Мини-завод «Прометей» КБ Климова по регенерации отработанных минеральных и синтетических масел на базе секций «МАЛЫШ».
Mini-plant regeneration of waste oils " PROMETHEUS " at the sections "KID".

Мини-завод «Прометей» КБ Климова по регенерации отработанных минеральных и синтетических масел. Одним из реальных источников получения дохода является регенерация (восстановления качества) отработанных масел и их реализации для повторного их использования. Если регенерации масел уделить должное внимание, предприниматели могут получить большой экономический эффект, исчисляемый сотнями миллионов рублей.

Расчет доходности от применения мини-завода регенерации отработанных масел «ПРОМЕТЕЙ».

Расчет делался для Западно-Сибирского региона России.

Регенерация масел – экономически рентабельный бизнес. При правильной организации процесса стоимость восстановленных масел на 90% ниже стоимости новых масел при одинаковом их качестве.

Конструкторское бюро Климова разработало для внедрения линейку мини-заводов «ПРОМЕТЕЙ» по производительности и технологически от разных видов сырья до широкого ассортимента товарных продуктов на выходе с использованием модульных сборок из универсальных секций «МАЛЫШ».

Регенерация нефтяных и синтетических масел осуществляется в стационарных условиях на мини-заводах КБ Климова быстро разворачиваемых на местности, настраиваемых и запускаемых в эксплуатацию в течение одной-двух недель. Такой способ запуска производства «под ключ» наиболее рациональная форма организации бизнеса, дающая максимальный технико-экономический эффект.

Данными разработками конструкторское бюро Климова ставило своей целью привлечь внимание предпринимателей и бизнесменов к разумному использованию вторичных ресурсов, чтобы уменьшить загрязнение окружающего нас мира. Через решение вопросов сбора и регенерации отработанных масел, ознакомить их с современными технологическими разработками и оборудованием КБ Климова осуществляющее восстановление отработанных масел и преображением некоторых других нефтепродуктов: мазуты, нефтешламы, темные печные топлива в высококачественные товарные продукты.

Мы будем рады, если наши мини-заводы по регенерации и очистке масел принесут вам экономическую пользу.

Основные марки масел получаемые при регенерации отработанных масел.

С масла И-20А начинаются индустриальные смазки повышенной вязкости, которые изготавливают из селективных и остаточных фракций сернистых марок нефти. Основная сфера их использования – зубчатые передачи механизмов, работающих под легкими и средними нагрузками, а также системы гидравлики самой разнообразной техники, в том числе эксплуатируемой на открытом воздухе. И-20А и другие продукты этой серии могут заменяться смазками ИГП соответствующей вязкости. Для И-20А аналогом является ИГП-18.

По своим характеристикам индустриальные масла серии «И» не рассчитаны на особые условия эксплуатации. Смазка И-20А имеет кинематическую вязкость 29-35 единиц с температурой вспышки 200°С, благодаря чему значительно уменьшаются ее потери на испарение. Показатель застывания для индустриальных масел не является особо критичным, поскольку в большинстве своем механизмы, в которых они используются, работают в закрытых помещениях.

Импортными аналогами И-20А являются смазки Mobil DTE Oil Light, Mobil DTE Oil 13M, Mobil DTE Oil 24, а также Shell VITREA 32.

Процесс регенерации отработанного масла

Процесс регенерации начинается с дистилляции где из отработанного масла за счет нагрева отделяется солярка и вода. Полученная фракция подвергается процессу коагуляции, где происходит очистка масла за счет осаждения с коагулированных гудронных остатков. Далее полученный продукт подвергается абсорбционной отчистки от оставшихся нежелательных примесей.

Технологическая комплектация завода по регенерации отработанных масел.

Изменение физико-химических свойств смазочных масел в процессе работы.

Основные требования, предъявляемые к эксплуатационным свойствам масел.

