СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
(51) МПК: 6 C10M 175/00, C10G 53/12, 67/10
Сведения о документе ▾
- (11) Номер документа
- 335
- (13) Код типа документа
- P
- (51) МПК
- 6 C10M 175/00, C10G 53/12, 67/10
- (45) Дата публикации
- 01.07.2002
- Статус
- Прекратил действие
Заявка ▾
- (21) Рег. номер заявки
- 96000355
- (22) Дата подачи заявки
- 28.09.1993
- (31) Конвенционный приоритет
- M192A2271
- (32) Дата подачи конв. заявки
- 30.09.1992
- (33) Страна приоритета
- IT
Лица ▾
- (71) Заявитель(и)
- ВИСКОЛУБЕ ИТАЛИАНА С.П.А., (IT)
- (72) Автор(ы)
- Хосе Антонио Гомез Минано (ES), Ренато Кьеппати (IT), Фабио Далла Джованна (IT)
- (73) Патентообладатель(и)
- ВИСКОЛУБЕ ИТАЛИАНА С.П.А., (IT)
Реферат
Способ повторной очистки отработанных масел, при котором масла (А1) вначале подвергаются предварительной обработке (А) основным реагентом (А2), затем первой обработке предварительным мгновенным испарением (В) для удаления содержащихся в них воды (В1) и наиболее легко испаряемых фракций (В2), и, наконец, объединенной об-работке (С) фракционной перегонкой и очисткой для удаления высокополимеров и тяжелых металлов, осуществляемой в единой колонне (21) наполнительного типа с целью получения одной или более фракций повторно очищенных масел (С3). Отделение высокополимеров и тяжелых металлов имеет место, наряду с снижением очень тяжелых и вязких масел, у основания колонны (21) посредством циклонного сепаратора (23). Затем повторно очищенные масла (С3) подвергаются соответствующей обработке обесцвечиванием (D), и их можно использовать в качестве основных масел для производства смазочных масел, 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Формула изобретения
I. Способ очистки отработанных масел путем предварительного мгновенного испарения исходных масел для удаления содержащихся в них воды и наиболее легко испаряемых фракций, очищающей обработки для удаления высокомолекулярных полимеров и тяжелых металлов, фракционной перегонки для получения одной или более масляных фракций, предназначенных для использования в качестве основ смазочных материалов, и обработки обесцвечиванием, отличающийся тем, что фракционную перегонку проводят в колонне насадочного типа, очищающую обработку проводят в три последовательных этапа: первый этап, на ко-тором перед предварительным мгновенным испарением добавляют сильноосновной реагент, который смешивают с исходными маслами, второй этап, на котором перед фракционной перегонкой масла, полученные в результате предварительного испарения, подвергают декантации, третий этап, на котором тяжелую жидкую фракцию, содержащую высокомолекулярные полимеры и тяжелые металлы, выводят из основания колонны фракционной перегонки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колонна фракционной перегородки насадочного типа выполнена четырехкаскадной с общим сопротив-лением потоку, не превышающим 40 мм рт. ст.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ко-лонна фракционной перегонки насадочного типа выполнена четырехкаскадной с общим сопротивлением потоку, не превышающим 20 мм рт. ст.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насадка колонны фракционной перегонки состоит из расположенных рядом друг с другом и установ-ленных друг над другом изогнутых в виде гармошки металлических листов.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масла, полученные в результате предварительного мгновенного испарения, подают в циклонный сепаратор, расположенный в нижней части колонны фракционной перегонки, в котором их разделяют на газообразную фракцию, направляемую в верхнюю часть колонны, и на тяжелую жидкую фракцию, содержащую высокомолекулярные полимеры и тяжелые металлы, которую выводят из колонны.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колонна фракционной перегонки не содержит подвижных деталей, в том числе в нижней части, где проводят циклонирование масла.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сильноосновным реагентом является NaOH.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что реагент вводят в количестве, достаточном для под-держания рН обезвоженных масел, получающихся в результате предварительного мгновенного испарения, в диапазоне 10-13, предпочтительно 11,8-12,8.
15 335 16
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что де-кантацию проводят в резервуаре, расположенном между колонной предварительного мгновенного испарения и колонной фракционной перегонки при времени отстоя, равном по крайней мере 48 ч.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дистиллятные масляные фракции, отводимые из колонны фракционной перегонки, перед обесцвечиванием предварительно обрабатывают в отгоночной колонне.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют с помощью обесцвечивающих земель.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обесцвечивание представляет собой обработку водородом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колонна фракционной перегородки насадочного типа выполнена четырехкаскадной с общим сопротив-лением потоку, не превышающим 40 мм рт. ст.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ко-лонна фракционной перегонки насадочного типа выполнена четырехкаскадной с общим сопротивлением потоку, не превышающим 20 мм рт. ст.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что насадка колонны фракционной перегонки состоит из расположенных рядом друг с другом и установ-ленных друг над другом изогнутых в виде гармошки металлических листов.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масла, полученные в результате предварительного мгновенного испарения, подают в циклонный сепаратор, расположенный в нижней части колонны фракционной перегонки, в котором их разделяют на газообразную фракцию, направляемую в верхнюю часть колонны, и на тяжелую жидкую фракцию, содержащую высокомолекулярные полимеры и тяжелые металлы, которую выводят из колонны.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колонна фракционной перегонки не содержит подвижных деталей, в том числе в нижней части, где проводят циклонирование масла.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сильноосновным реагентом является NaOH.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что реагент вводят в количестве, достаточном для под-держания рН обезвоженных масел, получающихся в результате предварительного мгновенного испарения, в диапазоне 10-13, предпочтительно 11,8-12,8.
15 335 16
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что де-кантацию проводят в резервуаре, расположенном между колонной предварительного мгновенного испарения и колонной фракционной перегонки при времени отстоя, равном по крайней мере 48 ч.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дистиллятные масляные фракции, отводимые из колонны фракционной перегонки, перед обесцвечиванием предварительно обрабатывают в отгоночной колонне.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют с помощью обесцвечивающих земель.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обесцвечивание представляет собой обработку водородом.
Описание
Настоящее изобретение касается высокопродуктивного малозагрязняющего способа повторной очистки отработанных смазочных масел. В этой конкретной области техники термин "повторная очистка" означает преобразование отработанных масел и жиров, полученных от двигателей или от других промышленных использований, в исходные масла. Затем такие исходные масла используют, после смешивания с соответственными присадка-ми, в качестве новых смазочных масел, имеющих определяющие качества характеристики, которые можно полностью сопоставлять с характеристика-ми масел, непосредственно полученных нефтепе-рерабатывающим заводом.
Первые промышленные установки для по-вторной очистки отработанных масел появились в 1960-х годах, а именно под влиянием серьезных экологических проблем, возникающих в связи с захоронением в земле или сбрасыванием в воду отработанных масел. В последующие годы, с од-ной стороны, из-за увеличения потребности, и, с другой стороны, из-за стоимости первичных масел нефтеперерабатывающего завода, повторно очи-щенные масла завоевывают все более важное по-ложение даже в качестве сырьевого материала. В настоящее время они конкурируют как в отноше-нии пригодности, так и в отношении стоимости с маслами, непосредственно получаемыми из нефти.
Возрастающий экологический интерес к мас-лам повторной очистки привел к тому, что прави-тельство стало более восприимчиво к проблеме их сбора и сосредоточения путем создания обществ по сбору отработанных масел, которые всех по-требителей заставили сдавать свои масла.
