Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МЕМБРАННОЙ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО МОТОРНОГО МАСЛА

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к регенерации смазочных масел, в частности к стадии очистки отработанных моторных масел методами мембранной фильтрации от продуктов «старения» и механических загрязнений, и может быть использовано на маслоочистительных установках промышленности и сельского хозяйства.

Уровень техники

Известен способ очистки отработанного моторного масла, который включает в себя процессы фильтрации, нагрева, предварительной очистки с отстаиванием масла, удалением воды и перемешиванием оставшегося масла, а также процессы центрифугирования, дальнейшего нагрева, сепарирования и вывода полученных масла и воды. Новым в способе является воздействие на него деэмульгаторами перед сепарированием и после него, охлаждение его до температуры 50-75°C, воздействие на него электрическим полем в две стадии со снижающейся напряженностью и временем воздействия электрического поля 45-300°C в зависимости от состава масла (см. пат. № 2101335, МПК C10M175/02, опубл. 10.01.1998).

Недостатком указанного способа является то, что использование деэмульгаторов и процесса воздействия электрическим полем в две стадии приводит к большим затратам на осуществление очистки отработанного моторного масла.

Известен способ утилизации моторного масла, в котором отработанное моторное масло нагревают до 70-80°С и подают в аппарат центробежной очистки. В аппарате центробежной очистки происходит разделение на масляную фазу и водно-масляный шлам. Водно-масляный шлам затем подвергают фильтрации. В результате фильтрации происходит отделение водной фазы и масляного шлама. Масляный шлам можно дальше использовать при производстве асфальта. Масляную фазу подвергают очистке путем хемосорбционной и адсорбционной фильтрации. После чего очищенное отработанное моторное масло добавляют к свежему моторному маслу в количестве не более 30% (см. пат. № 2243254, МПК C10M175/02, опубл. 27.12.2004).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность процесса фильтрации сильнозагрязненных моторных масел.

Наиболее близким по технической сущности является способ ультрафильтрации моторного масла, который предусматривает нагрев моторного масла, заполнение мембранного модуля, разделение масла на концентрат и фильтрат при избыточном давлении, при этом перед заполнением модуля проводят центрифугирование масла с последующим внесением в масло гранулированного полиэтилена с размерами частиц 0,04-0,13 мм в количестве 0,19-1,0 кг/м² мембранной поверхности с последующим удалением последнего вместе с концентратом, причем заполнение мембранного модуля проводят в пульсирующем режиме, при температуре моторного масла 45-50°С (см. пат. № 2240855, МПК C10M175/02, опубл. 27.11.2004).

Недостатком известного способа является использование полимерного материала - гранулированного полиэтилена и относительно невысокая эффективность предварительной обработки отработанного моторного масла, что приводит к загрязнению поверхности мембран и к снижению скорости процесса фильтрации.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа мембранной очистки отработанного моторного масла на основе использования метода микрофильтрации после центрифугирования, что приводит к ускорению и повышению эффективности дальнейшей регенерации методом ультрафильтрации.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к ускорению, повышению эффективности процесса фильтрации, увеличению срока службы мембран и улучшению показателей получаемого на выходе из мембранной установки очищенного моторного масла.

Указанный технический результат достигается с помощью способа мембранной очистки отработанного моторного масла, включающего центрифугирование масла, нагрев моторного масла, заполнение мембранного модуля, разделение масла на концентрат и фильтрат под давлением, причем согласно изобретению, после центрифугирования предварительно очищенное отработанное моторное масло дополнительно очищают методом микрофильтрации при температуре (45±2)°С с применением микрофильтрационных мембран с размером пор 0,15-0,2 мкм и далее нагревают до температуры (55±5)°С с дальнейшей очисткой с помощью ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм, причем процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа.

Осуществление изобретения

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Осуществляют сбор отработанного моторного масла, затем центрифугируют для выделения загрязняющих примесей. Далее предварительно очищенное моторное масло с целью дополнительной очистки нагревают до (45±2)°С и очищают на мембранной установке с применением микрофильтрационных мембран с размером пор 0,15-0,2 мкм. Выбор дополнительной очистки микрофильтрационными мембранами при температуре масла не менее 43°С и не более 47°С позволяет задерживать вещества размерами до 0,15 мкм, что ведет к получению осветленного моторного масла. Зависимость проницаемости Q мембраны от температуры t отработанного моторного масла в канале баромембранного аппарата представлены на рисунке 1. Далее осветленное моторное масло нагревают до (55±5)°С. Затем нагретое осветленное масло очищают на мембранной установке с применением ультрафильтрационных полимерных мембран с размером пор 0,05 мкм. Выбор диапазона температуры отработанного моторного масла не менее 50°С и не более 60°С при очистке методом ультрафильтрации характеризует наиболее оптимальные показатели проницаемости мембран и наименьшие затраты на нагрев.

Рисунок 1 - Зависимость проницаемости Q мембраны от температуры t дополнительно очищенного отработанного моторного в канале баромембранного аппарата (Р=0,6÷0,7 МПа, V=0,6÷1,0 м/с, τ=0,5 ÷0,75 ч, С=0,5÷ 0,6%)

Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа (данный интервал получен экспериментальным путем).

Примеры реализации

Пример 1

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,2 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 50°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 11,2 кг/м²·ч.

Пример 2

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,2 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 55°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 12,5 кг/м²·ч.

Пример 3

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,2 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 60°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 12,9 кг/м²·ч.

Пример 4

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,15 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 50°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 11,6 кг/м²·ч.

Пример 5

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,15 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 55°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 12,6 кг/м²·ч.

Пример 6

Моторное масло нагревают до (45±2)°С, центрифугируют и подают на дополнительную очистку в мембранную установку методом микрофильтрации с размерами пор 0,15 мкм. Далее осветленное моторное нагревают до 60°С и подают в мембранную установку с дальнейшей очисткой процессом ультрафильтрации с размером пор 0,05 мкм. Процесс разделения проводят под давлением 0,2-0,5 МПа. Производительность процесса разделения по фильтрату 13,2 кг/м²·ч.

Результаты влияния дополнительной очистки методом микрофильтрации и температуры отработанного моторного масла на ускорение процесса разделения методом ультрафильтрации приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты реализации способа мембранной очистки отработанного моторного масла

Как видно из таблицы, использование микрофильтрационных мембран с размером пор 0,15 мкм не приводит к значительному увеличению проницаемости мембран в дальнейшей очистке методом ультрафильтрации (т.е. ускорению процесса ультрафильтрации). В то же время увеличение температуры не ведет к существенному повышению проницаемости мембран, т.е. ускорению процесса по сравнению с этим показателем при осуществлении процесса ультрафильтрации после дополнительной очистки отработанного моторного масла на мембранной установке методом микрофильтрации с размерами пор 0,2 мкм. Таким образом, для ускорения процесса наиболее оптимальным является пример 2, в котором необходимо применять более дешевые микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,2 мкм с оптимальным значением температуры дополнительно очищенного отработанного моторного масла 55°С. Ускорение процесса ультрафильтрации в сравнении с прототипом при осуществлении процесса по предлагаемому способу происходит за счет применения дополнительной очистке отработанного моторного масла методом микрофильтрации с последующим нагревом масла до 50-60°С.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- значительное ускорение процесса ультрафильтрации отработанного моторного масла;

- повышение эффективности процесса ультрафильтрации отработанного моторного масла;

- экологичность способа очистки отработанного моторного масла;

- снижение уровня энергетических и экономических затрат.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».

Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного способа для регенерации смазочных масел, который может быть использован на маслоочистительных установках промышленности и сельского хозяйства, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».