Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Непрерывная индустриализация народного хозяйства, ежегодный ввод в эксплуатацию большого числа двигателей, станочного оборудования, транспортных средств, энергетических мощностей, новых промышленных предприятий, оснащенных самой разнообразной техникой, связаны с расходом огромного количества нефтяных масел.
Если учесть, что 1 млн. автомобилей потребляет около 200 тыс. т/год, а 1 млн. тракторов 0,5—1,0 млн. т(год смазочных масел (причем производство автомобилей и тракторов резко увеличивается), то легко представить, какую важность приобретает рациональное и экономное расходование нефтепродуктов в народном хозяйстве. Это относится не только к моторным маслам, но и к индустриальным, компрессорным, трансформаторным, турбинным и др.
Одним из наиболее реальных источников пополнения масляных ресурсов является регенерация (восстановление качества) отработанных масел и повторное их использование.
Там, где регенерации масел уделяется должное внимание, предприятия получают большой экономический эффект. Так, только на девяти заводах Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения в 1967 г. регенерация нескольких тысяч тонн масел позволила сэкономить 234 тыс. руб.
Регенерация масел — экономически рентабельная отрасль народного хозяйства. При правильной организации процесса стоимость восстановленных масел на 40—70% ниже стоимости свежих масел при практически одинаковом их качестве.
Регенерация нефтяных масел осуществляется или непрерывной очисткой их во время работы в циркуляционных системах промышленного оборудования и двигателей при помощи фильтрующих устройств и центрифуг, или восстановлением отработанных масел, сливаемых из различных агрегатов и оборудования, на маслорегенерационных установках, как правило, в стационарных условиях (специальные маслорегенерационные станции, цехи, заводы).
Непрерывная очистка масла непосредственно на работающем оборудовании и в двигателях — наиболее рациональная форма регенерации, дающая максимальный технико-экономический эффект.
При этом способе увеличивается срок службы масла, соответственно сокращается его расход, а также увеличивается долговечность работы механизмов и оборудования. Последнее имеет не меньшее значение, чем проблема экономии масел. Так, износ основных деталей двигателей в случае применения фильтров тонкой очистки масла уменьшается в среднем на 35—38%.
Количество повторно используемых регенерированных масел в нашей стране непрерывно возрастает.
Необходимо активизировать техническую пропаганду за широкое внедрение во всех механизмах и машинах в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве различных современных фильтрующих устройств и центробежных маслоочистителей; организовать повсеместный сбор моторных и других масел (индустриальных, компрессорных, трансформаторных, турбинных) и ре;, генерацию их с использованием наиболее эффективного маслорегенерационного оборудования.
Авторы ставили своей целью привлечь внимание широких кругов специалистов к вопросам сбора и регенерации отработанных нефтяных масел, ознакомить их с технологией и техникой процессов восстановления смазочных масел и некоторых других нефтепродуктов. В книге приведен обширный экспериментальный материал по регенерации и очистке масел, обобщенный авторами за последние годы, как на основе работ, проведенных во Всесоюзной конторе «Реготмас», так и данных, полученных в других организациях.
Авторы будут благодарны читателям за деловые критические замечания и пожелания, способствующие улучшению содержания
книги.
ГЛАВА I
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ СВОЙСТВАМ МАСЕЛ
Минеральные масла должны, обладать хорошей смазывающей способностью: обеспечивать совершенную жидкостную смазку и надлежащую прочность масляной пленки во всех узлах трения механизмов в широком диапазоне скоростей, нагрузок и температур. Сохранность масляной пленки на трущихся поверхностях необходима для устранения полусухого или сухого трения, вызывающего износ и разрушение деталей.
Масло должно быть также химически стойким против окисления 'кислородом воздуха при повышенных температурах, а также не изменять своих свойств при транспортировке и хранении. Нестабильное масло подвержено быстрому окислению; из него выделяются осадки, могущие явиться причиной загрязнения машин, пригорания и поломки поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания и т. д.
При окислении нестабильных масел в них образуются коррозионно-агрессивные кислотные соединения, сокращающие срок службы масла и оборудования.
Масло должно быть не только стабильным по отношению к кислороду воздуха, но и в минимальной степени изменять качество в процессе работы под действием высокой температуры (не разлагаться), давления, влаги. Поэтому химическая стабильность масла характеризуется такими показателями, как окисляемость, коксуемость, кислотное число, число омыления и т. д.
Важными показателями качества масла являются также вязкость и характер зависимости вязкости от температуры. Недостаточная текучесть при низких температурах затрудняет, а иногда делает невозможным применение масел в зимних условиях.
Кроме того, в зависимости от условий эксплуатации к маслам предъявляются специфические требования, например повышенная смазочная способность масел для зубчатых передач, деэмульгирующая способность турбинных масел (турбинное масло в случае попадания в масляную систему воды должно обладать способностью быстро и полностью отделяться от нее).
Следовательно, чтобы масло могло быть использовано для тех или иных целей, оно должно отвечать специальным требованиям о предельно допустимых показателях его качества, изложенным в
технических спецификациях. Нарушение этих требований приводит к выходу оборудования из строя.
При работе в машинах и аппаратах нефтяные масла соприкасаются с металлами, подвергаются действию окружающего воздуха, температуры, давления, электрического поля, естественного света и других факторов, под влиянием которых с течением времени происходит изменение свойств масла: разложение, окисление, полимеризация и конденсация углеводородов, обугливание (неполное сгорание), разжижение горючим, загрязнение посторонними веществами и обводнение.
В результате в маслах накапливаются асфальто-смолистые соединения, коллоидальные кокс и сажа, различные соли, кислоты, а также металлические пыль и стружка, минеральная пыль, волокнистые вещества, вода и т. д. Весь этот сложный процесс измене-, ния физико-химических свойств масла называется его старением.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ МАСЕЛ ПРИМЕСЯМИ
Металлические частицы попадают в масло в результате стирания металла с поверхностей деталей; минеральные примеси — пыль, песок — засасываются в масляную систему из воздуха, накапливаются в работающем масле и вызывают интенсивный износ трущихся поверхностей. Особенно сильно загрязняются такими примесями масла при работе тракторов на пахоте и автомобилей на пыльных проселочных дорогах. В этих случаях содержание механических примесей в маслах достигает нескольких процентов.
В некоторых механизмах масла загрязняются угольной пылью (в шахтном оборудовании), очесами и волокнами (в производстве пряжи и тканей). Почти во все масла попадают также различные волокнистые вещества от обтирочных материалов.
Во время работы в двигателях и аппаратах масла обводняются. Вода проникает в масло из окружающего воздуха, из продуктов сгорания топлива или через неплотности водяных охлаждающих устройств.
Вода находится в масле в растворенном состоянии и в виде эмульсии; в зависимости от условий она может частично переходить из одного состояния в другое.
Гигроскопичность минеральных масел зависит от температуры масла и • окружающего воздуха. Например, раствормость воды (в %) в транформаторном масле в зависимости от его темпера-
0,011 0,042 0,0540,1050,011 0,042 0,0540,105туры такова:
0,011 0,042 0,054
0,105
0,011 0,042 0,054
0,105
5° С . .
25JС . .
50° С . .
75° С . .
С изменением температуры, связанным обычно с изменением режима работы машины или аппарата, происходит конденсация
на поверхности масла влаги, имеющейся в воздухе, иногда в значительном количестве. Кроме того, в масле всегда есть немного растворенной влаги.
ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ
При соприкосновении масел с нагретыми частями машин происходит термическое разложение (крекинг), в результате которого образуются легкие летучие и тяжелые продукты. Кроме того, масла подвергаются значительным местным перегревам, а иногда (например, в масляных выключателях) частично сгорают, Склонность минеральных масел к термическому разложению зависит прежде всего от их углеводородного состава. Чем длиннее и сложнее молекулы углеводородов масел, тем легче они разлагаются под действием высокой температуры.
Например, при нагревании масла индустриального 45 в течение 1 ч при 425° С получается 85% продуктов разложения, при нагревании в тех же условиях газойля — только 33%.
Скорость разложения углеводородов возрастает с повышением температуры и в определенных температурных интервалах (400—450° С) подчиняется закону Вант-Гоффа, согласно которому с повышением температуры на каждые 10° С скорость разложения увеличивается в 2 раза. Например, если при 425° С образовалось 0,1 % продуктов разложения в минуту, то при 435° С их получится 0,2%, а при 445° С —0,4%.
Некоторые металлы (медь, цинк и др.) значительно снижают температуру разложения углеводородов, оказывая каталитическое действие на этот процесс.
ОКИСЛЕНИЕ
нении на саются с главнойнении на саются с главнойПри работе в двигателях, машинах, аппаратах, при хра- складах и транспортировании — всюду масла соприка- кислородом воздуха. Контакт с кислородом является причиной, вызывающей химическое изменение масла (окисление).
нении на саются с главной
нении на саются с главной
В процессе окисления изменяются физико-химические свойства масла, что, как правило, приводит к ухудшению его эксплуатационных свойств. Если процесс окисления зашел достаточно далеко, то.может потребоваться полное удаление масла из системы смазки машины и замена его свежим.
Устойчивость масла против окисления, т. е. скорость процесса окисления, глубина его, а также характер образующихся продуктов зависят от природы масла, температуры, давления воздуха, величины поверхности соприкосновения с воздухом, от наличия соединений, способных каталитически ускорять или замедлять этот процесс, продолжительности работы масла и т. д.
Н. И. Черножуков и С. Э. Крейн [1] установили, что из содержащихся в маслах углеводородов наиболее устойчивы против
окисления ароматические, промежуточное положение занимают нафтеновые и наиболее подвержены действию кислорода при высоких температурах парафиновые углеводороды.
При очистке в маслах оставляют небольшое количество смол, которые являются естественными антиокислителями. В результате окисления смолистых веществ, содержащихся в масле, получаются нерастворимые в нем продукты уплотнения типа асфальтенов и карбенов.
При температуре до 20—30° С и нормальном давлении процесс окислении масла на воздухе идет медленно. С повышением температуры скорость его заметно возрастает [2]. При температурах 270—300° С и выше наряду с бурно протекающими процессами' окисления наблюдается термическое разложение углеводородов с.
образованием СОз, воды и углистых веществ.
Повышение давления кислорода также ускоряет процесс. Окисление масла в тонкой пленке в среде инертного газа (например, азота) протекает медленнее, чем в объеме и в среде кислорода.
Чем больше поверхность контакта масла с воздухом, тем более благоприятные условия создаются для диффузии кислорода внутрь . объема масла и, следовательно, для окислительной полимеризации,, и образования таких продуктов, как смолы, асфальтены.
лено,лено,что некоторые металлы и ихчто некоторые металлы и ихРяс. L Зависимость выхода продуктов окисления масла от времени контакта его с кислородом.Ряс. L Зависимость выхода продуктов окисления масла от времени контакта его с кислородом.Многочисленными наблюдениями и исследованиями установ- соли каталитически ускоряют окисление масел. Наиболее активными катализаторами являются. железо, медь, никель, свинец, марганец, цинк. Другие металлы, например алюминий, олово, практически не ускоряют окисления,а некоторые соли их даже тормозят его. Образующиеся в процессе работы масла металлические соли, например, нафтеновых кислот каталитически ускоряют окисление масла.
лено,
лено,
что некоторые металлы и их
что некоторые металлы и их
Ряс. L Зависимость выхода продуктов окисления масла от времени контакта его с кислородом.
Ряс. L Зависимость выхода продуктов окисления масла от времени контакта его с кислородом.
Скорость -окислительных процессов возрастает и при наличии в масле воды, так как она активирует упомянутые выше катализа- торы. •'"■
На рис. 1 показан характер зависимости выхода продуктов окисления от времени контакта масла с кислородом воздуха. В начальный период окисление идет медленно, затем интенсивность его возрастает, достигает максимума и, наконец, замедляется и стре- . мится к нулю.
При работе масел в машинах и двигателях наряду с процессами разложения и образованием первичных продуктов окисления (органических кислот, фенолов, спиртов, альдегидов, смол и т. д.) протекают вторичные процессы (полимеризация и конденсация), 12
В результате окисления масла образуется 8—18% кислых соединений, 39—57% смол и 4—11% других продуктов. z
Процесс окисления и окислительной полимеризации может идти по двум направлениям:
Углеводороды —>■ перекиси—Углеводороды —>■ перекиси—I—* кислоты —> оксикислоты —> эстолиды —>
Углеводороды —>■ перекиси—
Углеводороды —>■ перекиси—
—> асфальтогеновые кислоты
'—► смолы —> асфальтены —► карбены —►
—> карбоиды
Первое из направлений приводит к образованию кислых про- .дуктов, второе — нейтральных.
. Продукты глубокого окисления и уплотнения — оксйкислоты, асфальтогеновые кислоты, асфальтены, карбены и карбоиды в отличие от смол и кислот нерастворимы в масле; иногда они образуют коллоидные растворы или выпадают в осадок.
Все масла после длительного пребывания на свету при доступе воздуха темнеют в результате образования в них смол и других веществ. В темноте или на рассеянном свету окисление протекает значительно медленнее. Из изложенного выше следует, что внешние факторы оказывают значительное, и при том различное, влияние на состояние масел и определяют характер продуктов старения.
Критерием годности масел в первую очередь служит кислотное число. При этом необходимо иметь в виду не только величину кислотного числа, но и типы образующихся кислот.
Низкомолекулярные кислоты характеризуются большей коррозионной активностью, чем высокомолекулярные, и поэтому даже появление кислой водной вытяжки из масла может вызвать необходимость его замены, особенно когда в системе смазки присутствует вода. В безводном масле даже низкомолекулярные кислоты не представляют серьезной опасности. Например, после 500-часового испытания коррозия меди, железа и стали при работе на маслах, имеющих кислотное число 1,5 мг КОН/а, не превышала 0,03 мг/см2 поверхности металла. Эти же опыты показали, что в присутствии очень незначительного количества воды коррозия за указанный период достигала 0,70 мг1смг, т. ^ была выше более чем в 20 раз.
Особенно опасны масла с повышенными кислотными числами Для таких сплавов, как медно-свинцовые, кадмиевые и др. Кислоты, растворяя свинцовый компонент, например, медно-свинцо- вого сплава, превращают его в непрочную пористую структуру, что приводит к разрушению подшипника.
Образующиеся при окислении шламообразные продукты, отла-' ’ гаясь в маслопроводах, нарушают циркуляцию масла и могут являться причиной аварии в машинах с циркуляционной смазкой, В двигателях внутреннего сгорания и компрессорах эти отложения вызывают нагарообразование на клапанах, что в конечном счете приводит к неполадкам в работе двигателя.
Следовательно, склонность масла к образованию так называемого низкотемпературного шлама (асфальтенов, карбенов, кар- боидов, а также медных и железных мыл нафтеновых и -карбоновых кислот) имеет не меньшее значение, чем повышение его кислотного числа.
Повышение устойчивости масел против окисления при умеренных температурах достигается применением антиокислительных присадок. В условиях термического распада углеводородов анти- окислительные присадки оказываются неэффективными, поэтому их добавляют обычно к работающим при относительно мягких режимах трансформаторным и турбинным маслам и маслам для гидравлических систем.
В качестве антиокислительных присадок к- маслам применяют соединения фенольного типа (ионол, МБ-1, НГ-2246, ТБ-3), а также некоторые другие, например содержащие аминогруппы (дифениламин, АзНИИ-11), серу и фосфор (ВНИИ НП-350 и присадки типа ДФ-1).
Используемые в последние годы алкилфенолы не взаимодействуют с кислотами, не ухудшают электроизоляционных свойств
ТАБЛИЦА I
3' кислоты,т3' кислоты,тСтабилизация регенерированного трансформаторного масла различнымиантнокнслнтельнымн присадками
3' кислоты,
т
3' кислоты,
т
Масло а присадка
Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/а
Кислотное число окисленного масла мг КОН/г
Количество осадка после окисления %
нелетучих
летучих
Регенерированное масло * без присадки
0,007
0,001 '
0,28
0,04
То же с присадкой 0,2% ионола
0,002
0,001
0,06
0,00 0,00
0,00
0,4% ионола
0,2 96 НГ-2246 . . . .
0,001
0,004
0 0,007
0,02
0,4% НГ-2246 . . . .
0,000
0,000
0,08
0,00
0,05% антраниловой кислоты **
0,010
0,007
. 0,16
0,09
0,296 МБ-1
0,4% МБ-1
0,2% ДФ-1
■ 0,2% АзНИИ-11 . . .
0,000 .
0,000 0,000
0,09 0,04 0,19 0,11
0,00 0,00 0,01 . 0,01
0,4% АзНИИ-11 . . .
—
—
0,25
0,04 0,00
0,4% ВНИИ НП-350
—
—
0,09
0,2% дифениламина . .
0,000
0,000
0,09
0,03 0,06 0,00
0,4% дифениламина . .
0,2% ТБ-3
0,496 ТБ-3
0,001
0,002
0,002 0,000
0,17 0,09
0,002
0,004
0,06
0,01
♦ Отработанное масло с кислотным числом 0,17 мг КОН/а; регенерировано 3 % силикагеля КСК до кислотного числа 0,02 мг КОН/г.
** Высокие значения кислотного числа обусловлены присутствием самой антраниловой
масел, не окрашивают их. Наиболее перспективной антиокисли- тельной присадкой в настоящее время считают ионол. Кроме описанных, большой антиокислительной- активностью обладают присадки ЛАНИ-317, дисалицилиденэтилендиамин (типичный деактиватор), антраниловая кислота с сильными деактивирующими и пассивирующими свойствами и пирамидон (слабый ингибитор).
Присадки типа ДФ-1 кроме антиокислительного оказывают моющее, противокоррозионное, депрессорное и противоизносное действие.
В табл. 1 приведены данные о сравнительной активности анти- окислительных присадок.
РАЗЖИЖЕНИЕ МАСЛАРАЗЖИЖЕНИЕ МАСЛАГОРЮЧИМГОРЮЧИМ
РАЗЖИЖЕНИЕ МАСЛА
РАЗЖИЖЕНИЕ МАСЛА
ГОРЮЧИМ
ГОРЮЧИМ
Масла, применяемыеМасла, применяемыедля двигателейдля двигателейвнутреннего сговнутреннего сго
Масла, применяемые
Масла, применяемые
для двигателей
для двигателей
внутреннего сго
внутреннего сго
рания, не только смазывают трущиеся поверхности и отводят тепло, но и создают затвор между поверхностями цилиндров и поршневыми кольцами, препятствуя прорыву газов из цилиндров в картер. Изменение вязкости таких масел при разбавлении тяжелыми фракциями горючего имеет большое значение.
Поступающая из карбюраторов в цилиндры двигателя рабочая смесь состоит из воздуха и горючего в парообразном состоянии и в виде капель. Последние оседают на стенках цилиндров и смешиваются с маслом. Кроме того, в начале работы двигателя, особенно при его запуске, пары топлива могут конденсироваться на холодных внутренних стенках цилиндров и попадать таким образом в масло.
Величины удельных нагрузок и скоростей взаимного движения деталей в узлах трения двигателя внутреннего сгорания таковы, что полноценную смазку можно было бы обеспечить при помощи масла значительно меньшей вязкости, чем у применяемых в настоящее время. Неизбежность разбавления масла горючим и связанное с этим снижение вязкости работающего масла вызывают необходимость использовать масла с достаточным запасом вязкости. Обычно в отработанных авиационных маслах содержание бензина составляет 2—3%, в автомобильных маслах — 3—7%. Следовательно, чем тяжелее применяемое топливо, т. е. чем выше тем- * пература его выкипания, тем медленнее оно испаряется, легче конденсируется и тем интенсивнее происходит разжижение масла. Действительно, если температура конца кипения авиационного бензина 180° С, то степень разжижения отработанного авиационного масла не превышает 3%; при температуре конца кипения автомобильных бензинов 195° С (А = 72) и 205° С (А = 66) степень разжижения масла при работе на этих топливах соответственно увеличивается до 7%, а в некоторых случаях — до 10%. Содержание в масле более 10% бензина считается недопустимым, так как при этом сильно увеличивается износ двигателя.
ТАБЛИЦА 2
на его температуру вспышки
Содержание в масле, %
Вязкость V100 с ст
Температура вспышки °C
бензина
дизельного топлива
0 .
8,8
194
а
7,5
79
6,9
65
6,1
48
3
8,1
165
—
6
7,7
148
Влияние содержания топливных фракций в масле
Степень разжижения масла струкции и состояния двигателя
горючим зависит также от кон- Чем больше изношен двигатель, тем значительнее разжижениегорючим зависит также от кон- Чем больше изношен двигатель, тем значительнее разжижениеРис. 2. Измеиеиие вязкости и температуры вспышки масла Дп-11 в зависимости от содержания в ием дизельного топлива:/ — вязкость; 2 — температура вспышки.Рис. 2. Измеиеиие вязкости и температуры вспышки масла Дп-11 в зависимости от содержания в ием дизельного топлива:/ — вязкость; 2 — температура вспышки.масла.
горючим зависит также от кон- Чем больше изношен двигатель, тем значительнее разжижение
горючим зависит также от кон- Чем больше изношен двигатель, тем значительнее разжижение
Рис. 2. Измеиеиие вязкости и температуры вспышки масла Дп-11 в зависимости от содержания в ием дизельного топлива:
/ — вязкость; 2 — температура вспышки.
Рис. 2. Измеиеиие вязкости и температуры вспышки масла Дп-11 в зависимости от содержания в ием дизельного топлива:
/ — вязкость; 2 — температура вспышки.
В технически исправных дизельных двигателях при правильной их эксплуатации разбавление масла практически ничтожно; однако в большинстве случаев оно повышается до 3—7%, а иногда до 10%.
Как правило, разжижение, масла горючим особенно интенсивно происходит в первые часы работы двигателей, затем скорость процесса значительно снижается, и, наконец, содержание горючего в маслах стабилизируется. Это можно объяснить тем, что, видимо, наряду с поступлением конденсата горючего в масло происходит его испарение, и, кроме того, тем, что через определенные промежутки времени доливают свежее маслц.
В результате разжижения топлива соответственно понижается температура вспышки и вязкость
3-1 п;3-1 п;' масла (табл. 2).
3-1 п;
3-1 п;
Из табл. 2 видно, что даже при небольшом содержании топливных фракций в масле значительно снижается его температура вспышки.
