PL213597B1 - Sposób otrzymywania dodatku uszlachetniającego z odpadów roślinnych i dodatek uszlachetniający z odpadów roślinnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania dodatku uszlachetniającego z odpadów roślinnych i dodatek uszlachetniający z odpadów roślinnych, uzyskany z odpadów z rafinacji oleju rzepakowego, który wprowadzony do syntetycznych baz olejowych znacząco poprawiają właściwości smarne kompozycji.

Środki smarowe mogą być uznane za w pełni przyjazne środowisku, jeśli do ich komponowania zastosowane zostaną wyłącznie nietoksyczne i łatwo ulegające biodegradacji składniki. W większości znanych kompozycji smarowych zawarte są dodatki uszlachetniające, które polepszają szczególne właściwości użytkowe środka smarowego, uwzględniające zaostrzone wymagania eksploatacyjne, zapewnienie niezawodności pracy, zmniejszenie zużycia energii czy też poprawy ekonomiki produkcji i transportu. Wzrost wymagań stawianych środkom smarowym pod względem ochrony środowiska naturalnego spowodował, że obecnie kryterium doboru dodatków uwzględnia nie tylko ich skuteczność, lecz także charakterystykę toksykologiczną i ekologiczną. Większość znanych dodatków uszlachetniających stanowi znikome zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, jednakże niektóre z nich odznaczają się wysoką toksycznością. Są to przede wszystkim dodatki smarne, zawierające w swojej cząsteczce siarkę, chlor, fosfor, metale ciężkie, a więc pierwiastki szkodliwe dla zdrowia ludzkiego, z których większość wykazuje niską biodegradowalność, co jest jednoznaczne z ich koncentracją w środowisku naturalnym.

Z literatury wiadomo, że wysokocząsteczkowe kwasy karboksylowe, alkohole i estry, w tym lipidy, odgrywają ważną rolę jako znane składniki substancji smarowych, pełniące w niej rolę dodatków niskotarciowych, wykazujących także pewne właściwości przeciwzużyciowe jak i przeciwzatarciowe. Substancje takie występują także w surowych olejach roślinnych i są usuwane z nich podczas rafinacji, stając się tym samym produktem odpadowym.

Większość znanych i stosowanych przeciw zużyciowych dodatków uszlachetniających do olejów smarowych oparta jest na syntetycznie otrzymanych związkach typu dialkiloditiofosforanów. Przykładowo, według polskiego opisu patentowego nr 173 868, do koncentratu dodatków zastosowano jako substancje poprawiające właściwości smarne 50-92% masowych dialkiloditiofosforanu cynku z grupami alkilowymi pierwszo lub drugorzędowymi, zawierającymi od 3 do 10 atomów węgla w grupie alkilowej i zawartości cynku 6,6-10% masowych. W innym opisie patentowym o nr 147 245 podano, iż do uszlachetniania olejów hydraulicznych zastosowano, w charakterze substancji przeciw zużyciowej, od 0,3 do 1,2% dialkiloditiofosforanu cynku, natomiast według opisu patentowego nr 151 151 olej hydrauliczny jest uszlachetniony dialkiloditiofosforanem cynku w ilości od 0,5 do 1,1%. Według opisu patentowego nr 114 613, jako wielofunkcyjne dodatki uszlachetniające, w tym o działaniu przeciw zużyciowym i przeciwzatarciowym, mogą być stosowane modyfikowane fosforynami dialkilowymi oligorekombinaty alkoholi alifatycznych, posiadających od pięciu do dwudziestu atomów węgla w cząsteczce. Współczesne doniesienia patentowe nie zawierają informacji o wykorzystaniu substancji, wydzielonych z odpadów porafinacyjnych oleju rzepakowego, w charakterze dodatków uszlachetniających do olejów smarowych, poprawiających ich właściwości przeciwzużyciowe.

Celem wynalazku było opracowanie, na bazie produktów odpadowych z rafinacji oleju rzepakowego, efektywnych dodatków przeciw zużyciowych do syntetycznych olejów smarowych, które nie będą zawierały w swojej strukturze cząsteczkowej pierwiastków metalicznych, co pozwoli na wytworzenie produktu o podwyższonych walorach ekologicznych, a także na racjonalne zagospodarowanie odpadów produkcyjnych.

