Сравнительный анализ экспериментальных исследований физических и физико-химических показателей отработанного и очищенного масел, полученных путем селективной очистки

Для определения физико-химических показателей масел: кинематической вязкости (с расчетом динамической), содержания нерастворимого остатка, содержанием воды кислотного числа, цвета масла использовались ГОСТированные методики.

В результате экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных условиях на небольших количествах масел, определена оптимальная концентрация вводимого экстрагирующего компонента и температурный режим для наиболее интенсивного процесса коагуляции и последующего осаждения загрязнений.

В результате эксперимента определено, что после внесения олеума и интенсивного перемешивания с ним масла произошло укрупнение частиц, которые были удалены центрифугированием [1].

Рассматривая данные анализа физико-химических показателей масел установлено, что содержание нерастворимого осадка при очистке масла по разработанному способу снижается в 3-4 раза в очищенном масле по сравнению с исходным, кислотность уменьшается в 2-3 раза, вязкость масла и температура вспышки масла в процессе его очистки изменяется незначительно и составляет 3 -5% от уровня исходного загрязненного масла.

Анализируя цветность масла можно констатировать, что в процессе очистки отработанных моторных масел балл цветности снижается с 8 до 6.

Оценку пригодности масла к повторному использованию целесообразно оценивать по кислотному числу.

Такой подход позволяет оценить ресурс очищенного отработанного масла, задавшись значением кислотного числа свежего и очищенного масла.

Так, например, партия очищенного масла удовлетворяет всем требованиям для применения в двигателе, однако его нейтрализующие свойства недостаточно близки к предельным значениям. (К-0,9мг/КОН/г). Если это масло смешать со свежим в пропорции 50:50, то в результате все его физико-химические показатели улучшатся и его можно будет использовать повторно определенное время [1].

Таблица 1 – Использованные физико-химические методы анализа

	Характеристики	Название метода	Нормативный документ
1	Физико-химические характеристики	Определение плотности ареометром	ГОСТ 3900-85
2		Определение динамической вязкости и расчет кинематической	ГОСТ 33-2000
3		Определение температуры застывания	ГОСТ 20287-91
4	Состав	Определение содержания воды	ГОСТ 2477-65
5		Определение содержания механических примесей	ГОСТ 10577-78

• 3.1    Анализ значений определения кинематической вязкости отработанных и очищенных масел. Инструкция выполнена в соответствии с

  ГОСТ 33-2000. (рис.1).

• 3.2    Анализ определения кислотного числа отработанных и очищенных моторных масел. Инструкция выполнена в соответствии с ГОСТ 5985-79. (рис.2).

■ V, мм2/с2 отраб. масла

■ V, мм2/с2 очищ. масла

Рисунок 1 - Сравнительная диаграмма значений кинематической вязкости отработанных и очищенных масел

1,2

0,8

0,6

0,4

0,2

■ Значения К для отработанных масел

■ Значения К для очищенных масел

1 проба

2 проба

3 проба

Рисунок 2 – Сравнительная диаграмма значений кислотного числа (К) отработанных и очищенных масел

• 3.3    Определение оптической плотности очищенных моторных масел.

• 3.4    Анализ определения цветности отработанных и очищенных моторных масел на колориметре ЦНТ. Инструкция выполнена в соответствии с ГОСТ 20284-74 (рис.4)

  

  Проба№1      Проба№2      Проба №3

  
  

Определение оптической плотности отработанных моторных масел проводилось на концентрационном фотоэлектрическом колориметре типа

Рисунок 3 – Сравнительная диаграмма значений оптической плотности масел

• ■    ЦНТ отраб. масла

• ■    ЦНТ очищ масла

• 3 .5 Анализ определения температуры застывания отработанных и

• очищенных моторных масел. Инструкция выполнена в соответствии с

  ГОСТ 20287-91 (рис.5).

Рисунок 4 – Сравнительная диаграмма значений цветности отработанных и очищенных масел

■ Значения для отраб. масел

■ Значения для очищ масел

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Рисунок 5 – Сравнительная диаграмма значений температуры застывания отработанных и очищенных масел

• 4    Краткий анализ разработанного способа селективной очистки отработанного масла и расчет материального баланса.

В качестве основного экстрагирующего компонента выбран олеум фирмы СКАТ, представляющий собой дымящую жидкость, при концентрации SO 2 20% по массе температура плавления 11,0°С, температура кипения 166,5 °С. Для проведения очистки были взяты 3 пробы отработанных моторных масел с трех маслосменительных станций.

Лабораторный процесс селективной очистки состоит из следующих стадий: подготовка сырья, подогрев (до 45±5⁰С), внесение экстрагента, интенсивное перемешивание в экстракторе, центрифугирование, выдача и хранение масла [2].

Аппаратура и реактивы: экстрактор с механическим перемешивающим устройством; термостат типа ИТ-2; сушильный шкаф; лабораторный автотрансформатор; конусообразная воронка объемом 50-100 см3; колба вместимостью 250 см3; фильтровальная бумага; растворитель олеум (табл 5).

Далее рассчитывали материальный баланс процесса (табл.6) [3].

Таблица 6 – Материальный баланс селективной очистки отработанных масел олеумом

Исходные данные	Масса, г	Сырье, %	Содержание, %
Исходные вещества:
Сырье (G р )	100	100	100
Растворитель (G р )	120	120	100
Всего:	220	220
Взято:
Раствор рафината	88	88	100
состоит из:	57	57	67,0
Рафинат (G раф ) Растворитель (G рр )	31	31	16,47
Раствор экстракта	132	132	100
состоит из:	43	43	25,9
Экстракт (G э ) Растворитель (G рэ )	89	136	53,94
Всего:	220	220	-

Из этого следует, что при очистке отработанного масла олеумом, массовое количество полученного рафината из общей смеси составляет 57 г на 120 г экстрагирующего компонента олеума. В процентном соотношении составляет: 32% по массе - рафинат и 68% - экстракт.

Исследования, выполненные в лабораторных условиях на небольших объемах отработанных масел, позволили обосновать возможность применения эксрагирующего компонента олеума.

Введенный в масло олеум распределяется равномерно по всему объему. В результате перемешивания происходит коагуляция диспергированных в отработанном масле загрязнений [3].

При очистке масла с использованием данного агента происходит его осветление в силу активности ионов олеума в отношении смол, содержащихся в отработанном масле.

В результате теоретического анализа и экспериментальных исследований актуального вопроса - очистки отработанных масел получено новое решение, заключающееся в разработке лабораторного способа и установки с использованием экстрагирующего компонента в условиях лаборатории. В результате разработки способа селективной очистки найден путь возможности частичного коагулирования и осаждения содержащихся в масле загрязнений. Экспериментально подтверждено, что применение центрифугирования с использованием экстрагирующего компонента значительно повышает качество очистки. Высокое качество очистки достигается при интенсивном перемешивании с помощью ротора экстрактора от 200 до 300 об/мин, температура очищаемого масла 45\±50оС, время очистки Т = 60-80 минут. Физико-химическими методами исследования сырья установлено преимущества процесса очистки с использованием олеума по сравнению с обычным центрифугированием. За время очистки масла по предлагаемому способу содержание нерастворимого осадка снижается в 3-4 раза, балл цветности снижается с 8 до 6 баллов.