На рис. 2 показаны кривые изменения вязкости и температуры вспышки масла Дп-11 в зависимости от содержания в нем дизельного топлива.
Чем выше температура вспышки, тем большее время масло сохраняет первоначальные свойства при нагревании, тем меньше нагарообразование и испаряемость. Температурой вспышки характеризуется также огнеопасность масла.
При регенерации таких масел на современных маслорегенерационных установках практически полностью удаляются разжижающие компоненты.
Разжижение масла в карбюраторных двигателях в настоящее время происходит реже в основном за счет применения зимних бензинов с повышенной испаряемостью (ГОСТ 2084—67).
2 Зак. ?55
ГЛАВА П
ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА МАСЕЛ
РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП
Выше были кратко рассмотрены общие физико-химические изменения, которые претерпевают масла в процессе работы. В настоящей главе мы остановимся на изменениях качественных показателей, характерных для различных групп масел в зависимости от условий их эксплуатации. Методы регенерации отработанных масел находятся в прямой зависимости от глубины изменения их свойств в результате старения. Ниже рассмотрены основные группы масел, которые широко применяются в народном хозяйстве и чаще других подвергаются регенерации: 1) индустриальные; 2) для двигателей внутреннего сгорания (автотракторные, автомобильные, дизельные и авиационные); 3) компрессорные (для компрессоров и холодильных машин); 4) турбинные (для паровых и водяных турбин); 5) трансформаторные.
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ МАСЛА
Индустриальные масла применяются для смазки станочного оборудования, машин и механизмов промышленных предприятий, различных по сложности и условиям работы узлов трения и систем смазки.
В большинстве случаев индустриальные масла работают при сравнительно невысоких температурах окружающей среды и при отсутствии непосредственного контакта с паром, горячими воздухом и газами (металлообрабатывающие станки, текстильное оборудование, приборы, гидросистемы и т. п.).
Индустриальные масла представляют собой нефтяные дистилляты, различные по вязкости и степени очистки. Дистилляты из малосернистых нефтей подвергаются, в основном, кислотно-контактной и кислотно-щелочной очистке; масла сернистых нефтей — селективной очистке. Выщелоченные масла, например И-20В, содержащие повышенное количество смолисто-асфальтовых веществ, улучшающих их смазочные свойства и маслянистость, нельзя применять в циркуляционных системах смазки, так как они могут вызвать закупорку трубопроводов системы смазки вследствие значительного образования осадков.
Следует отметить, что индустриальные масла, вырабатываемые из сернистых нефтей, несмотря на присутствие серы, высококачественные; сера находится в них в связанном состоянии и поэтому не
оказывает вредного действия на металл. Они обладают хорошими противоизносными и вязкостно-температурными свойствами..
Наиболее важным показателем Для индустриальных масел является вязкость, так как она определяет способность масла работать в механизмах при различных нагрузках, и этим показателем в первую очередь руководствуются при подборе смазочного материала для оборудования машиностроительных предприятий.
Индустриальные масла условно делят на три группы: легкие, средние и тяжелые.
Легкие индустриальные масла характеризуются кинематичё- ской вязкостью vso 4-—10 сст и применяются для высокоскоростных р малонагруженных механизмов (в легкой промышленности — для смазки прядильных, крутильных, трикотажных, швейных и вязальных машин; в машиностроении — для смазки механизмов, работающих со скоростью 10—15 тыс. об]мину К ним относятся масла для высокоскоростных механизмов Л (велосит) и Т (вазелиновое), швейное, сепараторное Л и др.
Средние индустриальные масла находятся в интервале вязкости V5o= Ю — 50 сст и разделяются по маркам следующим образом: И-12 (ИС-12), И-20 (ИС-20 и И-20В), И-30 (ИС-30), И-45 (ИС-45) и И-50 (ИС = 50, машинное СУ). Эти масла используются в текстильной промышленности для смазки машин и станков, в машиностроительной промышленности — для смазки большей части сверлильных, шлифовальных, металлорежущих станков и другого промышленного оборудования; в качестве гидравлических жидкостей для металлообрабатывающих станков и других механизмов, при термической обработке металлов (закалка) и т. д.
, Тяжелые индустриальные масла составляют группу масел с вязкостью vioo = 9—30 сст. К ним относятся цилиндровое 11 (цилиндровое 2), цилиндровое 24 (вискозин), цилиндровое 38 и 52 (вапор), масло для прокатных станов (П-28). Применяют эти масла для смазки цилиндров паровых машин, механизмов, работающих с большими нагрузками и малыми скоростями.
Индустриальными маслами смазывают в основном такие узлы трения, как подшипники, валы, цапфы, втулки и т. п. В зависимости от конструкций и условий работы механизмов применяются различные системы смазки и смазочные устройства.
Система смазки, при которой каждая пара трущихся поверхностей смазывается отдельно, независимо одна от другой называется индивидуальной. Если же от одного смазочного устройства смазывается одновременно несколько трущихся пар, такая система называется централизованной.
По времени подачи смазки к трущимся парам различают периодическую и непрерывную системы смазки (при периодической масло подается через определенные промежутки времени, при непрерывной— непрерывно в течение всей работы механизма).
Смазка может подаваться к трущимся деталям самотеком и под давлением от специального насоса (принудительная).
Система смазки может быть проточной, когда масло используется однократно и не возвращается обратно к смазочным поверхностям; циркуляционной, когда масло многократно циркулирует в системе, и смешанной, т. е. для части трущихся пар проточной, а для других — циркуляционной.
На рис. 3 показана централизованная циркуляционная подача жидкой смазки под давлением. В этой системе отработанное масло стекает по трубе 1 в маслосборник 2, где фильтруется и отстаи-
Рис. 3. Централизованная система смазки:
/ — труба; 2 — маслосборник; 3 — насос; 4 — фильтр-холодильник; 5 — маслопроводящая магистраль; 6 — запасной насос; 7, 8 —обводные маслопроводы; 9 — вентили; 10 — обратные клапаны; //—предохранительный клапан; 12— сбросовая труба; 13 — манометр; 14 — термометр;
/5 — указатель движения масла; /6 — электроподогреватель.
вается, после чего насосом 3 подается через фильтр-холодильник 4 в общую маслопроводящую магистраль 5, а из нее распределяется по смазываемым точкам.
На рис. 4 приведена схема установки автоматической смазочной системы, снабженной аппаратурой для очистки масла от механических примесей и воды. Масло очищается периодически, независимо от работы всей смазочной системы. Из отстойника оно подается основным или запасным насосом через подогреватель (где нагревается до 80° С) в центрифугу, из которой очищенное масло поступает в отстойник (резервуар).
На рис. 5 показана схема циркуляционной смазки коробки скоростей токарного станка. Из резервуара / насосом 2 масло подается через фильтр 3 в маслораспределитель 4. Отработанное 3-1; масло собирается в коробке скоростей и стекает по трубке 5 в ре- 117 зервуар.
Индустриальные масла работают при сравнительно невысоких температурах (не выше 65—70° С). Изменение качества их проис-
Рис. 4. Автоматическая циркуляционная система смазки: /--маслоотводящая линия; 2 —отстойник; 3, 4 — змеевики для подогрева масла; 5, 20 — основные насосы; 6, 21 — запасные насосы; 7 — предохранительный клапан; 8 —фильтр; 9 — электропривод; 10 — маслоохладитель; 11 — маслопровод; 12 — пресс-бак; 13, /4—реле управления основного и запасного насосов; 15 — реле сигнализации; 16 — манометр; 17 — паровой змеевик; /8— вентиль; 19 -обратные клапаны; 22 - подогреватель; 23 - центрифуга; 24 -указатель движения масла.
ходит в основном в результате загрязнения механическими приме- сями (песком, пылью, волокнами, частицами металла) и обводнения.
Рис. 5. Схема смазки коробки скоростей токарного станка:/ — резервуар; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — маслопровод-распределитель; 5 —трубка.Рис. 5. Схема смазки коробки скоростей токарного станка:/ — резервуар; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — маслопровод-распределитель; 5 —трубка.
Рис. 5. Схема смазки коробки скоростей токарного станка:
/ — резервуар; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — маслопровод-распределитель; 5 —трубка.
Рис. 5. Схема смазки коробки скоростей токарного станка:
/ — резервуар; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — маслопровод-распределитель; 5 —трубка.
При циркуляционной системе смазки и длительном пребывании масла в системе в нем неизбежно протекают окислительные процессы с образованием смолисто-асфальтовых веществ, образующих
шлам, отлагающийся в виде осадка. При этом повышается кислотное число масла и его зольность (главным образом за счет механических примесей).
В табл. 3 приведены данные, характеризующие изменение свойств индустриальных масел в процессе их эксплуатации.
ТАБЛИЦА 3
Изменение свойств индустриальных масел, отобранных из систем металлорежущих станков
Станкй
^Вязкость ^50 ССТ
Содержание примесей
Зольность X
Кислотйое число мг КОНАг
суммарное
несгораемых
Зубофрезерный (коробка око- ростей) . . .' Зубодолбежный (ванна) . . . Карусельный
23,0
42,3
42,5
0,008
0,9228
0,0114
0,003 0,377 0,0124
0,008 1,2880 0,0190
0,07 0,28 0,23
Токарный 1К62. . .
29,3
0,039 ■
0,027
0,0435
0,27
автомат -
43,0
0,072
0,0616
0,0712
0,29
Продольно-шлифовальный (гидравлическая система) . .
43,0
0,031
0,0212
■ 0,0326
0,099
Токарно-копировальиый полу-
автомат (гидравлическая система) .. . .
22,1
0,008
0,005
0,0271
—
Внутришлифовальный (гидравлическая система) . . .
40,2
0,0515
0,038
0,0385
0,37
МАСЛА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Как указывалось выше, эта группа включает масла для ' смазки карбюраторных и дизельных двигателей, т. е. автотракторные, автомобильные, авиационные и дизельные масла.
Условия работы этих масел зависят от устройства системы смазки, удельного давления между трущимися деталями, относительной скорости перемещения трущихся поверхностей, от материалов, из которых изготовлены трущиеся детали, и окружающей среды. В двигателе на условия работы масла влияет также качество применяемого топлива.
Устройство системы смазки определяет количество подаваемого масла, интенсивность отвода тепла, характер окисления масла и способ его очистки.
4-7-694-7-69Все современные двигатели внутреннего сгорания имеют комбинированную систему смазки (рис. 6), при которой наиболее нагруженные узлы трения, в первую очередь подшипники коленчатого вала, смазываются под давлением, а остальные трущиеся пары, например пара поршень — цилиндр, шестерни, клапанный механизм, — методом разбрызгивания.
4-7
-69
4-7
-69
Автотракторные, автомобильные и дизельные масла
Автотракторные, автомобильные и дизельные масла при обычных температурах устойчивы против окисления, и физико-химические свойства их могут долгие годы оставаться без существенных изменений.
Все усовершенствования двигателей внутреннего сгорания ведут; к повышению температур в них, в результате чего условия работы масел становятся все более жесткими. Температура деталей
Рис. 6. Принципиальная схема системы смазки двигателя ЯМЗ-236:
1 — радиаторная секция масляного насоса; 2 — маслозаборник масляного иасоса; 3 —нагнетательная (основная) секция масляного насоса; 4 — фильтр грубой очистки масла; 5 —центробежный маслоочиститель; б — предохранительный клапан фильтра предварительной очистки масла (в корпусе фильтра); 7 — редукционный клапан нагнетательной секции (в корпусе насоса); 8 — радиатор охлаждения масла; 9 — предохранительный клапан радиаторной секции; 10 — сливной клапан; 11 — манометр; 12 — поддон картера.
Линии: /- к компрессору; II — слив в поддон; III — к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и к поршневым пальцам; IV — к подшипникам распределительного вала| V — ,к подшипникам коромысел; VI — в поддон.
цилиндро-поршневой группы достигает 250—300° С. При этом углеводороды масла претерпевают химические изменения, на деталях двигателя образуются углеродистые отложения, в масле накапливаются продукты окисления.
В зависимости от температуры, при которой происходит окисление масла, могут образоваться шламы, лаки и нагары. Шламы представляют собой густые (мазеобразные) липкие продукты темного цвета, выпадающие из масла в виде осадка и образующие отложения в картерах, маслопроводах, фильтрах, клапанной коробке, маслоприемнике и др. Состав осадков непостоянен и зависит от качества масла и топлива, технического состояния двигателя и условий его эксплуатации. Анализ осадков показывает, что они являются эмульсией воды и масла, стабилизированной мы-
лами и продуктами окисления масла, и содержат нерастворимые в масле продукты. Осадки содержат 50—85% масла, 5—35% воды; 1—7% топлива; 2—15% оксикислот; 0,1—1,5% асфальтенов; 2—10% карбенов и карбоидов; зольность их составляет 1—8%. Осадки чаще всего образуются при пониженном тепловом режиме двигателя, когда создаются условия для конденсации воды в картере, поэтому их иногда называют низкотемпературными осадками.
Следует отметить, что в дизельных двигателях количество низкотемпературных осадков значительно меньше, чем в карбюраторных. Объясняется это тем, что дизельные двигатели чаще работают на режимах с полной нагрузкой.
Лаки представляют собой прочные тонкие пленки толщиной в десятые и сотые доли миллиметра, с гладкой поверхностью. Лаки образуются на деталях двигателя, нагревающихся до температуры около 250° С. Обычно лаковыми отложениями покрываются наружные и внутренние стенки поршня, поршневые кольца и верхние головки шатунов. Лаковые отложения вызывают пригорание поршневых колец. В основном в состав лаков входят: углерод (до 85%), водород и кислород. Большинство лаковых отложений трудно смыть растворителями, и поэтому их удаляют механическим путем или нагреванием деталей до 500—600° С.
Интенсивность лакообразования зависит как от качества масла, ’ так и от теплового режима двигателя и технического состояния его поршневой группы. При более жестком тепловом режиме и большом количестве газов, прорывающихся в картер (вследствие изношенности поршневой группы), лакообразование увеличивается.
Однако в основном интенсивность лакообразования определяется термоокислительной стабильностью, моющими свойствами, вязкостью и фракционным составом масла. Следует отметить, что маловязкие масла быстрее образуют лак, но в меньших количествах, чем более вязкие.
Нагар представляет собой твердую углеродистую массу с шероховатой поверхностью, которая образуется в камере сгорания, где температура превышает 2000° С. Нагар отлагается на стенках камеры сгорания, днище поршня, стенках верхнего пояска поршня (205—425°С), свечах зажигания, форсунках (350—850°С) и клапанах (425—815°С); в зависимости от состава он может иметь плотную, рыхлую или пластинчатую структуру.
Состав нагара зависит от состава и свойств сгорающих топлива и масла, а также загрязненности воздуха. Так, при работе на этилированном бензине примерно 50% нагара составляют соединения свинца. Основными элементами, образующими нагар при работе на неэтилированном бензине, являются углерод (до 75%), кислород (до 20%) и водород (до 5%).
Качество и расход масла влияют на скорость образования нагара только до получения определенной равновесной толщины его, после которой при данном температурном режиме нагарообразо-
вание прекращается. Равновесная толщина нагара наступает Примерно через 10—15 тыс. км пробега.
Поведение масла при повышенной температуре в двигателях применительно к поршневой группе оценивается двумя показателями: термоокислительной стабильностью и моющими (диспергирующими) свойствами.
Термоокислительная стабильность характеризует скорость образования продуктов окисления, из которых в дальнейшем получаются лаки. Этот показатель определяют путем окисления образца масла в тонком слое при 250° С по методу Папок.
Для количественной оценки лакообразования используют эталонную цветную шкалу, с которой сравнивают цвет боковой поверхности поршня двигателя после двухчасового испытания. Чтобы уменьшить лакообразование и пригорание колец, к автомобильным и дизельным маслам добавляют моющие присадки.
Моющие свойства, т. е. способность масла предотвращать сцепление частиц продуктов, получающихся в процессе окисления, как между собой, так и с металлическими поверхностями, определяют по методу ПЗВ на специальной одноцилиндровой установке.
Ассортимент автотракторных и автомобильных масел приведен в табл. 4.
ТАБЛИЦА 4
Ассортимент автотракторных и автомобильных масел
ПоказателиПоказателиВязкость, сстVioo. не менее , . .Vo, не более . . . .Индекс вязкости, не менее Температура, °C1 застывания, не вы- шевспышки, не нижеМоющие свойства по ПЗВ, баллыКоррозия, г}м2 . . . .Содержание механических примесей, %, ие более Вязкость, сстVioo. не менее , . .Vo, не более . . . .Индекс вязкости, не менее Температура, °C1 застывания, не вы- шевспышки, не нижеМоющие свойства по ПЗВ, баллыКоррозия, г}м2 . . . .Содержание механических примесей, %, ие более иа малосерннстых нефтей (ГОСТ 1862—63)из сернистых нефтей селективной очистки (ГОСТ 10 541-63)АСп-6А Сп-10АКЗп-б|АКЗп-10АКп-10АК-15АС-6| АС-8АС-1061061010156810' -1600—6001000——1000120020006060100120—— '858585-35-25-40-40-25-5-30-25-151751901601601902251902002000,5-0,5-—0,5-1,00,5-1,01,51,51,51,015-2815-28202015-28—85-880,030,03 ।0,030,030,03—0,0120,0120,012иа малосерннстых нефтей (ГОСТ 1862—63)из сернистых нефтей селективной очистки (ГОСТ 10 541-63)АСп-6А Сп-10АКЗп-б|АКЗп-10АКп-10АК-15АС-6| АС-8АС-1061061010156810' -1600—6001000——1000120020006060100120—— '858585-35-25-40-40-25-5-30-25-151751901601601902251902002000,5-0,5-—0,5-1,00,5-1,01,51,51,51,015-2815-28202015-28—85-880,030,03 ।0,030,030,03—0,0120,0120,012МаслоМасло
Показатели
Показатели
Вязкость, сст
Vioo. не менее , . .
Vo, не более . . . .
Индекс вязкости, не менее
Температура, °C
1 застывания, не вы- ше
вспышки, не ниже
Моющие свойства по ПЗВ, баллы
Коррозия, г}м2 . . . .
Содержание механических примесей, %, ие более
Вязкость, сст
Vioo. не менее , . .
Vo, не более . . . .
Индекс вязкости, не менее
Температура, °C
1 застывания, не вы- ше
вспышки, не ниже
Моющие свойства по ПЗВ, баллы
Коррозия, г}м2 . . . .
Содержание механических примесей, %, ие более
иа малосерннстых нефтей (ГОСТ 1862—63)
из сернистых нефтей селективной очистки (ГОСТ 10 541-63)
АСп-6
А Сп-10
АКЗп-б|АКЗп-10
АКп-10
АК-15
АС-6
| АС-8
АС-10
6
10
6
10
10
15
6
8
10' -
1600
—
600
1000
—
—
1000
1200
2000
60
60
100
120
—
— '
85
85
85
-35
-25
-40
-40
-25
-5
-30
-25
-15
175
190
160
160
190
225
190
200
200
0,5-
0,5-
—
0,5-
1,0
0,5-
1,0
1,5
1,5
1,5
1,0
15-28
15-28
20
20
15-28
—
8
5-8
8
0,03
0,03 ।
0,03
0,03
0,03
—
0,012
0,012
0,012
иа малосерннстых нефтей (ГОСТ 1862—63)
из сернистых нефтей селективной очистки (ГОСТ 10 541-63)
АСп-6
А Сп-10
АКЗп-б|АКЗп-10
АКп-10
АК-15
АС-6
| АС-8
АС-10
6
10
6
10
10
15
6
8
10' -
1600
—
600
1000
—
—
1000
1200
2000
60
60
100
120
—
— '
85
85
85
-35
-25
-40
-40
-25
-5
-30
-25
-15
175
190
160
160
190
225
190
200
200
0,5-
0,5-
—
0,5-
1,0
0,5-
1,0
1,5
1,5
1,5
1,0
15-28
15-28
20
20
15-28
—
8
5-8
8
0,03
0,03 ।
0,03
0,03
0,03
—
0,012
0,012
0,012
Масло
Масло
Из всего ассортимента автомобильных и автотракторных масел только масло АК-15 выпускается без присадок, а остальные содержат присадки, в том числе моющие. При работе двигателя на масле с моющей присадкой резко уменьшается образование лаков и осадков. Механизм моющего действия присадок весьма сложен и до настоящего времени не вполне выяснен. Большая часть моющих присадок принадлежит к классу поверхностно-активных веществ (ПАВ). Молекулы присадки обволакивают твердые частицы (продукты старения масла), не давая этим частицам слипаться; размывают крупные скопления частиц, препятствуют осаждению их из масла и прилипанию к металлическим поверхностям; смывают с поверхностей смолистые продукты.
Моющие присадки после непродолжительной работы масла в двигателе вызывают его быстрое потемнение, вследствие того что они диспергируют (размельчают или размывают) появляющиеся в масле, а частично и на поверхностях деталей загрязнения. В присутствии присадки углеродистые частицы получаются настолько тонкодисперсными, что можно считать продукты загрязнения «растворенными» в масле. Поэтому отработанные масла с моющими присадками, слитые из двигателей, практически не отстаиваются даже при длительном выдерживании в отстойниках при температуре не менее 80°С. Такие «нефильтрующиеся» масла трудно поддаются регенерации на маслорегенерационных установках. Требуется применение специальных коагуляторов для укрупнения частиц взвеси продуктов старения в более крупные конгломераты.
Наибольшее распространение получили моющие присадки трех типов: алкилфенольные (АзНИИ-ЦИАТИМ-1, ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7, ВНИИ НП-371 и БФК-1), фосфорсодержащие (ВНИИ НП-360, МНИ ИП-22к, ДФ-I) и сульфонатные (СБ-3, СК-3 и др.). Обычно моющие присадки применяются в композиции с другими, обладающими, например, антиокислительными и противокоррозионными свойствами, так как осадкообразование и лакообразова- ние в двигателе зависят не только от моющих свойств, но в значительной степени и от термоокислительной стабильности масла.
Хорошими моющими свойствами обладает присадка ВНИИ НП-350 (алкилфенолят бария), которая входит в состав многофункциональных (комплексных) присадок; например, она служит моющим компонентом присадки ВНИИ НП-360. Другим компо-; нентом последней является присадка ВНИИ НП-354, обладающая' высокими антиокислительными и противоизносными свойствами.