Минеральные и синтетические масла должны обладать хорошей смазывающей способностью: обеспечивать совершенную жидкостную смазку и надлежащую прочность масляной пленки во всех узлах трения механизмов в широком диапазоне скоростей, нагрузок и температур. Сохранность масляной пленки на трущихся поверхностях необходима для устранения полусухого или сухого трения, вызывающего износ и разрушение деталей.

Масло должно быть также химически стойким против окисления кислородом воздуха при повышенных температурах, а также не изменять своих свойств при транспортировке и хранении. Нестабильное масло подвержено быстрому окислению; из него выделяются осадки, могущие являться причиной загрязнения машин, пригорания и поломки.

При окислении нестабильных масел в них образуются коррозионно-агрессивные кислотные соединения, сокращающие срок службы масла и оборудования.

Масло должно быть не только стабильным по отношению к кислороду воздуха, но и в минимальной степени изменять качество в процессе работы под действием высокой температуры (не разлагаться), давления, влаги. Поэтому химическая стабильность масла характеризуется такими показателями, как окисляемость, коксуемость, кислотное число, число омыления и т.д.

Важными показателями качества масла являются также вязкость и характер зависимости вязкости от температуры. Недостаточная текучесть при низких температурах затрудняет, а иногда делает невозможным применение масел в зимних условиях.

Кроме того, в зависимости от условий эксплуатации к маслам предъявляются специфические требования, например повышенная смазочная способность масел для зубчатых передач, деэмульгирующая способность турбинных масел (турбинное масло в случае попадания в масляную систему воды должно обладать способностью быстро и полностью отделяться от нее).

Следовательно, чтобы масло могло быть использовано для тех или иных целей, оно должно отвечать специальным требованиям о предельно допустимых показателей его качества, изложенным в технических спецификациях. Нарушение этих требований приводит к выходу оборудования из строя.

При работе в машинах и аппаратах минеральные и синтетические масла соприкасаются с металлами, подвергаются действию окружающего воздуха, температуры, давления, электрического поля, естественного света и других факторов, под влиянием которых с течение времени происходит изменение потребительских свойств масла: разложение, окисление, полимеризация и конденсация углеводородов, обугливание (неполное сгорание), разжижение горючим, загрязнение посторонними веществами и обводнение.

В результате в маслах накапливаются асфальто-смолистые соединения, коллоидальные кокс и сажа, различные соли, кислоты, а также металлические пыль и стружка, минеральная пыль, волокнистые вещества, вода и т.д. Весь этот сложный процесс изменения физико-химических свойств масла является процессом его старения.

Загрязнение масел примесями.

Металлические частицы попадают в масло в результате стирания металла с поверхностей деталей; минеральные примеси – пыль, песок – засасываются в масляную систему из воздуха, накапливаются в работающем масле и вызывают интенсивный износ трущихся поверхностей.

Во время работы в двигателях и аппаратах масла обводняются. Вода проникает в масло из окружающего воздуха, из продуктов сгорания топлива или через не плотности водяных охлаждающих систем.

Вода находится в масле в растворенном состоянии и в виде эмульсии; в зависимости от условий она может переходить из одного состояния в другое.

С изменением температуры, связанным обычно с изменением работы машины или аппарата, происходит конденсация на поверхности масла влаги, имеющейся в воздухе, иногда в значительном количестве. Кроме того, в масле всегда есть немного растворенной влаги.

Термическое разложение.

При соприкосновении масел с нагретыми частями машин происходит термическое разложение (крекинг), в результате которого образуются легкие летучие и тяжелые продукты. Кроме того, масла подвергаются значительным местным перегревам, а иногда частично сгорают.

Склонность масел к термическому разложению зависит прежде всего от их углеводородного состава. Чем длиннее и сложнее молекулы углеводородов масел, тем легче они разлагаются под действием высокой температуре.

