PL186318B1 - Sposób i urządzenie o wysokiej sprawności do regeneracji zużytych olejów smarowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób o wysokiej sprawnosci do regeneracji zuzytych ole- jów smarowych o niewielkiej zawartosci paliwa, kwasów tluszczo- wych i produktów zawierajacych chlor, zgodnie z którym zuzyte oleje smarowe sa poddawane kolejno nastepujacym etapom przetwarzania, w których selekcjonuje sie zuzyte oleje na podstawie testów na moz- liwosc poddania regeneracji, dodaje sie pierwsza ilosci roztworu wodnego zasady mocnej, podgrzewa sie regenerowane zuzyte oleje do temperatury w zakresie 120 -250°C, dodaje sie druga ilosc roztworu wodnego zasady mocnej, przy czym pierwsza i druga ilosc roztworu wodnego zasady mocnej wynosi w sumie od 0,5 do 3% czystych zasad w calosci masy zuzytych olejów smarowych, dehy- dratyzuje sie i poddaje ekstrakcji lekkie weglowodory, poddaje sie ekstrakcji i odzyskiwaniu oleju gazowego, poddaje sie ekstrakcji zanieczyszczen, znamienny tym, ze dodawanie uzupelniajacego roztworu wodnego zasad mocnych w ilosci od 0,1 do 1% czystych zasad w calosci masy zuzytych olejów smarowych wykonuje sie po zakonczeniu dehydratyzacji i ekstrakcji lekkich weglowodorów 6 Urzadzenie o wysokiej sprawnosci do regeneracji zuzytych olejów, zawierajace zbiornik do przechowywania zuzytych olejów, zespól do ogrzewania zuzytych olejów, zespól do przechowywania zasady mocnej, zespól do mieszania zasady mocnej ze zuzytymi olejami w wyznaczonej proporcji, zespoly do eliminacji zanieczysz- czen, przy czym zespól do mieszania zasady mocnej ze zuzytymi olejami i zespoly do eliminacji zanieczyszczen, jak równiez jednostka ekstrakcji wody poprzez rozprezanie i jednostka ekstrakcji oleju gazowego i zespoly, zawieraja jednostke destylacji prózniowej sprze- zona z parownikiem na spodzie kolumny, znam ienne tym, ze zawie- ra zespól do dodawania uzupelniajacej zasady mocnej za zespolem (5) do mieszania zasady mocnej. F I G . 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku są sposób i urządzenie o wysokiej sprawności do regeneracji zużytych olejów smarowych.

Znane są obecnie takie sposoby regeneracji, a niniejszy wynalazek nawiązuje zwłaszcza do opisu przedstawionego w zgłoszeniu patentowym WO-94/21761. W powyższym dokumencie opisano sposób regeneracji zużytych olejów smarowych, zgodnie z którym oleje są

186 318 poddawane następującym kolejnym etapom przetwarzania: a) podgrzewanie, podczas którego regenerowane oleje są doprowadzane do temperatury od 120 do 250°C; b) dodawanie zasady mocnej w roztworze wodnym o zawartości 1 do 3% masy czystej zasady; c) usuwanie zanieczyszczeń.

Powyższy dokument opisuje również różne korzystne przykłady realizacji sposobu, które dają zasadniczo zadowalające wyniki. Tym niemniej wciąż dąży się do uzyskiwania regenerowanych olejów o jeszcze wyższej jakości.

Celem niniejszego wynalazku jest zaproponowanie takiego sposobu i odpowiedniego urządzenia.

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu regeneracji zużytych olejów smarowych o niewielkiej zawartości paliwa, kwasów tłuszczowych i produktów zawierających chlor, zgodnie z którym zużyte oleje smarowe są poddawane kolejno następującym etapom przetwarzania:

a) wybór zużytych olejów, które mogą być poddawane przetwarzaniu;

b) dodawanie pierwszej ilości roztworu wodnego zasady mocnej;

c) podgrzewanie mieszanki do temperatury z przedziału 120 - 250°C;

d) dodawanie drugiej ilości roztworu wodnego zasady mocnej, przy czym pierwsza i druga ilość roztworu wodnego zasady mocnej wynosi w sumie od 0,5 do 3% czystych zasad w całości masy zużytych olejów smarowych;

e) dehydratyzacja i ekstrakcja lekkich węglowodorów;

f) ekstrakcja i odzyskiwanie oleju gazowego (stripping - odpędzanie składników lotnych);

g) ekstrakcja zanieczyszczeń.

