Существующие методы регенерации отработанных масел можно разделить на следующие: физические — отстой, фильтрация, сепарация, промывка водой, отгон горючего; физико-химические — коагуляция, адсорбция, перколяция; химические — серно-кислотная и щелочная очистка, и комбинированные. Фиг. 104. Отстойник с паровым подогревом: 1 — ход пара; 2 — выход пара; 3 — сетка воронки; 4 — корпус; 5 — крышка; 6 — змеевик; 7 — трубка воронки с отверстиями; 8 — слив отстоявшегося масла; 9 — коническое дно; 10 — спуск отстоявшихся примесей.
Кратко охарактеризуем каждый из них. Отстой — наиболее простой и дешевый метод регенерации, применяется для отстаивания механических примесей и воды. С отстоя должен начинаться любой другой метод регенерации, так как он ускоряет, упрощает и удешевляет дальнейшую очистку масла. Время отстоя зависит от сорта масла, степени его загрязненности, скорости нагрева и может колебаться от 3—4 час. до нескольких суток. Для ускорения отстаивания отстойники рекомендуется делать с коническим дном, а масло подогревать до 80—90° с помощью электроподогрева или посредством пропускания пара или горячей воды через змеевики, погруженные в масло. Типичная конструкция бака-отстойника с паровым подогревом приведена на фиг. 104. При снятой крышке 5 отработанное масло заливается в отстойник, где проходит через воронку с сеткой 3 и через отверстия трубки 7 выливается во внутреннее пространство корпуса 4 отстойника с коническим дном 9, где и выдерживается с целью отстоя. Для подогрева масла в змеевик 6 подается пар, для входа й выхода которого служат соответственно патрубки 1 и 2. Отстоявшееся масло сливается через отверстие 8, а отстоявшиеся примеси периодически спускаются через нижнее отверстие 10 с пробкой. Необходимо учитывать, что отстаиванием нельзя полностью удалить очень мелкие механические примеси и всю воду. Последние удаляются фильтрацией и сепарацией. Фильтрация —процесс отделения механических примесей из масла при прохождении его через поры или щели фильтрующего материала: ткани и полотно (бельтинг), фильтровальную бумагу, металлические сетки, фетр, отбеливающую землю и др. Тонкость фильтрации определяется размерами пор фильтрующего материала или ячеек фильтровальной сетки. Фиг. 105. Фильтр «Лилипут»: 1 — отстойник; 2 — каркас; 3 — регулировочный вентиль; 4 — перепускная трубка; 5, 8 — краны для спуска отстоя; 6 — фильтр; 7—кран для выпуска фильтрованного масла.
Фильтрация может производиться самотеком, под напором собственного столба масла или под давлением от насоса, сжатого воздуха через фильтр-прессы или при разрежении через вакуум-фильтр. Широко применяются щелевые металлические (дисковые) и бумажные патронные фильтры (суперфильтры). Процесс фильтраций — один из самых распространенных и важных, он включается во все маслорегенерационные установки, а также в циркуляционные маслосистемы. Наибольшее распространение получили фильтры «Лилипут» (фиг. 105), применяемые при фильтрации отработанных индустриальных масел. Масло в них нагревается до 70—80° посредством парового змеевика и продавливается снизу вверх через два слоя бельтинга или сукна, примеси оседают на дно. Фильтрация происходит за счет гидростатического давления отработанного масла, заливаемого в верхний бак 1, соединенный с нижним баком-фильтром 6 перепускной трубой 4, имеющей регулировочный вентиль 3. Баки специальными упорами крепятся на жестком каркасе 2. Краны 5 и 8 служат для спуска отстоя, а фильтрованное масло выдается через кран 7. Пропускная способность фильтра 5—6 кг масла в час, очистка его производится до 2 раз в смену. В различных конструкциях рамных фильтр-прессов масло фильтруется, проходя через фильтровальную бумагу и бельтинг каждой из секций. Для фильтрации применяются также выпускаемые отечественными заводами цеховые фильтры с механическим приводом, передвижные цеховые фильтры ПЦФ и ЦМ-1, термосифонные фильтры и адсорберы, центробежные маслоочистители, реактивные центрифуги, многочисленные конструкции станочных фильтров и другие. Сепарация производится в сепараторах — центрифугах, где механические частицы, шлам и вода, имеющие больший удельный вес, при быстром вращении под действием центробежных сил отбрасываются от центра к периферии сепаратора и таким образом отделяются от основной массы масла. Чем крупнее частицы, тем легче они сепарируются. Мелкие частицы лучше отделяются, если масло будет иметь малую вязкость. Поэтому для улучшения сепарации масло подогревается до 60—70°. На фиг. 106 приведен общий вид распространенной маслоочистительной машины (сепаратора) НСМ-3 производительностью 1500 л/час. Она может применяться для сепарации масел непосредственно из баков станков и особенно турбин и трансформаторов. Отработанное масло из отстойника или бака станка проходит через фильтр 2 и шестеренчатым насосом 3 