PL202447B1 - Sposób przerobu olejów przepracowanych - Google Patents

Abstract

1. Sposób przerobu olejów przepracowanych obejmujący wstępne oddzielenie wody i zanieczyszczeń mechanicznych, destylacyjne oddzielenie frakcji paliwowych i wody, obróbkę czynnikami chemicznymi oraz destylację próżniową, znamienny tym, że oleje przepracowane, po wstępnym oddzieleniu wody i zanieczyszczeń mechanicznych, poddaje się kolejno wstępnej obróbce w temperaturze 40-80°C wodnym roztworem NaOH o stężeniu od 10 do 30% masowych, użytym w ilości zapewniającym uzyskanie pH mieszaniny powyżej 9, oddestylowaniu wody i frakcji paliwowych, działaniu NaBH4 w ilości do 1,2% masowych w przeliczeniu na olej, korzystnie 0,12-0,36% masowych., w temperaturze od 40 do 100°C w ciągu 0,1-5 godzin, korzystnie 1-2 godzin, a następnie mieszaninę oleju przepracowanego i produktów działania NaBH4 poddaje się destylacji próżniowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu olejów przepracowanych, zwłaszcza przepracowanych olejów silnikowych i przekładniowych.

Oleje przepracowane to oleje, które w czasie stosowania utraciły swoje właściwości użytkowe i nie mogą być dłużej stosowane w zakresie, do którego były pierwotnie przeznaczone. W procesie eksploatacji olejów, w wyniku oddziaływania różnych czynników jak środowisko, podwyższona temperatura, obciążenia mechaniczne, obecność tlenu, zachodzą procesy starzenia. Ich skutkiem jest pogorszenie, a w ostatecznym przypadku utrata przydatności eksploatacyjnej i konieczność wymiany oleju. Aby przedłużyć okres eksploatacji oraz spełnić coraz wyższe wymagania, do olejów, zwanych w tym przypadku bazowymi, dodawane są dodatki uszlachetniają ce. Dodatki uszlachetniają ce, bę d ą ce różnorodnymi związkami chemicznymi, w trakcie eksploatacji ulegają destrukcji i innym procesom zużywania w stopniu znacznie wyższym niż składniki oleju bazowego, a produkty destrukcji są skomplikowanymi mieszaninami o trudnym do zdefiniowania składzie związków zawierających np. Ca, Zn, Fe, oraz fosfor, siarkę, azot, chlor, tlen, węgiel i wodór. Najczęściej spotykanym przypadkiem utraty własności eksploatacyjnych olejów jest nagromadzenie się w nich zanieczyszczeń i zużycie dodatków uszlachetniających. Oleje przepracowane, w zależności od rodzaju, stosowanych dodatków i intensywności eksploatacji, jako zanieczyszczenia mogą zawierać produkty starzenia i rozkładu składników węglowodorowych oleju bazowego, produkty destrukcji i zużywania się dodatków uszlachetniających oleje smarowe, a także wodę, najczęściej w postaci zemulgowanej, oraz zanieczyszczenia mechaniczne, w tym również produkty erozji układów smarowanych olejami.

Ponadto oleje silnikowe zawierają lekkie frakcje węglowodorowe pochodzące z paliw, produkty niepełnego spalania paliw takie jak sadza, produkty utleniania węglowodorów, na przykład kwasy, a nawet śladowe ilości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych takich jak: piren, fluoren, benzopiren, chryzen.

Przerób olejów przepracowanych ma na celu przede wszystkim odzyskanie zawartych w nich frakcji paliwowych i olejowych, które mogą być dalej przerabiane na komponenty paliw i olejów bazowych.

Podstawowym problemem w przerobie olejów przepracowanych jest usunięcie dodatków uszlachetniających i produktów ich rozkładu. Znane sposoby przeróbki olejów przepracowanych są wieloetapowe i obejmują: wstępne oddzielenie wody i zanieczyszczeń mechanicznych metodą sedymentacji i/lub filtracji i/lub wirowania, destylację pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego w celu oddestylowania frakcji paliwowych i wody. Tak przygotowany olej przepracowany poddaje się procesom usunięcia dodatków i produktów ich rozkładu oraz innych zanieczyszczeń. Gdy celem jest uzyskanie olejów bazowych, końcowym etapem procesu przerobu olejów przepracowanych jest, destylacja próżniowa na frakcje o odpowiednich lepkościach i ich rafinacja wykańczająca np. metodą adsorpcji lub hydrorafinacji.

