NO170429B - Fremgangsmaate ved raffinering av brukte smoereoljer og apparat til anvendelse ved fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for raffinering av brukte smøreoljer samt en apparatur til bruk ved fremgangsmåten. •

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en effektiv og miljø-vennlig fremgangsmåte for raffinering av brukte smøreoljer til høyverdige smøreoljer ved bruk av en vakuumdestillator av den type som beskrives nærmere nedenfor.

Den generelle fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen for re-raffinering av brukte smøreoljer til høyverdige smøreoljer skal innledningsvis beskrives ganske kort under henvisning til figur 1 der trinnene: I omfatter avsetning av frigjort vann, avdestillering av

restvann og lettere hydrokarboner samt tørking;

II omfatter produksjon av fyringsolje ved fraksjonering;

III omfatter cyklonisk vakuumdestillering hvor smøreolje-fraksjonene avdestilleres fra forurensninger som metallrester, slam og sot; og

IV omfatter hydrogenbehandling (polering) av smøreoljen,

efter oppvarming i en avsetningstank, med avsluttende fraksjonering.

I lys av dagens miljøkrav og den derav følgende miljøpolitikk blir det stadig viktigere å sørge for at utslipp til naturen av skadelige og miljøfindtlige forurensninger holdes på et minimum.

Dette gjelder også de tilfeller der utslippene i seg selv er små men der en akkumulering kan føre til ugunstige eller sågar katastrofale følger.

I lys av dagens økonomiske situasjon er det også stadig viktigere å søke å perfeksjonere gjenvinningsprosesser for å kunne utnytte de verdier som ellers ville gått til spille under samtidig fraskilling av skadelige stoffer som for eksempel stammer fra tilsetninger fra den tiden man ikke var klar over disse stoffers ugunstige bivirkninger.

Det finnes på området en lang rekke kjente anlegg som arbeider efter i og for seg kjente prinsipper og som tar sikte på å opparbeide brukte smøreoljer for å ta vare på de foreliggende verdier og samtidig for å kunne skille ut og deponere skadestoffer på trygg måte.

Disse anlegg er alle basert på prosesstekniske og -kjemiske betraktninger som i og for seg er kjente og der de enkelte komponenter i vesentlig grad avhenger av anleggets lokali-sering og dets sammenkobling med eksisterende anlegg hva angår varmekilder, energikilder, forbrenningsmuligheter og så videre.

Det har imidlertid vært gjort relativt lite når det gjelder den rent apparat-tekniske konstruksjon med den følge at det fremdeles foreligger behov for perfeksjoneringer på for-skjellige områder.

Et trinn som til nu hittil ikke har vært helt tilfreds-stillende i den ovenfor skisserte prosess er gjennomføringen av den cykloniske vakuumdestillasjon under punkt 3 ovenfor der smøreoljefraksjonene avdestilleres fra forurensninger som metallrester, slam og sot.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for redestillering av brukte smøreoljer til høyverdige smøreoljer, omfattende

1) avsetning av frigjort vann, avdestillering av restvann og lette hydrokarboner; 2) fraksjonert fremstilling av fyringsolj"er og avseparering av et restmateriale; 3) cyklonisk vakuumdestillering av resten fra trinn 2) for avdestillering av smøreoljefraksjoner og fraskilling av forurensninger; og 4) hydrogenbehandling av de i trinn 3) oppnådde smøreoljer

for sluttbehandling til ny bruk;

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den cykloniske vakuumdestillasjon i trinn 3) gjennomføres ved hjelp av en vakuumdestillator som beskrevet i den karakteriserende del av krav 1.

Som antydet ovenfor angår oppfinnelsen også en apparatur for gjennomføring av trinn III i den ovenfor angitte fremgangsmåte og denne apparatur karakteriseres ved en vakuumdestillator som beskrevet i den karakteriserende del av krav 2.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger der: figur 1 er et flytskjema over den totale prosess; - figur 2 viser et snitt gjennom en vakuumdestillator ifølge oppfinnelsen.

Den generelle fremgangsmåte for gjenvinning av brukte smøreoljer starter med innsamling av alle former for brukte smøremidler i et mottaksanlegg for klassifisering.

Gode kvaliteter 1 pumpes til en avsetningstank 2 der det skjer en første oppvarming til 25°C.