Содержание моющих присадок в маслах (свежих, отработанных и регенерированных) определяют, в частности, по величине зольности. В этом случае при прокаливании навески масла металл присадок переходит в нелетучие окислы. Но этот показатель неточен, так как источником образования золы могут быть и другие несгораемые примеси. Более точно можно определить моющий компонент в масле путем нахождения количества металлов (Са, Ва и др.), содержащихся в навеске золы.
Ко всем маслам (за исключением АК-15) добавляют комплексные присадки: к АСп-6, АСп-10 и АКп-10—5% АзНИИ-8у, 10% СК'З или 10% СБ-3. К маслам АКЗп-6 и АКЗп-10 2—3% полиизобутилена + 5% АзНИИ-8у. Кроме того, к указанным маслам допускается добавка депрессора АзНИИ не более 0,3% для масел АКЗп и 0,5% для остальных.
К маслу АС-10 добавляют 3,5% присадки ВНИИ НП-360, к АС-6 — ту же присадку с добавкой 1% АзНИИ-ЦИАТИМ-1.
Масло АС-8 (смесь дистиллятного не менее чем с 14% остаточного) приготовляют с тремя видами присадок: ДФ-1; смесью 3% СБ = 3 + 2% ДФ = И + 1% АзНИИ-ЦИАТИМ-1 и второй смесью — 3,5% ВНИИ НП-360 +1% АзНИИ-ЦИАТИМ-1.
Масла АС-6 и АСп-6 являются основными зимними маслами для массовых типов автомобильных двигателей. АКЗп-6 служит зимним маслом для автомобилей, эксплуатируемых на севере; АС-10, АСп-10 и АКп-Ю — основные летние масла для: массовых типов автомобильных двигателей.
Масло АКЗп-10 можно считать универсальным для массовых типов автомобильных двигателей, эксплуатируемых во всех районах страны, за исключением севера. АС-8 с присадкой ВНИИ НП-360 или ДФ-1 применяется как всесезонное для автомобилей, ГАЗ-53, ГАЗ-66, ЗИЛ-110, ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, ЗИЛ-135 и УРАЛ-375; АС-8 с присадками СБ-3 и ДФ-11—как всесезонное для автомобилей ЗИЛ-111. АК-15 используется летом для тракторных карбюраторных двигателей.'
Для дизельных двигателей в связи с более жестким тепловым режимом и большими, механическими нагрузками в подшипниках коленчатого вала требуются масла лучшего качества, чем для карбюраторных двигателей. Температура масла в картере карбюраторного двигателя редко превышает 85—90° С, а в некоторых ■ дизелях при работе на полной мощности она достигает 100— 110° С.
Высокие температуры в поршневой группе приводят к более интенсивному окислению масла, усиленному лакообразованию и пригоранию поршневых колец. Поэтому дизельные масла должны иметь повышенную устойчивость против окисления, хорошие моющие и противокоррозионные свойства и, кроме того, повышенную вязкость.
Ассортимент дизельных масел и основные показатели их качества приведены в табл. 5.
Масла Дп-8, Дп-11, Д-11 и Дп-14 получают из высококачественных масляных дистиллятов малосернистых нефтей с добавкой в необходимых случаях авиационного масла типа МК-22, например, за основу Дп-8 взято индустриальное 50, а в качестве основы Дп-11 используют смесь масел индустриального 50, МК-22 и веретенного АУ.
Для улучшения моющих и противокоррозионных свойств к указанным маслам (за исключением Д-11) добавляют 3% присадки
ТАБЛИЦА $
Ассортимент дизельных масел
Показатели
Масла из малосернистых нефтей (ГОСТ 530 4—54 и ГОСТ 6360—58)
Масла из сернистых нефтей (ГОСТ 8581—63)
Дп-8
Дп-11
д-11
Дп-14
МТ-16п
ДС-8
дс.пj
Вязкость v100, сст . . .
Отношение v5o/vioo> не
8-9
10,5-
12,5
10,5—
12,5
13,5—
15,5
16-17 5
7,5-8,5
10,5- П,5
более
Температура
6,0
6,5
7,3
7,7
7,0
5,5
6,0
вспышки, °C, не ниже застывания, °C, не
200
190
200
210
200
. 190
200
выше
Моющие свойства, по
-ft
-15
' -18
-10
-25
-25
-10
ПЗВ, баллы . . . . .
—*
—
—. -
—•
—•
1,0
1,5
Коррозия, г!м2, не более Содержание механических 'примесей, %,
13
13
—
13 ■
10
. 10
10
не более
0,01
0,01
0,005
0,01
0,01
0,015
0,015
ЦИАТИМ-339 или АзНИИ-ЦИАТИМ-1. К маслам, изготовляемым с присадкой ЦИАТИМ-339, допускается добавка не более 0,5% - депрессатора АзНИИ.
Масла ДС-8 и ДС-11 получают из сернистых нефтей селективной (фенольной) очисткой с добавкой присадок ЦИАТИМ-339, ВНИИ НП-360 или ДФ-1.
В зимнее время для автомобильных и тракторных дизельных двигателей применяются масла ДС-8 и Дп-8; масла ДС-11 и Дп-11— для тех же двигателей в летний период. Они служат также для смазки судовых и тепловозных дизельных двигателей.
Масло Дп-14 применяют в тепловозных и некоторых судовых дизельных двигателях.
Масло МТ-16п — остаточное селективной очистки с присадками ЦИАТИМ-339, МНИ ИП-22к и ВНИИ НП-360 предназначается для смазки мощных дизельных двигателей типа Д12 и, в частности, как всесезонное для двигателей автомобилей МАЗ-525, МАЗ-535, МАЗ-537.
Для поддержания качества масла в течение длительного времени на сравнительно высоком уровне требуется систематическая фильтрация. Однако применение фильтров и присадок лишь увеличивает срок службы масла и сокращает его расход, но не устраняет необходимости смены отработанного в двигателе масла.
ТАБЛИЦА 6
Средние показатели качества отработанных масел АС-6 после пробега автомобиля 6000 КМ [3]
Показатели
Масло нз восточных нефтей с присадками
Масло из бакинских нефтей с присадками
10% СК-3
4,5% МНИ-ИП-22К
6% СК-3+1% АФА
5% АэНИИ-8у
ГАЗ-51
ЗИЛ 164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
Вязкость, сст ' vSo-- -
41,7
38,8
36,0
40,4
39,6
41,5
43,2
38,2
V100
8,6
8,1
7,5
8,2
7,9
8,3
8,4
7,5
Кислотное число, мг КОН/г
1,069
0,62
0,81
0,97
1,19
1,11
0,79
0,41
pH
3,2
3,9
4,42
4,29
2,84
3,13
3,8
3,8
Содержание, %
механических . примесей
2,628
2,09
1,237
1,201
1,192
1,351
2,100
2,040
в том числе: органических компонентов
2,108
1,584
0,813
0,766
1,037
1,132
1,762
1,690
неорганических компонентов
0,52
0,506
0,424
0,435
0,155
0,219
0,338
0,350
нейтральных смол
—
—
4,58
5,38
4,16
4,85
6,04
5,3
основания присадки кальция . . . .
0,142
0,159
0,042
0,052
бария
—
—
—
—•
—
—
0,13
0,26
ТАБЛИЦА 1
Средние показатели качества отработанных масел АС-10 после пробега автомобиля 6000 КМ [3]
Показатели
Масло из восточных нефтей с присадкой 4,5% МНИ-ИП-22к
Масло из бакинских нефтей с присадками
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
Вязкость, сст
Vso
55,4
54,4
72,3
74,0
60,56
62,31
v10° .
Кислотное число, мг
10,2
10,1
11,5
11,6
10,12
10,3
КОН/г ....
0,89
0,56
1,035
0,925
0,418
0,221
pH
Содержание, %
4,16
5,23
2,76
3,12
4,0
4,84
механических при-
месей ......
в том числе:
1,293
1,227
1,706
1,275
1,150
0,992
органических компонентов
неорганических
0,842
0,743
1,465
1,076
' 0,878
0,708
компонентов
0,451
0,484
0,241
0,199
0,222
0,284
нейтральных смол основания присадки
5,0
4,9
6,04
5,98
4,40
3>2
кальция . . . .
0,163
0,178
0,088
0,079
бария
—
—
0,174
0,169
1
" В табл. 6 и 7 приведены показатели качества отработанных автомобильных масел, в табл. 8 и 9 — дизельных масел.
ТАБЛИЦА 8
Качество отработанных масел МТ-16п
Показатели
Масло МТ-16п партий
1
2
3
Вязкость, ест
Vgo
82,01
73,52
94,95/
Тюо
12,88
10,95
12,401
Отношение т5о/тюо
6,37
6,71
7,66
Температура вспышки (в открытом тигле), °C
186
173
165
Кислотное число, мг КОН/г
0,28
0,27
0,14
Число омыления, мг КОН/г
2,28
2,02
2,4
Коксуемость, %. . .
1,38
1,06
0,98
Зольность, %
0,40
0,24
0,28
Содержание, 96
А- воды
0,54
0,48
0,60
механических примесей
0,751
0,502 •
0,400
в том числе: асфальтенов
0,036
0,010
0,031
карбенов и карбоидов
0,4275
. 0,3400
0,2190
неорганических компонентов
0,2880
0,1520
0,1500
нейтральных смол .........
—
- 5,0
5.4
бария
0,1105
0,0833
0,074
серы '.
0,59
0,41
0,61
водорастворимых кислот
Отсутствие
ТАБЛИЦА 9 I
Качество отработанных дизельных масел
Отработанные масла
Показатели
——
II
с самосвалов
с теплоходов
с тепловозов »
Кислотное число, мг КОН/г
0,13
0,24
0,12»
Содержание примесей, %
1,691
1,011
0,357
в том числе:
асфальтенов
0,127
0,319
0,087
карбенов и карбоидов
1,224
0,408
0,145
неорганических .. .
0,340
0,284
0,1251
Коксуемость, %
2,21
1,55
1,4/й
Зольность, %
0,478
0,499
0,645
Наряду с процессами окисления и термического разложения дизельного масла существенное значение имеет разбавление его горючим, особенно в зимнее время, так как при этом резко понижается вязкость и температура вспышки масла.
г
На рис. 7 показано изменение свойств масла в процессе его работы. Характерный состав-загрязняющих примесей в масле привеНа рис. 7 показано изменение свойств масла в процессе его работы. Характерный состав-загрязняющих примесей в масле приведен ниже:ден ниже:Количество, %Количество, %Асфальтенов минимальное максимальное ,' среднее . . .Карбенов и карбоидов минимальное максимальное среднее . . Неорганических компонентов минимальное ' максимальное среднее Асфальтенов минимальное максимальное ,' среднее . . .Карбенов и карбоидов минимальное максимальное среднее . . Неорганических компонентов минимальное ' максимальное среднее Карбюра-торныедвигатели530193788724389Карбюра-торныедвигатели530193788724389Дизельные двигателиДизельные двигатели3 10780 90 86417 73 10780 90 86417 7
На рис. 7 показано изменение свойств масла в процессе его работы. Характерный состав-загрязняющих примесей в масле приве
На рис. 7 показано изменение свойств масла в процессе его работы. Характерный состав-загрязняющих примесей в масле приве
ден ниже:
ден ниже:
Количество, %
Количество, %
Асфальтенов минимальное максимальное ,' среднее . . .
Карбенов и карбоидов минимальное максимальное среднее . .
Неорганических компонентов минимальное ' максимальное среднее
Асфальтенов минимальное максимальное ,' среднее . . .
Карбенов и карбоидов минимальное максимальное среднее . .
Неорганических компонентов минимальное ' максимальное среднее
Карбюра-торныедвигатели
5
30
19
37
88
72
4
38
9
Карбюра-торныедвигатели
5
30
19
37
88
72
4
38
9
Дизельные двигатели
Дизельные двигатели
3 10
7
80 90 86
4
17 7
3 10
7
80 90 86
4
17 7
Особенно заметно повышается загрязнение масла по мере износа деталей двигателя (см. рис. 7). Это связано с увеличением количества прорывающихся в картер газов, которые несут с собой
Рис. 7. Изменение содержания карбенов, карбоидов (а) и неорганических компонентов (б) примесей в масле двигателя ГАЗ-5Г различной степени изношенности:/—изношенный двигатель; 2 —изношенный двигатель после смеиы поршней и колец; 3 — новый двигатель.Рис. 7. Изменение содержания карбенов, карбоидов (а) и неорганических компонентов (б) примесей в масле двигателя ГАЗ-5Г различной степени изношенности:/—изношенный двигатель; 2 —изношенный двигатель после смеиы поршней и колец; 3 — новый двигатель.
Рис. 7. Изменение содержания карбенов, карбоидов (а) и неорганических компонентов (б) примесей в масле двигателя ГАЗ-5Г различной степени изношенности:
/—изношенный двигатель; 2 —изношенный двигатель после смеиы поршней и колец; 3 — новый двигатель.
Рис. 7. Изменение содержания карбенов, карбоидов (а) и неорганических компонентов (б) примесей в масле двигателя ГАЗ-5Г различной степени изношенности:
/—изношенный двигатель; 2 —изношенный двигатель после смеиы поршней и колец; 3 — новый двигатель.
продукты неполного сгорания топлива, и, повышая температуру масла, ускоряют процесс его загрязнения.
Большое влияние на интенсивность загрязнения масла продуктами, попадающими из камеры сгорания в картер, а следовательно, и на образование осадков в двигателе оказывает центиля- Ция картера. В некоторой степени она предотвращает разжижение масла горючим.
Так как в дизелях конденсация топлива не происходит, вязкость масла в процессе работы повышается. Это объясняется так- ^е и более жесткими условиями работы дизеля по сравнению с карбюраторным двигателем.
При работе двигателя на масле, содержащем моющую при- аДку, концентрация ее уменьшается и понижается эффективность
ее действия. Количество оснований для отдельных моющих присадок снижается в разной степени. Уменьшение содержания присадки в работающем масле объясняется, во-первых, коагуляцией на ее поверхности продуктов полимеризации масла с их последую
Рис. 8. Изменения содержания основания присадок в масле ДС-8 в процессе работы двигателя ЗИЛ-164:1-3% ЦИАТИМ-339 + 1 % АзНИИ-ЦИАТИМ-1; 2-3,5% ДФ-1; 3 — 4,5% ВНИИ НП-361; 4-5,5% МНИ ИП-22К.Рис. 8. Изменения содержания основания присадок в масле ДС-8 в процессе работы двигателя ЗИЛ-164:1-3% ЦИАТИМ-339 + 1 % АзНИИ-ЦИАТИМ-1; 2-3,5% ДФ-1; 3 — 4,5% ВНИИ НП-361; 4-5,5% МНИ ИП-22К.щим удалением фильтрами тонкой очистки и, во-вторых, термическим разложением присадки с образованием нерастворимых веществ, также удаляемых фильтрами тонкой очистки. Присадка срабатывается и вследствие взаимодействия
Рис. 8. Изменения содержания основания присадок в масле ДС-8 в процессе работы двигателя ЗИЛ-164:
1-3% ЦИАТИМ-339 + 1 % АзНИИ-ЦИАТИМ-1; 2-3,5% ДФ-1; 3 — 4,5% ВНИИ НП-361; 4-5,5% МНИ ИП-22К.
Рис. 8. Изменения содержания основания присадок в масле ДС-8 в процессе работы двигателя ЗИЛ-164:
1-3% ЦИАТИМ-339 + 1 % АзНИИ-ЦИАТИМ-1; 2-3,5% ДФ-1; 3 — 4,5% ВНИИ НП-361; 4-5,5% МНИ ИП-22К.
ее с поверхностью деталей двигателя.
В первые часы работы двигателя концентрация присадки в масле снижается особенно
интенсивно (рис. 8) [4]. При центробежной очистке масла присадки, как правило, извлекаются в меньшем количестве, чем при очистке фильтрующими эле
ментами.
Авиационные масла
В авиационных двигателях масло выполняет те же функции, что и в других двигателях внутреннего сгорания, но к маслам для авиационных поршневых двигателей предъявляются повышенные требования, так как основные узлы трения этих двигателей работают в самых напряженных условиях по сравнению со всеми другими типами двигателей внутреннего сгорания.
Давление в системе смазки равно 4—10 кГ/см2. Через авиационный двигатель прокачивается от 1100 до 3800 л/ч масла в зависимости от типа двигателя и режима его работы. Интенсивность циркуляции масла через двигатель весьма высока вследствие сравнительно небольшой емкости масляных баков (40—100 л). Из всех быстроходных двигателей современные авиационные поршневые двигатели являются наиболее форсированными; скорости вращающихся деталей достигают 2600 об/мин (вал) и даже 25 000 об/мин (отдельные детали), удельные нагрузки на трущиеся поверхности — до 850—900 кГ/см2. В двигателе масло попадает в различные температурные условия. Например, температура в камере сгорания составляет 1500—2500° С, температура поршня (днище) 220—270° С, подшипника —в пределах 80—140° С и на выходе из двигателя до 115—125° С.
В авиационных двигателях применяется преимущественно циркуляционная комбинированная смазка по принципу «сухого» картера.
На рис. 9 приведена схема смазки одного из авиационных двигателей. Масло из бака 1 насосом 16 через пластинчатый масляный фильтр (на рис. 9 не показан) по маслопроводу 6 подается в двигатель, где под давлением смазываются все трущиеся поверхности деталей. После смазки всех деталей двигателя масло самотеком поступает в маслосборник 15 и маслоотстойник 17, откуда откачивается насосом 19 через фильтр тонкой очистки 20 и радиатор 21 обратно в масляный бак.
Рис. 9. Система смазки авиационного двигателя:
Z-бак; 2-аэротермометры; 3, 9, 10— манометры; 4 — дренажный трубопровод; 5, 14 - штуцера; 6, 7, //—/5 - маслопроводы; 8 —регулятор числа оборотов винта: /5 — маслосборник; 16 — масляный насос; 17 — маслоотстойник; ;8-спускиая пробка; 19 — насос; 20 — фильтр: 2/ —масляный радиатор; 22 —трехходовой кран.
Для смазки авиационных поршневых двигателей используют остаточные масла МС-14, МС-20 (ГОСТ 1013—49), МК-22 и МС-20С (ГОСТ 9320—60). Масла МС-20 и МК-22 при работе в двигателях практически равноценны и взаимозаменяемы. Поэтому при доза-- правках самолетов их можно смешивать в любых соотношениях. Эти масла применяются как летом, так и зимой. Температура застывания авиационных масел сравнительно высокая. В связи с этим для облегчения запуска зимой практикуется разжижение масел бензином (до 10% от емкости масляного бака). В результате разжижения температура застывания масла понижается примерно на 10° С, запуск оказывается возможным при температуре минус 25—30° С. После запуска двигателя бензин из масла испаряется и вязкость практически восстанавливается.
При работе двигателя под действием повышенной температуры и каталитического влияния металлов и сплавов в присутствии кислорода воздуха в масле протекают процессы термоокислительной полимеризации некоторых углеводородов с образованием кислых продуктов и асфальто-смолистых веществ. Кроме того, в работающем масле накапливаются неорганические примеси (продукты износа, механические примеси, попавшие извне), а также продукты
коррозии и углисто-сажистые частицы (в результате неполного сгорания топлива и масла). Данные об изменении свойств масла МС-20 приведены в табл. 10.
ТАБЛИЦА 10
Изменение свойств отработанного авиационного маслаМС-20 после 100 ч работы
Показатели7
Масло МС-20-
свежее
отработанное
Вязкость, сот V50
153,2
155,1
V100
20,0
20,9
Температуравспышки
(в открытом тигле), °C
250
220
Кислотное число, мг КОН/г
0,05
0,10
Зольность, %
0,03
0,21
1
Коксуемость, %
0,3
1,5
Содержание, %
силикагелевых смол . . ■
1,8
4,8
механических примесей
Отсутствие
0,98
Степень старения авиационного масла в процессе работы за
висит не только от его качества, но и от продолжительности работы, типа и мощности авиационного двигателя. Из рис. 10 видно,
Время, чВремя, чРис. 10. Стабильность авиационных масел в зависимости от метода очистки:/ — масло кислотной очистки; 2—масло селективной очистки.Рис. 10. Стабильность авиационных масел в зависимости от метода очистки:/ — масло кислотной очистки; 2—масло селективной очистки.Рис. 11. Изменение коксуемости масла в зависимости от мощности двигателя (цифры на кривых — мощность двигателя).Рис. 11. Изменение коксуемости масла в зависимости от мощности двигателя (цифры на кривых — мощность двигателя).
Время, ч
Время, ч
Рис. 10. Стабильность авиационных масел в зависимости от метода очистки:
/ — масло кислотной очистки; 2—масло селективной очистки.
Рис. 10. Стабильность авиационных масел в зависимости от метода очистки:
/ — масло кислотной очистки; 2—масло селективной очистки.
Рис. 11. Изменение коксуемости масла в зависимости от мощности двигателя (цифры на кривых — мощность двигателя).
Рис. 11. Изменение коксуемости масла в зависимости от мощности двигателя (цифры на кривых — мощность двигателя).
что авиационное масло селективной очистки (кривая 2) обладает большей химической стабильностью и дает меньше осадка, чем масло кислотной очистки (кривая /).
С повышением мощности двигателя в масле образуется больше асфальто-смолистых веществ, карбенов, карбоидов и увеличивается его коксуемость (рис. 11). Наиболее интенсивно показатели качества изменяются в первые 10—30 ч работы масла (рис. 12), затем они стабилизируются. Основной составной частью (до 75%)
осадков, снятых с деталей двигателя и масляных фильтров, являются карбены и карбоиды— продукты глубокого окисления масла в тонком слое.
Рис. 12. Изменение свойств масла при работе авиационного поршневого двигателя:
в —содержание смол; б —содержание асфальтенов; в —содержание карбенов и карбоидов; г— кислотное число.
В авиационных поршневых двигателях масло обычно сменяют через каждые 100 ч работы. При неблагоприятных условиях эксплуатации этот срок сокращается.
КОМПРЕССОРНЫЕ МАСЛА
Компрессорные масла применяются для смазки цилиндров, клапанов и уплотнения поршневых штоков компрессоров и холодильных машин.
