СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
METHOD OF WASTE LUBRICANT RECOVERY

Изобретение относится к области нефтехимии, точнее к восстановлению свойств отработанных смазочных масел, и может быть использовано на маслоочистительных и регенерационных установках.
Известен способ регенерации отработанных масел путем фильтрации, отстаивания и очистки в центробежном поле (SU, авт. св. 1174666). Недостатком способа является низкое качество получаемого регенерационного масла.
Известен способ регенерации отработанного масла, по которому масло фильтруют, после фильтрации очищают щелочью и обрабатывают адсорбентом, и после центрифугирования из масла дополнительно удаляют металлические примеси, воду и легкие углеводороды с последующей очисткой масла в электрогидроциклоне и адсорбере с использованием природного адсорбента (RU, патент 2106398). Указанный способ не экономичен и сложен в исполнении.
Известен способ регенерации отработанного масла по упрощенной схеме путем обработки масла и его смесей 15-20%-ным водным раствором метасиликата натрия с модулем 0,5-0,9 в количестве 5-7% от массы отработанного масла при перемешивании в течение 25-30 мин с отстаиванием, центрифугированием и последующим вакуумированием при температуре 80-90°С и остаточном давлении 100 мм рт.ст. в течение 20-30 мин. Однако регенерированное масло имеет недостаточную степень очистки (RU, патент 2206606). Известен способ очистки отработанных смазочных масел путем обработки их деэмульгаторами на основе блок-сополимера окиси этилена и пропилена при перемешивании и нагревании до температуры 85-97°С в присутствии водного раствора щелочи или аммиака, взятого в количестве 0,5-1,0% от массы масла, с последующим отделением шлама (SU, патент 1567615).
Несмотря на достаточную степень очистки масла от примесей, такой способ очистки связан с использованием опасных и вредных вспомогательных материалов - концентрированной щелочи, аммиака.
Известен также способ очистки отработанных масел, включающий стадию нагревания отработанного масла до температуры 65-95°С, контактирование масла с водным раствором соли щелочного металла, который имеет концентрацию 3-10% на массу соли, отделение воды и твердых примесей из масла, введение в смесь деэмульгатора при нагревании и перемешивании до полного деэмульгирования смеси, после отстоя в течение 12-24 ч при температуре 37,7-82°С проводят отделение тонких частиц и оставшейся суспендированной воды из масла, вакуумную разгонку масла и повторную очистку от механических примесей (US, патент 4431524). Процесс осуществляют постадийно, при этом металлические примеси удаляются в несколько этапов, что связано с повышенными энергетическими затратами. Кроме того, возникает проблема с утилизацией отходов, поскольку при сжигании шлама образуются вредные выбросы, а при повторной очистке образуются отходы, идущие в накопители. Наиболее близким к предлагаемому способу регенерации отработанного смазочного масла является способ по патенту RU, №2133262 (прототип), по которому для регенерации отработанные смазочные масла обрабатывают при нагревании до температуры 80-90°С и перемешивании водным раствором соли щелочного металла, взятого в количестве 0,2-0,6% от массы масла, в течение 15-30 мин, продолжая поддерживать температуру 80-90°С. Затем в смесь добавляют водный раствор мыла в количестве 0,3-0,5% от массы масла. Продолжительность реакции 30-60 мин. Затем в смесь вводят водный раствор коагулянта в количестве 0,15-0,30% от массы масла.
Смесь перемешивают в течение 15-30 мин до полного эмульгирования. После отстоя и охлаждения отделяют шлам и проводят разгонку выделенного масла. Указанный способ-прототип обеспечивает сбор отработанных масел по маркам на установках, применяемых для малотоннажных производств, значительно упрощая, удешевляя и обеспечивая экологически более безопасную регенерацию отработанных масел.
