Способы очистки масел правильное применение

Способы очистки отработанных масел от загрязнений

Способы очистки смазочных масел от загрязнений делятся на химические, физические и физико-химические.

К химическим способам очистки относятся кислотная и щелочная очистки, восстановление масел гидридами металлов. Применение этих методов позволяет удалить из масел асфальто-смолистые, кислые, некоторые гетероорганические соединения, а также воду.

Кислотная очистка – это обработка масла концентрированной серной кислотой. Сущность метода заключается в том, что серная кислота по-разному взаимодействует с углеводородами и примесями, находящимися в очищенном продукте.
Наиболее энергично она реагирует с непредельными углеводородами. При нормальной температуре серная кислота не вступает в соединения с алкановыми и циклановыми углеводородами, но при повышенной – взаимодействует и с ними, частично растворяет ароматические углеводороды или образует с ними сульфосоединения. Масла при очистке нагревают до 40. 50 °С для уменьшения вязкости и улучшения перемешивания с серной кислотой. Эффективность кислотной очистки определяется количеством и концентрацией кислоты, временем контактирования кислоты с маслом, температурой и режимом процесса. Используется 96 %-ная серная кислота, расход составляет 3. 5 % от массы очищаемого продукта, время перемешивания 25. 30 мин.

Щелочная очистка заключается в обработке масла гидроокисью натрия (едкий натр), карбонатом натрия (кальцинированная сода) и тринатрийфосфатом. Щёлочь взаимодействует с органическими, нафтеновыми, ди- и оксикарбоновыми и другими кислотами, в результате чего образуются водорастворимые натриевые соли (мыла), которые вместе с водным раствором щёлочи удаляются после отстаивания.

Восстановление масел гидридами металлов заключается в обработке отработанных масел соединениями кальция, алюминия, лития. При этом из масел удаляется не только вода, но и карбоновые кислоты. Однако реагенты довольно дороги, кроме того, масло требует очистки от твердых продуктов реакции, а выделяющиеся в результате реакции газообразные вещества приходится нейтрализовать.

Физико-химические методы основаны, главным образом, на использовании коагулянтов, адсорбентов и ионообменных смол.

Коагуляция заключается в укрупнении и выпадении в осадок асфальто-смолистых веществ, находящихся в масле в мелкодисперсном состоянии, близком к коллоидному. В качестве коагулянтов используют неорганические и органические электролиты, поверхностно-активные вещества, не являющиеся электролитами, коллоидные растворы поверхностно-активных веществ и гидрофильные высокомолекулярные соединения.

Адсорбция основана на способности веществ, применяемых в качестве адсорбентов, удерживать загрязняющие соединения на наружной поверхности гранул и внутренней поверхности капилляров, пронизывающих гранулы. В качестве адсорбентов применяют как природные вещества (отбеливающие глины), так и синтетические (силикагель, окись алюминия, синтетические цеолиты).

Ионообменная очистка основана на способности ионообменных смол (ионитов) удерживать те загрязнения, которые в растворенном состоянии диссоциируют на ионы. Иониты представляют собой твёрдые гигроскопические гели, нерастворимые в воде и углеводородах. Процесс ионообмена можно осуществлять в статических и динамических условиях. В статических условиях масло, содержащее загрязнения в виде раствора электролита, перемешивают с ионитом, активные группы ионита переходят в стабильную солевую форму, не склонную к гидролизу при промывке. Во втором случае ионообмен происходит в полости, заполненной ионитом, при пропускании через него загрязненного масла.

Физические способы очистки не затрагивают химической основы очищаемых масел. При этом удаляются механические примеси (пыль, песок, частицы металла), а также горючее, вода, смолистые асфальтообразные и коксообразные вещества.

Наиболее распространёнными физическими способами очистки отработанных масел являются фильтрация и очистка в силовых полях. Промывка отработанного масла водой для удаления из него кислых продуктов (водорастворимых низкомолекулярных
кислот, а также солей органических кислот, растворимых в воде) заключается в пропускании через слой масла воды, которая увлекает и уносит с собой загрязняющие примеси. Этот метод получил широкое распространение для промывки турбинных
масел. Эффективность удаления из масла продуктов окисления и углистых примесей в решающей степени определяется качеством смешения воды с маслом.