Это направление до сих пор еще находится в расцвете; фактически, в странах ЕЭС по сравнению с годовым потреблением смазочных масел, дохо-дящими примерно до 4 миллионов тонн, и соответ-ствующим теоретическим количеством используе-мых регенерируемых отработанных масел, дохо-дящих примерно до 2,5 миллионов тонн, только 1,5 миллиона тонн упомянутых отработанных масел действительно собирают и сдают в центры повтор-ной очистки. Остальное количество ликвидируют неконтролируемым способом, несомненно, нанося, таким образом, вред окружающей среде.
По существу имеются два способа выполнения повторной очистки отработанных масел, наиболее известных и принятых в технике посредством об-работки серной кислотой и обработки пропаном.
При обоих этих способах обрабатываемые масла прежде всего освобождают от содержащейся в них воды, а затем очищают серной кислотой или пропаном, соответственно, с целью удаления дру-гих присутствующих в них загрязнений. Эти за-грязнения по существу состоят из соединений с высоким молекулярным весом, содержащихся в присадках к маслам, и металлов, внесенных либо непосредственно за счет износа металлических частей, либо косвенно посредством металлов, при-сутствующих в топливе или в присадках к маслу, типа, например, свинца в бензинах.
Обработка серной кислотой была первым спо-собом, который обнаружили и приняли, но теперь бросили из-за проблемы значительных загрязне-ний, которые он вызывает.
Упомянутый способ по существу включает следующие этапы, как показано на блок-схеме 1:
А - предварительное мгновенное испарение при среднем разрежении отработанных масел А1 с целью отделения головной фракции, образованной водой А2 и легкими углеводородами А3 (газойль), от хвостовой фракции, образованной обезвожен-ными маслами А4;
В - обработка обезвоженных масел А4 кон-центрированной серной кислотой В1, в количестве 20 - 25% по весу, с целью получения экстрагирова-ния, а затем декантации соединений с высоким молекулярным весом и тяжелых металлов, и - отде-ление окисленных осадков В2 с высоким содержа-нием масляных фракций от очищенных и окислен-ных масел В3;
С - нейтрализация масел В3 и обесцвечивание их смесью С1 известковых и обесцвечивающих земель, и
- фильтрация упомянутых масел, позволяющая получить обесцвеченные нейтральные масла С3 и выделить отработанные земли С2, пропитанные высокими концентрациями масляных фракций;
D - вторичная вакуумная перегонка с нагревом масел С3, с выделением технологической воды и газойля 01 из головной части колонны и повторно очищенных масел 02 во фракции с различной вяз-костью из боковых выходов колонны; инжекция перегретого водяного пара из нижней части колон-ны;
Е - завершающее обесцвечивание масел обес-цвечивающими землями Е1 для получения основы смазочного материала Е3, с извлечением отрабо-танных земель Е2, пропитанных высокими концен-трациями масляных фракций.
На фиг. 1 также показаны массы текучих сред, поступающих в отдельные блоки и выходящих из них, относительно входного расхода отработан-ных масел А1, равного 100. На ней показано, что окончательный выход при способе обработки сер-ной кислотой не достигает даже 60%.
Значительное количество масел фактически удерживается в окисленных осадках В2 и не может быть легко выделено из них. Состав упомянутых осадков на самом деле сильно изменяется и вклю-чает (помимо серной кислоты и углеводородных соединений) полимерные соединения с высоким молекулярным весом, органические и неорганиче-ские соединения серы, хлора, азота и фосфора и тяжелые металлы типа хрома, цинка, меди, железа, никеля и свинца.
Существуют технологические проблемы, ко-торые могут повлечь за собой экологическое устранение этого типа отходов. Решение этой про-блемы на существующих заводах в настоящее вре-мя все еще состоит в ликвидации на свалки или в карьеры.
Иногда ликвидации предшествует операция по нейтрализации окисленных осадков известью, ко-торая, однако, существенно увеличивает их объем и расходы на их удаление, учитывая, что на каж-дый килограмм окисленных осадков требуется 0,4 - 0,5 кг извести. Нежелателен также метод сжигания, поскольку он требует установки сложного и доро-гостоящего оборудования для очистки дымов.
Прежде всего из-за ущерба, наносимого за-грязнением, вызываемого устранением окисленных осадков (меньших по объему, но, несомненно, не менее вредных, чем ущербы, наносимые непосред-ственным устранением отработанных масел), мон-таж новых повторно очищающих установок с ис-пользованием серной кислоты быстро прекратился, как только на рынке появился второй из известных способов с использованием пропана.
Блок-схема этого второго способа показана на фиг. 2 точно таким же способом, как это пред-ставлено для вышеописанного способа с использо-ванием серной кислоты; в этом случае различные потоки в отдельные блоки и из них также указаны со ссылкой на скорость потока подачи А1., равную 100. При пропановом способе этап кислотной очистки полностью заменяют действием В осветле-ния жидким пропаном.
Упомянутый углеводород можно фактически легко сделать жидким, и в этой жидкой фазе он имеет очень низкую плотность. Таким образом, при смешивании с отработанными маслами пропан действует на них как разжижающий и флюидизи-рующий агент, позволяющий легко получить отде-ление первой жидкой фракции В1 с высокой вязко-стью, содержащей высокополимеры и тяжелые металлы, обычно называемой асфальтом, от второй жидкой фракции В2, исключительно содер-жащей осветленные и обезвоженные масла. Конеч-но, установка обеспечивает обработку с целью удаления пропана из жидкой фракции В2 и рецир-куляцию восстановленного таким образом пропа-на.
Последующий этап фильтрации С обесцвечи-вающими землями С1 выполняется при горячей обработке, чтобы наряду с восстановлением отра-ботанных земель С2, восстанавливалась также газообразная фракция С3, состоящая из незначи-тельной части газойля, содержащегося в В2. Остальная часть газойля выходит из этого блока вместе с обесцвеченными маслами С4 и восстанав-ливается в D1 на последующем этапе перегонки D. Этап перегонки D и окончательный этап обесцве-чивания Е полностью идентичны ранее описанным этапам в отношении способа с использованием серной кислоты.
Способ обработки пропаном представляет значительное улучшение по сравнению со спосо-бом обработки серной кислотой, поскольку дает более высокий выход, порядка 68%, и заметно уменьшенное загрязнение.
Тем не менее, этот способ также имеет некото-рые недостатки. Прежде всего, работа с пропаном создает проблемы безопасности рабочих из-за его высокой взрывоопасности; далее, несмотря на вы-шеупомянутую обработку с целью удаления про-пана, в тяжелой фракции-асфальтов В1 все еще обнаруживаются признаки пропана. Это даже не-значительное количество пропана достаточно для того, чтобы помешать использовать такие асфаль-ты в потенциально вызывающих интерес областях, таких как строительство дорог или зданий.
Присутствие пропана фактически способно значительно повысить воспламеняемость асфальта, приводя, с одной стороны, к затруднению в работе с ним при образовании асфальтового дорожного покрытия, а с другой стороны мешая одному из наиболее вызывающих интерес использований их в области строительства, а именно образованию герметизирующих покрытий.
Герметизирующие покрытия, создаваемые с помощью таких асфальтов, фактически нельзя вы-полнять как обычно с использованием газовой сварки, без риска воспламенений.
Следовательно, при пропановом способе об-работки асфальты следует рассматривать в любом отношении как продукт отхода, который можно ликвидировать (посредством предварительного растворения газойлем, чтобы сделать эти асфальты в достаточной степени текучими) только в качестве топлива, имеющего хорошую теплотворную спо-собность, но высокую степень загрязнения. Их обычно используют в печах с химико-термическим упрочнением поверхности, уже обеспеченных спе-циальным оборудованием для очистки дымов и способных к тому же устранять загрязнения, при-сутствующие в таких асфальтах.
