Способ регенерации отработанных масел - RU2782924C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу регенерации отработанных промышленных масел, в частности для выделения ценных компонентов и получения индустриальных масел путем переработки смеси нефтепродуктов отработанных (СНО).

Известные способы регенерации отработанных моторных масел [Глазков В.Ф. Отработанные моторные масла и их восстановление с целью повторного использования. Энергосберег. технол. механиз. с.х., Самара. Изд-во СГСХА, 1998, С. 84-88. Евдокимов А.Ю., Фалькович М.И. Вторичная переработка отработанных масел за рубежом. Химия и технол. топлив и масел, 1988, 10, С. 42-45.] основаны на следующих физико-химических процессах.

1. Фильтрация для удаления механических примесей (используется для предварительной очистки исходного сырья во всех известных способах регенерации отработанного масла).

2. Химическая обработка (кислотой или щелочью) для разложения и отделения различных присадок.

3. Адсорбция на пористых сорбентах для удаления полимерных добавок и коллоидных частиц.

4. Фракционная дистилляция летучих компонентов.

Недостатками известных способов химической очистки масел является расход кислот, щелочей, растворителей и коагулянтов, а также необходимость утилизации побочных продуктов, жидких и твердых отходов.

Недостатками известных адсорбционных методов очистки отработанных масел являются значительный расход адсорбентов и проблема утилизации использованного адсорбента, необходимость дополнительной очистки масла с целью удаления воды и легкокипящих компонентов.

Широкое распространение получили способы фракционной дистилляции.

Известен способ очистки отработанных масел от воды и низкокипящих фракций и устройство для его осуществления [Заявка на выдачу пат. РФ 94037575, опубл. 27.07.1996]. По данному способу очистку осуществляют путем испарения низкокипящих фракций из подогреваемой тонкой пленки водомасляной эмульсии, которую приготавливают при соотношении компонентов 1:(0,5-10), а масляную пленку турбулизируют на поверхности нагрева в вакууме. Устройство, на котором осуществляется эта очистка, содержит испарительную камеру с нагревателем, снабженную трубопроводами, подводящими водомасляную эмульсию и отводящими очищенное масло и воду вместе с отделенными примесями, а также конденсатор для сбора масла. Испарительная камера связана с вакуумным насосом, а внутри камеры установлен лопастной ротор, создающий турбулизирующую масляную пленку на поверхности испарительной камеры. Недостатками данного способа являются:

– использование значительного количества воды, испарение которой требует больших затрат энергии;

– невозможность отделения от масла нелетучих макромолекулярных соединений и коллоидных частиц различной природы, присутствующих в отработанных маслах;

– использование в конструкции установки ротора, вращающегося в условиях вакуума и повышенной температуры, поскольку закоксовывание нагретой поверхности стенок камеры и осаждение на лопастях ротора твердых примесей приводит к уменьшению толщины масляной пленки и выходу из строя испарителя.

Известен способ регенерации отработанных промышленных масел и установка для его осуществления [Пат. РФ 2142980, опубл. 20.12.1999]. В соответствии с этим способом масло после предварительной очистки фильтрацией впрыскивают под давлением 2-6 кг/см² в емкость-дегазатор, в которой предварительно создают вакуум 1×10^-2 Па. Масло, распыляясь в емкости-дегазаторе, находится в виде паромасляного тумана, где масло существует в жидкой фазе, а растворенные в масле газы и посторонние жидкости переходят в паровую фазу и откачиваются вакуумным насосом. Полученное масло дополнительно очищают ультрафильтрацией на фильтре тонкой очистки и адсорбционном фильтре под давлением 15 кг/см². Недостатками данного способа являются:

– технологическая сложность поддержания глубокого вакуума 1×10^-2 Па в емкости-дегазаторе при интенсивном испарении легкокипящих компонентов масла;

– сложность отделения микрокапель масла от парогазового потока;