При старении масла в компрессоре преобладают процессы окисления, так как температура воздуха достигает 120—230° С при давлении от 5 до 225 ат. В результате окисления масла в воздушных компрессорах часто образуется нагар на поршневых пальцах, на всасывающих и выпускных клапанах и выхлопной трубе. В этих условиях (высокая температура и давление) масла осмоляются, окисляются и частично превращаются в нагар, лак и осадки. Содержание смол в отработанных компрессорных маслах достигает 6,5% (в свежем 4%).
Как показали исследования, 50—60% нагара составляют ас- фальтогеновые кислоты и асфальтены и лишь 3—10% — карбены и карбоиды. Это подтверждает, что в воздушных компрессорах
преобладают процессы окисления масла и условия работы отличаются от наблюдаемых в двигателях внутреннего сгорания, где преобладают процессы термического разложения. В связи с этим к компрессорным маслам предъявляется требование высокой про- тивоокислительной стабильности, что отражено в нормах ГОСТ.
В компрессорах высокого давления происходит интенсивная конденсация содержащихся в воздухе паров воды. Поэтому отработанные компрессорные масла, как правило, содержат значительные количества воды.
Нефтяная промышленность вырабатывает компрессорные масла двух сортов из малосернистых нефтей—12 (М) и 19 (Т) и масла КС-19 из сернистых нефтей.
Компрессорные масла получают смешением хорошо очищенных дистиллятных масел с остаточным (авиационным). Так, масло компрессорное 12 получают путем смешения индустриальных (машинных) масел и авиационного МК-22, масло компрессорное 19— смешением цилиндрового 11 (цилиндровое 2) и МК-22 -в соотношении 20:80.
Масло компрессорное 12 применяется для смазки механизмов горизонтальных воздуходувных машин, горизонтальных двух- и трехступенчатых компрессоров низкого и среднего давлений (до 40 аг) и одноступенчатых вертикальных и горизонтальных компрессоров низкого давления (до 8 аг).
Масло компрессорное 19 (и КС-19) используется для смазки механизмов многоступенчатых компрессоров высокого давления (до 225 аг).
В табл. 11 и 12 приведены показатели качества свежих и отработанных компрессорных масел 12 и 19.
ТАБЛИЦА U
Показатели качества масла компрессорного 12
Масло 12 (М)
Показатели
свежее
отработанное — партии
1
2
3
Вязкость V100, ест . . . . Кислотное число, мг КОН/г Температуравспышки
(в открытом тигле), °C Стабильность против окисления — осадокпосле
окисления, %
Зольность, % Реакция водной вытяжки Содержание, %
механических примесей воды
11-14 0,15
• 216
0,30 0,015
0,007 Отсутствие
9,1
0,09
120
0,078
Н е й т р
1,450
3,0
13,6
0,19
214
. 0,208 альнаи .
0,339
2,2
13,0
0,23
0,137
0,526 7,0
ТАБЛИЦА 12
Показатели качества компрессорного масла 19 (Т), работавшего на компрессорах высокого давления
Показатели
свежее
Масло 19 (Т)‘
отработанное — партии
1
.2
Вязкость Тщо, ССТ.. .
17—21
"16,48
-16,58
Кислотное число, мг КОН/г
' 0,10
0,14
—
Температура вспышки (в открытом тигле), °C".
242
238
Стабильность против окисления—осадок после окисления, %. ,
0,02
—
—
Зольность, % .... .
0,010
0,142
0,085
Реакция водной вытяжки
Не й т р
а л ь и а я
Щелочная
Содержание, %
0,007
0,2588
0,2776
механических примесей* . ... .
0,1204
’ 0,093
17,2
10,4
воды * . /
Отсутствие
•3,6
0,88
Коррозия (по Пинкевичу), г]м2 . . . .
5
20,9
42,0
• Цифра в~числителе относится к неотстоеиному маслу, а в знаменателе — к отстоенному.
Как видно из данных табл. 11 и 12, кислотное число, зольность, содержание механических примесей и воды повысились, а другие показатели практически остались без изменения.
Для холодильных машин применяются следующие масла:
ХА (фригус) — при работе на аммиаке или двуокиси углерода; ХФ-12 и ХФ-22— при работе соответственно на фреоне 12 и фреоне 22.
Температурные условия работы компрессорных масел в холодильных машинах значительно мягче, чем в воздушных компрессорах, так как хладагент в ходе всасывания интенсивно охлаждает стенки цилиндров, и все же в маслах для холодильных машин образуются твердые отложения и осадки. Процессы окисления в них не протекают (воздух практически отсутствует), однако аммиак и сернистый ангидрид способны растворяться в масле, сообщая ему Щелочную или кислую реакцию.
При использовании в качестве хладагентов галоидпроизводных углеводородов (фреона, хлористого метила), смешивающихся с маслами в любых соотношениях, отработанные масла разбавляются ими, вязкость масел становится значительно ниже нормы. Но достаточно отогнать хладагент и дополнительно обработать масло отбеливающей глиной (3%). чтобы качество его восстановилось До нормы,
В табл. 13 и 14 приведена характеристика свежих, отработанных масел ХА и ХФ-12.
ТАБЛИЦА 18
Показатели качества масла ХА
Показатели
. Масло ХА (фригус)
свежее
отработанное
регенерированное
Вязкость V50, сст
11,5-14,5
12,5
12,9-13,2
Кислотное число, мг КОН/г Температура вспышки (в от-
0,14
—
0,04
крытом тигле), °C
160
156
162
Зольность, % . . ;
0,12
0,16
0,002
Реакция водной вытяжки . .
Нейтральная
Резкощелочная
Нейтральная
Испытание на коррозию . . . Содержание, %
Выдерживает
Выдерживает
механических, примесей
Отсутствие
0,22
Отсутствие
ВОДЫ . . .
До 3,2
—•
ТАБЛИЦА U
Показатели качества масла ХФ-12>
Показатели
Масло ХФ-12
свежее
отработанное, партии
1
2
' з -
4
Вязкость v50, сст, не менее . ■.
18
15,66
14,14
16,58
15,13
Кислотное число, мг КОН/г
0,03
0,021
0,029
0,014
0,063
Число омыления, мг КОН/г
—.
0,617
1,715
0,447
0,527
Температура вспышки, °C . .
160
180
178
176
173
Зольность, %
—
0,0114
0,0246
0,0114
0,0026
Реакция водной вытяжки . .
Н е й т р
а л ь н а я
Кислая
Нейтоальная
Содержание, %
примесей
Отсутствие
0,0560
0,1592.
0,0202
0,0342
в том числе:
асфальтенов
—
0,0168
0,0780
0,0130
0,0236
неорганических ком-
понентов . . . ...
—
0,0048
. 0,0316
0,0032
0,0026
карбенов и карбоидов
—
0,0344
0,0496
0,0040
0 0080
железа
0,0015
0,0096
0,0006
0,0008
воды ..........
Отсутствие
Следы
Отсутствие
ТУРБИННЫЕ МАСЛА
1 Паровые и водяные турбины работают в очень жестких условиях: вал делает до 3000 об/мин в стационарных и до 5000 — 6000 об/мин в судовых установках, а подшипники испытывают высокую нагрузку. В результате выделяется тепло трения, для отвода
которого на установке средней мощности через подшипник прокачивают до 40 л,мин масла. Охлаждая подшипники турбины, шестерни редуктора и другие трущиеся детали машины, масло само нагревается до 60—65° С. Следовательно, турбинное масло осуществляет смазку трущихся частей и, кроме того, играет роль охлаждающей среды.
Емкость систем смазки турбин колеблется от 500 кг до 10 т. Понятно, что часто менять такие количества масел затруднительно и нецелесообразно, кроме того, эта операция связана с остановкой турбины. Турбинное масло должно работать длительное время без
Рис. 13. Принципиальная схема смазки паровой турбины:
/ — бак; 2 — приемный фильтр; 3 —насос; ^ — редуктор; 5 — маслоохладитель; 6 -^ подшипники; 7— перепускной вентиль.
смены, лишь небольшое количество его добавляют для компенсации утечек, потерь на испарение и т. д. Получение турбинных масел с необходимыми свойствами достигается тщательным выбором сырья и более глубокой очисткой его по сравнению с индустриальными маслами.
Турбинные масла должны обладать высокой устойчивостью против окисления кислородом воздуха при повышенных температурах, высокой деэмульгирующей способностью, т. е. способностью быстро и полностью отделяться от воды, попадающей в систему смазки; иметь низкие начальные кислотность и зольность; в них не допускается присутствие каких-либо механических примесей.
Турбинные масла выпускают пяти марок, отличающихся по вязкости :
22п (турбинное Л), 22 (турбинное Л), 30 (турбинное УТ), 46 (турбинное Т), 57(турборедукторное).
Смазка турбин обычно осуществляется по циркуляционной системе. На рис. 13 показана принципиальная схема смазки паровой турбины. Масло из бака / забирается насосом 3 через фильтр 2 и подается через редуктор 4 в трубчатый маслоохладитель 5. Здесь оно охлаждается до 35—37° С и направляется к подшипникам 6.
Находясь длительное время в работе, турбинное масло подвергается многократному последовательному нагреванию и охлаждению, которые способствуют вместе с другими факторами изменению качества масла и влияют на характер и степень их старения.
При работе турбинные масла смешиваются с водой, попадающей в подшипники по валу'из уплотнительных коробок в виде конденсата и проникающей через неплотности маслоохладителя.
Масло с недостаточными деэмульгирующими свойствами не отстаивается от воды в питательном баке и становится непригод-
Рис. 14. Нарастание числа омыления р'а- ’ ботающего турбинного масла при кратности циркуляции: ,/ — 8,5; 2 — 23,5.Рис. 14. Нарастание числа омыления р'а- ’ ботающего турбинного масла при кратности циркуляции: ,/ — 8,5; 2 — 23,5.ным к работе. Вода в присутствии кислорода воздуха действует-на металл и образует соединения, которые выпадают в виде осадка.
Рис. 14. Нарастание числа омыления р'а- ’ ботающего турбинного масла при кратности циркуляции: ,/ — 8,5; 2 — 23,5.
Рис. 14. Нарастание числа омыления р'а- ’ ботающего турбинного масла при кратности циркуляции: ,/ — 8,5; 2 — 23,5.
В присутствии воды резко усиливается растворимость металлов в масле, подвергшемся окислению. Например, в безводном масле с кислотным числом 1,280 мг КОН/г растворяется железа 0,021 мг$см? по-
верхности, а в присутствии влаги — до 0,582 мг/см^. Железо и сталь наиболее подвержены разъеданию, в присутствий воды, а медь и чугун — в ее отсутствие. , .
Чем больше кратность циркуляции масла в системе смазки, тем скорее оно окисляется и загрязняется.
В установках малой мощности масло прокачивается через систему до 30 раз в 1 ч.
На рис. 14 показано нарастание числа омыления турбинного масла при различной кратности его циркуляции. Одной и той же величины числа омыления достигает масло с кратностью циркуляции 23,5 через 500 ч и 8,5 через 20 000 ч.
При негерметичности системы пыль и грязь проникают в подшипники и усиливают процесс окисления масла. Повышенное давление в системе способствует окислительной полимеризации. Металлические поверхности частей машины, с которыми соприкасается масло, катализируют реакции окисления.
При окислении и полимеризации турбинного масла образуются органические кислоты (в том числе весьма агрессивные низкомолекулярные кислоты), оксикислоты, фенолы, спирты, смолы и асфальтовые вещества.
Низкомолекулярные кислоты разъедают металл, образуя мыла, которые в свою очередь ускоряют окисление масла.
В результате старения турбинного масла увеличивается его вязкость, возрастает кислотное число, содержание механических примесей и зольность, ухудшается деэмульгирующая способность; натровая проба становится неудовлетворительной.
При увеличении вязкости турбинного масла ухудшается его циркуляция, так как образующиеся смолы забивают циркуляционную систему и подшипники турбины.
Изменение свойств масла в паровых турбинах иллюстрируется данными, приведенными в табл. 15 (масло I невысокой степени очистки, масло II — с хорошими исходными свойствами).
ТАБЛИЦА. 15
Изменение свойств масла при работе в турбогенераторе [1]
Показатели
Масло I
Масло II
свежее
после
8 месяцев работы
свежее
после
8 месяцев работы
20
Плотность р4
0,8829
0,8932
0,8900
0,891-3
Вязкость v50, ест
21,6
28,4
27,6
28,2
Кислотное число, яг КОН/г
0,14
2,68 -
0,04
0,13
Смолы, извлекаемые серной кислотой, 96 ... .
2,0
9,0
1,0
1,5
Низкомолекулярные кислоты
Нет
Есть
Нет'
Нет
Устойчивость масла против окисления является основным фактором в оценке пригодности его к работе в турбогенераторе.
Срок службы турбинного масла зависит от изменения его качества при эксплуатации. В среднем масло работает в стационарных условиях 15—20 тыс. ч, в отдельных случаях — до 40 тыс. ч.
ТАБЛИЦА 16
Показатели качества турбинного масла
Показатели
Турбинное масло
свежее
отработанное
регенерированное
силикагелем (5%)
неактивированной отбеливающей глиной (15%)
Кислотное число, мг КОН/г Общая стабильность кислотное число окисленногомасла,
мг КОН/г осадок после окисления, %
Зольность, % Скорость деэмульгаций, мин, не более
Содержание водорастворимых кислот и щелочей Натровая проба с подкислением, баллы . . . . .
0,02
0,35
. 0,10 0,005
8
2
0,15
1,27
0,11
0,004
40
4
О т
0,01
0,31
0,07 О т с у
4 с т в и е
2
0,02
0,32
0,08 тс т в й е
5
1
В судовых установках масло сменяют чаще, однако срок его работы все же исчисляется 800—2000 ч. Согласно действующим техническим условиям, находящееся в эксплуатации масло необхо- димо удалять из системы и заменять, после того как: 1) кислотное число его достигнет 1,5 мг КОН/г или в масле будут обнаружены низкомолекулярные органические кислоты при общей кислотности ; 0,2 мг КОН/г (если промывка масла конденсатом не дает устойчив ] вого результата); 2) вязкость масла повысится более чем на 25% ; по сравнению с первоначальной или 3) резко ухудшится его де- ) эмульгирующая способность.]
Продление срока службы турбинных масел достигается перио- j дической промывкой масляных систем водными растворами моющих веществ (тринатрийфосфат и др.) или увеличением стабильности масла при помощи антиокислительных присадок. Примене- ние присадок позволяет в 2—3 раза повысить срок службы масла, J а также надежность работы агрегатов.
В табл. 16 приведена характеристика отработанного и регене- рированного турбинного масла.
ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МАСЛА'
Трансформаторные масла применяются для заполнения высоковольтной аппаратуры (трансформаторов, масляных выклю- чателей и т. д.) в качестве электроизолирующей среды. Кроме того, | при работе трансформаторов масло выполняет функцию теплоно- ) сителя, отводя тепло от нагретых частей аппаратуры в окружаю- 1 щую среду.х |
В выключателях и контакторах масло служит также средой, ) в которой происходит гашение электрического разряда.«
Трансформаторные масла должны обладать высокой химиче- j ской стабильностью, т. е. способностью длительное время в процессе эксплуатации не изменять своих свойств, малым тангенсом j угла диэлектрических потерь (tgd), высокой электрической проч- ■ ностью, низкой электропроводностью и т. д. и не должны разрушать твердую изоляцию.
Вода, образующая с маслом истинный раствор, практически не влияет на tgd масла; если же она не растворяется в масле, то вызывает возрастание tgd.
Повышению tgd свежих и работавших масел способствуют и ' асфальто-смолистые вещества, образующие в масле коллоидный раствор. С повышением содержания мыл (нафтеновых кислот, сульфокислот) tgd и электропроводность масла резко возрастают. Образующиеся в процессе окисления масла вода, нейтральные и кислые продукты и мыла обладают большой полярностью и приводят к повышению tgd.
Возрастание tgd происходит не только под влиянием продуктов, находящихся в масле в виде коллоидных растворов и полярных веществ, но и под действием , компонентов лака обмоток и старого шлама масла.
Снижение tg6 свежих и эксплуатационных масел может быть осуществлено путем их адсорбционной очистки силикагелем КСК, крошкой алюмосиликатного катализатора и отбеливающими глинами. Отбеливающие глины, в частности зикеевская опока, более эффективно снижают tg6 трансформаторных масел, чем силикагель.
На электрическую прочность трансформаторных масел наибольшее влияние оказывает вода, которая может содержаться в них как в эмульгированном, так и в молекулярно-растворенном состоянии. Основным фактором, снижающим электрическую прочность масел, является эмульсионная вода.
' Увлажнение масел зависит от их химического состава и наличия полярных примесей — нафтеновых кислот, смол, мыл и других веществ, способствующих растворению воды в масле. Электрическая прочность резко снижается в присутствии следов воды, волокон, пыл# и других загрязнений. В стандарты на трансформатор- - ные масла показатель электрической прочности не включен, так как величина его определяется в основном тщательностью очистки (сушки и фильтрации), проводимых на месте потребления. Сушка, особенно вакуумная, и фильтрация резко повышают электрическую прочность масла.
В трансформаторах масло подвергается действию кислорода, высокой температуры, электрического поля в присутствии твердых - изоляционных и конструкционных материалов. В этих условиях происходит старение масла и твердой изоляции трансформатора, в основном состоящей из целлюлозы.
Температура работающего в трансформаторе масла достигает 65—70, а иногда 90° С. В таких условиях происходит окисление углеводородов масла и образуются нерастворимые продукты и низкомолекулярные водорастворимые кислоты. Повышается общая кислотность и число омыления, вязкость и зольность масла. Появляются взвеси мелкодисперсных мыл и примесей, волокна изоляции и нерастворимый осадок. Взвешенные частицы мыл и других осадков в значительной степени понижают изолирующие свойства масла (tg6 и электрическую прочность). Вследствие негерметичности аппаратуры в масло постепенно проникают извне в незначительном количестве вода и пыль. Вода образуется и при окислении масла.
С ростом кислотности повышается коррозионная активность масла; оседающие на активной части трансформатора осадки и другие продукты окисления понижают прочность изоляции и ухудшают теплопередачу от сердечника трансформатора. Поэтому качество трансформаторного масла должно быть достаточно высоким независимо от того, по какой технологии оно вырабатывается и из каких нефтей (несернистых или сернистых).
До 1957 г. в СССР трансформаторные масла получали из мало- . сернистых нефтей по ГОСТ 982—56, в последние годы их стали вырабатывать и из сернистых нефтей. В табл. 17 приведены свой-
ства трансформаторных масел, выпускаемых нефтяной промышленностью.
ТАБЛИЦА 17
Физико-химические свойства трансформаторных масел
Показатели
Масло
из малосернистых нефтей *
из сернистых нефтей
селективной очистки **
гидроочистки ***
Вязкость, ССТ
v2o ■ • -
30
23-28
17-30
vs0 . .
Кислотное число, мг КОН/г, не бо-
9,6
’8-9
6,5-9,5
лее
Склонность к образованию водорастворимых кислот в начале старения (по ГОСТ 981-55), мг КОН/г
0,05
0,02
0,02
летучих . . . ,
0,005
0,005
0,003
нелетучих
Общая стабильность против окисления (по ГОСТ 981-55):
количество осадка после окнеле-
0,005
0,005
0,003
НИЯ, % кислотное число окисленного ма-
' 0,10
Отсутствие
0,04
ела, мг КОН/г, не более . . .
0,35
0,10 '
0,42
Зольность, % ...........
Температура, °C
вспышки (в закрытом тигле), не
0,005
0,005
0,005
ниже
135
150
145 1
застывания, не ниже
Натровая проба, баллы, не более . .
-45
—45
-45
2
1
2
Содержание серы, %, ие более tgd, %, не более
0,1
0,5
0,2
прн 20° С
0,30
0,30
0,15
при 70° С
0,50
2,50
1,20
* Кислотно-щелочноземельной очистки, ГОСТ 982—56.
♦* С присадкой иоиол (не менее 0,2%), ГОСТ 10126—62.
*** МРТУ 12 Н 95—64.
В трансформаторах, оборудованных термосифонными фильтрами, средний срок службы масел до смены адсорбента или до кислой реакции водной вытяжки равен от 1 до 6 лет.
Увеличение срока службы масел и поддержание высокого качества их в трансформаторах достигается установкой термосифонных фильтров, введением в масло антиокислительных присадок, подключением воздухоосушительных устройств, азотной защиты и т. п. Но все эти мероприятия в конечном счете, полностью не исключают ухудшения качества масла до предельных значений, указанных в нормах на эксплуатационное масло (эксплуатационными называют масла, залитые в высоковольтное оборудование, показатели качества которых соответствуют определенным нормам 44
на весь период их эксплуатации до момента слива на регенерацию). Это приводит к необходимости смены масла с последующей его регенерацией.
Смена трансформаторного масла и его очистка проводятся при достижении следующих предельных норм на эксплуатационное
масло:
Кислотное число, мг КОН/г, не более 0.25
Реакция водной вытяжки Нейтра
льная
Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/г, не -
более
для трансформаторов мощностью до 630 ква вклю
чительно, масляных выключателей и вводов . .0,03
для трансформаторов мощностью выше 630 ква .0,014
Механические примеси (визуальная проверка) . . . . Отсут
ствие
Снижение температуры вспышки от первоначального значения, °C, не более 0,5
Содержание взвешенного угля в масле трансформаторов Отсут
ствие
в масле выключателей Незначи
тельноеколиче-ство
Электрическая прочность, кв, не ниже для аппаратов
напряжением до 15 кв 20
„15—35 кв ... . 25
„ 60-220 кв : 35
„ 350-500кв 45
Тангенс угла диэлектрических потерь, °/0, не более при 20° С I
при 70° С ..7
Регенерация отработанных трансформаторных масел является одним из лучших способов сохранения масляных ресурсов. Непрерывная очистка масел непосредственно в трансформаторах при помощи термосифонных фильтров и адсорберов — наиболее легко осуществимый способ их регенерации, дающий значительный технико-экономический эффект.
Расход масла при его смене и регенерации даже по заниженным нормам [5] составляет 3% в год от количества залитого в высоковольтное оборудование (из расчета 5—7 лет работы масла в трансформаторах). Сюда не входят масла, сливаемые при ремонте высоковольтного оборудования; как правило, их подвергают регенерации и вновь заливают (чаще в смеси .сО свежими) в отремонтированное оборудование.