И наконец, с энергетической точки зрения, способ обработки пропаном имеет гораздо боль-шее потребление, чем способ обработки серной кислотой, как в отношении потребления электриче-ской энергии, так и в отношении потребления топ-лива для создания технологического пара и нагре-ва масел.
В последние годы ввели третий тип перера-ботки, при котором отработанные масла после обычного этапа обезвоживания подвергаются про-цессу тонкопленочной перегонки. В непрерывном процессе отработанные масла направляются на аксиальное рабочее колесо ректификационной колонны, и от рабочего колеса они разбрызгивают-ся на внутренние стенки колонны, температура которых поддерживается на высоком уровне с по-мощью диатермической жидкости, текущей в футе-ровку упомянутой колонны.
При соприкосновении со стенкой колонны, легкая испаряющаяся фракция масел немедленно переходит в газообразную фазу, тогда как тяжелая фракция остается жидкой и собирается на дне ко-лонны. Затем парообразная фракция собирается и делится на необходимые фракции в следующей фракционирующей колонне.
Этот непрерывный процесс позволяет полу-чить значительный выход, но имеет ряд недостат-ков, ограничивающих его распространение. Преж-де всего он требует предварительной обработки по очистке отработанных масел, чтобы его можно было продолжать в течение довольно длительного времени без необходимости обеспечения дополни-тельных операций очистки; в частности, наличие рабочего колеса делает этот способ очень чувстви-тельным в отношении загрязнения и делает очень дорогостоящим периодическое обслуживание в отношении очистки.
Во-вторых, упомянутый процесс требует больших капитальных и текущих затрат, что дела-ет его экономически не конкурентоспособным по сравнению со способом обработки пропаном. И наконец, поскольку высоту тонкопленочной пере-гонной колонны необходимо ограничивать из-за необходимости полного изъятия рабочего колеса для его чистки, то когда этот способ необходимо применять при высоких скоростях подачи потока, требуется использовать несколько параллельных колонн, что не позволяет получить какой-либо уровень экономии.
Технической задачей настоящего изобретения является - подготовить способ повторной очистки отработанных масел, позволяющий снизить или полностью отказаться от использования реагентов, которые трудно удалять, либо так или иначе па-губны для окружающей среды или вредны для без-опасности людей; подходящий для осуществления простой и компактной установкой, не увеличива-ющий стоимость производства, а также позволяю-щий снизить потребление энергии, подходящий для осуществления на полностью стационарной уста-новке, отдельные компоненты которой не должны содержать какие-либо движущиеся части, создаю-щие огромные проблемы, связанные с чисткой при обычных очистках отработанных масел, и, нако-нец, подходящий для увеличения все еще не доста-точной производительности известных способов как в отношении количества и качества регенери-рованного масла, так и в отношении возможности утилизации побочных продуктов при экономически выгодных применениях, подходящих для того, что-бы сделать упомянутый способ более выгодным в мировом масштабе.
В соответствии с настоящим изобретением за-дача решается посредством способа повторной очистки отработанных масел (такого типа, при котором масла подвергаются первой обработке посредством предварительного мгновенного испа-рения с целью удаления содержащихся в них воды и наиболее летучих фракций, очищающей обра-ботке для удаления высокополимеров и тяжелых металлов, обработке фракционной перегонкой с целью получения одной или более фракций масла для использования в качестве основ смазочного материала, и наконец, обработке обесцвечивани-ем), отличающегося тем, что
- обработка фракционной перегонкой выпол-няется в одной колонне наполнительного типа;
- обработка очистки выполняется в три после-довательные этапа: первый этап предварительной обработки, на котором до обработки предвари-тельным мгновенным испарением добавляется весьма важный реагент и смешивается с маслами; второй этап, на котором до обработки фракцион-ной перегонкой декантируются масла, полученные в результате обработки предварительным мгновен-ным испарением; третий этап, на котором тяжелую жидкую фракцию, содержащую высокополимеры и тяжелые металлы, выгружают из основания фрак-ционирующей колонны.
Дополнительные особенности и преимущества соответствующего настоящему изобретению спо-соба повторной очистки так или иначе будут оче-видными из последующего подробного описания предпочтительной установки, на которой выполня-ется способ, иллюстрируемый прилагаемыми чер-тежами, на которых:
фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую известный способ повторной очистки серной кислотой;
фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую известный способ повторной очистки про-паном;
фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отработанных масел;
фиг. 4 представляет схему установки для вы-полнения соответствующего изобретению способа, на которой более подробно показаны этап добав-ления основного реагента и этап предварительного мгновенного испарения;
фиг. 5 представляет схему установки для вы-полнения соответствующего изобретению способа, на которой более подробно показаны этап фракци-онной перегонки и этап отделения тяжелой фрак-ции, содержащей высокополимеры и тяжелые ме-таллы.
Соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отработанных масел отличается от известных способов тем, что обеспе-чивает значительно упрощенную обработку очи-щения и объединяет в единственной колонне все дистилляционные обработки (которые при извест-ных способах выполняются в нескольких каскад-ных колоннах), а также операции отделения тяже-лых фракций, содержащих высокополимеры и тя-желые металлы. Кроме того, это последнее отделе-ние осуществляется с помощью циклонного сепа-ратора, размещенного в нижней части ректифика-ционной колонны, в котором не используются ни-какие подвижные части и поэтому не имеет про-блем загрязнения или блокирования, вызываемых большой вязкостью и особым составом подвергае-мых обработке материалов.
Фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую основные этапы соответствующего изобре-тению способа. Подобно аналогичным блок-схемам фиг.1 и 2, иллюстрирующим известные и уже описанные выше способы, на этой блок-схеме указаны жидкие массы, поступающие в отдельные блоки и из них, относительно скорости потока по-дачи отработанных масел А1, равной 100.
Как упоминалось выше, обработка с целью очистки отработанных масел от высокополимеров и тяжелых металлов включает предварительную обработку А основным реагентом.
Предпочтительным реагентом для этой цели является NaOH, который добавляют в А2 и смеши-вают с маслами А1 для обработки предваритель-ным мгновенным испарением. Предварительная обработка не действует непосредственно на за-грязняющие вещества, но помогает, с одной сторо-ны, омылять присутствующие в них жирные кисло-ты, благоприятствуя их осаждению, а с другой стороны, нейтрализовать хлор, присутствующий как в связанной, так и в свободной форме.
Омыление жирных кислот, помимо облегчения их удаления путем декантации, а отсюда улучшая текучесть системы, нарушают их летучесть и, та-ким образом, препятствуют попаданию кислот в пар в перегонной колонне, загрязняя тем самым масла как непосредственно, так и загрязняющими частями, в конечном счете связанными с ними. Нейтрализация хлора предохраняет также уста-новку от опасного явления коррозии, удлиняя срок ее службы.
Последующая обработка предварительным мгновенным испарением В включает, как и в спосо-бах по известной технологии, отделение потока газойля В2 и потока масляной воды В1. До перехо-да к следующему этапу поток обезвоженных масел В3, полученный в результате обработки предвари-тельным мгновенным испарением, оставляют в покое на период времени, достаточный для полу-чения декантации омыленных или хлопьевидных частей.
