Спосіб регенерації відпрацьованих нафтових мастил

Реферат: Винахід належить до очищення та регенерації мастил і може бути використаним для очищення та регенерації мастил різного призначення, переважно мастил для карбюраторних та дизельних двигунів. Заявлено спосіб регенерації відпрацьованих нафтових мастил шляхом послідовної обробки водорозчинним поверхнево-активним реагентом на основі алкілбензолсульфонату в кількості 0,5-2,0 мас. % та аміноспиртом в кількості 0,5-5,0 мас. %. UA 102886 C2 (12) UA 102886 C2 UA 102886 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до очищення та регенерації мастил і може бути використаним для очищення та регенерації мастил різного призначення, переважно мастил для карбюраторних і дизельних двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). Відомий спосіб очищення моторного мастила від механічних домішок фільтрацією [1]. Недоліком цього способу є низька ефективність очищення мастил, вміщуючи значну кількість частинок, які проходять крізь пори фільтрів. Відомий спосіб [2] регенерації відпрацьованого мастила, який включає обробку озонованим повітрям і наступне очищення за допомогою водних розчинів гідразинхлориду та полівінілового спирту. Спосіб дозволяє очищувати відпрацьоване мастило від смолистих забруднень, однак внаслідок окислення компонентів мастила озоном воно має підвищене кислотне число, підвищену корозійну активність і потребує введення значної кількості домішок, які надають мастилу відповідні властивості. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, до заявленного способу є спосіб регенерації відпрацьованих нафтових мастил шляхом обробки аміноспиртами з наступним вилученням очищеного мастила [3]. Як аміноспирти використовують моно-, ді- та триетаноламіни або їх суміш. Цей спосіб дозволяє практично повністю очищати моторні та дизельні відпрацьовані мастила від механічних домішок, води та смолистих речовин, проте, в окремих випадках його ефективність суттєво знижується. Це стосується і випадків з дуже забрудненими та обводненими дизельними мастилами (наприклад М14В2), які характеризуються вмістом механічних домішок і смолистих речовин (до 25 мас. %) та високодиспергованою вологістю (до 5 мас. %). Навіть підвищені витрати відомого реагенту не дозволяють одержати ефект швидкого просвітлення обробленого ним мастила методом термічного відстоювання. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення регенерації відпрацьованих мастил, в якому шляхом поліпшення диспергування внутрішньої вологи, флокулянта і наступної коагуляції сажистих частинок забезпечується їх більш повне вилучення з дуже забруднених та обводнених дизельних мастил методом термічного відстоювання, і тим самим підвищується ефективність процесу очищення мастила в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що у способі регенерації відпрацьованих нафтових мастил шляхом обробки аміноспиртами з наступним вилученням очищеного мастила, згідно з винаходом, у відпрацьоване мастило попередньо вводять порошок водорозчинного поверхнево-активного реагенту на основі алкілбензолсульфонату в кількості 0,5-2,0 мас. %., а аміноспирту додають в кількості 0,5-5,0 мас. %. Причиною зниження ефективності відомого способу є розведення реагенту внутрішньою водою, наявність нескоагульованої води і значна кількість механічних домішок. Останні представлені сажистими частками з розмірами від кількох десятих до 8-10 мікронів. Наявність у відпрацьованому маслі певної кількості маслорозчинних домішок, утворення смолистих речовин приводять до того, що мікрочастки знаходяться у дуже стійкодиспергованому стані. Мікрокраплини води (діаметром менш за 10 мкм) рівномірно розподілені в об'ємі відпрацьованого мастила і утримуються від седиментації стійкими сажистими частками. Порушити цю стійку систему можливо за допомогою поверхнево-активних реагентів (ПАР), які мають спорідненість до води і поверхні сажистих частинок, наприклад, водорозчинними аніонними алкілбензолсульфонатами натрію, котрі є основою синтетичних миючих засобів (СМЗ). Основну частину СМЗ складають водорозчинні ПАР (до 20 %) та електроліти поліфосфати натрію, силікати натрію - до 60 %. ПАР є водорозчинними з'єднаннями. При внесені у масляну дисперсію вони укоріняються у водо-масляну оболонку сажистих часток і витискують частину масла з їх поверхні. При цьому одночасно збільшується об'єм адсорбованого шару за рахунок об'єму молекул ПАР та поліфосфатів, тим самим збільшується можливість зближення часток однієї з другою та прискорюється процес їх агрегації. Цей процес має спочатку ланцюгову реакцію, а потім лавинний характер у зв'язку з різким збільшенням агрегатів сажистих часток. За рахунок солюбілізації у ці агрегати входять і смолисті речовини. Додаткова роль електролітів, які входять до складу рекомендованих поверхнево-активних реагентів, пов'язана з прискоренням дії основного ПАР (явище "висолювання"). Відомо, що аміноспирти погано змішуються з мастилами і для їх розподілу в об'ємі відпрацьованого мастила потрібен значний час і інтенсивне перемішування. Введення ПАР сприяє кращому диспергуванню та змішуванню аміноспиртів з мастилом та прискорює підхід їх до сажистих часток за рахунок зменшення розмірів крапель аміноспиртів у мастилі (аміноспирти і ПАР - взаєморозчинні). 1 UA 102886 C2 5 10 15 20 25 30 35 У зв'язку з тим, що маса та об'єм забруднень складають близько 20 % маси та об'єму відпрацьованого дизельного мастила найбільш економічним варіантом їх відділення є термічне відстоювання (при його невеликій тривалості). Використання порошку поверхнево-активного реагенту рекомендується при наявності помітної кількості води (більше 1 % мас.). Використання поверхнево-активного реагенту у кількості від 0,5 до 2,0 % від маси мастила пов'язане з наявністю і кількістю води та, особливо, з концентрацією забруднень. Зниження дози реагенту менш ніж 0,5 % приводить до неповного ефекту охоплення усіх мікрокрапель води, а у випадку її великої концентрації - зниження поверхневої активності ПАР до масляних домішок на поверхні часток. Збільшення дози реагенту більше 2,0 % мас. приводить до неповного розчину ПАР у так названій "внутрішній" води в масляної дисперсії (при 5 %-вому вмісту води). Крім цього, збільшення дози ПАР підвищує загальну вартість реагенту, що збільшує собівартість процесу очистки мастила в цілому. Застосування флокулянта - аміноспиртів - у кількості від 0,5 до 5,0 % від маси мастила також пов'язане з кількістю води і механічних домішок. Зниження дози аміноспиртів менше 0,5 % мас. не приводить до коагуляції та повного осідання забруднень. Аміноспирти, взяті у кількості більше 5,0 % від маси відпрацьованого мастила не повністю вступають у фізико-хімічні взаємодії з забруднюючими компонентами мастила і не вилучаються при відстоюванні та доочищенні. При цьому швидкість коагуляції залишається не змінною, а собівартість очистки збільшується. Залишки аміноспиртів впливають на збільшення лужного числа очищеного мастила, що не завжди бажано. Приклад конкретного виконання. Спосіб, що заявляється, реалізується на прикладі дизельного мастила М14В 2, поверхневоактивного реагенту - СМЗ, до складу якого основним компонентом входять алкілбензосульфонати, та коагулянта - триетаноламіну. У підігріте до 70 °C відпрацьоване мастило додають порошок ПАР, після цього проводиться перемішування протягом 15 хвилин при тій же температурі. У нагріту дисперсію додають коагулянт і перемішують протягом 15 хвилин при тій же температурі. Після перемішування отримана суміш підлягає відстоюванню при 70 °C протягом 5 годин. Після відстоювання вилучають устояне мастило декантацією. Після чого у пробах мастила визначають кількість води, механічних забруднень та вихід очищеного мастила. Вихідне дизельне відпрацьоване мастило вміщало 15,0 % мас. механічних і смолистих забруднень та 4,5 % мас. води. Очищення контролювали вимірюванням оптичної прозорості по ГОСТ 2477-65, ГОСТ 20684-75. Результати досліду наведені в таблиці. 