СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ Российский патент 2003 года по МПК C10M175/02 C10G25/00 

Изобретение относится к технологии регенерации углеводородной основы использованных индустриальных масел методом адсорбционного рафинирования масляных остатков.

Индустриальные масла используют в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в обработке металлов. Металлообрабатывающие производства из-за отсутствия технологий очистки масляных остатков сжигают или сливают их в отвалы. Поэтому необходимость рафинирования использованных (отработанных) масел определяется большими потерями энергоемкого и дорогостоящего минерального углеводородного сырья и связанными с этим проблемами экологии окружающей среды.

Известные способы рафинирования остатков от использованных промышленных масел основаны на методах: экстракции (Патенты RU 2094450, 2100425, 2153527, С 10 G 17/06, С 10 М 175/02; Заявка FR 2743570, С 10 М 175/02; Заявка US 2735785, С 10 М 175/02; Заявка Германии 19739659, С 10 М 175/00; Заявка GB 2334034, С 10 М 175/00, адсорбции на силикагеле при 120-125^oС и перемешивании в течение 3-4 ч (Заявка RU 96101385, С 10 М 175/02), на земле после гидрообработки сырья (Пат. RU 2099397, С 10 М 175/00), на глине с одновременным электрогидроциклонированием (Пат. RU 2106398, С 10 М 175/02), на глине совместно с катализатором дехлорирования хлоруглеводородов, содержащихся в масляных остатках (US 2757873, С 10 175/00), аттапульгите/смектите, активизированном спиртами (C₁-С₆) и эфирами (С₁-С₆) до образования шламообразной массы (Пат. US 5908500, С 09 С 1/02), на диатомите и каолине с песком (Заявка JP 1104697, С 10 М 177/00; Пат. RU 2153526, С 10 М 175/02) и на белой глине, обогащенной оксидами кремния, алюминия, железа и магния (Пат. RU 2058380, С 10 М 175/02).

Известны также способы очистки использованных масел с применением бактерицидной обработки (Пат. RU 2105045, С 10 М 175/04; Пат. RU 2100290, С 02 F 3/00; Заявка RU 96119614/04, С 10 М 175/04).

В отдельных случаях масляные остатки и фракции частично (неполно) рафинируют гидрообработкой при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора, содержащего оксиды никеля, молибдена, алюминия (Заявка RU 97113431, С 10 G 67/04), воздействием электрических полей напряженностью 35-50 кВ/см при 50-75^oС (Пат. RU 2101335, С 10 М 175/02), барбатированием сжатым воздухом, нагретым до 110-140^oС (Пат. RU 2075506, С 10 М 175/04), седиментацией металлических частиц из нагретого масла до 110-130^oС (Пат. Финляндии 96964, С 10 М 175/00).

Удаление из масел ароматических серу- и азотсодержащих соединений проводят на сульфидированном катализаторе, содержащем никель, кобальт, железо, вольфрам, молибден, хром и цинк (Пат. US 5676822, С 10 G 45/46).

В способе очистки отработанного минерального масла (Пат. RU 2112018, С 10 М 175/02) сырье обрабатывают нагреванием до 70-100^oС в присутствии 3-15 мас.% отхода биомассы производства антибиотиков.

С целью выделения и очистки масел из отработанных водомасляных эмульсий их предварительно обрабатывают деэмульгаторами и большим количеством воды (Заявка FR 2743570, С 10 М 175/02, Пат. US 5874008, В 01 D 17/04), легкими углеводородами (10-50 об.%) и водой (Пат. US 5882506, С 10 G 33/04), солями аммония, жирными спиртами и аминами и центрифугируют (Заявки ФРГ 4317046, 4317047, С 10 М 175/04), а также термическим разложением водомасляной эмульсии в специальном устройстве (Заявка DE 19736281, В 01 D 17/035).

Одновременно с разработкой химических параметров (способов) создают и совершенствуют устройства (аппараты) для реализации способов регенерации использованных масел и СОЖ (Пат. US 5676840, В 01 D 35/06; Пат. RU 214298, С 10 М 175/02; Пат. RU 2123512 и Югославии, С 10 G 25/00; Заявка ФРГ 4405109, С 10 G 15/08; Заявка Франции 9615380, С 10 М 175/00).

Основными элементами конструкции устройств (установок) для осуществления способов очистки масел являются адсорберы, экстракторы, фильтры грубой очистки, дегазаторы, ультрафильтры, облучатели инфракрасным и ультрафиолетовым светом, магнитными и электрическими полями, дегидраторы, гидрогенизаторы.

Наиболее эффективные технологии рафинирования масел основаны на методах экстракции и адсорбции.