Обработанный таким образом поток масел направляют на обработку термической деасфаль-тизации и фракционной перегонки С, которая одно-временно включает как отделение легкой фазы С1, содержащей газойль, и тяжелой фазы С2, содер-жащей высокополимеры и тяжелые металлы, так и фракционирование масел на три фракции С3 раз-ной плотности. Получаемые таким образом три фракции, очищаемые соответствующим образом обработкой отгонки легких фракций, направляются на известную саму по себе завершающую обработ-ку обесцвечиванием D, при которой подается поток обесцвечивающих земель D1 и после которой уда-ляется поток отработанных земель D2, получая, таким образом, основной поток повторно очищен-ных масел D3 с очень высоким выходом, равным порядка 72%.
При дополнении процесса восстановления ма-сел, которыми пропитываются отработанные земли D2, выход может подняться даже до 75%. В каче-стве альтернативы, обесцвечивание повторно очи-щаемых масел Д3 можно осуществлять путем об-работки водородом, также широко известной в технике.
Теперь будут подробно описаны показанные в блоках А, В и С этапы способа со ссылкой на уста-новку, изображенную на фиг. 4 и 5.
Фиг. 4 описывает блоки А и В. Отработанные масла А1 подают посредством насоса 1 в колонну предварительного мгновенного испарения 2. В выпускной канал насоса подают также основной реагент А2 со скоростью поступления, управляе-мой дозирующим насосом 3. Как говорилось выше, упомянутый реагент предпочтительно состоит из NaOH и добавляется в виде 30%-го раствора в та-ком количестве, чтобы устанавливать водородный показатель (рН) в отработанных маслах на выходе колонны 2 на значение между 10 и 13, предпочти-тельно между 11,8 и 12,2. Таким образом, произво-дительность насоса 3 предпочтительно регулиру-ется автоматически с помощью устройства управ-ления водородным показателем 4, расположенного на выходе колонны 2.
Затем обработанные масла А1 и реагент А2 тщательно перемешивают в линейном смесителе 5 и потом подогревают до температуры порядка 120 - 140°С в теплообменнике 6, питаемом по паропро-воду VAP.
В колонне предварительного мгновенного ис-парения 2 поддерживают умеренную степень раз-режения, равную примерно 200 мм.рт.ст., с помо-щью вакуумного насоса 7, питаемого также по трубопроводу VAP. Затем поток А3, поступающий в колонну 2, разделяют на парообразную фазу, содержащую воду и газойль, и жидкую фазу, со-держащую обезвоженные масла и загрязняющие вещества. Парообразную фазу конденсируют кон-денсатором с водяным охлаждением 8а и направ-ляют в гравитационный сепаратор 9. В тот же са-паратор 9 подают водяной пар вакуумным насосом 7 после того, как он сконденсируется в конденса-торе 8в.
Сепаратор 9 обеспечен для отделения некон-денсируемой газообразной фазы GAS, которая поступает в высокотемпературную трубу для сжи-гания отходящих газов, чтобы уничтожить любые присутствующие в ней газообразные загрязняющие вещества из двух уже описанных жидких потоков В1 и В2.
Водяной поток В1, слегка загрязненный мас-лом, направляется на установку биологической очистки вместе с технологическими водами, выхо-дящими с других участков установки. В действи-тельности это является единственным продуктом отхода соответствующего настоящему изобрете-нию способа, который не превышает 4% по весу от подаваемого продукта и который не создает осо-бых проблем в части его надлежащего удаления. Газойль В2 (превосходного качества, поскольку масла не подвергаются обработкам с загрязняю-щими реагентами) можно направлять в нормальные торговые топливные каналы.
Остаточный продукт В3 из колонны, в конеч-ном итоге конденсированный охлаждающим змее-виком 10, направляется насосом 11 в собирающий резервуар 12. Размеры резервуара 12 и расположе-ние впускной и выпускной труб рассчитаны так, чтобы время пребывания там потока В3 составляло по крайней мере 48 часов.
Таким образом, омыленные жирные кислоты и другие хлопьевидные части, получаемые благода-ря обработке NaOH, способны декантировать на дно резервуара 12, а оттуда их периодически уда-ляют через дренажную систему 13, захватывая при этом некоторое количество примесей.
Фиг. 5 иллюстрирует обработки термической деасфальтизацией и фракционной перегонкой, вы-полняемые на потоке В3 обезвоженных масел. Масла прежде всего нагреваются до температуры порядка 360°С в метановой газовой печи 20. Затем масла подают к основанию фракционирующей колонны 21, внутри которой поддерживают разре-жение со степенью, по крайней мере, 10 - 20 мм.рт.ст. (у вершины колонны), благодаря главно-му вакуумному насосу 22а, последовательно со-единенному с двумя второстепенными насосами 22в и 22с, которые все питаются паропроводом VAP.
Точнее, нагретые и частично испарившиеся масла направляются к вершине циклонного сепа-ратора 23, расположенного в нижней части колон-ны 21 и состоящего из открытого спирального ка-нала, идущего вниз вокруг большой центральной трубы, которая соединяет нижнюю часть колонны с ее частью, находящейся непосредственно выше.
На входе колонны 21 поток В3 почти полно-стью испаряется, и циклонный сепаратор 23 позво-ляет превосходно и полностью отделить газооб-разную фазу от жидкой фазы, которая содержит очень тяжелые масляные фракции и все загрязне-ния, состоящие из высокополимеров и тяжелых металлов. Эта жидкая фаза С2, обычно называемая асфальтами, подается насосом 24 в собирающие резервуары.
Паровая фаза, выпускаемая из циклонного се-паратора 23, идет вверх по колонне 21, встречая четыре следующих один за другим блоки 25 наполнителей, расположенные над соответствен-ными собирающими пластинами 26, которые поз-воляют проходить через них известным способом паровой фазе, поднимающейся к вершине, и задер-живать жидкость, которая конденсируется. Соот-ветствующая настоящему изобретению фракцио-нирующая колонна 21 задумана так, чтобы позво-лять разделить входной поток на головную фрак-цию, по существу содержащую образующиеся при обработке пар и газойль, и на три промежуточные фракции (показанные как фракции С3/I С3/II и С3/III повторно очищенных масел разной плотно-сти, готовые для различных коммерческих целей, а также на уже описанную хвостовую фракцию С2.
Чтобы получить такой результат, наполнитель должен иметь очень низкое сопротивление потоку (5 - 10 мм.рт.ст. самое большее, для каждого блока) и большую поверхность соприкосновения газа с жидкостью. Получили чрезвычайно хороший ре-зультат при использовании металлического напол-нителя, состоящего из расположенных рядом друг с другом, находящихся друг над другом изогнутых в виде гармошки металлических листов, образующих зигзагообразные каналы, позволяющие парам под-ниматься в среднем на величину от 1 до нескольких сантиметров.
Наполнитель такого типа, сделанный из не-ржавеющей стали, изготавливает фирма Глитч Итальяна (Камповерде ди Априлиа (Латина), Италия), и на рынке он известен под торговым названием ГЕМПАК.
Жидкую фракцию, собираемую на верхней пластине 26а, а именно на пластине, расположен-ной под первым наполнительным блоком 25, по-вторно направляют насосом 27а в зону колонны непосредственно под пластиной и, после охлажде-ния в водяном теплообменнике 28, направляют в головную часть колонны 21. Порция, превышаю-щая потребность обратного стока, собирается в С1 в виде газойля с целью направления на рынок вме-сте с потоком 52, отделенным на предыдущем эта-пе предварительного мгновенного испарения.
