Очистка масла цеолитами, как самый эффективный и рациональный способ очистки масел

Современные технологии требуют экономичности и стремятся к сохранению окружающей среды, это касается и отраслей связанных с применением масел. Современные ученые давно уже приступили к исследованиям по разработке систем очистки отработанного масла, потому что, с одной стороны, хотели избежать экологической катастрофы, а с другой стороны, не хотели чтобы нефтяные ресурсы закончились в ближайшее время. Так из установок по очистке эксплуатационного масла начали появляться установки по очистке и регенерации уже отработанного масла.

Установки работали с разными методами очистки, разными объёмами сырья и были ориентированы в основном на одну сферу промышленности. О настоящей эффективной очистке начали говорить только после добавления цеолитов в систему очистки. Использование молекулярного сита позволило получать 95% применимых в промышленности переработанных продуктов, из которых выход нормального масла составлял до 65%.

Другие методы очистки показывали себя не так эффективно — давали меньший выход полезного продукта или требовали значительных затрат на их очистку для загрузки следующей партии сырья.

Подробнее об этом далее в статье, а также будет рассмотрено какие типы масел по ГОСТ можно очищать, какие проблемы возникают в процессе очистки и зачем вообще это делать — почему техника не может использовать одно и то же масло бесконечно. В качестве бонуса будет показана таблица, отражающая невероятные свойства отработанного и очищенного цеолитами масла в сравнении с нормой.

Как люди пришли к идее переработки отработанного масла

Существует несколько факторов, которые стали катализаторами появления современных систем очистки отработанного масла:

  • Ограниченность ресурсов и выработка нефтепродуктов подходит к концу.
  • Экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов — отработанное мало сливали в ближайшие водоёмы, почву или сжигали для получения энергии.
  • Экономическая выгода — расположение горнодобывающих установок в регионах без инфраструктуры. Большинство техники работает на двигателях внутреннего сгорания: буровые и насосные установки, автотранспорт, бульдозеры, погрузчики, самосвалы.

 

Описание установок для регенерации масел и нефтепродуктов

Для регенерации масел изобрели специальные установки, которые часто соединены между собой:

  • Центробежные сепараторы.
  • Маслоочистительные установки.
  • Очистительные фильтры.
  • Подогреватели масла.

В зависимости от размера установки, она может быть малогабаритной или крупногабаритной. Малогабаритные установки мобильны, их можно сдавать в аренду и перемещать с места на места. Их используют, если резервуары потребителей имеют объем до 0,75 кубических метров. Такая установка может одновременно обслуживать несколько потребителей. Крупногабаритные установки размещают в центрах сбора отработанных масел, к сожалению, таких центров немного. Малогабаритные установки очищают не более 300 литров в час, а крупногабаритные перерабатывают более 3 тонн в час.

Работа современных установок основана на комбинированных методах очистки. В схеме очистки сначала идут физические способы, далее физико-химические.

Каждая установка, в основном, ориентирована на регенерацию определенного типа масла. Это сделано для достижения максимального качества конечного продукта, и чтобы избежать перекрестного загрязнения.

Лидерство по производству оборудования очистки физическими методами принадлежит концерну «Alfa Laval». Самая популярная установка для механической очистки в вакууме — передвижная великобританская «Vac-Air». Её размеры составляют всего 900 на 550 на 1200 мм.

Примером установки для регенерации масла служит «Oil Filtration Systems». Схема её работы заключается в исключении твердых загрязняющих частиц на сетчатом фильтре, выпаривание воды, избавление от низкокипящих частиц путем вакуумной перегонки, выпаривание масляных фракций, очистка с помощью адсорбентов, контактная очистка и окончательная фильтрация. Общий выход полезных продуктов составляет до 95%, из которых 60-65% — это масла, которые можно использовать повторно благодаря их свойствам, сильно приближенным к свойствам свежих масел. Остатки применяются при создании асфальта или в качестве топлива.

Малогабаритная центрифужная установка от китайской компании «CO» удаляет воду, газ и механические примеси из масел.

Принцип очистки масел

Основные отклонения отработанного масла от нормы заключаются в содержании в отработанном масле воды и загрязняющих частиц, что снижает его электрическую прочность. Основной принцип очистки масла заключается в устранении примесей, которые ухудшают характеристики масла. Это также должно быть экономически выгодно и давать максимальный процент конечного продукта, приближенного по свойствам к свежему маслу.

Современная схема очистки масла состоит в подаче отработанного масла в контейнер с нагревательным элементом. Пары подаются в маслоотделитель, через который сепаратор отделяется от чистого масла, которое проходит через маслоотделитель.

Молекулярное сито

Молекулярное сито — это вещество с таким маленьким размером пор, которые пропускают одни молекулы, но задерживают другие. В промышленности их используют в качестве адсорбента для поглощения воды. Его также называют цеолитами.

Преимущество цеолитов в качестве адсорбентов заключается в их способности поглощать молекулы воды при температуре 100°С и давлении в диапазоне 200 Па. Это уникальное свойство позволяет очень быстро поглощать воду, поэтому цеолиты получили широкое применение нефтеперерабатывающей промышленности.

