Способ очистки отработанных моторных и смазочных масел Советский патент 1993 года по МПК C10M175/00 

Изобретение относится к технологии очистки содержащих масел фаз, в частности к способу очистки отработанных масел.

Целью изобретения является повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается способом очистки отработанных масел путем грубой фильтрации, декантирования при нагревании и удаления остаточной воды и нмзкокипящих компонентов. После грубой фильтрации отработанное масло нагревают до 50-100°С и, размешивая, его смешивают с 0,5-2,5 мае: % веса отработанного масла 30-760%-ного водного раствора щелочного жидкого стекла и 0,25-2,5 мае. % отработанного масла 2,5-20%-ного водного раствора

имеющего средний молекулярный вес 1000- 10000 полиалкиленгликоля общей формулы

HCH-CHrOfe.R «1

где R - н-алкил с 8-20 атомами углерода.

RI - водород или алкил с 1-3 атомами углерода.

п-20-125.

Обработка отработанного масла, осуществляемая после грубой фильтрации, обозначается в нижеследующем как стадия (1).

О) Ю О ГО

СО

Используемые на стадии (1) растворы щелочного жидкого стекла и/или полйэти- ленгликоля предпочтительно используют в нагретом, в частности, до 30-60°С, предпочтительно приблизительно до 50°С, состоянии.

Декантирование, обозначенное е нижеследующем как стадия (2), осуществляют так, что полученной после проведения стадии (1) смеси в декантере дают оседать при 70-90°С, после чего осадок отделяют.

Удаление перегонкой остаточной воды и низкокипящих компонентов, обозначенное в нижесследующем как стадия (3), осу ществляют в частности при температуре между 100 и 140°С и давлении 20-100 торр. Как правило, стадию (3) осуществляют после проведения стадии (2). однако, возможно ее проведение м перед стадией (2) тем, что из полученной смеси сперва отделяют низкокипящие компоненты, затем в декантере смеси дают оседать и осадок отделяют.

На стадии (1) имеет месте, в частности, дестабилизация имеющегося е виде дисперсии отработанного масла, которая вызывается различием в плотностях масляной фазы и фазы посторонних веществ. Параллельно к этому происходит химическое превращение соединений хлора и образование поваренной соли, а также нехлорированных соединений, Продукты окисления нейтрализуют, и продукты превращения1 и нейтрализации адсорбируют.

На стадии (2) отделяют загрязнения и прибавляемые на стадии (1) вещества. Коагулированные, диспергированные загрязнения отделяют в декантерах или сепараторах за счет действия силы тяжести и минимальных центробежных сия. 50-80% содержащейся в отработанном масле свободной воды также отделяют.

Согласно дальнейшей форме выполнения предлагаемого способа обработанную на стадиях (1) до (3) масляную фазу подвергают дальнейшей обработке по стадии (4),

которая заключается в том, что при температуре 30-120°С к масляной фазе прибавляют н-алканы с 6-10 атомами углерода в весовом соотношении 1:(3-8), получаемую смесь держат при указанной температуре за

короткое время (в течение 15-120 мин, в частности, 30-100 мин), интенсивно перемешивают, полученной смеси дают оседать в декантере при комнатной температуре, осадок отделяют, масляную фазу обрэбатывэют в адсорбере с фильтрующей вставкой, содержащей отбеливающие глины или уплотненную окись алюминия, и из полученного фильтрата согласно стадии (5) при 50-80°С и давлении 20-100 торр выделяют

низкокипящие компоненты (н-алканы).

Дальнейшая форма выполнения предлагаемого способа, в частности, для обработки содержащих полихлорированных би- и терфенилы отработанных масел зэключается в том, что обработанную на стадиях (1) и (3) масляную фазу подвергают дальнейшей обработке по стадии (6), которая заключается в том, что масляную фазу в закрытой мешалке нагревают до температуры 70120°0 и. интенсивно перемешивая, прибавляют н-алканы с 6-10 атомами углерода в весовом соотношении 1:(3-8), после чего прибавляют 0,1-0,5 мае. % масляной фазы водного раствора щелочного жидкого стекНа со значением рН 9-11,5 до 0,1-0.5 мае. % масляной фазы имеющего средний молекулярный вес 380-1050 полиэтиленгликоля общей формулы (и)