Жидкие фракции, собираемые на двух лежа-щих ниже пластинах 26в и 26с, вновь направляют-ся в зоны колонны, непосредственно ниже пластин посредством циркуляционных насосов 27в и, соот-ветственно, 27с. Часть этих двух жидких фракций, превышающая потребность обратного потока, направляется в отдельные части стриппинг-колонны 29, образуемой из трех разных секций, в одну из которых также поступает непосредственно фракция, собираемая на нижней пластине 26d. В трех секциях отгоночной колонны 29 происходит дальнейшая очистка трех фракций в противотоке водяного пара, поступающего по паропроводу VAP и перегретого в печи 20.
Фракции, собираемые в отгоночной колонне 29, в конце концов, после охлаждения в воздухо-охладителях 31 направляются в собирающие ре-зервуары насосами 30в, 30c и 30d.
Потоки, идущие от главного вакуумного насо-са 22а и от второстепенных вакуумных насосов 22в и 22с, содержащие технологический пар, неконденсируемые газы и пары газойля, конденси-руют на водяных конденсаторах 32, а затем соби-раются в гравитационном сепараторе фаз 33.
В сепараторе 33 фаза газойля, улетучившаяся из головной части колонны 21, отделяется от фазы технологической воды и от неконденсирующихся газов. Газойль подается в С1; водный поток 34 рециркулирует в паровые котлы после того, как он получит возможность подвергнуться обработке очищением от загрязнителя; в то время как некон-денсируемые газы подаются в трубопровод GAS, а затем в печь для сжигания с целью удаления любых возможных загрязняющих газов.
Полученные таким образом фракции повторно очищенных масел (тяжелые масла С3/I, средние масла С3/II, легкие масла С3/III) направляются в установку окончательного обесцвечивания, в кото-рой масла подвергаются (известным способом) обработке обесцвечивания с помощью обесцвечи-вающих земель или водорода, чтобы сделать их подходящими для рынка.
Поток асфальта С2 (благодаря полному от-сутствию растворителей и из-за самого факта со-держания, в качестве связующего вещества загряз-няющих веществ, фракции очень тяжелых и вязких масел (брайтсток)), можно продавать экономически выгодным путем для образования битуминозных дорожных полотен, которым он придает специаль-ные высокоэластичные и амортизирующие харак-теристики.
Таким образом, соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отрабо-танных масел очень выгоден по сравнению с из-вестными в технике способами. Фактически, кроме выполнения на существенно упрощенной установ-ке, которая, таким образом, имеет меньшую стои-мость сооружений, уменьшена также необходи-мость периодического обслуживания, благодаря предварительной обработке щелочной очисткой, а также полному отсутствию движущихся деталей.
Кроме того, что касается эксплуатационных расходов, то соответствующий настоящему изоб-ретению способ весьма конкурентоспособен, как видно из следующей сравнительной таблицы, пока-зывающей стоимости потребляемой продукции и расходы на ликвидацию отходов, которые (как можно видеть) вместе составляют 25%, относи-тельно расходов, затрачиваемых при способе об-работки серной кислотой, и 60% относительно расходов при способе обработки пропаном.
И наконец, отходы производства при этом способе состоят только из воды, отделяемой от масел на этапе предварительного мгновенного испарения. Вода образует очень маленькую фрак-цию (порядка 4%) от начальной подачи А1 и не создает, как видно из вышеупомянутого описания, никаких экологических проблем в отношении лик-видации.
Первые промышленные установки для по-вторной очистки отработанных масел появились в 1960-х годах, а именно под влиянием серьезных экологических проблем, возникающих в связи с захоронением в земле или сбрасыванием в воду отработанных масел. В последующие годы, с од-ной стороны, из-за увеличения потребности, и, с другой стороны, из-за стоимости первичных масел нефтеперерабатывающего завода, повторно очи-щенные масла завоевывают все более важное по-ложение даже в качестве сырьевого материала. В настоящее время они конкурируют как в отноше-нии пригодности, так и в отношении стоимости с маслами, непосредственно получаемыми из нефти.
Возрастающий экологический интерес к мас-лам повторной очистки привел к тому, что прави-тельство стало более восприимчиво к проблеме их сбора и сосредоточения путем создания обществ по сбору отработанных масел, которые всех по-требителей заставили сдавать свои масла.
Это направление до сих пор еще находится в расцвете; фактически, в странах ЕЭС по сравнению с годовым потреблением смазочных масел, дохо-дящими примерно до 4 миллионов тонн, и соответ-ствующим теоретическим количеством используе-мых регенерируемых отработанных масел, дохо-дящих примерно до 2,5 миллионов тонн, только 1,5 миллиона тонн упомянутых отработанных масел действительно собирают и сдают в центры повтор-ной очистки. Остальное количество ликвидируют неконтролируемым способом, несомненно, нанося, таким образом, вред окружающей среде.
По существу имеются два способа выполнения повторной очистки отработанных масел, наиболее известных и принятых в технике посредством об-работки серной кислотой и обработки пропаном.
При обоих этих способах обрабатываемые масла прежде всего освобождают от содержащейся в них воды, а затем очищают серной кислотой или пропаном, соответственно, с целью удаления дру-гих присутствующих в них загрязнений. Эти за-грязнения по существу состоят из соединений с высоким молекулярным весом, содержащихся в присадках к маслам, и металлов, внесенных либо непосредственно за счет износа металлических частей, либо косвенно посредством металлов, при-сутствующих в топливе или в присадках к маслу, типа, например, свинца в бензинах.
Обработка серной кислотой была первым спо-собом, который обнаружили и приняли, но теперь бросили из-за проблемы значительных загрязне-ний, которые он вызывает.
Упомянутый способ по существу включает следующие этапы, как показано на блок-схеме 1:
А - предварительное мгновенное испарение при среднем разрежении отработанных масел А1 с целью отделения головной фракции, образованной водой А2 и легкими углеводородами А3 (газойль), от хвостовой фракции, образованной обезвожен-ными маслами А4;
В - обработка обезвоженных масел А4 кон-центрированной серной кислотой В1, в количестве 20 - 25% по весу, с целью получения экстрагирова-ния, а затем декантации соединений с высоким молекулярным весом и тяжелых металлов, и - отде-ление окисленных осадков В2 с высоким содержа-нием масляных фракций от очищенных и окислен-ных масел В3;
С - нейтрализация масел В3 и обесцвечивание их смесью С1 известковых и обесцвечивающих земель, и
- фильтрация упомянутых масел, позволяющая получить обесцвеченные нейтральные масла С3 и выделить отработанные земли С2, пропитанные высокими концентрациями масляных фракций;
D - вторичная вакуумная перегонка с нагревом масел С3, с выделением технологической воды и газойля 01 из головной части колонны и повторно очищенных масел 02 во фракции с различной вяз-костью из боковых выходов колонны; инжекция перегретого водяного пара из нижней части колон-ны;
Е - завершающее обесцвечивание масел обес-цвечивающими землями Е1 для получения основы смазочного материала Е3, с извлечением отрабо-танных земель Е2, пропитанных высокими концен-трациями масляных фракций.
На фиг. 1 также показаны массы текучих сред, поступающих в отдельные блоки и выходящих из них, относительно входного расхода отработан-ных масел А1, равного 100. На ней показано, что окончательный выход при способе обработки сер-ной кислотой не достигает даже 60%.
Значительное количество масел фактически удерживается в окисленных осадках В2 и не может быть легко выделено из них. Состав упомянутых осадков на самом деле сильно изменяется и вклю-чает (помимо серной кислоты и углеводородных соединений) полимерные соединения с высоким молекулярным весом, органические и неорганиче-ские соединения серы, хлора, азота и фосфора и тяжелые металлы типа хрома, цинка, меди, железа, никеля и свинца.
