PL178021B1 - Sposób i urządzenie do regeneracji olejów smarowych - Google Patents

Abstract

1 Sposób regeneracji zuzytych olejów smarowych, zawie- rajacy etap obróbki silna zasada, znamienny tym, ze zawiera na- stepujace kolejne etapy obliczenie zawartosci paliwa, kwasów tluszczowych i chloru, oraz eliminacja olejów, zawierajacych zbyt duzy procent któregos z tych skladników; podgrzewanie wstepne, w trakcie którego regenerowane oleje sa utrzymywane w temperaturze od 120 do 250°C, dodanie silnej zasady w postaci roztworu plynnego w stosunku wagowym od 1 do 3% masy oleju smarowego, dehydratyzacja i ekstrakcja lekkich weglowodo- rów, ekstrakcja 1 odzyskanie oleju napedowego, ekstrakcja nieczystosci przez prózniowa destylacje frakcjonujaca zapew- niajaca rozdzielenie, z jednej strony, bazowych olejów smaro- wych 1, z drugiej strony, odpadów koncentrujacych wszystkie zanieczyszczenia 7 Urzadzenie do regeneracji zuzytych olejów smarowych, znamienne tym, ze zawiera zbiornik (2) przechowujacy zuzyte oleje; zespól do wstepnego podgrzewania (3) zuzytych olejów, zespól do przechowywania (4) silnej zasady, zespól do mieszania (5) silnej zasady ze zuzytymi olejami w zalozonej proporcji, jed- nostke do ekstrakcji wody i lekkich weglowodorów przez rozpre- zanie (6), jednostke do ekstrakcji oleju napedowego (8), zespól do ekstrakcji zanieczyszczen (10, 14), zawierajacy prózniowa jednostke destylacyjna. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do regeneracji zużytych olejów smarowych.

Oleje smarowe ulegają istotnym modyfikacjom i zmianom w czasie ich używania, co wymusza ich mniej lub bardziej częste odnawianie.

Eliminacj a lub regeneracj a zużytych olej ów była dotąd dużym źródłem zanieczyszczenia.

Po użyciu, takie oleje zawierają dużo pozostałości stałych, rozłożonych dodatków, odpadów spalania, i tym podobnych.

Znane sąróżne sposoby regeneracji olejów. Przede wszystkim odzyskiwane sąoleje, które uległy rozpadowi, często dochodzi do mieszania olejów o różnym pochodzeniu z produktami mniej lub bardziej utrudniającymi proces regeneracji.

Zgodnie ze stanem techniki, najczęściej stosowane sposoby zawierają etap przetwarzania zużytych olejów w kwasie siarkowym, następnie etap neutralizacji w cieple przy obecności węglanu sodowego, oraz w końcu etap odbarwienia w ziemi aktywowanej i filtracji.

Znane są sposób i urządzenie opisane w dokumencie GB-A-243.666. Urządzenie to posiada dwie kadzie, umożliwiające wykonywanie dwóch procesów przetwarzania, jeden w sodzie, a drugi w ziemi aktywnej, oraz dwóch odwirowywań, zapewniających ekstrakcję, w pierwszym przypadku wody, a w drugim - zużytej ziemi, z przetwarzanego oleju.

Taki sposób umożliwia odzyskanie części zużytych olejów, lecz powoduje powstanie odpadów nie możliwych do ponownego użycia i silnie trujących.

178 021

Wydajność odzyskiwania przez urządzenia przemysłowe wykorzystujące te sposoby nie przekracza 85% i koszt jej stosowania jest wysoki.

Znane sąrównież inne sposoby odzyskiwania bazujące na rafinacji końcowej z uwodornieniem katalitycznym oleju po obróbce termicznej i jego destylacji próżniowej. Uwodornianie oleju jest wykonywane przez katalizatory hydroodsiarczania i hydrodeazotacji.