40

но4сн-снго н

R,

В способе очистки отработанных масел .путем грубой фильтрации, декантирования при нагревании и удаления остаточной воды и низкокипящих компонентов, в качестве щелочного агента используют 30-70%-ный водный раствор щелочного жидкого стекла в количестве 0,5-2,5 мае. % в расчете на оборудованное масло и в качестве низкомолекулярного полиалкиленгликоля используют 2,5-20%-ный водный раствор имеющего средний мол. вес. 1000-10000 полиалкилен- гликоля ф-лы HO-fCH-CHr-O R 1 где R-н-алкил Св-С20, RI - водород или ал- кил Ci-Сз. п - 20 -125, взятый в количестве 0,25-2,5 мае. % в расчете на отработанное масло. Очищенную масляную фазу можно дополнительно обрабатывать н-алканом ю в массовом соотношении 1:3-0.3 з.п. ф-лы. сл

На стадии (3) уделяют полярные и неполярные низкокипящие компоненты, а также остаточную воду. При этом обогащение полихлорированных бифенилов в низкокипя- щмх компонентах и остаточной воде исключено, потому что диапазон точки кипения полмхяорированных би- и терфенилов лежит выше температуры отгонки. Поэтому отделение полихлорированных дифенилов на стадии (3) не происходит, благодаря чему обеспечивается то, что полученные низко- кипящие компоненты и вода не нагружены полмхлорированными бифенилами. Этот факт имеет большое значение для способа переработки отработанных масел, который должен максимально отвечать требованиям к охране окружащей среды.

где R2 - водород или метил,

п-9-22,

с гидроксильным числом 100-300 мг гидроокиси калия/г и при сохранении температуры интенсивно размешивают в течение 15-120 мин, в частности 30-100 мин, предпочтительно приблизительно 50-60 мин, прибавляют 0,1-0,25 мае. % масляной фазы безводного щелочного метасиликата, еще раз в течение 5 до 15 мин размешивают, согласно стадии (7) полученной смеси дают оседать в декантере при комнатной температуре, осадок отделяют, согласно стадии (8) масляную фазу обрабатывают при температуре 30 до 60°С в адсорбере, предпочтительно в перколяционном адсорбере с фильтрующей вставкой, содержащей отбеливающие глины или уплотненную окись алюминия, а согласно стадии (9) из фильтрата при температуре 50 до 80°С и давлении 20 до 100 торр отделяют низкокипящие компоненты (н-алканы).

Согласно дальнейшей форме выполнения изобретения между стадией (3) и стадией (4) можно осуществлять обработку катэлитичыеским гидрированием при температуре между 200 и 300°С и давлении 10 до 60 бар. С точки зрения экономики процесс гидрирования целесообразно осуществлять только тогда, когда предлагаемый способ осуществляется на территории уже существующей установки для гидрогенизации.

Фильтрующую вставку, применяемую на стадии (4) или (8), в случае необходимости можно регенерировать путем промывки растворителем. В качестве растворителя для этого предпочтительно используют ке- тон или смесь кетонов. имещих точку кипения 50-80°С. В частности используют ацетон или метилэтилкетон.

Дальнейшее выполнение изобретения заключается в том, что обрабтоанную масляную фазу можно подвергать заключительной вакуумной дистилляции при температуре 200-300°С и давлении 1-50 торр.

Дальнейшая форма выполнения изобретения заключается а том, что при наличии обработанных масел, содержащих полихлорированные би- или терфенилы, полученную в результате обработки на стадии (3) масляную фазу (с содержанием воды 0,1 мае. %) подвергают обработке тонко- диспергированным натрием. Обработка.на стадиях (1) до (3) обеспечивает получение безводного потока масла, что является важнейшей предпосылкой для применения натрия. Так как продукты окисления и соединения хлора, не представляющие собой полихлорированные бифенилы, из безводного потока в основном удалены, обеспечивается хорошая экономичность для предлагаемого способа, включающего еще обработку натрием.

Необходимый для обработки отработанного масла натрий прибавляется к отработанному маслу в виде дисперсии, в частности, состоящей из частиц натрия величиной 5-10 мк дисперсии в основном мас- ле, имеющем состав, подобный тому моторного масла; Для этого в диспергаторе натрий расплавляют в масле, предпочти- тельно регенерированном масле, и тонко распределяют так, чтобы получались частицы размером 20 мк. 33% по весу дисперсия натрия особенно пригодна для

обработки предварительно обработанного сухого потока масла. Количество добавляемой дисперсии выбирают в зависимости от содержания в масле неорганически связан5 ного хлора. Температура и время обработки зависят от качества сухого масла. Как правило достигается надежное отделение поли- хлорированных бифенилов в области температур между 20 и 250°С, в частности,

40 между 100 и 200°С в течение 1 до 30 мин.