С целью ускорения процесса деэмульгации и коагуляции примесей и последующего разделения выделенного масла на фракции, а также улучшения качества получаемого продукта предложено после обработки отработанного масла водным раствором соли щелочного металла добавлять в полученную смесь 0,3-0,4% от массы обрабатываемого масла литиевой, натриевой или калиевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты, а затем 0,2%-ный водный раствор катионоактивного органического коагулянта.
Получение предлагаемых солей перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты
3
2
2
3
2
n
3
m
[CF-CF-CF-O-[CF(CF)-CF-O-]CF(CF)-COO]Me и их свойства описаны нами в следующих источниках информации.
Синтез и антикоррозионная активность некоторых солей перфторполиоксаполипропенкарбоновых кислот / Л.М.Попова, Я.В.Зачиняев, А.Ю.Гришина, С.В.Вершилов, Е.А.Ганкин, Н.А.Рябинин, А.И.Гинак // Журн. прикл. химии. - 1994. Вып.5. - С.875-876.
Попова Л.М., Зачиняев Я.В. Синтез солей перфторполиоксаполипропиленкарбоновых кислот // Новые технологии и материалы, научно-технические достижения в хим. промышленности. - 1996. - Вып.1. - С.1-4.
Попова Л.М., Зачиняев Я.В. Взаимодействие перфторполиоксаполипропенкарбоновых кислот с карбонатами металлов и их фторангидридов с 3-амино-1,2,4-триазолом // Латв. хим. журн. - 1995. - №5-6. - С.101-104.
Процесс осуществляют следующим образом. Отработанное смазочное масло при перемешивании и нагревании до температуры 90°С обрабатывают 0,4-0,6%-ным от массы масла водным раствором силиката или карбоната лития, или натрия, или калия. При этом из отработанного масла выделяются металлические загрязнения, полярные соединения, твердые частицы, а также нейтрализуются кислоты, присутствующие в масле. Продолжая перемешивание и поддерживая температуру 90°С, в смесь добавляют 0,3-0,4% (от массы масла) водного раствора литиевой, или натриевой, или калиевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты, которая адсорбирует смолистые вещества, содержащиеся в отработанном масле, а также переводит вглубь объема мелкие частицы, стабилизирующие эмульсию. Затем в смесь добавляют катионоактивный органический коагулянт в виде водного раствора при температуре 90°С и перемешивании в количестве 0,2% от массы масла, который 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, составляющие около 0,5 мас.%, после выжигания направляют в отвал. Вода составляет 5 мас.%, имеет pH 9 (щелочная среда), после очистки через фильтр может повторно использоваться в процессе регенерации или технических целей, например для мойки деталей. Шлам составляет около 5% мас. и представляет собой коллоидную систему, включающую масло, мелкодисперсные частицы углерода, смолистые вещества, ПАВ, продукты деструкции присадок, полимерные вещества и воду. Благодаря своим свойствам может использоваться для смазки рельсов, подкрановых путей, стрелочных переводов, для пропитки железнодорожных шпал, столбов, мостовых брусьев. Масло составляет около 90% мас., подвергается сепарации, отгонке легкокипящих компонентов (воды, топлива), а затем перколяции известными способами и после добавления присадок (легирующих компонентов) направляется в товарную емкость. Полученный после отгонки из дизельных моторных масел газойль (около 5 мас.%) может использоваться как печное топливо. При данном способе регенерации отработанных смазочных масел выбросы в атмосферу ограничены испарениями с нагретого до 90°С масла и выхлопом из вакуумного насоса, после очистки от масляного тумана соответствуют требованиям к селитебной зоне прилегающих районов города.
Использование солей щелочных металлов перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты в процессе регенерации отработанных моторных масел, в отличие от мыла, не создает стойких эмульсий, происходит быстрая деэмульгация и коагуляция примесей, образовавшихся в процессе работы масла. За счет отделения влаги и коагуляции различных примесей и смол, образовавшихся в процессе эксплуатации масла, сокращается время разделения на фракции и значительно улучшается качество получаемого продукта, не требуется дальнейшей сепарации. Коагуляция в водном растворе способствует быстрому разделению на фракции (плотность отслоившегося раствора меньше очищенного масла).
