учебник основы экологии

Отработанных технических масел

Методы	Используемые технологии	Оборудование
Физические	Воздействие силовых полей (гравитационного, центробежного, электрического, магнитного)	Отстойники Гидроциклоны Центрифуги Электроочистители Магнитные очистители
	Фильтрование через пористые перегородки	Фильтры Фильтры-водоотделители
	Теплофизические технологии (нагревание, выпаривание, водная промывка, атмосферная и вакуумная перегонка и т.п.)	Выпарные колонки Вакуумные дистилляторы Массообменные аппараты
	Комбинированные технологии	Гидродинамические фильтры Фильтрующие центрифуги Магнитные фильтры Трибоэлектрические очистители
Физико-химические	Коагуляция	Смесители-отстойники
	Сорбция	Адсорберы
	Ионообменная очистка	Ионообменные аппараты
	Экстракция	Экстракторы
Химические	Сернокислотная очистка	Кислотные реакторы
	Щелочная обработка	Щелочные реакторы
	Гидрогенизация	Гидрогенизаторы
	Обработка карбамидами металлов	Реакторы-смесители

Недостатки данного процесса заключаются в отсутствии контроля вязкости и фракционного состава получаемого продукта, а также в значительных потерях масла с сорбентом. Возникают трудности и с утилизацией большого количества отработанного сорбента, представляющего опасность для окружающей среды. Синтетические же сорбенты, обладающие высокой термической стабильностью, дающей возможность их регенерации, достаточно дороги. Сорбционную очистку заменяют гидрогенизационными процессами. Однако и в этом случае сорбенты необходимы для защиты катализаторов гидроочистки от преждевременной дезактивации металлами и смолистыми соединениями. Гидрогенизационные процессы все шире применяются при вторичной переработке отработанных масел. Это связано как с широкими возможностями получения высококачественных масел и увеличения их выхода, так и с большей экологической чистотой этого процесса по сравнению с сернокислотной и адсорбционной очисткой.

Недостатки процесса гидроочистки – потребность в больших количествах водорода, а порог экономически целесообразной производительности (по зарубежным данным) составляет 30-50 тыс. т/год. Установка с использованием гидроочистки масел, как правило, размещается непосредственно на соответствующем нефтеперерабатывающем заводе, имеющем излишек водорода и возможность его рециркуляции.

Для очистки отработанных масел от полициклических соединений (смолы), высокотоксичных соединений хлора, присадок и продуктов окисления применяются процессы с использованием металлического натрия. При этом образуются полимеры и соли натрия с высокими температурами кипения, что позволяет отогнать масло. Выход очищенного масла превышает 80%. Процесс не требует давления и катализаторов, не связан с выделением хлор- и сероводородов. Несколько таких установок работают во Франции и Германии.

Исследования показали, что наиболее эффективным средством восстановление качества ОНМ являются малогабаритные регенерационные установки. Применение таких установок позволяет производить регенерацию ОНМ в местах их потребления и, таким образом, исключается транспортировка отработанных масел на пункты переработки, что связано со значительными потерями масла и загрязнением окружающей среды. Кроме того, при этом обеспечивается сбор и переработка масел по сортам и маркам, что является непременным условием получения качественных продуктов после регенерации. Главной трудностью при создании малогабаритных регенерационных установок являются выбор достаточно эффективного, экологически безопасного и экономически оправданного способа регенерации отработанных масел, а также его аппаратурного оформления.

В существующих регенерационных установках на начальных этапах восстановления качества ОНМ применяются физические процессы, позволяющие удалить из масла твердые загрязнения, воду и легкокипящие фракции, затем используются физико-химические методы (главным образом коагуляция и адсорбция), а при необходимости используются химические методы регенерации, которые чаще применяются в заводских условиях.

Такая многоступенчатость приводит к усложнению технологии регенерации, требует применения крупногабаритного и металлоемкого оборудования, а также использования разнообразных расходных материалов. Поэтому, при создании регенерационной установки для использования на транспорте, в сельском хозяйстве, в строительстве и т.п. основной задачей является сокращение количества технологических операций, что позволит упростить конструкцию установки, уменьшить ее габаритные размеры и массу, облегчить работу обслуживающего персонала.

Регенерация на ходу. Особый интерес представляет способ регенерации моторного масла непосредственно в процессе его эксплуатации. Одной из форм этого способа является ввод трибохимического восстановителя (ТХВ), состоящего из щелочных реагентов и кристаллического йода, в смазочную систему двигателя внутреннего сгорания. Основной идеей использования трибохимических восстановителей в системах смазки механизмов является достижение эффекта «безизносности» трущихся поверхностей деталей при одновременном восстановлении и стабилизации физико-химических свойств смазочных масел путём создания саморегулирующейся и самовосстанавливающейся системы (например, двигатель и циркулирующее в нём масло).

Циркулирующее масло, взаимодействуя с элементами трибохимического восстановителя, восстанавливает и стабилизирует свои физико-химические свойства и одновременно становится носителем модификаторов трения, которые обеспечивают образование противоизносных, противокоррозионных и антифрикционных покрытий различного состава на поверхностях пар трения и внутренних поверхностях механизмов.

