СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
METHOD FOR REGENERATION OF WASTE OILS

Изобретение относится к способу регенерации отработанных промышленных масел, в частности для выделения ценных компонентов и получения индустриальных масел путем переработки смеси нефтепродуктов отработанных (СНО).
Известные способы регенерации отработанных моторных масел [Глазков В.Ф. Отработанные моторные масла и их восстановление с целью повторного использования. Энергосберег. технол. механиз. с.х., Самара. Изд-во СГСХА, 1998, С. 84-88. Евдокимов А.Ю., Фалькович М.И. Вторичная переработка отработанных масел за рубежом. Химия и технол. топлив и масел, 1988, 10, С. 42-45.] основаны на следующих физико-химических процессах.
1. Фильтрация для удаления механических примесей (используется для предварительной очистки исходного сырья во всех известных способах регенерации отработанного масла).
2. Химическая обработка (кислотой или щелочью) для разложения и отделения различных присадок.
3. Адсорбция на пористых сорбентах для удаления полимерных добавок и коллоидных частиц.
4. Фракционная дистилляция летучих компонентов.
Недостатками известных способов химической очистки масел является расход кислот, щелочей, растворителей и коагулянтов, а также необходимость утилизации побочных продуктов, жидких и твердых отходов.
Недостатками известных адсорбционных методов очистки отработанных масел являются значительный расход адсорбентов и проблема утилизации использованного адсорбента, необходимость дополнительной очистки масла с целью удаления воды и легкокипящих компонентов.
Широкое распространение получили способы фракционной дистилляции.
Известен способ очистки отработанных масел от воды и низкокипящих фракций и устройство для его осуществления [Заявка на выдачу пат. РФ 94037575, опубл. 27.07.1996]. По данному способу очистку осуществляют путем испарения низкокипящих фракций из подогреваемой тонкой пленки водомасляной эмульсии, которую приготавливают при соотношении компонентов 1:(0,5-10), а масляную пленку турбулизируют на поверхности нагрева в вакууме. Устройство, на котором осуществляется эта очистка, содержит испарительную камеру с нагревателем, снабженную трубопроводами, подводящими водомасляную эмульсию и отводящими очищенное масло и воду вместе с отделенными примесями, а также конденсатор для сбора масла. Испарительная камера связана с вакуумным насосом, а внутри камеры установлен лопастной ротор, создающий турбулизирующую масляную пленку на поверхности испарительной камеры. Недостатками данного способа являются:
– использование значительного количества воды, испарение которой требует больших затрат энергии;
– невозможность отделения от масла нелетучих макромолекулярных соединений и коллоидных частиц различной природы, присутствующих в отработанных маслах;
– использование в конструкции установки ротора, вращающегося в условиях вакуума и повышенной температуры, поскольку закоксовывание нагретой поверхности стенок камеры и осаждение на лопастях ротора твердых примесей приводит к уменьшению толщины масляной пленки и выходу из строя испарителя.
2
-2
2
Известен способ регенерации отработанных промышленных масел и установка для его осуществления [Пат. РФ 2142980, опубл. 20.12.1999]. В соответствии с этим способом масло после предварительной очистки фильтрацией впрыскивают под давлением 2-6 кг/см в емкость-дегазатор, в которой предварительно создают вакуум 1×10 Па. Масло, распыляясь в емкости-дегазаторе, находится в виде паромасляного тумана, где масло существует в жидкой фазе, а растворенные в масле газы и посторонние жидкости переходят в паровую фазу и откачиваются вакуумным насосом. Полученное масло дополнительно очищают ультрафильтрацией на фильтре тонкой очистки и адсорбционном фильтре под давлением 15 кг/см. Недостатками данного способа являются:
-2
– технологическая сложность поддержания глубокого вакуума 1×10 Па в емкости-дегазаторе при интенсивном испарении легкокипящих компонентов масла;
– сложность отделения микрокапель масла от парогазового потока;
