Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Ноября 2013 в 01:18, лабораторная работа
Проблема утилизации отходов производства приобретает особую актуальность в сегодняшнее время. Обращение с отходами, находящимися в жидком агрегатном состоянии, требует предельной внимательности и осторожности. Ведь, попадая в водоем или почву, они наносят серьезный экологический ущерб. Отработка масла относится именно к этой группе отходов. Перерабатывается она на высокотехнологичном дорогостоящем оборудовании, которое позволяет получать в результате вторсырье, пригодное для дальнейшего использования в различных отраслях промышленности. Все это делает утилизацию отработки масла весьма выгодным видом деятельности.
1.Введение 4
1.1. Актуальность проблемы переработки отработавших масел 4
1.2.Способы утилизации отработанного масла 4
2.Методы очистка отработавших масел 4
2.1. Фильтрование в поле действия центробежных сил 4
2.1.1. Устройство осадительной центрифуги 6
2.1.2. Достоинства и недостатки фильтрования в поле действия центробежных сил 6
2.2. Фильтрование через пористую перегородку 7
2.2.1. Фильтры грубой и тонкой очистки топлива 10
2.1.2. Достоинства и недостатки традиционного фильтрования 11
2.3. Фильтрование в поле действия вибрационных сил 12
2.3.1. Вибрационный (ультразвуковой) фильтр 12
2.4. Вибрационно-фильтрующие центрифуги 13
2.4.1. Вертикальная фильтрующая центрифуга 13
2.4.2. Достоинства и недостатки фильтрования вибрирующих центрифуг 13
2.5. Гидродинамические фильтры 14
2.5.2.Достоинства гидродинамических фильтров: 15
2.5.3.Схемы включения гидродинамических фильтров. 16
2.5.3.1.Примеры использования гидродинамических фильтров в схемах отбора жидкости из трубопроводов 17
2.6.Фильтрование в гидродинамическом вибрационном фильтре 19
2.6.1.Конструкция гидродинамического вибрационного фильтра 19
2.6.2.Достоинства и недостатки: 20
Заключение 21
Список использованных источников 22
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана”
(МГТУ им. Н.Э.Баумана)
Научно – учебный комплекс «Энергетическое Машиностроение»
Кафедра «Экология и промышленная безопасность» – Э9
ОТЧЁТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Гидродинамическое вибрационное фильтрование в системах очистки и восстановления отработанных высоковязких жидкостей
Руководитель
Каф. Э9 _____________________ И.А.Мягков подпись, дата
Исполнитель,
Студент гр. Э9-102. _____________________ А.Л.Косяченко
Москва 2013
Термины и определения:
Отработанное масло - отработанным маслом является любое масло, полученное из сырой нефти или синтетического масла, использованное и в результате такого использования загрязненное физическими или химическими примесями;
Регенерация масел - восстановление эксплуатационных свойств отработавших смазочных масел с целью повторного их использования;
Центрифугирование - разделение неоднородных систем (напр., жидкость - твердые частицы) на фракции по плотности при помощи центробежных сил;
Коагуляция- слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового (броуновского) движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле;
Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы. Фильтрование осуществляется в специальных аппаратах – фильтрах.
Регенерированное масло - техническое масло, получаемое очисткой отработанного масла физическим, химическим и физико-химическими методами, с эксплуатационными свойствами, восстановленными до требований нормативно-технической документации.
Адгезия – сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел.
Когезия - сцепление молекул (ионов) физического тела под действием сил притяжения
Оглавление
Проблема утилизации отходов производства приобретает особую актуальность в сегодняшнее время. Обращение с отходами, находящимися в жидком агрегатном состоянии, требует предельной внимательности и осторожности. Ведь, попадая в водоем или почву, они наносят серьезный экологический ущерб. Отработка масла относится именно к этой группе отходов. Перерабатывается она на высокотехнологичном дорогостоящем оборудовании, которое позволяет получать в результате вторсырье, пригодное для дальнейшего использования в различных отраслях промышленности. Все это делает утилизацию отработки масла весьма выгодным видом деятельности. Затраты на переработку полностью окупаются возможностью дальнейшего использования вторсырья. Решение проблемы утилизации масла несет в себе экологический и социальный эффект. Ведь окружающая среда уберегается от выбросов отработанного масла, а значит, здоровью людей ничего не будет угрожать.