Znany z polskiego opisu patentowego Nr 171 473 sposób oczyszczania olejów przepracowanych polega na wstępnej destylacji olejów przepracowanych w celu usunięcia frakcji paliwowych z dodatkiem silnie zasadowego czynnika takiego jak NaOH, a po dekantacji wytrąconych zanieczyszczeń olej przepracowany poddaje się rektyfikacji frakcjonowanej pod ciśnieniem do 10-20 mm Hg oddestylowując frakcje olejowe od pozostałości zawierającej podstawową masę zanieczyszczeń. Głębokość oddestylowania frakcji olejowych warunkowana jest z jednej strony stabilnością termiczną zanieczyszczeń w oleju a z drugiej strony maksymalną dopuszczalną lepkością pozostałości tak, aby można było ją z kolumny wypompować. W efekcie sposób ten jest efektywny tylko w przypadku olejów o małych zawartościach dodatków uszlachetniających takich jak oleje maszynowe, turbinowe, hydrauliczne, zaś w przypadku przerobu przepracowanych olejów silnikowych i przekładniowych, zawierających duże ilości dodatków uszlachetniających, powoduje konieczność zmniejszenia stopnia oddestylowania frakcji olejowych. Zmniejsza to ogólną efektywność regeneracji olejów i jednocześnie powoduje zwiększanie ilości powstającej ubocznie, kłopotliwej w utylizacji, pozostałości podestylacyjnej.

Znany z opisów patentowych US Nr 4 439 311 i Nr 4 504 383 sposób oczyszczania olejów przepracowanych polega na poddaniu ich działaniu czynnika redukującego takiego jak borowodorek sodu NaBH4, przed, w trakcie lub po destylacji olejów przepracowanych. Sposób według tych opisów może mieć zastosowanie tylko do olejów przepracowanych eksploatowanych w łagodnych warunkach, o niskim stopniu utlenienia. Do olejów typu przepracowanych olejów silnikowych sposób ten jest mał o skuteczny i nieefektywnie wykorzystuje czynnik rafinujący.

Sposób przerobu olejów przepracowanych według wynalazku polega na kolejnych operacjach. Z olejów przepracowanych oddziela się na wstę pie wodę i zanieczyszczenia mechaniczne metodą , na

PL 202 447 B1 przykład sedymentacji i/lub filtracji i/lub wirowania. Olej przepracowany, po dekantacji wody i oddzieleniu zanieczyszczeń mechanicznych, poddaje się wstępnej obróbce w temperaturze 40-80°C wodnym roztworem NaOH o stężeniu od 10 do 30% masowych użytym w ilości zapewniającym uzyskanie pH mieszaniny powyżej 9. Odkwaszony olej przepracowany, poddaje się destylacji pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego oddestylowując wodę oraz frakcje benzynową i oleju napędowego. Odwodniony i pozbawiony frakcji paliwowych olej przepracowany poddaje się działaniu borowodorku sodu NaBH4 w iloś ci do 1,2% masowych w przeliczeniu na olej, korzystnie 0,12-0,36% masowych, w temperaturze od 40 do 100°C w ciągu 0,1-5 godzin, korzystnie 1-2 godzin, a następnie mieszaninę oleju przepracowanego i produktów działania borowodorku sodu NaBH4 poddaje się destylacji próżniowej w celu oddestylowania frakcji olejowych od pozostałości, zawierającej podstawową ilość zanieczyszczeń.

W sposobie wedł ug wynalazku wstę pną obróbkę roztworem NaOH korzystnie prowadzi się w obecnoś ci demulgatora niejonowego, na przykł ad oksyetylenowanych kwasów tł uszczowych.

Borowodorek sodu NaBH4 najlepiej stosuje się w postaci roztworu w wodnym roztworze NaOH o stężeniu powyż ej 30% masowych, korzystnie powyżej 40% masowych

Sposób według wynalazku umożliwia przerób olejów przepracowanych o dużej zawartości dodatków uszlachetniających takich jak przepracowane oleje silnikowe i przekładniowe, oraz uzyskanie z wyższą wydajnością frakcji olejowych o wyższej czystości, co z kolei umożliwia złagodzenie warunków rafinacji wykańczającej, np. zmniejszenie zużycia ziem bielących, co dodatkowo zmniejsza straty frakcji olejowych.