Однако эти методы имеют свои преимущества и свои недостатки. Поэтому один из них может или дополнять другой, или возмещать недостатки другого в технологии рафинирования масел. Так, например, жидкий экстрагент труднее диспергировать до пылевидных частиц в объеме использованного масла, чем тонкодисперсный твердый адсорбент. Экстракционная и адсорбционная технологии очистки масел различаются между собой и по продолжительности разделения фаз из-за разной стабильности эмульсии и суспензии.

По технической сущности к предлагаемому способу адсорбционного рафинирования масляных остатков наиболее близок способ регенерации отработанного масла (Пат. RU 2058380, С 10 М 175/02) с использованием белой палыгорскитовой глины. Обогащенную оксидами кремния и алюминия белую глину в количестве 2-6 мас.% суспендируют в отработанном масле при 80-90^oС в течение 2-х ч и фильтруют через фильтр-пресс.

Недостатком глины в качестве адсорбента очистки масляных остатков является тот факт, что активность адсорбента зависит от содержания и соотношения оксидов металлов в глине. Например, темные (серые) глины проявляют очень низкую способность к очистке масел.

Даже белая глина, обогащенная оксидами кремния и алюминия, очищает масло до степени 70-80% лишь при 80-90^oС в течение 2-х ч.

Задача изобретения - повышение эффективности и универсальности адсорбента в рафинировании использованных индустриальных масел (масляных остатков) без нагревания.

Технический результат достигается тем, что древесные отходы в виде опилок, стружек, муки модифицируют ортофосфорной кислотой. Модифицирование древесных отходов (ДО) заключается в их обработке 50-100%-ной Н₃Р0₄ в массовом соотношении Н₃Р0₄: ДО, равном от 0,5 до 2,5 в течение 30-60 мин при температуре окружающей среды.

Рафинирование масляных остатков индустриальных масел типа И-12, И-20, И-30, И-40, МСВ-22 проводят суспендированием от 1 до 4 мас. % полученного адсорбента в масляных остатках при температуре окружающей среды в течение 30-60 мин и центрифугируют. Степень рафинирования углеводородной основы масляных остатков при этом составляет от 97 до 99,5%. Суспендирование адсорбента в масляных остатках обеспечивают или механическим перемешиванием фаз, или барбатированием сжатого воздуха в смеси масла с адсорбентом.

В изобретении использованы отходы деревообрабатывающей промышленности и масляные остатки шарикоподшипникового производства. Степень рафинирования масел определяется с помощью фотометра КФК-3.

Методика модифицирования древесных остатков и рафинирования масляных остатков (МО).

Древесные отходы в виде опилок, стружек, муки предварительно сушат, при перемешивании к ним добавляют 50-100%-ную ортофосфорную кислоту в массовом соотношении Н₃Р0₄:ДО, равном от 0,5:1,0 до 2,5:1,0 соответственно. Модифицированный кислотой образец древесных отходов выдерживают при температуре окружающей среды в течение 30-60 мин. После этого образец испытывают в рафинировании масляных остатков. Навеску адсорбента (модифицированных ДО) в количестве от 1 до 4 мас.% суспендируют в масляных остатках с помощью механического устройства при температуре окружающей среды в течение 30-60 мин. Рафинат (очищенное углеводородное сырье) отделяют от адсорбтива центрифугированием или естественной седиментацией, или фильтрованием.

В таблице приведены экспериментальные примеры модифицирования древесных отходов (ДО) и рафинирования масляных остатков (МО), осуществленные по данной методике.

Как видно из экспериментальных результатов (таблица, примеры 1-30), применение древесных отходов, модифицированных 50-100% ортофосфорной кислотой без нагревания, повышает степень очистки (осветления) масляных остатков на 10-14%, ускоряет процесс рафинирования в 3-5 раз и сокращает расход адсорбента в 1,5-2 раза в сравнении с прототипом (Пат. RU 2058380) в одинаковых условиях рафинирования использованных масел.

Использование: в технологии регенерации использованных масел. Сущность: адсорбент суспендируют в использованном масле при температуре окружающей среды и затем смесь фильтруют. В качестве адсорбента используют древесные отходы, модифицированные 50-100% ортофосфорной кислотой. Технический результат - упрощение способа и повышение степени очистки масел. 1 табл.

Способ рафинирования использованных масел путем суспендирования в них адсорбента с последующим фильтрованием, отличающийся тем, что в качестве адсорбента применяют древесные отходы, модифицированные 50-100% ортофосфорной кислотой, и процесс рафинирования проводят при температуре окружающей среды.