Способы очистки топлива масел

Способы очистки топлива масел

Методы очистки топлив

Основными методами очистки дизельного и моторного топлива на судах и бункеровочных базах от механических примесей и воды являются: отстаивание; фильтрация; центробежная очистка.

Кроме того, в последнее время уделяют большое внима­ние разработке новых физических и физико-химических методов очистки топлив, среди которых можно выделить 2 группы: методы разового действия и методы длительного действия.

Методы первой группы основаны на предварительной обработке топлива. Как правило, технологическая обра­ботка топлива заключается в промывке его горячей водой или водяным паром. Вода — это одно из наиболее поверх­ностно-активных соединений, извлекающее из топлива большую часть загрязнений, которые сосредоточиваются на разделе фаз топливо — вода. Для более полного и быст­рого удаления воды после промывки в топливо вводят раз­личные деэмульгаторы. Такой способ водной промывки топлива позволяет удалить из него полностью примеси раз­мером 3—15 мкм, размер оставшихся в топливе частиц загрязнений не превышает 1—2 мкм.

Существуют и другие методы технологической обработ­ки топлива, например гидродинамический. В этом случае топливо пропускают через специальный конический кла­пан под давлением 21,0—35,0 МПа и редуцируют давление практически до атмосферного. В результате резкого изме­нения скорости истечения топлива и давления в клапане разрушаются сгущения асфальто-смолистого типа. Механи­ческие примеси неорганического происхождения при гидродинамическом воздействии не разрушаются. Хотя при таком способе очистки общее количество загрязнений в топливе не изменяется, но увеличение их дисперсности исключает интенсивное засорение фильтров, форсунок и трубопроводов.

На топливо также кратковременно могут воздейство­вать ультразвуковые колебания. В противоположность предыдущему способу в этом случае частицы механических примесей укрупняются вследствие акустической коагуляции и дальнейшее их удаление из топлива значительно упро­щается в процессе фильтрации.

Для очистки нефтяных топлив от воды могут быть при­менены также различного рода электросепараторы. Во всех конструкциях таких электрообезвоживающих уст­ройств электрическое поле вызывает коагуляцию капелек воды, которые затем отделяются из потока под действием гравитационных и центробежнных сил.

Физико-химические методы разового действия для уда­ления воды из топлива основаны на его фильтрации через адсорбенты, в качестве которых используют: уголь, цеолиты, селикогель, алюмогель. Несмотря на то что методы разового действия весьма эффективны, но из-за эксплуатационных недостатков: сложности, а в ряде случаев и громоздкости, их не применяют в судовых условиях.

Физико-химические методы очистки топлив длительного действия являются более перспективными из-за их просто­ты. Они позволяют поддерживать чистоту топлива на тре­буемом уровне в течение всего периода их хранения, транс­портирования и эксплуатации. Методы длительного дейст­вия основаны на введении в топливо малых количеств хи­мически активных веществ (присадок), которые сохраняют эффект своего действия с момента введения их в топливо вплоть до его сгорания в цилиндре двигателя. Присадки, вводимые в топливо, ограничивают или предотвращают полностью коррозию деталей двигателя, тормозят образо­вание смол, коагулируют механические примеси и т. д. Несмотря на очевидное преимущество этого метода на реч­ном флоте его пока не используют.

Из приведенного краткого обзора существующих мето­дов очистки жидких топлив видно все их многообразие. В основе рассмотренных методов очистки лежат различные физические и физико-химические явления. На рис. 1 приведена классификация методов очистки топлив. Широко при­меняемыми и наиболее перспективными являются отстаи­вание, фильтрация, центрифугирование, обработка в элек­трическом поле и введение присадок.

Применение на судах тех или иных методов очистки топлива зависит от тех требований, которые предъявляют в целом к системам очистки главных и вспомогательных двигателей. Конструкция судовых систем очистки топлива при простоте исполнения и обслуживания должна удов­летворять следующим требованиям:

обеспечивать полноту и тонкость очистки топлива, от­вечающего техническим характеристикам дизелей;

быть надежной и удобной в эксплуатации. В составе системы должно быть 2—3 последовательно включенных очистителя для обеспечения надежности работы системы;

эффективно удалять из топлива механические примеси и воду;

срок работы очистителей между очистками или до за­мены в них фильтрующих элементов должен быть доста­точно большим.

