CC BY
159
УДК 621.899
Чуприна А.П., Костылева Е.В., Аржиновская Н.В.
РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННОГО ОГНЕСТОЙКОГО ТУРБИННОГО МАСЛА НА ОСНОВЕ ТРИКСИЛЕНИЛФОСФАТОВ
Чуприна Александра Павловна, студентка 1 курса магистратуры факультета биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: alexandra.chu82@gmail.com;
Костылева Елена Валерьевна, к.х.н., доцент кафедры промышленной экологии. Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20.
Аржиновская Наталья Валерьевна, заместитель руководителя ИЦ «Теплотехник» ОАО «Всероссийский
теплотехнический институт».
115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14.
В работе представлены результаты исследования контактной адсорбционной и щелочной регенерации отработанных огнестойких турбинных масел на основе триксиленилфосфатов. Показана возможность снижения кислотного числа отработанного масла до приемлемых для использования значений. Ключевые слова: регенерация масел; щелочная регенерация масел; адсорбционная регенерация масел; контактная регенерация масел; кислотное число.
RECOVERY OF WASTE FLAME-RESISTANT TURBINE OIL BASED ON TRIXYLENYL PHOSPHATE
Chuprina A.P., Kostyleva E.V., Arzhinovskaya N.V.*
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia * ALL-RUSSIA THERMAL ENGINEERING INSTITUTE, Moscow, Russia
Presented the results of research focused on recovery of waste flame-resistant turbine oil containing trixylenyl phosphate using alkali refining and contact adsorption techniques. Demonstrated possibility of reducing the waste oil acid number to the acceptable levels.
Keywords: oil regeneration; alkali refining; regenerative adsorption; contact regeneration; acid number.
Турбинные масла используют для смазки трущихся деталей и механизмов турбонасосов и турбин (паровых и водных) и как рабочую жидкость в циркуляционных системах других аппаратов. От качества используемых смазочных материалов напрямую зависит сохранность турбин и надежность их работы - именно смазки обеспечивают долговечность турбоузлов и подшипников.
В процессе длительной эксплуатации турбоагрегатов залитое в их системы смазывания масло претерпевает глубокие изменения. Эти изменения, называемые «старением», приводят к потере его эксплуатационных свойств. Тремя основными причинами ухудшения качественных характеристик турбинного масла можно назвать загрязнение механическими примесями, окисление и обводнение масла, которые в большинстве случаев тесно взаимосвязаны и влияют друг на друга [1].
В связи с этим поиск методов восстановления рабочих свойств турбинных масел, их регенерации по завершению срока службы является весьма актуальным. Выбор метода регенерации зависит от качества масла, идущего на восстановление, нормативных требований, предъявляемых к качеству смазки для использования в турбинах, характера и продуктов старения.
Огнестойкие синтетические турбинные масла предназначены для использования вместо опасных в пожарном отношении горючих нефтяных турбинных масел. В настоящее время нашли применение, главным образом, масла на основе триарилфосфатов.
В данной работе была проведена оценка возможности регенерации отработанного турбинного масла марки Fyrquel-L, предоставленного ОАО «ВТИ». Fyrquel-L представляет собой самозатухающую (огнестойкую) синтетическую безводную жидкость на основе триксиленилфосфатов, используемую в качестве смазки паровых турбин [2].
Основным показателем износа смазочных жидкостей является повышение его кислотного числа (КЧ). Кислотное число - свойство, которое отвечает за линейное распределение концентрации кислотных компонентов, которые присутствуют в жидкости. Оно показывает сколько миллиграммов гидроксида калия необходимо для нейтрализации 1 грамма масла (мг КОН/г). Степень регенерации турбинного масла оценивалась по изменению кислотного числа в соответствии с [3].
Кислотное число свежего масла марки Бущие^ составляло 0,02 мг КОН/г масла, исследованного отработанного масла - 0,98 мг КОН/г масла.
Согласно [1,4], основными методами снижения кислотного числа смазочных жидкостей являются адсорбционная (перколяционная, контактная, противоточная) и щелочная регенерации. В данной работе была исследована адсорбционная регенерация контактным способом. В качестве сорбентов были использованы: силикагель КСКГ, силикагель L 40/100 и бентонит.Так как силикагель марки КСКГ представлен гранулами довольно крупного размера, то с целью повышения эффективности (за счёт
увеличения площади контакта) была использована измельчённая фракция этого материала.
Контактную адсорбционную регенерацию проводили при следующих условиях: перемешивание 240 об/мин, температура 75 оС, время контакта - 2 часа, соотношение масса масла:масса сорбента 10:1. Результаты
эксперимента представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы, для регенерации турбинного масла лучшие результаты показал бентонит. Силикагель марки КСКГ в данных условиях работает менее эффективно.Также стоит отметить, что уменьшение размера фракций силикагеля марки КСКГ позволило значительно повысить его эффективность. Самым эффективным из исследуемых силикагелей является силикагель марки Ь40/100 с наиболее мелким размером фракций (до 100 мкм). В результате испытаний была достигнута высокая степень очистки исследуемого масла, однако ни один из сорбентов так и не позволил добиться изначальных значений кислотности.