Fritt vann avsettes som bunnsjikt og dreneres til en vanntank mens olje avsettes som det øvre sjikt og den der oppnådde olje overføres til en lagertank 5. Fra denne lagertank 5 pumpes så vannfattig olje 6 til et tørkeanlegg 7 der det gjennomføres en varmeveksling med en tidligere oppnådd destillasjonsrest 22 hvorefter det hele føres til en blandedyse 8.

I dysen 8 bringes oljen 6 sammen med en oppvarmet tørket olje 9 fra bunnen av tørkeanlegget 7. Restvannet i olje-strømmen 6 fordamper i blandedysen og destillerer av sammen med brennstoff-rester og gass via rørledningen 10.

Denne materialstrøm 10 kondenseres og separeres før den føres til et separat, i og for seg kjent destruksjonsanlegg.

Den tørkede olje 11 fra tørkeren 7 mates til en blandedyse 12 hvor oppvarmet olje 13 fra bunnen av et fraksjoneringsanlegg 14 bringes til nødvendig temperatur, så føres til en blandedyse 12 på en fraksjoneringsbeholder 14 som arbeider under et undertrykk på 100 til 500 mbar og ved en temperatur på 280 til 300°C.

I fraksjoneringsanlegget 14 fordamper fyringsolje 15 som kondenseres og føres til lagertank.

Smøreoljefraksjonen 16 i bunnen av fraksjoneringtrinnet 14 pumpes videre til en blandedyse 17 på oppfinnelsens vakuumdestillator 18 som arbeider under et undertrykk på 15 til 20 mbar og ved en høy temperatur på 345 til 350°C.

I oppfinnelsens vakuumdestillator 18 skilles alle smøreoljer fra de tilstedeværende forurensninger.

Smøreoljene fordamper via 19, kondenseres og føres til en avsetningstank 23 og derfra til en lagertank 24.

De tykkeste oljer og forurensninger, destillasjonsrestene 20, resirkuleres via en ovn 21 for oppvarming og avgir så sin energi i blandedysen 17 på oppfinnelsens vakuumdestillator 18.

Den herved fremstilte destillasjonsrest 22 pumpes via en varmevekslser som nevnt ovenfor, til lagring.

I avsetningstanken 23 møtes "flyvepartikler" som fulgte med smøreoljedestillatet 19 fra oppfinnelsens vakuumdestillator 18, disse danner fnokker eller store partikler som i sin tur danner et slam som avsettes i tanken.

Dette slam 26' trekkes derefter av fra avsetningstanken 23 for avbrenning i det ovenfor nevnte separate destruksjonsanlegg. Olje fra avsetningstanken 23 føres via ledningen 25 til en klaringstank 24 hvorfra ytterligere slam 26'' fjernes og forbrennes som ovenfor.

Den oppnådde, klarede smøreolje 27 pumpes så via en varme-veksler og ovn 28 for en i og for seg konvensjonell hydrogenbehandling i reaktoren 29.

Hydrogengass for dette formål produseres separat, for eksempel i en produksjonsenhet 30 ved hjelp av elektrolyse av vann, der produksjonen er tilpasset den mengde hydrogen 31 som må føres til reaktoren 29.

Blandingen hydrogengass 31/olje 27 føres inn i reaktoren 29, passerer gjennom katalysatormassen, for eksempel i form av en fastsjiktmasse, og ut av apparaturens bunn.

Gass/oljeblandingen 32 føres så til en separator 33 som separerer smøreoljen 34 fra overskuddet av hydrogen 35 som pumpes tilbake til hydrogengassmateledningen 31.

Reaksjonsgass 36 brennes av i det ovenfor nevnte separate destruksjonsanlegg.

Den oppnådde smøreolje 34 føres videre til et fraksjo-nerings/tørketårn 37 for separering av oljefraksjonene efter viskositet der man generelt oppnår 300 N-olje ved 38, 150 N-olje ved 39 og fyringsolje/vann ved 40.

Fraksjonene 38, 39 og 40 pumpes så til lagringstanker mens vann pumpes til det ovenfor nevnte separate destruksjonsanlegg.

Dette er ikke beskrevet separat men omfatter generelt et anlegg for forbrenning og destruering av avfallsstrømmer ved varmebehandling for eksempel ved 1200°C i 3 til 5 sekunder.

Disse avfallsstrømmer er i det her beskrevne tilfellet avgasser fra vakuumpumper, ikke-kondenserte gasser fra tørkingen 10, brennstoffrester 10, reaksjonsgass 36, avsetningsvann- 3, avdestillert vann 10, destillasjonsrest 22 og avsatt slam 26.