Скорость разложения углеводородов возрастает с повышением температуры и в определенных температурных интервалах, с повышением температуры на каждые 10 градусов скорость разложения увеличивается в 2 раза.

Некоторые металлы (медь, цинк и др.) значительно снижают температуру разложения углеводородов, оказывая каталитическое действие на этот процесс.

Окисление.

При работе в двигателях, машинах, аппаратах, при хранении на складах и транспортировании – всюду масла соприкасаются с кислородом воздуха. Контакт с кислородом является главной причиной, вызывающее химическое изменение масла (окисление).

В процессе окисления изменяются физико-химические свойства масла, что, как правило, приводит к ухудшению его эксплуатационных свойств. Если процесс окисления зашел достаточно далеко, то может потребоваться полное удаление масла из системы смазки машины и замена его свежим.

Устойчивость масла против окисления, т.е. скорость процесса окисления, глубина его, а также характер образующихся продуктов зависят от природы масла, температуры, давления воздуха, величины поверхности соприкосновения с воздухом, от наличия соединений, способных каталитически ускорять или замедлять этот процесс, продолжительность работы масла и т.д.

Установлено, что из содержащихся в маслах углеводородов наиболее устойчивы против окисления ароматические, промежуточное положение занимают нафтеновые и наиболее подвержены действию кислорода при высоких температурах парафиновые углеводороды.

При очистке в маслах оставляют небольшое количество смол, которые являются естественными антиокислителями. В результате окисления смолистых веществ, содержащихся в масле, получаются нерастворимые в нем продукты уплотнения типа асфальтенов и карбенов.

При температуре до 20-30 градусов и нормальном давлении процесс окисления масла на воздухе идет медлено. С повышением температуры скорость его окисления заметно возрастает. При температурах 270-300 градусов и выше наряду с бурно протекающими процессами окисления наблюдается термическое разложение углеводородов.

Повышение давления кислорода также ускоряет процесс. Окисление масла в тонкой пленке в среде инертного газа (например, азота) протекает медленнее, чем в объеме и в среде кислорода.

Чем больше поверхность контакта масла с воздухом, тем более благоприятные условия создаются для диффузии кислорода внутрь объема масла и, следовательно, для окислительной полимеризации и образования таких продуктов, как смолы, асфальтены.

Многочисленными наблюдениями и исследованиями установлено, что некоторые металлы и их соли каталитически ускоряют окисление масел. Наиболее активными катализаторами являются: железо, медь, никель, свинец, марганец, цинк. Другие металлы, например алюминий, олово, практически не ускоряют окисления, а некоторые соли их даже тормозят его. Образующиеся в процессе работы масла металлические соли, например, нафтеновых кислот каталитически ускоряют окисление масла.

Скорость окислительных процессов возрастает и при наличии в масле воды, так как она активирует упомянутые выше катализаторы.

При работе масел в машинах и двигателях наряду с процессами разложения и образованием первичных продуктов окисления (органических кислот, фенолов, спиртов, альдегидов, смол и т.д.) протекают вторичные процессы (полимеризация и конденсация).

В результате окисления масла образуется 8-18% кислых соединений, 39-57% смол и 4-11% других продуктов.

Процесс окисления и окислительной полимеризации может идти по двум направлениям. Первое из направлений приводит к образованию кислых продуктов, второе – нейтральных.

Продукты глубокого окисления и уплотнения – оксикислоты, асфальтогеновые кислоты, асфальтены, карбены и карбоиды в отличие от смол и кислот нерастворимы в масле; иногда они образуют коллоидные растворы или выпадают в осадок.

Все масла после длительного пребывания на свету при доступе воздуха темнеют в результате образования в них смол и других веществ. В темноте или при рассеянном свете окисление протекает значительно медленнее. Из изложенного выше следует, что внешние факторы оказывают значительное, и при том различное, влияние на состояние масел и определяют характер продуктов старения.