Отгонка предназначена для удаления из масла влаги, остатков горючего. Влагу выпаривают при атмосферном давлении или в вакууме, а также удаляют при продувании масел горячим воздухом или инертным газом. Во избежание вспенивания и
окисления масло нагревают до 80. 90 °С при частичном вакууме (240 ГПа). Отгон горючего основан на разности температур кипения горючего и масла. При нагревании отработанного масла в первую очередь из него испаряется топливо, так как температура кипения его значительно ниже температуры кипения масла.

Гравитационная очистка является одним из наиболее простых физических способов очистки нефтяных масел. Она осуществляется в результате выпадения из масла взвешенных твердых частиц загрязнений и микрокапель воды под действием силы
тяжести. Такой процесс получил название отстаивания (седиментации). В общем случае скорость осаждения частиц зависит от высоты столба масла, размера частиц, отношения плотностей и вязкости осаждаемых частиц и масла. Увеличение температуры масла повышает скорость осаждения частиц, однако верхним пределом повышения температуры является 90 °С. При большой температуре масло вскипает. Скорость осаждения частиц подчиняется закону Стокса. Так, железная частица радиусом 10 мкм при температуре масла 80 °С осаждается со скоростью 55 м/ч. Процесс осаждения более мелких частиц может продолжаться несколько десятков часов. Ещё медленнее идет процесс осаждения алюминиевых частиц.

Процесс очистки масел от механических примесей протекает с гораздо большим эффектом в поле центробежных сил. Как в отстойниках, так и в центрифугах жидкость очищается только от тех частиц, плотность которых больше плотности жидкости.

Скорость осаждения частиц в центрифугах, имеющих частоту вращения ротора 5000. 8000 мин–1, в 1000. 2000 раз больше скорости осаждения твёрдых частиц в гравитационном поле отстойников. Для создания центробежного поля могут быть использованы два способа – вращательное движение потока масла в неподвижном аппарате или подача масла во вращающийся аппарат. В первом случае применяют гидроциклоны, во втором – центрифуги. По организации потока жидкости центробежные очистители делятся на центрифуги с ротором обычным однокамерным, многокамерным, со спиральной камерой, с пакетом конических тарелок.

Для удаления из нефтяных масел твёрдых ферромагнитных частиц можно проводить очистку в магнитном поле, создаваемом постоянными или электрическими магнитами. Помимо ферромагнитных частиц магнитные фильтры улавливают
также сцепленные с ними немагнитные частицы. Этому способствует эффект электризации немагнитных частиц. Магнитные очистители улавливают мелкие ферромагнитные частицы размером до 0,4 мкм, которые практически не задерживаются другими средствами очистки.

Вибрационная очистка масел основана на явлении коагуляции твёрдых частиц в поле колебаний с дальнейшим удалением их из жидкости. Применяются два способа возбуждения ультразвуковых колебаний в масле – гидродинамический и механический. В первом случае колебания создаются гидродинамическими излучателями, во втором – магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями, соединенными с колебательными элементами. Упругие колебания применяют в ряде случаев для разрушения молекул смол, загрязняющих масла и другие кислородосодержащие соединения.

Имеются также данные, что под действием ультразвуковых колебаний в некоторых условиях происходит не коагуляция, а диспергирование частиц загрязнений. Широкого применения на практике данный способ не нашёл.

Для очистки отработанных масел может применяться электростатическая очистка, использующая силы электрического притяжения. Загрязняющие частицы, перемещаясь вместе с жидкостью, всё время трутся о нее и под действием этого трения получают отрицательный или положительный электрический заряд. Попадая в электрическое поле, эти частицы перемещаются, притягиваясь к разноименно заряженным электродам.

Фильтрация заключается в отделении взвешенных в масле твёрдых частиц при прохождении двухфазной системы (масло с диспергированными или эмульгированными в нем загрязнениями) через пористый фильтрующий материал. Благодаря технической простоте, возможности широкой вариации и высокой надёжности фильтрация как способ очистки нефтепродуктов является наиболее распространённой. Средства фильтрации различных типов широко применяются на всех стадиях очистки (заправка, системы смазки и топливоподачи, гидроприводы и т.д.).

Описанные способы эффективны при очистке или регенерации отработанных масел на крупных маслорегенераторных станциях или заводах. Однако при этом возникают значительные трудности со сбором и транспортировкой сырья. В ряде случаев (в частности, в сельскохозяйственном производстве) из-за высокой рассредоточенности техники и сравнительно небольших объёмов отработанных масел в структурных подразделениях сбор и транспортировка сырья на крупные станции очистки оказываются трудноосуществимыми. При этом всегда проявляются следствия обезличивания – качество сырья крайне низкое, получить хороший продукт не удается.