подается через электроподогреватель 4 по трубопроводу 5—6 в рабочий барабан 13, где механические примеси, шлам и вода отделяются и очищенное масло, выходя из барабана по трубе 8, насосом 16 через трубопровод 17 возвращается в бак станка. Для сепарации масел также применяются другие сепараторы, сверхцентрифуги, магнитные сепараторы, вакуумные и другие установки. Центрифугирование применяется также для извлечения и очистки охлаждающего масла (сульфофрезола) от металлической стружки. Промывка водой применяется для удаления из масел водорастворимых продуктов окисления. Горячим конденсатом в сочетании с сепарацией очищаются турбинные и трансформаторные масла. Моторные масла промываются водой с целью удаления из них твердых частиц. Промывка часто совмещается с сепарацией и производится на сепараторах типа Лаваля. Отгон горючего - бензина, керосина и др. из отработанного масла основан на том, что температура кипения горючего значительно ниже температуры кипения масла, в результате чего при нагревании вначале испаряется и отделяется горючее. Отгон горючего производится при нагреве в трубчатых печах с однократным испарением, в испарителях или постепенным испарением в кубовых установках. Для снижения температуры нагрева масла применяют вакуум или вводят пар. Фиг. 106. Общий вид центробежной маслоочистительной машины НСМ-3: 1 — вход загрязненного масла; 2 — фильтр; 3 — насос; 4 — электронагреватель; 5 — выход масла из подогревателя;. 6 — вход масла в рабочий барабан; 7 — слив масла при переполнении; 8— выход очищенного масла из барабана; 9 — смотровое окно; 10 — термометр; 11, 12 — пробный краники;. 13 — рабочий барабан; 14 — слив отходов сепарации; 15 — электромотор; 16 — насос; 17—выход чистого сепарированного масла.
Коагуляция — это метод очистки путем осаждения продуктов окисления — смолистых и асфальтовых веществ, находящихся в масле в виде коллоидных растворов. С этой целью к маслу добавляют необходимое, количество жидкого стекла или хлористого цинка или других растворов — электролитов, осаждающих эти примеси, которые затем удаляются из масла вместе с шламом. Применяемое для этих целей жидкое стекло должно иметь плотность 1,3 и добавляется к маслу в количестве от 2 до 5% в зависимости от загрязненности масла и размеров частиц примесей. Очистка отбеливающими землями —адсорбция— основана на том, что некоторые поверхностноактивные и пористые материалы (отбеливающие земли, коалины, активированный уголь и др.) способны осаждать на своей Поверхности и в порах асфальтово-смолистые, кислотные и другие продукты, старения, содержащиеся в отработанном масле. Подлежащее очистке масло нагревают до 150—170°, перемешивают с прокаленным адсорбентом в контактных мешалках и затем, пропуская через фильтр-пресс, задерживающий частицы земли, получают чистое масло. Чем мельче частицы адсорбента, тем выше его активность, поглощающая способность. Хорошими адсорбционными свойствами обладают зикеевская земля, гумбрин, опоки, бентониты, алюмогель, асбестовая и цементная пыль, котельный шлак и.многие другие местные материалы. Если масло пропускают через слой адсорбента, например силикагеля, имеющего вид зерен с размерами частиц 0,5 мм и выше, то такой способ фильтрации называется перколяционным и применяется в основном для очистки трансформаторных и турбинных масел. Силикагель является дефицитным и дорогостоящим продуктом, поэтому его целесообразно регенерировать и многократно использовать. Регенерация силикагеля производится путем прокаливания и выжигания примесей на противнях над открытым огнем. Но более эффективная и качественная регенерация получается путем обжига силикагеля при продувке через него нагретого до 280—380° воздуха. Сернокислотная очистка применяется обычно для специальных масел, в которых произошли глубокие химические изменения. К залитому в специальные мешалки маслу при нагреве до 30—50° в несколько приемов добавляют от 0,5 до 2— 6% от его веса крепкой 93—96%-ной (с удельным весом 1,84) серной кислоты. При этом асфальтово-смолистые и другие вредные вещества превращаются в тяжелый кислый гудрон, который оседает на дно мешалки и удаляется. Излишек кислоты может вызвать переочистку и потерю смазочных свойств масла. Во избежание растворения гудрона процесс перемешивания с кислотой ведется не более 20—45 мин. и при температуре не выше 50°. Остатки гудрона и кислоты удаляются из масла посредством обработки его отбеливающей землей или щелочью. При так называемой сухой нейтрализации кислое масло контактируется с 5% отбеливающей земли с добавкой 1—2% извести «пушонки» или кальцинированной соды. Щелочная очистка используется с целью удаления из масел органических кислот, свободной серной кислоты, оставшейся от сернокислотной очистки, и других соединений. В масляные мешалки при нагреве от 40 до 90°, в зависимости