Переработка отработанных масел

Известны промышленные процессы получения из отработанных масел высококачественных топлив. В США технология производства котельных топлив заключается, как правило, в отгоне воды и легких топливных фракций в простых отпарных колоннах. Конечных продукт при невысокой зольности представляет собой высококачественное топливо.

Нефтехимическая компания Lyondell Petrochemical Co. (США) на заводе в Хьюстоне ведет переработку ОМ с получением бензина и котельно-печного топлива (мощность по сырью – до 113 тыс. м³/год). На предприятии возможно также смешение ОМ с промежуточными продуктами его переработки с поучением сырья для процесса замедленного коксования.

Продукт процесса Sec-Feed можно использовать в качестве топлива для судовых дизелей, малосернистого компонента топлив, а также как вторичное сырье процесса каталитического крекинга.

Из ОМ можно получать и газообразные топлива путем газификации в псевдоожиженном слое теплоносителя (например, до 35% угольной пыли при 945 °С). Перед газификацией необходимо очищать от ПХД.

Возможна газификация отработанного масла в псевдоожиженном слое катализатора с получением синтез-газа, содержащего, %:

водород…………………25

оксид углерода…………20

метан……………………11

Экологоопасные оксиды металлов при этом смешиваются с жидким продуктом и затем отделяются.

Можно предположить, что перечисленные выше эколого-экономическим проблемы производства топлив из ОМ будут способствовать развитию получения из них более дорогих базовых масел. Однако на текущий момент этого не наблюдается и переработка с получением топлив продолжает доминировать в отрасли.

Среди прочих путей рационального использования отработанных нефтяных масел существует ряд направлений, где отработанные масла применяются не по прямому назначению. Это относится к ОМ, которые по каким-либо причинам не пригодны или не поддаются регенерации и переработке. К таким направлениям относятся: так называемое «промышленное» использование – смазка грубых узлов трения, например железобетонных пресс-форм; использование при флотационной очистке руды на обогатительных фабриках за счет высокого уровня поверхностно-активного действия масел; применение для уничтожения сорняков сельском хозяйстве, для борьбы с пылью на грунтовых дорогах и для предотвращения смерзания и прилипания сыпучих грузов к стенкам вагонов при низких температурах. Одним из негативных такого использования является факт заражения почвы.

Отработанные масла обладают достаточно высоким уровнем защитных свойств, что позволяет использовать их для приготовления консервационных смазок типа ПВК с получением продуктов, близких к свежим по уровню защитных свойств. Использование очищенного отработанного моторного масла позволило отказаться от применения в составе таких смазок защитной присадки МНИ-7.

Для временной (1,5 – 3 года) и длительной (5 – 7 лет) консервации агрегатов трансмиссий машин и другого оборудования рекомендованы некоторые отработанные трансмиссионные масла. При этом в последнем случае пригодны такие масла, как ТАД-17и, осевое Сп. В прочие масла для длительной консервации необходима добавка ингибиторов коррозии (10 – 15%) АКОР-1 и КП. Некоторые отработанные трансмиссионные масла могут быть использованы для обкатки агрегатов трансмиссий машин. При необходимости такое масло вначале подвергают очистке от механических примесей и воды.

Для целей консервации в принципе пригодны не только отработанные трансмиссионные масла, но и большинство других.

После соответствующей очистки возможно использование отработанных масел в производстве СОТС.

Очищенные отработанные масла или базовые масла вторичной переработки все шире применяются в производстве пластичных смазок. Фирма MOR (Великобритания) производит смазки с использованием последних из отработанных индустриальных масел. В СНГ также ставится вопрос о расширении сырьевой базы и вовлечение в производство пластичных смазок продуктов вторичной переработки ОМ. Установлена возможность использования в производстве смазок регенерированного технологического масла для процессов холодной прокатки металлов. Такой продукт представляет собой смесь нефтяных масел, растительных или животных жиров и жирных кислот. Последние (4–30%) являются жировым омыляемым сырьем для приготовления мыльного загустителя при производстве смазки. В качестве омыляющих агентов можно использовать оксиды, гидроксиды или карбонаты натрия, лития, бария, алюминия и других металлов. В качестве компонентов дисперсионной системы используют свежие нефтяные или синтетические масла. Для повышения качества смазок используют различные присадки.

