Способ получения пластичной смазки

 

Изобретение относится к способам получения мыльных и немыльных пластичных смазок и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности. Для получения смазки в качестве загущающего агента используют концентрат сажи, полученный из отработанного моторного масла, которое предварительно подвергают электрокрекингу с последующим вакуумным центрифугированием на очищенное масло и концентрат сажи, при этом газообразные продукты, полученные при электрокрекинге, используют в качестве технологического топлива для подогрева очищенного масла, которое используют в качестве масляной основы, для снижения вязкости отработанного моторного масла перед стадией электрокрекинга и в качестве теплоносителя в реакторе. Затем масляную основу смешивают с загущающим агентом, нагревают реакционную смесь в реакторе с заданной скоростью и проводят последующие обезвоживание, охлаждение, гомогенизацию и деаэрацию до момента фиксации товарного продукта. Технический результат - снижение себестоимости пластичных смазок за счет использования отходов производства (отработанных масел) и снижения затрат на компоненты смазки (масляную основу и загущающий агент), техническое топливо и топливоноситель. 5 табл., 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к способам получения смазочных составов, в частности мыльных и немыльных пластичных смазок, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности.

Как показала практика, в промышленности ежегодно скапливаются тысячи тонн отработанных масел, требующие регенерации или утилизации. В настоящее время в связи с все возрастающими требованиями к экологической чистоте окружающей среды данная проблема приобретает особую актуальность.

До 1991 года в СССР был установлен определенный порядок сбора и переработки отработанных масел и разработан стандарт (1-ГОСТ 21046-86. Нефтепродукты отработанные. Общие технические условия), предъявляющий к ним определенные требования (табл. 1): вязкость условная при 20^oC для масел моторных отработанных не менее 40 с и для масел индустриальных отработанных - не менее 13 с, температура вспышки в открытом тигле для масел моторных отработанных не ниже 100^oC и для масел индустриальных отработанных - не ниже 120^oC, содержание примесей для масел моторных и индустриальных отработанных, в том числе механических загрязнений - не более 1 мас.%, воды - не более 2 мас.%, горючего - не более 10 мас.% Стандарт действует в настоящее время и в Российской Федерации.

В мировой практике о состоянии сбора и вторичной переработки отработанных масел, то есть их регенерации и утилизации, позволяют судить данные табл. 1 (2 - Чулков П.В., Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы).

Как следует из табл. 1, в России и СНГ объем вторичной переработки отработанных масел составляет всего 3% от выработки свежих масел. Это в 5-10 раз меньше, чем в Канаде, Германии или Франции. Существует множество методов регенерации отработанных масел (3 - Шашкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных нефтяных масел), включающие процессы отстоя, сепарации, фильтрации, отгона горючего, промывку водой, коагуляцию, адсорбцию, сернокислотную и щелочную очистку и ряд других, которые характеризуются значительными энергетическими и материальными затратами.

Перед авторами стояла задача разработать комбинированный процесс регенерации и утилизации отработанных масел с одновременным получением пластичных смазок с требуемым качеством согласно нормативным документам.

Известен способ получения пластичных смазок на различной масляной основе, который включает следующие технологические операции: получение однородной суспензии мыла и масла в специальном аппарате-диспергаторе, нагревание суспензии до образования однородного расплава мыла в масле в соответствующем аппарате, охлаждение смазки с образованием заданной структуры при определенной скорости охлаждения в холодильном устройстве и механическая обработка на перетирочной машине или гомогенизаторе (4 - Великовский Д.С. и др. Консистентные смазки).

Основными недостатками способа являются его трудоемкость и использование сложного и дорогостоящего оборудования, что сказывается на себестоимости пластичных смазок.

Наиболее близким к предлагаемому способу и взятым за прототип является способ получения пластичных смазок путем подачи сырьевых компонентов из дозаторов, их смешения в ультразвуковом смесителе и затем в перемешивающем устройстве, нагреве в трубчатой печи беспламенного горения или другом нагревателе непрерывного действия с одновременным омылением жирового сырья и диспергированием мыла в масле, подачей дисперсии мыла в масле в эвапоратор непрерывного действия для отделения воды и других нежелательных компонентов с последующим охлаждением продукта и проведением отделочных операций. Процесс получения смазки ведут непрерывно (5 - Авт. св. СССР N 228214, 1969, C 10 М 177/00 - прототип).

