DE3042094A1 - Verfahren zur behandlung von abfall-motorenoelen - Google Patents

Description

Slovenskä vysokä skola technickä Bratislava, CSSR

Verfahren zur Behandlung^ von Abfal 1-Mptprenölen

Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche Zersetzung von stabilen Kohlenstoffdispersionen in Abfall-Motorenölen vor deren Wiederraffination, wobei an eine solche Zersetzung vorzugsweise ein Wiederraffinationsvorgang durch Kurzweg-Destillation unmittelbar anschließt.

Kohlenstoff als Produkt der unvollständigen Verbrennung von Brennstoff im Motor ist im Abfall-Motorenöl in Form von Kolloid- und Rohpartikeldispersionen zerstreut und bildet ein stabiles Kolloid/Suspension-System, das beabsichtigt durch Zugabe eines Dispersionsinittels zum frischen öl stabilisiert wird. Wegen seiner Anwesenheit beeinträchtigt Ruß in hohem Maße die Rückgewinnung und Wiederraffination von Abfall-Motorenölen. Bei gebräuchlichen, auf der Raffination durch Schwefelsäure basierenden Regenerierprozessen beschränkt Kohlenstoff zusammen mit Wasserresten die Wirksamkeit von Schwefelsäure, da stabile Emulsionen dabei entstehen. Bei den modernen Destillierverfahren zur Regeneration von Abfall-Motorenölen in Vakuumrektifizierkolonnen beeinflußt der anwesende Kohlenstoff ungünstig die rheologischen Eigenschaften von verdickten Rückständen, stellt in Kurzweg-Verdampfungsanlagen eine Quelle von lokaler Dampfentwicklung

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dar und verursacht somit eine mechanische Zerstäubung. Gemäß bisher bekannten Verfahren zum Brechen der öl/Kohlenstoff-Suspension wurde eine ganze Reihe von Chemikalien, wie Desolvatisier- und Flockungsmitteln, in Kombination mit Filtration oder Zentrifugierung vorgeschlagen. So verwendet man beispielsweise Wasserglas (CS-PS 102 753) , grenzflächenaktive Stoffe (ÜS-PS 3,985,642), anorganische Salze (US-PS 3,529,719), niedrigere Alkohole (US-PS 3,835,035), substituierte Sulfonate (DE-OS 25 07 270), Natrium in Metallform (DE-PS 1 105 543). Nachteile der vorerwähnten Vorgänge bestehen darin, daß dabei ins öl Chemikalien eingetragen werden, die die Eigenschaften des Regenerats negativ beeinflussen können. Darüber hinaus sind solche Vorgänge in der Regel kostspielig und zeitraubend.

Es ist auch bekannt, Kohlenstoff im Abfall-Motorenöl auf physikalischem Weg, wie z.B. durch Wärmewirkung (US-PS 3 923 643), elektrische Entladung (JA-OS 73 17442), Ultraschallschwingungen (JA-OS 73 25002) oder Ultrafiltration durch Membranen (DE-OS 24 17 452), zu koagulieren. Nachteile solcher Prozesse sind eine verhältnismäßig niedrige Wirksamkeit, die Kostspieligkeit und ein enormer Zeitaufwand.

Mit der Erfindung sollen die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik durch kontinuierliche Zersetzung von Kohlenstoffdispersionssystemen in Abfall-Motorenölen ausgeschaltet werden, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Abfall-Motorenölen vor deren Wiederraffination nach Beseitigung von Wasser und leicht flüchtigen Komponenten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Abfall-Motorenöl in Form eines dünnen Abstreiffilms von 0,1 bis 2 mm Dicke auf eine Temperatur von 200 bis 300 C

