Ввиду своей эффективности, печки и котлы на отработанном масле становятся все популярнее и популярнее в просторах нашей необъятной родины и за ее приделами. Причин тому много, основная из которых — экономическая составляющая.
Перед использованием, необходимо провести очистку отработки во избежания возможных неприятных последствий.
Зачем очищать масло перед использованием?
Дело в том, что отработанное масло само по себе имеет достаточно не однозначную структуру. В процессе эксплуатации, в него может попадать вода, тосол и другие примеси.
В процессе сгорания топливо вскипает, что может привести к самым разным последствиям.
Если в камеру сгорания котла или калорифера на отработке попадает масло с примесями тосола или воды в небольших количествах, то будет слышен характерный звук кипения или бульканья, но при этом все сгорит без каких либо хлопков и взрывов. Так устроена камера сгорания. Если воды и тосола попадает много, будет сначала кипение масла, а потом пламя потухнет, сработает зачита на автоматике и моторы подачи масла и воздуха остановятся. Котел нужно будет запускать заново.
При попадании с маслом воды или тосола в даже в небольших количествах в самодельные печи на отработке, произойдет мгновенное закипание воды в масле и выбрасывание этих паров из печи через отверстия, будет хлопок и выбрасывание пламени. Что может повлечь за собой ожоги и возгорания. Но соблюдая все меры безопасности даже самодельные печи будут безопасными!
Именно по этому, все производители котлов рекомендуют во избежания негативных последствий, отделять масло от дополнительных примесей.
Как очистить отработку от воды?
Как правило, для очистки используется простой отстойник, изготовленный из 200-литровой бочки, в самом низу устанавливается краник. Немного выше (примерно 5 см от дна) устанавливается другой краник.
В бочку заливается отработка, после чего оставляем ее на несколько дней отстаиваться. Так как плотность масла выше, оно поднимется на верх, а вода останется внизу. Остается открыть краник снизу, сточить воду/тосол либо любую другую жидкость меньшей плотности.
После этого масло можно использовать по назначению.
Очистка отработанного масла осуществляется методом, который выбирается исходя из количества и характера загрязнений и продуктов старения. При загрязнении только механическими примесями может быть достаточно простой очистки, в некоторых случаях требуется обработка с использованием химических реагентов.
На сегодняшний день наиболее распространенным и устоявшимся является разделение способов очистки масел на физические, физико-химические, химические и комбинированные.
Очистка отработанного масла физическими методами
К физическим относят методы, использование которых позволяет удалять только механические примеси: песок, пыль, частички металла, смолистые, асфальтообразные, коксообразные и углистые вещества, горючее. При этом химическая основа очищаемого сырья остается неизменной.
На практике очистка отработанного масла физическими методами осуществляется отстаиванием, фильтрацией, сепарацией (центрифугированием), отгоном горючего и промывкой водой.
Отстаивание
Отстаивание зачастую является первым и обязательным этапом очистки. Его суть базируется на естественном осаждении механических примесей и воды, находящихся во взвешенном состоянии, при спокойном стоянии масла. При этом ключевое воздействие определяется силами тяжести. Если вспомнить уравнение Стокса, то можно констатировать, что скорость осаждения механических частиц будет тем больше, чем больше их размер и удельный вес, и меньше вязкость масла.
В наибольшей степени подвержены выпадению в осадок металлические частицы, смолистые вещества и кокс.
Отметим, что отстаивание отработанных масел далеко не всегда приводит к желаемому результату. Иногда даже при существенном увеличении длительности процесса большинство примесей так и остаются во взвешенном состоянии, т.е. масло практически не отстаивается. Такая ситуация чаще всего наблюдается при очистке отработанных дизельных и автомобильных масел, в состав которых входят диспергирующие (моющие) присадки, а также масел, загрязненных мелкодисперсными примесями.
Сепарация
Сепарация представляет собой процесс центрифугирования. Центробежные силы оказывают влияние на наиболее тяжелые частицы, которые перемещаются к стенкам сосуда, образуя кольцевой слой отложений. Второй слой состоит из воды, а третий – из очищенного масла.
Фильтрация
Фильтрацией называют процесс разделения неоднородных систем с помощью пористых перегородок. Свойства последних позволяют одни фазы задерживать, а другие наоборот – пропускать.
