Библиографическое описание:

Чупрова Л. В., Муллина Э. Р., Ершова О. В., Родионова Н. И. Химико-технологические аспекты процесса регенерации нефтеотходов // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 235-237.

Наблюдающийся в настоящее время устойчивый рост промышленного производства сопровождается увеличением количества промышленных отходов, среди которых значительную долю составляют отработанные нефтепродукты, основную часть которых составляют минеральные масла.

Источниками образования отработанных масел являются: транспортные средства, станки и различное промышленное оборудование, энергетическое оборудование и технологические процессы.

Общая масса минеральных масел, поступающих в отходы в течение года во всем мире, оценивается в 40 млн.т. Из них только 20 млн.т собирается, а подвергается переработке не более 2 млн. т, что составляет 5 % от количества образующихся отходов [1, 3].

Россия, где переработке подвергается всего 3 % отработанных масел, значительно уступает большинству европейских стран, в которых перерабатывается 30–38 % отработанных масел [3]. Поэтому проблема регенерации отработанных масел очень актуальна для нашей страны.

В соответствии с рядом принятых постановлений директивных органов, отработанные нефтепродукты подлежат повторному использованию как ценные материально-технические ресурсы. В связи с этим все предприятия и организации обязаны осуществлять сбор, учет, рациональное использование и сдачу отработанных нефтепродуктов на базы нефтесбытовых организаций для передачи их на пункты регенерации или нефтеперерабатывающие заводы. Большая часть отработанных масел, как правило, регенерируется на местах потребления [1, 3, 4].

В зависимости от процесса регенерации получают 2–3 фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла: моторные, трансмиссионные, гидравлические, а также пластичные смазки и смазочно-охлаждающие жидкости [3, 5]. Средний выход регенерированного масла из отработанного составляет 70–85 % в зависимости от применяемого способа регенерации, в то время как при переработке сырой нефти выход товарных масел не превышает 10 % [2].

Наиболее важным фактором, определяющим возможность и технологические особенности переработки отходов смазочных масел, собираемых в регионах, например, в крупных городах, является сложный и непостоянный состав сырья, содержащего не менее 60 % отработанных моторных масел. Высокоэффективные присадки, содержащиеся в современных моторных маслах, и тяжелые углеводородные компоненты, входящие в состав ряда масел, приводят к образованию стабильных коллоидных дисперсий и гелей, удерживающих в объеме отработанных масел значительное (до 10 %) количество загрязнений, подлежащих удалению при переработке в товарные виды нефтепродуктов.

Апробированная в лабораторных условиях комплексная технология, обеспечивающая оптимальную степень очистки и фракционирования отработанных масел в зависимости от параметров каждой партии сырья, предусматривает постадийную переработку.

На первом этапе сырье произвольного состава после обычных подготовительных операций подвергается обработке серной кислотой. Серная кислота используется в значительно меньшем количестве, чем при известных способах сернокислого обессоливания, но достаточном для нейтрализации диспергирующих компонентов и устранения их действия. После удаления образующегося шлама остатки кислоты нейтрализуются беззольным органическим основанием. Обеззоленные таким образом отходы масел полностью соответствуют стандарту на топочный мазут марки 100 и могут быть реализованы как полноценное котельное топливо с рентабельностью около 100 %.

После этой стадии проводится экспресс-анализ компонентов. Перспективные партии сырья подвергают вакуумной перегонке в два этапа. Вначале производится отгон топливных фракций и наиболее легких масляных фракций с получением на выходе печного или газотурбинного топлива. Затем при температуре 290–350°С и давление 0,1 атм отгоняется средний масляный дистиллят. Общая глубина отгона не превышает 70–80 %, что предотвращает образование осадков, их разложение и коксование на поверхностях испарителя.

Остаток перегонки добавляется в котельное топливо, получаемое сернокислотной очисткой. Дистиллятные масляные фракции вследствие удаления наиболее легких и наиболее тяжелых компонентов имеют вязкостно-температурные и другие свойства, соответствующие дистиллятным индустриальным и базовым нефтяным маслам, и могут быть использованы в качестве базовых масел для производства товарных смазочных масел.

Расчетный выход продукции на количество сырья: котельное топливо — 30–40 %, базовые масла — 30–35 %, печное топливо — 15–25 %, вторичные отходы — 5–8 %.

Кислый гудрон, образующийся в качестве вторичного отхода, состоит из частично сульфированных неуглеводородных веществ, сравнительно легко поддающихся биоразложению, что вместе с полным обеззоливанием топлив обеспечивает технологии высокие экологические показатели.

Получение трех видов товарной продукции позволяет оптимизировать глубину переработки отходов смазочных масел и увеличить объем прибыли до уровня, обеспечивающего жизнеспособность предприятия при переработке 1,0–1,5 тыс. тонн отходов в год.

В настоящее время существует два основных направления утилизации отработанных нефтепродуктов: утилизация без переработки и утилизация на основе переработки, т. е. регенерация.

При утилизации без переработки используют механические и термические методы.

Для утилизации отработанных масел на основе переработки могут применяться физико-химические, термохимические и биологические методы, при использовании которых достигается наиболее высокая степень экологической безопасности. Кроме того, физико-химические методы, используемые при регенерации, позволяют получить в качестве целевого продукта регенерированные масла [1, 5, 6].

Регенерация является многоступенчатым процессом и в общем виде включает следующие этапы: очистка отработанных масел от твердых частиц, обезвоживание, удаление легкокипящих фракций и продуктов изменения углеводородов и на последнем этапе введение легирующих присадок (рис.1).