Zgodnie z wynalazkiem, dodawanie uzupełniającego roztworu wodnego zasady silnej w ilości od 0,1 do 1% czystych zasad w całej masie olejów smarowych jest realizowane po etapie e).

Zgodnie z innymi przykładami realizacji wynalazek może posiadać oddzielnie każdą z poniżej wymienionych własności lub dowolne ich połączenie: dodawanie uzupełniającego roztworu wodnego zasady mocnej jest wykonywane w czasie etapu ekstrakcji i odzyskiwania gazu olejowego; dodawanie uzupełniającego roztworu wodnego zasady mocnej jest wykonywane po etapie ekstrakcji i odzyskiwania gazu olejowego; po etapie dehydratyzacji, ekstrakcji lekkich węglowodorów i odzyskiwaniu oleju gazowego, olej z odpędzonymi składnikami lotnymi jest pozbawiany zanieczyszczeń (pozostałości) w kolumnie próżniowej wyposażonej w system warnikowy, następnie poddawany etapowi utleniania przez dodanie uzupełniających zasad mocnych, po czym jest poddawany frakcjonowaniu; eliminacja zanieczyszczeń jest wykonywana poprzez destylację próżniową zapewniającą oddzielenie bazowych olejów smarowych od pozostałości zawierających wszystkie zanieczyszczenia.

W czasie pierwszego dodawania, ilość dodawanego roztworu wodnego zasad mocnych może wynosić od 0,5 do 3% czystych zasad w całej masie zużywanych olejów smarowych. To dodawanie może być wykonywane w całości lub w części na zimno lub na gorąco.

Temperatura ogrzania regenerowanych zużytych olejów smarowych wynosi od 120 do 250°C i jest temperaturą, w której dodawanie zasady jest dokonywane w całości lub w części na gorąco.

Przykłady realizacji wynalazku zostaną przedstawione z nawiązaniem do rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat sposobu i urządzenia do regeneracji zużytych olejów smarowych, zgodnych ze stanem techniki; fig. 2 - schemat sposobu i urządzenia do regeneracji zużytych olejów smarowych według pierwszego przykładu realizacji wynalazku; fig. 3 schemat sposobu i urządzenia do regeneracji zużytych olejów smarowych według drugiego przykładu realizacji wynalazku; fig. 4 - schemat sposobu i urządzenia do regeneracji zużytych olejów smarowych według trzeciego przykładu realizacji wynalazku.

Zgromadzone zużyte oleje mogą być różnego pochodzenia. Mogą być to na przykład olej silnikowy, olej z przekładni zębatych, olej hydrauliczny, olej z turbin, i tym podobne.

Po doprowadzeniu olejów do urządzenia regenerującego najpierw sprawdzana jest możliwość ich regeneracji.

186 318

Przede wszystkim proces regeneracji według wynalazku ma na celu odzyskanie składników lekkich takich jak benzyna, olej gazowy i woda, pozwala przy tym również na eliminacje produktów rozpadu oleju i dodatków, nie pozwalając jednak na eliminację niektórych składników tak ciężkich jak same oleje i mających różne własności fizyczne. Może tu chodzić na przykład o paliwo, którego eliminacja i obróbka mogą być wykonywane jedynie poprzez proces kompletnej rafinacji.

Nadmierna zawartość chloru w mieszankach może powodować przedwczesne zużywanie się urządzenia.

Zgromadzone oleje o zbyt dużej zawartości paliwa, kwasów tłuszczowych lub chloru są eliminowane z dalszego przetwarzania. Są to oleje które nie przeszły testu na możliwość poddania regeneracji. W celu oszacowania zawartości różnych składników wykonuje się dobrze znane testy podatności na regenerację, powszechnie stosowane w tej dziedzinie techniki.

Stosowane są następujące testy na podatność na regenerację:

- „Chlor test” pozwala na stwierdzenie obecności chlorków. Miedziany hartowany drut umoczony w zużytym oleju jest umieszczany w płomieniu. Zielonkawy płomień wskazuje obecność chlorków.