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und unter einem Druck von 100 bis 1 Pa erhitzt wird, wobei freigesetzte Dämpfe zusammen mit mitgenommenen Mikrotropfen bei einer Temperatur von 20 bis 100 C kondensieren, worauf das Kondensat unmittelbar einer Wiederraffination durch Kurzweg-Destillation unterworfen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zerstörung des unerwünschten Dispersionscharakters von Abfallöl und zur Trennung der festen von der flüssigen Phase erfordert keine Chemikalien und nützt demgegenüber eine kombinierte Wirkung von Vakuum und erhöhter Temperatur aus, wobei an der Filmoberfläche eine stürmische Entwicklung von Dämpfen und Mikrotropfen des Dispersionssystems in Aerosolform erfolgt. Diese expandieren und kondensieren dann an abgekühlten Flächen. Dadurch wird eine Innenstruktur von orientierten stabilisierenden, durch oberflächenaktive Substanzen und Motorenöloxidationsprodukte gebildeten Hüllen zerstört, und es läuft eine komplette Desorption von an suspendierte Teilchen gebundenen Gasen und leicht flüchtigen Substanzen ab. Während der Trennung der festen Teilchen von der dispergierten ölphase unter stürmischer Dampf- und Gasentwicklung dringt teilweise die zerstäubte feste Phase ins Kondensat ein, aber die festen Teilchen von Kohlenstoff bzw. auch anderen anorganischen Komponenten sind schon von absorbierten Substanzen befreit und darüber hinaus in so niedriger Konzentration enthalten, daß sie mit ihrer Anwesenheit den glatten Verlauf des eigentlichen Regeneriervorgangs - z.B. einer Kurzweg-Destillation - nicht mehr beeinträchtigen können. Der bedeutsame Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbehandeln von Abfallöl besteht nämlich darin, daß es ermöglicht, die beiden Prozesse - d.h. die Abscheidung der leichtflüchtigen Komponenten vom Abfallöl und eine kontinuierliche Kurzweg-Destillation - in einer einzigen Anlage vorzunehmen.

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Aufeinander folgende Entgasung, Abscheidung der vorderen Fraktion und Entnahme des Produkts - d.h. der wMerraffinierten Fraktion - in einer dreistufigen Molekular-Verdampfungsanlage bei der Regenerierung von Abfall-Motorenölen nach dem CS-Urheberschein Nr. 192 284 stoßen eben auf das Problem der Infiltration bzw. des Eindringens in die Produktfraktion und einer Verschlechterung, insbesondere was die Farbeigenschaften des Öls betrifft.

Die Erfindung beseitigt diesen Mangel, und der kombinierte Wiederraffinationsprozeß führt zu hochgradigen Produkten bei hoher Ausbeute und ohne die Umweltbedingungen negativ beeinflussende Abfälle.

Das erfindungsgemäße Verfahren schließt jedoch die Anwendung eines anderen geeigneten, auf das erfindungsgemäß vorbehandelte Substrat applizierten Wiederraffinationsprozesses nicht aus, doch kann man die maximale Effektivität gerade in der Kombination mit der Kurzweg-Destillation in einer einzigen Anlage erzielen.

Die erfindungsgemäße kontinuierliche Zersetzung der Kohlenstoffdispersion in Abfall-Motorenölen kann vorzugsweise auch mit einer alkalischen Vorbehandlung von Abfallöl vor dessen Wiederraffination durch Molekulardestillation gemäß dem CS-Urheberschein Nr. 198 671 kombiniert werden; bei diesem Prozeß wird die Neutralisation von flüchtigen sauren ö!komponenten und Additivenresten durch eine geringe Zugabe von Alkalilauge (0,2 bis 0,8 Gew.%) vorgenommen, was die Azidität des wiederraffinierten Produkts herabsetzen soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung des Abfallmotorenöls und dessen unmittelbaren Wiederraffination durch

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Kurzweg-Destillation ist in der einzigen Figur der schematischen Zeichnung veranschaulicht.