Рис. 1. Стадии процесса регенерации отработанных технических масел

Отдельные этапы процесса регенерации отработанных масел могут исключаться, совмещаться или выполняться в иной последовательности в зависимости от конкретных физико-химических свойств регенерируемого масла и особенностей технологических операций, выбранных для восстановления качества этого масла.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается ряд комплектных установок для регенерации различных масел, которые отличаются разнообразием используемых методов. Среди них есть промышленные стационарные установки с большой производительностью и небольшие установки, предназначенные для очистки масел на транспортных и промышленных предприятиях [1, 4, 7].

В существующих регенерационных установках на начальных этапах восстановления качества отработанных масел применяются физические методы, позволяющие удалить из масла твердые загрязнения, воду и легкокипящие фракции, затем используются физико-химические методы (главным образом коагуляция и адсорбция), а при необходимости используются химические методы регенерации, которые чаще применяются в заводских условиях [6, 8].

Такая многоступенчатость приводит к усложнению технологии регенерации, требует применения крупногабаритного и металлоемкого оборудования, а также использования разнообразных расходных материалов. Подобные технологии нецелесообразны для малых и средних предприятий, вследствие их высокой стоимости и значительных габаритных размеров. Поэтому при создании регенерационной установки для данных предприятий основной задачей является сокращение количества технологических операций, что позволит упростить конструкцию установки, уменьшить ее габаритные размеры и массу, облегчить работу обслуживающего персонала. Малогабаритные регенерационные установки позволят производить регенерацию отработанных масел в местах, их потребления, исключая таким образом транспортировку отработанных масел на пункты переработки, что связано со значительными потерями масла и загрязнением окружающей среды. Кроме того, при этом обеспечивается сбор и переработка масел по сортам и маркам, что является непременным условием получения качественных продуктов после регенерации.

В связи с этим представляется целесообразным внедрение технологии регенерации отработанных масел с применением установки ультрафильтрации, которая будет более приемлемой для малых и средних предприятий (рис. 2).

Отработанное масло из накопительной емкости 1 насосом 2 подается и реактор 3, в котором в масло вводится раствор сернокислотных реагентов, облегчающих осаждение кислого гудрона. После тщательного перемешивания обработанное масло направляется насосом 4 в отстойник 5. В отстойнике масло собирается в верхней части. Вода и взвешенные частицы, содержащиеся в отработанном масле, оседают в нижней части.

Очищенное масло из отстойника 5 направляется на фильтр 6 механической очистки (от остатков взвешенных примесей) и далее поступает в бак 7 для сбора регенерированного масла. Взвесь и вода из отстойника 5 подается на рамный пресс-фильтр 8, где происходит отделение нефтешлама от водного фильтрата. Фильтрат, содержащий нефтепродукты, после пресс-фильтра 8 направляется на установки ультрафильтрации камерного типа 9 и 10. После двух ступеней ультрафильтрации вода может использоваться для технических нужд или сбрасываться в горколлектор.

Рис. 2. Технологическая схема регенерации отработанных масел. 1 –накопительная емкость; 2, 4 –насосы; 3 –реактор; 5 –отстойник; 6 –фильтр; 7 –бак; 8 –пресс-фильтр; 9, 10– установки ультрафильтрации

Обезвоженный нефтешлам, полученный на рамном пресс-фильтре 8, загружается в полипропиленовые мешки и вывозится на захоронение. Транспортировка и захоронение в мешках позволяют исключить загрязнение почвы и атмосферы нефтешламом.

Регенерированное масло может использоваться повторно после введения в него необходимых, присадок. Без введения присадок масло может использоваться для размягчения битума и аналогичных продуктов.

Таким образом, достоинствами данной технологии являются возможность регенерации отработанных масел со значительным содержанием воды и взвеси и внедрение ее непосредственно на месте сбора отработанных масел, что важно для малых и средних предприятий, так как позволяет исключить транспортные расходы.

Литература

1.                  Пальгунов П. П., Сумароков М. В. Утилизация промышленных отходов. — М.: Стройиздат, 1990. — 352 с.

2.                  Абросимов А. А. Экология переработки углеводородных систем. — М.: Химия, 2002. — 608 с.

3.                  Азев В. С., Чулков П. В., Лебедев С. Р., Лунева В. В. Отработанные масла — компоненты дизельных топлив //Химия и технология топлив и масел. — 2001. — № 4. — с.11–13.

4.                  Картошкин А. П. Концепция сбора и переработки отработанных смазочных масел // Химия и технология топлив и масел. — 2003. — № 4. — с.3–5.

5.                  Остриков В. В., Тупотилов Н. Н., Корнев А. Ю., Власов С. В. Смазочная композиция на основе отработавшего моторного масла // Химия и технология топлив и масел. — 2006. — № 4. — с.35–37.

6.                  Аметов В. А., Саркисов Ю. С. Восстановление отработавших масел //Автомобильная промышленность. — 2003. — № 2. — с.20–22.

7.                  Остриков В. В., Зазуля А. Н., Голубев И. Г. Современные технологии и оборудование для восстановления отработанных масел. — М.: Росинформиздат, 2001. — 60 с.

8.                  Левина Л. А., Зеленцов Ю. Н., Елшин А. И. и др. Катализаторная система для гидроочистки базовых масел // Химия и технология топлив и масел. — 2003. — № 4. — с.14–15.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle