Щелочная очистка
Отдел утилизации отходов нефтепродуктов тел: 8(342) 279-09-09 i2790909@yandex.ru лицензии для утилизации нефтепродуктов, цена на отработанное масло от 6 до14 руб. за 1 кг.
Щелочная очистка
Щелочная очистка может быть завершающим этапом после сернокислотной очистки, первоначальным этапом щелочноземельной очистки, а также самостоятельным процессом при регенерации отработанных масел. Для щелочной очистки обычно применяют каустическую соду, кальцинированную соду и тринатрийфосфат.
При обработке щелочью масла, предварительно очищенного серной кислотой, нейтрализуются оставшиеся в масле кислые соединения с образованием сульфонафтеновых кислот, кислых и средних эфиров серной кислоты. Щелочь взаимодействует также с нафтеновыми кислотами, фенолами, дикарбоновыми и оксикарбоновыми кислотами, содержащимися в отработанных маслах.
В тех случаях, когда щелочная обработка масла не связана с сернокислотной очисткой (обычно так и бывает в практике регенерации), щелочь взаимодействует лишь с органическими кислотами — продуктами старения масла. В результате взаимодействия всех перечисленных выше веществ со щелочью образуются натриевые соли (мыла), которые легко переходят в водный щелочной раствор. Мыла хорошо растворяются в воде, особенно горячей.
Отстой масла после щелочной очистки является обязательной операцией. При этом спускают отстоявшиеся щелочные отбросы, а оставшиеся в масле (в основном во взвешенном состоянии) мыла удаляют путем промывки горячей водой.
Тесный контакт между щелочью и маслом обеспечивается, как правило, перемешиванием при помощи воздуха.
При обработке масла щелочью могут протекать гидролиз и образование эмульсий, затрудняющие процесс очистки.
Мыла (соли нафтеновых кислот) при растворении в воде или в слабых щелочах способны диссоциировать на щелочи и кислые соли органических кислот. Последние не растворяются в воде и хорошо растворяются в нефтепродуктах. Например, отмечается, что в нейтрализованном масле содержатся нафтеновые кислоты. Опыт показал, что с увеличением концентрации щелочи гидролиз мыл резко уменьшается, а с повышением температуры — усиливается. Поэтому для предотвращения гидролиза мыл нейтрализацию следовало бы проводить концентрированной щелочью и при пониженной температуре. Но оказывается, что в этих условиях возникает вторая опасность, наблюдающаяся при очистке щелочами, — образование водных эмульсий.
Эмульсии представляют собой систему двух взаимно нерастворимых жидкостей, в которой одна жидкость распределена в другой в виде мельчайших капель, находящихся во взвешенном состоянии. По внешнему виду эмульсии представляют собой непрозрачные однородные жидкости от белого до темного цвета. Существуют эмульсии двух типов: «масло в воде» и «вода в масле». Эмульсия «масло в воде» (когда мельчайшие частицы масла распределены в воде) называется гидрофильной. Гидрофильные эмульсии образуются в тех случаях, когда масло содержит значительное количество нафтеновых или жирных кислот.
Эмульсии «вода в масле» называются гидрофобными. В таких эмульсиях мельчайшие частицы воды распределены в масле.
Один вид эмульсии легко отличить от другого: капля гидрофильной эмульсии тонет в бензине и расслаивается в воде, а капля гидрофобной эмульсии, наоборот, разрушается в бензине и плавает на воде.
Образование эмульсий и стойкость их зависят от концентрации щелочи, температуры нагрева масла, интенсивности перемешивания и т. д. Чем крепче щелочь, тем легче образуются эмульсии. Но при увеличении температуры нагрева прочность эмульсии уменьшается. Особенно хорошо разрушается эмульсия при нагревании до 130° С в закрытых аппаратах при повышенном давлении (например, на установках типа РМ-50, РМ-100-63 и др.).
Разрушить эмульсию можно также введением деэмульгаторов. Гидрофильные эмульсии хорошо расслаиваются под действием растворов спирта, сульфата натрия, поваренной соли, хлористого кальция и др. Гидрофобные эмульсии разрушают натриевыми солями нафтеновых кислот и растворами минеральных солей.
Так как разрушить эмульсии довольно трудно, на практике предпочитают вести процесс щелочной очистки при малой концентрации щелочи и повышенной температуре.
Чаще всего очистку ведут раствором, содержащим 2,5—4% редкого натра (плотностью 1,03—1,05) и при температуре 70—80° С.
В некоторых случаях приходится прибегать к более крепким щелочам. Например, при регенерации отработанного масла с высоким кислотным числом полной нейтрализации кислых веществ добиваются только при обработке щелочным раствором, содержащим до 10% NaOH. Во избежание образования эмульсий процесс проводят при 90—95° С. Для промывки обработанного щелочью масла от непрореагировавшей щелочи и мыл применяется вода, не содержащая солей.
Иногда при промывке водой могут образоваться эмульсии, особенно в тех случаях, когда отработанное масло содержало значительное количество смол и асфальтенов. Чтобы избежать этого, а также для сокращения расхода воды первую промывку ведут подкисленной водой (НСl, H2SO4), а последующие — обычной. Промывка масла водой не исключает применения отбеливающей глины как заключительной стадии процесса щелочной очистки.
При щелочной очистке вместо едкого натра можно применять кальцинированную соду и тринатрийфосфат. Но расход их несколько выше, чем едкого натра. Щелочная очистка кислых масел проводится преимущественно 10—20%-ным раствором Na2СО3 и Na3P04. Промывка такого щелочного масла водой в некоторых случаях заменяется контактной обработкой отбеливающей глиной. Описанный выше метод щелочной очистки в практике регенерации называется «щелочь — земля».
Иногда при выщелачивании применяют гашеную известь (пушонку) Са(ОН)2 в сухом виде, а также в виде пульпы — известкового молока. Из-за низкой реакционной способности расход ее на масло составляет до 20%.
Количество щелочи V (в кг), необходимой для обработки кислого масла, можно определить по формуле:
V = 0,072 qN/s
где q — количество отработанного масла, кг; N — кислотное число масла, мг
КОН/г; s — концентрация щелочи в водном растворе, %.
Практически расход щелочи увеличивают в 2—3 раза по сравнению с расчетным.
Следует отметить, что водные растворы щелочных реагентов (NaOH, Na2CO3, Na3PO4) могут применяться в том случае, когда технологическое оборудование, на котором проводится регенерация, снабжено мешалкой с перемешивающим устройством (воздушным или механическим) и устройством для обезвоживания (сепараторы или испарители установок с вакуумным отсосом водяных паров).
Применение водных растворов щелочных реагентов для регенерации масел, особенно с высокими кислотными числами, предпочтительнее сернокислотной очистки. Кроме того, щелочная очистка в комплексе с контактной дает возможность получать более стабильные регенерированные масла, так как при этом из них полностью не извлекаются оставшиеся присадки.
Щелочные реагенты (Na2CO3 и Na3PO4) применяются и как эффективные коагуляторы при регенерации «нефильтрующихся» отработанных масел.