СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ МИНЕРАЛЬНЫХ МАСЕЛ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ МАСЕЛ Российский патент 2008 года по МПК C10G25/00 C10M175/00 B01D15/00 

Изобретение относится к области сбережения минерального сырья и направлено на решение двух проблем. Во-первых, на возврат отработавших минеральных масел в производство, во-вторых, на охрану окружающей среды.

В процессе эксплуатации минеральные масла подвергаются воздействию кислорода воздуха, температур, давлений и др. факторов, насыщаются различными примесями. В результате в маслах накапливаются кислоты, асфальтено-смолистые вещества, вода, углеродные частицы и другие механические примеси, продукты уплотнения, приводящие к ухудшению эксплуатационных характеристик масла.

Рациональное использование отработавших масел имеет большое экологическое и экономическое значение. В настоящее время разработаны различные способы, рекомендованные для очистки масел, включающие механическое удаление примесей, центрифугирование, магнитную сепарацию, химическую обработку кислотами, фильтро-адсорбционные технологии с использованием различных адсорбентов. Указанные способы очистки отработавших масел, как правило, многостадийны и громоздки, а также требуют значительных энергетических затрат.

Существует способ очистки индустриальных масел концентрированной серной кислотой в количестве 10 мас.% на сырье при интенсивном перемешивании с последующей обработкой водой (DD пат. 294725). Серная кислота, являясь сильным окислителем, осмоляет не только загрязнения, но и углеводородную основу масел. Недостатком способа является образование устойчивой эмульсии, в которой с трудом происходит разделение фаз, а также образование большого количество кислого гудрона - трудно утилизируемого и экологически опасного отхода.

Существует способ очистки фильтрованием масел через фильтр, заполненный базальтовым волокном, модифицированным глиной, или карбамидом (пат. 2242498). Недостатком способа является недостаточная степень очистка масел. Масла очищаются только от воды и механических примесей.

Известно применение для регенерации масел природных материалов. В качестве адсорбента используют бентонит, активированный серной кислотой (А.С. 1198109). Активацию проводят 15% серной кислотой при 96°С в течение 6 часов при постоянном перемешивании. Весовое соотношение жидкая фаза: твердая фаза 10:1. После активации сорбент промывают водой и подсушивают при 90-110°С.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки жидких нефтепродуктов от сопровождающих их кислых соединений, механических примесей и воды с использованием ионитов (А.С. СССР 394411.25.12.1973). Катиониты, являясь «сухими» кислотами, нейтрализуют кислые продукты окисления масла, а, обладая малым размером зерна, являются хорошим механическим фильтром. Однако обработка масел кислотами или сильнокислотными катионитами (КУ-2 и др.) приводит также к образованию продуктов осмоления, которые не могут быть удалены как механические примеси простым фильтрованием.

Задачей изобретения является повышение степени очистки отработавших минеральных масел и утилизация отходов.

Технический результат достигается тем, что отработавшее масло фильтруют через волокнистый сульфокатионит, полученный по методу (Прикладная химия, т.79, в.3, С.378. 2006 г., Пластические массы, 2006, №1, с.15-21), а затем через адсорбент. В качестве адсорбента используется смесь зольных сфер из отхода угольных электростанций (золы) (ТУ 5717-001-11843486-2004) и отходы обезжелезивания воды на водозаборах в соотношении 1:1-2 соответственно. Отходы обезжелезивания воды во влажном состоянии имеют гелеобразную консистенцию светло-коричневого цвета, при высыхании твердеет, но легко растираются в порошок. По данным рентгенофазового, рентгенофлуоресцентного и термогравиметрического анализов отходы являются аморфной формой оксидгидроксида железа Fe₂О₃·nH₂О. Для получения адсорбента смесь золы и отходов обезжелезивания воды подвергают термической обработке в интервале температур 180-250°С в течение 2-6 часов.

Степень очистки масел контролируют стандартными методами: ГОСТ 5985-79 - Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа. ГОСТ 6581-75 - Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний. Содержание механических примесей определяли по ГОСТ 6370-83. Содержание воды определяли по ГОСТ 2477-65. Визуально определяли цвет (степень осветления).

Способ проверен на отработавших маслах: трансформаторном масле ГК мутного красно-коричневого цвета с тангенсом угла диэлектрических потерь при 90°С, % (tg δ=29%), кислотным числом 0.08 мг КОН/г масла, пробивным напряжением 10 кВ; турбинном масле мутного красно-коричневого цвета с кислотным числом 0,12 мг КОН/г масла; индустриальном масле И-20 темно-коричневого цвета, кислотным числом 0,5 мг КОН/г.

Пример 1. Полипропиленовое волокно заливают 20% раствором стирола в водном растворе этанола (этанол: вода (1:1)). Прививку стирола проводят в присутствии инициатора пероксид бензоила при температуре 85°С в течение 5 часов. Полипропиленполистирольное волокно выдерживаю 2 часа при 25 в дихлорэтане, отмывают этанолом, сушат и обрабатывают концентрированной H₂SO₄ при температуре 80°С - 2 часа. Полученный волокнистый сульфокатионит отмывают, сушат и определяют статическую обменную емкость (СОЕ=1.85 мг·экв/г).