Масло, слитое из двигателя с соблюдением необходимых мер против дополнительного загрязнения, как правило, имеет значительный запас действующих присадок и бракуется в основном из-за сильной загрязнённости продуктами старения масла и износа деталей машин, почвенной пыли, разжижения топливом, иногда оно содержит и воду. Удалив воду и основную массу загрязнений, ускоряющих износ деталей, но сохранив при этом активную часть присадок, очищенное масло можно использовать в менее нагруженных узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники. В связи с этим простые, доступные широкому потребителю способы очистки отработанных моторных масел могут принести большой экономический эффект.

Источник

Очистка отработанного масла: методы, установки для регенерации, восстановление в домашних условиях

Утилизация отработанного масла финансово затратна, но одноразовое использование оказывается еще более нецелесообразным.

Регенерация «отработки», при которой удаляются загрязнители, позволяет вернуть масло в систему и использовать повторно.

Кроме того, ст. 50 «Модельного закона об отходах производства и потребления» предупреждает о высокой потенциальной опасности отработанных нефтепродуктов для окружающей среды, запрещает их открытое сжигание и сброс в канализацию.

Ответственность собственника опасного отхода и финансовая составляющая вопроса делают регенерацию масла особенно привлекательной для хозяйствующих субъектов и просто частных лиц.

Сегодня поговорим о способах восстановления масла и установках для его очистки, а также о том, как в домашних условиях очистить моторное масло и самостоятельно дать ему вторую жизнь.

Закон об «отработке» – несколько тезисов

По ГОСТ Р 56 828.42−2018 к отработанным маслам относят жидкости из нефти или искусственного происхождения, бывшие в применении в качестве смазочного или специального материала, утратившие качества.

Стандарт дает определение утилизации отработанных масел: это их прямое (или иное) использование после восстановления первоначальных качеств.

Кроме того, регенерированное масло может применяться как сырье для производства товарной нефтепродукции.

Тем же ГОСТом установлено: очищение отработанных масел от загрязняющих примесей, в т. ч. от механических включений и воды, является их подготовкой к утилизации.

Модальный закон устанавливает в качестве НДТ утилизации отработанных масел, кроме переработки способом термического крекинга, их регенерацию.

Законом установлено, что правила по обращению с отработанными маслами, в том числе его очистка, регулируются техрегламентами страны.

Источники образования

Основные источники образования «отработки» – промышленное оборудование, технологические процессы, транспортные средства.

При работе оборудования и механизмов масло окисляется, загрязняется продуктами износа деталей, металлической пылью – физико-химические свойств масел ухудшаются, опускаясь ниже допустимых пределов.

В результате образуется отработанное масло – моторное, трансмиссионное, индустриальное, компрессорное, гидравлическое. Как правило, наиболее загрязненным оказывается моторное масло, слитое из картеров ДВС.

Образование и утилизация «отработки»:

Неутилизированные правильным способом отработанные ГСМ, отнесенные, как правило, к 3 классу опасности для ОС, способны нанести ущерб природе, отравляя воздух, воду и почву. Многие виды масел канцерогенны и долго не распадаются в естественной среде. И в то же время эти отходы – сырье для вторичного использования и должны собираться для регенерации.

Технологии очистки

Способ обработки загрязненных ГСМ выбирается в зависимости от состава исходного сырья, характера загрязнения и конечной степени очистки. Если загрязнение комплексное, применяются несколько этапов очистки на основе различных методов.

Основной принцип обработки заключается в том, что на первой стадии проводят отделение крупных включений, после чего следует тонкая очистка.

Часто применяются целесообразные для обработки разных типов масла комплексные установки – с различными устройствами очистки, подключаемые по необходимости.

Распространенный механизм таков, что в регенерационной установке сочетаются несколько физических методов, к примеру, магнитная сепарация металлических включений и фильтрация с помощью центрифуги.

Способы регенерации масел в зависимости от применяемого оборудования, вида воздействия, химического реагента, классифицируются как:

Физические методы

Физическое очищение не затрагивает химической основы масла – удаляются механические включения (пыль, песок, частицы металла), а также вода, другие жидкие загрязнители, смолистые вещества. Способы этой группы применяются, как правило, на предварительном этапе.

