Технологии регенерации отработанных масел

Как уже отмечалось, наиболее рациональным направлением в решении  современных экологических проблем  представляется практическая реализация концепции предотвращения загрязнения, поскольку колоссальные затраты  на устранение возникших загрязнений  и невозможность предвидеть и  устранить все их последствия  целиком и полностью оправдывают  разработку новых более безопасных технологий и создание принципиально  нового оборудования.

Как и в основных отраслях промышленности, в области переработки  вторичного сырья все больше специалистов высказывается в пользу отказа от традиционных методов борьбы с загрязнениями  путем установки очистного оборудования в конце технологической цепочки. Выдвигается задача решения экологических проблем в процессе производства, на основе принципиально новых технологических решений.

Идеальное воплощение этой мысли – создание промышленных предприятий  с минимальными выбросами. Поскольку возникновения отходов в промышленном производстве избежать нельзя, так как невозможно избежать термодинамически обусловленных потерь вещества и энергии и полностью переработать сырье в желаемую продукцию, создание предприятий такого рода предусматривает систему технологических процессов, обеспечивающих комплексное использование сырья и энергии, когда побочные продукты и отходы одного процесса являются сырьем или реагентами другого. Комплексная переработка сырья включает улавливание, выделение и переработку всех отходов в готовую продукцию или относительно экологобезопасные вещества, пригодные к безопасному захоронению.

Комплексное использование  сырья – наиболее полное, экономически и экологически оправданное использование  всех полезных компонентов, содержащихся в сырье, а также в отходах  производства; при этом предполагается максимальный выход продукции на каждой стадии переработки, что повышает эффективность производства и уменьшает  образование отходов.

Исходя из сказанного, существующий в настоящее время термин «безотходная или экологически безвредная (чистая) технология» вряд ли следует считать  удачным. Любая технология изначально и объективно противопоставлена  биосфере и поэтому не может не представлять для нее угрозы (в  большей или меньшей степени).

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 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 ОСМ 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 ОСМ, обусловленная ростом числа экологических проблем.

В современной технической  литературе при рассмотрении вопроса  восстановления качества ОСМ 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 ОСМ, 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 (ОМ), 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.

Основное место в решении  проблемы занимают ОМ СОТС. Начинает развиваться  и отрасль очистки и регенерации  отработанных синтетических масел. По утилизации отработанных пластичных смазок известно значительное число  экспериментальных работ, однако их практическое использование затруднено из-за целого ряда факторов. Важнейшей  проблемой становится утилизация отработанных экологобезопасных смазочных материалов на базе синтетических масел и природных жиров.

Ведущее место в вопросах утилизации ОСМ принадлежит странам  Западной Европы, где созданы высокоразвитые отрасли для их переработки. Ряд  технологических процессов продолжает совершенствоваться, что связано, главным  образом, с ростом законодательных  требований к экологическим свойствам  товарных продуктов и к охране окружающей природной среды. В то же время с начала 90-х гг. в мире отмечено практическое отсутствие новых  разработок технологий – в первую очередь вторичной переработки  ОМ, что, вероятно, объяснимо достигнутой  стабилизацией техносферы в этой области, то есть практической невозможностью создания принципиально новых схем без радикальных переворотов или принципиально новых открытий в фундаментальной науке.

Определенное развитие технологий переработки отмечается в основном для целей обезвреживания экологоопасных компонентов ОСМ.

4. Синтетические масла

Очистка и регенерация  синтетических масел в связи  с их высокой стоимостью имеют  чрезвычайно важное значение. Кроме того, ряд синтетических масел (ПХД, сложные эфиры фосфорной кислоты) представляют значительную опасность для человека и окружающей среды. Важно и то обстоятельство, что часть отработанных синтетических масел неизбежно попадает в смеси при сборе для вторичной переработки ОМ и может негативно влиять на эффективность используемых процессов. В этой связи в Германии, в частности, введены ограничения на содержания полиалкиленгликолей в сырье для переработки. Однако примеси синтетических масел в смесях, как правило, незначительны.

Наиболее целесообразным и выгодным способом утилизации отработанных синтетических масел является регенерация, поскольку смешение масел различного происхождения в большинстве  случаев нецелесообразно. Специфика  химического состава свежих и  отработанных синтетических масел  существенно влияет и на методы их регенерации. За рубежом основным процессом как для нефтяных, так и для синтетических масел до сих пор остается сернокислотная очистка. В развитых странах рост объемов регенерации масел на базе синтетических сложных эфиров приводит к существенному увеличению количества кислого гудрона, поскольку серная кислота в значительной степени разлагает эти соединения.