W trakcie stosowania tych sposobów, katalizatory są stopniowo wypłukiwane i powodują powstanie produktów nie nadających się do ponownego przetworzenia i silnie trujących.

Ponadto, sposoby te sąjeszcze bardziej kosztowne.

Znany jest sposób opisany w dokumencie GB-A-2.022.131. W tym procesie regeneracji zużytych olejów pierwsza faza dehydratyzacji i eliminacji węglowodorów chlorowychjest realizowana w temperaturze z przedziału 100-200°C. Następnie wykonywanajest obróbka zasadowa w systemie zamkniętym przy 300°C przez mieszaninę sodu i potasu. Z kolei wykonywana jest destylacja w próżni w temperaturze dochodzącej do 480°C.

Celem niniejszego wynalazku jest więc zaproponowanie sposobu regeneracji zużytych olejów smarowych, mało lub w ogóle nie trujących, którego zastosowanie byłoby ekonomicznie atrakcyjne.

Ponadto, celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu regeneracji zużytych olejów, zapewniającego zwiększoną wydajność. Wynalazek dotyczy sposobu regeneracji zużytych olejów smarowych, zawierającego etap obróbki silną zasadą.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób składa się z następujących kolejnych etapów: obliczenie zawartości paliwa, kwasów tłuszczowych i chloru, oraz eliminacja olejów, zawierających zbyt duży procent któregoś z tych składników; podgrzewanie wstępne, w trakcie którego regenerowane oleje są utrzymywane w temperaturze od 120 do 250°C; dodanie silnej zasady w postaci roztworu płynnego w stosunku wagowym od 1 do 3% masy oleju smarowego; dehydratyzacja i ekstrakcja lekkich węglowodorów; ekstrakcja i odzyskanie oleju napędowego (stripping); ekstrakcja nieczystości przez próżniową destylację frakcjonującą zapewniającą rozdzielenie, z jednej strony, bazowych olejów smarowych i, z drugiej strony, odpadów koncentrujących wszystkie zanieczyszczenia.

W różnych korzystnych sposobach realizacji, wynalazek posiada następujące cech, oraz/lub wszystkie możliwe ich kombinacje.

Przed podgrzaniem wstępnym zużyte oleje są homogenizowane. W czasie etapu podgrzewania wstępnego, regenerowane oleje są trzymane w temperaturze zawartej pomiędzy 120 i 250°C. Korzystne jest, gdy temperatura wynosi od 140 do 160°C. Silna zasada ma postać płynnego roztworu. Silna zasada jest dodawana w stosunku od 1 do 3% masy czystej zasady. Etap rozprężania (flash) wykonywany po dodaniu silnej zasady i przed wydobyciem zanieczyszczeń zapewnia dehydratyzację i uwolnienie lekkich węglowodorów z przetwarzanej mieszaniny. Próżniowa kolumna destylacyjna współpracuje z wyparką na spodzie kolumny. Silną zasadą jest węglowodorek sodowy lub potasowy. Silną zasadąjest węglowodorek sodowy. Silną zasadąjest węglowodorek potasowy.

Wynalazek dotyczy również urządzenia do regeneracji zużytych olejów, umożliwiającego wykorzystanie przedstawionego powyżej sposobu.

Urządzenie to zawiera: zbiornik do przechowywania zużytych olejów; zespół do mieszania i homogenizacji olejów zawartych w zbiorniku; zespół do podgrzewania wstępnego zużytych olejów; zbiornik do przechowywania silnej zasady; zespół do mieszania w określonej proporcji silnej zasady ze zużytymi olejami; jednostkę do ekstrakcji wody i lekkich węglowodorów przez rozprężenie (flash); jednostkę do ekstrakcji oleju napędowego (stripping); zespół do ekstrakcji zanieczyszczeń, zawierający próżniowąjednostkę destylacyjną.

Korzystne jest, gdy próżniowajednostka destylacyjnajest połączona z wyparką na spodzie kolumny.