- „Drop test” pozwala na stwierdzenie obecności paliwa. Kropla oleju jest upuszczana na papier chromatograficzny. Koncentryczna plama z żółtawą aureolą oznacza obecność paliwa.

- ,,Fat test” pozwala na stwierdzenie obecności kwasów tłuszczowych w olejach. Ogrzewa się 2 ml zużytego oleju w obecności kostki sodu; jeśli olej się ścina po schłodzeniu, oznacza to obecność kwasów tłuszczowych.

- Stwierdza się obecność PCB (polichlorobifenylu). Test ten jest wykonywany, a jego ograniczanie są dobierane w zależności od dostarczanej mocy.

Zgromadzone zużyte oleje 1 po przejściu szeregu testów i zaakceptowaniu są łączone w zbiorniku 2.

Wspomniane oleje ulegają zmieszaniu albo w zbiorniku 2, albo w czasie ich ekstrakcji przy pomocy typowych zespołów, nie pokazanych na rysunku.

Zasada lub mieszanina zasad umieszczona w zbiorniku 4a jest doprowadzana i mieszana za pomocą zespołu 5a ze zużytymi olejami w temperaturze obojętnej z przedziału 10 do 40°C.

Zespół ogrzewający 3 doprowadza oleje otrzymane ze zbiornika 2 i ewentualnie zmieszane z zasadą do temperatury z przedziału 120 do 250°C, a z korzyścią od 140 do 160°C.

Zasada lub mieszanina zasad zgromadzona w zbiorniku 4b jest doprowadzana i mieszana za pośrednictwem zespołu 5b z ogrzanymi zużytymi olejami.

Z korzyścią, zawartość czystych zasad po dodaniu wynosi od 0,5 do 3% całości masy olejów smarowych.

Ta wielkość, jak również jej podział na dwa punkty wprowadzania na zimno i na gorąco, może być z korzyścią ustalana w sposób precyzyjny zależnie od jakości zużytych olejów i rodzaju stosowanej zasady.

Zastosowana zasada jest zasadą mocną, korzystnie wodorotlenkiem sodu lub potasu. Można również rozważyć zastosowanie mieszanki tych zasad.

Zużyte oleje, doprowadzone do podwyższonej temperatury, z dodaną mocną zasadą, są podawane do jednostki 6 ekstrakcji wody i lekkich węglowodorów poprzez rozprężenie (flash). W jednostce 6 odparowywanie wody jest zapewniane poprzez gwałtowne rozszerzanie mieszanki w butli.

Woda i lekkie węglowodory są wyodrębniane i ewakuowane w stronę wyjścia 7. Pozostała mieszanka jest kierowana w stronę jednostki 8 ekstrakcji gazu olejowego (stripping). Ekstrakcja jest realizowana jako destylacja w kolumnie.

Gaz olejowy 9 jest odprowadzany, a pozostała mieszanka jest prowadzona do kolumny destylacyjnej 10 umożliwiającej frakcjonowanie mieszanki na frakcję bazowych olejów smarowych 11, 12 i odpady 15, w których koncentrują się wszystkie nieczystości.

Oleje bazowe mogą być rozdzielane na różnych poziomach w zależności od pożądanej liczby frakcji.

186 318

Uzyskano dobre rezultaty wydzielając, z jednej strony, olej bazowy 150 Neutral 11 i z drugiej strony, olej bazowy od 400 do 500 Neutral 12.

Kolumna destylacyjna 10 jest tradycyjną kolumną próżniową, która pozwala na dysocjację i ekstrakcję pozostałości, które są kierowane w stronę butli akumulacyjnej 14.

Pozostałości 15 są więc usuwane, przy czym mogą być ponownie użyte na przykład jako smoła lub asfalt do budowy dróg. Mogą być również użyte jako paliwo do spalania.

Próżniowa kolumna destylacyjna 10 jest z korzyścią połączona z parownikiem 13 na spodzie kolumny pozwalającą na zwiększenie wydajności kolumny. Część energii niezbędna do zwiększenia temperatury zużytych olejów przed wystąpieniem rozprężenia z korzyścią w wyniku odzyskania energii wydanej na frakcje bazowego oleju smarowego 11, 12 na wyjściu z kolumny 10.

