Реферат: Утилизация отработанных смазочных материалов

С ростом содержания присадок в маслах расход кислоты и сорбентов при кислотно-контактной очистке повышается. В результате возрастает количество трудноутилизируемых и экологически опасных отходов. Кроме того, сернокислотная очистка не обеспечивает удаление из отработанного масла ПА и высокотоксичных соединений хлора. По данной схеме нельзя перерабатывать современные масла, совместимые с окружающей средой (растительные и синтетические), поскольку серная кислота разлагает их, увеличивая, в частности, выход кислого гудрона. В СНГ сернокислотную очистку в настоящее время практически не используют. В Германии на ряде НПЗ по усовершенствованной комбинированной схеме перерабатывают отработанные моторные, индустриальные, турбинные и трансформаторные масла. Схема предполагает использование стадий коагуляции, атмосферной перегонки, кислотной и адсорбционной очистки с последующей вакуумной перегонкой и контактной доочисткой высоковязкого компонента. По мнению специалистов, при проектировании новых подобных производств необходимо учитывать возрастающее загрязнение ОМ поверхностно-активными веществами при одновременном увеличении содержания воды, что вызывает дополнительные расходы энергии.

Французским институтом нефти (IFP) в 70-е гг. был разработан процесс вторичной переработки ОМ с использованием жидкого пропана, что позволило существенно снизить расход кислоты на последующей стадии. Выход конечных продуктов переработки превышал 80% мас.

Процесс французских фирм Matthys/Garap основан на комбинировании сернокислотной очистки с атмосферной и вакуумной перегонкой и предварительным центрифугированием сырья с целью снижения расхода кислоты. Кислотная очистка и последующее отделение кислого гудрона центрифугированием представляют собой единый непрерывный процесс. Расход кислоты не превышает 4,5 и 6,5%, соответственно для дистиллятных и остаточных масел.

Во многих странах применяют модифицированные варианты процесса кислотно-контактной очистки, включающие стадию термической обработки сырья, способствующую снижению расхода кислоты. Выход очищенного масла в этом случае составляет 66% мас.

Среди сернокислотных процессов с точки зрения экологии и экономики наиболее эффективен процесс фирмы Meinken (Германия), в котором предусматривается проведение термического крекинга сырья при температурах 320–430 °С, позволяющего на последующих стадиях очистки снизить в два раза расход серной кислоты – до 15–20% мас. и активированной глины – до 1–6% мас. по сравнению с технологией без предварительного крекинга.

Весьма перспективен Германский процесс ENTRA. Основа данной технологии – использование различия энергий связи в молекулах углеводородов, сложных эфиров и триглицеридов растительных масел, с одной стороны, и в молекулах примесей и экологоопасных соединений – с другой. Это позволяет разрушать последние при термокрекинге, не затрагивая первых (при условии точнейшей регулировки температуры – 300 ±0,1 °С и обеспечении минимального времени пребывания масла в зоне нагрева – несколько тысячных долей секунды). Присадки, продукты старения и токсичные компоненты разлагаются с образованием битуминозного материала; выход светло-желтого базового масла достигает при этом 85%. Такое масло нуждается лишь в небольшой доочистке с применением 1% серной кислоты 1% фуллеровой земли. Использование при крекинге натрия и природного сорбента дает дополнительные гарантии удаления экологоопасных продуктов.

На практике традиционный вариант кислотно-контактной переработки ОМ, несмотря на его известные недостатки, достаточно широко применяют во многих странах мира. Иногда он используется в комбинации с вакуумной перегонкой, с обработкой пропаном, фурфуролом и сорбентами. Процесс IFP практическое применение нашел лишь в Италии. Единственная установка процесса Matthys/Garap работает в Лилльбонне (Франция). Процессы с использованием термического крекинга распространены во многих странах (Великобритания, Франция, Испания, Норвегия, Австралия и др.). Доминирующее положение во вторичной переработки ОМ (включая также процессы без применения серной кислоты) занимает процесс Meinken. На его долю приходится около 60% всех проектируемых, строящихся и действующих установок.

Переработка в топливо

Одним из широко распространенных направлений использования отработанных нефтяных масел является вовлечение их в производство топлив. По своему объему такая переработка значительно превосходит вторичную с получением базовых масел обычным нефтяным топливам. Значения теплоты сгорания (низшей) ряда топлив, МДж/кг:

Мазуты флотские и топочные (РФ)………………40–42

Отработанное нефтяное масло (моторное)…….……..45

Отработанные синтетические масла на основе сложных эфиров (ФРГ)…….39

То же, на основе ПАГ………………………………23–26

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 ОМ и других углеводородных отходов сжигают как низкокачественное топливо. Такой путь предусматривает или использование Ом 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.

Известны промышленные процессы получения из отработанных масел высококачественных топлив. В США технология производства котельных топлив заключается, как правило, в отгоне воды и легких топливных фракций в простых отпарных колоннах. Конечных продукт при невысокой зольности представляет собой высококачественное топливо.

Нефтехимическая компания Lyondell Petrochemical Co. (США) на заводе в Хьюстоне ведет переработку ОМ с получением бензина и котельно-печного топлива (мощность по сырью – до 113 тыс. м³/год). На предприятии возможно также смешение ОМ с промежуточными продуктами его переработки с поучением сырья для процесса замедленного коксования.

Продукт процесса Sec-Feed можно использовать в качестве топлива для судовых дизелей, малосернистого компонента топлив, а также как вторичное сырье процесса каталитического крекинга.

Из ОМ 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 ОМ 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 ОМ, 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.