Отработанные минеральные масла

Вопросу утилизации отработанных масел уделяется большое внимание, так как использование их в качестве вторичного сырья позволяет сократить потребление свежих масел и предотвратить загрязнение окружающей среды.

Общее количество отработанных масел определяется разностью между количеством свежих масел и их потерями в процессе использования. Эти потери складываются, например, в двигателях внутреннего сгорания из угара и частично утечек; в индустриальном оборудовании – главным образом из утечек, уноса со стружкой и т.д. Кроме того, неизбежны некоторые потери при транспортировке, хранении, раздаче по объектам смазки. Общие ресурсы отработанных масел составляют ~ 50 % от свежих.

Количество отработанных масел настолько велико, что не собранные или не полностью собранные для использования масла становятся одним из главных источников загрязнения земли и водоемов нефтепродуктами. Так, в США потери нефтепродуктов распределяются следующим образом, %:

Двигатели внутреннего сгорания	38,1
Промышленные механизмы	27,3
Прибрежные танкеры	11,2
Остальные типы судов	10,8
Нефтезаводы и нефтехимические пред приятия	6,3
Случайные проливы	4,2
Операции по промывке танкеров	2,1

Как видно из приведенных данных, около 65 % от общего сброса нефтепродуктов в окружающую среду составляют отработанные масла, что более чем в 10 раз превышает сбросы от нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Организационные вопросы сбора отработанных масел в значительной степени определяют как технологию их дальнейшей переработки, так и полноту использования имеющихся ресурсов. Сбор масел по отдельным сортам создает наилучшие условия по их переработке и успешно применяется при регенерации индустриальных, трансформаторных и некоторых других масел.

Переработка отработанных масел не всегда может конкурировать по экономической эффективности с их выработкой из нефти. Поэтому для предотвращения слива нефтепродуктов на землю предприятиям, перерабатывающим масла, предоставляются определенные льготы.

В процессе работы в машинах и механизмах масло окисляется, загрязняется продуктами износа деталей, металлической стружкой, пылью. В него попадает вода, топливо. Загрязнение продолжается при сборе и транспортировке. Наиболее загрязненными и трудно поддающимся очистке оказываются масла, слитые из поршневых двигателей, содержащие продукты окисления и углеродистые частицы в мелкодисперсном состоянии. Эти частицы проходят через большинство фильтров, плохо отделяются в центробежных аппаратах. Коагуляции нерастворимых соединений препятствуют присутствующие в маслах остатки диспергирующих присадок.

Важным для выбора технологии переработки является состав и структура углеводородов отработанного масла. Состав углеводородной части отработанного масла близок к составу свежего, однако в отработанных маслах (с присадками и без присадок) содержится до 15-20 % растворимых продуктов окисления (смол, оксикислот), подлежащих окислению.

Переработку отработанных моторных масел затрудняют и содержащиеся в них присадки. Часть присадок, перешедших в нерастворимое состояние, а также часть присадок, адсорбированных на продуктах загрязнений, можно удалить из отработанного масла отстоем или фильтрацией с применением растворителя и коагулянтов. Растворимая часть присадок, которую часто называют «активной», может быть сохранена в масле при его вторичной переработке. Однако это требует сбора и переработки отработанных масел строго по сортам, разработки индивидуальной технологии для каждого сорта масла. Поэтому при массовом производстве регенерированного масла стабильного качества необходимо удаление всей присадки, в том числе остатков «активной» части.

Основные направления очистки и использования отработанныхмасел. Принципиальная схема накопления отработанных нефтепродуктов и основные направления их использования приведены на рис. 3.3. Отработанные масла могут применяться для смазки грубых узлов трения, таких, как железнодорожные буксы, оси колес различных тележек и т.д., для смазки пресс-форм на железобетонных заводах, при строительстве автодорог и т.п.