– невозможность отделения от масла нелетучих макромолекулярных соединений и коллоидных частиц различной природы, присутствующих в отработанных маслах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ регенерации отработанных моторных масел и установка для его осуществления [Пат. РФ 2186096, опубл. 27.07.2002] (прототип). Способ включает подачу регенерируемого масла в установку, превращение регенерируемого масла в паромасляную эмульсию путем испарения легкокипящих компонентов в эмульсионной камере, находящейся под давлением (0,2-1,0) атм, и нагретой до температуры (50-150)°С, распыление паромасляной эмульсии в вакуумной дистилляционной колонне нагретой до температуры (100-350)°С, и находящейся под пониженным давлением (0,9-0,01) атм, путем создания направленного потока капель масла от распылительного устройства к стенкам колонны, вывод из колонны легкокипящих компонентов в виде паровой фазы, конденсацию их в теплообменнике и вывод из установки в виде жидкой фазы, вывод из колонны очищенного от легкокипящих фракций масла в виде жидкой фазы, превращение очищенного от легкокипящих фракций масла в паромасляную эмульсию путем испарения легкокипящих фракций масла в эмульсионной камере, находящейся под давлением (0,3-0,01) атм, и нагретой до температуры (150-350)°С, распыление паромасляной эмульсии в вакуумной дистилляционной колонне, нагретой до температуры (250-400)°С, и находящейся под пониженным давлением (0,2-0,001) атм, путем направления движения потока капель масла по касательной к внутренней поверхности колонны и создания вихревого движения капель масла внутри колонны, а нагретых паров в направлении, пересекающем плоскость вращения вихревого потока, отделение масляной фракции в виде паровой фазы с последующей конденсацией ее в теплообменнике и отделение минеральных примесей и высококипящих компонентов в виде кубового остатка. Недостатком данного способа является технологическая сложность превращения регенерируемого масла в паромасляную эмульсию.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности регенерации отработанных промышленных масел с получением качественного индустриального масла, а также ценных компонентов (органические растворители и мазут).
Технический результат заключается в получении способа регенерации отработанных масел путем предварительной очистки от механических примесей и дополнительной кавитационной обработки, с последующей вакуумной дистилляцией на ректификационной колонне, с применением высокоэффективных катализаторов, которые удаляют полярные и ненасыщенные соединения, позволяющего получить индустриальное масло, соответствующее требованиям ГОСТ 20799.
2
Способ регенерации отработанных масел включает фильтрацию (тонкость фильтрации 300 мкм), кавитационную обработку, дополнительную фильтрацию (тонкость фильтрации 100 мкм), нагревание до температуры 200°С в теплообменниках, испарение легкокипящих компонентов в ректификационной колонне, нагретой до температуры 200°С и работающей в условиях атмосферного давления, вывод из колонны легкокипящих компонентов в виде паровой фазы, конденсацию легкокипящих компонентов в водяном холодильнике, вывод из колонны очищенного от легкокипящих фракций утяжеленного сырья, нагревание утяжеленного сырья в теплообменнике до температуры (330-370)°С, отделение масляной фракции в ректификационной колонне, работающей в условиях разрежения, равного (0,032-0,039) кг/см, и в присутствии катализатора, охлаждение масляной фракции в аппарате воздушного охлаждения до температуры (80-90)°С, конденсацию и доохлаждение масляной фракции в водяном холодильнике до температуры (40-50)°С, вывод из колонны очищенного от масляной фракции тяжелого остатка.
Технологическая схема предлагаемого способа регенерации отработанных масел представлена на фиг. 1.
Смесь отработанных масел с температурой 40°С из сырьевой емкости СЕ1 насосами по сырьевой линии с-1 подается на 2 грязевых фильтра Ф1/1 и Ф1/2 для очистки от механических примесей (тонкость фильтрации 300 мкм), а затем проходит кавитационную обработку через 2 насоса-кавитатора Н1/1 и Н1/2 для улучшения молекулярной структуры углеводородов отработанных масел с последующей доочисткой на фильтре Ф1/3 (тонкость очистки 100 мкм).
Очищенная смесь отработанных масел по сырьевой линии с-2 направляется в теплообменник Т1, где нагревается до температуры 100°С циркулирующим кубовым остатком после колонны К2, а затем по сырьевой линии с-3 направляется на теплообменник Т2, в котором нагревается до температуры 200°С термальным маслом.
По сырьевой линии с-4 смесь отработанных масел с температурой 200°С подается на первую ректификационную колонну К1, в которой происходит ее разделение на фракцию Ф1 (бензиновая фракция / органические растворители) и утяжеленное сырье. Фракция Ф1 через шлемовую трубу ф1-1 попадает в водяной холодильник Х1, где охлаждается водой (линия В4) через стенки теплообменника до температуры 40°С и попадает в сборник СБ1. Для обеспечения флегмового потока и регулирования температуры верха, в верхней части колоны К1 предусмотрен дефлегматор Д1. Температура верха колонны составляет (100-150)°С и регулируется подачей оборотной воды по линии В2 в Д1.
