PL205451B1

PL205451B1 - Sposób przerobu olejów przepracowanych

Info

Publication number: PL205451B1
Application number: PL373546A
Authority: PL
Inventors: Zdzisław Borowiec; Grzegorz Pałetko
Original assignee: Politechnika Krakowska
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2010-04-30
Also published as: PL373546A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu olejów przepracowanych na frakcje paliwowe, 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.

Wytwarzane oleje składają się z olejów bazowych, zwykle mineralnych olejów wytwarzanych z ropy naftowej i/lub olejów syntetycznych, oraz dodatków uszlachetniają cych, polepszających wł asności użytkowe olejów.

W procesie eksploatacji olejów, w wyniku oddział ywania róż nych czynników jak ś rodowisko, podwyższona temperatura, obciążenia mechaniczne, obecność tlenu, zachodzą procesy starzenia. Ich skutkiem jest pogorszenie, a w ostatecznym przypadku utrata przydatności eksploatacyjnej i konieczność wymiany oleju. Dodatki uszlachetniające, w trakcie eksploatacji ulegają destrukcji i innym procesom zużywania w stopniu znacznie wyższym niż składniki oleju bazowego. 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 będące skomplikowanymi mieszaninami związków chemicznych o trudnym do zdefiniowania składzie zawierających między innymi wapń, cynk, żelazo, fosfor, siarkę, azot, chlor, tlen.

Ponadto oleje silnikowe zawierają lekkie frakcje węglowodorowe pochodzące z paliw, produkty niepełnego spalania paliw takie jak sadza, produkty utleniania węglowodorów, na przykład kwasy, a także wodę, najczęściej w postaci zemulgowanej, oraz zanieczyszczenia mechaniczne, w tym również produkty erozji układów smarowanych olejami.

Oleje przepracowane przerabia się albo w kierunku uzyskania olejów bazowych albo w kierunku uzyskania paliw. Podstawowym problemem w przerobie olejów przepracowanych jest oddzielenie dodatków uszlachetniających i produktów ich rozkładu od bazy węglowodorowej.

Oleje przepracowane można co prawda spalać bezpośrednio, ale z uwagi na zawarte w nich zanieczyszczenia jest to niedopuszczalne ze względu na możliwe skażenie środowiska. Dlatego też często oleje przepracowane poddaje się procesom destrukcyjnym, umożliwiającym uzyskanie lekkich paliw, będących destylatami pozbawionymi nielotnych zanieczyszczeń zawartych w olejach przepracowanych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego Nr 164 829 sposób uzyskiwania z oleju przepracowanego paliw metodą łagodnego krakingu termicznego. Otrzymywana tym sposobem szeroka frakcja ciekłych produktów krakowania może być rozdestylowana na lekką frakcję benzynową oraz średnią frakcję stosowaną jako komponent oleju napędowego lub lekkiego oleju opałowego.

Wadą sposobów przerobu olejów przepracowanych stosujących procesy krakowania termicznego jest uzależnienie jakości uzyskiwanych frakcji paliwowych od rodzaju i jakości przerabianego oleju przepracowanego. Ciekłe produkty krakowania termicznego zawsze są niestabilne chemicznie i termooksydacyjnie, a produkty uzyskiwane w wyniku krakowania termicznego olejów przepracowanych są dodatkowo zanieczyszczane w znacznym stopniu produktami termicznej destrukcji dodatków uszlachetniających, zawierających zwykle znaczące ilości siarki. W rezultacie frakcje paliwowe wykazują wysoką zawartość siarki i są bardziej niestabilne niż produkty klasycznego krakowania termicznego frakcji naftowych.

Znany z opisów patentowych US Nr 4 439 311 i Nr 4 504 383 sposób oczyszczania polega na poddaniu olejów przepracowanych działaniu czynnika redukującego takiego jak borowodorek sodu NaBH4, przed lub w trakcie destylacji olejów przepracowanych. Można również poddawać działaniu NaBH4 frakcje z 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 mało skuteczny.

Sposób przerobu olejów przepracowanych na frakcje paliwowe według wynalazku polega na kolejnych operacjach. Z olejów przepracowanych oddziela się na wstępie wodę i frakcję benzynową metodą destylacji pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego.

Odwodnione i pozbawione frakcji paliwowych oleje przepracowane można poddać działaniu NaBH4 w ilości do 1,2% mas., korzystnie 0,12 - 0,48% mas., w temperaturze od 40 do 100°C w ciągu

PL 205 451 B1

0,1-5 godzin, korzystnie 1 - 2 godzin. Oleje przepracowane, ewentualnie poddane działaniu NaBH4, poddaje się krakowaniu termicznemu a ciekłe produkty krakowania rozdestylowuje się na co najmniej 2 frakcje. Frakcje te również moż na poddać dział aniu NaBH4 w ilości do 1,2% mas., korzystnie 0,12 - 0,48% mas., w temperaturze od 40 do 100°C w cią gu 0,1-5 godzin, korzystnie 1 - 2 godzin.