– невозможность отделения от масла нелетучих макромолекулярных соединений и коллоидных частиц различной природы, присутствующих в отработанных маслах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ регенерации отработанных моторных масел и установка для его осуществления [Пат. РФ 2186096, опубл. 27.07.2002] (прототип). Способ включает подачу регенерируемого масла в установку, превращение регенерируемого масла в паромасляную эмульсию путем испарения легкокипящих компонентов в эмульсионной камере, находящейся под давлением (0,2-1,0) атм, и нагретой до температуры (50-150)°С, распыление паромасляной эмульсии в вакуумной дистилляционной колонне нагретой до температуры (100-350)°С, и находящейся под пониженным давлением (0,9-0,01) атм, путем создания направленного потока капель масла от распылительного устройства к стенкам колонны, вывод из колонны легкокипящих компонентов в виде паровой фазы, конденсацию их в теплообменнике и вывод из установки в виде жидкой фазы, вывод из колонны очищенного от легкокипящих фракций масла в виде жидкой фазы, превращение очищенного от легкокипящих фракций масла в паромасляную эмульсию путем испарения легкокипящих фракций масла в эмульсионной камере, находящейся под давлением (0,3-0,01) атм, и нагретой до температуры (150-350)°С, распыление паромасляной эмульсии в вакуумной дистилляционной колонне, нагретой до температуры (250-400)°С, и находящейся под пониженным давлением (0,2-0,001) атм, путем направления движения потока капель масла по касательной к внутренней поверхности колонны и создания вихревого движения капель масла внутри колонны, а нагретых паров в направлении, пересекающем плоскость вращения вихревого потока, отделение масляной фракции в виде паровой фазы с последующей конденсацией ее в теплообменнике и отделение минеральных примесей и высококипящих компонентов в виде кубового остатка. Недостатком данного способа является технологическая сложность превращения регенерируемого масла в паромасляную эмульсию.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности регенерации отработанных промышленных масел с получением качественного индустриального масла, а также ценных компонентов (органические растворители и мазут).

Технический результат заключается в получении способа регенерации отработанных масел путем предварительной очистки от механических примесей и дополнительной кавитационной обработки, с последующей вакуумной дистилляцией на ректификационной колонне, с применением высокоэффективных катализаторов, которые удаляют полярные и ненасыщенные соединения, позволяющего получить индустриальное масло, соответствующее требованиям ГОСТ 20799.

Способ регенерации отработанных масел включает фильтрацию (тонкость фильтрации 300 мкм), кавитационную обработку, дополнительную фильтрацию (тонкость фильтрации 100 мкм), нагревание до температуры 200°С в теплообменниках, испарение легкокипящих компонентов в ректификационной колонне, нагретой до температуры 200°С и работающей в условиях атмосферного давления, вывод из колонны легкокипящих компонентов в виде паровой фазы, конденсацию легкокипящих компонентов в водяном холодильнике, вывод из колонны очищенного от легкокипящих фракций утяжеленного сырья, нагревание утяжеленного сырья в теплообменнике до температуры (330-370)°С, отделение масляной фракции в ректификационной колонне, работающей в условиях разрежения, равного (0,032-0,039) кг/см², и в присутствии катализатора, охлаждение масляной фракции в аппарате воздушного охлаждения до температуры (80-90)°С, конденсацию и доохлаждение масляной фракции в водяном холодильнике до температуры (40-50)°С, вывод из колонны очищенного от масляной фракции тяжелого остатка.

Технологическая схема предлагаемого способа регенерации отработанных масел представлена на фиг. 1.

Смесь отработанных масел с температурой 40°С из сырьевой емкости СЕ1 насосами по сырьевой линии с-1 подается на 2 грязевых фильтра Ф1/1 и Ф1/2 для очистки от механических примесей (тонкость фильтрации 300 мкм), а затем проходит кавитационную обработку через 2 насоса-кавитатора Н1/1 и Н1/2 для улучшения молекулярной структуры углеводородов отработанных масел с последующей доочисткой на фильтре Ф1/3 (тонкость очистки 100 мкм).

Очищенная смесь отработанных масел по сырьевой линии с-2 направляется в теплообменник Т1, где нагревается до температуры 100°С циркулирующим кубовым остатком после колонны К2, а затем по сырьевой линии с-3 направляется на теплообменник Т2, в котором нагревается до температуры 200°С термальным маслом.

По сырьевой линии с-4 смесь отработанных масел с температурой 200°С подается на первую ректификационную колонну К1, в которой происходит ее разделение на фракцию Ф1 (бензиновая фракция / органические растворители) и утяжеленное сырье. Фракция Ф1 через шлемовую трубу ф1-1 попадает в водяной холодильник Х1, где охлаждается водой (линия В4) через стенки теплообменника до температуры 40°С и попадает в сборник СБ1. Для обеспечения флегмового потока и регулирования температуры верха, в верхней части колоны К1 предусмотрен дефлегматор Д1. Температура верха колонны составляет (100-150)°С и регулируется подачей оборотной воды по линии В2 в Д1.

Из кубовой емкости КЕ1 утяжеленное сырье по линии тс-1 насосом Н2/1 Н2/2 через систему фильтров ф2/1, ф2/2 и далее по линии тс-2 подается на вход теплообменника подогревателя Т3. В теплообменнике Т3 утяжеленное сырье нагревается за счет тепла циркулирующего теплофикационного масла до температуры (330-370)°С. Затем по линии тс-3 сырье направляется в вакуумную ректификационную колонну К2. Для обеспечения дополнительной энергии для испарения предусмотрен встроенный теплообменник ребойлер Т5, в который подается циркулирующее теплофикационное масло по линии тм-3.