Przykład wykonania wynalazku zostanie opisany z nawiązaniem do rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat instalacji do regeneracji zużytych olejów zgodnie z wynalazkiem.

178 021

Zgromadzone zużyte oleje mogą być różnego pochodzenia i mogąbyć to na przykład oleje silnikowe, oleje z przekładni zębatych, oleje hydrauliczne, oleje turbinowe, i tym podobne.

Po dostarczeniu oleju do jednostki regenerującej, sprawdzanajest jego podatność na obróbkę.

W rzeczywistości, sposób regeneracji według wynalazku ma na celu przede wszystkim eliminację składników lekkich, takich jak benzyna, olej napędowy lub woda, lecz nie umożliwia eliminacji składników tak ciężkich, jak same oleje z tym, że mające różne własności fizyczne. Może chodzić tu na przykład o paliwo, którego eliminacja lub przetworzenie nie mogąbyć uzyskane przez całkowitą rafinację.

Nadmierna zawartość chloru w mieszaninie może powodować przedwczesne zużycie urządzenia.

Zgromadzone oleje, zawierające zbyt duży procent paliwa, kwasów tłuszczowych lub chloru, powinny być wyeliminowane z przetwarzania. W celu oszacowania tych różnych zawartości wykonuje się testy, powszechnie znane w tej dziedzinie techniki.

Spośród tych testów można wymienić „Chlor Test”, który umożliwia wykrycie obecności chloru. Hartowany drut miedziany zanurzony wcześniej w zużytym oleju jest oglądany w płomieniu. Płomień zielonawy świadczy o obecności chloru.

„Drop Test” umożliwia wykrycie obecności paliwa. Kropla oleju jest nakładana na papier chromatograficzny. Koncentryczna plama z żółtawą obwódką świadczy o obecności paliwa.

„Fast Test” umożliwia wykrycie obecności kwasów tłuszczowych w olejach. Podgrzewa się 2 ml zużytego oleju w obecności pastylki sodu: jeśli olej się ścina, po ochłodzeniu, oznacza to, że kwasy tłuszczowe są obecne.

Zużyte oleje 1, które pozytywnie przeszły różne testy są gromadzone w zbiorniku 2.

Oleje te są następnie mieszane bądź wewnątrz zbiornika, bądź podczas ich wydobywania przez tradycyjne zespoły, nie pokazane na rysunku.

Zespół do podgrzewania wstępnego 3 utrzymuje oleje zgromadzone w zbiorniku w temperaturze zawartej pomiędzy 120 i 250°C, a najkorzystniej od 140 do 160°C.

Zasada przechowywania w zbiorniku 4 jest dostarczana i mieszana przez zespół 5 z podgrzewanymi zużytymi olejami.

Korzystne jest, by procentowa zawartość wagowa czystej zasady dorzucanej do zużytych olejów wynosiła od 1 do 3%.

Ta wielkość może być dokładnie wyznaczana w zależności od jakości zużytych olejów i typu zastosowanej zasady.

Zastosowana zasada jest zasadą silnią najkorzystniej wodorotlenkiem sodu lub potasu. Można również rozważyć zastosowanie mieszanki tych zasad.

Zużyte oleje, utrzymywane w zwiększonej temperaturze, do których dodano silną zasadę, zasilająjednostkę 6 wydobywania wody i lekkich węglowodorów przez rozprężenie (flash). W tej jednostce, odparowanie wody jest realizowane przez gwałtowne rozszerzanie mieszaniny w butli.

Woda i lekkie węglowodory są wydobywane, a pozostała część mieszaniny jest kierowana w stronę jednostki 8 wydobywającej olej napędowy (stripping). Ta eliminacja jest realizowana przez destylację w kolumnie.