Из кубовой емкости КЕ1 утяжеленное сырье по линии тс-1 насосом Н2/1 Н2/2 через систему фильтров ф2/1, ф2/2 и далее по линии тс-2 подается на вход теплообменника подогревателя Т3. В теплообменнике Т3 утяжеленное сырье нагревается за счет тепла циркулирующего теплофикационного масла до температуры (330-370)°С. Затем по линии тс-3 сырье направляется в вакуумную ректификационную колонну К2. Для обеспечения дополнительной энергии для испарения предусмотрен встроенный теплообменник ребойлер Т5, в который подается циркулирующее теплофикационное масло по линии тм-3.
2
В колонне К2 происходит отделение фракции Ф2 (масляная фракция / индустриальное масло) от утяжеленного остатка. Колонна К2 работает в условиях разрежения, равного (0,032-0,039) кг/см. Конструкцией колонны К2 предусмотрено наличие опорных плит для насадок с катализатором, использование которого позволяет достичь требуемого цвета, запаха и характеристик стабильности готового продукта. В кубовой емкости КЕ2 колонны К2 для обеспечения дополнительной энергии для испарения предусмотрен встроенный теплообменник ребойлер Т4, в который подается циркулирующее теплофикационное масло по линии тм-4. С верха колонны К2 фракция Ф2 по шлемовой трубе ф2-1 попадает в аппарат воздушного охлаждения АВО1. В аппарате воздушного охлаждения за счет прохода потока воздуха через оребрённые трубки змеевика, фракция Ф2 конденсируется и охлаждается до температуры (80-90)°С. Затем по линии ф2-2 и ф2-3 пройдя водяной холодильник Х2 фракция Ф2 собирается в сборнике СБ2. В холодильнике Х2 фракция Ф2 охлаждается водой до температуры (40-50)°С. Из сборника СБ-2 по линии ф2-6 и ф2-7 насосом Н4 одна часть фракции Ф2 направляется в продуктовую емкость товарно-сырьевого парка, а вторая часть – по трубопроводам ф2-4 и ф2-5 насосом Н5 подается в верх колонны К2 на орошение. Регулирование температуры верха колонны К2 происходит за счет количества подаваемой на орошение фракции Ф2. Температура верха колонны К2 находится в диапазоне (190-220)°С.
Из кубовой емкости КЕ2 по линии то-1 тяжелый остаток ТО (мазут) направляется на вход рекуперативного теплообменника Т1, в котором передает тепло смеси отработанных масел (исходное сырье) и охлаждается до температуры (110-130)°С. Затем ТО по линии то-2 проходит водяной холодильник Х3 в котором охлаждается до температуры (70-90)°С и затем насосом откачивается в товарную емкость.
Сборник СБ2 по газовой линии г-1 соединен с системой создания разрежения. Разрежение создается водокольцевыми вакуум-насосами Н9/1 и Н9/2. Сборник СБ2 для уравнивания разрежения соединен трубопроводом г-19 с колонной К2. По линиям г-11 и г-12 не сконденсированные пары легких углеводородов и растворенные газы попадают на вход насосов Н9/1 и Н9/2. Уплотнение в рабочих колесах вакуум-насосов создается водой, которая подпитывается насосом Н10 по линии В9. В циклоне Ц1 или Ц2, установленных после вакуум-насосов, происходит разделение воды и газов. Вода по линии В10 возвращается в емкость Е2, а газы по линиям г-2 и г-3 направляются на свечу рассеивания или по линии г-4 в печь на дожиг.
В качестве теплоносителя при нагреве исходного сырья и промежуточных продуктов используется термальное масло, которое нагревается в специальном нагревателе. Термальное масло насосом Н7 подается в печь П1 в котором нагревается до температуры 390 °С, и затем последовательно по трубопроводам тм-5, тм-6, направляется в теплообменники Т2 и Т3 соответственно. После передачи своей тепловой энергии термальное масло охлаждается до температуры (31-32)°С, и направляется в емкость Е1. Дополнительно предусмотрена линия тм-8 для разогрева емкости Е1 перед пуском. Для продувки оборудования и трубопроводов предусмотрен подвод воздуха технического и насыщенного водяного пара. Для предотвращения аварийной ситуации в емкости Е1 предусмотрен подвод азота по линии а-1.
Применение предлагаемого способа позволит получать базовое индустриальное масло, полностью соответствующее требованиям ГОСТ 20799.