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

Sposób przerobu olejów przepracowanych według wynalazku umożliwia, przy niewielkim spadku uzysku frakcji paliwowych, polepszenie ich jakości a zwłaszcza frakcji oleju napędowego. I tak umożliwia: zmniejszenie zawartości siarki, polepszenie stabilności przez zmniejszenie zawartości węglowodorów olefinowych, podwyższenie indeksu cetanowego oraz usunięcie kwaśnych, korodujących składników z oleju napędowego.

Sposób według wynalazku zostanie objaśniony w szeregu przykładach wykonania.

P r z y k ł a d y. Surowcem do przerobu jest mieszanina przepracowanych olejów silnikowych z silników benzynowych i wysokoprężnych. Surowiec destyluje się pod ciś nieniem atmosferycznym oddestylowując wodę i frakcję benzynową wrzącą do 180°C. Tak przygotowany olej przepracowany posiadał następujące własności: gęstość w 20°C 0,889 g/cm³, zawartość frakcji benzynowej wrzącej poniżej 100°C 1% mas., pozostałość po koksowaniu metodą

Conradson'a 2,36% mas. a zawartość pozostałości po spopieleniu 1,286% mas. W każdym przykładzie odbenzynowany i odwodniony olej krakuje się metodą okresową w temperaturze 420 - 440°C pod ciśnieniem atmosferycznym aż do momentu braku produktów krakowania. Skroplone ciekłe produkty krakowania rozdestylowuje się na kolumnie o sprawności 3 półki teoretyczne na frakcje: benzynową wrzącą do temperatury 180°C, frakcję oleju napędowego wrzącego w zakresie temperatur 180 - 380°C oraz pozostałość wrzącą powyżej temperatury 380°C, a następnie oznacza się ich własności fizyko - chemiczne.

W kolejnych przykładach, niezależnie od krakowania termicznego, surowiec i/lub frakcję oleju napędowego poddaje się działaniu NaBH4. Odwodniony i odbenzynowany surowiec poddaje się działaniu NaBH4 w ten sposób, że surowiec miesza się 1 godzinę w temperaturze 90- 100°C z 2% mas. roztworu borowodorku sodu NaBH4 o stężeniu 12% mas. NaBH4 w wodnym roztworze NaOH o stężeniu 40% mas., a następnie całą mieszaninę bezpośrednio poddaje się krakowaniu termicznemu. Frakcję oleju napędowego poddaje się działaniu NaBH4 w ten sposób, że frakcję miesza się 1 godzinę w temperaturze 90 - 100°C z 2% mas. roztworu borowodorku sodu NaBH4 o stężeniu 12% mas. NaBH4 w wodnym roztworze NaOH o stężeniu 40% mas., a następnie frakcję płucze się wodą aż do uzyskania odczynu obojętnego.

Dla porównania wykonano krakowanie termiczne surowca bez działania NaBH4.

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.]

Produkt	Proces:
bez działania NaBH4	z działaniem NaBH4 na:
surowiec przed KT*⁾	frakcję ON z KT	surowiec przed KT i frakcję On z KT
Gazy + straty	11,3	10,7	12,2	11,1
Frakcja benzynowa	13,7	12,3	13,7	12,3
Frakcja oleju napędowego	69,1	67,9	68,2	67,5
Pozostałość	5,9	9,1	5,9	9,1

*⁾ KT = krakowanie termiczne

PL 205 451 B1

T a b e l a 2 Własności frakcji oleju napędowego

Właściwość	Proces
bez działania NaBH4	z działaniem NaBH₄ na:
Surowiec przed KT	Frakcję ON z KT	surowiec przed KT i frakcję ON z KT
Zawartość siarki [% mas.]	0,371	0,317	0,340	0,217
Zawartość węglowodorów olefinowych [% mas.]	36,75	20,13	21,53	19,75
Liczba kwasowa [mg KOH/1 g]	0,22	0,07	<0,01	<0,01
Indeks cetanowy	30,1	58,8	53,2	60,3

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób przerobu olejów przepracowanych na frakcje paliwowe metodą krakowania termicznego, obejmujący destylacyjne oddzielenie frakcji benzynowej i wody, krakowanie termiczne i rozdestylowanie produktów krakowania, znamienny tym, że oleje przepracowane po destylacyjnym oddzieleniu frakcji benzynowej i wody a przed krakowaniem termicznym i/lub frakcje wydestylowane z produktów krakowania termicznego poddaje się działaniu NaBH4 w ilości do 1,2% mas., korzystnie 0,12 - 0,48% mas., w temperaturze od 40 do 100°C w cią gu 0,1-5 godzin, korzystnie 1-2 godzin.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że NaBH4 stosuje się w postaci roztworu w wodnym roztworze NaOH o stężeniu powyżej 30% mas., korzystnie powyżej 40% mas.