Sekundærluften til dette destruksjonsanlegg suges fortrinnsvis av fra prosesshallens atmosfære og forbrennes via vannlås og brann-nett i destruksjonsovnen.

For optimal utnyttelse av den tilstedeværende varmebalanse i anlegget blir i forbrenningskammeret på destruksjonsovnen i destruksjonsanlegget energikilden plassert på het-olje-anlegget i form av en dobbelt-viklet rørslynge, videre dump-kjøles røkegassene for avgass-rensingen.

Til slutt blir den rensede røkgass ført via skorsten til atmosfæren.

Vakuumdestillatoren ifølge oppfinnelsen er vist i figur 2.

Den omfatter en innløpsblandedyse eller et blanderør 101 for innføring av materialet inn i vakuumdestillatoren som avgrenses av en destillatorvegg 102 med en innvendig vegg eller et skjørt 103.

Under skjørtet 103 er det anordnet en konisk spaltet dråpefanger 104.

Utvendig er vakuumdestillatoren oppvarmet ved hjelp av en elektrisk varmetape 105.

Utvendig er vakuumdestillatoren videre utstyrt med mon-teringshjelpemidler som en fot for montering 106 og løfteører 111.

Den midtre del av vakuumdestillatoren, avgrenset av destillatorveggen 102, er i det alt vesentlige sylindrisk mens den øvre del har form av en oppad tilspisset konisk topp 112 og den nedre del har form av en nedover tilspisset konisk del 107 som går over i en i det vesentlige sylindrisk utløpskanal 108 for destillasjonsrest som ved hjelp av en flens 115 er forbundet med en forlenget sylindrisk utløpskanal 109 som så via overføringer og flenser går over i konvensjonelt rørledningsutstyr.

I toppen er den koniske del 112 utstyrt med et utløp 114 for destillat som i sin tur i sin nederste ende, den ende som befinner seg inne i vakuumdestillatoren og innenfor skjørtet 103, utstyrt med en dryppering 113.

I vakuumdestillatoren ifølge oppfinnelsen blir massen som skal destilleres blåst inn gjennom innløps- og blanderør 101, tangensialt til destillatorveggen 102 og i den øvre del av det ringrom som dannes mellom destillatorveggen 102 og skjørtet 103.

Dette ringrom utgjør ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis minst halvparten av den sylindriske del av vakuumdestillatoren.

Den nedre del av skjørtet er tildannet som en nedover tilspisset kjegle hvori det er anordnet spalter 104a.

Toppflaten for denne omvendte avskårede kjegle befinner seg fortrinnsvis omtrent på nivå med den nedre del av destil-latorveggens sylindriske del.

Destillasjonsresten 16 fra trinn 2, se figur 1, kommer til oppfinnelsens vakuumdestillator via innløps- blandedysen 101 i hvilke den også møter oppvarmet destillasjonsrest fra ovnen 21.

Den fraksjonerte olje fra trinn II fordamper øyeblikkelig, for eksempel ved 347"C og 0,02 bar absolutt trykk og splittes derved i ca. 85 % destillat og ca. 15 % destillasjonsrest.

På grunn av den enorme volumøkning i innløps/blandedysen og den tangensielle tilmatning i og med monteringen av innløps-dysen på vakuumdestillatoren, gir vakuumdestillatoren ifølge oppfinnelsen allerede ved innblåsing i ringrommet en separerende virkning.

Den tunge destillatrest med resten av fraksjonert olje blir slynget mot destillatorveggen mens destillatgassene tvinges mot den ytre vegg av skjørtet 103.

På grunn av nytt tilmåtet materiale tvinges det allerede partielt separerte materialet nedover hvorved gassene, efter at skjørtet er gått over i den koniske del 104, får mulighet til å unnslippe gjennom spaltene 104a og inn i det indre rom av skjørtet 103 og senere å unnvike via utløpet 114.

På utløpsrøret 114 er det som nevnt ovenfor antydet en dryppring 113 som gir en ytterligere fraksjonerende virkning.

Ved fordamping som her beskrevet kreves det energi og oljedelén på destillatorveggen 102 blir gitt en tilleggs-energi ved hjelp av en påmonterte elektriske varmebånd 105.

Destillatresten transporteres så til å begynne med i en spiralformet og senere en mere loddrett bane langs destillatorveggen mot den kone bunn 107 og renner til slutt ned i utløpskanalen 108.

