Утилизация отработанных смазочно-охлаждаемых жидкостей

Приготовление эмульсии состоит  в смешивании масла с водой  и эмульгатором. Все масляные эмульсии обладают большой устойчивостью. При обычном отстаивании в течение 3 мес концентрация масла снижается всего на 10-20%.

Разрушению эмульсий, т. е. расслоению системы, препятствует упругая  оболочка эмульгатора (органической кислоты), молекулы которого ориентированы углеводородным радикалом в сторону частицы масла, а карбоксильной группой - в сторону воды.

Сброс отработанных СОЖ в  канализацию наносит вред окружающей среде и расточителен. Утилизация отработанных СОЖ осуществляется путем разрушения эмульсии, разделения ее на компоненты и очистки последних. Содержание масла в СОЖ достигает 50 г/л, а количество СОЖ, подлежащих замене на предприятии, составляет 1 - 300 м /сут. Поэтому регенерация отработанных эмульсий на крупных предприятиях экономически эффективна.

Для разрушения эмульсий применяют  следующие методы: центрифугирование, фильтрование, реагентную коагуляцию, термический метод, а также их комбинацию.

В процессе центрифугирования  при большой частоте вращения (фактор разделения - не менее 7250) происходит разрушение коллоидной системы, в результате которого масло, имеющее меньшую плотность, чем вода, отделяется от дисперсионной среды. Для облегчения этого процесса в эмульсию добавляют кислоту, в присутствии которой разрушается гидратная оболочка эмульгатора на поверхности частиц масла. Содержание ее в смеси должно обеспечивать рН среды, равный 1 - 2, что требует использования центрифуги в кислотостойком исполнении.

Для фильтрования СОЖ на базе фильтр-пресса ФПАКМ разработан многоярусный фильтр типа МБ1 с бумажной лентой, уложенной на латунной сетке, протянутой между фильтрующими плитами. Фильтр МБ1 выпускается с размерами фильтрующих поверхностей 5; 10 и 20 м. Фильтрование проводится под давлением до 0,2 МПа. Управление всеми операциями автоматизировано, но конструкция фильтра допускает работу и в полуавтоматическом режиме.

Реагентная коагуляция заключается в добавлении к эмульсии сернокислого алюминия, хлорного или сернокислого железа в сочетании с известковым молоком или едким натром. Общее количество реагентов 7-8 г/л. После разрушения эмульсии вследствие протекания химических реакций в процессе отстаивания минеральные компоненты выпадают в осадок. Образующийся осадок удаляется и утилизируется.

Наиболее эффективны централизованная переработка СОЖ на крупных промышленных установках методом реагентной флотации, а также термические методы утилизации.

Принципиальная схема  непрерывной установки по разрушению отработанных СОЖ методом флотации приведена на рис. 1.

При этой технологии основная часть масла (85 - 90%) отделяется уже в центробежном сепараторе 2. Полученное после сепаратора масло может использоваться в качестве топлива или для приготовления свежих эмульсий. Более глубокая очистка эмульсии (точнее - того, что от нее осталось после сепарации) производится во флотаторе 4 с использованием реагентов. Принципиальная схема термической установки обезвреживания СОЖ приведена на рис. 2.

Принцип действия такой установки  состоит во вспенивании эмульсии с помощью ПАВ в сборнике 1 и  подаче пены в пароге - нераторный реактор 4, где она равномерно сгорает при 1500 - 1600 °С. Дымовые газы, проходя через барботажный аппарат 5, отдают тепло для упаривания СОЖ. Конденсация пара, содержащегося в дымовых газах, выходящих из барботажного аппарата 5, Производится водой в скруббере 7. Выходящая из него чистая вода подается в систему оборотного водоснабжения. Производительность установки составляет 5 т/ч.

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 25º С 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.

Возможно использование  отработанных синтетических масел  в качестве топлив, имеющих, однако, более низкую теплоту сгорания по сравнению с ОМ. В отличие от сложноэфирных масел, смешивающихся  с нефтяными, ПАГ образуют с последними двухфазную систему, создающую трудности  при прокачке и впрыске такого топлива. В связи с этим в ряде стран ЕС при сборе запрещается  смешение ОМ и ПАГ.

В связи с ростом потребления  синтетических масел и усилением  мер по охране окружающей среды значение процессов очистки и регенерации  отработанных продуктов в дальнейшем будет возрастать.

4 Отработанные смазочные материалы за рубежом

Управление отработанными  маслами в ЕЭС подчинено отдельной  Директиве по утилизации отработанных масел 75/439/ЕЕС от 16.06.1975 (утилизация включает в себя сбор, транспортировку, переработку (в том числе регенерацию) и захоронение отработанных масел).

В Директиве ЕЭС отработанные масла впервые рассматриваются  не как отходы, подлежащие уничтожению, а как отработанные продукты, подлежащие вторичному использованию. Деятельность сборщиков, перевозчиков и переработчиков подлежит обязательному лицензированию.

Важным фактором реализации положений Директивы ЕЭС являются предусмотренные в ней ежегодные  отчеты стран – членов ЕЭС в  Комиссию ЕЭС о своем техническом  уровне, опыте и достигнутых результатах.

Для обеспечения жизнеспособности требований Директивы ЕЭС предусматриваются  способы экономического стимулирования предприятий, занимающихся утилизацией  отработанных масел (соответствующие  ценовая, налоговая и акцизная политики, субсидии и вознаграждения). Эти  предприятия в качестве компенсации  за обязательства, возлагаемые на них, могут получать дотации за оказанные  услуги. Благодаря такой законодательной  системе в странах ЕЭС достигнуты высокие показатели по сбору и  переработке отработанных масел.

В некоторых странах ЕЭС (Австрия, Бельгия, Финляндия, Франция, Ирландия, Италия, Люксембург, Португалия, Испания, Великобритания) отработанные масла, применяемые в качестве топлива  для энергетических целей, полностью  освобождены от налогов. Эта фискальная политика, пролонгированная до 2006 года, поддерживает применение отработанных масел в качестве топлива и создает дефицит сырья для производителей регенерированных масел. Однако в последние годы наметилась серьезная тенденция к утилизации отработанных масел: законодательство ЕЭС все больше отдает предпочтение регенерации отработанных масел как наиболее экологически безвредному способу их утилизции.