SK286116B6 - Spôsob regenerácie opotrebovaných minerálnych olejov - Google Patents

Abstract

Opotrebovaný minerálny olej sa neutralizuje vodným roztokom alkalického lúhu, atmosférickou alebo vákuovou destiláciou sa z neho oddelí voda a zložkys nižšou teplotou varu, potom vákuovou destiláciou v krátkocestnej odparke so stieraným filmom sa olej predestiluje tak, aby destilačný zvyšok bol minimálny. Surový destilát sa opakovane destiluje zavákua v krátkocestnej odparke so stieraným filmoms odberom jednej alebo viacerých redestilátových frakcií. Redestilát sa finálne upraví zmiešaním s malým množstvom vodného roztoku alkalického lúhu pri teplote 70 až 150 °C počas 30 až 150 minút a vytvorené dve kvapalné fázy sa vzájomne oddelia.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka regenerácie opotrebovaných minerálnych olejov (OMO) a rieši spôsob finálnej úpravy surových regenerátov, pripravených vákuovou destiláciou OMO. Regenerácia OMO sa v súčasnosti stáva nevyhnutnou, pretože rieši ekologické problémy, súvisiace s nebezpečným odpadom ohrozujúcim životné prostredie, a tiež šetri obmedzené neobnoviteľné prírodné zdroje. Kým v rope sa nachádza iba niekoľko málo percent zložiek vhodných na mazacie účely, OMO ich obsahuje až 90 %, navyše OMO je už komodita domácej proveniencie.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti je známy celý rad postupov na regeneráciu OMO. Sú to napríklad postupy založené na rafinácii OMO koncentrovanou kyselinou sírovou. Tieto postupy sa v súčasnosti považujú za prekonané a neprípustné, pretože najmä v dôsledku vysokej aditivácie základových olejov výrazne klesla výťažnosť regenerátu, zhoršila sa jeho kvalita a produkcia vedľajších produktov, najmä kyslých kalov, znamená vysokú záťaž pre životné prostredie. Rovnako postupy, využívajúce adsorpciu na hlinkách ako hlavný čistiaci krok, vedú k rafinátom nízkej kvality a produkujú problémové odpady. Súčasný trend sa orientuje na tie regeneračné postupy, ktoré využívajú v hlavnom čistiacom kroku zmenu skupenstva. Pri destilácii OMO dochádza k účinnému oddeleniu prítomných mechanických nečistôt, karbónu a podstatnej časti aditívov a ich rozkladných produktov v destilačnom zvyšku od uhľovodíkových zložiek minerálneho oleja, ktoré tvoria destilát. Je známych viacero postupov regenerácie OMO, ktoré využívajú destiláciu OMO vo vákuových filmových odparkách s vysokým výťažkom 75 až 90 %, napríklad postup podľa čs. patentového spisu 192 284. Referuje o nich aj C. Kajdas vo svojich dvoch prácach, publikovaných v časopise Tribotest Joumal 7 (2000) str. 61 - 74 a str. 137 - 153. V destilátoch však ostávajú zvyškové množstvá najmä aditívov a produktov ich rozkladu, ktoré znižujú kvalitu regenerátu a vyžadujú istú formu jeho finálnej úpravy. Účinnou finálnou úpravou regenerátov, získaných destiláciou, je hydrogenačná dorafinácia pri teplotách okolo 300 °C a tlakoch okolo 30 bar v prítomnosti obvyklých hydrogenačných katalyzátorov, ako je kobalt a molybdén. Touto finálnou úpravou sa síce získajú vysokokvalitné regeneráty s vlastnosťami aj prevyšujúcimi pôvodné základové oleje, je však ekonomicky náročná najmä v menších kapacitách. Existujú postupy finálnej úpravy surových regenerátov, založené na rozpúšťadlovej extrakcii, kyselinovej rafinácii, adsorpcii na hlinkách a podobne. Všetky tieto postupy sú málo účinné, nákladné, produkujú problémové odpady, aj keď v menšej miere, a neuplatnili sa v praxi. Je známy tiež postup podľa PCT WO 87/04455, využívajúci neutralizáciu zvyškových kyslých zložiek v regeneráte alkalickým lúhom v prítomnosti veľmi malých množstiev vody. Jeho nevýhodou je, že vznikajú problémy s účinným zamiešaním tak malého množstva reaktantu, vzniknutý koagulát má lepivú konzistenciu a pomerne ťažko sa separuje z reakčnej zmesi.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody sú odstránené pri postupe regenerácie OMO podľa vynálezu, ktorý využíva alkalickú predprípravu filtrovaného OMO a vákuovú destiláciu na prípravu surového regenerátu a následne redestilátu, a ktorého podstatou je, že redestilát sa finálne upraví pôsobením malého množstva vodného roztoku alkalického lúhu pri zvýšenej teplote.