В качестве щелочных реагентов могут использоваться сплавы натрия и олова (Na+Sn) или смеси (NаОН + SnО₂) с введением в них различных по свойствам модификаторов трения и установкой дозатора йода. Лабораторные и моторные исследования по воздействию данной композиции на моторные масла показали возможность длительной стабилизации их физико-химических свойств на высоком уровне. При этом, наряду с традиционно измеряемыми показателями (например, вязкость и щелочное число) изучалось и содержание в масле различных продуктов окисления, непредельных соединений и хелатных соединений олова.

При введении в смазочную систему ТХВ достигается определенная последовательность сопряженных химических реакций циклического характера. Устойчивое их протекание создает единый самоорганизующийся процесс метаболического типа, когда начальные и конечные продукты отдельных реакций постоянно участвуют в едином круговороте превращений. Необратимые потери, возникающие в этом механизме за счет частичного выгорания масла и образования пленок, восполняются дозированным вводом реагентов в реакторное пространство двигателя.

Уровень стабилизации физико-химических свойств моторного масла, таких как щелочное число, вязкость, моюще-диспергирующие свойства, можно задавать и изменять, варьируя временем контакта масла с реагентами и температурой в месте контакта.

Применение ТХВ позволяет использовать низкосортные масла и обеспечивать на некоторое время работу двигателя при недостаточном поступлении масла к узлам трения (масляное голодание). Также возможно совмещение ТХВ с регенерированными маслами. Учитывая уровень восстановления эксплуатационных свойств моторных масел, изучается возможность использования ТХВ в составе регенерационных установок для повышения щелочного числа и образования моюще-диспергирующих присадок.

Выращивание биомассы. Отработанные нефтепродукты (смазочно-охлаждающие жидкости, машинные и моторные масла), не подлежащие регенерации и вторичному использованию, а также остаточные нефтепродукты (котельное топливо, смазочные мазуты, гудроны, вазелины) и другие нефтепродукты кубового остатка можно утилизировать с помощью биологических методов и таким образом получить серию ценных биопрепаратов и физиологически активных соединений. Технология основана на выращивании микробной биомассы на отходах нефтепродуктов, являющихся источниками органического углерода. Конечным продуктом биотрансформации является микробная масса, которая может быть использована для различных целей.

Таким образом, существует множество подходов к решению проблемы утилизации ОНМ. Кроме уменьшения количества вредных выбросов в окружающую среду, регенерация и повторное использование масел позволит извлечь дополнительную прибыль. При правильной организации процесса стоимость восстановленных масел будет на 40-70% ниже стоимости свежих масел при практически одинаковом их качестве. В индустриально развитых странах доля регенерированных масел от общего объема их производства составляет около 30%. К сожалению, в Беларуси в настоящее время отработанные масла практически не регенерируют.

Наиболее простым способом утилизации углеводородсодержащих отходов является их сжигание в виде топлива.

Порядок использования углеводородсодержащих отходов в качестве топлива определен ТКП 17.11-01-2009 «Охрана окружающей среды и природопользование. Отходы. Правила использования углеводородсодержащих отходов в качестве топлива».

К углеводородсодержащим отходам, которые можно использовать в качестве топлива относятся:

- отходы синтетических и минеральных масел (подгруппа А);

- отходы эмульсий и смесей нефтепродуктов (подгруппа В);

- отходы добычи нефти (подгруппа Г);

- шламы минеральных масел, остатки, содержащие нефтепродукты, кубовые остатки (подгруппа Д);

- остатки рафинирования нефтепродуктов (подгруппа Е);

- прочие отходы нефтепродуктов, продуктов переработки нефти (подгруппа Ж).

Запрещается использовать в качестве топлива углеводородсодержащие отходы, содержащие галогены, полихлорированные дифенилы и терфенилы, а также отходы 1 и 2 классов опасности.

Отходы должны сжигаться по заранее разработанным ТНПА, в которых устанавливаются требования к:

- химическому составу топлива;

- концентрации примесей, содержанию компонентов, характеризующих свойства данного топлива;

- количественному и качественному составу отходящих газов, образующихся при его сжигании.

Кроме того, в ТНПА на топливо необходимо указать степень его опасности, класс опасности опасных углеводородсодержащих отходов и показатели пожароопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.044. Разработанные ТНПА должны быть согласованы в Минприроды.

Для ввода в эксплуатацию установки по использованию углеводородсодержащих отходов в качестве топлива необходимо наличие проектной документации, положительных заключений государственной экологической экспертизы и энергетической эффективности, также заключения о соответствии принимаемого в эксплуатацию объекта утвержденной проектной документации. В проектной документации должен быть разработан раздел «Охрана окружающей среды».

Технологический режим сжигания углеводородсодержащих отходов устанавливается в опытно-промышленном регламенте в зависимости от характеристики топливоиспользующей установки.

До начала разработки проектной документации на вводимые в эксплуатацию установки по использованию углеводородсодержащих отходов в качестве топлива необходимо получить в территориальном органе Минприроды экологические условия на проектирование объекта и разрешение местных исполнительных и распорядительных органов на проведение проектно-изыскательских работ.

Газоочистное оборудование таких установок должно обеспечить соблюдение нормативов допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух не выше величин, указанных в табл. 6.3, а также утвержденных в установленном порядке нормативов выбросов бензола, фенола, формальдегида и уксусной кислоты.

Таблица 6.3. Нормативы допустимых выбросов загрязняющих веществ

Содержание