Промышленная экология

     2. Современное состояние технологии утилизации и обезвреживания отработанных СОЖ 

     Проблемы  экологической безопасности применения смазочных материалов неотделимы от утилизации СОЖ, которые в настоящее время являются одними из наиболее распространенных техногенных отходов, негативно влияющих на все объекты окружающей среды – атмосферу, почву и воды. Только загрязнение вод отработанными нефтяными маслами составляет 20% общего техногенного загрязнения, или 60% загрязнения нефтепродуктами. Здесь рассмотрены основные направления решения проблемы, описаны важнейшие технологические процессы для всех видов СОЖ.

     Необходимость утилизации СОЖ в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений, поскольку их захоронение и уничтожение (в основном – путем сжигания) порождают под час еще большие экологические проблемы, чем сами СОЖ, и при значительных затратах не позволяют повторно использовать ценное вторичное сырье, что невыгодно уже с экономической точки зрения. При этом весьма важно, чтобы процессы утилизации сами по себе не представляли существенной угрозы биосфере.

     Наиболее  приемлемым представляется термин «малоотходная  технология» – такой способ производства продукции, при котором вредное  воздействие на окружающую среду  не превышает уровня, допустимого  санитарно-гигиеническими нормами, при  этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в неиспользуемые отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

     Важнейшее условие организации малоотходного  производства – наличие системы  обезвреживания неиспользуемых отходов, в первую очередь токсичных. При этом воздействие отходов на окружающую среду не должно превышать предельно допустимых концентраций.

     Наметились  следующие пути создания малоотходных технологий:

     1) комплексная переработка сырья;

     2) разработка принципиально новых процессов и схем получения известных видов продукции;

     3) проектирование бессточных и  замкнутых систем водопотребления;

     4) рекуперация промышленных отходов;

     5) разработка и создание территориально-промышленных  комплексов с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов.

     Подводя итог всему сказанному, необходимо отметить, что рисайклинг (переработка) минеральных ресурсов, как и любая техногенная система, не может являться решением экологических проблем, ибо требует затрат энергии и вещества, производство и использование которых в свою очередь приводят к загрязнению и деградации окружающей среды. Затрачиваемая при этом энергии повторно использована быть не может; утилизируя одни отходы, мы получаем другие, подчас еще более опасные, и создаем новые экологические проблемы. Выход, повторим, находится лишь в духовной сфере.

     Перейдем  к конкретному рассмотрению проблемы.

     Экологически  безопасное использование СОЖ предполагает их переработку с получением товарных продуктов самого различного назначения (топлив, масел, пластичных смазок, СОТС, консервационных материалов и др.). Анализ современного состояния вопроса говорит о его фактической нерешенности как в теории, так и на практике. Исключение составляют лишь некоторые процессы переработки и направления и использования. Однако во всем мире несомненна тенденция к малоотходной утилизации СОЖ, обусловленная ростом числа экологических проблем.

     В современной технической литературе при рассмотрении вопроса восстановления качества СОЖ используют разные термины – очистка, регенерация, вторичная переработка. Поэтому важно четко разграничить назначение и области применения этих процессов. Под термином «очистка» будем иметь в виду непрерывную или периодическую очистку работающего смазочного материала в действующем оборудовании, осуществляемую с помощью отстойников, фильтров, центрифуг и адсорберов. Такая очистка далеко не всегда приводит к получению продукта, соответствующего по качеству уровню свежего смазочного материала. Часто это и не требуется по условиям эксплуатации. Подобные меры способствуют не только рациональной утилизации СОЖ, но и продлению срока службы смазочных материалов. Очистка работающих масел без слива из оборудования возможна лишь при наличии циркуляционных систем смазки для ряда моторных, индустриальных и турбинных масел и практически для всех трансформаторных масел.