Sposób według wynalazku zostanie objaśniony w przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d

Surowcem do przerobu jest olej przepracowany, będący mieszaniną przepracowanych olejów silnikowych z silników benzynowych i wysokoprężnych po oddzieleniu wody i zanieczyszczeń mechanicznych metodą sedymentacji w temperaturze 80°C w ciągu 8 godzin. Olej przepracowany w ilości 1500 g w temperaturze 80°C miesza się 0,5 godziny z 25% mas. wodnym roztworem NaOH, korygując ilość tak aby pH wyciągu wodnego wynosiło 10, a następnie dodaje się 0,5 g oksyetylenowanego kwasu stearynowego o średniej zawartości grup oksyetylenowych wynoszącą 24. Po odstaniu mieszaninę rozdziela się na fazę organiczną i wodną. Fazę organiczną, będącą odkwaszonym olejem przepracowanym, destyluje się pod ciśnieniem atmosferycznym oddestylowując wodę i frakcję benzynową wrzącą do 160°C, a następnie pod ciśnieniem 15 kPa oddestylowuje się frakcję oleju napędowego wrzącą do 360°C pod normalnym ciśnieniem. Do pozostałości dodaje się 63,4 g roztworu borowodorku sodu NaBH4 o stężeniu 12% masowych NaBH4 w wodnym roztworze NaOH o stężeniu 40% mas., miesza się 1 godzinę w temperaturze 90-100 °C a następnie destyluje się pod ciśnieniem 100 Pa frakcje olejowe aż do momentu zauważalnego rozkładu pozostałości. Dla porównania wykonano w identycznych warunkach próby oczyszczania oleju przepracowanego wedł ug znanych sposobów: tylko destylacja bez obróbki czynnikami chemicznymi, z obróbką 63,4 g wodnego roztworu NaOH o stężeniu 40 % mas. oraz z obróbką 63,4 g roztworu NaBH4 o stężeniu 12% mas. NaBH4 w wodnym roztworze NaOH o stężeniu 40% mas. Bilanse masowe przerobu oleju przepracowanego tymi metodami przedstawiono w tabeli 1, a własności uzyskanych frakcji olejowych w tabeli 2.

T a b e l a 1

Bilanse masowe [% mas.]

	Proces
bez obróbki	obróbka NaOH	obróbka NaBH4	według wynalazku
Frakcja benzynowa	9,6	9,6	9,6	9,6
Frakcja oleju napędowego	2,8	2,8	2,8	2,8
Frakcja olejowa	64,0	65,5	66,3	67,4
Pozostałość	21,5	19,9	19,1	18,1
Woda + straty	2,1	2,2	2,2	2,1

PL 202 447 B1

T a b e l a 2

Własności frakcji olejowej

	Proces
bez obróbki	obróbka NaOH	obróbka NaBH4	według wynalazku
Gęstość d20 [g/ml]	0,867	0,867	0,867	0,866
n20 D	1,4760	1,4768	1,4766	1,4762
Lepkość kinematyczna w temperaturze 100°C [mm2/s]	5,24	5,47	5,23	5,20
Pozostałość po koksowaniu [% mas.]	0,102	0,134	0,0896	0,0396
Pozostałość po spopieleniu [% mas.]	0,053	0,079	0,037	0,027
Barwa B530	30	39	22	16

Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Sposób przerobu olejów przepracowanych obejmujący wstępne oddzielenie wody i zanieczyszczeń mechanicznych, destylacyjne oddzielenie frakcji paliwowych i wody, obróbkę czynnikami chemicznymi oraz destylację próżniową, znamienny tym, że oleje przepracowane, po wstępnym oddzieleniu wody i zanieczyszczeń mechanicznych, poddaje się kolejno wstępnej obróbce w temperaturze 40-80°C wodnym roztworem NaOH o stężeniu od 10 do 30% masowych, użytym w ilości zapewniającym uzyskanie pH mieszaniny powyżej 9, oddestylowaniu wody i frakcji paliwowych, działaniu NaBH4 w ilości do 1,2% masowych w przeliczeniu na olej, korzystnie 0,12-0,36% masowych., w temperaturze od 40 do 100°C w ciągu 0,1-5 godzin, korzystnie 1-2 godzin, a następnie mieszaninę oleju przepracowanego i produktów działania NaBH4 poddaje się destylacji próżniowej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępną obróbkę roztworem NaOH prowadzi się w obecności demulgatora niejonowego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że NaBH4 stosuje się w postaci roztworu w wodnym roztworze NaOH o stężeniu powyżej 30 % masowych, korzystnie powyżej 40% masowych.