Отгон горючего
Отгон горючего применяется при обработке масел из двигателей внутреннего сгорания. Без данной процедуры невозможно получить масла с необходимой вязкостью и температурой вспышки. Физическая основа метода отгона горючего – это разность температур кипения топлива и масла. В случае нагревания отработанного сырья сначала из него испаряется топливо и только потом масло. При знании соответствующих температур кипения нагревание прекращают в момент начала испарения масляных фракций.
Промывка водой
Промывку водой применяют в случае необходимости очистки масел от кислых продуктов – водорастворимых низкомолекулярных кислот и мыл. Если масло уже подверглось глубокому старению, то такая промывка не способна восстановить его полностью.
После того, как вода растворила кислоты, она отделяется от масла сепарацией при подогреве до 60 ºС.
Результаты очистки отработанного масла с помощью оборудования GlobeCore
Физико-химические методы
Коагуляция
Коагуляция – это способ, позволяющий улучшить фильтруемость отработанных масел, а также удалять примеси, находящиеся во взвешенном состоянии, и не удаляющихся при помощи физических методов.
Коагуляция – это слипание и укрупнение коллоидных частиц. Добиться протекания данного процесса можно при помощи добавления в масло специальных агентов (электролитов и неэлектролитов), механического воздействия (перемешивание и встряхивание), нагревания или сильного охлаждения, пропускания электрического тока или воздействия лучевой энергии. В каждом из случаев коагуляция возникает за счет ослабления связи загрязняющих частиц с окружающей их дисперсной средой.
Вещества, вызывающие коагуляцию, условно делят на четыре типа:
- электролиты – тринатрийфосфат, кальцинированная вода. Действие данных веществ базируется на создании двойного электрического поля на поверхности частиц.
- ионогенные поверхностно-активные вещества с активным органическим катионом или анионом.
- неионогенные поверхностно-активные вещества.
- поверхностно-активные коллоиды и гидрофильные высокомолекулярные соединения.
Коагуляцию проводят следующим образом. Сначала масло нагревается до температуры 75-90 ºС и обрабатывается при перемешивании 10%-м водным раствором коагулятора на протяжении 20-30 минут. Затем его отстаивают (длительность отстаивания около двух суток). После удаления отстоя масло обрабатывают при помощи специальной установки. В большинстве случаев она работает по схеме масло-глина-вода.
Установка очистки отработанного масла GlobeCore СММ-2,2
Адсорбция
Адсорбцией называют процесс удержания примесей на поверхности адсорбера. Выбор в пользу адсорбентов определяется их высокими способностями к удерживанию на собственной поверхности асфальто-смолистых веществ, кислотных соединений, эфиров и других продуктов старения.
Данный метод отличается сравнительной простотой всех операций и при грамотном использовании может применяться для очистки большинства отработанных масел.
В качестве адсорбентов могут применяться силикагели, окись алюминия, отбеливающие глины, алюмосиликатные катализаторы. Большинство из них имеют искусственное происхождение и стоят недешево. Исключения составляют отбеливающие глины, которые и адсорбируют хорошо, и добываются из месторождений, и стоят относительно недорого.
Химические методы
Сернокислотная очистка
Сернокислотная очистка отработанного масла – это, пожалуй, один из самых старых, но, тем не менее, до сих пор применяемых способов. Ее используют в нефтяной промышленности для удаления из масляных дистиллятов асфальто-смолистых веществ, кислородсодержащих и серосодержащих соединений, а также других вредных примесей.
В результате сернокислотной очистки получают вещество, разделенное на две жидкие фазы. Сверху располагается кислое масло, а снизу – кислый гудрон.
Практически все вредные вещества (но не органические кислоты) выводятся из отработанных масел вместе с кислым гудроном, а большая часть углеводородов масла остается в неизменном состоянии.
Щелочная очистка
Щелочная очистка отработанного масла может быть как самостоятельным этапом очистки, так и начальным при щелочно-земельной очистке и завершающим – при сернокислотной.
Для практической реализации щелочной очистки обычно необходима каустическая сода, кальцинированная сода и тринатрийфосфат. На выходе получают натриевые соли (мыла), которые легко можно перевести в водный щелочной раствор. Также мыла хорошо растворяются в горячей воде.
После щелочной очистки в обязательном порядке необходимо провести отстаивание масла.
Комбинированные методы
Из сведений, приведенных выше, становится ясно, что очистка отработанного масла только одним способом в большинстве случаев не приводит к ожидаемому результату. На практике приходится применять комбинацию способов.