ГЛАВА III
СБОР И ХРАНЕНИЕ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
НОРМЫ СБОРА
Сбор отработанных нефтяных масел регламентируется соответствующими распоряжениями и постановлениями, которые утверждаются Советом Министров СССР. Нормы сбора отработанных автотракторных масел приведены в табл. 18, индустриальных и других масел — в табл. 19.
Указанные нормы являются минимальными; при правильной и четкой организации сбора отработанных масел они легко могут быть перевыполнены, что подтверждается практикой.
Союзные республики, министерства и ведомства на основе норм разрабатывают планы сбора и регенерации отработанных масел для подведомственных предприятий. Нормы для предприятий значительно отличаются от средних норм для данного министерства или ведомства, так как зависят от конкретных условий работы предприятия.
Организации, не имеющие регенерационных установок, сдают только отработанные автомобильные, дизельные и авиационные масла нефтесбытовым организациям союзных республик для регенерации.
Указанные выше отработанные, масла в РСФСР должны приниматься на всех без исключения нефтебазах. Масла с- нефтебаз отправляют на регенерационные станции Главнефтеснабов в железнодорожных цистернах или в вагонах (при затаривании в бочках) .
Утвержденных норм на качество всех подлежащих регенерации отработанных масел не существует. Имеются технические условия (ТУ—63) только на отработанные масла, сливаемые с карбюраторных двигателей и сдаваемые на нефтебазы Главнефтеснаба РСФСР сельскохозяйственными организациями.
Согласно ТУ—63, содержание воды (по ГОСТ 2477—65) и механических примесей (по ГОСТ 6370—59) не должно превышать соответственно 2 и 3%. Вязкость отработанного масла при 50°С должна быть не ниже 45 сст (что соответствует содержанию, горючего в масле около 10%), температура вспышки (в открытом тигле) — не ниже 135° С. Влияние количества горючего (дизельного топлива), содержащегося в масле, на изменение вязкости и температуры вспышки см. на рис. 2.
ТАВЛИЦА 18
Нормы сбора отработанных автотракторных масел (в процентах от расхода свежих масел)
Потребителя
Масло
дизельное
автомобильное
авиационное
Министерства:
сельского хозяйства СССР и мелио-
рации и водного хозяйства СССР,
а также колхозы и совхозы . . .
3
3
о
гражданской авиации СССР . . . . путей сообщения СССР
7
7
15
25
7
целлюлозно-бумажной промышлен-
ности СССР и лесной и дерево-
обрабатывающейпромышлен
ности СССР (только для пред-
приятий бумажной и деревообра-
батывающей промышленности)
7
7
7
Министерства и ведомства союзных ре-
К 4
g
5
спублик
О
Организации автомобильного транспорта
8
8
общего пользования
8
7
Другие министерства и ведомства СССР
7
7
Мосгорнсполком, Ленгорисполком . . .
8
8 ,
8
Примечания: 1. Предприятия и организация, не имеющие регёнерацнонных установок, сдают масла нефтесбытовым организациям союзных республик для регенерация, и эти количества не учитываются при выделении фондов на свежие масла.
2. Установленные нормы сбора масел являются минимальными.
ТАБЛИЦА 19
Нормы сбора индустриальных и других нефтяных масел (в процентах от расхода свежих масел)
ПотребителиПотребителииндустриальныекомпрессорныетурбинныетрансформаторныез #= О.s 3S в в §238 2 Й 5 2 д аджз а8*8«£ в чS § s 82 ф о 2И 0.0.2X о. о. о д'и£ =5 в s ч S ” " У 2 ф о 2 д 0.0.22 о.■ X0.3 g в « ч §238 2 ф о 2 Ш О. О 56индустриальныекомпрессорныетурбинныетрансформаторныез #= О.s 3S в в §238 2 Й 5 2 д аджз а8*8«£ в чS § s 82 ф о 2И 0.0.2X о. о. о д'и£ =5 в s ч S ” " У 2 ф о 2 д 0.0.22 о.■ X0.3 g в « ч §238 2 ф о 2 Ш О. О 56МаслаМаслаМинистерства:общего машиностроения СССР; станко- ' строительной и инструментальной промышленности СССР; тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР н тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР. ,Министерства:общего машиностроения СССР; станко- ' строительной и инструментальной промышленности СССР; тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР н тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР. ,191915 I 13 I 10 I 1315 I 13 I 10 I 1310 I 17 I 1510 I 17 I 15
Потребители
Потребители
индустриальные
компрессорные
турбинные
трансформаторные
з #
= О.
s 3
S в в §238 2 Й 5 2 д адж
з а
8*8
«£ в ч
S § s 8
2 ф о 2
И 0.0.2
X о. о. о д'и
£ =
5 в s ч S ” " У 2 ф о 2 д 0.0.2
2 о.
■ X
0.3 g в « ч §238 2 ф о 2 Ш О. О 56
индустриальные
компрессорные
турбинные
трансформаторные
з #
= О.
s 3
S в в §238 2 Й 5 2 д адж
з а
8*8
«£ в ч
S § s 8
2 ф о 2
И 0.0.2
X о. о. о д'и
£ =
5 в s ч S ” " У 2 ф о 2 д 0.0.2
2 о.
■ X
0.3 g в « ч §238 2 ф о 2 Ш О. О 56
Масла
Масла
Министерства:
общего машиностроения СССР; станко- ' строительной и инструментальной промышленности СССР; тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР н тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР. ,
Министерства:
общего машиностроения СССР; станко- ' строительной и инструментальной промышленности СССР; тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР н тяжелого энергетического и транспортного машиностроения СССР. ,
19
19
15 I 13 I 10 I 13
15 I 13 I 10 I 13
10 I 17 I 15
10 I 17 I 15
— Продолжение
Масла
индустриальные
компрессорные
турбинные
трансформаторные
Потребители
3 =
2 О.
о. ^ ? й к ^ Й ‘ 3 о I
3 в
= а
О. 2
5 и И
3 и> о со 0.0.2
3 в
2 о. ао
Ши
Кд
5 в =
2 у я
3 ф о ;
5 ” ао
Ви
• * ag
5 и в в ° ”g g
з в о и со о. 0.2
Министерства:
газовой промышленности СССР . . . .
машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов СССР; приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР; строительного, дорожного и коммунального машиностроения СССР. . .
путей сообщения СССР судостроительной про
мышленности СССР химического и нефтяного машиностроения СССР ..
электротехнической промышленности СССР
■легкой промышленности СССР
Мясной и молочной промышленности СССР нефтедобывающей промышленности СССР нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР пищевой промышленности СССР . . .
промышленности строительных материалов СССР
рыбногохозяйства
СССР и угольной промышленности СССР
цветной металлургии СССР
черной металлургии
6
19
13
13
19
19
6
6
13
13
6
6
6
13
19
5
15
10
10
15
15
5
5
10
10
5
б
5
10
15
15
13
13
10
15
13
5
4
10
10
4,
' 6
4
10
10
12
10 ю
8
12
10
4
3
8
8
3
5
3
8
8
J5.
19
13
13
13
13
13
10
10
10
10
10
12
15
10
10
10
10
10
8
8
8
8
8
17
17
45
17
17
17
17
17
17
17
17
17
17
15
15
40
15
15
15 .
15
15
15.
15
15
15
15
ПродолжениеПродолжение
Продолжение
Продолжение
Масла
ПотребителиПотребителиМинистерства: Л '- ,- энергетики и электрификации СССР . . .РСФСР и Украинская ССРДругие союзные республики Мосгорисполком . ... .ЛенгорисполкомМинистерства: Л '- ,- энергетики и электрификации СССР . . .РСФСР и Украинская ССРДругие союзные республики Мосгорисполком . ... .Ленгорисполкоминдустриаль-ныеиндустриаль-ныекомпрессор-ныекомпрессор-ныетурбинныетурбинныетрансформа-торныетрансформа-торныеЕ cLЕ cLаЗ щ 5аЗ щ 54. хо.§4. хо.§2 а2 а3 ге 2 о.3 ге 2 о.я И О. Яя И О. Я3 ™3 е-3 ™3 е-« 3о. g9 В 6 ч« 3о. g9 В 6 ч3 5 о ”3 5 о ”2 у о ”2 у о ”6 о6 о1944 -661944 -661533551533551010444483831383831330103010333345 . 401312111045 . 4013121110
Потребители
Потребители
Министерства: Л '- ,
- энергетики и электрификации СССР . . .
РСФСР и Украинская ССР
Другие союзные республики
Мосгорисполком . ... .
Ленгорисполком
Министерства: Л '- ,
- энергетики и электрификации СССР . . .
РСФСР и Украинская ССР
Другие союзные республики
Мосгорисполком . ... .
Ленгорисполком
индустриаль-ные
индустриаль-ные
компрессор-ные
компрессор-ные
турбинные
турбинные
трансформа-торные
трансформа-торные
Е cL
Е cL
аЗ щ 5
аЗ щ 5
4. хо.§
4. хо.§
2 а
2 а
3 ге 2 о.
3 ге 2 о.
я И О. Я
я И О. Я
3 ™
3 е-
3 ™
3 е-
« 3о. g9 В 6 ч
« 3о. g9 В 6 ч
3 5 о ”
3 5 о ”
2 у о ”
2 у о ”
6 о
6 о
19
4
4 -
6
6
19
4
4 -
6
6
15
3
3
5
5
15
3
3
5
5
10
10
4
4
4
4
838
313
838
313
30
10
30
10
3
3
3
3
45 . 40
1312
1110
45 . 40
1312
1110
БРАКОВОЧНЫЕ НОРМЫ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАСЛА . ■
Если бы ухудшёние свойств масла было вызвано только накоплением механических примесей, то при регулярной смене фильтров или очистке центробежных маслоочистителей и своевременном доливе свежего масла можно ограничиться лишь сезонной сменой масла, т. е. сменять масло осенью и весной. В действительности смена масла необходима и в связи с понижением его вязкости, снижением содержания присадок, появлением воды и образованием осадков. Указанные причины для разных двигателей, машин и промышленного оборудования и различных условий эксплуатации проявляются по-разному, поэтому и не может быть единых сроков смены масла. Сменять масло нужно тем чаще, чем значительнее отступление действительных условий эксплуатации от средних.
Одним из методов, позволяющих устанавливать сроки смены смазочных масел, является построение «линии износа», характеризующей" динамику износа двигателя или других механизмов. Для этого в процессе работы периодически отбирают из картера пробы масла и определяют содержание в них железа (или другого металла), а затем в координатах время — количество металла строят линию износа. Точка перегиба кривой, характеризующая повышение износа, свидетельствует о потере смазочным маслом противо- износных свойств и о необходимости его смены.
Из-за трудоемкости повседневных анализов масла и проверки состояния системы смазки в процессе работы принят единый срок смены масла для всех машин определенного типа. Этот срок, или установление браковочных норм смены масел, определен на основе многолетней практики эксплуатации машин и оборудования. При достижении предельно установленных физико-химических показа-
телей свойств масла или установленного срока смены масло должно быть слито, как отработанное, и заменено свежим.
Еще нет общепризнанных и достаточно научно обоснованных предельно допустимых показателей качества работающего масла, при которых оно считается непригодным и должно быть заменено свежим. Существуют различные мнения о браковочных параметрах, определяющих необходимость его смены. Вопрос усложняется тем, что на изменение физико-химических и эксплуатационных свойств масел влияют конструктивные особенности, техническое состояние двигателя или механизма, а также условия и режим работы.
По существующим браковочным нормам качество работающих масел определяется их общими физико-химическими свойствами и содержанием в них примесей. Для всех масел, не учитывая того, содержат ли они присадку, качество устанавливают главным образом по величине кинематической вязкости, температуры вспышки, кислотного числа, реакции водной вытяжки, наличию механических примесей и воды.. О степени сработанности присадки судят только
ТАБЛИЦА 2
Предельные нормы показателей качества индустриальных масел
Показатели
Предельные нормы, при достижении которых масла ' подлежат замене
Примечание. •-“
Содержание
механических примесей'* при использовании масла
в циркуляционных системах без очищающих устройств
в заливных системах (смазка разбрызгиванием)
водорастворимых кислот н щелочей воды в эмульсии масла с иодой
Увеличение вязкости по сравнению с исходной, %
Кислотное число, мг КОН/г при исполь
зовании масла
в циркуляционных и гидравлических системах станков
в другом оборудовании с циркуляционными системами
Наличие осадка
Наличие металлической пыли и песка не более 0,05 %
Обнаружены До 1%
25-36
0,8-1,2
3-3,5
При стойкой не расслаивающейся эмульсии
Если по другим показателям не подлежат регенерации, допускается в пределах 4-5 мг КОН/г
характера всегда служит браковечным дрнв-
♦ Наличие в масле примесей абразивного иаком.
по величине зольности, а о характере присадки — по штампу на паспорте, прилагаемому к свежему маслу.
Браковочные нормы на эксплуатационные турбинные и трансформаторные масла приведены соответственно на стр. 42 и 45.
В литературе [7] для индустриальных масел приведены предельные нормы, указанные в табл. 20, которые при необходимости следует уточнять для конкретных машин и механизмов в процессе эксплуатации.
Отечественные металлургические предприятия, и в особенности заводы, оборудованные современными прокатными станами, являются крупными потребителями нефтяных масел, используемых Для смазки и охлаждения трущихся узлов и деталей машин и агрегатов. Если учесть, что количество масляных систем на современных металлургических заводах исчисляется тысячами и емкость их весьма велика, то легко представить, какую экономию дефицитных нефтепродуктов в стране может обеспечить технически обоснованный выбор сроков службы индустриальных масел, и, кроме того, он будет способствовать бесперебойной работе и повышению производительности оборудования.
В Центроэнергометаллургпроме (ЦЭМП) были разработаны предельные значения основных физико-химических показателей качества индустриальных масел (эксплуатационные нормы), основанные на том, что срок службы масла определяется не продолжительностью его работы, а степенью фактического старения, контролируемой для каждой системы смазки физико-химическим анализом масла. Нормы, разработанные ЦЭМП (табл. 21), применимы не только для металлургических заводов прокатных станов,
ТАБЛИЦА 21
Эксплуатационные нормы, разработанные ЦЭМП на качество масла для смазки оборудования
Показатели
Предельно допустимые нормы
Содержание, %
механических примесей абразивного характера (песок, окалина)
механических прймесей неабразивного характера
для циркуляционных систем смазки, не более
для заливных систем смазки не более водорастворимых кислот (реакция водной вытяжки)
воды, не более
Увеличение вязкости по сравнению с исходной, %, не более
Кислотное число, мг КОН/г, не более
Отсутствие (в отдельных случаях не более сотых ■ долей процента)
0,1
0,5
Отсутствие (нейтральная)
0,2-0,5
30
3
но и для других отраслей промышленности, где агрегаты с циркуляционными и крупными заливными системами смазки работают при температурах 35—100° С и в сходных условиях.
В табл. 22 приведены рекомендуемые заводами — изготовителями автомобилей сроки смены масла в двигателях [8J.
Марка автомобиля
Срок смены масла км
Марка автомобиля
Срок смены масла км
ГАЗ-20 «Победа» . . .
2000
ЗИЛ-164, ЗИЛ-164а .
3000-6000
1 Аз-21 «Волга» , , . .
2000
КрАЗ-219
2000
ГАЗ-51, ГАЗ-51А . . .
1500-3000
ЛАЗ-695
2500-3500
ГАЗ-53, ГАЗ-53Ф . . .
3000
1 «Москвич-401» . . . .
2000
ЗИЛ-101 . .
1000
I «Москвич-407» . . . .
3000-4000
ЗИЛ-110 .......
1500
I «Москвич-408» . . . .
4000
ЗИЛ-111
1500-3000
«Москвич-412» . . . .
4000
ВИЛ-130
6000-8000
МАЗ-200
1500
ЗИЛ-150 .......
2500 - 3000
МАЗ-205 .......
1200-1500
ЗИЛ-151, ЗИЛ-157 . .
1200-1800
УАЗ-450
1500-3000
ЗИЛ-158
3000-6000
Урал-355М
3000-4000
ТАБЛИЦА 22
Сроки смены масла * в двигателях
масел может"бПь?тьЬу”™иМ0Т0РНЫХ М?“Л С вы“коэФФек™ВНЫМН присадками срок службы
В НИИ АТ (совместно с другими огранизациями) было установлено, что при работе автомобилей типа ЗИЛ-164 и ГАЗ-51 на маслах с присадками СБ-3 и ВНИИ НП-360 срок смены масла может быть увеличен до 6000—9000 км пробега. "
Для тепловозов с дизелями средней оборотности и высокооборотными рекомендуются следующие браковочные параметры циркуляционных масел [9, 10]:
Содержание
общих механических примесей (по ГОСТ 6370 — 59),
%, в масле
До 0,5До 2,5До 0,5Не допу-скаетсяДо 0,5До 2,5До 0,5Не допу-скаетсяДо 0,5До 2,5'20До 176До 0,5До 2,5'20До 176для небаббитовых вкладышей
До 0,5
До 2,5
До 0,5Не допу-скается
До 0,5
До 2,5
До 0,5Не допу-скается
До 0,5
До 2,5
'20
До 176
До 0,5
До 2,5
'20
До 176
для баббитовых вкладышей
воды * (по ГОСТ 2477—65 и 8287—57), % . . . . водорастворимых кислот (по ГОСТ 6307—60) . . .
Кислотное число, яг КОН/г (по ГОСТ 5985—59) в масле
для небаббитовых вкладышей . .
для баббитовых вкладышей
Изменение вязкости в сторону увеличения или уменьшения (по ГОСТ 33—66), %
Понижение температуры вспышки (по ГОСТ 4333—48), °Cх
* При большем ее количестве необходима сепарация масла.,
Аналогичные браковочные параметры применяют и при смене масла в судовых дизелях за рубежом. Так, в Англии рекомен-,
дуются следующие браковочные параметры для масла судовых дизелей: общее содержание механических примесей (определяемое центрифугированием) 1,5—2%, содержание топлива в масле не более 5%, уменьшение вязкости от исходного значения на 15—25%, содержание воды не более 0,3%.
Браковочные параметры для масел дизелей речных теплоходов установлены в основном по тем же показателям, что и для масел теплоходов морского флота. Например, в масле М-12В допускается такое содержание дизельного топлива, которое снижает его вязкость при 100° С примерно до 9,5 сст, т. е. на 20%, температура вспышки при этом составляет 170—180° С. Предельно допустимое содержание воды в масле не должно превышать 0,3%.
Срок сменымасла, ч1000 600— 800 650— 700 2500—2700 650— 750 150— 18010002500—3000Срок сменымасла, ч1000 600— 800 650— 700 2500—2700 650— 750 150— 18010002500—3000Масла в циркуляционных системах двигателей сменяют только при наличии результатов анализа, подтверждающего необходимость смены. В случае невозможности провести анализ масла руководствуются следующими ориентировочными сроками службы его в циркуляционных системах судовых установок, определенными практикой:
Срок сменымасла, ч
1000 600— 800 650— 700 2500—2700 650— 750 150— 180
10002500—3000
Срок сменымасла, ч
1000 600— 800 650— 700 2500—2700 650— 750 150— 180
10002500—3000
Тип двигателя
«Бурмейстер и Вайн» 874-VTBF-I60
«Буккау — Вольф»
«Ганц Ендрашек» 8, 216/310 ..
«Герметцер» 85V55HA . .. .
Д50..........
ЗД6 и 7Д6
«Зульцер» марок
8Д60-72 и SR58-76
по дизельномуТАБЛИЦА 23по дизельномуТАБЛИЦА 238МН-42
по дизельному
ТАБЛИЦА 23
по дизельному
ТАБЛИЦА 23
В табл. 23 приведены браковочные показатели маслу для тепловозов [11].
Браковочные показатели дли смены дизельного масла
Показателя
Тепловозы
ТЭЗ, ТЭ7
ТЭ2, ТЭ1, да, дб, ТЭМ1
прочих серий и дизель-поезда
МК-22, МС-20
MC-U
Д-11
М-12В
масла п 5304—54
о ГОСТ
и 858]—63
Вязкость Vioo, CCTi менее
9
9,4
17,0
11,0
9,4
' 9,7
Температура вспышки, °C, ниже
в открытом тигле
170
180
—
180
180
в закрытом тигле
—
—
190
185
—
Содержание, % механических примесей, более . . .
0,08
0,08
0,08
0,08
0,08
0,08
воды, более . . . .
0,05
0,05
0,05
0,05
■ 0,05
0,05
Кислотное число, мг КОН/г масла, более
0,5
0,5
0,06
0,06 .
0,5
0,5
При отклонении качества масел от норм, приведенных выше, хотя бы по одному показателю и невозможности восстановить их качество до норм в процессе эксплуатации, их сливают из систем двигателей и передают на регенерацию.
СБОР ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
Необходимость и целесообразность сбора отработанных масел очевидна. Однако этому не везде уделяют одинаковое внимание. Имеются еще предприятия, где сбор отработанных масел не ; проводят или же собранные масла не регенерируют и не сдают соответствующим организациям, а используют в качестве топлива.