     Термин  «регенерация» относится к восстановлению качества отработанного смазочного материала до уровня свежего. Его  используют применительно к очистке  смазочных материалов (в основном не содержащих присадок), предварительно слитых из оборудования. При этом свойства отработанных продуктов полностью восстанавливаются и их вновь можно использовать по прямому назначению. Для проведения регенерации применяют более сложные физические и химически процессы – коагуляцию, сернокислотную и адсорбционную очистку. Часто регенерацию осуществляют на месте потребления смазочного материала.

     В случае переработки смесей различных  отработанных нефтяных масел (СОЖ), собираемых централизованно с промышленных предприятий, используют термин «вторичная переработка». Из такого сырья возможно получение базовых масел разного состава и назначения. Вторичная переработка осуществима только на крупных специализированных предприятиях и предполагает применение комплекса процессов – вакуумной перегонки, экстракции, гидроочистки и некоторых других физических и химических методов.

     Очистка работающих и регенерация  отработанных СОЖ

     По  объему производства и применения среди  смазочных материалов ведущее место  занимают нефтяные масла. Производство нефтяных масел продолжает увеличиваться, что в свою очередь способствует росту количества отработанных масел. Во всех промышленно развитых и в большинстве развивающихся во все возрастающих масштабах осуществляется сбор, очистка, регенерация и переработка СОЖ, ресурсы которых оценивают примерно в 50% потребления свежих продуктов, при этом СОЖ составляют около 30% всех нефтяных отходов.

     Очистка регенерация масел непосредственно  на местах их потребления является одним из наиболее экономичных способов использования вторичных ресурсов и позволяет подбирать процессы и технологические режимы, наиболее соответствующие маслу данного назначения и продуктам его старения. По мнению некоторых специалистов, старение масла как такового, особенно с присадками, мало влияет на срок его службы. Основная проблема заключается в попадании посторонних загрязнений, удаление которых путем механической очистки является наиболее эффективным способом восстановления качества. Очищенное масло повторно используется по назначению. В основном это относится к индустриальным, гидравлическим, турбинным и трансформаторным маслам, реже – к моторным, хотя это самая большая группа масел по объему производства.

     Среди современных способов очистки и  регенерации преобладают физические методы – отстой, центрифугировании, фильтрация, вакуумная сушка. Возможно применение и более сложных физико-химических методов (в случае сильного загрязнения или глубокого старения масел).

     Следует иметь в виду, что для отдельных  типов смазочных материалов величины ресурсов сбора СОЖ сильно различаются. Так, для моторных масел они могут составлять 20–40%, а для трансформаторных – 80 – 90%.

     Утилизацию  СОЖ в настоящее время осуществляют в основном по трем направлениям:

     – вторичная переработка смесей с незначительными примесями синтетических масел и СОТС, с получением базовых компонентов;

     – регенерация СОЖ раздельно по маркам с получением продуктов соответствующего назначения. В этом случае обеспечивается удаление продуктов старения и загрязнений без разрушения и отделения присадок, недостающее количество которых вводят на заключительной стадии приготовления товарных масел;

     – переработка смесей СОЖ или очистка отдельных продуктов с целью получения котельного, печного топлива. 

     Переработка в топливо

     Одним из широко распространенных направлений  использования отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей является вовлечение их в производство топлив. По своему объему такая переработка значительно превосходит вторичную с получением базовых масел обычным нефтяным топливам.

     Использование нефти в качестве сырья для  производства не только топлив, но и  других химических продуктов приобретает  все большее значение, во-первых, вследствие сокращения сырьевых ресурсов и, во-вторых, в результате роста  значения природного газа. Эта ситуация повышает интерес к утилизации отработанных нефтяных масел в качестве низкокачественного котельно-печного топлива. При сжигании отработанных масел или их смесей со свежими возникают, однако, проблемы охраны окружающей среды. Эти проблемы преодолимы, но стоимость их решения снижает значимость топлив из отработанных масел в сравнении со свежими продуктами. Сюда относятся специальные сооружения для хранения и смешения, топливные фильтры и модификация печей, отложения в топливной аппаратуре, снижающие эффективность сгорания и вызывающие необходимость частой очистки, рост выброса загрязнений в атмосферу, что может требовать специального контроля.