Компания GlobeCore занимается очисткой и регенерацией различных минеральных масел с применением как классических, так и инновационных подходов. Такая философия позволяет добиться восстановления эксплуатационных свойств масел до максимально возможного уровня, что позволяет экономить денежные ресурсы. Теперь вам не нужно тратиться на покупку нового продукта для осуществления замены: масло после регенерации способно и дальше выполнять свои функции.
Особое значение в наше время приобретает экологический аспект. Процессы GlobeСore не сопровождаются загрязнениями окружающей среды. Применяемые адсорбенты реактивируются и могут использоваться на протяжении 2-3 лет.
GlobeCore знает как превратить на первый взгляд бесперспективный отход в гарантированную прибыль!
В периоды кризиса остро встают вопросы экономии сырья и материалов, вторичного использования ресурсов, восстановления выработавших ресурс механизмов и материалов.
Растет год от года добыча сырой нефти – главного сырья для производства моторных масел. Только флагман мировой нефтегазовой промышленности компания Exxon Mobil, владеющая 38 нефтеперерабатывающими заводами в 21 стране мира, ежесуточно перерабатывает 6,3 млн. баррелей сырой нефти.
Потребление моторных масел в мире составляет примерно 60 млн. т в условном топливе. И есть данные только о четвертой части этого количества, сообщающие, что после отработки ресурса масло использовано повторно либо переработано или сожжено.
По нашей стране статистика еще печальнее. За год на территории РФ собирается около 1,7 млн. т различных отработанных масел (ОМ). Переработке при этом подвергается до 0,25 млн. т, или 15%, что составляет 3,3% от общего объема потребления.
Для сравнения: в Германии, занимающей первое место в Европе по очистке ОМ, производится сбор и использование около 55% всего объема потребленных свежих масел. Немецкое законодательство в области защиты экологии обязывает производителей масла, чьи производства находятся на территории Германии, добавлять в производимые масла не менее 10% так называемого refining base oil – восстановленного масла. В некоторых европейских странах существует порядок, когда при сдаче отработанного масла сдающий получает свежее масло со скидкой.
О необходимости сбора и переработки ОМ свидетельствует тот факт, что из примерно 100 т нефти получают только 10 т моторного масла, а при переработке 100 т ОМ можно получить более 80 т уже готового к употреблению продукта.
Слили, заменили и что дальше?
В процессе эксплуатации моторных масел в них накапливаются продукты окисления. Это асфальтосмолистые соединения, нагар, лаковые отложения и др. Чтобы предотвратить выпадение осадка этих вредных соединений, в масло вносят моюще-диспергирующие присадки, которые удерживают продукты окисления в коллоидном (взвешенном) состоянии.
Значительное снижение эксплуатационных характеристик моторных масел наступает, когда присадки вырабатывают ресурс. В этот период продукты окисления начинают выпадать в осадок, тем самым вызывая усиленный износ двигателя. Такое состояние моторного масла свидетельствует о необходимости срочно его заменить.
Моторное ОМ относится к категории опасных отходов, является источником загрязнения окружающей среды. Его нельзя сливать в мусорные баки, канализацию или на землю. Из-за присущей вязкости такое масло прилипает ко всему, от песка до оперения птиц. Отработанные масла не растворимы, химически устойчивы и могут содержать токсические химические соединения и тяжелые металлы. В естественных условиях масло разлагается в течение длительного времени. Представьте, что всего 1 л моторного масла может превратить 1 000 000 л питьевой воды в техническую.
Для основного состава транспортных предприятий тема утилизации ОМ – одна из самых злободневных. Организация и содержание пунктов сбора ОМ, хранение, транспортировка, переработка – все это требует финансовых затрат. В реальности незначительную часть ОМ сжигают, а бо’льшую часть все-таки сливают либо на почву, либо в водоемы и канализацию.
А ведь бережно собранное ОМ, без внесения в него дополнительных загрязнений в виде почвенной и воздушной пыли, воды, топлива, моющих жидкостей и жидкостей не нефтяного происхождения, можно использовать после очистки и восстановления в среднефорсированных двигателях внутреннего сгорания при умеренных нагрузках, в гидравлических системах машин, в коробках передач и трансмиссиях тракторов и автомобилей при умеренных нагрузках, в ходовой части гусеничных тракторов, а также при консервации техники. Современные технологии позволяют получать такой объем смазочного масла из 1 л ОМ, для получения которого при прямом производстве тратится 42 л сырой нефти.