Описанный способ имеет ряд существенных недостатков: высокая себестоимость пластичных смазок за счет использования процесса омыления жирового сырья и диспергирование мыла в трубчатой печи беспламенного горения. Кроме того, основой пластичных смазок (65-95%) являются товарные минеральные масла, достаточно дорогой и дефицитный продукт (например, ориентировочная цена по состоянию на 1.01.1999 г. 1 т минерального масла веретенного АУ составляет 6 тыс. руб. при годовой потребности этого масла на производство пластичных смазок ~ 2000 т).

Технический результат - снижение себестоимости пластичных смазок с одновременным сокращением объема отходов производства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения пластичной смазки, включающем смешение масляной основы с загущающим агентом, нагревание реакционной смеси в реакторе с заданной скоростью и последующее обезвоживание, охлаждение, гомогенизацию и деаэрацию до момента фиксации товарного продукта, согласно изобретению в качестве загущающего агента используют концентрат сажи, полученный из отработанного моторного масла, которое предварительно подвергают электрокрекингу с последующим вакуумным центрифугированием на очищенное масло и концентрат сажи, при этом газообразные продукты, полученные при электрокрекинге, используют в качестве технологического топлива для подогрева очищенного масла, которое используют в качестве масляной основы, для снижения вязкости отработанного моторного масла перед стадией электрокрекинга и в качестве теплоносителя в реакторе.

На чертеже представлена условно блок-схема установки, реализующей способ получения пластичной смазки.

Установка состоит из емкости 1 для отработанных масел, реактора 2 электрокрекинга, ступени 3 очистки газа, технологической печи 4, вакуумной центрифуги 5, сборника 6 для концентрата сажи, дозаторов 7, емкости 8 для нагретого масла, смесителя 9, реактора 10 с внутренним теплообменником, реактора 11 с мешалкой, гомогенизатора-деаэратора 12.

Для пояснения работы (реализации способа) установки введены условные обозначения потоков: Способ реализуется следующим образом: отработанное, очищенное от влаги и механических примесей моторное масло из емкости 1 насосом (насосы на чертеже не указаны) подается в реактор 2 электрокрекинга, где под действием электрического разряда происходит распад продуктов окисления, присадок и других инградиентов при температуре 2000 - 5000^oC с образованием суспензии углерода (сажи) в масле и газообразных продуктов, содержащих водород, ацетилен, метан, этилен и оксид углерода, хлористый или бромистый водород в случае присутствия в отработанных моторных маслах синтетических компонентов. Из реактора 2 газы направляют на стадию очистки 3 (для удаления HCl, HBr и т.д.), затем в технологическую печь 4 в качестве технологического топлива. Суспензию углерода (сажи) в масле из реактора 2 направляют в вакуумную центрифугу 5, где разделяют ее на очищенное масло, концентрат сажи и легколетучие углеводороды, которые затем подаются в технологическую печь 4 в качестве технологического топлива. Концентрат сажи из центрифуги 5 подают в сборник 6 и далее в дозатор 7, а очищенное масло в технологическую печь 4 для нагрева до необходимой температуры (130-150^oC), одновременно направляя его часть для смешения с отработанным маслам для снижения вязкости среды перед стадией 2 электрокрекинга. Нагретое масло из печи 4 собирают в емкость 8, откуда насосом подают в смеситель 9 как масляную основу и в качестве теплоносителя в обогревательную рубашку и внутренний теплообменник реактора 10, откуда оно возвращается в технологическую печь 4 для повторного нагрева. В смеситель 9 одновременно с нагретым очищенным маслом в качестве масляной основы и концентратом сажи в качестве загущающего агента через дозаторы 7 в зависимости от заданного состава смазки подаются функциональные присадки. Смесь ингридиентов из смесителя 9 вводят в реактор 10. Реакционную смесь в реакторе 10 подогревают и перемешивают и затем в ректоре 11 обезвоживают, охлаждают (холодильник реактора 11). Готовый продукт потом подвергают гомогенизации и деаэрации на стадии 12.