Промышленная применимость предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами
Пример 1.
630 кг отработанного дизельного масла М-14-В2, предварительно нагретого до 90°С в реакторе периодического действия, при перемешивании контактируют с 2,52 кг электролита (в виде водного раствора карбоната натрия или калия с концентрацией 5%) в течение 20 мин. Продолжая перемешивание и поддерживая температуру 90°С в смесь, добавляют 1,89 кг натриевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты (в виде водного раствора с концентрацией 20%). Время обработки составляет 45 мин. Поддерживая температуру смеси 90°С и перемешивая, в смесь добавляют 1,26 кг органического коагулянта (в виде водного раствора катионоактивного сополимера акриламида АК-636Р с концентрацией 9-10%). Время перемешивания 30 мин. Полученная смесь отстаивается в течение 20 ч при 80°С. Механические частицы, вода и шлам сливают из нижней части реактора в шламосборник. Масляную фазу подвергают сепарации, отгонке дизельного топлива в роторном (пленочном) испарителе, перколяции и после введения присадок (легирующих компонентов) направляют в товарную емкость. В Табл.1 представлены основные физико-химические характеристики отработанного дизельного масла до и после регенерации предлагаемым способом. Выход целевого продукта - регенерированного масла - 570 кг (90,5%).
Пример 2.
910 кг отработанного дизельного масла М-14-В2, предварительно нагретого до 90°С в реакторе периодического действия, при перемешивании контактируют с 3,64 кг электролита (в виде водного раствора силиката натрия или калия с концентрацией 6%) в течение 20 мин. Продолжая перемешивание и поддерживая температуру 90°С, в смесь добавляют 2,73 кг калиевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты (в виде водного раствора с концентрацией 20%). Время обработки 45 мин. Поддерживая температуру смеси 90°С и перемешивая, в смесь вводят 1,82 кг органического коагулянта (в виде водного раствора катионоактивного сополимера акриламида АК-636Р с концентрацией 10%). Время перемешивания 30 мин. Полученную смесь отстаивают в течение 20 ч при 80°С. Механические частицы, воду и шлам сливают из нижней части реактора в шламосборник. Масляная фаза подвергается сепарации, отгонке дизельного топлива в роторном испарителе, перколяции и после введения присадок направляется в товарную емкость.
В Табл.1 представлены основные физико-химические характеристики отработанного дизельного масла до и после регенерации предлагаемым способом. Выход целевого продукта - регенерированного дизельного масла - 813 кг (89,3%).
Пример 3.
328 кг отработанного турбинного масла Тп-22с, предварительно нагретого до 90°С в проточном электронагревателе, при перекачке на кольцо в потоке последовательно с интервалом 20-30 мин контактирует с 1,3 кг электролита (соли щелочного металла) (в виде водного раствора карбоната или силиката натрия с концентрацией 5%), 0,98 кг литиевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты (в виде водного раствора с концентрацией 20%) и 0,66 кг органического коагулянта (в виде водного раствора катионоактивного сополимера акриламида АК-636Р с концентрацией 10%). Полученная смесь отстаивается в течение 12 часов. Механические частицы, вода и шлам сливаются в шламосборник. Масляная фаза подвергается сепарации, сушке в вакуумном баке-контейнере и фильтрации. После введения присадок масло направляется в товарную емкость.
В Табл.2 представлены основные физико-химические характеристики отработанного турбинного масла до и после регенерации предлагаемым способом. Выход целевого продукта - регенерированное масло - 295 кг (89,9%).
Пример 4.