Например, контактирование отработанного трансформаторного масла с цеолитами для осушки не требует высоких температур. Это предотвращает окислительные процессы, неизбежно возникающие при нагреве.

Другие методы очистки

Также известны другие способы очистки масла, которые не так эффективно улучшают его свойства:

  • Физические методы — выпаривание, удаление крупных загрязнителей и микрочастиц воды.
  • Фильтрация — пропускание масла через перегородки фильтров, которые имеют пористую или сетчатую структуру.
  • Центробежная очистка — центрифуги хорошо справляются с удалением воды и механических примесей.
  • Отстаивание — метод базируется на очистке масел под воздействием гравитации. Тяжелые частицы со временем опускаются на дно, и верхний слой масла очищается естественным путем.
  • Физико-химические методы — селективное растворение загрязнений, адсорбция, коагуляция, ионно-обменная очистка.

Типы масел для очистки

Отработанные нефтепродукты нужно регенерировать и очищать, чтобы получить возможность повторного использования. Регенерировать можно отработанные масла:

  • Из группы ММО — моторные масла (включая масла для дизельных, авиационных, карбюраторных и дизельных двигателей), индустриальные масла, вакуумные масла, компрессорные масла.
  • Из группы МИО — жидкости и масла для гидравлики, турбинные, приборные, трансформаторные масла.

Список сырья для регенерации регулирует ГОСТ.

Проблемы очистки

Следует разобрать недостатки мобильных установок — центрифуг и фильтров. Недостатктки, с которыми ученые не могут справиться в течение десятков лет. Например, установки в основном с применением фильтров почти себя не окупают, так фильтры быстро загрязняются, а стоят дорого. Центрифужные установки отстают в технологичности и надежности из-за того, что много времени и рабочих сил уходит на очистку рабочих поверхностей. Основной недостаток — ухудшение смазывающей способности, что делает очищенное масло непригодным для использования в технологиях с повышенными нагрузками.  

Зачем нужна очистка

В настоящее время отсутствует централизованный сбор и переработка отработанных масел. К сожалению, многие компании незаконным путем сбрасывают такие отходы в ближайшие водные ресурсы. Или сжигаются для получения энергии, перенося загрязняющие частицы в воздух. Это создает серьёзную экологическую проблему.

В последнее время общество сфокусировалось на рациональном использовании отработанных масел и других нефтепродуктов. Их переработка и регенерация не только предотвращает загрязнение окружающей среды, но и расширяет базу ограниченных энергетических ресурсов. Один из наиболее доступных способов увеличения масляных ресурсов является их переработка и регенерация.

Из регенерированного масла изготовляют товарные масла — моторные, гидравлические, пластические смазки, СОЖ. В среднем, из отработанного масла получается сделать 70-80% регенерированного масла. При этом, добыча тонны товарного масла стоит в шесть раз дороже тонны регенерированного масла.

После очистки моторных и дизельных масел, также становится возможным их повторное использование. Это актуально для горнодобывающих компаний в отдалённых регионах с плохой или отсутствующей инфраструктурой. Они активно используют технику на двигателях внутреннего сгорания: погрузчики, бульдозеры, насосные установки, автотранспорт, буровые станки, самосвалы. Доставка материальных ценностей, в том числе огромного количества масла для работы техники возможна только зимой с использование автозимников. Летом приходится использовать вертолетный транспорт. И одним из решений этой проблемы становится установка мини-комплексов по очистке масел внутри горнодобывающего комплекса. Это сильно снижает транспортные расходы, а, значит, и уменьшат себестоимость добытых ресурсов.

Причины загрязнения масел

В процессе использования масел, в них собираются продукты загрязнения, окисления и ненужные примеси. Это происходит из-за их постоянного взаимодействия с металлом, воздухом, под давлением, температурой, светом, электрическим полем.

Это резко снижает качество масел, приводит к их старению  . Масла с большим количеством загрязнений, не соответствуют нормам и стандартам и должны заменяться на новые, чистые масла.

Очистка цеолитами, сравнение до и после очистки

Наиболее эффективная очистка масла происходит с применением цеолитов и силикагеля.

Сравнение электрофизических свойства отработанного и очищенного масла с применением цеолитов

Электрофизические свойства масла

Показатели отработанного масла

Норма заводского масла

Силикагель + цеолит + керамическая мембрана

Электрическая прочность

25,3 кВ

60 кВ

60 кВ

Содержание воды

Присутствует

Отсутствует

Отсутствует

Механические примеси

Присутствует

Отсутствует

Отсутствует

Содержание взвешенного угля

Присутствует

Отсутствует

Отсутствует

Цвет

Коричневый

Желтый

Желтый

Содержание органических кислот (в мг КОН на 1 г масла)

0,030

до 0,020

0,018

Температура вспышки

147°С

до 135°С

151°С

Тангенс угла δ при 20 °С

2,14 %

до 1,7 %

0,05 %

Тангенс угла δ при 20 °С

5,23 %

до 1,7 %

0,14 %

Тангенс угла δ при 20 °С

12,5 %

до 1,7 %

0,20 %

 

Согласно научным исследованиям, очистка масла цеолитами легко справляется с присутствием воды в отработанном масле, улучшает диэлектрические свойства до нормы.