Postup regenerácie OMO podľa vynálezu s destiláciou ako hlavnou čistiacou operáciou a s finálnou úpravou, využívajúcou malé množstvo vodného roztoku alkalického lúhu, má niekoľko výhod. Využíva destiláciu ako overenú a účinnú operáciu prípravy kvalitných regenerátov s vysokou výťažnosťou prakticky bez potreby veľkých množstiev chemikálií a bez produkcie ekologicky škodlivých odpadov. Vedľajšie frakcie sú jednoducho využiteľné napríklad v energetike. Použitie optimálneho množstva vody pri finálnej úprave umožňuje dobré premiešanie vodného roztoku alkalického lúhu so surovým regenerátom a tiež dobrú následnú separáciu emulzie vo forme dvoch kvapalných fáz. Množstvo vody pritom stále ostáva malé, takže objemy odpadovej vody sú minimálne. Infračervené spektrum regenerátu po finálnej úprave podľa vynálezu ukazuje na účinné odstránenie zvyškov aditívov. Pri finálnom produkte sa prakticky stráca charakteristický ostrý zápach, číslo kyslosti je výrazne nižšie v porovnaní s materiálom bez finálnej úpravy. Možnosť uplatniť finálnu úpravu podľa vynálezu iba na predných regenerátových frakciách, ktoré sú najviac kontaminované znečisťujúcimi zložkami, prináša značnú redukciu objemov na finálnu úpravu, úsporu reagentov a ďalej minimalizuje množstvo odpadov. Postup finálnej úpravy regenerátov podľa vynálezu je jednoduchý, technologicky a finančne nenáročný.

Opotrebovaný minerálny olej, obsahujúci najmä opotrebované oleje motorové, prevodové, hydraulické, kompresorové, nízkotuhnúce a iné pôvodne selektívne rafinované oleje alebo vysokotlakové hydrogenáty, sa