Существуют технологические проблемы, ко-торые могут повлечь за собой экологическое устранение этого типа отходов. Решение этой про-блемы на существующих заводах в настоящее вре-мя все еще состоит в ликвидации на свалки или в карьеры.
Иногда ликвидации предшествует операция по нейтрализации окисленных осадков известью, ко-торая, однако, существенно увеличивает их объем и расходы на их удаление, учитывая, что на каж-дый килограмм окисленных осадков требуется 0,4 - 0,5 кг извести. Нежелателен также метод сжигания, поскольку он требует установки сложного и доро-гостоящего оборудования для очистки дымов.
Прежде всего из-за ущерба, наносимого за-грязнением, вызываемого устранением окисленных осадков (меньших по объему, но, несомненно, не менее вредных, чем ущербы, наносимые непосред-ственным устранением отработанных масел), мон-таж новых повторно очищающих установок с ис-пользованием серной кислоты быстро прекратился, как только на рынке появился второй из известных способов с использованием пропана.
Блок-схема этого второго способа показана на фиг. 2 точно таким же способом, как это пред-ставлено для вышеописанного способа с использо-ванием серной кислоты; в этом случае различные потоки в отдельные блоки и из них также указаны со ссылкой на скорость потока подачи А1., равную 100. При пропановом способе этап кислотной очистки полностью заменяют действием В осветле-ния жидким пропаном.
Упомянутый углеводород можно фактически легко сделать жидким, и в этой жидкой фазе он имеет очень низкую плотность. Таким образом, при смешивании с отработанными маслами пропан действует на них как разжижающий и флюидизи-рующий агент, позволяющий легко получить отде-ление первой жидкой фракции В1 с высокой вязко-стью, содержащей высокополимеры и тяжелые металлы, обычно называемой асфальтом, от второй жидкой фракции В2, исключительно содер-жащей осветленные и обезвоженные масла. Конеч-но, установка обеспечивает обработку с целью удаления пропана из жидкой фракции В2 и рецир-куляцию восстановленного таким образом пропа-на.
Последующий этап фильтрации С обесцвечи-вающими землями С1 выполняется при горячей обработке, чтобы наряду с восстановлением отра-ботанных земель С2, восстанавливалась также газообразная фракция С3, состоящая из незначи-тельной части газойля, содержащегося в В2. Остальная часть газойля выходит из этого блока вместе с обесцвеченными маслами С4 и восстанав-ливается в D1 на последующем этапе перегонки D. Этап перегонки D и окончательный этап обесцве-чивания Е полностью идентичны ранее описанным этапам в отношении способа с использованием серной кислоты.
Способ обработки пропаном представляет значительное улучшение по сравнению со спосо-бом обработки серной кислотой, поскольку дает более высокий выход, порядка 68%, и заметно уменьшенное загрязнение.
Тем не менее, этот способ также имеет некото-рые недостатки. Прежде всего, работа с пропаном создает проблемы безопасности рабочих из-за его высокой взрывоопасности; далее, несмотря на вы-шеупомянутую обработку с целью удаления про-пана, в тяжелой фракции-асфальтов В1 все еще обнаруживаются признаки пропана. Это даже не-значительное количество пропана достаточно для того, чтобы помешать использовать такие асфаль-ты в потенциально вызывающих интерес областях, таких как строительство дорог или зданий.
Присутствие пропана фактически способно значительно повысить воспламеняемость асфальта, приводя, с одной стороны, к затруднению в работе с ним при образовании асфальтового дорожного покрытия, а с другой стороны мешая одному из наиболее вызывающих интерес использований их в области строительства, а именно образованию герметизирующих покрытий.
Герметизирующие покрытия, создаваемые с помощью таких асфальтов, фактически нельзя вы-полнять как обычно с использованием газовой сварки, без риска воспламенений.
Следовательно, при пропановом способе об-работки асфальты следует рассматривать в любом отношении как продукт отхода, который можно ликвидировать (посредством предварительного растворения газойлем, чтобы сделать эти асфальты в достаточной степени текучими) только в качестве топлива, имеющего хорошую теплотворную спо-собность, но высокую степень загрязнения. Их обычно используют в печах с химико-термическим упрочнением поверхности, уже обеспеченных спе-циальным оборудованием для очистки дымов и способных к тому же устранять загрязнения, при-сутствующие в таких асфальтах.
И наконец, с энергетической точки зрения, способ обработки пропаном имеет гораздо боль-шее потребление, чем способ обработки серной кислотой, как в отношении потребления электриче-ской энергии, так и в отношении потребления топ-лива для создания технологического пара и нагре-ва масел.
В последние годы ввели третий тип перера-ботки, при котором отработанные масла после обычного этапа обезвоживания подвергаются про-цессу тонкопленочной перегонки. В непрерывном процессе отработанные масла направляются на аксиальное рабочее колесо ректификационной колонны, и от рабочего колеса они разбрызгивают-ся на внутренние стенки колонны, температура которых поддерживается на высоком уровне с по-мощью диатермической жидкости, текущей в футе-ровку упомянутой колонны.
При соприкосновении со стенкой колонны, легкая испаряющаяся фракция масел немедленно переходит в газообразную фазу, тогда как тяжелая фракция остается жидкой и собирается на дне ко-лонны. Затем парообразная фракция собирается и делится на необходимые фракции в следующей фракционирующей колонне.
Этот непрерывный процесс позволяет полу-чить значительный выход, но имеет ряд недостат-ков, ограничивающих его распространение. Преж-де всего он требует предварительной обработки по очистке отработанных масел, чтобы его можно было продолжать в течение довольно длительного времени без необходимости обеспечения дополни-тельных операций очистки; в частности, наличие рабочего колеса делает этот способ очень чувстви-тельным в отношении загрязнения и делает очень дорогостоящим периодическое обслуживание в отношении очистки.
Во-вторых, упомянутый процесс требует больших капитальных и текущих затрат, что дела-ет его экономически не конкурентоспособным по сравнению со способом обработки пропаном. И наконец, поскольку высоту тонкопленочной пере-гонной колонны необходимо ограничивать из-за необходимости полного изъятия рабочего колеса для его чистки, то когда этот способ необходимо применять при высоких скоростях подачи потока, требуется использовать несколько параллельных колонн, что не позволяет получить какой-либо уровень экономии.
Технической задачей настоящего изобретения является - подготовить способ повторной очистки отработанных масел, позволяющий снизить или полностью отказаться от использования реагентов, которые трудно удалять, либо так или иначе па-губны для окружающей среды или вредны для без-опасности людей; подходящий для осуществления простой и компактной установкой, не увеличива-ющий стоимость производства, а также позволяю-щий снизить потребление энергии, подходящий для осуществления на полностью стационарной уста-новке, отдельные компоненты которой не должны содержать какие-либо движущиеся части, создаю-щие огромные проблемы, связанные с чисткой при обычных очистках отработанных масел, и, нако-нец, подходящий для увеличения все еще не доста-точной производительности известных способов как в отношении количества и качества регенери-рованного масла, так и в отношении возможности утилизации побочных продуктов при экономически выгодных применениях, подходящих для того, что-бы сделать упомянутый способ более выгодным в мировом масштабе.