Процесс восстановления отработанного моторного масла в современном понимании включает удаление из него коллоидных веществ, кислот, битумных отложений, механических частиц и химического осадка, удаление газов, водного конденсата, придание восстановленному продукту цвета и запаха оригинала. Однако из существующих и реализованных в настоящее время промышленных процессов восстановления ОМ трудно выделить предпочтительные, все они не лишены как преимуществ, так и изъянов. В каждом конкретном случае при выборе предлагаемой технологии вторичной переработки ОМ необходимо исходить из анализа работы уже действующих прототипов и очень осторожно браться за внедрение новых предложений.
Как переработать?
В зависимости от примененного процесса регенерации получают две-три фракции базовых масел, из которых путем компаундирования и введения присадок получают товарные масла: регенерированные моторные можно использовать как трансмиссионные, гидравлические масла, СОЖ и пластичные смазки, а кроме того, их используют при производстве асфальта.
Обычно при восстановлении в первую очередь механическим путем удаляют свободную воду и твердые частицы. Затем идет теплофизическая фаза – выпаривание, вакуумная перегонка. За этой фазой происходит физико-химическая обработка. Дело в том, что при фильтрации ОМ наблюдается весьма незначительный эффект очистки за счет присутствия многофункциональных присадок, в составе которых есть моющий компонент. Окисные соединения, которые под действием присадок находятся в коллоидном мелкодисперсном состоянии, необходимо с помощью коагулянтов несколько увеличить в объеме, тогда масло становится фильтруемым. Исследования доказали, что оптимальное коагулирование осуществляется в случае применения моноэтаноламина.
На следующем этапе регенерируемое масло подвергают микрофильтрации, пропуская его через мембраны, различающиеся как производительностью, так и термической устойчивостью, поскольку традиционным способом увеличения удельной производительности мембран является снижение вязкости жидкости за счет повышения температуры. Наиболее распространенными являются полимерные мембраны типа МФФК. Они способны отфильтровать около 800 л/(м 2 .ч) при диаметре пор 0,07 мкм. Металлокерамические мембраны типа «ТРУМЕМ» являются самыми производительными – при диаметре ячейки 0,07 мкм они пропускают 1000 л/(м 2 .ч). Для самой тонкой очистки применяют мембраны керамические одноканальные со средним диаметром пор 0,03 мкм. Углеродные одноканальные мембраны осуществляют наиболее грубую очистку: у них диаметр пор 0,1 мкм, зато эти мембраны термически устойчивы до 300 °С.
Высшей целью регенерации является получение масел с характеристиками, превосходящими первоначальные свойства продукта, поступившего на восстановление. Это возможно, но для этого кроме вышеперечисленных этапов обработки ОМ требуется применять химические способы регенерации, связанные с использованием сложного оборудования и большими затратами. Реально же очищенные ОМ обладают достаточным запасом эксплуатационных свойств, обеспечивающих применение в менее нагруженных узлах и агрегатах машин.
Так что же конкретно?
Наука не стоит на месте. Разработана отечественная технология, получившая название «Мелиоформ», в основе которой процесс лиофобно-сорбиционной сепарации. Метод позволяет очищать и осветлять минеральные моторные масла без применения кислот и щелочей, полностью восстанавливая масляную основу при минимальных затратах.
Еще одна российская разработка – установка УОМ-100. С ее помощью восстанавливается кинематическая вязкость в очищенном масле до 9 мм 2 /с, а в поступившем ОМ этот показатель не ниже 8,5 мм 2 /с. Показатель свежего масла по ГОСТу равен 10 мм 2 /с при 100 °С. Содержание механических примесей после очистки составляет 0,01%, что уже соответствует ГОСТу. А такой важный показатель, как содержание нерастворимого осадка, равен после очистки 0,02% (содержание в ОМ – 0,7%). В результате процесса очистки полученное масло или смесь масел вполне можно использовать как гидравлическое масло, а моторные масла дизельных двигателей подходят для использования на долив в среднефорсированные двигатели. Установка комплектуется также экспресс-лабораторией, контролирующей кинематическую вязкость, загрязненность, диспергирующие-стабилизирующие свойства, содержание воды, плотность и щелочное число полученного продукта. Используя ее, можно проводить внедряемые повсеместно диагностические анализы моторных масел. При этом обслуживают установку всего два человека.