При обработке натрием отработанного масла образуется хлорид натрия, загрязненный окисями, карбонатами и сульфатами металлов. Эти содержащие масло

15 твердые вещества отделяют, например, путем седиментации в сепараторе или декан- тере. Масляную фазу, которая теперь свободна от полихлорированных бифенилов и хлора, подвергают обработке согласно

0 стадии (4) с последующей отгонкой..

Добавление растворителя и адсорбента на стадии (6) служит для дальнейшего осаждения мелкодисперсных загрязнений, причем здесь эти добавки приводят к удалению

5 полихлорироавнных би- и терфенилов и наличие растворителя способствует успешному проведению позже осуществляемой стадии фильтрующей адсорбции. В случае отсутствия полихлорированных би- и терфе0 нилов, после добавления н-алканов можно,

без дальнейшего добавления адсорбента,

непосредственно осуществолять стадию

фильтрующей адсорбции (см. стадию (4).

За стадией (6) с добавлением раствори5 теля и адсорбента следует стадия (7), соответствующая в значительной степени стадии (2).

На стадии (8) или (4) осуществляют фильтрующую адсорбцию. На этой стадии с ад0 сорбентом связывают остаточные растворенные и нерастворенные загрязнения и нежелательные остаточные добавки. Компоненты смазочного масла (углеводороды) проходят через адсорбент. Фильтрую5 щая адсорбция характеризуется тем, что две химические различные группы веществ или два химически различных вещества разделяют за счет различной адсорбционной способности тем, что определенному

0 растворителю и адсорбенту дают воздействовать на смесь. По сравнению с обычной фильтрацией фильтрующая адсорбция характеризуется тем, что при разделении имеется только одна фаза, тогда как

5 предпосылкой для проведения фильтрации является, как правило, наличие двух фаз, а именно жидкой и твердой. От обычной адсорбции фильтрующая адсорбция отличается своей избирательностью, достигаемой применением избирательного растворителя и точно определенного адсорбента, такого как отбеливающие глины или уплотненная окись алюминия.

Адсорбированные вещества, а именно 5-10 вес. % мелкодиспергированных, рас- творенных продуктов окисления и остаточных добавок, десорбируют с помощью пригодных растворителей, имеющих точку кипения до 80°С, в частности, ацетона или метилэтилкетона. Адсорбент сушат при тем- пературе приблизительно 6(М20°С, предпочтительно приблизительно ЮО°С, в атмосфере защитного газа, предпочтительно азота, и затем доводят до температуры, необходимой для осуществления стадии (8). Таким образом адсорбент снова готов к повторному использованию.

Содержащиеся в адсорбенте компоненты смазочного масла (приблизительно 1,5 вес. %) выделяют путем промывки рэство- рителем, в частности, н-гептаном, до регенерации адсорбента ацетоном или метилэтилкетоном и затем подают на стадию (6) или (9), чем повышается выход генератора.

Получаемые в результате упаривания растворителя остаточные добавки и продукты окисления находят применение в качестве присадки, например, к массе для получения асфальта. Таким образом поли- хлорированные бифенилы, хлорированные диоксины, фураны и алифаты с содержаниями хлора 5% можно разрушать или удалять до такой степени, лежащей ниже предела обнаружения. Рекуперированный растворитель используют для повторной промывки.

На стадии (5) или (9) растворитель отделяют от регенерата и возвращают его на стадию (4) или (6).

В случае, если получаемая в качестве конечного продукта масляная фаза представляет собой смесь фракций смазочного масла с различной точкой воспламенения и вязкостью, то необходимым является разде- пение фракций под вакуумом и при температуре выше 200°С. Получаемый при этом кубовый продукт представляет собой основное масло.

Включающий стадию (t) до (3) способ можно применять для децентрализованной обработки отработанного масла в областных сборных пунктах, где соединяют собранные отработанные масла. Отработанное таким образом масло можно в центральной крупной установке подвергать мероприятиям по одной или нескольким из вышеприведенных стадий (4) до (8), в частности для удаления соединений хлора и перхлорированных би- и терфенилов.

Нижеследующие вещества предпочтительно используют при осуществлении предлагаемого способа.

жидкое стекло натрия (А) на стадиях (1) и (6), щелочное фильтрованное анализ: НаО 54,4-55,4% SIO230-30,5%

Na2O 14,6-15,1% /мЛа/20°С 400-600 ркг/м3,20°С 1530 жидкое стекло натрия (Б) на стадии (1) фильтрованное

Н2045,5%

5(02 36,5%

Na20 18,0%

/мПа/20°С свыше 10.000

р кг/м3, 20°С 1.710

Анализ:

ЗЮ248± 1,0%

NaO2 51+1,0%.