В соответствии с настоящим изобретением за-дача решается посредством способа повторной очистки отработанных масел (такого типа, при котором масла подвергаются первой обработке посредством предварительного мгновенного испа-рения с целью удаления содержащихся в них воды и наиболее летучих фракций, очищающей обра-ботке для удаления высокополимеров и тяжелых металлов, обработке фракционной перегонкой с целью получения одной или более фракций масла для использования в качестве основ смазочного материала, и наконец, обработке обесцвечивани-ем), отличающегося тем, что
- обработка фракционной перегонкой выпол-няется в одной колонне наполнительного типа;
- обработка очистки выполняется в три после-довательные этапа: первый этап предварительной обработки, на котором до обработки предвари-тельным мгновенным испарением добавляется весьма важный реагент и смешивается с маслами; второй этап, на котором до обработки фракцион-ной перегонкой декантируются масла, полученные в результате обработки предварительным мгновен-ным испарением; третий этап, на котором тяжелую жидкую фракцию, содержащую высокополимеры и тяжелые металлы, выгружают из основания фрак-ционирующей колонны.
Дополнительные особенности и преимущества соответствующего настоящему изобретению спо-соба повторной очистки так или иначе будут оче-видными из последующего подробного описания предпочтительной установки, на которой выполня-ется способ, иллюстрируемый прилагаемыми чер-тежами, на которых:
фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую известный способ повторной очистки серной кислотой;
фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую известный способ повторной очистки про-паном;
фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отработанных масел;
фиг. 4 представляет схему установки для вы-полнения соответствующего изобретению способа, на которой более подробно показаны этап добав-ления основного реагента и этап предварительного мгновенного испарения;
фиг. 5 представляет схему установки для вы-полнения соответствующего изобретению способа, на которой более подробно показаны этап фракци-онной перегонки и этап отделения тяжелой фрак-ции, содержащей высокополимеры и тяжелые ме-таллы.
Соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отработанных масел отличается от известных способов тем, что обеспе-чивает значительно упрощенную обработку очи-щения и объединяет в единственной колонне все дистилляционные обработки (которые при извест-ных способах выполняются в нескольких каскад-ных колоннах), а также операции отделения тяже-лых фракций, содержащих высокополимеры и тя-желые металлы. Кроме того, это последнее отделе-ние осуществляется с помощью циклонного сепа-ратора, размещенного в нижней части ректифика-ционной колонны, в котором не используются ни-какие подвижные части и поэтому не имеет про-блем загрязнения или блокирования, вызываемых большой вязкостью и особым составом подвергае-мых обработке материалов.
Фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстриру-ющую основные этапы соответствующего изобре-тению способа. Подобно аналогичным блок-схемам фиг.1 и 2, иллюстрирующим известные и уже описанные выше способы, на этой блок-схеме указаны жидкие массы, поступающие в отдельные блоки и из них, относительно скорости потока по-дачи отработанных масел А1, равной 100.
Как упоминалось выше, обработка с целью очистки отработанных масел от высокополимеров и тяжелых металлов включает предварительную обработку А основным реагентом.
Предпочтительным реагентом для этой цели является NaOH, который добавляют в А2 и смеши-вают с маслами А1 для обработки предваритель-ным мгновенным испарением. Предварительная обработка не действует непосредственно на за-грязняющие вещества, но помогает, с одной сторо-ны, омылять присутствующие в них жирные кисло-ты, благоприятствуя их осаждению, а с другой стороны, нейтрализовать хлор, присутствующий как в связанной, так и в свободной форме.
Омыление жирных кислот, помимо облегчения их удаления путем декантации, а отсюда улучшая текучесть системы, нарушают их летучесть и, та-ким образом, препятствуют попаданию кислот в пар в перегонной колонне, загрязняя тем самым масла как непосредственно, так и загрязняющими частями, в конечном счете связанными с ними. Нейтрализация хлора предохраняет также уста-новку от опасного явления коррозии, удлиняя срок ее службы.
Последующая обработка предварительным мгновенным испарением В включает, как и в спосо-бах по известной технологии, отделение потока газойля В2 и потока масляной воды В1. До перехо-да к следующему этапу поток обезвоженных масел В3, полученный в результате обработки предвари-тельным мгновенным испарением, оставляют в покое на период времени, достаточный для полу-чения декантации омыленных или хлопьевидных частей.
Обработанный таким образом поток масел направляют на обработку термической деасфаль-тизации и фракционной перегонки С, которая одно-временно включает как отделение легкой фазы С1, содержащей газойль, и тяжелой фазы С2, содер-жащей высокополимеры и тяжелые металлы, так и фракционирование масел на три фракции С3 раз-ной плотности. Получаемые таким образом три фракции, очищаемые соответствующим образом обработкой отгонки легких фракций, направляются на известную саму по себе завершающую обработ-ку обесцвечиванием D, при которой подается поток обесцвечивающих земель D1 и после которой уда-ляется поток отработанных земель D2, получая, таким образом, основной поток повторно очищен-ных масел D3 с очень высоким выходом, равным порядка 72%.
При дополнении процесса восстановления ма-сел, которыми пропитываются отработанные земли D2, выход может подняться даже до 75%. В каче-стве альтернативы, обесцвечивание повторно очи-щаемых масел Д3 можно осуществлять путем об-работки водородом, также широко известной в технике.
Теперь будут подробно описаны показанные в блоках А, В и С этапы способа со ссылкой на уста-новку, изображенную на фиг. 4 и 5.
Фиг. 4 описывает блоки А и В. Отработанные масла А1 подают посредством насоса 1 в колонну предварительного мгновенного испарения 2. В выпускной канал насоса подают также основной реагент А2 со скоростью поступления, управляе-мой дозирующим насосом 3. Как говорилось выше, упомянутый реагент предпочтительно состоит из NaOH и добавляется в виде 30%-го раствора в та-ком количестве, чтобы устанавливать водородный показатель (рН) в отработанных маслах на выходе колонны 2 на значение между 10 и 13, предпочти-тельно между 11,8 и 12,2. Таким образом, произво-дительность насоса 3 предпочтительно регулиру-ется автоматически с помощью устройства управ-ления водородным показателем 4, расположенного на выходе колонны 2.
Затем обработанные масла А1 и реагент А2 тщательно перемешивают в линейном смесителе 5 и потом подогревают до температуры порядка 120 - 140°С в теплообменнике 6, питаемом по паропро-воду VAP.
В колонне предварительного мгновенного ис-парения 2 поддерживают умеренную степень раз-режения, равную примерно 200 мм.рт.ст., с помо-щью вакуумного насоса 7, питаемого также по трубопроводу VAP. Затем поток А3, поступающий в колонну 2, разделяют на парообразную фазу, содержащую воду и газойль, и жидкую фазу, со-держащую обезвоженные масла и загрязняющие вещества. Парообразную фазу конденсируют кон-денсатором с водяным охлаждением 8а и направ-ляют в гравитационный сепаратор 9. В тот же са-паратор 9 подают водяной пар вакуумным насосом 7 после того, как он сконденсируется в конденса-торе 8в.
Сепаратор 9 обеспечен для отделения некон-денсируемой газообразной фазы GAS, которая поступает в высокотемпературную трубу для сжи-гания отходящих газов, чтобы уничтожить любые присутствующие в ней газообразные загрязняющие вещества из двух уже описанных жидких потоков В1 и В2.
Водяной поток В1, слегка загрязненный мас-лом, направляется на установку биологической очистки вместе с технологическими водами, выхо-дящими с других участков установки. В действи-тельности это является единственным продуктом отхода соответствующего настоящему изобрете-нию способа, который не превышает 4% по весу от подаваемого продукта и который не создает осо-бых проблем в части его надлежащего удаления. Газойль В2 (превосходного качества, поскольку масла не подвергаются обработкам с загрязняю-щими реагентами) можно направлять в нормальные торговые топливные каналы.