Olej napędowy 9 jest następnie odprowadzany, a mieszaninajest kierowana w stronę kolumny destylacyjnej 10 umożliwiającej frakcjonowanie mieszaniny na frakcje bazowego oleju smarowego i oddzielenie resztek, w których koncentrują się wszystkie zanieczyszczenia.

Oleje bazowe mają być rozdzielone na różnych poziomach, w zależności od ilości żądanych frakcji.

Uzyskano dobre rezultaty rozdzielając, z jednej strony, olej bazowy 150 Neutral 11 i olej bazowy od 400 do 500 Neutral 12.

Kolumna destylacyjna 10 jest klasycznąkolumną próżniową, która umożliwia dysocjację i ekstrakcję odpadów, które są kierowane w stronę butli akumulującej 14.

178 021

Odpady 15 są więc odprowadzane i mogą być ponownie użyte jako żużel lub asfalt do budowy dróg. Mogą być również użyte jako paliwo do spalania.

Próżniowa kolumna destylacyjna 10 jest z korzyściąpołączona z wyparką na spodzie kolumny 13, umożliwiająca zwiększenie wydajności. Korzystne jest, gdy część energii potrzebna do podniesienia temperatury zużytych olejów przed dodaniem czystej zasady pochodzi z odzyskanej energii z frakcji bazowego oleju smarowego 11, 12 na wyjściu z kolumny 10.

Zużyte oleje są z korzyścią filtrowane w czasie ich regeneracji i w czasie ich wychodzenia ze zbiornika przechowującego 2, w taki sposób by, wyeliminować cząstki stałe, które mogą być w nich zawarte.

Różne pompy, nie przedstawione, zapewniają przepływ mieszaniny, dzięki czemu produkty przesuwają się w opisywanym urządzeniu.

Sposób i urządzenie według wynalazku umożliwiają więc uzyskanie ze zużytych olejów bazowych o różnych własnościach zdatnych do ponownego użycia, odpadów zdatnych do dalszego użycia, wody, lekkich węglowodorów i oleju napędowego.

Wszystkie uzyskane produkty są więc zdatne do ponownego użycia, co jest głównym powodem zmniejszenia zagrożenia zatrucia środowiska.

Sposób ten umożliwia uzyskanie sprawności odzysku minimum 90%. Ta wielkość jest stosunkiem masy olejów odzyskanych przez proces przemysłowy do masy olejów odzyskanych w laboratorium, w warunkach optymalnych pod względami ekonomicznymi.

W innym przykładzie wykonania, eliminacja odpadów jest realizowana przez urządzenie odwirowywujące.

Dwa warianty eliminacji odpadów, kolumna destylacyjna i odwirowywanie, mogą być połączone.

Jednakże, korzystny sposób wykonania wykorzystuje próżniową kolumnę destylacyjną połączoną z wyparką umieszczoną na spodzie kolumny. Jest więc możliwe uzyskanie dużej sprawności odzyskiwania frakcji bazowego oleju smarowego, zmniejszenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w porównaniu ze znanymi sposobami regeneracji, uzyskanie zregenerowanych olejów o takich własnościach, jak nowe oleje bazowe, oraz wyeliminowanie większości zawartych w nich metali.

Ponadto, wszystkie zanieczyszczenia sązawarte w odpadach, które, jak zaznaczono, mogą być łatwo wykorzystane.

Urządzenie według wynalazku może być zastosowane w warunkach wymagających dużej niezawodności.

Poniższe cyfry ilustrują zastosowanie wynalazku.

W tabeli a) przedstawiono wynik destylacji próżniowej zużytych olejów w laboratorium przy dostarczeniu odpowiednich składników o precyzyjnie dobranych własnościach.

W tabeli b) przedstawiono wynik destylacji uzyskany zgodnie ze stanem techniki, bez dodawania zasady. Sposób ten musi, zgodnie ze stanem techniki, być kontynuowany przez obróbkę chemiczną wykańczania, metodą tradycyjną przez kwas i ziemię, która to obróbka, jak opisano wcześniej, posiada wiele niedogodności. Rezultaty tej obróbki są przedstawione w tabeli c).