Отстаивание

Самый простой способ, но длительный и малопроизводительный. Отделение загрязнений происходит в устройствах простой конструкции – резервуарах-отстойниках, где механические и водные включения осаждаются на дно под воздействием гравитации.

Способ позволяет снизить нагрузку на аппараты тонкой очистки при следующих этапах регенерации.

Сепарация

Способ похож на отстаивание, но для ускорения регенерации используются центрифуги, где вместо относительно слабого гравитационного поля действуют центробежные силы.

Фильтрация

Технология заключается в прохождении загрязненного масла сквозь фильтрующий материал, задерживающий механические включения и частично жидкие вещества. Уровень очистки (грубая или тонкая) определяют размеры отделяемых частиц и величина ячеек фильтра.

Недостаток метода – периодическое закупоривание фильтров и как следствие – необходимость их восстановления или утилизации.

Перегонка

При этом способе от масла отделяются легколетучие фракции, например, бензин, попадающий в масло при неисправном ДВС. Более эффективна вакуумная перегонка, которая позволяет получить качественное базовое масло.

Перегонка выполняется в несколько этапов на тонкопленочном испарителе. Метод требует серьезных капи­тальных и текущих затрат.

Физико-химические методы

При применении методов этой группы химические компоненты масла частично трансформируются. Технологии более экономически затратные и сложные в реализации, но дают полную очистку.

Адсорбция

Адсорбция основана на способности материалов, используемых в качестве адсорбентов, удерживать в себе растворенные примеси. В качестве высокопористых поглотителей применяется природное сырье (глины, бокситы) и синтетические вещества (окись алюминия, синтетические цеолиты, силикагель).

Высококачественная регенерация в адсорберах имеет существенный недостаток – дороговизна искусственных материалов, как правило, однократного применения.

Природное сырье для адсорбции дешевле, но уступает по эффективности.

Коагуляция

Коагуляция – слипание и укрупнение загрязняющих частиц для их последующего удаления. Коагуляцию способны вызвать:

• введение раз­личных по своей природе агентов (коагулянтов);
• механическое воздействие (встряхивание или перемешивание);
• сильный нагрев или охлаждение;
• действие электрического и лучистой энергии.

В качестве коагулянтов используются электролиты (кальцинированная сода, тринатрийфосфат), ионогенные ПАВ, неэлектролиты, гидрофильные соединения, поверхностно-активные коллоиды.

Процесс продолжается 20-30 минут, после чего крупные рыхлые примеси убираются из масла с помощью одного из физических способов: отстаивания, фильтрации, центрифугирования.

Термовакуумная сушка

В основе метода лежит разность температур кипения воды и масла, воздействие низкого давления. В результате масло очищается от воды и растворенных газов. Чтобы значительно ускорить регенерацию, масло предварительно рассеивают, увеличивая при этом площадь испарения.

Ионообменная очистка

При этой технологии используются ионообменные смолы (иониты) – гигроскопические гели, нерастворимые в воде и углеводородах. Твердые вещества задерживают загрязняющие частицы, которые в растворенном виде диссоциируют на ионы.

Селективное растворение

При регенерации используются селективные растворители, обладающие способностью не соединяться с маслом, но растворять в себе загрязнители.

Масло и очиститель смешиваются, образуется контактная поверхность и все, что должно быть удалено, переходит в растворитель.

Затем фазы разделяются, причем селективные средства могут использоваться неоднократно. Технология считается высокоэффективной, но не подходит для масла с присадками, которые растворяются в очистителе. После такой обработки масло лишается первоначальных качеств.

Химические методы

При этом способе используются реагенты, вступающие с загрязнениями в химические реакции.

К химическим методам регенерации относятся:

• кислотная обработка;
• щелочное воздействие;
• восстановление гидридами металлов.

Применение химических способов позволяет избавить масло от воды, асфальто-смолистых, кислых соединений. Но после такой регенерации химические свойства масла меняются.

Кислотная очистка

В большинстве случаев используется концентрированная 96%-ная серная кислота. Масло нагревают до 40-50 °С чтобы оно стало менее вязким и лучше соединилось с кислотой.

Технологию применяют для удаления асфальто-смолистых веществ, ненасыщенных углеводородов и других соединений, выпадающих в осадок от действия кислоты.

Осадок называется кислым гудроном, легко отделяется от масла. На окончательной стадии кислота и гудрон нейтрализуются щелочью.