Для исследования возможности повышения степени очистки при контактной адсорбции была проведена последовательная адсорбция с использованием бентонита в качестве сорбента первой стадии и силикагелей КСКГизм. и Ь 40/100 для второй (таблица 2). Можно видеть, что контактная адсорбция в несколько стадий позволяет достичь высокой степени очистки.
Таблица 2. Эффективность сочетания сорбентов при последовательной контактной адсорбционной регенерации отработанного масла БУщие1-Ь
Для восстановления эксплуатационных свойств отработанного масла с высоким показателем кислотного числа наиболее применима щелочная регенерация. Реагентами для проведения щелочной регенерации обычно являются водные растворы гидроксида натрия, карбоната натрия, тринатрийфосфата.Заключительной стадией
щелочной регенерации является адсорбционная очистка, которую проводят для удаления избытка влаги после промывки.
Щелочную очистку масла проводили по следующей методике. Навеску отработанного масла помещали в мерный стакан и нагревали до 80°С на песчаной бане. При непрерывном перемешивании в стакан с маслом вводили заданный объём водного раствора щелочного реагента. Смесь перемешивали при температуре 80°С в течении 1 часа со скоростью 240 об/мин. Затем отработанное масло отстаивали в той же ёмкости при подогреве. Отстоявшееся масло при перемешивании промывали нагретой до 75°С водой в течении 5 минут и отстаивали 10 минут до полного отделения водной фазы. Далее водную фазу удаляли. Промывку повторяли ещё 2 раза до нейтрального значения рН. Первую промывку проводили подкисленной водой для удаления и предотвращения образования эмульсии. Для удаления оставшейся воды в ёмкость с нейтрализованным маслом добавляли заданную навеску адсорбента, перемешивали и отстаивали до полного удаления воды. Щелочной реагент добавляли в 3-х кратном избытке по сравнению со стехиометрическим соотношением. Расход воды на одну промывку составлял 20% от массы масла на регенерацию.
Лучший результат по снижению кислотного числа показала обработка масла 4% водным раствором гидроксида натрия (таблица 3).При его использовании наблюдалось заметное осветление исследуемого масла после обработки по сравнению с исходной пробой отработанного масла и масла после регенерации другими реагентами. Использование на стадии адсорбционной доочистки бентонита позволило еще больше увеличить степень очистки масла и понизить кислотность до значения ниже чем, для свежего турбинного масла.
Таблица 3. Эффективность реагентов для щелочной регенерации отработанного масла ГУщие1-Ь
Реагент Кислотное число испытуемой пробы, мг К0Н/г Степень очистки исследуемого масла, %
№2СОЗ5% + КСКГ 0,089 90,92
МаэР045% + КСКГ 0,050 94,89
№0Н 4% + КСКГ 0,026 97,35
№0Н 4% 0,009 99,08
бентонит
Метод щелочной регенерации был также апробирован на образце отработанного огнестойкого масла на основе триксиленилфосфатов Reolube -ОМТ1 с высоким кислотным числом. Условия эксперимента были те же, но в качестве адсорбента был использован силикагель КСКГ другой партии. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 1. Эффективность использоваания сорбентов
при контактной адсорбционной регенерации _отработанного масла ГУщие1-Ь_
Сорбент Кислотное число Степень очистки
испытуемой пробы, мг К0Н/г исследуемого масла, %
Бентонит 0,098 90,0
Силикагель 0,40 59,18
КСКГ
Силикагель 0,205 79,08
КСКГ изм.
Силикагель 0,13 86,73
Ь 40/100
Сорбенты по стадиям Кислотное число испытуемой пробы, мг К0Н/г Степень очистки исследуемого масла, %
1.Бентонит 2.КСКГизм. 0,04 95,92
1.Бентонит 2. СГ Ь 40/100 0,07 92,86
Таблица 4. Щелочная регенерация отработанного масла Reolube OMTI
Реагенты Кислотное число исходного образца, мг КОН/г Кислотное число испытуемой пробы, мг КОН/г Степень очистки, %
1.ШОН 4% 2.Бентонит 2,30 0,015 99,35
1.ШОН 4% 2. КСКГ 2,30 0,015 99,35
Результаты определения кислотного числа пробы масла Reolube - ОМТ1 после щелочной регенерации (таблица 4) указывают на почти полное удаление кислых продуктов старения как при использовании на заключительной стадии бентонита, так и силикагеля.
Таким образом, по результатам экспериментов установлена возможность
применения исследованных методов для снижения кислотного числа отработанного масла, однако пока не исследованы изменения других качественных показателей продукта.
Список литературы
1.Ковальский Б. И. Современные методы очистки и регенерации отработанных смазочных масел: препринт/ Б. И. Ковальский, Ю. Н. Безбородов, Л. А. Фельдман, А. В. Юдин, О. Н. Петров. - Красноярск: Сиб. Федер. ун-т, 2011. - 104 с.
2. [Электронныйресурс].иК1: https://www.fyrquel.com/ru/.
3.РД 153-34.1-43.106.2001. Типовая инструкция по приемке, хранению и эксплуатации огнестойких турбинных масел типа ОМТИ.- М.: ОАО «ВТИ», 2002. - С. 24-26.
4. ГОСТ Р 56828.27-2017. Наилучшие доступные технологии. Ресурсосбережение. Методология обработки отходов в целях получения вторичных материальных ресурсов. - М.: Стандартинформ, 2017. -С. 5-9, 21-22.