Zużyte oleje są z korzyścią filtrowane w czasie ich odzyskiwania i w czasie ich wychodzenia ze zbiornika 2, tak by wyeliminować cząstki stałe, które mogą być zawarte w olejach.

Różne pompy (nie pokazane) zapewniają przepływ mieszanki i produktów ekstrakcji przez opisywane urządzenie.

Dodawanie uzupełniającego roztworu zasadowego jest wykonywane w proporcjach mniejszych niż dodawanie początkowe, przed rozprężeniem, przy czym w jego wyniku dodawane jest od 0,1 do 1% czystych zasad w stosunku do całkowitej masy zużytych olejów smarowych. Owo dodawanie uzupełniające może być wykonywane w różnych punktach urządzenia, z których każdy odpowiada innemu przykładowi realizacji.

Dodawanie uzupełniające zapewnia procesowi pewną elastyczność, która pozwala na dostosowywanie się do różnych fizyczno-chemicznych wymagań stawianych zregenerowanym olejom bazowym, to znaczy na zapewnianie pożądanej jakości.

Opisywany sposób pozwala na zapewnienie lepszej stabilności zregenerowanych olejów bazowych i na upłynnienie nieczystości, co umożliwia wygodniejsze stosowanie niniejszego sposobu.

W pierwszym przykładzie realizacji pokazanym na fig. 2, dodawanie uzupełniające jest wykonywane po dehydratyzacji i ekstrakcji węglowodorów lekkich. Zasada przechowywana w zbiorniku 16 jest doprowadzana i mieszana za pośrednictwem zespołu 17 ze zużytymi olejami w części, w której olej z odpędzonymi substancjami lotnymi jest poddany recyrkulacji.

Temperatura oleju wynosi wówczas z korzyścią od 270 do 310°C.

W innym przykładzie realizacji pokazanym na fig. 3, dodawanie zasady uzupełniającej jest wykonywane w takich samych warunkach koncentracji i temperatury jak w pierwszym przykładzie realizacji, ale po wykonaniu operacji ekstrakcji oleju gazowego (stripping). Zasada zgromadzona w zbiorniku 18 jest doprowadzana i mieszana za pośrednictwem zespołu 19 z olejem z odpędzonymi substancjami lotnymi, ogrzanym i skierowanym w stronę kolumny frakcjonującej.

W trzecim przykładzie realizacji wynalazku pokazanym na fig. 4, po operacji ekstrakcji oleju gazowego (stripping), parownik 13, z korzyścią do frakcji lekkich, sprzężony z kolumną próżniową 10, pozwala na eliminację większości nieczystości. Uzyskany olej jest poddawany przyspieszonemu utlenieniu w zbiorniku 22, zanim zostanie dodana do niego odpowiednia ilość czystych zasad. W tym celu zasada przechowywana w zbiorniku 13b jest doprowadzana i mieszana z olejem za pośrednictwem zespołu 24.

Olej jest następnie frakcjonowany w kolumnie destylacyjnej 20.

Temperatura oleju w czasie dodawania zasady wynosi z korzyścią od 200 do 300°C w przypadku wprowadzania ze zbiornika 23b tuż przed kolumną 20, oraz wynosi od 120 do 200°C w przypadku dodawania ze zbiornika 23a bezpośrednio za zbiornikiem utleniania 22. Parownik 13 jest z korzyścią parownikiem frakcji lekkich. Możliwe jest również stosowanie szeregu wielu kolejnych parowników.

Pozostałości 21 z kolumny 20, zależnie od wydajności kolumny i wymagań nałożonych na zregenerowane oleje, są poddawane recyrkulacji i są wprowadzane na wejście kolumny 10 lub są odprowadzane do miejsca gromadzenia pozostałości po tym, jak przejdą przez kolumnę destylacyjną 10 i parownik 13.

186 318

Powyższy wybór zależy od stopnia koncentracji pozostałości 21 w oleju smarowym. Zależy on również od wymagań nałożonych na zregenerowane oleje.