Одним из путей утилизации отработанных масел является смешение их с нефтью и совместная переработка по полной технологической схеме. Этот способ с точки зрения экономической эффективности не является лучшим вариантом их использования. Кроме того, повышенная зольность отработанных масел и наличие высокоэффективных диспергирующих присадок отрицательно влияют на процесс обессоливания нефти.

Во многих странах отработанные масла применяются в качестве компонентов котельных топлив или заменителей последних. В США в настоящее время сжигают в качестве вспомогательного топлива более 3,2 млн. т отработанных масел. В ФРГ сжигается в топках около 9 % общего количества отработанных масел.

Трудность использования отработанных масел в качестве топлива в чистом виде связана с тем, что их показатели не всегда укладываются в нормы на топливо – нефтяно-топочный мазут. Существует опасность засорения топливоподающей аппаратуры и форсунок смолистыми продуктами окисления.

Наиболее перспективным и рациональным направлением использования отработанных минеральных масел является переработка их с получением компонентов масел для повторного использования. Методы переработки можно разделить на физические, физико-химические, химические и комбинированные. Выбор того или иного метода определяется свойствами сырья, назначением целевого продукта, существующими технологическими возможностями и экономическими показателями.

Наиболее часто используются такие физические методы очистки, как отстой, центрифугирование, фильтрация, отгон топливных фракций, промывка водой, вакуумная перегонка, при которой из отработанного масла можно получать дистиллятные масляные компоненты, при этом основные загрязнения концентрируются в остатке.

Из физико-химических методов для очистки отработанных масел используется коагуляция загрязнений; контактная очистка отбеливающими глинами и активированными адсорбентами; селективная очистка пропаном, фенолом и др.

Из химических методов очистки используются сернокислотная и щелочная. Но при этом остаются трудно утилизируемые отходы (кислые гудроны, шламы, сточные воды).

Рис. 3.3. Источники образования отработанных масел и направления их использования

Регенерация отработанных масел (в основном моторных вследствие их больших объемов) возможна несколькими методами. Одним из методов является контактная очистка (рис. 3.4), включающая следующие стадии:

• обработка коагулянтами масла, предварительно отстоенного от воды и крупных частиц загрязнений;

• отстой масла и удаление образовавшегося шлама;

• последовательная обработка масла отбеливающей глиной и водой;

• отгонка от масла топливных фракций и воды; фильтрация масла для отделения глины и загрязнений;

• добавление присадок или смешение со свежими маслами для получения товарных масел.

Контактная очистка масел отбеливающими тинами не позволяет удалить все продукты окисления масла. Поэтому до недавнего времени как на стадии коагуляции, так и на стадии очистки широко использовалась 98 % серная кислота. При использовании серной кислоты для очистки отработанных масел возникают значительные трудности, связанные с утилизацией кислого гудрона.

Во Французском институте нефти разработан технологический процесс очистки отработанного масла пропаном в качестве селективного растворителя.

Во многих технологических схемах переработки отработанных масел на разных стадиях процесса применяется вакуумная перегонка. В США разработана технология, получившая название «Ульрих-процесс», в которой отработанные масла подвергаются селективной очистке пропаном с последующей каталитической переработкой (рис. 3.5).

Отстоявшееся от грубых загрязнений отработанное масло поступает в отпарную колонну, в которой освобождается от воды и легкий фракций. Затем подогретое масло направляется в экстракционную колонну, где при высоком давлении и температуре смешивается с растворителем - сжиженным пропаном. Продукты осаждения удаляются, а смесь растворитель-масло отводится из верхней части колонны в отпарную колонну для отгона растворителя. Освобожденное от растворителя масло поступает в реакторы на каталитическую очистку. После каталитической очистки осветленное и стабилизированное масло смешивается с отбеливающей глиной и поступает в вакуумную колонну, заполненную насадкой. В этой колонне производится деодоризация масла, которое далее отфильтровывается от глины на фильтр-прессе. Масла, получаемые на этой установке, имеют достаточно высокое качество, что позволяет повторно использовать их наряду со свежими маслами.

Рис. 3.4. Принципиальная технологическая схема процесса