Полипропиленгликоль с концевыми группами С12Н25, средний молекулярный вес 2.000 до 10.000.

Полиэтиленгликоль гидроксильное число 100 до 300 мг КОН/г согласно промышленному стандарту ФРГ Mr. 53 240; средний молекулярный вес 380 до 1050.

крупность зерен: Г0,25 мм до 0,55 мм химический состав: SIO2, , РегОз, МдО, СэО, NajO и teO.

крупность зерен: 1.5 до 5 мм удельная поверхность: 180 до 200 м2/г химический состав: (92%), SI02 (0,01-0,02%), РегОз(0.01-0.03%). Na20(0,4- 0.6%). .

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. 95 ч. отработанного мотор- . ного масла, представляющего смесь масел сборного пункта, после грубой фильтрации нагревают в снабженной мешалкой закрытой емкости до температуры 70°С и, интенсивно перемешивая, прибавляют 2,5% от массы отработанного масла предварительно нагретого до 50°С водного раствора натриевого жидкого стекла Б с содержанием 54 мае. % и 2,5% от массы отработанного масла предварительно нагретого до водного 20%-ного раствора полипропилен- гликоля со средним молекулярным весом 3000. После окончания добзпения указанных растворов смесь интенсивно перемешивают еще при температуре 80°С в течение 30 мин. Полученную смесь декантируют при скорости подачи 3000 мл/л и 70°С и масляную фазу отделяют. Из масляной фазы удаляют низкокипящие компоненты и остаточную воду при температуре 130°С и давлении 50 торр. При этом получают продукт со степенью чистоты 98%.

Пример 2. К 1 мае. ч. очищенной по примеру 1 масляной фазы в снабженной закрытой емкости прибавляют 4 вес. части н- гептана, после чего смесь интенсивно перемешивают при температуре 40°С в течение 30 мин. Затем масляный раствор декантируют при температуре 10-20°С и скорости подачи 12000 мл/л и масляный раствор отделяют от остатка осаждения. При этом степень очистки повышают до 99%.

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что очистке подвергают содержа- щее полихлорированные дифенилы отработанное моторное масло и полученный при этом продукт далее обрабатывают указанным в примере 2 образом. Затем к масляной фазе, интенсивно перемешивая, при темпе- ратуре 80°С прибавляют предварительно нагретую до 50°С смесь 0.25% от массы масляной фазы натриевого жидкого стекла А и 0.1 % от веса масляной фазы полиэтилен- гликоля (средний молекулярный вес 600, гидроксильное число 170 мг КОН/r). Смесь продолжают интенсивно перемешивать при температуре 70°С в течение 110 мин. Затем прибавляют 0,1 мае. % безводного метаси- ликата натрия и продолжают перемешивать в течение дальнейших 10 мин. Затем масляный раствор декантируют при температуре 10-20°С и скорости подачи 12000 мл/л. После отделения от остатка осаждения масло имеет степень чистоты 99%.

Пример 4. Очищенный по примерам 2 и 3 масляный раствор подвергают адсорбционной фильтрации в адсорбере, содержащем ситовую ткань из нержавеющей стали (размером отверстий 20-40 мк) и п качестве адсорбента - слой отбеливающей глины марки Тонзиль CCG 30/60. Адсорбцию нежелательных компонентов осуществляют при температуре, 40°С с использованием в качестве растворителя н-гептэна при скорости подачи раствора 3000 мл/л, из которого и-гептан рекуперируют путем дистилляции при температуре 70°С и давлении 50 торр, При этом степень очистки повышают до 100%.

Полученный регенерат является смесью масляных фракций с1 различной точкой воспламенения и различной вязкостью. Фракции разделяют в вакууме при 250 -300°С и давлении 1-10 торр. В качестве куба получают основное масло.

Адсорбент регенерируют тем, что адсорбированные примеси (продукты окисления, нежелательные остатки добавок, продукты разложения и т.д.) при температуре 50°С десорбируют ацетоном (точка кипения 56°С). Адсорбент сушат в потоке азота при температуре 60°С, после чего его можно снова применять.

Получаемый ацетоновый раствор подвергают дистилляции с тем, чтобы удалить ацетон из отходов. Затем ацетон можно повторно использовать.