440 кг отработанного турбинного масла Тп-22с, предварительно нагретого до 90°С в проточном электронагревателе, при перекачке на кольцо в потоке последовательно с интервалом 20-30 мин контактирует с 1,76 кг электролита (соли щелочного металла) (в виде водного раствора карбоната лития или калия с концентрацией 5%), 1,32 кг калиевой соли перфторалкоксиперфторкарбоновой кислоты (в виде водного раствора с концентрацией 20%) и 0,88 кг органического коагулянта (в виде водного раствора катионоактивного сополимера акриламида АК-636Р с концентрацией 10%). Полученная смесь отстаивается в течение 12 часов. Механические частицы, вода и шлам сливаются в шламосборник. Масляная фаза подвергается сепарации, сушке в вакуумном баке-контейнере и фильтрации. После введения присадок регенерированное масло направляется в товарную емкость.
В Табл.2 представлены основные физико-химические характеристики отработанного турбинного масла до и после регенерации предлагаемым способом. Выход целевого продукта - регенерированное масло - 402 кг (91,4%). Предлагаемый способ может быть использован на установках, применяемых для малотоннажных производств (непосредственно на предприятии, в депо или в цехе), где обеспечивается сбор отработанных масел по маркам (сортам), значительно упрощая, удешевляя и обеспечивая экологически безопасную регенерацию отработанных масел.
Таблица 1
Показатели качества отработанного смазочного масла М-14-В2 после регенерации предлагаемым способом
Наименование показателей
Требования к маслу М-14-В2 согласно ТУ 32-ЦТ-647-80
Показатели отработанного масла М-14-В2
Показатели регенерированного масла М-14-В2
Пример 1
Пример 2
1
2
3
4
5
Кинематическая
13,5…14,5
10,9
13,7
14.1
вязкость, сСт при
100°С, в пределах
85
77
86
85
50°С, не менее
Кислотное число
(без присадок), мг KOH/г, не более
0,05
0,08
0,04
0,04
Зольность масла
(с присадками),
1,0
1,0
1,0
1,0
%, не менее
Щелочное число,
мг HCl/г, не менее
2,2
1,42
3,9
4,4
Коксуемость
масла (без
0,8
0,7
0,5
0,4
присадок), %, не более
Содержание
водорастворимых
Щелочная
От нейтральной
Щелочная
Щелочная
кислот и щелочей
реакция
до щелочной
реакция
реакция
Массовая доля механических примесей, %
- без присадок
Отсутствие
0,01
Отсутствие
Отсутствие
- с присадками, не более
0,015
0,13
0,005
0,008
Содержание воды в масле, не более
Следы
Следы
Отсутствие
Отсутствие
Температура вспышки
200
160
210
220
в открытом тигле, °С, не ниже
Температура
застывания, °С, не выше
-15
-10
-15
-15
Содержание серы
в масле (без
1,1
0,6
0,2
0,3
присадок), %, не более
Плотность масла
0,9150
0,9045
0,9050
0,9095
при 20°С, г/см<sup>3</sup>, не более
Таблица 2
Показатели качества турбинного масла Тп-22с отработанного и регенерированного предлагаемым способом
Наименование показателей
Требования к маслу Тп-22с согласно ТУ 381-01821-83
Показатели отработанного масла Тп-22с
Показатели регенерированного масла Тп-22с
Пример 3
Пример 4
Кинематическая
вязкость, мм<sup>2</sup>/с
20-23
15,4
21,9
22,2
при 50°С
Индекс вязкости,
90
90
90
90
не менее
Температура вспышки в открытом тигле,
>186
160
196
190
°С, не ниже
Кислотное число,
мг KOH/г, не более
0,10
0,42
0,02
0,03
Стабильность масла против
окисления
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
(содержание осадка, %, не более)
Содержание в масле, %, не более:
- воды
Отсутствие
0,23
Отсутствие
Отсутствие
водорастворимых
кислот и щелочей
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
- механических
примесей, %
Отсутствие
0,2
Отсутствие
Отсутствие
Коррозия на
медной пластинке
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
(3 ч, 100°С)
Цветность, ед. ЦНТ, не более
2,5
2,5
2,5
2,5