SK 286116 Β6 sedimentáciou pri teplote 30 až 50 °C zbaví prevažnej časti vody a tuhých nečistôt a prefiltruje sa. Jeho číslo kyslosti sa pohybuje obvykle medzi 2 až 4 mg KOH/g. Na takto pripravený opotrebovaný olej sa potom pôsobí vodným roztokom alkalického lúhu, obvykle NaOH, s koncentráciou 20 až 40 % hmota, s podielom 0,5 až 3 % z hmotnosti oleja. Pri tejto alkalickej predpríprave oleja pred hlavným čistiacim krokom je výhodné použiť 1,5 až trojnásobok stechiometrického množstva lúhu vzhľadom na číslo kyslosti oleja. Neutralizácia kyslo reagujúcich nečistôt a prímesí prebieha pri zvýšenej teplote 80 až 160 °C počas 10 až 20 minút, pričom podstatná časť prítomnej vody a uhľovodíkov s nižšou teplotou varu, ako sú zvyšky paliva, sa odparí. Je výhodné, ak sa takto upravený olej zbaví tuhého podielu vo forme kalu, ktorý vznikol počas neutralizácie. Táto operácia však nie je nevyhnutná. Olej sa potom pri teplote 140 až 200 °C a pri tlaku 0,5 až 3 kPa zbaví zvyškov ľahkých uhľovodíkov a vody. V ďalšom kroku sa takto upravený olej vyhreje v krátkocestnej odparke so stieraným filmom na teplotu 260 až 300 °C pri tlaku 30 až 200 Pa, pričom sa ako destilát získa 70 až 90 % z nástreku. Tento surový destilát má obvykle zvýšenú farebnosť v dôsledku mikroprestreku pri destilácii, a preto sa redestiluje výhodne v krátkocestných odparkách so stieraným filmom s odberom jednej alebo viacerých redestilátových frakcií. Redestilátové frakcie sa obvykle navzájom málo líšia svojou farebnosťou, ktorá je už porovnateľná s farebnosťou pôvodného základového oleja, majú však zvýšenú kyslosť. Prvá redestilátová frakcia, ak tvorí 20 až 40 % z celkového redestilátu, má číslo kyslosti obvykle 0,3 až 0,4 mg KOH/g, ďalšie frakcie majú číslo kyslosti obvykle 0,10 až 0,20 mg KOH/g. Prvá redestilátová frakcia má aj charakteristický ostrý zápach, frakcie medzi 60 až 100 % z celkového redestilátu sú obvykle prakticky bez zápachu. Celkový redestilát, alebo výhodne iba prvá redestilátová frakcia do 20 až 40 % z celkového redestilátu, sa potom finálne upraví pridaním 1 až 3 % hmota, vodného roztoku alkalického lúhu, obvykle NaOH, s hmotnostnou koncentráciou lúhu 5 až 15 % pri teplote 70 až 150 °C, obvykle 90 až 120 °C, počas 30 až 150 minút, obvykle 60 až 90 minút, pričom sa po počiatočnom intenzívnom premiešaní emulzia ponechá v pokoji na sedimentáciu, prípadne sa občas krátkodobo premieša. Po skončení tejto operácie je sústava rozdelená na dve kvapalné fázy, hornú olejovú a dolnú vodnú. Ich vzájomný pomer sa príliš nelíši od východiskového, farba vodnej fázy je tmavohnedá. Na separáciu fáz obvykle postačuje sedimentácia, je však možné využiť aj odstredivku. Číslo kyslosti olejovej fázy po sušení je obvykle pod 0,15 mg KOH/g, olejová fáza je prakticky bez zápachu a má zvýšenú oxidačnú stabilitu. V infračervených spektrách východiskovej prvej redestilátovej frakcie a tej istej frakcie finálne upravenej postupom podľa vynálezu je v prípade vzorky finálne upravenej zreteľný pokles absorbancie v oblasti charakteristických pásov aditívov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1 kg sedimentovaného a prefiltrovaného opotrebovaného minerálneho oleja s číslom kyslosti 2,4 mg KOH/g sa zmiešal s 12 g vodného roztoku NaOH s hmotnostnou koncentráciou lúhu 30 %. Zmes sa za miešania vyhriala počas 12 minút na teplotu 180 °C, pričom oddestilovala prevažná časť prítomnej vody a ľahkých uhľovodíkov, najmä zvyškov paliva. Olej sa potom v odparke so stieraným filmom pri teplote 180 °C a tlaku 800 Pa podrobil destilácii, pričom podiel destilátovej frakcie predstavoval 5 % z nástreku. Destilačný zvyšok s podielom 95 % bol potom destilovaný v krátkocestnej odparke so stieraným filmom pri teplote 280 °C a tlaku 30 Pa s podielom destilátu 70 % a destilačného zvyšku 25 % z hmotnosti opotrebovaného oleja po neutralizácii. Surový destilát, farebne poznačený mikroprestrekom, bol potom frakčne redestilovaný na krátkocestnej odparke so stieraným filmom na štyri redestilátové frakcie. Ich farebnosť bola prakticky rovnaká s hodnotou 2,5 farbomemej stupnice ASTM. Číslo kyslosti prvej redestilátovej frakcie bolo 0,38 mg KOH/g, jej podiel z celkového redestilátu 27 %, druhej 0,23 mg KOH/g pri podiele 26 %, tretej 0,18 mg KOH/g pri podiele 21 % a štvrtej 0,15 mg KOH/g pri podiele 26 %. 300 g prvej redestilátovej frakcie bolo zmiešaných s 5 g vodného roztoku NaOH, obsahujúceho 10 % hmota, lúhu, a udržiavaných pri teplote 90 °C počas 90 minút. Po oddelení dolnej olejovej fázy s hmotnosťou asi 6 g mala olejová fáza číslo kyslosti 0,11 mg KOH/g a bola prakticky bez zápachu. Oxidačná stabilita prvej redestilátovej frakcie bez finálnej úpravy a s finálnou úpravou postupom podľa vynálezu bola hodnotená metódou simultánnej diferenčnej termickej analýzy a termogravimetrickej analýzy na prístroji SHIMADZU DTG 60 v teplotnom intervale 50 až 450 °C vo vzduchu s rýchlosťou ohrevu 5 °C za minútu a s rýchlosťou prúdenia vzduchu 50 ml za minútu. Hodnoty teplôt nábehu oxidácie boli pre prvú redestilovanú frakciu bez finálnej úpravy 222 °C a pre prvú redestilovanú frakciu s finálnou úpravou postupom podľa vynálezu 241 °C.