При небольших размерах – 1200х900х1000 мм очень эффективную установку УОМ-3М для очистки ОМ предлагают другие отечественные разработчики. УОМ-3М обеспечивает снижение механических примесей с 0,9% в загрязненном масле до 0,01% в очищенном. При этом в свежем масле по ГОСТу допускается 0,015% механических примесей. Производитель утверждает, что требуется только час для того, чтобы из 100 л загрязненного масла получить 95…98 л продукта. В очищенном масле загрязнений в десятки раз меньше, чем в масле, работающем без такой очистки при рядовой эксплуатации. Очистка освобождает масло от воды, осветляет.
Украинские разработчики предлагают современную серийно выпускаемую установку по регенерации любых типов минеральных масел, в том числе моторных. Причем в технологическом процессе не используются химические вещества, нет вредных отходов, подлежащих опять-таки утилизации. Производительность – от 100 до 250 л/ч по моторным маслам, размеры установки – 1900х1080х1750 мм. Затраты на регенерацию составляют 4 US $/т. Сорбента требуется около 4% от массы масла, а из тонны ОМ получают 950 кг прозрачного, чистого масла.
На пунктах техобслуживания автотракторной, дорожной и строительной техники успешно применяются стенды очистки жидкостей серии СОГ (913К1М, 913К1М, 913К1В3, 913КТ1В3). Принцип действия довольно прост – в роторе центрифуги-насоса со спиральной или тарельчатой вставкой осаждаются находящиеся в жидкости даже мельчайшие твердые и жидкие загрязнения, которые нерастворимы и обладают большей, чем очищаемая жидкость, плотностью. Установки компактные, их масса около 140 кг, но осуществляют очистку жидкостей от абразивных загрязнений до 5…10-го класса по ГОСТ 17216–2001 при исходной загрязненности 15…17-го класса. Содержание воды в масле на выходе не выше 0,05% при исходном содержании до 1%.
Глобально решает вопрос использования ОМ комплексная технология в рамках мини-завода по получению так называемого «биодизеля». Это и переработка ОМ, и в конечном итоге обеспечение предприятий агропромышленного комплекса качественным дизельным топливом из собственного сырья. С помощью разработанного нашими конструкторами и технологами оборудования растительные масла и органические жиры перерабатываются в биологическое дизельное топливо, а с помощью другого оборудования из ОМ получают дизтопливо низкого качества. Затем полученные продукты смешивают в пропорции соответственно 20% и 5% с 75% классического дизельного топлива. Такая технология, исходя из производительности мини-завода 2 тыс. куб.м/год, окупает вложения менее чем за год, параллельно решая проблемы 100%-ного использования отработанных материалов. Импортные заводы по производству биотоплива имеют, как правило, мощности 120…500 тыс. т в год, а средняя цена комплекса производительностью 200 тыс. т в год составляет около 25 млн. евро, тогда как наш мини-завод стоит не более $150 тыс. Разработчики утверждают: объем получаемого продукта за единицу времени, а это примерно 1 т/ч, значительно превосходит скорость, которую достигли производители биотоплива стран ЕС, технология которых основана на реакции взаимодействия исходных материалов – масло, щелочь, метанол при высокой температуре нагрева.
А что еще?
Помимо изложенного выше отработанные масла являются высококалорийным топливом, и это огромный теплоэнергетический ресурс. У ОМ калорийность выше, чем у угля и мазутных сортов топлива. Потенциал использования тепловой энергии ОМ сопоставим по величине со всеми потерями в тепловых сетях коммунальных систем теплоснабжения всей страны. Однако использовать потенциал полностью не удается. На заводах «отработку» обезличенно сливают в общую емкость, что недопустимо в условиях предприятий, эксплуатирующих автотехнику. Сбор ОМ из узлов и агрегатов машин должен производиться раздельно, по группам и маркам. В противном случае снижается эффективность горения. Еще хуже, если в такую масляную смесь попадет вода, отходы производства и даже взрывоопасные вещества.
Не выполняется контроль поступающего для централизованного отжига масла. Но самое плохое то, что ОМ сжигают, как правило, в физически и морально устаревших по техническим и экологическим показателям печах, не оборудованных спецавтоматикой горения. При сжигании ОМ используется подмешивание топливных отходов в состав мазута или дизтоплива, что приводит к нарушению норм предельно допустимой концентрации. Тепло сожженного масла не всегда используется рационально и уходит на сброс, что противоречит принципам энергосбережения.
Наиболее экономичным подходом, по всей видимости, является применение автономного оборудования отжига самим эксплуатирующим предприятием, рассчитывающим на собственный ресурс и свои потребности.