от качества масла и крепости щелочного раствора, добавляется водный раствор щелочи крепостью 3—6 градусов Боме, в котором растворяются образующиеся при этом соли. Этот раствор щелочи после отстоя в течение 2,5—3 час. удаляется, а оставшиеся в масле соли вымываются горячей водой, после чего производится продувка масла воздухом, подогретым до 90—100°. Так как щелочи могут вызывать эмульсирование масла, то на практике щелочную очистку применяют обычно в комбинации с кислотной или земельной очисткой. Так как одним каким-либо методом регенерации нельзя осуществить полную очистку масла от всех вредных примесей, то на практике применяют комбинацию из нескольких методов. Метод регенерации выбирается в зависимости от сорта, количества и качества отработанного масла, характера содержащихся в нем примесей, степени загрязненности и целевого назначения его после регенерации, а также с учетом имеющейся регенерационной аппаратуры и экономической целесообразности. В табл. 25 приведены рекомендуемые методы регенерации по группам масел. Регенерационная установка ВИМЭ-2 является типичной и широко применяемой на заводах, на ней производится отгон горючего и воды, контактирование и фильтрация. Отработанное масло из бака-отстойника, который на схеме не показан (фиг. 107), скальчатым насосом 1 через сетчатый фильтр 2 подается в сырьевой бачок 3, где подогревается проходящими по змеевику 4 парами отгоняемого горючего и воды. Из бачка 3 масло, проходя через находящийся в мешалке 5 змеевик, нагревается стекающим из испарителя 7 горячим маслом и поступает далее в электропечь 6, где окончательно нагревается до требуемой температуры: индустриальные масла 120—165°, автолы 300—325°, авиамасла 200—225°. Из печи горячее масло поступает в испаритель 7, где отделяются пары горючего и воды, откачиваемые вакуум-насосом 13, через грязеуловитель 8 и змеевик 4 в керосиносборник 9. Масло же из испарителя стекает в мешалку 5, в которой смешивается с отбеливающей землей, поступающей из бункера 10 в количестве 5—7% к маслу, и второй секцией скальчатого насоса 11 прокачивается через фильтр-пресс 12 к кранам 14, отсюда сливается в емкость для хранения или выдается потребителям для повторного использования. Производительность установки в зависимости от сорта и степени загрязненности масла от 10 до 30 кг/час и более. Установка может быть переоборудована на огневой подогрев по типу установки РМ-30 или на подогрев током напряжением 24 в, пропускаемым непосредственно через нагревательные трубки электропечи; этим мероприятием на Уралмашзаводе увеличена производительность установки ВИМЭ-2 при регенерации индустриальных масел в два раза. В настоящее время выпускается и модернизированная регенерационная установка ВИМЭ-3, рассчитанная в основном для регенерации дизельных масел, разбавленных тяжелым топливом. Эта установка может быть использована также для регенерации отработанных автолов и индустриальных масел. Фиг. 107. Схема маслорегенерационной установки ВИМЭ-2: 1 — скальчатый насос; 3 — сетчатый фильтр; 3 — сырьевой бачок; 4 — змеевик; 5 — контактная мешалка; 6—электропечь; 7—испаритель; 3—грязеуловитель; 9 — керасиносборник; 10 — бункер с отбеливающей землей; 11—скальчатый насос; 12— фильтр-пресс; 13 — вакуум-насос; 14 — краники фильтр-пресса .
В настоящее время Всесоюзной конторой по регенерации отработанных масел «Реготмас» и другими организациями разработаны и отечественными заводами выпускаются различные типы регенерационных установок, рассчитанных на регенерацию различных сортов масел. Установки рассчитаны на электрический, паровой или огневой подогрев и имеют разную производительность. Выбор установок для регенерации масел по их техническим характеристикам и краткому описанию технологических процессов можно производить по каталогу или справочнику. Регенерационные станции обеспечивают наилучшую экономичность и получение высококачественных регенерированных масел и должны быть оборудованы на каждом предприятии, крупном и среднем. Ее размеры и устройство определяются количеством и сортностью отработанных масел. Станция должна иметь устройства для слива масел, резервуары для их хранения, соответствующую регенерационную установку и прочее оборудование. Крупные регенерационные станции имеют отдельные помещения для приема и отстоя отработанного масла, регенерационное отделение, помещение для отпуска готовой продукции и лабораторию. Все помещения, оборудование, трубопроводы, арматура и коммуникации регенерационных станций должны отвечать санитарно-техническим нормам, требованиям техники безопасности и государственного пожарного надзора. В отдельных экономических административных районах целесообразно оборудовать централизованные (кустовые) регенерационные станции, рассчитанные на обслуживание группы смежных предприятий данного района.