Критерием годности масел в первую очередь служит кислотное число. При этом необходимо иметь в виду не только величину кислотного числа, но и типы образующихся кислот.

Низкомолекулярные кислоты характеризуются большей коррозионной активностью, чем высокомолекулярные, и поэтому даже появление кислой водной вытяжки из масла может вызвать необходимость его замены, особенно когда в системе смазки присутствует вода. В безводном масле даже низкомолекулярные кислоты не представляют серьезной опасности.

Особенно опасны масла с повышенными кислотными числами для таких сплавов, как медно-свинцовые, кадмиевые и др. Кислоты, растворяя свинцовый компонент, например, медно-свинцового сплава, превращают его в непрочную пористую структуру, что приводит к разрушению подшипника.

Образующиеся при окислении шламообразные продукты, отлагаясь в маслопроводах, нарушают циркуляцию масла и могут являться причиной аварии в машинах с циркуляционной смазкой. В двигателях внутреннего сгорания и компрессорах эти отложения вызывают нагарообразование на клапанах, что в конечном счете приводит к неполадкам в работе двигателя.

Следовательно, склонность масла к образованию так называемого низкотемпературного шлама (асфальтенов, карбенов, карбоидов, а также медных и железных мыл нафтеновых и карбоновых кислот) имеет не меньшее значение, чем повышение его кислотного числа.

Повышение устойчивости масел против окисления при умеренных температурах достигается применением антиокислительных присадок. В условиях термического распада углеводородов антиокислительные присадки оказываются неэффективными, поэтому их добавляют обычно к работающим при относительно мягких режимах трансформаторным и турбинным маслам и маслам для гидравлических систем.

В качестве антиокислительных присадок к маслам применяют соединения фенольного типа (ионол, МБ-1, НГ-2246, ТБ-3), а также некоторые другие, например содержащие аминогруппы (дифениламин, АзНИИ-11), серу и фосфор (ВНИИ НП-350 и присадки типа ДФ-1).

Разжижение масла горючим.

Масла, применяемые для двигателей внутреннего сгорания, не только смазывают трущиеся поверхности и отводят тепло, но и создают затвор между поверхностями цилиндров и поршневыми кольцами, препятствуя прорыву газов из цилиндров в картер. Изменение вязкости таких масел при разбавлении тяжелыми фракциями горючего имеет большое значение.

Поступающая в цилиндры двигателя рабочая смесь состоит из воздуха и горючего в парообразном состоянии и в виде капель. Последние оседают на стенках цилиндров и смешиваются с маслом. Кроме того, в начале работы двигателя, особенно при его запуске, пары топлива могут конденсироваться на холодных внутренних стенках цилиндров и попадать таким образом в масло.

Величины удельных нагрузок и скоростей взаимного движения деталей в узлах трения двигателя внутреннего сгорания таковы, что полноценную смазку можно было бы обеспечить при помощи масла значительно меньшей вязкости. Неизбежность разбавления масла горючим и связанное с этим снижение вязкости работающего масла вызывают необходимость использовать масла с достаточным запасом вязкости. Обычно в отработанных автомобильных маслах содержание топлива составляет 3-7%. Следовательно, чем тяжелее применяемое топливо, т.е. чем выше температура его выкипания, тем медленнее оно испаряется, легче конденсируется и тем интенсивнее происходит разжижение масла.

Степень разжижения масла горючим зависит также от конструкции и состояния двигателя. Чем больше изношен двигатель, тем значительнее разжижение масла.

В результате разжижения топливом соответственно понижается температура вспышки и вязкость масла. Даже при небольшом содержании топливных фракций в масле значительно снижается его температура вспышки.

Чем выше температура вспышки, тем большее время масло сохраняет первоначальные свойства при нагревании, тем меньше нагарообразование и испаряемость. Температурой вспышки характеризуется также огнеопасность масла.

При регенерации таких масел на секциях испарения «МАЛЫШ» полностью удаляются разжижающие компоненты.