцией регенерируемого масла.
После прохождения процесса адсорбции вторая порция регенерируемого смазочного масла перекачивалась с помощью насоса 4 по трубопроводу 11 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, в вакуумный резервуар 15 при переведенных в положение «закрыто» перекрывающих устройствах 8, а перекрывающем устройстве 13 - в положение «открыто» (перекрывающее устройство 12 находилось в положении «закрыто»), в то время как процесс дегидратации первой порции регенерируемого смазочного масла, находящегося в вакуумном резервуаре 14, был уже наполовину завершен. Процесс дегидратации второй порции регенерируемого смазочного масла проводился аналогично первой порции путем откачки влаги из второй порции регенерируемого смазочного масла с помощью вакуумного насоса 39 через трубопровод 33 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 32, при переведенном в положение «открыто» перекрывающем устройстве 35. Откачиваемая из второй порции регенерируемого смазочного масла смесь газов и влаги также охлаждалась с помощью воздушного теплообменника 37 и затем поступала в конденсатоуловитель 38.
Процесс механической фильтрации второй порции регенерируемого смазочного масла осуществлялся после завершения процесса механической фильтрации первой порции путем перекачки второй порции регенерируемого смазочного масла с помощью насоса 23 через фильтр 19 (в качестве которого использовался фильтр масляной центробежный Д-240), фильтры 25, 26, 27 и трубопроводы 17, 22, 29 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2, при переведенных в положение «закрыто» перекрывающих устройствах 13, 20, 30, 35 и переведенных в положение «открыто» перекрывающих устройствах 21 и 31. Процесс механической фильтрации осуществлялся в течение 10 минут, после чего перекрывающие устройства 21 и 31 переводились в положение «закрыто», а перекрывающее устройство 49 - в положение «открыто». Затем производилось извлечение второй порции отрегенерированного смазочного масла через сливной трубопровод 50 с такими же конструкционными параметрами, как у трубопровода 2.
В случае возникновения необходимости осуществления дозагрузки адсорбента в один из адсорберов 7 без останова установки перекрывающие устройства 8, на одном из трубопроводов 5 или 6, переводили в положение «закрыто» и демонтировали один из адсорберов для дозагрузки адсорбента в него с поддержанием подачи масла через другой адсорбер с переведенными в положение «открыто» перекрывающими устройствами 8 на соответствующем трубопроводе.
Использование в установке двух вакуумных резервуаров 14, 15 обеспечивает ускорение наиболее емкого по времени процесса дегидратации из регенерируемого смазочного масла за счет возможности проведения двух процессов удаления влаги из разных порций масла в разных вакуумных резервуарах одновременно, поскольку процесс адсорбции занимает около двух часов, а процесс удаления влаги из масла около четырех, в связи с чем первая порция масла, прошедшая процесс адсорбции, направляется в первый вакуумный резервуар 14, в котором осуществляется удаление влаги из него, а вторая порция масла, прошедшая процесс адсорбции после первой порции масла, направляется во второй вакуумный резервуар 15, в котором начинается осуществление процесса удаления влаги из него одновременно с продолжением осуществления процесса удаления влаги из первой порции масла в первом вакуумном резервуаре 14.
В результате проведенной очистки кислотность регенерируемого смазочного масла снизилась с 3,67 мг КОН/г до 0,028 мг КОН/г.
Промышленная применимость
Установка для регенерации отработавших смазочных масел согласно патентуемому изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области регенерации отработавших смазочных масел.