Процессу регенерации отработанных масел предшествует несколько предварительных операций, от правильного проведения которых во многом зависит успех регенерации, т. е. получение масел высокого качества и в необходимом ассортименте. К этим опера- Я циям относятся: сбор отработанных масел в пунктах потребления, Я хранение их, транспортировка к месту регенерации.Я
Одним из важнейших условий проведения качественной регене- Я рации является правильная организация сбора отработанных ма- Я сел в автомобильных хозяйствах, на заводах и фабриках, электро- Я станциях и других предприятиях, потребляющих нефтяные масла. Я
При сборе отработанных масел необходимо соблюдать следую- Я щие правила.Я
Смазочные масла, подлежащие регенерации, собирают раз- Я дельно по маркам. Масла различных марок, допускамые к приме- ■ нению в одних и тех же механизмах, можно собирать вместе. ■ Сильно загрязненные масла нужно собирать отдельно от менее за-' Я грязненных.■
Индустриальные масла после их применения для смазки горя- Я чих (при температуре свыше 110° С) частей машин собирают для Я регенерации отдельно.Я
Не допускается при сборе загрязнение индустриальных масел Я трансмиссионными маслами и консистентными смазками.Я
Для сбора отработанных масел при их замене применяется Я различное оборудование — стандартное и нестандартное. Спе- Я циальный инвентарь: воронки, ведра, бидоны, противни и т. п. Я должны быть чистыми. Его, так же как и емкости для транспорти- Я ровки и хранения отработанных масел, рекомендуется снабжать Я надписями и окрашивать в определенные цвета, установленные Я для масла данной марки.Я
Отработанные масла сливают в специально приспособленные Я сборники, баки или резервуары, а также бочки, в которые не до-, ■ Я пускается слив других отработанных и свежих масел.Я
Иногда из оборудования (турбин, трансформаторов, закалоч- . Я ных ванн, тепловозов и т. п.) приходится удалять большие коли- 1 чества отработанных масел. В этом случае к спускному крану под- „ Я водят трубопровод, по которому отработанное масло откачивают | насосом в соответствующую приемную емкость. -|
541
Для слива масла из двигателей очень удобен передвижной бак ГАРО (рис. 15). Из двигателя автомобиля, установленного над канавой или поднятого подъемником, масло сливают в воронку 3 диаметром 300 о, и по шарнирно соединенным трубам 2 оно стекает в бак / емкостью ПО л. Шарнирное соединение труб дает возможность подводить воронку под маслосливное отверстие картера без точной установки самого бака.
В механизированных автохозяйствах для слива отработанных масел из двигателей применяют стационарные устройства, состоя-
Рис. 15. Передвижной бак ГАРО для слива отработанных масел: / — бак; 2 — сливные трубопроводы; 3 —вороика с сеткой; 4 — люк.
щие из маслоприемочной воронки, трубопроводов и емкости для сбора масла, установленной на более низком уровне, чтобы масло из картеров сливалось самотеком.
Для перекачки собранного отработанного масла на значительные расстояния применяются насосы. Из приемной емкости масло перекачивают или после затаривания перевозят на регенерационную станцию непосредственно или через нефтебазу.
Практика показала, что при соответствующей организации сбор отработанных масел может быть налажен в любых условиях эксплуатации машин и механизмов. Хорошие результаты дает система, при которой свежее масло отпускают только при условии возврата установленного количества отработанных масел. По каждому предприятию, цеху необходимо устанавливать план сбора отработанных масел и контролировать его выполнение.
Для правильной организации сбора, хранения и регенерации целесообразно выделять ответственных лиц, в обязанности которых
• входило бы решение всех вопросов, связанных с ведением смазочного хозяйства на предприятии.
Ответственность за сбор отработанных масел на промышленных предприятиях надо возлагать на главных механиков, главных энергетиков (при наличии большого количества энергетических масел), заведующих масляным хозяйством предприятия, а там, где нет такой должности, — на цеховых мастеров.
Собирать отработанные масла должны смазчики или другие специально назначенные для этой цели лица. Их необходимо хорошо проинструктировать о правилах сбора и порядке сдачи собранных масел.
Ответственные за смазку в структурных подразделениях предприятий (цех, участок и т. п.) наряду с систематическим наблюдением за работой всех смазочных систем и приспособлений обязаны своевременно сливать отработанные масла, очищать и промывать картеры, ванны, масляные емкости механизмов и оборудования, хранить и сдавать отработанные масла на регенерацию.
На предприятиях должна быть разработана подробная инструкция по организации и технике сбора и хранения отработанных масел с указанием соответствующих норм.
ПРИЕМ И ОТБОР ПРОБ ОТРАБОТАННЫХ
МАСЕЛ
При несоблюдении установленных сроков смены масла и загрязнении его в процессе сбора и хранения посторонними примесями (пылью, песком, водой, обтирочными материалами, стружкой, топливом и др.) качество отработанных масел иногда ухудшается в значительно большей степени, чем в результате их работы в двигателях и механизмах.
Отработанные масла многих сортов и разной степени отработанности поступают на склад (нефтебазы и т. п.) или на маслорегенерационную станцию в разное время года, от различных организаций. Поэтому масло, содержащееся в каждой бочке или бидоне, может значительно различаться по физико-химическим свойствам. Для определения качества масла лучше брать не индивидуальную пробу, т. е. пробу в один прием из одной бочки или бидона, а анализировать масло из всей партии бочек с одним сортом масла. Для этого необходимо отбирать среднюю пробу, получаемую смешением нескольких проб и характеризующую среднее качество партии отработанных масел.
Среднюю пробу из партии бочек отбирают следующим обра--' зом: выделяют 10% бочек и из каждой бочки берут по равному количеству масла. Пробу отбирают при помощи стеклянной трубки диаметром 10—15 мм с гладко обрезанными краями. Трубку опускают до дна бочки, закрывают верхнее отверстие пальцем, затем вынимают трубку и сливают масло в чистую посуду. Смесь таких индивидуальных проб и представляет среднюю пробу партии бочек.
Средняя проба из резервуара или цистерны составляется из индивидуальных проб, отобранных из нескольких слоев, обычно из верхнего, среднего и нижнего (на уровне сливной трубы). Здесь пробу отбирают специальным пробоотборником. Отбирать пробы масла можно в бутылки. Посуда для проб должна быть чистой и сухой. Держать ее надо в закрытом виде. Каждую бутылку с пробой масла закрывают пробкой и снабжают трафаретом установленной формы, в котором указывают марку масла, номер пробы и машины или аппарата, откуда взята проба, дату взятия пробы и другие сведения.
, При споласкивании маслом бутылок для проб необходимо в целях экономии собирать «промывочное» масло в бидон с крышкой.
Собранные пробы подвергают лабораторному анализу.
Отбор проб отработанных масел из емкостей проводится по ГОСТ 2517—52; анализ отработанных масел — по ГОСТ 2798—47.
При сдаче учитывают замеренное количество отработанного масла за вычетом общего количества загрязнений (воды, механических примесей и горючего). . , .
ХРАНЕНИЕ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
Не менее важным этапом, предшествующим регенерации, является правильное хранение собранных масел. В зависимости от применяемой тары отработанные масла можно хранить в специально приспособленных крытых помещениях, например тарных сараях, в некоторых случаях под навесом и иногда под открытым небом, покрывая их брезентом. Если же нет брезента, бочки необходимо уложить в таком месте, где легко можно было бы удалить с них дождевые осадки или снег.
Так как в местах потребления собранные отработанные масла обычно долго не хранят, то нет необходимости в специальных крытых складах. Бочки (или бидоны) с отработанными маслами укладывают пробками вверх. Трафареты на бочках (или бидонах) должны находиться со стороны подхода к ним.
На промежуточных нефтебазах, принимающих отработанные масла от потребителей, масло может храниться в бочках на складе или, лучше, в специальных емкостях с последующей отправкой в бочках или железнодорожных цистернах.
На регенерационных станциях отработанные масла должны храниться в специальных емкостях. Запас отработанных масел на регенерационной станции должен обеспечить не менее чем 30-суточную работу регенерационных установок. Поэтому в хранилищах необходимо предусматривать нужное количество емкостей.
Склады для хранения отработанных масел сооружают в соответствии с «Нормами проектирования складских помещений и хозяйств для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей». Отработанные масла, не разбавленные горючим, относятся к четвертому классу горючих жидкостей, а масла, разжиженные горючим (автомобильные и др.), — к третьему классу.
должны быть обеспечены соответствии с действую-должны быть обеспечены соответствии с действую-Места хранения отработанных масел всеми противопожарными средствами в щими правилами.
должны быть обеспечены соответствии с действую-
должны быть обеспечены соответствии с действую-
ме-ме-Время хранения отработанных масел надо использовать для их отстоя от воды и грязи, так как первой операцией при любом тоде регенерации отработанных масел является их отстой от воды и грязи.
ме-
ме-
Емкости для хранения могут быть горизонтальными или вертикальными, обычно цилиндрической формы. Их оснащают устройством с сеткой в верхней части для налива отработанных масел, патрубком в нижней части для откачки масла, краном для спуска воды и грязи, замерным приспособлением, люком для осмотра и зачистки резервуара. Каждая емкость оборудована паровым змеевиком для нагрева масла, чтобы облегчить отстой от воды и грязи.
Во время хранения отработанных масел необходимо тщательно проверять исправность, и особенно герметичность, емкостей и арматуры и периодически зачищать емкости от грязи, осевшей в результате отстоя масла.
ГЛАВА IV -
СУЩНОСТЬ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ РЕГЕНЕРАЦИИ
В главе II показано, что характер изменения качественных показателей масел зависит от условий их применения. Одни масла, например индустриальные, работают в мягких условиях, исключающих возможность глубоких изменений их физико-химических свойств. Другие, такие, как для двигателей внутреннего сгорания и компрессорные, находятся под воздействием высоких температур или химическим воздействием различных веществ, что приводит к глубоким качественным изменениям.
Для турбинных и трансформаторных масел характерна длительная работа в системах, в некоторых случаях тысячи и десятки тысяч часов. При этом повышается кислотное число масел и содержание смол, появляются шламы и т. д.
Следовательно, работа масел всегда связана с теми или иными изменениями физико-химических свойств, ограничивающими срок их полезной службы. Однако исследования [12, 13] показали, что в основном групповой химический состав масла изменяется мало.
Продукты физико-химических превращений масла, а также вредные примеси, попадающие извне и делающие масло непригодным для дальнейшей работы, составляют лишь незначительную часть общей его массы, и при помощи каких-либо методов очистки могут быть удалены. После извлечения загрязняющих веществ (регенерации) восстанавливаются первоначальные свойства масла и оно, как правило, может быть использовано повторно наравне со свежими маслами или в смеси с ними.
Выбор метода регенерации отработанных масел определяется характером содержащихся в них загрязнений и продуктов старения: для одних масел достаточно простой очистки от механических примесей, для других необходима глубокая переработка, иногда с использованием химических реагентов.
Методы регенерации отработанных масел можно разделить на физические, физико-химические, химические и комбинированные. На практике обычно применяют комбинированные методы, обеспечивающие получение высококачественных регенерированных масел.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ
К физическим методам регенерации отработанных масел относятся такие, при которых, не затрагивая химической основы очищаемых масел, удаляют, лишь механические примеси, т. е. пыль,
песок, частицы металла, воду, смолистые, асфальтообразные, коксообразные и углистые вещества, а также горючее. Наиболее распространены следующие физические методы регенерации: отстой, сепарация (центрифугирование), фильтрация, отгон горючего и промывка водой.
Отстой
Отстой отработанных масел от механических примесей и воды — первая и обязательная операция процесса регенерации. Механические примеси и вода, находящиеся в масле во взвешенном состоянии, осаждаются при спокойном стоянии масла с течением времени. Отстой основан на принципе осаждения частиц под действием их силы тяжести. При размерах частиц 0,05—10 мк осаждение протекает по закону Стокса:
Д2 " 1= (У1-У2)-
где Wo —скорость осаждения частиц, м/сек; d— диаметр частиц, мм; yi — удельный вес материала твердых частиц, кГ/см4; у2— удельный вес жидкости, кГ/см4; П — абсолютная вязкость, кГ • сек/м2.
Из этого уравнения следует, что скорость осаждения частиц тем больше, чем больше, их размер (диаметр) и удельный вес и чем меньше вязкость жидкости. Так как вязкость масла уменьшается с возрастанием температуры, то отстой следует вести при повышенной температуре. 1
Повышение температуры сверх 80° С не приводит к значительному ускорению осаждения частиц, так как при дальнейшем нагревании вязкость изменяется незначительно. Если учесть, что при температуре 100° С возможно вскипание содержащейся в масле воды и вспенивание масла, то очевидно, что оптимальной для отстоя следует считать температуру 80—90° С.
Содержание механических примесей в верхнем слое масла уменьшается, а в нижнем увеличивается в зависимости не только от температуры масла, но и от времени отстаивания (табл. 24).
Расстояние от дна" мм
Содержание примесей, %, при продолжительности отстаивания
1 ч
3 ч
6 ч
12 ч
18 ч
240
0,14
0,09
0,03
0,00
0,00
180
0,15
0,11
0,07
0,00
0,00
. 120
0,18
0,16
0,11
0,03
0,00
60
0,19
0,23
0,23
0,19
0,00
1
0,21
0,33
0,50
0,73
0,92
ТАБЛИЦА 24
Зависимость содержания в масле механических примесей от продолжительности отстаивания при 80° С
Как видно из данных табл. 24, полное осаждение механических
примесей произошло только после 18 ч отстаивания.
Продолжительность отстаивания, необходимая для полного осаждения механических примесей, зависит также от высоты столба жидкости: чем она больше, чем большее время требуется для отстаивания. Исходя из этого, определяют наиболее выгодное соотношение между высотой и поперечным сечением отстойников. Уста
новлено, что наиболее эффективно отношение диаметра отстойника к его высоте 1,5 или 2.
Однако сооружать отстойники с таким соотношением высоты и диаметра не всегда возможно, так как это связано с увеличением габаритов помещения и удорожанием строительства. Практически широко применяются отстойники с соотношением высоты и диаметра примерно 1 : 1. Схема типового отстойника приведена на рис. 16.
При хранении отработанного масла из него в первую очередь выпадают в осадок металлические частицы, кокс, смолистые вещества. Вместе с другими тяжелыми включениями они образуют на дне сосуда слой отложений, плотность которого зависит от природы загрязняющих примесей и продолжительности отстаивания масла. Вода, присутствующая в масле, выпадая, образует промежуточный слой между осевшими загрязняющими примесями и маслом.
Следовательно, при достаточно
Рис. 16, Схема типового отстойника е паровым подогревом:/ — корпус отстойника; 2 —паровой змеевик; 3 — спускной кран; 4 — край для выхода масла; 5 —паровой вентиль; 6 — пробка для залива масла; 7 — карман для термометра; 8 —каркас.Рис. 16, Схема типового отстойника е паровым подогревом:/ — корпус отстойника; 2 —паровой змеевик; 3 — спускной кран; 4 — край для выхода масла; 5 —паровой вентиль; 6 — пробка для залива масла; 7 — карман для термометра; 8 —каркас.длительном хранении некоторых отра-
Рис. 16, Схема типового отстойника е паровым подогревом:
/ — корпус отстойника; 2 —паровой змеевик; 3 — спускной кран; 4 — край для выхода масла; 5 —паровой вентиль; 6 — пробка для залива масла; 7 — карман для термометра; 8 —каркас.
Рис. 16, Схема типового отстойника е паровым подогревом:
/ — корпус отстойника; 2 —паровой змеевик; 3 — спускной кран; 4 — край для выхода масла; 5 —паровой вентиль; 6 — пробка для залива масла; 7 — карман для термометра; 8 —каркас.
ботанных масел происходит естественная очистка их от нерастворимых примесей. В отстойниках соответствующих конструкций очищенное масло и воду можно отводить по мере расслоения и очистку (отстой) осуществлять как непрерывный процесс. Но так как отстой протекает медленно и не всегда обеспечивает получе
ние достаточно чистого масла, то чаще его применяют лишь как предварительный процесс при регенерации масел.
Отстаивание отработанных масел от механических примесей и воды и при подогреве не всегда приводит к желательному результату: иногда даже при длительном процессе значительное количество примесей остается во взвешенном состоянии, т. е. практически масло не отстаивается. Это относится к отработанным дизельным и автомобильным маслам с диспергирующими (моющими)
присадками, а также к другим маслам, загрязненным мелкодис-
персными примесями (коллоидный уголь, алюминиевая пудра и др.). Такие масла предварительно обрабатывают коагуляторами (осадителями и т. д.), что приводит к укрупнению частиц твердой фазы и их осаждению.
Сепарация
Для ускорения отстоя и повышения его эффективности применяют много различных способов. Наиболее широко распространен в области обезвоживания масел и очистки от механических
примесей процесс сепарации (центрифугирования).-
На рис. 17 схематически представлен процесс расслоения масла, происходящий при вращении сосуда. Под влиянием центробежных сил наиболее тяжелые загрязняю
щие примеси оттесняются к стенкам сосуда, образуя кольцевой слой отложений; следующий слой состоит из выделяющейся воды, а третий кольцевой слой, расположенный у оси вращения, представляет собой очищенное масло.
Центрифуги, называемые также сепараторами, конструктивно
Рис.' 18. Схема распределении смесиРис.' 18. Схема распределении смесиJ в сепараторе:J в сепараторе:/ — центральный канал; 2 — камера; 3 — канал для отвода очищенного масла; 4 — ка- нал для отвода воды; 5— кожух барабана./ — центральный канал; 2 — камера; 3 — канал для отвода очищенного масла; 4 — ка- нал для отвода воды; 5— кожух барабана.Рис. 17. Схема распределения ком- поиеитов смеси при вращении сосуда: .1 — масло; 2 — вода; 3 — осадок.Рис. 17. Схема распределения ком- поиеитов смеси при вращении сосуда: .1 — масло; 2 — вода; 3 — осадок.оформляются так, что отвод очищенного масла и воды происходит непрерывно в процессе работы, и только загрязняющие примеси остаются в барабане сепаратора, откуда их периодически удаляют по мере накопления. Как видно из схемы сепаратора (рис. 18), отработанное масло, поступающее через центральный канал /, расслаивается в камере 2, очищенное масло отводится по каналу 3, вода — по каналу 4, а загрязняющие примеси оседают в кожухе барабана.
Рис.' 18. Схема распределении смеси
Рис.' 18. Схема распределении смеси
J в сепараторе:
J в сепараторе:
/ — центральный канал; 2 — камера; 3 — канал для отвода очищенного масла; 4 — ка- нал для отвода воды; 5— кожух барабана.
/ — центральный канал; 2 — камера; 3 — канал для отвода очищенного масла; 4 — ка- нал для отвода воды; 5— кожух барабана.
Рис. 17. Схема распределения ком- поиеитов смеси при вращении сосуда: .
1 — масло; 2 — вода; 3 — осадок.
Рис. 17. Схема распределения ком- поиеитов смеси при вращении сосуда: .
1 — масло; 2 — вода; 3 — осадок.
В некоторых случаях с целью уменьшения количества осадка в барабане и повышения срока работы сепаратора до очистки в него вместе с отработанным маслом подают некоторое количе-
ство воды, которая промывает масло и уносит с собой часть загрязняющих примесей.
Для облегчения расслоения масла барабан центрифуги выполняют в виде набора металлических конусных тарелок (рис. 19), расположенных на близком расстоянии и разделяющих поток масла на ряд тонких слоев.
На рис. 20,а показан сепаратор в собранном виде, а на рис. 20,6 представлено несколько тарелок в разрезе и приведена схема движения масла по тарелкам. Загрязненное масло подается в центральную трубку барабана, проходит между тарелками и днищем
Рнс. 19. Разрез барабана сепаратора: / — центральная труба барабана; 2 — днище . барабана; 3, 4, 5-каналы.Рнс. 19. Разрез барабана сепаратора: / — центральная труба барабана; 2 — днище . барабана; 3, 4, 5-каналы.Рис. 20. Схема распределения компонентов смеси по тарелкам сепаратора:а —сепаратор; б —тарелки; / — вода иосадок; 2 - область разделения воды и масла; 3 - поток примесей и воды; 4 — зона чистого масла; 5—выходящее чистое масло.Рис. 20. Схема распределения компонентов смеси по тарелкам сепаратора:а —сепаратор; б —тарелки; / — вода иосадок; 2 - область разделения воды и масла; 3 - поток примесей и воды; 4 — зона чистого масла; 5—выходящее чистое масло.
Рнс. 19. Разрез барабана сепаратора: / — центральная труба барабана; 2 — днище . барабана; 3, 4, 5-каналы.
Рнс. 19. Разрез барабана сепаратора: / — центральная труба барабана; 2 — днище . барабана; 3, 4, 5-каналы.
Рис. 20. Схема распределения компонентов смеси по тарелкам сепаратора:
а —сепаратор; б —тарелки; / — вода иосадок; 2 - область разделения воды и масла; 3 - поток примесей и воды; 4 — зона чистого масла; 5—выходящее чистое масло.
Рис. 20. Схема распределения компонентов смеси по тарелкам сепаратора:
а —сепаратор; б —тарелки; / — вода иосадок; 2 - область разделения воды и масла; 3 - поток примесей и воды; 4 — зона чистого масла; 5—выходящее чистое масло.
барабана и по каналу, образованному отверстиями в тарелках, проникает в зазоры между тарелками, а также заполняет внутреннюю полость барабана. Для выхода из него масло должно пройти между тарелками и попасть в кольцевой канал. На быстро вращающихся тарелках от масла под действием центробежных сил отделяются загрязняющие примеси и вода, оттесняются к нижним сторонам тарелок и движутся к периферии, а очищенное масло под напором подаваемой в сепаратор жидкости движется в сторону оси вращения, поднимается по каналу и вытекает из барабана сепаратора в приемную емкость. Выделившаяся из масла вода собирается вокруг тарелок барабана и через кольцевой канал выходит наружу.
Когда в очищаемом масле нет воды, кольцевой канал нижней тарелки не имеет отверстия (оно закрывается глухой шайбой).
Как видно из изложенного, глубина очистки масла сепаратором при данной скорости вращения определяется главным образом разностью плотностей масла и примесей, а также степенью дисперсно-
сти последних. При желании получить возможно более очищенное масло его пропускают через сепаратор несколько раз. Однако и в этом случае в обычных сепараторах полностью очистить масло не удается, так как чем мельче частицы находящихся в масле загрязняющих примесей, тем меньше возникающие центробежные силы.
Величина центробежной силы Р, действующей на частицы компонентов отработанного масла, прямо пропорциональна весу последних:
г
где О — вес вращающегося тела, кГ; м — окружная скорость «“(скорость вращения), м/сек-, г —радиус вращения (радиус сепаратора)," м.
Если подставить в эту формулу значение окружной скорости
м =«0,105 гн
(где п — число оборотов в минуту), то величину центробежной силы можно выразить так-:
900
Ид этой формулы следует, что центробежную силу легче увеличить повышением числа оборотов, чем "увеличением радиуса сепаратора.
В зависимости от характера загрязнений очистку масла в сепараторах можно проводить способом осветления (кларификации) или способом сепарации (пурификацйи), иногда называемым «способом очистки».
