Регенерация отработанных минеральных масел

УДК 665.66 П.Т. Петрик, Ю.О. Афанасьев, А.Р. Богомолов, И.В. Дворовенко, А.А. Богомолов РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ МАСЕЛ

В общей проблеме утилизации промышленных отходов особое место занимает задача о переработке использованного минерального масла, в больших количествах остающегося при эксплуатации автомобильного транспорта и различных механизмов промышленных предприятий.

К минеральным маслам относят нефтепродукты: нефтяные масла и нефтяные промывочные жидкости. Отработанные нефтепродукты предназначены для регенерации, очистки и использования взамен других нефтепродуктов в соответствии с нормативно-технической документацией.

Сырьем для регенерации являются, в соответствии с ГОСТ 21046-86, нефтепродукты группы ММО - отработанные моторные (для авиационных поршневых, карбюраторных и дизельных двигателей), компрессорные, вакуумные и индустриальные масла, а также группы МИО - отработанные индустриальные масла и рабочие жидкости для гидравлических систем, газотурбинные, приборные, трансформаторные и турбинные масла.

Кроме традиционного теплофизического процесса регенерации масел (ректификация), применяющегося на нефтеперерабатывающих заводах и нефтебазах, разработаны другие технологические процессы и установки, использующие физические, физико-химические и химические методы разделения в определенной последовательности.

Физические методы применяют для удаления из масел твердых частиц загрязнений, а также микрокапель воды и некоторого количества смолистых и коксообразных веществ. Чаще всего очистка масел физиче-

скими методами осуществляется в поле центробежных сил (центрифугирование).

Для удаления из масел лег-кокипящих примесей применяют выпаривание или вакуумную отгонку (теплофизические методы).

Физико-химические методы

включают коагуляцию, адсорбцию и селективное растворение.

К химическим методам очистки относятся кислотная и щелочная очистка, окисление кислородом, гидрогенизация и т.д.

Установки для полного восстановления качества отработанного масла, как правило, используют физические, физико-химические и химические

методы разделения. Сочетание этих методов позволяет регенерировать отработанные масла различных марок с различной степенью снижения показателей качества.

Такие установки сложны в эксплуатации и требуют определения показателей качества

масла до и после переработки. Отходы после переработки нуждаются в утилизации.

Поэтому более широко распространены установки частичного восстановления качества отработанного масла. Они

предназначены для очистки масел от механических примесей и воды на основе физических методов разделения.

Рис. 2. Принципиальная схема установки 1 - плёночный испаритель, 2 - сепаратор, 3 - сборник мас-ла,4 - вентилятор, 5 - ёмкость сырья, 6 - насос, 7 - теплообменник, 8 - вентиль, 9 - теплообменник

Рис.1. Принципиальная схема метода регенерации 1 - источник, 2 - сырьё, 3 - нагреватель, 4 - сепаратор, 5 - маслоотделитель, 6 - чистое масло

SS П.Т. Петрик, Ю.О. Афанасьев, А.Р. Богомолов, И.В. Дворовенко, А.А. Богомолов

Существует ряд установок для регенерации масел, разработанных ВНИПТИМЭСХ (УХРМ-1, УМС-4МВ, МРУ и др.) [1]. Все эти установки построены по одному физикомеханическому методу и содержат центрифугу как необходимый элемент. Поэтому эти установки сложны в эксплуатации, а наличие центрифуги снижает их надежность и долговечность.

Предлагается принципиально новый метод регенерации отработанных минеральных масел. Установка, построенная по этому принципу, не содержит вращающихся механических частей, проста и надежна в эксплуатации. Полученное (регенерированное) масло представляет собой чистый продукт без присадок, воды и механических частей.

Сущность этого метода поясняется рис.1.

Отработанное масло (сырье) 2 загружается в испаритель 1, где нагревается до температуры 140-180 °С посредством нагревателя 3. Со свободной поверхности происходит испарение масла тп, от постороннего источника (компрессора, вентилятора) в испаритель подается воздух массовым расходом Мв. В результате взаимодействия паров масла и холодного воздуха происходит объемная конденсация масла с образованием тумана. При определенных значениях температуры масла и скорости воздуха в объеме испарителя происходит укрупнение частиц масляного тумана.

Туман (массовым расходом Мв+ тп), направляется в сепаратор 4, где в отделителе 5 выделяется чистое масло, а воздух выбрасывается в атмосферу. В качестве маслоотделителя 5 применяются фторопластовые пористые фильтры (ФЭП) или импакторы. Стекая по поверхности маслоотделителя чистый продукт попадает в нижнюю (приемную) часть сепаратора 6.

На основании рассмотренного метода была разработана

стационарная установка регенерации отработанных масел, в которой масло двигается в виде пленки по внутренней поверхности обогреваемой трубы.

Принципиальная схема установки изображена на рис. 2.

Основной аппарат установки - это кожухотрубный пленочный испаритель 1. В трубном пространстве испарителя сверху вниз стекает пленка масла с температурой 150-180оС. Из испарителя масло (сырье) попадает в емкость 5 для отработанного масла. Сырье в испаритель подается насосом 6 через теплообменник 7, где предварительно подогревается. Вентиль 8 служит для регулировки расхода масла и организации устойчивой пленки на внутренней поверхности труб испарителя. Снизу вверх (противоток) по трубам испарителя движется поток холодного воздуха, нагнетаемый компрессором или вентилятором высокого давления 4. Образующийся в трубах испарителя туман поступает в сепаратор 2, где капельки масла отделяются от воздуха. Чистое масло из сепаратора поступает в сборник 3, а воздух выбрасывается в атмосферу. Теплообменник 9 используют в случае замкнутого парогазового контура. В этом случае воздух в теплообменнике 3 охлаждается водой из водооборотного цикла.