В настоящее время, отработанные нефтепродукты продолжают оставаться одной из нерешенных и актуальных экологических проблем Отработанным маслом является любое масло, полученное из сырой нефти или синтетического масла, использованное и в результате такого использования загрязненное физическими или химическими примесями». Другими словами, отработанным маслом является именно то, что подразумевает его название, то есть – это любое использованное масло на нефтяной основе или синтетическое масло. При нормальном использовании такие примеси, как грязь, металлические частицы, вода или химические вещества могут смешиваться с маслом таким образом, что со временем масло не может быть использовано по назначению. Для продолжения работы такое отработанное масло должно заменяться свежим или регенерированным маслом.
Отработанное масло может быть утилизировано следующими способами:
1) Восстановление на месте использования: предусматривает удаление загрязняющих веществ из отработанного масла и его повторное использование. Хотя такая форма утилизации не восстанавливает масло в его исходное состояние, она продлевает срок его годности.
2) Отправка на нефтеперерабатывающий завод: предусматривает использование отработанного масла либо в качестве сырьевого материала на начальной стадии процесса, либо в качестве коксовика для производства бензина и кокса.
3) Регенерация: предусматривает обработку отработанного масла, удаление загрязнений для использования в качестве основы нового смазочного масла. Регенерация продлевает срок годности масляного ресурса до бесконечности. Данная форма переработки является предпочтительной, так как она завершает цикл переработки путем повторного использования масла для производства того же продукта, которым отработанное масло было изначально, и, таким образом, экономит энергию и природное масло.
4) Переработка и сжигание для извлечения энергии: предусматривает удаление воды и частиц таким образом, чтобы отработанное масло можно было сжигать, как топливо для производства тепла или энергоснабжения производственных операций. Данная форма переработки не так предпочтительна, как методы повторного использования материала, поскольку она позволяет использовать отработанное масло только один раз. Тем не менее, в результате производится ценная энергия (такая же, как при использовании стандартного топочного мазута).
Фильтрование в поле центробежных сил происходит по тем же законам, что и под действием перепада давления. Если осадок можно считать несжимаемым, а расход подаваемой суспензии обеспечивает минимальный слой жидкости над осадком в течение всего периода загрузки, то скорость фильтрования можно считать постоянной, а время фильтрования t равным времени загрузки. Если допустить, что удельное объемное сопротивление осадка rо и сопротивление фильтрующей перегородки Rп неизменны в течение всего процесса, то его основное уравнение имеет вид:
Толщина слоя осадка hо может быть определена по известному рабочему объему ротора центрифуги Vr и коэффициенту его заполнения осадком j:
hо = Vr×j/F,
а объем полученного фугата – по известному отношению объема образовавшегося осадка к объему отфильтрованной суспензии xv:
V = Vr×j×(1/ xv - 1).
Значение xv определяется экспериментально, а если известно объемное содержание твердой фазы в фугате xф, то – по формуле:
где – объемное содержание твердой фазы в суспензии,
xм – массовая концентрация твердой фазы в суспензии,
rж, rт – плотность жидкой и твердой фазы суспензии.
Замечание: В центрифугах периодического действия, оснащаемых фильтровальной тканью, унос твердой фазы с фугатом обычно незначителен, поэтому для них принимают xv ~ xс.
Из основного уравнения центробежного фильтрования можно определить производительность центрифуги по фугату Vф = V/t и время фильтрования, а заменив в нем объем V и вязкость m фугата на соответствующие характеристики промывной жидкости Vпр и mпр – время промывки осадка tпр. Центробежное давление фильтрования определяется как отношение максимума центробежной силы к площади поверхности фильтрования
где D – внутренний диаметр ротора центрифуги.
Для сжимаемых осадков время фильтрования и промывки определяется экспериментально на модельной центрифуге при совпадении режимов фильтрования и факторов разделения, например
t = kф×tм×hп/hм,
где kф=1.5-2 – коэффициент масштабного перехода,
tм – время фильтрования на модельной центрифуге,
hп, hм – толщина слоя осадка на промышленной и модельной центрифуге.
Производительность фильтрующих центрифуг периодического действия по подаваемой суспензии Vс = Vф/(1- xv), а средняя производительность за цикл работы
где tв – нормируемое время вспомогательных операций (разгон, торможение,
выгрузка осадка, регенерация фильтровальной перегородки),
tс - необходимое время осушки осадка, определяемое экспериментально.
Расчет производительности фильтрующих центрифуг непрерывного действия осуществляется на основе результатов экспериментов по разделению аналогичных суспензий на модельных машинах той же конструкции при одинаковых факторах разделения. Применить закономерности центробежного фильтрования в данном случае не удается из-за трудностей определения количества осадка в роторе и времени его обработки, т.к. размеры зон фильтрования, промывки и осушки, как правило, неизвестны.