     Значительное  количество СОЖ и других углеводородных отходов сжигают как низкокачественное топливо. Такой путь предусматривает или использование СОЖ как таковых, или их очистку с применением процессов отстаивания, фильтрации и центрифугирования.

     Отгоняемые  легкие топливные фракции, получаемые также и в процессах вторичной  переработки, могут содержать примеси, экологически опасные и вызывающие коррозию оборудования. Поэтому в ряде случаев такие продукты предпочитают уничтожать, а не использовать в качестве технологического топлива.

     Таким образом, можно заключить, что физические методы, используемые для предварительной очистки отработанных масел, непригодны для целей получения экологобезопасных топлив, особенно в отношении последующего выброса твердых частиц, галогенов и металлов типа свинца и меди (присутствие твердых частиц в маслах есть следствие износа смазываемого оборудования). Использование более эффективных методов для удаления этих потенциальных загрязнителей окружающей среды имеет следствием и более высокую стоимость подготовки масел, делая такие продукты неконкурентоспособными по сравнению со свежими. Однако проблемы утилизации отработанных масел должна решаться, и их использование в качестве источника энергии весьма привлекательно при соблюдении природоохранных законодательств. Необходимо только иметь в виду, что использование такого топлива для отапливания жилых помещений нежелательно; для промышленных целей (например, сжигания в цементных печах) возможно смешение с другими видами топлив.

     Из  СОЖ можно получать и газообразные топлива путем газификации в псевдоожиженном слое теплоносителя (например, до 35% угольной пыли при 945 °С). Перед газификацией необходимо очищать от ПХД. 

     Возможна  газификация отработанного масла  в псевдоожиженном слое катализатора с получением синтез-газа, содержащего, %:

     водород…………………25

     оксид углерода…………20

     метан……………………11

     Экологоопасные  оксиды металлов при этом смешиваются  с жидким продуктом и затем  отделяются.

     Можно предположить, что перечисленные  выше эколого-экономическим проблемы производства топлив из СОЖ будут способствовать развитию получения из них более дорогих базовых масел. Однако на текущий момент этого не наблюдается и переработка с получением топлив продолжает доминировать в отрасли.

     Среди прочих путей рационального использования  отработанных нефтяных масел существует ряд направлений, где отработанные масла применяются не по прямому назначению. Это относится к СОЖ, которые по каким-либо причинам не пригодны или не поддаются регенерации и переработке. К таким направлениям относятся: так называемое «промышленное» использование – смазка грубых узлов трения, например железобетонных пресс-форм; использование при флотационной очистке руды на обогатительных фабриках за счет высокого уровня поверхностно-активного действия масел; применение для уничтожения сорняков сельском хозяйстве, для борьбы с пылью на грунтовых дорогах и для предотвращения смерзания и прилипания сыпучих грузов к стенкам вагонов при низких температурах. Одним из негативных такого использования является факт заражения почвы.

     Отработанные  масла обладают достаточно высоким  уровнем защитных свойств, что позволяет  использовать их для приготовления  консервационных смазок типа ПВК  с получением продуктов, близких  к свежим по уровню защитных свойств. Использование очищенного отработанного моторного масла позволило отказаться от применения в составе таких смазок защитной присадки МНИ-7.

     Для временной (1,5 – 3 года) и длительной (5 – 7 лет) консервации агрегатов  трансмиссий машин и другого  оборудования рекомендованы некоторые  отработанные трансмиссионные масла. При этом в последнем случае пригодны такие масла, как ТАД-17и, осевое Сп. В прочие масла для длительной консервации необходима добавка ингибиторов коррозии (10 – 15%) АКОР-1 и КП. Некоторые отработанные трансмиссионные масла могут быть использованы для обкатки агрегатов трансмиссий машин. При необходимости такое масло вначале подвергают очистке от механических примесей и воды.