Для нагрева масляной пленки в межтрубное пространство пленочного испарителя 1 подается насыщенный или перегретый водяной пар давлением 0,6-

0,9 МПа.

В качестве отделителя масла из потока масляного тумана возможно применение фторопла-

стового пористого элемента.

Фторопластовый фильтр эффек-

тивно разделяет масляный туман

когда скорость движения тумана через поры фильтра (фиктивная скорость) достигает определенного значения. Опыты, проведенные на различных фильтрующих элементах показали, что разделение смеси масло-воздух происходит при фиктивной скорости не менее 0,6 м/с. Недостатком ФЭП является то, что его гидравлическое сопротивление потоку не является постоянной величиной, а увеличивается со временем работы установки по мере насыщения его маслом. Это усложняет эксплуатацию установки.

Этот недостаток отсутствует у другого разделительного элемента сепаратора, выполненного на базе импактора. Им-пактор содержит набор сдвоенных элементов "сопло - заслон-

Рис.З. Система сопло-заслонка

ка" различных размеров. Поток масляного тумана разгоняется в сопле и резко ударяется о заслонку (рис. 3). На заслонке поток тормозится (ю=0) и давление возрастает до максимального значения. Капли масла оседают на заслонке и стекают в сборник чистого масла 3 (рис.2). Лабораторная установка регенерации, схема которой представлена на рис. 2, исследована

400-

200

0

125 150 175 С 200

Рис. 4. Зависимость выхода масла от температуры: 1 - испарение с неподвижной поверхности, 2 - при пленочном движении, 3, 4 - линии тренда для экспериментальных данных 1 и 2 соответственно

в КузГТУ совместно с ИТ СО РАН на стенде. В качестве пленочного испарителя был выбран стеклянный теплообменник "труба в трубе". Пленка масла стекала по внутренней поверхности трубы диаметром 25,5 мм и длиной 240 мм. Для обогрева использовалось кольцевое пространство, по которому циркулировал глицерин с температурой 180-210°С. Температура пленки масла изменялась от 140 до 180°С. Данные по выходу готового продукта представлены на рис. 4.

Сравнение результатов экспериментального исследования двух способов регенерации масла (при испарении с неподвижной поверхности и при пленочном течении масла по внутренней поверхности трубы) показывает, что наиболее эффективным является способ испарения масла из движущейся пленки. Удельная производительность (количество масла, испаряющегося с единицы поверхности в единицу времени) в исследованном диапазоне температур во втором случае приблизительно в 4 раза выше, чем

при испарении с неподвижной поверхности. Из рис.4 видно, что с повышением температуры масла выход регенерированного масла увеличивается для обоих способов, при пленочном испарении рост более значительный.

В отличие от процесса ректификации (отгонки) масла, предложенный метод регенерации является пожаро- и взрывобезопасным методом. По качеству полученного продукта он ни в чем не уступает продукту, полученному при ректификации

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проблема маслоиспользования в России [Электронный ресурс] - 2003. - Режим доступа: http://www.lto.h1.ru/mas/problem.html.

2. Моторные масла - рекомендации по использованию [Электронный ресурс] - 2003. - Режим доступа: http://www.lto.h1.ru/mas/recomend.html.

3. Севрюгина Н.С. Сравнительный анализ методов восстановления свойств моторных масел [Электронный ресурс] - Орел, 2001 - Режим доступа: http://www.ostu.ru/conf/ers2001.html.

4. Электронный сайт лаборатории технического обслуживания ВНИПТИМЭСХ (ЛТО) [Электронный ресурс] - 2003. - Режим доступа: http://www.lto.h1.ru

Авторы статьи:

Петрик Павел Трофимович

- докт. техн. наук, проф., зав. каф. процессов, машин и аппаратов химических производств

Афанасьев Юрий Олегович-

- канд. техн. наук, доц. каф. процессов, машин и аппаратов химических производств

Богомолов Александр Романович

- канд. техн. наук, доц. каф. процессов, машин и аппаратов химических производств

Дворовенко Игорь Викторович

- канд. техн. наук, доц. каф. процессов, машин и аппаратов химических производств

Богомолов Артем Александрович

- соискатель каф. процессов, машин и аппаратов химических производств

УДК 541.49: 546.47.732.+547.775 О.В. Каткова, Н.Н. Чурилова, Т.Г. Черкасова

ВНЕШНЕСФЕРНЫЕ

Комплексные роданиды переходных металлов с различными органическими лигандами подробно описаны в [1]. Данные о комплексных роданидах переходных металлов с амидопирином (1-фенил-2,3-диметил-4-

аминопиразолоном-5) - органическим основанием, обладающим жаропонижающим и анальгезирующим действием на организм человека [2], немногочисленны и зачастую противоречивы. Введение амидопирина приводит к значительному утя-

ПЛЕКСЫ РОДАНИДОВ С АМИДОПИРИНОМ

желению молекул комплексных соединений, следствием чего является понижение растворимости комплексов, с одной стороны, и увеличение прочности самих комплексных соединений, с другой. Известно, что в зависимости от кислотности среды переходные металлы с амидопирином образуют комплексы двух типов. При pH среды близкой к нейтральной, образуются координационные соединения, во внутренней сфере которых находятся металл, тио-

ЦИНКА И КОБАЛЬТА

цианат-ион и амидопирин. В кислых водных растворах (рН~2) переходные металлы образуют внешнесферные комплексы состава [Ме(МС8)4] (АтуН)2 [3].

Целью данной работы было получение и внешнесферных роданидов цинка и кобальта с амидопирином и их исследование с помощью физикохимических методов анализа.

Экспериментальная часть