Остаточный продукт В3 из колонны, в конеч-ном итоге конденсированный охлаждающим змее-виком 10, направляется насосом 11 в собирающий резервуар 12. Размеры резервуара 12 и расположе-ние впускной и выпускной труб рассчитаны так, чтобы время пребывания там потока В3 составляло по крайней мере 48 часов.
Таким образом, омыленные жирные кислоты и другие хлопьевидные части, получаемые благода-ря обработке NaOH, способны декантировать на дно резервуара 12, а оттуда их периодически уда-ляют через дренажную систему 13, захватывая при этом некоторое количество примесей.
Фиг. 5 иллюстрирует обработки термической деасфальтизацией и фракционной перегонкой, вы-полняемые на потоке В3 обезвоженных масел. Масла прежде всего нагреваются до температуры порядка 360°С в метановой газовой печи 20. Затем масла подают к основанию фракционирующей колонны 21, внутри которой поддерживают разре-жение со степенью, по крайней мере, 10 - 20 мм.рт.ст. (у вершины колонны), благодаря главно-му вакуумному насосу 22а, последовательно со-единенному с двумя второстепенными насосами 22в и 22с, которые все питаются паропроводом VAP.
Точнее, нагретые и частично испарившиеся масла направляются к вершине циклонного сепа-ратора 23, расположенного в нижней части колон-ны 21 и состоящего из открытого спирального ка-нала, идущего вниз вокруг большой центральной трубы, которая соединяет нижнюю часть колонны с ее частью, находящейся непосредственно выше.
На входе колонны 21 поток В3 почти полно-стью испаряется, и циклонный сепаратор 23 позво-ляет превосходно и полностью отделить газооб-разную фазу от жидкой фазы, которая содержит очень тяжелые масляные фракции и все загрязне-ния, состоящие из высокополимеров и тяжелых металлов. Эта жидкая фаза С2, обычно называемая асфальтами, подается насосом 24 в собирающие резервуары.
Паровая фаза, выпускаемая из циклонного се-паратора 23, идет вверх по колонне 21, встречая четыре следующих один за другим блоки 25 наполнителей, расположенные над соответствен-ными собирающими пластинами 26, которые поз-воляют проходить через них известным способом паровой фазе, поднимающейся к вершине, и задер-живать жидкость, которая конденсируется. Соот-ветствующая настоящему изобретению фракцио-нирующая колонна 21 задумана так, чтобы позво-лять разделить входной поток на головную фрак-цию, по существу содержащую образующиеся при обработке пар и газойль, и на три промежуточные фракции (показанные как фракции С3/I С3/II и С3/III повторно очищенных масел разной плотно-сти, готовые для различных коммерческих целей, а также на уже описанную хвостовую фракцию С2.
Чтобы получить такой результат, наполнитель должен иметь очень низкое сопротивление потоку (5 - 10 мм.рт.ст. самое большее, для каждого блока) и большую поверхность соприкосновения газа с жидкостью. Получили чрезвычайно хороший ре-зультат при использовании металлического напол-нителя, состоящего из расположенных рядом друг с другом, находящихся друг над другом изогнутых в виде гармошки металлических листов, образующих зигзагообразные каналы, позволяющие парам под-ниматься в среднем на величину от 1 до нескольких сантиметров.
Наполнитель такого типа, сделанный из не-ржавеющей стали, изготавливает фирма Глитч Итальяна (Камповерде ди Априлиа (Латина), Италия), и на рынке он известен под торговым названием ГЕМПАК.
Жидкую фракцию, собираемую на верхней пластине 26а, а именно на пластине, расположен-ной под первым наполнительным блоком 25, по-вторно направляют насосом 27а в зону колонны непосредственно под пластиной и, после охлажде-ния в водяном теплообменнике 28, направляют в головную часть колонны 21. Порция, превышаю-щая потребность обратного стока, собирается в С1 в виде газойля с целью направления на рынок вме-сте с потоком 52, отделенным на предыдущем эта-пе предварительного мгновенного испарения.
Жидкие фракции, собираемые на двух лежа-щих ниже пластинах 26в и 26с, вновь направляют-ся в зоны колонны, непосредственно ниже пластин посредством циркуляционных насосов 27в и, соот-ветственно, 27с. Часть этих двух жидких фракций, превышающая потребность обратного потока, направляется в отдельные части стриппинг-колонны 29, образуемой из трех разных секций, в одну из которых также поступает непосредственно фракция, собираемая на нижней пластине 26d. В трех секциях отгоночной колонны 29 происходит дальнейшая очистка трех фракций в противотоке водяного пара, поступающего по паропроводу VAP и перегретого в печи 20.
Фракции, собираемые в отгоночной колонне 29, в конце концов, после охлаждения в воздухо-охладителях 31 направляются в собирающие ре-зервуары насосами 30в, 30c и 30d.
Потоки, идущие от главного вакуумного насо-са 22а и от второстепенных вакуумных насосов 22в и 22с, содержащие технологический пар, неконденсируемые газы и пары газойля, конденси-руют на водяных конденсаторах 32, а затем соби-раются в гравитационном сепараторе фаз 33.
В сепараторе 33 фаза газойля, улетучившаяся из головной части колонны 21, отделяется от фазы технологической воды и от неконденсирующихся газов. Газойль подается в С1; водный поток 34 рециркулирует в паровые котлы после того, как он получит возможность подвергнуться обработке очищением от загрязнителя; в то время как некон-денсируемые газы подаются в трубопровод GAS, а затем в печь для сжигания с целью удаления любых возможных загрязняющих газов.
Полученные таким образом фракции повторно очищенных масел (тяжелые масла С3/I, средние масла С3/II, легкие масла С3/III) направляются в установку окончательного обесцвечивания, в кото-рой масла подвергаются (известным способом) обработке обесцвечивания с помощью обесцвечи-вающих земель или водорода, чтобы сделать их подходящими для рынка.
Поток асфальта С2 (благодаря полному от-сутствию растворителей и из-за самого факта со-держания, в качестве связующего вещества загряз-няющих веществ, фракции очень тяжелых и вязких масел (брайтсток)), можно продавать экономически выгодным путем для образования битуминозных дорожных полотен, которым он придает специаль-ные высокоэластичные и амортизирующие харак-теристики.
Таким образом, соответствующий настоящему изобретению способ повторной очистки отрабо-танных масел очень выгоден по сравнению с из-вестными в технике способами. Фактически, кроме выполнения на существенно упрощенной установ-ке, которая, таким образом, имеет меньшую стои-мость сооружений, уменьшена также необходи-мость периодического обслуживания, благодаря предварительной обработке щелочной очисткой, а также полному отсутствию движущихся деталей.
Кроме того, что касается эксплуатационных расходов, то соответствующий настоящему изоб-ретению способ весьма конкурентоспособен, как видно из следующей сравнительной таблицы, пока-зывающей стоимости потребляемой продукции и расходы на ликвидацию отходов, которые (как можно видеть) вместе составляют 25%, относи-тельно расходов, затрачиваемых при способе об-работки серной кислотой, и 60% относительно расходов при способе обработки пропаном.
И наконец, отходы производства при этом способе состоят только из воды, отделяемой от масел на этапе предварительного мгновенного испарения. Вода образует очень маленькую фрак-цию (порядка 4%) от начальной подачи А1 и не создает, как видно из вышеупомянутого описания, никаких экологических проблем в отношении лик-видации.
(56) Документы, цитированные в отчёте
AТ, патент, 262479, кл. С 10 G, 1968.
📎 Прикреплённые файлы
-
335 .pdf⬇ Скачать