Щелочная очистка

Заключается в обработке масла щелочью – едким натром, кальцинированной содой, тринатрийфосфатом. Способ используют при сильной загрязненности ГСМ органическими кислотами и эфирами. В результате химической реакции образуются натриевая соль, удаляемая отстаиванием.

Восстановление масел гидридами металлов

При технологии обработки масла соединениями кальция, алюминия, лития удаляется вода и карбоновые кислоты. Однако эти реагенты стоят немало. Другие недостатки метода заключаются в том, что в результате химического взаимодействия выделяются газы, которые нужно нейтрализовать, а масло нуждается в дополнительном очищении от твердых продуктов реакции.

Оборудование для восстановления ГСМ

Рассмотрим принцип работы аппаратов для регенерации масла на примере трех различных устройств.

Передвижная установка очистки масла ИНТЕХ ГмбХ

Мобильный аппарат из углеродистой стали предназначен для максимальной очистки минерального и синтетического масла с уменьшением объема фильтруемой воды и газов. Производительность – 1400 л/час.

Этапы очистки:

1. Подача жидкости и снижение давления.
2. Закачивание жидкости через фильтр первого сепаратора (декантатора) для циркуляции в контур осушки.
3. Смешивание сырья с нагретой жидкостью, испарение воды и газов в колонне осушки.
4. Завершающий этап: фильтрование жидкостей при осушке для уменьшения количества нерастворимых частиц.

Стенды очистки жидкостей серии СОГ

Установки в основном эксплуатируются на пунктах технического обслуживания дорожной и строительной спецтехники. Принцип работы — в роторе центрифуги-насоса, оснащенной спиральной или тарельчатой вставкой, оседают нерастворимые загрязнители ГСМ.

Аппараты компактны и достаточно эффективны — очищение от абразивов по ГОСТ 17216–2001 – до 5-10 кл. при начальной загрязненности 15-17 кл. Концентрация воды снижается от исходного 1% до финального 0,05%.

Восстановление компрессорного масла холодильных аппаратов

Отработанное компрессорное масло закачивается в резервуар-реактор, где нагревается и подвергается нейтрализации хладагента (аммиака). Затем подготовленное масло в реактивных масляных центрифугах очищается от воды, механических включений, продуктов окисления, адсорбируется с помощью силикагеля для снижения кислотного числа.

Очищенный продукт пригоден для вторичного использования с ресурсом 90-95% от потенциала свежего масла.

Регенерация моторного масла в домашних условиях

Область вторичного использования отработки моторного масла довольно обширна. Особенно часто регенерированный продукт используется в некоторых ДВС, а также в гидравлическом оборудовании.

Отстаивание

Самый популярный домашний способ восстановления моторного масла – отстаивание. Для самостоятельной регенерации используется простой отстойник – 200-литровая бочка, в самом низу которой монтируется кран. Немного выше вставляется еще один кран.

В бак заливается отработка, после чего она отстаивается в течение нескольких дней. Масло, обладающее более высокой плотностью, окажется вверху, а вода с меньшей плотностью – внизу. Затем нужно открыть нижний краник, слить воду (или другую удаляемую жидкость) и получить достаточно чистое масло для повторного использования.

Жидкое стекло

Другой способ – применение жидкого стекла. Отработку помещают в емкость, нагревают до 90-95°С. Затем добавляют силикат натрия и начинают активно перемешивать массу.

Мелкие частицы слипаются в одно целое (коагуляция) примерно через полчаса, и все время нужно перемешивать смесь – это считается самым сложным в процессе.

Затем проводится отстаивание масла в течение 1,5-2 часов. Финальный этап – слив отстоявшейся жидкости и промывка дистиллированной водой, чтобы избавиться от щелочи.

Видео по теме

Предлагаем вашему вниманию видео ролик, в котором показана установка для очистки отработанного масла, ее устройство и принцип работы:

А также видео о том, как производить фильтрацию масел:

Подведем итоги

Продукт регенерации практически не отличается от масла, полученного из сырой нефти. Очистка продлевает срок службы масла на неопределенный срок, что ценно с экологической и экономической точек зрения.

В заключение немного статистики. Процесс регенерации требует энергоресурсов на 70% меньше, чем на производство из нефти, а для получения 1 литра смазочного материала требуется более 67 литров нефти или всего около 2 – отработанного масла.

Источник