В колонне К2 происходит отделение фракции Ф2 (масляная фракция / индустриальное масло) от утяжеленного остатка. Колонна К2 работает в условиях разрежения, равного (0,032-0,039) кг/см². Конструкцией колонны К2 предусмотрено наличие опорных плит для насадок с катализатором, использование которого позволяет достичь требуемого цвета, запаха и характеристик стабильности готового продукта. В кубовой емкости КЕ2 колонны К2 для обеспечения дополнительной энергии для испарения предусмотрен встроенный теплообменник ребойлер Т4, в который подается циркулирующее теплофикационное масло по линии тм-4. С верха колонны К2 фракция Ф2 по шлемовой трубе ф2-1 попадает в аппарат воздушного охлаждения АВО1. В аппарате воздушного охлаждения за счет прохода потока воздуха через оребрённые трубки змеевика, фракция Ф2 конденсируется и охлаждается до температуры (80-90)°С. Затем по линии ф2-2 и ф2-3 пройдя водяной холодильник Х2 фракция Ф2 собирается в сборнике СБ2. В холодильнике Х2 фракция Ф2 охлаждается водой до температуры (40-50)°С. Из сборника СБ-2 по линии ф2-6 и ф2-7 насосом Н4 одна часть фракции Ф2 направляется в продуктовую емкость товарно-сырьевого парка, а вторая часть – по трубопроводам ф2-4 и ф2-5 насосом Н5 подается в верх колонны К2 на орошение. Регулирование температуры верха колонны К2 происходит за счет количества подаваемой на орошение фракции Ф2. Температура верха колонны К2 находится в диапазоне (190-220)°С.

Из кубовой емкости КЕ2 по линии то-1 тяжелый остаток ТО (мазут) направляется на вход рекуперативного теплообменника Т1, в котором передает тепло смеси отработанных масел (исходное сырье) и охлаждается до температуры (110-130)°С. Затем ТО по линии то-2 проходит водяной холодильник Х3 в котором охлаждается до температуры (70-90)°С и затем насосом откачивается в товарную емкость.

Сборник СБ2 по газовой линии г-1 соединен с системой создания разрежения. Разрежение создается водокольцевыми вакуум-насосами Н9/1 и Н9/2. Сборник СБ2 для уравнивания разрежения соединен трубопроводом г-19 с колонной К2. По линиям г-11 и г-12 не сконденсированные пары легких углеводородов и растворенные газы попадают на вход насосов Н9/1 и Н9/2. Уплотнение в рабочих колесах вакуум-насосов создается водой, которая подпитывается насосом Н10 по линии В9. В циклоне Ц1 или Ц2, установленных после вакуум-насосов, происходит разделение воды и газов. Вода по линии В10 возвращается в емкость Е2, а газы по линиям г-2 и г-3 направляются на свечу рассеивания или по линии г-4 в печь на дожиг.

В качестве теплоносителя при нагреве исходного сырья и промежуточных продуктов используется термальное масло, которое нагревается в специальном нагревателе. Термальное масло насосом Н7 подается в печь П1 в котором нагревается до температуры 390 °С, и затем последовательно по трубопроводам тм-5, тм-6, направляется в теплообменники Т2 и Т3 соответственно. После передачи своей тепловой энергии термальное масло охлаждается до температуры (31-32)°С, и направляется в емкость Е1. Дополнительно предусмотрена линия тм-8 для разогрева емкости Е1 перед пуском. Для продувки оборудования и трубопроводов предусмотрен подвод воздуха технического и насыщенного водяного пара. Для предотвращения аварийной ситуации в емкости Е1 предусмотрен подвод азота по линии а-1.

Применение предлагаемого способа позволит получать базовое индустриальное масло, полностью соответствующее требованиям ГОСТ 20799.

Реферат

Изобретение относится к способу регенерации отработанных промышленных масел, в частности для выделения ценных компонентов и получения индустриальных масел путем переработки смеси нефтепродуктов отработанных. Предложен способ регенерации отработанных промышленных масел, отличающийся тем, что регенерируемое масло предварительно подвергают механической очистке с дополнительной кавитационной обработкой, нагревают до температуры 200°С, отделяют легкокипящие компоненты в первой ректификационной колонне в условиях атмосферного давления, полученное утяжеленное сырье нагревают до температуры (330-370)°С, отделяют масляную фракцию во второй ректификационной колонне в условиях разрежения, равного (0,032-0,039) кг/см², и в присутствии высокоэффективного катализатора, который удаляет полярные и ненасыщенные соединения, охлаждают масляную фракцию в аппарате воздушного охлаждения до температуры (80-90)°С, конденсируют и доохлаждают масляную фракцию до температуры (40-50)°С, а минеральные примеси и высококипящие компоненты выводят в виде кубового остатка. Технический результат – применение предлагаемого способа позволит получать базовое индустриальное масло, полностью соответствующее требованиям ГОСТ 20799. 1 ил.

Формула