Пример 5. 99,25 ч. отработанного смазочного масла, представляющего смесь масел сборного пункта, после грубой фильтрации нагревают в снабженной мешалкой закрытой емкости до температуры 70°С и, интенсивно перемешивая, прибавляют 0,5% от массы отработанного масла предварительно нагретого до 50°С водного раствора натриевого жидкого стекла Б с водосодержаниемЗОмас. % и 0,25% от массы отработанного масла предварительно нагретого до 50°С водного 20%-ного раствора полипропиленгликоля со средним молекулярным весом 9000. После окончания указанных растворов смесь интенсивно перемешивают еще при температуре 100°С в течение 45 минут. Полученную смесь декантируют при скорости подачи 3000 мл/л и 70°С и масляную фазу отделяют при температуре 130°С и давлении 50торр низкокипящие компоненты и остаточную воду. При этом получают продукт со степенью чистоты 96,5%.

Пример 6. К 1 мае, ч. очищенной по примеру 1 масляной фазе в снабженной мешалкой закрытой емкости прибавляют 8 вес. частей, н-гептана, после чего смесь интенсивно перемешивают при температуре 40°С в течение 25 мин. Затем масляный раствор декантируют при температуре 15- 20°С и скорости подачи 12000 мл/л .-Продукт декантирования подвергают адсорбционной фильтрации в адсорбере, содержащем ситовую ткань из нержавеющей стали (размером отверстий 20-40 мк) и в качестве адсорбента - слой окиси алюминия (100-3000 мк). Адсорбцию нежелательных компонентов осуществляют при температуре 30°С с использованием в качестве растворителя н- гептана при скорости подачи раствора 6000 мл/л, из которого н-гептан рекуперируют путем дистилляции при температуре 70°С и давлении 50 торр. Получают продукт со степенью чистоты too%.

Пример 7. 97,3 ч. отработанного смазочного масла, представляющего смесь масел сборного пункта, после грубой фильтрации нагревают е снабженной мешалкой закрытой емкости до температуры 75°С и, интенсивно перемешивая, прибавляют 1,5% от массы отработанного масла предварительно нагретого до 50°С водного раствора натриевого жидкого стекла Б с еодосодержамием 40 мае. % и 1,2% от массы отработанного масла предварительно нагретого до 50°С водного 10%1ного раствора пошэтйленгликоля со средним молеку- яяфным весом 5000. После окончания добавления указанных растворов смесь интенсивно перемешивают еще при температуре 75°С в течение 60 мин. Полученную смесь декантируют при .скорости подачи 3000 мл/л и 60°С и масляную фазу отделяют.; Из масляной фазы удаляют при температуре 130°С и давлении 50 торр низкокипящие компоненты и остаточную воду. При этом получают продукт со степенью чистоты 97,5 %.

Пример 8. Повторяют пример 3 с той разницей, что используют предварительно нагретую до 50°С смесь 0,2% от массы масляной фазы натриевого жидкого стекла А и 0,5% от веса масляной фазы гтолизтиленгли- коля со средним молекулярным весом 1500. Кроме того, безводный метасиликат натрия добавляют в количестве 0,25% от массы масляной фазы. При этом получают продукт со степенью чистоты 99%.

Формула изобретения 1, Способ очистки отработанных моторных и смазочных масел путем грубой фильтрации, обработки щелочным агентом и

низкомолекулярным полиалкиленгликолем при нагревании до 50-100°С и перемешивании, декантирования и отделения воды и низкокипящих компонентов от очищенной

масляной фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве щелочного агента используют 30- 70%-ный водный раствор щелочного жидкого стекла в количестве 0,5-2,5 мае. % в

расчете на отработанное масло и в качестве низкомолекулярного пояиэлкиленгликоля используют 2,5-20%-ный водный раствор полмалвшленгликоля мол. м. 1000-10000 общей формулы

HCKCH-CHfO R 1

где R - н-Св-С20-алкил,

RI - водород или С1-СЗ-алкил, п-20-125,

взятый в количестве 0.25-2,5 мае. % в расчете на отработанное масло.

4,Способ по п. 1, отличающийся тем, что при содержании в отработанном

масле полихлормрованных би- и терфени- лов очищенную масляную фазу дополнительно подвергают последовательной обработке н-Се-Сщ- алканом в массовом со- отношении 1:3-8. водным раствором щелочного жидкого стекла, взятым в количестве 0,1-0,5 мае. % в расчете на масляную фазу, полиалкиленгликолем мол. м. 380-1050 общей формулы

/

но4сн-снго н

где R2 - водород или метил;

п-9-22,

имеющим гидроксияьное число 100-300 мг КОН/г, взятым в количестве 0,1-0,5 мае. % в расчете не масляную фазу, и безводным

метасиликатом щелочного металла, взятым в количестве 0,1-0,25 мае. % в расчете на масляную фазу, при нагревании и перемешивании с последующим декантированием и адсорбционной фильтрацией.