Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Изобретение относится к области черной металлургии и к области переработки промышленных и бытовых отходов, в частности к сфере переработки и утилизации отходов нефтепродуктов, и может быть использовано для эффективной утилизации отработанных моторных масел (ОММ) в доменной плавке.

ОММ являются опасным загрязнителем окружающей среды и требуют полного и безопасного рециклинга. Моторные масла чаще всего представляют собой смеси минеральных масел с различными присадками. Эти смеси содержат биологически активные полициклические арены (ПА), являющиеся канцерогенными веществами, могущими вызывать злокачественные опухоли, воздействия на генетический код, повреждение зародыша и др. [1]. В процессе работы в картерных двигателях внутреннего сгорания моторные масла дополнительно загрязняются биологически активными продуктами неполного сгорания топлива, повышающими концентрацию ПА в маслах. Они загрязняются также частицами металла.

Известен способ утилизации ОММ, включающий их очистку от твердых частиц, обезвоживание и регенерацию с получением моторного масла [2]. Недостатком данного способа является низкое качество получаемого моторного масла, повышенное содержание в нем ПА и значительный выход отходов регенерации - промасленных сорбентов и реагентов, насыщенных токсичными и канцерогенными ингредиентами, которые требуют захоронения и сами являются источником загрязнения окружающей среды. По этой причине переработке по данному способу подвергаются не более 5% от всех собираемых ОММ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является известный способ утилизации ОММ, включающий очистку ОММ от твердых частиц, обезвоживание ОММ и сжигание их в топках котлов энергетических установок [3]. Недостатком этого способа является необходимость обезвоживания ОММ и загрязнение воздушного бассейна содержащимися в маслах ПА, которые при низкотемпературном сжигании ОММ в топках котлов не уничтожаются. При сжигании ОММ в атмосферу выделяются образующиеся при этом опаснейшие токсиканты: полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны. Сжигание ОММ является, кроме того, источником загрязнения атмосферы оксидами серы и азота, а также соединениями тяжелых металлов.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков известных способов - аналога и прототипа, сокращение затрат на переработку ОММ, ликвидация вредных выбросов при утилизации ОММ и сокращение расхода кокса в доменной плавке.

Решение технической задачи изобретения достигается тем, что в известном способе утилизации ОММ, включающем очистку ОММ от твердых частиц, обезвоживание и сжигание ОММ в качестве топлива, ОММ очищают от твердых частиц крупностью более 50-75 мкм, обезвоживают до содержания воды не более 20-35%, направляют в эмульгирующий аппарат для получения стабильного вододисперсного топлива, нагревают его до температуры 50-90°С и вдувают через форсунки в воздушные фурмы доменных печей под давлением, превышающим давление горячего дутья на 50-250 кПа.

Сущность изобретения заключается в следующем. По своим энергетическим характеристикам и составу ОММ, не загрязненные водой и используемые для сжигания, близки к технологическим топливам, применяемым в доменной плавке: энергетическому углю, природному газу и мазуту (таблица 1) [3].

После очистки ОММ от твердых частиц крупностью более 50-75 мкм, обезвоживания до содержания воды не более 20-35% и нагрева его до 70-90°С ОММ под давлением, превышающим давление горячего дутья на 50-250 кПа, подают в фурмы доменной печи через трубки с форсунками. Диспергированные форсунками ОММ сгорают в фурменной зоне. Наличие в ОММ до 20-35% воды снижает энергетический потенциал этого технологического топлива, но способствует увеличению полноты его сгорания. Взрывообразное испарение воды в каплях ОММ в фурменной зоне улучшает диспергирование капель ОММ и ускоряет их воспламенение. Утилизация ОММ в соответствии с изобретением обеспечивает:

- полное отсутствие загрязнения атмосферы диоксинами и фуранами, которые при сжигании ОММ в доменной печи при температуре 2000-2200°С разлагаются и не регенерируются вновь. Продукты их разложения в сотни раз разбавляются компонентами доменного газа, а хлор частично связывается в соли щелочными металлами;

- полное отсутствие загрязнения атмосферы оксидами азота и серы. Оксиды азота если и образуются в фурменной зоне, то за ее пределами расходуются на окисление углерода кокса. Сера ОММ в результате ряда химических реакций между газовой, твердой и жидкой фазами в доменной печи переходит в шлак в виде стойких соединений - сульфидов кальция, не угрожающих загрязнению почвы, и грунтовых вод при последующем использовании доменного шлака в дорожном строительстве или для производства цемента;

- сокращение выбросов в атмосферу букета загрязняющих и токсичных веществ, сопровождающих производство кокса, благодаря сокращению потребления кокса на выплавку чугуна за счет замены его вдуваемым в печь ОММ.

Очистка ОММ от твердых частиц крупнее 50-75 мкм необходима для обеспечения нормальной работы тракта подачи ОММ от насоса до фурм и для обеспечения диспергирования ОММ форсунками. По условиям энергетической ценности ОММ, вдуваемых в фурмы доменной печи, содержание воды в них может доходить до 30-40%, что позволяет добавлять их в конденсат пропарки цистерн и других емкостей, используемых для перевозки и хранения нефтепродуктов. В эмульгирующем аппарате происходит диспергация воды и получается стабильное вододисперсное топливо. Подогрев этого топлива до температуры 70-90°С снижает его вязкость, улучшает диспергирование при вдувании через форсунку и обеспечивает нормальную работу системы вдувания ОММ в воздушные фурмы доменной печи в зимнее время.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Компьютерное моделирование доменной плавки с вдуванием ОММ моделировали применительно к доменной печи №2 ОАО "НЛМК", выплавляющей передельный чугун при следующих условиях доменной плавки:

Состав шихты, %:

Агломерат НЛМК 78,17

Окатыши Лебединские 16,98

Руда Михайловская 0,16

Конвертерный шлак 4,69

Содержание железа в офлюсованной шихте - 55,8%.

Температура дутья - 1114°С, влажность дутья - 8,8 г/м³, содержание кислорода в дутье - 21%, давление газа на колошнике - 1,1 ати.

Расход вдуваемых ОММ был принят равным 25 кг/т, исходя из суммарного количества ОММ, собираемого в ОАО "НЛМК". Содержание воды в ОММ принято равным 20%.

Показатели работы доменной печи по результатам компьютерного моделирования с вдуванием ОММ (вариант А) и в базовом периоде (вариант Б) представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы, утилизация ОММ в соответствии с изобретением обеспечивает их глобальный безотходный рециклинг и снижает расход кокса в доменной плавке. Утилизация ОММ в соответствии с изобретением исключает загрязнение воздушного бассейна экотоксикантами, неизбежное при использовании известных способов - аналога и прототипа.

Источники информации

1. Руденко Б.А., Шлихтер Э.Б. Полициклические ароматические углеводороды и их влияние на окружающую среду. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994, 274 с.

2. Чуршуков B.C., Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Современные способы и средства регенерации отработанных масел. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987, 76 с.

3. Евдокимов А.Е., Фукс И.Г., Шабалина Т.Н., Багдасаров Л.Н. Смазочные материалы и проблемы экологии. - М.: ГУП, издательство "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000, с.282-315.