Отработавшее трансформаторное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит (100 г). Процесс ведут при комнатной температуре со скоростью, обеспечивающей время контакта масла с адсорбентом не менее 2-х часов. Результаты анализа масла приведены в таблице.

Пример 2. Отработавшее трансформаторное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит (100 г), полученный согласно примеру 1, а затем через адсорбент, содержащий в своем составе полипропиленовое нетканое полотно 20 г и адсорбент 100 г. Адсорбент - смесь золы и отходов обезжелезивания воды 1:1, термообработанные при 180°С, в течение 6 часов. Результаты анализа очищенного масла приведены в таблице.

Пример 3. Все, как в примере 2, только адсорбент - смесь золы и отходов обезжелезивания воды 1:1,5, термообработанные при 200°С, в течение 4 часов. Результаты анализа очищенного масла приведены в таблице.

Пример 4. Все, как в примере 2, только адсорбент - смесь золы и отходов обезжелезивания воды 1:2, термообработанные при 220°С, в течение 3 часов. Результаты анализа очищенного масла приведены в таблице.

Пример 5. Все, как в примере 2, только адсорбент - смесь золы и отходов обезжелезивания воды 1:2, термообработанные при 250°С, в течение 2 часов. Результаты анализа очищенного масла приведены в таблице.

Пример 6. Отработавшее турбинное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через адсорбент, как в примере 2.

Пример 7. Отработавшее турбинное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через адсорбент, как в примере 3.

Пример 8. Отработавшее турбинное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через адсорбент, как в примере 4.

Пример 9. Отработавшее турбинное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через фильтрующий материал, как в примере 5.

Пример 10. Отработавшее индустриальное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через адсорбент, как в примере 2.

Пример 11. Отработавшее индустриальное масло (1,5 л) фильтруют через волокнистый сульфокатионит, а затем фильтруют через адсорбент, как в примере 3.

Как следует из таблицы, в предлагаемом изобретении достигается комплексная очистка отработавших масел от взвешенных частиц, кислых компонентов, смолисто-асфальтеновых веществ и воды.

Таблица
Условия подготовки адсорбента и показатели качества очищенного масла№ примераТемпература прокаливания адсорбента, °СВремя прокаливания адсорбента, часМассовое соотношение, мас.ч. (зола: отходы)Кислотное число, мг КОМ на 1 г маслаСодержание воды и мехпримесейTg δ при 90°С, %Напряжение пробоя, кВЦветностьТрансформаторное масло после фильтрования через R-SO₃H1Без адсорбента0,01отсут.1246Желтое2.18061:1отсут.отсут.0,6264Светло-желтое3.20041:1,5отсут.отсут.0,5862Светло-желтое4.22031:1,75отсут.отсут.0,5964Светло-желтое5.25021:2отсут.отсут.0,5364Светло-желтоеТурбинное масло после фильтрования через Et-SO₃H6.18061:1отсут.отсут.--Светло-желтое7.20041:1,5отсут.отсут.--Светло-желтое8.22031:1,75отсут.отсут.--Светло-желтое9.25021:2отсут.отсут.--Светло-желтоеИндустриальное масло после фильтрования через R-SO₃H10.18061:1отсут.отсут.--Желтое11.20041:1,5отсут.отсут.--ЖелтоеR-SO₃H - сульфокатионит (сульфированное полипропиленполистирольное волокно)

Изобретение направлено на решение проблем окружающей среды, а именно на возврат отработанных минеральных масел в производство и утилизацию отходов производства. Сущность: отработавшее масло фильтруют через сульфокатионит на основе полипропиленполистирольного волокна, а затем через адсорбент, содержащий смесь зольных сфер из отхода угольных электростанций (золы) и отходы обезжелезивания воды на водозаборах, со скоростью, обеспечивающей время пребывания масла в зоне контакта с адсорбентом не менее 1 часа. Смесь зольных сфер из отхода угольных электростанций (золы) и отходы обезжелезивания воды на водозаборах при соотношении компонентов мас.ч. 1:1-2 подвергают термической обработке в интервале температур 180-250°С в течение 2-6 часов. Технический результат - повышение степени очистки отработавших масел и утилизация отходов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки отработавших минеральных масел, включающий фильтрование масла через сульфокатионит, отличающийся тем, что масло фильтруют через сульфокатионит на основе полипропиленполистирольного волокна, а затем через адсорбент, содержащий смесь зольных сфер из отхода угольных электростанций (золы) и отходы обезжелезивания воды на водозаборах, со скоростью, обеспечивающей время пребывания масла в зоне контакта с адсорбентом не менее 1 ч.2. Способ получения адсорбента для очистки отработавших масел, включающий активацию адсорбента, отличающийся тем, что смесь зольных сфер из отхода угольных электростанций (золы) и отходы обезжелезивания воды на водозаборах при соотношении компонентов мас.ч. 1:1-2 подвергают термической обработке в интервале температур 180-250°С в течение 2-6 ч.