Основные характеристики очистных устройств: пропуск­ная способность; полнота отсева (%), отражающая долю, загрязняющих примесей, задерживаемых очистителем; тон­кость отсева, d, мкм, характеризующая максимальный раз­мер частиц, полностью задерживаемых очистителем.

Источник

Очистка топлива и масла

В некоторых случаях топливные дистиллаты, получаемые на установках, подвергаются очистке. На­пример, топливо, полученное из сернистой нефти, можно очищать от содержащихся в нем сернистых соединений, из ряда марок топлива удаляют содержащиеся в них органические кислоты и т. п.

Методы очистки разнообразны. Часто очистка топлива сводится к обработке его щелочью с последующей промывкой водой. Таким способом можно снизить содержание органических кислот и удалить некоторые сернистые соединения. Иногда выщелачиванию может предшествовать обработка топлива кислотой.

С увеличением добычи сернистых нефтей возникла острая необхо­димость очистки топлива от сернистых соединений, которые вредно

действуют на металл двигателей, а также нефтяных хранилищ и резервуаров, сокращая срок их службы. С этой целью были разработаны различные методы удаления сернистых соединений. В настоящее время широкое распространение получил метод удаления серы путем гидроочистки, являющийся каталити­ческим процессом. В качестве катализатора процесса обычно при­меняют соединения, содержащие кобальт и молибден. Процесс протекает в атмосфере водорода при температуре от 300 до 430 С и давлении от нескольких до 50—70 кГ/см2.

В результате этого процесса удается снизить содержание серы в топливе на 90—92%.

Моторное масло, получаемое из нефти, обязательно подвергается очистке для удаления вредных для работы двигателя веществ (асфаль­тово-смолистых веществ, органических кислот, некоторых сернистых соединений, непредельных углеводородов и др.).

Моторные масла делятся по способу получения на дистиллатные и остаточные. Дистиллатные масла производятся путем очистки дистиллатов, получаемых при вакуумной разгонке мазута. Остаточные масла получают, подвергая очистке полугудроны масляных нефтей. Полугудроном называется остаток после отгонки из нефти всех топливных и части легких масляных фракций.

Наиболее распространены кислотно-щелочной, кислотно-кон­тактный и селективный методы очистки масла.

При кислотно-щелочной очистке масло вначале обрабатывают серной кислотой. При этом из масла извлекаются асфальтово-смолистые вещества, высокомолекулярные ароматические углеводороды и некоторые другие вещества. Затем масло нейтрализуют щелочью. Остатки серной кислоты, сульфокислоты, образовавшиеся при обра­ботке серной кислотой, и органические кислоты реагируют со ще­лочью с образованием солей, легко растворимых в воде. Поэтому после обработки щелочью очищаемое масло промывают водой, удаляя образовавшиеся соли, а затем просушивают (отстаивание и продувка воздухом при температуре 60—70° С).

При кислотно-контактной очистке масло обрабатывают серной кислотой, а затем отбеливающей землей. Имеются земли, обладающие поверхностно-активными свойствами. Эти земли адсорбируют на своей поверхности кислые продукты и асфальтово-смолистые вещества, извлекая их таким образом из масла. Для увеличения поверхности отбеливающую землю сушат и размалывают до пыле­видного состояния. Затем, тщательно перемешав масло с землей, направляют эту смесь в трубчатую печь, где нагревают до 230— 280° С. В печи происходит процесс извлечения из масла нежелатель­ных примесей, после чего смесь тщательно фильтруют. На фильтру­ющем материале остается земля с извлеченными из масла веществами.

Наибольшее распространение в данное время получили методы селективной очистки, так как они являются более экономичными и эффективными. Таким образом, все автоцистерны, все нефтяные резервуары, а в частности и навесное оборудование (клапана СМКД, КДМ, огнепреградители ОП, хлопушки ХП и т.д.) прослужит дольше и не будет так быстро выходить из строя.

Источник

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