Sposób otrzymywania dodatku uszlachetniającego z odpadów roślinnych, według wynalazku, polega na tym, że mieszaninę szlamu pohydratacyjnego, stanowiącego odpad z technologii rafinacji oleju rzepakowego, poddaje się obróbce poprzez jego wytrząsanie z mieszaniną benzyny ekstrakcyjnej i acetonu, zawierającego niewielki dodatek wody. Po czym po odstaniu odfiltrowuje się powstały osad, a ciekłą mieszaninę po odstaniu poddaje się rozdzieleniu. Następnie dalszej obróbce poddaje się warstwę benzynową, z której oddestylowuje się rozpuszczalnik, i otrzymuje się, jako pozostałość po destylacji, dodatek smarny pochodzenia roślinnego, stanowiący mieszaninę aktywnych substancji, głównie fosfolipidów i wyższych kwasów tłuszczowych.

Dodatek uszlachetniający z odpadów roślinnych, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że stanowi mieszaninę aktywnych substancji, głównie fosfolipidów i wyższych kwasów tłuszczowych, wydzielonych z odpadów pohydratacyjnych oleju rzepakowego, w wyniku ekstrakcji dwuskładnikową

PL 213 597 B1 mieszaniną rozpuszczalników, i charakteryzuje się takimi właściwościami jak liczba jodowa w zakresie 55 - 80 mg J2/100 g, liczba kwasowa w zakresie 35 - 60 mg KOH/g, stopień korozji na miedź 1a.

Dodatek smarny, według wynalazku, ma udowodnione działanie przeciwzużyciowe w określonym zakresie stężeń, korzystnie od 1% do 10% (m/m), w syntetycznych olejach bazowych takich jak olej poli-a-olefinowy (o nazwie handlowej PAO4) i poliestrowy (o nazwie handlowej PRIOLUBE 3970).

W określonym stężeniu w poliestrowym oleju syntetycznym PRIOLUBE 3970 opisywany dodatek wykazuje także działanie przeciwzatarciowe.

Korzystnym jest jeśli kompozycja smarowa na bazie oleju poli-a-olefinowego PAO4 zawiera od 0,5%) do 5% (m/m) ekologicznego dodatku smarnego pochodzenia roślinnego. Korzystnym jest jeśli kompozycja smarowa na bazie oleju poliestrowego PRIOLUBE 3970 zawiera od 2% do 5% (m/m) ekologicznego dodatku smarnego pochodzenia roślinnego.

Ważną zaletą ekologicznego dodatku smarnego pochodzenia roślinnego jest to, że kompozycje smarowe z jego udziałem nie zawierają toksycznych związków i są biodegradowalne (stopień biodegradacji oceniony na podstawie CEC-L-33-T-82).

Dodatek smarny pochodzenia roślinnego, według wynalazku, przeznaczony jest do uszlachetniania olejów, stosowanych do smarowania maszyn i urządzeń pracujących przy umiarkowanych wymuszeniach wszędzie tam, gdzie ze względu na ochronę środowiska koniecznym jest stosowanie szybko biodegradowalnych środków smarowych, na przykład na terenach leśnych, rolniczych, rekreacyjnych oraz na obszarze zbiorników wodnych.

Niżej podane przykłady lepiej wyjaśnią istotę wynalazku, nie ograniczając zakresu jego wykorzystania.

P r z y k ł a d 1

Efektywność przedmiotu wynalazku opisano na przykładzie kompozycji o określonym stężeniu dodatku smarnego pochodzenia roślinnego w syntetycznym oleju bazowym PRIOLUBE 3970. Kompozycja według wynalazku zawiera w swoim składzie 5% (m/m) dodatku smarnego pochodzenia roślinnego i 95% (m/m) oleju syntetycznego PRIOLUBE 3970. Otrzymana kompozycja smarowa charak₂ teryzuje się następującymi parametrami: lepkość kinematyczna w 40°C - 18,87 mm²/s, wskaźnik lep₂ kości - 158, obciążenie zacierające - 2200 N, graniczne obciążenie zużycia - 753 N/mm², stopień korozji na miedź - 1b, biodegradowalność - 85%. Kompozycja z dodatkiem pochodzenia roślinnego, w porównaniu z syntetycznym olejem bazowym PROLUBE 3970, charakteryzuje się lepszymi właści₂ wościami tribologicznymi, a w szczególności wzrostem granicznego obciążenia zużycia o 332 N/mm² (około 80%) oraz obciążenia zacierającego o 700 N (około 50%). Udowodniono, że dodatek smarny pochodzenia roślinnego, w syntetycznym oleju bazowym PRIOLUBE 3970, wykazuje wyższą efektywność przeciwzużyciową niż komercyjny dodatek oparty na ditiofosforanie cynku (o komercyjnej nazwie Acorox). Efekt ten jest szczególnie widoczny po porównaniu wyżej podanych wartości granicznego obciążenia zużycia i obciążenia zacierającego dla kompozycji oleju PRIOLUBE 3970 i wytworzonego dodatku smarnego pochodzenia roślinnego z wartościami odpowiednich parametrów wyznaczonych dla kompozycji oleju PRIOLUBE 3970 i Acoroxu, dla której graniczne obciążenie zużycia wynosi ₂

605 ± 8 N/mm², a obciążenie zacierające 1600 ± 58 N.