Príklad 2

Opotrebovaný minerálny olej, rovnaký ako bol použitý v príklade 1, bol spracovaný postupom podľa príkladu 1 až po získanie jednotlivých redestilátových frakcií. Zmesová redestilátová frakcia mala číslo kyslosti 0,25 mg KOH/g. 300 g zmesovej redestilátovej frakcie bolo zmiešaných s dvojnásobkom stechiometrického množstva KOH proti číslu kyslosti, čo predstavovalo 1,5 g vodného roztoku KOH s hmotnostnou koncentrá3

SK 286116 Β6 ciou 10 %. Vytvorená emulzia bola udržiavaná pri teplote 95 °C počas 60 minút, potom po schladení bola oddelená dolná vodná vrstva, finálne upravený regenerovaný olej bol vysušený a mal číslo kyslosti 0,09 mg KOH/g.

Priemyselná využiteľnosť

Postup regenerácie opotrebovaných minerálnych olejov a ich finálnej úpravy podľa vynálezu môže byť využitý pri regenerácii a recyklácii opotrebovaných olejov pri príprave základových mazacích olejov na opätovné využitie. Regeneráciou opotrebovaných minerálnych olejov sa rieši závažný problém ochrany životného prostredia a šetria sa neobnoviteľné prírodné zdroje.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob regenerácie opotrebovaných minerálnych olejov, pozostávajúci z neutralizácie opotrebovaného oleja vodným roztokom alkalického lúhu pri zvýšenej teplote, ďalej z odstránenia vody a zložiek s nižšou teplotou varu atmosférickou alebo vákuovou destiláciou, potom vákuovej destilácie takto upraveného opotrebovaného oleja pri minimálnom destilačnom zvyšku a následnej redestilácie surového destilátu na jednu alebo viacero redestilátových frakcií, vyznačujúci sa tým, že takto získaný redestilát sa zmieša s 1 až 3 % hmotn. vodného roztoku alkalického lúhu s hmotnostnou koncentráciou 5 až 15 % pri teplote 70 až 150 °C na čas 30 až 150 minút a vytvorené dve kvapalné fázy sa vzájomne oddelia.
2. 2. Spôsob regenerácie opotrebovaných minerálnych olejov podľa bodu 1, vyznačujúci sa t ý m , že s vodným roztokom alkalického lúhu sa zmieša prvá destilátová frakcia z redestilácie surového destilátu, predstavujúca 20 až 40 % z celkového redestilátu.