Das in einem Sedimentationsbecken von rohen Verunreinigungen und einem wesentlichen Wassergehalt befreite und auf eine Temperatur von 12O bis 150 ⁰C erwärmte öl wird nach einer vorzugsweisen Zugabe von wäßriger Alkalilaugelösung in der Menge von 0,1 bis 1 Gew.%(bezogen auf das Abfallöl) zu einem 0,1-2 mm dünnen Abstreiffilm umgeformt, worauf von ihm bei einer Temperatur von 150 bis 180 C und unter einem Druck von 500 - 10 Pa eine vordere, Reste von freiem Wasser und Brennstoff sowie flüchtige Komponenten von der Motorenölzersetzung enthaltende Fraktion in der Menge von 3 bis 20 Gew.% (bezogen auf die Eingabe) abgetrennt wird. Unmittelbar darauf wird das Abfallöl in der vorerwähnten Abstreiffilmform einem Prozeß zum Abscheiden des dispergierten Kohlenstoffes und der anderen anorganischen Verunreinigungen von der dispergierenden ölphase unterworfen; das Substrat wird einer Temperatur von 200 bis 300 C und einem Druck von 100 bis 1 Pa ausgesetzt, wobei es zu einer Expansion und Zerstörung der stabilisierenden Hüllenstrukturen der suspendierten Teilchen sowie zur stürmischen öldampfentwicklung kommt. Die ölphase in der Menge von 65 bis 90 Gew.% (bezogen auf die Eingabe) zusammen mit einer geringen Menge von mitgenommenen.festen Teilchen kondensiert zu einem Expansionskondensat auf einer auf 20-100 C abgekühlten, in einer kleinen Entfernung (etwa 20 - 50 mm) von der Heizfläche vorgesehenen Fläche. Ein wesentlicher Teil der suspendierten festen Phase bleibt im Bitumenrückstand übrig, der 10 bis 20 Gew.% der ursprünglichen Eingabe beträgt. Das Expansionskondensat wird dann im eigentlichen Wiederraff inationsprozeß verwendet; dieser wird vorzugsweise unmittelbar mittels einer Kurzweg-Destillation von öl in in Form eines dünnen Abstreiffilms von 0,1 bis 2 mm Dicke

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unter einem Druck von 10 bis 10 Pa, bei einer Temperatur von 150 bis 250 C und bei einer Entfernung des Verdampfers vom Kondensator von 20 bis 50 mm durchgeführt. Auf diese Weise gewinnt man aus dem entkarbonisierten öl als Destillat das originale wiederraffinierte öl in einer Menge von 60 bis 85 Gew.% (bezogen auf die Eingabe).

Beispiel

Vom Abfall-Motorenöl mit 0,83 Gew.% Aschengehalt und 2,3 Gew.% Verkokungsrückstand wurde bei der Temperatur von 155 C und unter.dem Druck von 90 Pa in Form eines dünnen Abstreiffilms eine vordere Fraktion in der Menge von 4 Gew.% abgetrennt. Ein bei der Zersetzung des Dispersionssystems bei der Temperatur von 270 C und unter dem Druck von 30 Pa aufgefangenes Expansionsdestillat ergab etwa 81 Gew.% der ursprünglichen Eingabe, wies 0,018 Gew.% Aschengehalt, 0,13 Gew.% Verkokungsrückstand und eine Farbe etwa entsprechend 8 (nach ASTM) auf. Durch unmittelbar darauf folgende Kurzweg-Destillation des Expansionskondensates bei der Temperatur von 245 C und unter dem Druck von 1 Pa wurde ein Wiederraffinationsprodukt in der Menge von 72 Gew.% (bezogen auf die ursprüngliche Eingabe) gewonnen; dieses wies 0 Gew.% Aschengehalt, 0,06 Gew.% Verkokungsrückstand und eine Farbe entsprechend 3,5 (nach ASTM) auf.

Eine schematische Darstellung der geeigneten Vorrichtung zum kontinuierlichen Zersetzen von stabilen Kohlenstoffdispersionssystemen in Abfall-Motorenölen vor deren Wsderraffination vorzugsweise durch eine Kurzweg-Destillation soll weiterhin anhand der schon erwähnten Zeichnung näher erläutert werden.