Ved den destillatorkonstruksjon som er angitt ovenfor oppnår man følgende fordeler:

1. Ålt unødvendig dødvolum i destillatoren er fjernet idet skjørtet forløper omtrent over hele destillatorens lengde. 2. Gassen som strømmer i ringrommet mellom destillatorveggen 102 og skjørtet 103 gis en ekstra oppvarming ved hjelp av varmetapen 105. Dette bevirker sammen med den høye hastighet i ringrommet en minimal koksdannelse og nedsetter derved også den termiske spalting eller krakking i enheten. 3. På grunn av at store mengder destillasjonsrest sirkulerer gjennom destillatoren, det kan dreie seg om 40 m'/t, oppstår det lavere temperaturøkninger over ovnen mens man samtidig opprettholder energibehovet for fordamping i destillatoren.

Det store volum destillatrest forhindrer såkalte tørre soner på destillatorveggen 102 og dette betyr at en mulig begynnende koksdannelse vaskes ned.

Forurensning i partikkelform som følger med massen til vakuumdestillatoren vil hele tiden slipe veggen og under-støtte renholdet. 4. Det at skjørtet 103 er trukket så og si helt ned til enden av den sylindriske del destillatoren, altså langs hele veggen 102, gjør at man opprettholder stor gasshastighet i destillatoren, noe som i sin tur forhindrer koksdannelse .

Da den nedre del er konisk tildannet vil gasshastigheten her reduseres, spalter i den kone del av skjørtet tillater så at separert gass trenges inn til sentrum av destillatoren sammen med gass som slipper under den nedre kant av den omvendte stumpkjeglen som utgjør den nedre del av skjørtet.

Over disse spalter er det som antydet i figur 2 anordnet dråpefangere 104b, dette forhindrer at oljedråper eller eventuelt destillasjonsrest som renner ned fra skjørtet trekkes med av gassene gjennom spaltene og følger med destillatet. Dryppringene i den nedre del av skjørtet på samme måte som dryppringen 113 på utløpsrøret 114 gjør at dråpene vil bli store og derved drypper ned til destillatorens koniske bunn 107.

Det relativt store indre rom i skjørtet gir en lav gasshastighet mot utløpsrøret, noe som også bidrar til å redusere faren for medrivning av dråper eller flyvepartikler, noe som bidrar til å oppnå et sterkt forbedret produkt med øket renhet ut fra vakuumdestillatoren 18 i anlegget som vist i figur 1, noe som i sin tur sterkt forbedrer den kvalitet man oppnår på produktene 38, 39 og 40 efter efterbehandlingen i trinn 4 i prosessen som vist i figur 1.

Claims (4)

1. Fremgangmåte for raffinering av brukte smøreoljer til høyverdige smøreoljer omfattende følgende trinn:

1) avsetning av frigjort vann, avdestillering av restvann og lette hydrokarboner;

2) fraksjonert produksjon av fyringsoljer;

3) cyklonisk vakuumdestillering av smøreoljefraksjonene fra forurensninger som metallsalter, slam og sot; og

4) avsluttende hydrogenbehandling eller polering, over en katalysator med efterfølgende fraksjonering; karakterisert ved at den cykloniske vakuumdestillering gjennomføres i en vakuumdestillator omfattende en sylindrisk del (102), en konisk tilspisset del (112) med avløpsrør (114), en nedre konisk tilspisset del

(107) med avløpsrør (108) og med et innvendig skjørt, der det innvendige skjørt består av en sylindrisk, parallelt med destillatorveggen (102) forløpende del (103) og en nedre konisk tilspisset del (104), utstyrt med spalter og dråpefangere, idet veggen (102) er utstyrt med oppvarmingsinn-retninger (105) i det vesentlige over den del som dekker den sylindriske del (103) av skjørtet.

2. Vakuumdestillator til bruk ved fremgangsmåten ifølge krav 1 omfattende en destillatorvegg (102), en øvre konisk del (112) med avløpsrør (114) og en nedre konisk tilspisset- del (107) med avløpsrør (108, og videre utstyrt med et innvendig- skjørt (103, 104), karakterisert ved at totallengden til skjørtet (103, 104) i det vesentlige tilsvarer den totale lengde av den sylindriske destillatorvegg (102) hvorav den sylindriske del (103) utgjør omtrent halvparten av høyden av veggen (102), at den nedre koniske del (104) av skjørtet er utstyrt med spalter (104a) og dråpefangere (104b) og at destillatorveggen (102) er utstyrt med varmebånd (105) i det vesentlige over den del som omhyller den sylindriske del (103) av skjørtet.