В Средневолжском НИИ НП разработан способ регенерации огнестойкого турбинного масла на основе триксиленилфосфата. В опытно-промышленных условиях процесс проводили по схеме: перегонка – водно-щелочная и водная отмывка – сушка – доочистка сорбентом – фильтрование. Получаемый продукт соответствует нормам на свежее масло и, кроме того, может быть использован в качестве противоизносной присадки к смазочным материалам.

Технология фирмы Dalton (Великобритания) предназначена, в частности, для регенерации отработанных огнестойких авиационных масел (в том числе гидравлических жидкостей специального назначения для самолетов «Конкорд»). Услугами фирмы Dalton в области регенерации синтетических масел пользуются основные авиакомпании Великобритании и ряда других стран. Отработанные авиационные масла составляют ~30% общего объема переработки, осуществляемого фирмой.

Осушку и дегазацию  работающих масел на основе сложных  эфиров фосфорной кислоты можно  проводить на установке фирмы  Pall (Германия), принцип действия которой заключается в тонком фильтровании и вакуумной сепарации. Содержание воды в таких маслах можно снизить с 1500 до 23 млнˉ¹. Процесс Rotovac пригоден для регенерации синтетических масел на основе ПАО и сложных эфиров. Уникальным следует считать процесс ENTRA, позволяющий перерабатывать отработанные нефтяные масла на базе синтетических сложных эфиров и растительных продуктов.

Весьма важной является проблема переработки смесей отработанных синтетических  и нефтяных масел. Такие смеси  образуются либо из-за отсутствия элементарной культуры эксплуатации масел и сбора  отработанных продуктов, либо из-за невозможности  организации отдельного сбора. Подобные трудности возникают и при  регенерации отработанных масел  на смешанной основе (так называемых полусинтетических). Смеси отработанных масел для компрессоров холодильных  машин (нефтяные компоненты и сложные  эфиры пентаэритрита) предложено очищать  по схеме, включающей стадии удаления основной части хладоагентов, контактной очистки асканитом, фильтрования и осушки цеолитом. Очищенная смесь пригодна для повторного использования по прямому назначению.

Основная информация по очистке  и регенерации отработанных синтетических  масел содержится в патентах. Масла  на основе силиконов находят широкое  применение, их используют, в частности, в качестве охлаждающих или изоляционных средств в электроустановках  высокого напряжения. Для осушки и дегазации таких масел можно использовать последовательную очистку цеолитом (силикагелем, оксидом алюминия), а затем активированным углем или активированным природным сорбентом с последующим отделением и фильтрацией. Такая очистка исключает удаление из масла присадок. Затем проводят дегазацию в вакууме при 50–110ºС.

Предлагается очистка  и осушка отработанного силиконового масла при 20–80 ºС с помощью инертного газа, получаемого испарением жидкого азота. Очищенное масло дегазируют при нагреве в вакууме. Конечный продукт содержит менее 1 млнˉ¹ воды. В ряде патентов предлагаются разнообразные способы регенерации отработанных синтетических масел. Так, регенерацию метилфенилсиликоновых масел осуществляют деполимеризацией сырья при 250–280ºС, остаточном давлении 17,3–21,3 КПа в атмосфере азота в присутствии 0,24–04% пиридина и такого же количества воды. Продукт деструкции полимерных молекул подвергают полимеризации в присутствии серной кислоты. Выход конечного продукта регенерации вязкостью 100 мм²/с при 25ºС составляет 84%.

Регенерацию масел на основе полиалкиленгликолей, легко абсорбирующих влагу при эксплуатации, предложено проводить с помощью цеолитов с частицами диаметром 0,1–10 мм. Процесс можно осуществлять в контейнере, на дно которого помещается цеолит в сетчатой упаковке; для повышения эффективности обезвоживания масло в контейнере подвергают воздействию ультразвука.

Отработанные сложноэфирные  масла предложено регенерировать с  помощью 3–10%-ого водного раствора серной кислоты, взятого в количестве 20–50% мас. На исходное масло. Процесс ведут при 20–80ºС с последующей промывкой водой и осушкой. По другому методу отработанное сложноэфирное масло обрабатывают при 45–55ºС 10–20%-ным водным раствором гидроксида натрия в количестве 20–30% мас. на сырье. Последующими стадиями регенерации являются выделение масляного слоя, его водная промывка, сушка и фильтрация. Процесс позволяет кроме загрязнений и продуктов старения удалить из масла присадки и продукты их окисления. При этом не происходит термической и гидролитической деструкции сложного эфира.