Методы очистки масел
Методы очистки
Утилизация отработанного масла сама по себе требует финансовых затрат, но еще более неэкономичным оказывается одноразовое использование смазочных масел, стоимость которых может быть очень высока в связи со сложностью их производства. Экономичнее проводить регенерацию смазочных масел при которой из них удаляются скопившиеся загрязнители, и оно может быть использовано повторно и возвращено в систему смазки.
Конкретный метод очистки выбирается исходя из характера загрязнения, общего состава масла и требуемой степени очистки. При комплексном загрязнении может быть использовано несколько стадий очистки масла с использованием разных методов. Работает общий принцип, что в первую очередь проводят очистку от наиболее крупных и наиболее легко отделяемых загрязнителей, после чего следует стадия тонкой очистки. Если установка очистки ориентирована на работу с различными сортами масла и видами их загрязнителей, то в ее состав могут входить аппараты очистки различных конструкций, подключаемых в работу по необходимости в зависимости от конкретного случая.
Все методы очистки масел принято делить на три общих группы:
- физические;
- физико-химические;
- химические.
Физические методы
При очистке физическими методами масло не претерпевает каких-либо химических изменений, а процесс осуществляется с применением определенного физического воздействия. Может быть использовано поле гравитационных или центробежных сил, электрическое или магнитное поле и т.д. Также применяются различные теплообменные процессы, фильтрация и вибрационное воздействие. Методы этой группы обычно выступают в качестве вступительной стадии очистки, на которой удаляются механические примеси, жидкие загрязнители (включая воду) и газовые включения. Наиболее распространенные физические методы очистки включают в себя следующие позиции:
- отстаивание;
- сепарация;
- фильтрация.
Отстаивание
Данный метод является наиболее простым в реализации, но имеет небольшую производительность из-за длительности процесса. Отделению подвергаются относительно крупные механические или водные включения, оседающие на дно под действием сил земного притяжения. Отстаивание происходит в аппаратах простой конструкции, называемых отстойниками. Особенности этого метода делают его предпочтительным в качестве предварительного этапа очистки с целью снизить нагрузку на последующие аппараты тонкой очистки.
Сепарация
Это процесс центрифугирования масла, который принципиально схож с отстаиванием, однако вместо относительного слабого поля сил притяжения земли используется поле центробежных сил, значения которых могут быть на несколько порядков выше, что существенно интенсифицирует процесс разделения. Платой за ускорение процесса становится использование более сложного оборудования – центрифуг, требующих дополнительного источника энергии (обычно электродвигатели) для функционирования.
Фильтрация
Она заключается в пропускании загрязненного масла через объем фильтрующего материала, пористая или сетчатая структура которого позволяет ему пропускать компоненты масла и задерживать механические и часть жидких включений. Степень очистки зависит как от размеров отделяемых частиц, так и от размеров пор или ячеек сетки. В качестве фильтрующего материала могут использоваться металлические или пластмассовые сетки, керамика, ткани, бумага и более сложные композитные материалы. Аппарат для проведения фильтрации называется фильтром. Правильный подбор фильтрующего материала позволяет настроить фильтр как для грубой, так и тонкой очистки. Основным недостатком данного процесса является необходимость регенерации фильтрующих перегородок, подверженных закупориванию по ходу применения, либо же их утилизации в случае невозможности восстановления работоспособности.
Физико-химические методы
При использовании методов данной группы компоненты масла могут претерпевать частичные химические изменения в ходе очистки. Как правило они более сложные в реализации и затратные в сравнении с физическими, однако обеспечивают более глубокую и полною очистку масел. Физико-химическими методами очистки являются:
- адсорбция;
- коагуляция;
- термовакуумная сушка;
- селективное растворение.
Адсорбция
Адсорбционная очистка масла заключается в его пропускании через слой адсорбента – высокопористого вещества, структура которого позволяет задерживать в себе ряд растворенных примесей. В качестве такого высокопористого материала могут выступать природные материалы, такие как отбеливающая глина и бокситы, а также специально подобранные материалы, такие как силикагель или окись алюминия. Эффективность адсорбционной очистки сильно зависит от соотношения размеров пор и задерживаемых частиц. Высокая степень очистки данных методов имеет обратную сторону в виде дороговизны производства адсорбирующих материалов, которые в ходе эксплуатации требуют периодической регенерации, а в худшем случае являются одноразовыми. Природные адсорбенты обходятся дешевле, но и эффективность их заметно уступает искусственным. Аппараты для проведения адсорбции называются адсорберами.
Коагуляция
Метод направлен скорее на усиление эффективности ряда физических методов, так как в его основе лежит принцип слипания и укрупнения (коагуляции) коллоидных частиц загрязнителей масла, неотделимых или трудно отделимых фильтрацией и отстаиванием, которые после укрупнения уже могут быть отделены вышеназванными физическими методами. Для осуществления коагуляции используют ряд физических воздействий (электрический ток, перемешивание, сильный нагрев или охлаждение и т.д.), а также применяют специальные вещества коагулянты.
Термовакуумная сушка
Данным образом из масла удаляется большая часть воды и растворенных газов. В основе метода лежит разность температур кипения воды и масла, что дополнительно усиливается приложением низкого давления к камере, в которой происходит испарение воды. Масло дополнительно рассеивают, чтобы многократно увеличить площадь испарения, чем обеспечивается более полное и быстрое протекание процесса очистки масла. Необходимые для проведения процесса аппараты имеют относительно простую конструкцию и достаточно просты в эксплуатации, однако необходимо контролировать уровень их герметизации и не допускать попадания атмосферного воздуха.
Селективное растворение
Процесс основан на использовании селективных растворителей, которые должны не смешиваться с маслом и значительно лучше растворять в себе те вещества, подлежащие удалению из масла. При смешении масла и растворителя создается развитая поверхность контакта фаз, через которую происходит интенсивный переход загрязнителя из масла в растворитель. Затем фазы разделяются, после чего растворитель также может быть очищен от растворенного в нем загрязнителя и использован повторно для очистки масла. Метод имеет высокую эффективность, однако при наличии в масле присадок, что случается довольно часто, его применение недопустимо, так как в большинстве случаев вместе с загрязнителями в селективные растворители переходят и присадки, из-за чего масло теряет свои основные качества.
Химические методы
Методы данной группы используют различные реагенты, вступающие в химические реакции с загрязняющими компонентами масла. То есть обязательно наличие химических превращений в масле. Выделяют кислотную и щелочную обработку.
Кислотная обработка
В большинстве случаев применяется серная кислота. Данный метод уже далеко не нов, однако временем подтвердил свою эффективность. Его применяют для удаления асфальто-смолистых веществ, ненасыщенных углеводородов и других соединений, выпадающий в осадок при взаимодействии с серной кислотой. Такой осадок, достаточно легко отделяемый от масла, принято называть кислым гудроном. В качестве завершающей стадии использую щелочную обработку для нейтрализации остатков кислого гудрона и самой кислоты.
Щелочная обработка
Ее используют при сильной изношенности масла, когда требуется удалить различные органические кислоты и эфиры. При этом образуются химические соединения, легко растворяющиеся в воде, что делает эффективной последующую промывку. Как уже упоминалось выше, щелочная обработка может выступать в качестве завершающей стадии кислотной обработки, но также может выступать и в роли самостоятельного этапа очистки масла.