Предложены методы отверждения отработанных масел. Получаемые продукты в зависимости от способа приготовления могут быть использованы в самых различных областях. Для получения покрытий, наполнителей и изоляционных материалов масло смешивают с поливинилхлоридом и пластификатором (диоктилфталатом); при необходимости добавляют замедлитель горения трикрезилфосфат и стабилизатор. Смесь гомогенизируют при нагревании с последующим охлаждением. Полученная масса эластична и хорошо формуется. Запатентован ряд отвердителей отработанных нефтяных масел. Как привило, эта композиция веществ с различными функциями: дибромтетрафторэтан, низкомолекулярный полифторхлорэтилен, водные растворы щелочей, бикарбонаты натрия и калия, соли фосфорных кислот, воски, высшие жирные кислоты, мыла, сложные ароматические галогенсодержащие продукты.

К новому направлению рационального использования ОМ относится получение из них твердых топлив путем отверждения и брикетирования. Такое топливо можно получать смешением двух частей 20%-ого водного раствора животного клея с двумя частями ОМ. Смесь нагревают до 80–90ºС, в горячем состоянии смешивают с пятью частями опилок и одной частью измельченной бумаги. Брикетирование проводят в нагретом состоянии. Возможна добавка отработанных масел, получаемых в процессах прокатки, в сырьевую смесь при коксовании угля.

Значительный интерес представляет разработанная компанией Power Plus Corp. (США) система автоматического контроля работающего дизельного масла, обеспечивающая его непрерывную замену путем автоматического удаления отработанного масла в небольших количествах с соответствующей заменой на свежее. Количество удаляемого из двигателя масла программируется заранее с учетом поддержания постоянного уровня качества. Наивысшим достижением компании является система ЕД 2000, объединяющая функции контроля уровня масла в картере, его потребления и непрерывной замены. Рабочие характеристики и надежность системы проверены в моторных испытаниях в течение 10 лет. При использовании системы в дизельном двигателе удаляемое отработанное масло небольшими порциями добавляется к топливу. Количество масла в такой смеси обычно несколько ниже рекомендуемого. Система предназначена в основном для применения в стационарных установках бурения на шельфе, генераторах ТЭЦ и подвижных дизелях.

3. Синтетические масла

Очистка и регенерация синтетических масел в связи с их высокой стоимостью имеют чрезвычайно важное значение. Кроме того, ряд синтетических масел (ПХД, сложные эфиры фосфорной кислоты) представляют значительную опасность для человека и окружающей среды. Важно и то обстоятельство, что часть отработанных синтетических масел неизбежно попадает в смеси при сборе для вторичной переработки ОМ и может негативно влиять на эффективность используемых процессов. В этой связи в Германии, в частности, введены ограничения на содержания полиалкиленгликолей в сырье для переработки. Однако примеси синтетических масел в смесях, как правило, незначительны.

Наиболее целесообразным и выгодным способом утилизации отработанных синтетических масел является регенерация, поскольку смешение масел различного происхождения в большинстве случаев нецелесообразно. Специфика химического состава свежих и отработанных синтетических масел существенно влияет и на методы их регенерации. За рубежом основным процессом как для нефтяных, так и для синтетических масел до сих пор остается сернокислотная очистка. В развитых странах рост объемов регенерации масел на базе синтетических сложных эфиров приводит к существенному увеличению количества кислого гудрона, поскольку серная кислота в значительной степени разлагает эти соединения.

В Средневолжском НИИ НП разработан способ регенерации огнестойкого турбинного масла на основе триксиленилфосфата. В опытно-промышленных условиях процесс проводили по схеме: перегонка – водно-щелочная и водная отмывка – сушка – доочистка сорбентом – фильтрование. Получаемый продукт соответствует нормам на свежее масло и, кроме того, может быть использован в качестве противоизносной присадки к смазочным материалам.

Технология фирмы Dalton (Великобритания) предназначена, в частности, для регенерации отработанных огнестойких авиационных масел (в том числе гидравлических жидкостей специального назначения для самолетов «Конкорд»). Услугами фирмы Dalton в области регенерации синтетических масел пользуются основные авиакомпании Великобритании и ряда других стран. Отработанные авиационные масла составляют ~30% общего объема переработки, осуществляемого фирмой.

Осушку и дегазацию работающих масел на основе сложных эфиров фосфорной кислоты можно проводить на установке фирмы Pall (Германия), принцип действия которой заключается в тонком фильтровании и вакуумной сепарации. Содержание воды в таких маслах можно снизить с 1500 до 23 млнˉ¹. Процесс Rotovac пригоден для регенерации синтетических масел на основе ПАО и сложных эфиров. Уникальным следует считать процесс ENTRA, позволяющий перерабатывать отработанные нефтяные масла на базе синтетических сложных эфиров и растительных продуктов.