P r z y k ł a d 2

Efektywność dodatku smarnego pochodzenia roślinnego, stanowiącego przedmiot wynalazku, jest zobrazowana na przykładzie kompozycji na bazie poli-a-olefinowego syntetycznego oleju bazowego PAO4. Kompozycja zawiera w swoim składzie 0,5% (m/m) dodatku smarnego pochodzenia roślinnego i 99,5% (m/m) oleju syntetycznego PAO4. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się na₂ stępującymi parametrami: lepkość kinematyczna w 40°C - 17,02 mm²/s, wskaźnik lepkości - 130, ob₂ ciążenie zacierające - 1000 N, graniczne obciążenie zużycia - 942,7 N/mm², stopień korozji - 1b. Kompozycja z dodatkiem pochodzenia roślinnego, w porównaniu z syntetycznym olejem bazowym PAO4, charakteryzuje się lepszymi właściwościami tribologicznymi, a w szczególności wzrostem granicznego ₂ obciążenia zużycia o 315,3 N/mm² (około 50%) oraz obciążenia zacierającego o 100 N (około 10%). Udowodniono, że dodatek smarny pochodzenia roślinnego w syntetycznym oleju bazowym PAO4 charakteryzuje się porównywalną efektywnością przeciwzużyciową jak komercyjny dodatek oparty na ditiofosforanie cynku (o komercyjnej nazwie Acorox), a przy tym pozwala na zastąpienie dodatków zawierających w swej strukturze cząsteczkowej szkodliwe metale.

P r z y k ł a d 3

Sposób separacji substancji aktywnych, wchodzących następnie w skład dodatku smarnego, z odpadów porafinacyjnych, polega na tym, że 200 g szlamu pohydratacyjnego, stanowiącego odpad

PL 213 597 B1 z technologii rafinacji oleju rzepakowego, wytrząsano, przez 15 godzin z mieszaniną składającą się 33 z 400 cm³ benzyny ekstrakcyjnej i 500 cm³ acetonu, zawierającego 1% wody. Po zakończeniu procesu mieszaninę odstawiono na 10 godzin, a następnie odfiltrowano powstały osad. Pozostałość przeniesiono do rozdzielacza i po odstaniu, mieszaninę rozdzielono. Dalszej obróbce poddawano warstwę benzynową, z której oddestylowano rozpuszczalnik w temperaturze 60°C, stosując rotacyjną wyparkę próżniową. Pozostałość po destylacji stanowi dodatek smarny pochodzenia roślinnego.

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania dodatku uszlachetniającego z odpadów roślinnych, znamienny tym, że mieszaninę szlamu pohydratacyjnego, stanowiącego odpad z technologii rafinacji oleju rzepakowego, poddaje się obróbce poprzez jego wytrząsanie z mieszaniną benzyny ekstrakcyjnej i acetonu, zawierającego niewielki dodatek wody, po czym po odstaniu odfiltrowuje się powstały osad, a ciekłą mieszaninę po odstaniu poddaje się rozdzieleniu, następnie dalszej obróbce poddaje się warstwę benzynową, z której oddestylowuje się rozpuszczalnik, i otrzymuje się, jako pozostałość po destylacji, dodatek smarny pochodzenia roślinnego, stanowiący mieszaninę aktywnych substancji, głównie fosfolipidów i wyższych kwasów tłuszczowych.

2. Dodatek uszlachetniający z odpadów roślinnych, znamienny tym, że stanowi mieszaninę aktywnych substancji, głównie fosfolipidów i wyższych kwasów tłuszczowych, wydzielonych z odpadów pohydratacyjnych oleju rzepakowego, w wyniku ekstrakcji dwuskładnikową mieszaniną rozpuszczalników, i charakteryzuje się takimi właściwościami jak liczba jodowa w zakresie 55 - 80 mg J2/100 g, liczba kwasowa w zakresie 35 - 60 mg KOH/g, stopień korozji na miedź 1a.