Суспензия поступает по трубе питания(7) на разгонный конус шнека и через загрузочные окна(6) во внутреннюю полость вращающегося ротора(1). Под воздействием центробежной силы частицы твердой фазы, имеющие плотность больше, чем плотность жидкости, осаждаются на внутренней поверхности ротора и удаляются шнеком(З) в шахту выгрузки осадка(9). Очищенная жидкость (фугат) стекает через окна(10) в сборник фугата(11), откуда самотеком попадает в технологические магистрали объекта.(рис.1)
Рисунок 1 –Конструкция осадительной центрифуги
1 – ротор; 2 – редуктор; 3 – шнек; 4 – шкив ротора; 5 – окна выгрузки осадка; 6 – загрузочные окна; 7 – труба питания; 8 – опора с амортизатором; 9 – шахта осадка; 10 – окна фугата; 11 – сборник фугата.
Достоинства фильтрования в поле действия центробежных сил:
Недостатки фильтрования в поле действия центробежных сил:
Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы. Фильтрование осуществляется в специальных аппаратах – фильтрах.
При этом на фильтровальной перегородке и в ее пористой структуре накапливаются загрязнения, ее пропускная способность уменьшается – растет гидравлическое сопротивление фильтра. Предельное значение гидравлического сопротивления обуславливает определенную продолжительность времени работы фильтра, при достижении которого необходимо удалить с поверхности фильтровальной перегородки или из ее пор задержанные частицы, т. е. восстановить ее фильтрующую способность (регенерировать). При фильтровании мелкодисперсных суспензий, крупность твердых частиц которых составляет менее 40 мкм, перегородка быстро забивается мелкими частицами и теряет способность к регенерации обычными методами – зачастую, для дальнейшей работы фильтровальная перегородка должна быть заменена на новую.
Недостатком также является малая грязеемкость, увеличение перепада давления по мере забивания отверстий или пор в перегородке, наличие байпасного клапана, перепускающего без очистки часть жидкости из линии загрязненной жидкости в линию очищенной жидкости, ограничения по степени загрязненности, подаваемой на очистку жидкостей, большие габаритные размеры, увеличивающиеся по мере увеличения пропускной способности или тонкости очистки, и др. Все это приводит к возникновению дополнительных проблем по распределению количества продукта между агрегатами, контролю за ходом фильтрования на каждой из установок в отдельности, росту капитальных и ремонтных затрат периодической замены или регенерации фильтрующего элемента, встройки сигнальных устройств и т. д.
Фильтруемая жидкость при движении через слой осадка и фильтровальную перегородку встречает гидравлическое сопротивление, для преодоления которого необходимо создание перепада давления (вакуума под фильтровальной перегородкой или избыточного давления над ней). При постоянном перепаде давления скорость фильтрования падает по мере увеличения толщины слоя осадка и, следовательно, возрастания гидравлического сопротивления. В случае подачи суспензии на фильтровальную перегородку поршневым насосом фильтрование происходит при непрерывном росте перепада давления с постоянной скоростью. Если же суспензия подаётся центробежным насосом, изменяются непрерывно как перепад давления, так и скорость фильтрования. С повышением температуры скорость фильтрования возрастает благодаря понижению вязкости суспензии.
Различают следующие виды фильтрации: а) собственно разделение суспензий – отделение содержащихся в них твёрдых частиц, задерживаемых на фильтровальной перегородке; б) сгущение суспензий – повышение в них концентрации твёрдой фазы путём удаления через фильтровальную перегородку некоторой части жидкой фазы; в)осветление жидкостей – очистка от содержащегося в них небольшого количества тонких взвесей. Осадки, получаемые при фильтрах, бывают несжимаемые (их пористость в процессе фильтрации постоянна) и сжимаемые (пористость уменьшается). В случае несжимаемых осадков (например, частиц песка, кристаллов карбоната кальция) поток жидкости через фильтровальную перегородку ламинарен и скорость фильтрации пропорциональна перепаду давления и высоте слоя осадка. В случае сжимаемых осадков (например, гидроокисей металлов) эта зависимость более сложна и индивидуальна для каждой суспензии. Сжатие осадка приводит к увеличению гидравлического сопротивления и уменьшению скорости фильтрования. Для предотвращения сжатия к тонкодисперсным суспензиям добавляют коагулянты и флокулянты, способствующие агрегированию мелких частиц и повышению пористости осадка.