Весьма важной является проблема переработки смесей отработанных синтетических и нефтяных масел. Такие смеси образуются либо из-за отсутствия элементарной культуры эксплуатации масел и сбора отработанных продуктов, либо из-за невозможности организации отдельного сбора. Подобные трудности возникают и при регенерации отработанных масел на смешанной основе (так называемых полусинтетических). Смеси отработанных масел для компрессоров холодильных машин (нефтяные компоненты и сложные эфиры пентаэритрита) предложено очищать по схеме, включающей стадии удаления основной части хладоагентов, контактной очистки асканитом, фильтрования и осушки цеолитом. Очищенная смесь пригодна для повторного использования по прямому назначению.

Основная информация по очистке и регенерации отработанных синтетических масел содержится в патентах. Масла на основе силиконов находят широкое применение, их используют, в частности, в качестве охлаждающих или изоляционных средств в электроустановках высокого напряжения. Для осушки и дегазации таких масел можно использовать последовательную очистку цеолитом (силикагелем, оксидом алюминия), а затем активированным углем или активированным природным сорбентом с последующим отделением и фильтрацией. Такая очистка исключает удаление из масла присадок. Затем проводят дегазацию в вакууме при 50–110ºС.

Предлагается очистка и осушка отработанного силиконового масла при 20–80 ºС с помощью инертного газа, получаемого испарением жидкого азота. Очищенное масло дегазируют при нагреве в вакууме. Конечный продукт содержит менее 1 млнˉ¹ воды. В ряде патентов предлагаются разнообразные способы регенерации отработанных синтетических масел. Так, регенерацию метилфенилсиликоновых масел осуществляют деполимеризацией сырья при 250–280ºС, остаточном давлении 17,3–21,3 КПа в атмосфере азота в присутствии 0,24–04% пиридина и такого же количества воды. Продукт деструкции полимерных молекул подвергают полимеризации в присутствии серной кислоты. Выход конечного продукта регенерации вязкостью 100 мм²/с при 25ºС составляет 84%.

Регенерацию масел на основе полиалкиленгликолей, легко абсорбирующих влагу при эксплуатации, предложено проводить с помощью цеолитов с частицами диаметром 0,1–10 мм. Процесс можно осуществлять в контейнере, на дно которого помещается цеолит в сетчатой упаковке; для повышения эффективности обезвоживания масло в контейнере подвергают воздействию ультразвука.

Отработанные сложноэфирные масла предложено регенерировать с помощью 3–10%-ого водного раствора серной кислоты, взятого в количестве 20–50% мас. На исходное масло. Процесс ведут при 20–80ºС с последующей промывкой водой и осушкой. По другому методу отработанное сложноэфирное масло обрабатывают при 45–55ºС 10–20%-ным водным раствором гидроксида натрия в количестве 20–30% мас. на сырье. Последующими стадиями регенерации являются выделение масляного слоя, его водная промывка, сушка и фильтрация. Процесс позволяет кроме загрязнений и продуктов старения удалить из масла присадки и продукты их окисления. При этом не происходит термической и гидролитической деструкции сложного эфира.

Для очистки смазочных материалов на основе фторхлоруглеродных соединений, попадающих при эксплуатации примесей предложен фильтрационный метод, предполагающий применение различных сорбентов – активного оксида алюминия, глинозема, боксита, силикагеля, глин и др. Предусмотрен четкий контроль качества получаемого продукта. Отработанное фреоновое масло подвергают грубой очистке от посторонних загрязнителей. Затем масло разбавляют петролейным эфиром 10:2 и после перемешивания смесь разделяют. Из выделенного масла удаляют оставшиеся компоненты петролейного эфира.

Предложен метод регенерации фторсодержащих масел типа перфторполиэфиров, перфторполифениловых эфиров, перфторполиэфиров триазина с помощью различных галогенсодержащих растворителей или их смесей. После отделения твердыхпримесей 1 часто отработанного масла смешивают как минимум с 0,5 части растворителя, при этом продукты старения масла оказываются в верхнем слое. Нижний слой для более полной очистки может быть обработан углеводородным растворителем в количестве не менее 0,2 части на 1 часть раствора сырья. После обработки нижний слой содержит очищенное масло.