W tabeli d) przedstawiono wyniki regeneracji olejów zgodnie z opisywanym tutaj sposobem przemysłowym.

W tych tabelach produktami są odzyskane składniki.

Rdt reprezentuje wydajność (stosunek masy uzyskanej do masy początkowej zużytego oleju przeznaczonego do regeneracji).

T.A.N. reprezentuje kwasowość (liczba zawartości kwasu).

VIS 40°C przedstawia lepkość przy 40°C wyrażoną w cSt.

Kolor jest wyrażony względem znormalizowanych kolorów odnośnych. Im mniejsza jest liczbowa wartość, tym lepszy jest kolor, a wygląd ma lepsząjakość.

Ba reprezentuje bar, Ca - wapń, Pb - ołów, Zn - cynk, P - fosfor, Cr - chrom, Fe - żelazo, a Si - krzem.

178 021

Porównanie tabel c) i d) pokazuje większą jakość frakcji olejowych uzyskanych według wynalazku. W szczególności zawartości metali w odzyskanych olejach są znacznie mniejsze, natomiast wydajnośćjest znacznie wyższa. Ponadto, zestaw frakcjijest łatwiejszy do ponownego użycia.

Próby z silnikami pracującymi ze zregenerowanymi olejami według wynalazku pokazały, iż nie są one gorsze od olejów nowych. Oleje zregenerowane według wynalazku mająwłasności lepsze niż oleje zregenerowane wcześniej znanymi sposobami.

Odnośniki użyte w tekście do określania własności technicznych mąjąna celu jedynie lepsze ich zrozumienie i nie są w żaden sposób ograniczające.

Tabela A

Destylacja zużytych olejów w laboratorium

Produkty	Rdt (%)	T.A.N. (mgKOH/g)	VIS 40°C (cSt)	Kolor	Wygląd
olej napędowy	4,06	2,01	2,97	5
frakcja lekka	23,15	0,75	27,05	<4	mętny
frakcja ciężka	43,30	0,49	74,8	4,5	mętny
odpady	19,60	-	-	-	-
woda + benzyna	8,39	-	-	-	-
ubytki	1,50	-	-	-	-

Wydajność destylacji: 66,45%

Tabela B

Przemysłowa destylacja zużytych olejów bez wstępnej obróbki zasadowej (zgodnie ze stanem techniki)

Produkty	Rdt (%)	T.A.N. (mgKOH/g)	VIS 40°C (cSt)	Kolor	Wygląd
olej napędowy	6,99	4,70	3,70	5	mętny
frakcja lekka	12,40	0,10	30,57	<4	mętny
frakcja ciężka	49,95	0,41	75,98	4,5	mętny
odpady	20,27	-	-	-	-
woda + benzyna + straty (dest.)	10,39	-	-	-	-

Zawartość metali (w częściach na milion):	Ba	Ca	Pb	Zn	P	Cr	Fe	Si
zużyte oleje	8	692	1138	694	704	5	84	77
frakcja lekka	<2	<1	6	<1	8	<0,5	<0,5	26
frOkcja ciężka	<2	<1	5	<1	<5	<0,5	<0,5	6
olej napędowy	<2	<1	39	2	101	<0,5	8	327
odpady	85	4901	2529	3469	2570	36	652	228

Wydajność destylacji: 62,35%

178 021

Tabela C

Regeneracja zużytych olejów zgodnie ze sposobem kwas/ziemia (zgodnie ze stanem techniki)

Produkty	Rdt (%)	T.A.N. (mgKOH/g)	VIS 40°C (cSt)	Kolor	Wygląd
olej napędowy (bez obróbki)	6,99	4,70	3,70	5	mętny
frakcja lekka	11,16	0,01	30,04	1,5	C + B
frOkcja ciężka	44,05	0,05	75,85	3	C + B
odpady	20,27	-	-	-	-
woda + benzyna + straty (dest.)	10,39	-	-	-	-
straty obróbki chemicznej (w częściach na milion)	7,14	-	-	-	-