Суть заявляемого способа заключается в том, что используют отработанные масла в качестве сырья для получения очищенного масла (масляная основа и теплоноситель), концентрата сажи (загущающий агент), газообразных продуктов (технологическое топливо), используемых взамен дорогостоящих и дефицитных компонентов при производстве пластичных смазок, тем самым снижая их себе стоимость и трудоемкость процесса производства.

В табл. 2 приведены характеристики исходного и подвергнутого электрокрегингу моторного масла. Очищенное от воды и механических примесей отработанное моторное масло при температуре 60-80^oC подают в реактор 2 электрокрекинга. Электрокрекинг ведут при температурах 80-200^oC, удельном расходе электроэнергии 3 кВт·ч/кг сырья. Суспензию углерода (сажи) в масле направляют в вакуумную центрифугу 4, где отделяют концентрат сажи (20% на сухое вещество) от очищенного масла.

Газообразные продукты (табл. 3) используют в качестве технологического топлива. Концентрат сажи используют либо как основу сажевой смазки (пасты), добавляя в него необходимые присадки, либо вводят в состав мыльных смазок. Это позволяет в значительной степени экономить дорогостоящие ингридиенты, используемые при производстве мыльных и немыльных смазок, и уменьшить размеры реакционных устройств на стадии диспергирования и варки мыл.

На стадии центрифугирования 5 отделяют легколетучие углеводороды, образовавшиеся в результате крекинга компонентов отработанного масла, и направляют их в технологическую печь 4, как технологическое топливо.

Газообразные продукты электрокрекинга подвергают дополнительной очистке 3 от присутствия синтетических компонентов, содержащих атомы галлогенов, кислорода или азота (табл. 4) для их удаления.

Были получены 2 опытных образца пластичной смазки по заявленному способу, которые испытаны в сравнении с товарными смазками. Исходным продуктом взято отработанное масло по образцу N 1 (табл. 2).

По результатам испытаний опытных образцов смазок установлено, что опытные образцы смазки (N 1 и N 2) не уступают по качеству (табл. 5, п. 1, п. 2 и п. З) товарным смазкам ЦИАТИМ-201 и Графитной.

Таким образом, заявляемый способ позволяет путем использования отходов производства (отработанных масел) снизить себестоимость пластичных смазок за счет снижения затрат на компоненты смазки (масляную основу и загущающий агент), технологическое топливо и расхода теплоносителя.

Таким образом, заявляемый способ отвечает условиям патентоспособности.

Заявляемый способ оперативен, прост и реализуем, планируется его введение в ОАО "МОПЗ "Нефтепродукт" в 2001 году.

Применение изобретения позволит уменьшить объем отработанных масел и снизить расход дефицитных компонентов пластичных смазок.

Литература 1. ГОСТ 21046-86. Нефтепродукты отработанные. Общие технические условия. М.: Изд. Стандартов, 1986, С. 2-3.

2. Чулков П.В., Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы. М.: Политехника, 1966, С. 254.

3. Шашкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных нефтяных масел. М.: Химия, 1970, С. 59-108.

4. Великовский Д.С. и др. Консистентные смазки. М.: Химия, 1966, С. 202.

5. Авторское свидетельство СССР N 228214, 1969. (прототип).

Формула изобретения

Способ получения пластичной смазки, включающий смешение масляной основы с загущающим агентом, нагревание реакционной смеси в реакторе с заданной скоростью и последующее обезвоживание, охлаждение, гомогенизацию и деаэрацию до момента фиксации товарного продукта, отличающийся тем, что в качестве загущающего агента используют концентрат сажи, полученный из отработанного моторного масла, которое предварительно подвергают электрокрекингу с последующим вакуумным центрифугированием на очищенное масло и концентрат сажи, при этом газообразные продукты, полученные при электрокрекинге, используют в качестве технологического топлива для подогрева очищенного масла, которое используют в качестве масляной основы, для снижения вязкости отработанного моторного масла перед стадией электрокрекинга и в качестве теплоносителя в реакторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4