3 Так, наприклад, в досліді 13 до 1123 см (1000 г) вихідного відпрацьованого мастила, нагрітого до 70 °C, додають при перемішуванні 20 г СМЗ, і продовжують перемішування протягом 15 хвилин, після чого до одержаної суміші при перемішуванні додають 20 г триетаноламіну та перемішують ще 15 хвилин. Таблиця Дослід 1 2 3 4 прототип 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Результати очистки відпрацьованого дизельного мастила М14В2 Кількість дозованих компонентів, мас. % Вихід оптично прозорого Відносний вихід очищеного мастила масла від загального об'єму від його вмісту у відпрацьованому триетаноламін СМЗ суміші, об. % * мастилі, % 0,5 13,5 16,8 1,0 16,3 20,5 2,0 19,0 24,0 5,0 25,0 32,4 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5,0 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 15,0 18,3 20,3 27,0 29,8 35,1 33,0 56,4 70,0 35,0 58,0 70,2 * - у зразках оптично прозорого масла не знайдено механічних домішок та води. 40 2 18,5 23,0 25,8 34,0 37,7 44,8 41,9 71,9 90,0 45,6 75,9 92,6 UA 102886 C2 5 10 15 20 25 30 35 Після цього мастило відстоюють протягом 5 годин при температурі 70 ºС За цей час механічні домішки з водою осідають і ущільнюються на дні посудини. Освітлене мастило після охолодження до 20 ºС декантується, визнається його вага і об'єм. При щільності масла 890 кг/м розрахунки показують, що в вихідному маслі (1000 г), виключаючи забруднення, міститься 805 г 3 (або 904 мл) масляної фази. В досліді 13 цей об'єм оптично прозорого масла досягає 814 см , що складає 70 % від об'єму вихідного відпрацьованого мастила, або 90,0 % від об'єму власне мастила у вихідному відпрацьованому мастилі. В порівняльних дослідах (прототип) використовувався триетаноламін в кількості від 0,5 до 1,0 % мас, а також 2 та 5 % мас. від маси відпрацьованого мастила при температурі 70 °C і часу перемішування 30 хвилин. З даних, наведених у таблиці, видно, що при використанні відомого способу (дослід 1 та 2) не вдається досягти задовільного результату: відносний вихід мастила не перевищує 20,5 %. Навіть підвищення концентрації аміноспирту до 5 % мас. не дозволяє методом відстоювання збільшити вихід оптично прозорого мастила більш ніж 25,0 % об. Використання малих концентрацій алкілбензолсульфонату, що входить до складу синтетичних миючих засобів (0,5 % мас.) дозволяє одержати для даного зразка мастила результати, вище за показники прототипу. Практично повне освітлення відпрацьованого мастила досягається при додаванні до забрудненого мастила 2 % триетаноламіну та 2 % СМЗ. Збільшення дози триетаноламіну (ТЕА) в 2,5 рази (5 % мас.) збільшує відносний вихід очищеного мастила до 92,6 %, що на 2,6 % більше. Однак з практичної точки зору доцільно (для даного зразка мастила) використовувати дози, застосовані у досліді 13. У кожному конкретному випадку відпрацьоване мастило спочатку очищують у лабораторних умовах. Для цього його змішують з реагентами у пропонованих дозах і вибирають економічно найбільш вигідний варіант. Використання пропонованого способу забезпечує, в порівнянні з відомими, такі переваги: більш повне вилучення механічних домішок із забруднених дизельних мастил, а також можливість регенерації мастил з підвищеними забрудненнями та вологомісткістю. Можливість повторного використання мастила при збереженні властивостей корисних домішок обумовлює певний економічний ефект використання запропонованого способу. Джерела інформації:: 1. Коваленко В.П. Загрязнение и очистки нефтяных масел. - М: Химия, 1978.-304 с. 2. A. C. № 1442537 СССР, МКИ С10М 175/02. Способ регенерации отработанного моторного масла / Елисеев B.C., Нуманов Н.У., заявл. 16.04.86, опубл. Б.И. № 45, 1988. 3. А. С. № 522227 СССР, МКИ С10М 11/00. Способ регенерации отработанных смазочных масел / Итинская Н.И., Кузнецов Н.А., Брай И.В., Михеев Э.А., заявл. 02.10.74, опубл. Б.И. № 27, 1976 (прототип). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Спосіб регенерації відпрацьованих нафтових мастил шляхом обробки аміноспиртами з наступним вилученням очищеного мастила, який відрізняється тим, що у відпрацьоване мастило спочатку вводять порошок водорозчинного поверхнево-активного реагенту на основі алкілбензолсульфонату в кількості 0,5-2,0 мас. %, а аміноспирту додають в кількості 0,5-5,0 мас. %. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3