Способ осветления применяют для отделения твердых механи- ' ческих примесей, шлама, угля, а также для отделения воды, содержащейся в масле в столь незначительном количестве, что непосредственного отвода ее не требуется. В этом случае отделяемые от масла примеси остаются в грязевике барабана и периодически оттуда удаляются.
Способ сепарации применяют в тех случаях, когда загрязненное масло можно рассматривать как смесь двух жидкостей различной плотности (при сильном обводнении масла). В этих случаях две составляющие смесь жидкости разделяются, причем обе они отводятся из сепаратора непрерывно.
Трансформаторное масло, как правило, очищают способом осветления; турбинное масло, загрязненное механическими примесями, с незначительным количеством влаги (0,1—0,3%) — путем осветления, а при сильном увлажнении — сепарацией.
Производительность барабана сепаратора при работе по способу осветления на 20—30% выше, чем при работе по способу сепарации.
Сверхцентрифуги (осветляющие и сепарирующие) работают по принципу отстойных аппаратов. Подлежащий обработке продукт подается к ним по трубопроводу и через насадку струей вводится внутрь вращающегося ротора. Проходя центральное отверстие нижней крышки, струя продукта разбивается о пластинку отражателя и отбрасывается к внутренней стенке ротора. Подхваченный вращающимся ротором и увлеченный им продукт оказывается в поле действия центробежных сил.
По мере движения вдоль ротора снизу вверх жидкость разделяется на слои сообразно плотности. В верхней части ротора помещена перегородка, разделяющая поток на две части: более тяжелый продукт выходит через нижнее отверстие ротора, более легкий—через верхнее.
Отстаивание в роторе осветляющей сверхцентрифуги происходит по схеме, представленной на рис. 21. Суспензия, введенная в ротор, под действием центробежных сил растекается по его внутренней поверхности, образуя цилиндрический слой, из которого осаждаются на глухие стенки ротора твердые частицы.
Высота цилиндрического слоя суспензии в роторе увеличивается до тех пор, пока не достигает уровня выходных отверстий верхней крышки. Дальнейшее поступление суспензии в ротор вызывает непрерывный слив осветленной жидкости в выходные отверстия и непрерывное перемещение вновь поступающей суспензии в направлении слива, сопровождающееся выделением из нее твердых частиц. Степень осветления зависит от скорости движения в роторе. Чем меньше эта скорость, тем большее время находится суспензия под воздействием центробежных сил и тем полнее осуществляется процесс отстаивания.
Выходящая из ротора осветленная жидкость собирается в сливной тарелке и по патрубку перетекает в крайний отсек внутренней полости приемного кармана. Осадок твердых частиц, накапливающийся на глухой стенке ротора, должен периодически удаляться. Для этого ротор нужно останавливать, разбирать и подвергать чистке.
Отстаивание в роторе сепарирующей сверхцентрифуги происходит по следующей схеме (рис. 22). Вращающийся ротор заполняется тяжелым компонентом. Заполнение прекращается, когда начинается слив компонента в периферийные выходные отверстия верхней крышки ритора. При сливе диаметр DT внутренней поверхности кольцевого слоя тяжелого компонента равен внутреннему диаметру регулировочного кольца. В заполненный ротор вводится подлежащая разделению эмульсия или суспензия. Под действием центробежных сил эмульсия растекается по ротору, двигаясь в направлении слива, и вытесняет из него ранее введенный тяжелый компонент. Движение ее сопровождается расслоением и образованием нейтральной поверхности, являющейся границей раздела между тяжелым и легким компонентами.
По мере поступления эмульсии а ротор и ее расслоения легкий компонент накапливается на поверхности тяжелого компонента, образуя второй цилиндрический слой диаметром Dr, ограниченный по высоте «грибком». Накопление легкого компонента сопровождается перемещением поверхности раздела к периферии ротора. Затем перемещение прекращается, и поверхность раздела занимает устойчивое положение, соответствующее некоторому диаметру Dn.
Рис. 21. Схема отстаивания в роторе осветляющей сверхцентрифуги:/ — вход суспензии; 2 — осадок твердых частиц; 3 — вы- хрд осветленной жидкости,Рис. 21. Схема отстаивания в роторе осветляющей сверхцентрифуги:/ — вход суспензии; 2 — осадок твердых частиц; 3 — вы- хрд осветленной жидкости,Рис. 22. Схема отстаивания в роторе сепарирующей сверхцентрифуги:/ — выход легкого компонента; 2— выход тяжелого компонента; 3 —выход эмульсии.Рис. 22. Схема отстаивания в роторе сепарирующей сверхцентрифуги:/ — выход легкого компонента; 2— выход тяжелого компонента; 3 —выход эмульсии.
Рис. 21. Схема отстаивания в роторе осветляющей сверхцентрифуги:
/ — вход суспензии; 2 — осадок твердых частиц; 3 — вы- хрд осветленной жидкости,
Рис. 21. Схема отстаивания в роторе осветляющей сверхцентрифуги:
/ — вход суспензии; 2 — осадок твердых частиц; 3 — вы- хрд осветленной жидкости,
Рис. 22. Схема отстаивания в роторе сепарирующей сверхцентрифуги:
/ — выход легкого компонента; 2— выход тяжелого компонента; 3 —выход эмульсии.
Рис. 22. Схема отстаивания в роторе сепарирующей сверхцентрифуги:
/ — выход легкого компонента; 2— выход тяжелого компонента; 3 —выход эмульсии.
При таком равновесии внутренняя поверхность слоя легкого компонента достигает уровня выходных отверстий, ближайших к оси вращения, и дальнейшее поступление эмульсии в ротор вызывает слив легкого компонента в эти отверстия и одновременный слив тяжелого компонента в периферийные отверстия.
Возможность разделения эмульсии в роторе сверхцентрифуги зависит от соотношения плотностей рт: рл составляющих ее тяжелого и легкого компонентов, конструктивных особенностей ротора, скорости прохождения эмульсии по ротору: чем меньше скорость, тем полнее происходит разделение.
Выше было сказано, что скорость отделения механических примесей и воды от отработанного масла при центрифугировании зависит не только от величины центробежной силы, но и от вязкости масла. Чем меньше вязкость масла при прочих равных условиях, тем скорее отделяются от него примеси. Для уменьшения вязкости отработанного масла его подогревают до температуры не 66
выше 60—65° С во избежание дополнительных окислительных процессов. Нигде масло не смешивается так интенсивно с воздухом, как при сепарации. Применение вакуумных сепараторов, широко 'распространенных в настоящее время, в значительной степени может предохранить масло от окисления.
Полнота отделения механических примесей и воды от масла при центрифугировании зависит также от времени пребывания масла в зоне действия ценробежных сил и от производительности ■ центрифуги. Чем длительнее центрифугирование и чем меньше производительность центрифуги, тем чище получается масло. Это хорошо иллюстрируется следующими данными, полученными при сепарации на центрифуге отработанного масла, содержащего 1,36% механических примесей:
Производительность, л}ч .1308012
Содержание механических
примесей, % ......0,2520,0750,049
Эффективность работы сепаратора сильно зависит от количества находящейся в масле воды. По мере уменьшения содержания воды в масле эффективность ее отделения уменьшается. Необходима многократная сепарация, чтобы извлечь из масла следы воды. Поэтому в схему современных центрифуг, таких как ПСМ-1-3000 и др., включают фильтрпресс, доочищающий сепарированное масло от следов воды и механических примесей.
Работа сепаратора по замкнутой схеме: масляный бак — сепаратор— масляный бак несовершенна, так как масло после сеца- ратора с минимальным содержанием воды вновь смешивается с маслом, содержащим большое ее количество, что снижает эффективность сепарации.
Более эффективна работа сепаратора по схеме: масляный бак I — сепаратор — масляный бак II, при которой масло после сепаратора поступает не в масляный бак I с обводненным маслом, а в масляный бак II, где накапливается относительно обезвоженное масло.
Наиболее широко применяются сепараторы для непрерывной очистки масел, работающих в циркуляционных системах турбогенераторов, турбокомпрессоров, мощных дизельных двигателей и т. д. Центробежные маслоочистители применяются на автомашинах с карбюраторными (ГАЗ-53, ЗИЛ-130 и др.) и дизельными двигателями взамен фильтрующих элементов тонкой очистки. Сепараторы, особенно вакуумные, используются для очистки и сушки трансформаторных масел. Внедряются в промышленность самоочищающиеся центрифуги, а также сверхцентрифуги.
Фильтрация
Фильтрацией называют процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок, которые задерживают одни фазы этих систем и пропускают другие. К таким
процессам относится разделение суспензий на "чистую жидкость и влажный осадок, например отделение от масла механических примесей или отбеливающей глины.
Фильтровальная перегородка, если не учитывать незначительного периода фильтрования, состоит из двух слоев: исходного фильтрующего материала и непрерывно образующегося на нем слоя осадка. Следовательно, сопротивление при фильтрации определяется суммой сопротивлений фильтровальной перегородки и слоя осадка.
Жидкость, подвергаемая фильтрации, помещается в одну часть фильтра таким образом, чтобы она соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях фильтра создается разность давлений, под действием чего жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, а твердые частицы задерживаются этой перегородкой. ।
Разность давлений создают при помощи компрессоров (сжатым воздухом), вакуумных насосов и жидкостных насосов (поршневых или центробежных), а также используют гидростатическое давление самой фильтруемой жидкости. Как правило, фильтрацию очищаемых масел на фильтрах маслорегенерационных установок и отдельных фильтрующих устройствах осуществляют при помощи жидкостных насосов, причем разность давлений обычно не превышает 4—5 кГ/см2.
Выбор фильтрующего материала для перегородки зависит в основном от характера примесей, подлежащих удалению. Чем меньше размер частиц примесей, тем плотней должен б(ыть фильтрующий материал. Одни материалы задерживают только твердые примеси, другие удаляют из отработанного масла также углистосажистые частицы, асфальто-смолистые вещества и другие про-, дукты старения масла.
Фильтрующие материалы принято различать по следующим признакам:
материал, каналы которого меньше, чем средний диаметр задерживаемых частиц (фильтровальная бумага, картон, плотные ткани и т. д.);
материал, каналы которого больше, чем средний диаметр задерживаемых частиц (войлок, волокнистый асбест, шерстяные очесы, хлопчатобумажные «концы» и т. п.). Несмотря на то, что величина каналов фильтрующих материалов этой группы даже при сильном уплотнении остается значительной, масло, проходя через такую среду и несколько раз меняя направление движения, освобождается от механических примесей;
материал, каналы которого в начале фильтрации больше, чем средний диаметр удаляемых частиц, но во время фильтрации заполняются этими частицами и становятся меньше их среднего диаметра. Характерным материалом этой группы является металлическая сетка. В начальный период фильтрации сетка не задерживает большинства примесей, но образующийся на ней осадок становится основной фильтрующей средой.
Таким образом, отделение твердых частиц от жидкости при помощи фильтровальной перегородки — процесс сложный. Особенно существенно, что нет необходимости применять фильтрующий материал с порами, средний размер которых меньше среднего размера твердых частиц. Известно, что твердые частицы успешно задерживаются фильтрующими материалами, средний размер пор которых значительно превышает средний размер отделяемых частиц.
В практике очистки отработанных масел часто встречаются примеси, которые не задерживаются всеми описанными фильтрующими материалами, например в маслах из масляных выключателей, содержащих тонкодисперсные углисто-сажистые частицы, близкие по размеру к коллоидным частицам. Проходят также через поры фильтрующих перегородок, не задерживаясь ими, алюми- •' ниевая и другие пудры, попадающие в масло при эрозионной обработке металлов на специальных станках.
При фильтрации отработанных дизельных и автомобильных масел с высокоэффективными присадками механические примеси вместе с продуктами термического разложения масла и топлива и элементами присадки, находящимися в мелкодисперсном состоянии, блокируют поры фильтрующей перегородки, давление резко возрастает — до 10 к.Г!см\ фильтрация практически прекращается. В технике фильтрования в подобных случаях прибегают к предварительной обработке таких масел поверхностно-активными веществами — коагуляторами, которые укрупняют мелкодисперсные примеси и способствуют нормальной фильтрации. Смешение масел, в том числе и после процесса коагуляции, со вспомогательными пористыми веществами, в частности с отбеливающей глиной, и подача такой суспензии на фильтрующую перегородку придает необходимую пористость сжимаемым осадкам и способствует полному отделению очищаемых масел от примесей.
Метод фильтрации широко применяется для очистки масел в циркуляционных системах смазки в процессе работы механизмов, отработанных масел и т. п. Во все без исключения технологические схемы маслорегенерационных и очистительных установок входит процесс фильтрации.
Для расчета фильтров разработан ряд эмпирических формул, - при помощи которых можно определить величину фильтрующей поверхности, производительность фильтра и скорость фильтрации. Однако вследствие того, что осадки на фильтрующих перегородках весьма разнообразны, процесс фильтрования, несмотря на кажущуюся простоту, до сих пор трудно поддается точному расчету. Ниже приведена одна из наиболее известных формул — формула Пуазейля для определения скорости фильтрации Q:
л - m4PF
48/11
где г—средний радиус капилляров фильтрующей перегородки; р— давление масла перед фильтром; F— площадь фильтрующей перегородки; I— длина капилляра; т] -- абсолютная вязкость масла.
Длина капилляра
l=ab
где а — коэффициент, учитывающий извилистость капиллярных каналов (он всегда больше единицы); 6 — толщина перегородки.
Из формулы следует, что производительность фильтра прямо пропорциональна давлению перед фильтром, площади последнего, радиусу капилляра в четвертой степени и обратно пропорциональна длине капилляра, а также абсолютной вязкости масла. 1
Количество осадка, образующегося на фильтрующей перегородке, и его удельное сопротивление при данных условиях фильтрации определяют опытным путем.
Во всех случаях фильтрации приходится учитывать сжатие осадка, или лепешки, образующейся на фильтрующей перегородке под влиянием давления. Уплотнение осадка служит одной из причин, снижающих производительность фильтра.
Практикой установлено, что с повышением давления произво- .дительность фильтра резко увеличивается, но качество фильтрата ухудшается. Это может быть объяснено тем, что движущиеся с большой скоростью струйки масла вымывают примеси, задержанные ранее фильтрующим материалом.
Следовательно, технически более целесообразно постепенно повышать давление при фильтрации, не создавая условий для вымывания задержанных фильтрующим материалом частиц и сохраняя скорость фильтрации на определенном отрезке времени примерно на одном уровне.
Скорость фильтрации находится в прямой зависимости от вязкости масла. Например, с повышением температуры фильтруемого через бумагу авиационного масла со 100 до 120° С при постоянном давлении скорость фильтрации увеличивается на 35%.
В начале фильтрации масла фильтрат может содержать механические примеси, вследствие проникновения твердых частиц через поры фильтрующей перегородки. Когда же фильтрующий материал приобретет достаточную задерживающую способность в результате создания на поверхности перегородки тончайшей пленки из механических примесей или вспомогательного порошка (отбеливающая глина), фильтрат становится прозрачным. Образовавшаяся лепешка осадка является дополнительной фильтрующей средой и вместе с основной перегородкой препятствует проникновению примесей в фильтрат. Из практики известно, что такая пленка образуется в течение первых же минут работы фильтра. Для предотвращения смешения последующих порций чистого масла с первой порцией ее нужно собирать в отдельную емкость и вновь подвергать фильтрации,
По достижении определенной толщины слоя осадка его снимают с фильтровальной перегородки при помощи различных меха- нических устройств или отделяют от нее обратным током фильтрата. На фильтрпрессах маслорегенерационных установок, как правило, осадок снимают вместе с фильтрующей перегородкой (картоном, бумагой) по достижении максимально допустимого давления на фильтр.
Большое влияние на производительность и эффективность фильтрации оказывает наличие в масле воды, особенно когда фильтрующим материалом служит бумага, картон и т. п. Бумага и картон жадно поглощают влагу, размокают, теряют структуру и перестают фильтровать масло; кроме того, они могут прорываться. Поэтому фильтровать через них следует только предварительно обезвоженное масло. Но этим свойством картона и бумаги иногда пользуются для удаления из трансформаторного масла следов влаги. При этом температура масла перед фильтром не должна превышать 40° С, так как при более высокой температуре поглощение влаги ухудшается. Картон или бумага должны быть тщательно просушены перед употреблением. Во избежание насыщения сухого картона влагой из воздуха его следует хранить в сухом чистом масле.
Отгон горючего
При регенерации отработанных масел из двигателей внутреннего сгорания (авиационных поршневых, автомобильных и дизельных) помимо удаления продуктов старения необходим также отгон горючего, без чего невозможно получить масла с первоначальными вязкостью и температурой вспышки. Как указывалось выше, топливо (хвостовые тяжелые фракции), попадая в масло, разжижает его и снижает вязкость.
Содержание в работавшем масле топливных фракций зависит от испаряемости (фракционного состава) применяемого бензина, исправности системы вентиляции картера, теплового состояния двигателя, условий эксплуатации и т. п.
Меньше всего топлива в масле (до 2—2,5%) обнаруживают в жарких климатических зонах, больше — в северных районах при эксплуатации автомобилей зимой. В средней климатической полосе .зимой содержание его составляет 6—10%. Следует отметить, что разжижение масла топливом происходит в первые дни работы двигателя на свежем масле, а затем количество топлива в масле стабилизируется на некотором постоянном уровне.
Присутствие топлива приводит к улучшению пусковых свойств масла в зимнее время, однако содержание топлива выше некоторого предела затрудняет эксплуатацию двигателя на рабочем режиме. Практикой установлено, что содержание топлива более 10% недопустимо, так как приводит к резкому снижению вязкости. Например, вязкость масла АК-Ю с 10% топлива снижается до бсст. Поэтому необходимо постоянно контролировать вязкость масла,
находящегося в картере двигателя, например при помощи шарикового вискозиметра. Следует отметить, что снижение температуры конца кипения бензинов, а также систематическое улучшение качества двигателей приводит к некоторому снижению содержания топлива в отработанных маслах. i
Восстановление вязкостных свойств регенерированных масел осуществляется путем отгона горючего. Процесс основан на разности температур кипения топлива и масла. При нагревании отработанного масла в первую очередь из него испаряется топливо, так как температура 'кипения его значительно ниже температуры кипения масла.
Температурный режим извлечения горючего, из отработанного масла зависит от фракционного состава топлива и метода его отгонки. Чем выше пределы выкипания топлива, тем более высокая температура требуется для удаления его хвостовых (тяжелых) фракций из отработанного масла.
Регенерационные установки, применяемые для отгонки горючего из разжиженных отработанных масел, принципиально не отличаются от промышленных нефтеперегонных установок, но конструктивно значительно проще и имеют, как правило, малые габариты.
Процесс испарения горючего цз масла может быть осуществлен двумя методами:
однократным испарением, при котором образующиеся пары не выводятся из системы, а нагреваются вместе с жидкой фазой до конечной температуры, необходимой для отгона горючего. Процесс однократного испарения обычно проводят в непрерывном трубчатом змеевике или трубчатой печи, огневой или электрической;
постепенным испарением, при котором образующиеся пары, выводятся из системы непрерывно по мере их выделения; в системе остается только жидкая фаза, находящаяся в равновесии с выделяющимися парами. Процесс постепенного испарения обычно проводят в кубовых установках периодического действия.
Методом однократного испарения можно получить такой же отгон, 'как при постепенном испарении, при более низкой (на 30—50° С) температуре отработанного масла. Кроме того, вероятность разложения масла уменьшается при кратковременном пребывании его в зоне высоких температур. Например, в трубчатых печах нагрев масла длится всего несколько минут, и время его пребывания в зоне высоких температур исчисляется секундами.
Метод однократного испарения применительно к регенерации обводненных отработанных масел имеет еще одно преимущество. Обводненное масло при нагреве в печи не представляет опасности в отношении вспенивания и выброса из системы, более того, вода в отработанном масле при совместном их нагреве превращается в перегретый водяной пар, что позволяет вести перегонку при более низкой температуре без разложения углеводородов масла.
Современные установки, предназначенные для восстановления масел с отгоном горючего, снабжены специальными устройствами для ввода воды в масло и создания водо-масляной эмульсии, которая затем непрерывно подается в трубчатые печи. Вода, превращаясь в водяной пар, занимает большой объем и способствует увеличению скорости движения масла в печи; при этом сокращается продолжительность пребывания масла в зоне повышенных температур и увеличивается теплопередача. Как известно, кипение жидкости происходит, когда давление ее паров равно или больше внешнего давления. При нагреве масла с топливом давление нефтяных паров меньше внешнего давления. Это недостающее при данной температуре давление паров нефтепродуктов для преодоления внешнего давления возмещается давлением водяного пара. Давление паров смеси равно сумме парциальных давлений нефтяных и водяного паров, вследствие чего давление паров смеси становится равной величине внешнего давления, что и необходимо для процесса перегонки. Практикой эксплуатации установлено, что оптимальное количество воды, добавляемое к сырью, равно 5% с учетом содержания ее в отработанном масле.
При перегонке с водяным паром температура нагрева сырья может быть понижена на 50—70° С по сравнению с процессом без подачи воды. Так, оптимальная температура масла на выходе из печи при подаче в сырье 5% воды составляла для автомобильного масла 225—250° С вместо 300° С при нагреве того же сырья без воды.
На маслорегенерационных установках горючее испаряется из масла, нагретого в трубчатой печи до требуемой температуры, в испарительных колоннах, как правило, под вакуумом. Применение вакуума в сочетании с перегретым водяным паром способствует дополнительному снижению температуры отгона топливных фракций. Обычно разрежение в испарителе поддерживается 10Q—150 мм рт. ст. (т. е. остаточное давление 660—610 мм рт. ст.).
Промывка водой
Отработанные масла промывают водой для удаления из них кислых продуктов — водорастворимых низкомолекулярных кислот, а также мыл — солей органических кислот, растворимых в воде. Промывка водой не обеспечивает полного восстановления масел при глубоком их старении. Этим методом часто пользуются при эксплуатации турбинных масел, для удаления из них растворимых в воде низкомолекулярных кислот. Вода с растворенными в ней кислотами может быть отделена от масла сепарацией при подогреве до температуры около 60° С.
Температура масла при промывке водой (рекомендуется применять горячую воду) имеет существенное значение. При температуре ниже 60° С затрудняется отделение воды от масла, а при более высокой температуре шлам может растворяться в масле.