Zawartość metali (w częściach na milion):	Ba	Ca	Pb	Zn	P	Cr	Fe	Si
frakcja lekka	<2	<1	5	<1	<5	<0,5	<0,5	5
frakcja ciężka	<2	<1	5	<1	<5	<0,5	<0,5	5

Wydajność regeneracji: 55,21%

Sprawność odzysku: 83,09% (wyliczona jako stosunek do destylacji w laboratorium bez wstępnego przetworzenia)

Tabela D

Przemysłowa regeneracja olejów zgodnie z wynalazkiem

Produkty	Rdt (%)	T.A.N. (mgKOH/g)	VIS 40°C (cSt)	Kolor	Wygląd
olej napędowy	5,41	0,02	6,05	1,5	C + B
frakcja lekka	12,77	0,01	33,89	2	C + B
frakcja ciężka	49,99	0,01	84,91	2,5	C + B
odpady	20,44	-	-	-	-
woda + benzyna + straty (dest.)	11,39	-	-	-	-

Zawartość metali (w częściach na milion):	Ba	Ca	Pb	Zn	P	Cr	Fe	Si
frakcja lekka	<2	<1	<2	<1	<5	<0,5	<0,5	3
frakcja ciężka	<2	<1	<2	<1	<5	<0,5	<0,5	3
Olej napędowy	<2	<1	6	<1	95	<0,5	1	122
odpady	132	7624	2788	3500	2644	40	664	279

Wydajność regeneracji: 62,76%

178 021

Sprawność odzysku: 94,45% (wyliczona jako stosunek do destylacji w laboratorium bez wstępnego przetworzenia).

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regeneracji zużytych olejów smarowych, zawierający etap obróbki silną zasadą, znamienny tym, że zawiera następujące kolejne etapy: obliczenie zawartości paliwa, kwasów tłuszczowych i chloru, oraz eliminacja olejów, zawierających zbyt duży procent któregoś z tych składników; podgrzewanie wstępne, w trakcie którego regenerowane oleje są utrzymywane w temperaturze od 120 do 250°C; dodanie silnej zasady w postaci roztworu płynnego w stosunku wagowym od 1 do 3% masy oleju smarowego; dehydratyzacja i ekstrakcja lekkich węglowodorów; ekstrakcja i odzyskanie oleju napędowego; ekstrakcja nieczystości przez próżniową destylację frakcjonującą zapewniającą rozdzielenie, z jednej strony, bazowych olejów smarowych i, z drugiej strony, odpadów koncentrujących wszystkie zanieczyszczenia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap dehydratyzacji i ekstrakcji lekkich węglowodorów wykonuje się przez rozprężenie.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że próżniowa kolumna destylacyjna współpracuje z wyparką na spodzie kolumny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że silną, zasadą jest wodorotlenek sodowy i/lub potasowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że silną zasadąjest wodorotlenek sodowy.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że silnązasadąjest wodorotlenek potasowy.
7. 7. Urządzenie do regeneracji zużytych olejów smarowych, znamienne tym, że zawiera: zbiornik (2) przechowujący zużyte oleje; zespół do wstępnego podgrzewania (3) zużytych olejów; zespół do przechowywania (4) silnej zasady; zespół do mieszania (5) silnej zasady ze zużytymi olejami w założonej proporcji; jednostkę do ekstrakcji wody i lekkich węglowodorów przez rozprężanie (6); jednostkę do ekstrakcji oleju napędowego (8); zespół do ekstrakcji zanieczyszczeń (10,14), zawierający próżniowąjednostkę destylacyjną.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że próżniowajednostka destylacyjna (10) jest połączona z wyparką (13) na spodzie kolumny.