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Die Vorrichtung besteht aus einer dreistufigen Verdampfungsanlage, die auf einem Verdampfungskörper 1 einen in geeigneter Höhe aufgesetzten, in dem CS-Urheberschein Nr. 181 054 beschriebenen Drehverschluß 8 und einen in der CS-PA PV 8486-78 beschriebenen Stromverkreuzer 9 aufweist. Diese zwei Konstruktionselemente bilden im Raum zwischen dem Verdampfungskörper 1 und einem Elementenkühler 7 drei selbständige Vakuumstufen aus, nämlich einen Entgaser 2, einen Expansionszersetzer 3 und einen Molekularverdampfer 4, welche die eigentliche Vakuumquelle für die Vorrichtung darstellen. Aufgesetzt auf dem Verdampfungskörper 1 ist ein sektionaler Abstreifer 5, der in jeder einzelnen Stufe aus einem System von teflongeschützten schraubenlinienförmigen Segmenten besteht und von einem einzigen Elektromotor 10 angetrieben ist. Auf dem Abstreifer 5 ist ein drehbarer jalousieförmiger Dephlegmator 6 .zum Herabsetzen einer unmittelbaren Durchdringung bzw. Infiltration festgehalten. Die Erhitzung des Verdampfungskörpers 1 ist getrennt - d.h. separat für jede einzelne Stufe - und zwar in Form eines Duplikators 16, wobei das Heizmedium entweder Niederdruckdampf oder ein flüssiger Wärmeträger von einer Außenquelle sein kann. Vorerwärmtes Abfallöl wird durch ein Einspritzrohr 11 in den Entgaser 2 dosiert und fließt über den Verdampfungskörper 1 in Form eines dünnen, durch den Abstreifer 5 gebildeten Abstreiffilms herab. Die kondensierte vordere Fraktion wird aus der Vorrichtung durch den Stutzen eines Entgasers 13 abgepumpt; dieser dient gleichzeitig zum Anschließen der Vakuumquelle für den Entgaser 2. Der nicht verdampfte Anteil fließt kontinuierlich durch den Vakuum-Drehverschluß 8 in den Expansionszersetzer 3 hindurch, wo die Phasentrennung vor sich geht. Ein Bitumenrückstand wird zusammen mit der festen Phase aus der Anlage durch den zugleich zum Anschließen einer Vakuumquelle bestimmten

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Stutzen eines Expansionszersetzers 14 abgepumpt. Das Kondensat aus dem Expansionszersetzer 3 fließt kontinuierlich durch einen Siphon des Stromverkreuzers 9 an die Abdampffläche des Molekularverdampfers 4 hindurch, wo es wiederum zu einem dünnen Abstreiffilm verteilt wird. Das Destillat aus dem Molekularverdampfer 4 stellt das wiederraffinierte ursprüngliche öl dar und wird durch den Stutzen eines Molekularverdampfers 15 abgeführt. Der Stutzen dient gleichzeitig zum Anschließen an eine Vakuumquelle für den Molekularverdampfer 4. Der Destillationsrückstand aus dem Molekularverdampfer 4 wird durch ein Rohr 12 in die Eingabe rückgeführt.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Behandlung von Abfall-Motorenölen vor deren Wiederraffination nach Beseitigung von Wasser und leicht flüchtigen Komponenten,
   dadurch gekennz e i chnet,

   daß ein Abfall-Motorenöl in Form eines dünnen Abstreiffilms von 0,1 bis 2 mm Dicke auf eine Temperatur von 200 bis 300 ⁰C und unter einem Druck von 100 bis 1 Pa erhitzt wird, wobei freigesetzte Dämpfe zusammen mit mitgenommenen Mikrotropfen bei einer Temperatur von 20 bis 100 C kondensieren, worauf das Kondensat unmittelbar einer Wiederraffination durch Kurzweg-Destillation unterworfen wird.

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   ORIGINAL INSPECTED

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