Stabilność koloru zregenerowanego oleju bazowego 150N jest zaprezentowana w załączonej tabeli 1. Próbka 2 została otrzymana zgodnie ze sposobem realizacji wynalazku według jednej z fig. 2 lub 3. Próbka 3 została uzyskana zgodnie ze sposobem realizacji wynalazku według fig. 4. Próbki te są porównywane z próbką 1 uzyskaną zgodnie ze sposobem według stanu techniki, w którym ma miejsce pojedyncze wstrzykiwanie zasady.

Podobnie, dla zregenerowanego oleju bazowego 400-500N, próbki 5 i 6 otrzymane zgodnie z wynalazkiem są porównywane z próbką 4 otrzymaną zgodnie ze stanem techniki.

Stabilność koloru i wygląd frakcji uzyskanych sposobami według wynalazku są lepsze, co tłumaczy się na wyższą jakość uzyskiwanego oleju w stosunku do oleju otrzymywanego zgodnie ze sposobem według stanu techniki.

186 318

186 318

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób o wysokiej sprawności do regeneracji zużytych olejów smarowych o niewielkiej zawartości paliwa, kwasów tłuszczowych i produktów zawierających chlor, zgodnie z którym zużyte oleje smarowe są poddawane kolejno następującym etapom przetwarzania, w których selekcjonuje się zużyte oleje na podstawie testów na możliwość poddania regeneracji, dodaje się pierwszą ilości roztworu wodnego zasady mocnej, podgrzewa się regenerowane zużyte oleje do temperatury w zakresie 120 -250°C, dodaje się drugą ilość roztworu wodnego zasady mocnej, przy czym pierwsza i druga ilość roztworu wodnego zasady mocnej wynosi w sumie od 0,5 do 3% czystych zasad w całości masy zużytych olejów smarowych, dehydratyzuje się i poddaje ekstrakcji lekkie węglowodory, poddaje się ekstrakcji i odzyskiwaniu oleju gazowego, poddaje się ekstrakcji zanieczyszczeń, znamienny tym, że dodawanie uzupełniającego roztworu wodnego zasad mocnych w ilości od 0,1 do 1⁰% czystych zasad w całości masy zużytych olejów smarowych wykonuje się po zakończeniu dehydratyzacji i ekstrakcji lekkich węglowodorów.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodawanie uzupełniających zasad mocnych wykonuje się w czasie operacji ekstrakcji i odzyskiwania oleju gazowego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodawanie uzupełniających zasad mocnych wykonuje się po operacji ekstrakcji i odzyskiwania oleju gazowego.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po operacji dehydratyzacji, ekstrakcji węglowodorów lekkich i odzyskiwania oleju gazowego, olej z odpędzonymi substancjami lotnymi jest oczyszczany z zanieczyszczeń w kolumnie próżniowej wyposażonej w system warnikowy, a następnie jest poddawany etapowi utleniania przed dodaniem uzupełniających zasad mocnych, po czym jest frakcjonowany.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że eliminację zanieczyszczeń wykonuje się poprzez destylację próżniową zapewniającą rozdzielenie bazowych olejów smarowych od pozostałości, w której skoncentrowane są wszystkie zanieczyszczenia.
6. 6. Urządzenie o wysokiej sprawności do regeneracji zużytych olejów, zawierające zbiornik do przechowywania zużytych olejów, zespół do ogrzewania zużytych olejów, zespół do przechowywania zasady mocnej, zespół do mieszania zasady mocnej ze zużytymi olejami w wyznaczonej proporcji, zespoły do eliminacji zanieczyszczeń, przy czym zespół do mieszania zasady mocnej ze zużytymi olejami i zespoły do eliminacji zanieczyszczeń, jak również jednostka ekstrakcji wody poprzez rozprężanie i jednostka ekstrakcji oleju gazowego i zespoły, zawierają jednostkę destylacji próżniowej sprzężoną z parownikiem na spodzie kolumny, znamienne tym, że zawiera zespół do dodawania uzupełniającej zasady mocnej za zespołem (5) do mieszania zasady mocnej.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera parownik (13) umieszczony przynajmniej za jednostką ekstrakcji oleju gazowego.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że parownik (13) jest parownikiem frakcji lekkich.