Промывку масла в работающей турбине нужно проводить особенно тщательно и осторожно. Через каждые полчаса следует
отбирать пробу промытого масла (за сепаратором) и проверять его на прозрачность.
Расход воды на промывку турбинного масла в сепаратор^, куда подается также и горячая вода, составляет 20% от веса 'масла. При содержании воды в масле свыше 0,05% промывку следует приостановить и отрегулировать работу сепаратора.
Вследствие периодической промывки масла водой в действующей турбине значительно сокращается содержание в масле низкомолекулярных кислот, обусловливающих кислую реакцию водной вытяжки.
Промывка масла водой, кроме описанного выше случая, не является самостоятельным процессом регенерации. В основном его применяют как один из этапов при щелочной очистке масел (моторных и трансформаторных) для удаления непрореагировавшей щелочи и мыл. Промывка водой после обработки щелочными реагентами (NaOH, ЫагСОз, ЫазРО4) и последующей очистки от щелочных отбросов проводится следующим образом. В отстоявшееся в мешалке подогретое до 70—80° С масло подается в виде душа горячая вода (15—20% от загруженного масла). Затем масло с водой перемешивают воздухом в течение 20—25 мин. Отстой воды от масла продолжается всего 1—2 ч. Кратность промывки — 1—2 раза.
Промывку водой масла, предварительно обработанного, например кальцинированной содой (0,5—1,0% из расчета на сухое вещество), проводят до слабощелочной реакции водной вытяжки, так как не удается полностью отмыть щелочь при двукратной промывке. При подкислении воды небольшим (до 0,2%) количеством кислоты, например соляной или серной, удается полностью нейтрализовать остающуюся в масле щелочь.
Промывка масла водой после щелочной очистки не исключает применения отбеливающей глины, особенно при регенерации моторных (автомобильных и дизельных) и трансформаторных масел. ■ После щелочной очистки малоработавших масел промывка водой является окончательной операцией.
В табл. 25 и 26 приведены данные по качеству автомобильного (без присадки) и дизельного (с присадкой) масел, регенерированных на установке РМ-250 по методу масло — глина — вода с предварительной обработкой водным раствором кальцинированной соды. Один образец масла перед регенерацией промывали водой, а второй регенерировали без промывки.
Из табл. 25 и 26 видно, что промывка водой после обработки щелочным раствором и последующей регенерации улучшает качество масла. Особенно при этом улучшаются такие показатели, как зольность, содержание асфальтенов, оптическая плотность (цвет) и коксуемость.
Следует отметить, что в некоторых случаях применяют промыв- . ку масел водой для удаления механических примесей, в частности углистых частиц. Например, при промывке сильно загрязненных
ТАБЛИЦА 25
Качество автомобильного масла, регенерированного по методумасло — глина — вода, обработанного щелочным * растворомс промывкой и без промывки водой
Показатели
Автомобильное масло
отработанное
регенерированное
без промывки водой
с промывкой водой
Вязкость V100, ест '
9,3
10,5
10,2
Температура вспышки, °C . .
182
208
207
Кислотное число, мг КОН/г
0,40
' 0,17
0,17
Число омыления, мг КОН/г
—
1,70
1,70
Коксуемость, %
1,52
0,80
0,70
Зольность, %-
0,274
0,02
0,006
Содержание асфальтенов, %
0,310
0,90
0,02
Оптическая плотность . . . .
—
0,75
0,55
Испаряемость, % ......
—
70,88
74,75
Рабочая фракция, % . . . . .
—
24,87
20,25
Лак, %
4,25
5,00
* 10%-ный водный раствор NaaCOs; расход на сырье 5%.
ТАБЛИЦА 26
Качество дизельного масла, регенерированного по методумасло — глина — вода, обработанного Na2CO3, с промывкойи без промывки водой
Показатели'
Дизельное масло
отработанное с присадкой ЦИАТИМ-339
регенерированное
без промывки водой
с промывкой водой
Кислотное число, мг КОН/г . . . .
0,11
0,05
0,04
Число омыления, мг КОН/г . . . .
Щелочность, мг КОН/г
3,27
1,07
0,98
0,13
0,04
0,03
Коксуемость, %
1,56
0,46
0,43
Зольность, %
0,3936
0,018
0,016
Сульфатная зольность, %
Содержание, %
0,3241
0,0523
0,0482
. асфальтенов
0,192
0,016
Отсутствие
основания присадки (бария) . .
0,1653
0,0075 ■
0,0060
Оптическая плотность,.
—
0,28
0,25
Испаряемость, %
-—
71,25
72,25
Рабочая фракция, %
—
23,33
24,38
Лак, %
5,42
3,37
масел (содержание примесей 1,36%) на сепараторе (расход воды 100% от веса масла) содержание примесей в масле снизилось на 0,044%.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ- ч
Коагуляция
Метод коагуляции в настоящее время является составной частью технологического процесса регенерации масел для двигателей внутреннего сгорания, работавших с многофункциональными присадками, и других масел, в которых механические примеси находятся в столь мелкодисперсном состоянии, что не поддаются отстою и фильтрации. Если раньше (примерно до 1959—1960 гг.) коагуляцию применяли в процессах регенерации эпизодически, то в настоящее время она служит основным методом для улучшения фильтруемости «нефильтрующихся» масел, а также для удаления из отработанных масел продуктов окисления и тех смолистых и асфальтовых веществ, которые наряду с механическими примесями и сработавшимися элементами присадки находятся в масле во взвешенном (близком к коллоидному) состоянии и не могут быть удалены при помощи физических методов (отстой, центрифугирование, промывка водой и фильтрация).
Введение в технологические схемы современных маслорегенерационных установок процессов коагуляции дает возможность проводить регенерацию отработанных масел всех видов, даже масел с новыми высокоэффективными присадками (ВНИИ НП-360, СБ-3, МНИ ИП-22к и др.).
Поэтому мы несколько подробней рассмотрим метод коагуляции как важный элемент технологии регенерации масел. '
Коагуляция — явление слипания и укрупнения частиц коллоидной системы с образованием рыхлых агрегатов.
Коагуляцию могут вызвать: введение в коллоидную систему различных по своей природе агентов (добавление электролитов и неэлектролитов); механическое воздействие (перемешивание или встряхивание); нагревание или, наоборот, сильное охлаждение; пропускание электрического тока и, наконец, действие лучистой энергии.
Иногда коагуляция может наступить в результате старения, т. е. медленного увеличения размеров частиц с течением времени, или химических изменений, происходящих в коллоидной системе. Во всех случаях причиной коагуляции является уменьшение связей частиц с окружающей их дисперсионной средой.
В последние годы для первичной очистки нефтей от солей, воды И механических примесей, а также для очистки резервуаров (отстойников, танков наливных судов и т. п.) от остатков нефтепродуктов широко применяются различные моющие вещества и препараты.
Для регенерации отработанных масел, особенно «нефильтрующихся», в качестве коагуляторов используют также различные синтетические моющие средства, поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Поверхностно-активные вещества приобретают огромное значение во всех отраслях народного хозяйства. Концентрируясь на разных поверхностях раздела, они образуют тончайшие адсорбционные слои, резко изменяющие молекулярную структуру и свойства поверхностей. Очень малые добавки ПАВ могут изменить ход физико-химических процессов и условия молекулярного взаимодействия соприкасающихся фаз.
Вещества, применяемые для коагуляции, можно разделить на четыре типа:
электролиты — кальцинированная сода, тринатрийфосфат и т. п.: их действие основано на создании двойного электрического слоя на поверхности частиц;
ионогенные ПАВ с активным органическим катионом или анионом (органические электролиты); '
неионогенные ПАВ (неэлектролиты);
поверхностно-активные коллоиды и гидрофильные высокомолекулярные соединения.
Если электролиты изменяют свойства двойного электрического слоя, то ПАВ второго и третьего типов (органические электролиты и неэлектролиты) в основном понижают поверхностную энергию при адсорбции на границе раздела фаз.
Поверхностно-активные коллоиды могут быть двух типов. К ним относятся природные растительные коллоиды, сульфит-спиртовая барда, крахмал и его производные, щелочные вытяжки из торфа, бурого угля и др. Эффективными синтетическими соединениями такого типа являются производные водорастворимых и щелочерастворимых эфиров целлюлозы. Это прежде всего КМЦ (карбокси- метилцеллюлоза).
Наибольшее распространение в качестве коагулятора при регенерации моторных масел получили электролиты типа ЫазСОз (кальцинированная сода), Na3PO4 (тринатрийфосфат), Na3SiO3 (жидкое стекло) и др. Работами, проведенными В/К «Реготмас», установлено, что наиболее эффективным коагулятором является 96—98%-ная серная кислота при расходе ее не более 0,25—0,5% на обрабатываемое масло.
Характер коагулирующего действия электролитов, несмотря на многочисленные исследования, во многих даже основных чертах еще остается невыясненным. Много интересных частных закономерностей установлено в этом отношении, но механизм коагулирующего действия электролитов оказывается очень сложным, что затрудняет возможность создания общей теории коагуляции.
Электролиты вызывают коагуляцию коллоидного раствора, начиная лишь с определенной их концентрации. Наименьшая концентрация, которая достаточна для наступления явной коагуляции за определенный промежуток времени, называется порогом коагуляции. Как показали исследования, при коагуляции примесей
в отработанных маслах концентрация электролита должна быть не менее 10% (для коагуляторов типов ЫагСО3, НП и МЛ).
Действие 'коагуляторов не ограничивается только коагуляцией. Большинство коагуляторов-электролитов гидролизуется в воде с выделением щелочей или кислот. Продукты коагуляции обладают способностью хорошо адсорбироваться. Происходит также вымывание некоторых примесей из масла раствором электролита. Таким образом, наряду с основными явлениями чистой коагуляции протекают также химические реакции.
Электрические заряды находящихся в отработанном масле коллоидных частиц препятствуют их коагуляции. Чтобы она произошла, частицы должны сблизиться на расстояние, меньшее радиуса сферы притяжения. Это возможно лишь в том случае, если частицы потеряют свои электрические заряды, что и достигается введением раствора электролита, противоположно заряженные ионы которого нейтрализуют заряды дисперсной фазы.
Потеряв электрические заряды, -частицы механических примесей перестают взаимно отталкиваться и начинают слипаться (коагулировать). В результате коагуляции они укрупняются и оседают на дно резервуара (отстойник, мешалка и т. п.).
Неионогенные ПАВ представляют собой в основном асимметричные молекулы органических веществ. Общим в строении этих веществ является наличие гидрофобных и гидрофильных групп. Гидрофильная группа, расположенная, как правило, на одном конце молекулы, в большинстве случаев представляет собой легко гидратирующийся остаток сильной кислоты, обеспечивающий во- дорастворимость препарата. Гидрофобная часть молекулы образована достаточно длинной углеводородной цепью преимущественно нормального строения с 8—16 углеродными атомами, к которой присоединены различные группы или радикалы.
Поверхностная активность веществ обусловливается в основном углеводородной цепью: чем она длиннее, тем больше поверхностная активность.
К неионогенным ПАВ относятся моющие вещества типов ОП и ДБ.
Исследованиями, проведенными В/К «Реготмас», было установлено также, что для коагуляции мелкодисперсных примесей в «не- фильтрующихся» маслах более всего подходят ионогенные ПАВ. Они диссоциируют в водных растворах на ионы, содержащие высокомолекулярные органические радикалы, которые, располагаясь в пограничном слое раствора, сообщают ему поверхностно-активные свойства. Из ионогенных ПАВ наиболее эффективны для коагуляции анионогенные ПАВ, алкилсульфонаты и алкиларилсуль- фонаты, производство которых налажено в нашей стране.
Технические алкилсульфонаты представляют собой смеси натриевых солей алкилсульфокислот общей формулы RSO3Na, где R — углеводородный парафиновый радикал нормального строения е 12— 18 атомами углерода.
Наибольшее распространение из этой группы ПАВ получили моющие вещества — сульфонолы, например алкилбензолсульфонат (сульфонол Б) и алкилтолуолсульфонат (сульфонол Т). В зависимости от содержания активного вещества (сульфонола) и некоторых добавок выпускаются ПАВ трех товарных марок: НП-5, НП-3 и НП-1.
Следует отметить, что синтетические моющие вещества почти не применяются самостоятельно, .а всегда в композиции с различными добавками.
Ниже приведен состав (в вес. %) ПАВ типа НП:
НП-1
Сульфонол'. 50
Сульфат натрия 40
Несульфированные вещества . . 4
Вода. . 6
НП-3
Сульфонол 62,7
Сульфат натрия../.,..36
Несульфированные вещества 1,3
НП-5
Сульфонол 57,9
Сульфат натрия 35,3
Несульфированные вещества .......2,5
Вода 4,3
Проведенные испытания моющих веществ типа НП показали возможность применения НП-5 как эффективного 'коагулятора мелкодисперсных примесей в отработанном масле. Результаты испытания препаратов типа НП в лабораторных и производственных условиях описаны ниже (в главе VI и др.).
Широкое применение нашли моющие препараты типа МЛ, состоящие из смеси нескольких ПАВ с резко различными свойствами. В состав препаратов типа МЛ, как и типа НП, входят электролиты, также обладающие коагулирующими свойствами.
Ниже приведен состав (в вес. %) препаратов типа МЛ, испытанных в качестве коагуляторов для регенерации отработанных моторных масел:
МЛ-2МЛ-2МЛ-22МЛ-22НП-1 зНП-5 5Кальцинированная сода . .1 60Жидкое стекло 32НП-1 зНП-5 5Кальцинированная сода . .1 60Жидкое стекло 32НП-1 8Смачиватель типа ДВ . ..10Кальцинированная сода ..82НП-1 8Смачиватель типа ДВ . ..10Кальцинированная сода ..82
МЛ-2
МЛ-2
МЛ-22
МЛ-22
НП-1 з
НП-5 5
Кальцинированная сода . .1 60
Жидкое стекло 32
НП-1 з
НП-5 5
Кальцинированная сода . .1 60
Жидкое стекло 32
НП-1 8
Смачиватель типа ДВ . ..10
Кальцинированная сода ..82
НП-1 8
Смачиватель типа ДВ . ..10
Кальцинированная сода ..82
Следует отметить, что препараты типов НП и МЛ нетоксичны, взрывобезопасны и хорошо растворяются в воде.
Процесс коагуляции может происходить успешно только при соблюдении определенных условий: температуры, продолжительности обработки, концентрации коагулятора, его количества и хорошего контакта с очищаемой жидкостью.
Процесс коагуляции происходит не мгновенно, для полного его завершения требуется некоторое время. Контроль за ходом процесса коагуляции осуществляют нанесением капли масла на стекло через определенные промежутки времени. Начало коагуляции обнаруживается по образованию укрупненных частиц, видимых на стекле. Конец процесса определяется прекращением роста частиц и их количества. Обычно при достаточных времени контакта коагулятора с жидкостью и его концентрации коагуляция завершается в течение 20—30 мин.
Влияние температуры на коагуляцию в основном связано с вязкостью отработанного масла. С понижением вязкости масла создаются более благоприятные условия для контакта его с коагулятором. Однако температура выше 95° С не может быть рекомендована из-за возможности вспенивания и выброса масла. Как правило, ^при проведении коагуляции поддерживают температуру
В табл. 27 приведены результаты очистки дизельного масла с применением различных коагуляторов. После коагуляции отстоен- ное масло в течение 30 мин обрабатывали в лабораторной мешалке при 150° С 5% отбеливающей глины Зикеевского месторождения.
ТАБЛИЦА 27
Результаты очистки дизельного масла различными коагуляторами с последующими отстоем, контактированием масла с отбеливающей глиной и фильтрацией
Исходное сырье и коагуляторы
Концентрация %
Расход на сырье % ,
Показатели качества масла
кислотное число мг КОН/г
коксуемость %
ЗОЛЬНОСТЬ %
содержание, И
механических примесей
асфальтенов
Отработанное дизельное масло (сырье) . .
0,26
3,83
1,891
3,830
0,560
Коагуляторы
серная кислота . .
96-98
0,5
0,14
0,30
о",003
Отсутс
угвие
соляная кислота . .
38
0,5
0,12
0,38
0,035
кальцинированная сода
10
0,5.
0,08
0,35
0,006
1>
тринатрнйфосфат
10
0,5
0,06
0,35
0,009
>
жидкое стекло . . ,
Плот-
3,0
0,04 ■
0,41
0,007
>
окисленный петролатум
ность
1,3
10
2,0
0,30
/
0,57
0,025
мыло хозяйственное
10
1,0
, 0,32
0,56
0,117
>
Из табл. 27 видно, что эффективными коагуляторами являются серная кислота и кальцинированная сода. Окисленный петролатум и хозяйственное мыло, несмотря на их сравнительно высокое коагулирующее действие, не могут быть рекомендованы, так как ухуд-
шают физико-химические показатели регенерированного масла (кислотное число, зольность и др.).
Как было указано выше, отработанные моторные масла в результате действия моющих (диспергирующих) компонентов присадок содержат большое количество мелкодисперсных примесей, образующих в масле стойкие суспензии. Регенерация таких масел без применения предварительной коагуляции примесей по существующим технологическим схемам в большинстве случаев невозможна. Такие «нефильтрующиеся» масла не поддаются отстою и фильтрации. Поэтому подбор и применение новых и более эффективных, чем Na2CO3, веществ для обработки «нефильтрующихся» масел имеет важнейшее значение. В связи с непостоянством состава отработанных масел необходимо иметь набор ПАВ, различающихся как по коагулирующей эффективности, так и по доступности и стоимости.
По коагулирующей способности испытанные вещества могут быть расположены в приведенной ниже последовательности: Н25О4>НП-5 и Mn>Na2CO3>Na3PO4>Na2SiO3.
В настоящее время стоимость 1 т ПАВ (моющих препаратов) еще высока и не может быть заложена в основу перспективных расчетов. Необходимо ориентироваться на стоимость ПАВ при массовом производстве. Надо полагать, что с ростом и совершенствованием нефтехимического производства стоимость ПАВ будет значительно снижена.
ТАБЛИЦА 23
Влияние коагуляторов иа эффективность отстоя и фильтрации отработанных масел
Исследованные образцы
Коагулятор
Количество масла
Продолжительность фильтрации мин
отстоявшегося после обработки коагулятором %
профильтрованного через фильтрпресс л
Отработанное авто-
Без обработки
10
80
20
мобильное масло
коагулятором H2SO4
100
220
50
85
210
50
НП-5
90
220
50
МЛ-2
80
160
35
МЛ-6
70
150
38
Отработанное дизель-
Без обработки
Не отстаи-
Не фнль-
ное масло
коагулятором
вается
труется
50
H2SO4
100
200
Na2CO3
80
170
45
НП-5
90-95
180
45
МЛ-2
70.
140
35
МЛ-6
80
160
40 .
Примечание. Расход серной кислоты составлял 0,5 X; остальные ПАВ применяли в виде iOX-ных водных растворов.
В табл. 28 приведены данные о влиянии характера коагуляторов на эффективность отстоя и фильтрации образцов отработанных масел. Качество их приведено ниже:
Автомобильное масло
Дизельное масло с присадкой ВНИИ НП-360
Вязкость v100, ест
7,70
12,87
Температура вспышки, °C . . . . . Кислотное число, мг КОН/г . . . .
112
187
0,43
0,10
Число омыления, мг КОН/г' . .’ . .
Щелочность, мг КОН/г
1,07
1,77
0,48
Коксуемость, %
2,28
1,54
Зольность, %
1,068
0,745
Сульфатная зольность, % . ; . . . Содержание, %
—
0,7726
суммарных примесей
1,5676
0,3962
неорганических компонентов . .
1,1004
0,1994
асфальтенов
0,0520
0,0192
карбенов и карбоидов
0,4152
0,1776
бария
—
0,155
ВОДЫ
2,4
-—
Ниже описана методика предварительной обработки коагуляторами отработанных масел, не поддающихся фильтрации.
Методика обработки «нефильтрующихся* масел коагуляторами (ПАВ)
Наиболее эффективными веществами, применяемыми для коагуляции мелкодисперсных примесей в отработанных маслах как с двигателей внутреннего сгорания, так и других (например, загрязненных алюминиевой пудрой и т. п.), являются:
серная кислота;
кальцинированная сода;
тринатрийфосфат;
моющее вещество НП-5;
моющие препараты типа МЛ.
При выборе коагулятора для предварительной обработки масел необходимо определить содержание в них воды и механических примесей и провести соответствующие лабораторные опыты по определению эффективности коагулятора. Серная кислота в качестве коагулятора применима для всех масел, не поддающихся фильтрации, независимо от количества содержащихся в них загрязнений. Но содержание воды в отработанном масле должно быть по возможности минимальным (не превышать 0,5—1%).
Кальцинированную соду и тринатрийфосфат можно использо-' вать только для нефильтрующихся отработанных масел, имеющих- не более 1 % механических примесей. Моющие вещества типов НП и МЛ эффективны и при количествах загрязнений более 1%. Вода в отработанном масле в этом случае не препятствует процессу коагуляции, но количество ее должно учитываться, при изготов- 82
лении Коагулятора, применяемого для безводного отработанного масла в виде 10%-ных водных растворов.
Процесс коагуляции проводится в специальной мешалке (отстойнике) с коническим дном, снабженной нагревательным и перемешивающим устройствами.
Необходимо отметить, что вследствие большого разнообразия нефтей, применяемых для выработки современных масел, технологии их изготовления, условий эксплуатации в двигателях и присадок качество отдельных партий отработанных масел может резко колебаться, и в каждом отдельном случае требуется тщательный выбор способа предварительной обработки коагуляторами и методов регенерации.
Коагуляция серной кислотой
Серная кислота в качестве коагулятора может быть использована, как химически чистая, так и техническая (купоросное масло). В отработанное масло, нагретое до 60—70° С, при непрерывном, интенсивном перемешивании добавляют отдельными небольшими порциями (для лучшего контактирования с маслом) серную кислоту, всего в количестве 0,25—0,5 вес. % по отношению к отработанному маслу. Перемешивание масла с кислотой продолжается 20—ЗОлшн. Этого времени обычно вполне достаточно для завершения процесса коагуляции мелкодисперсных примесей.
Затем масло отстаивается в течение 12—24 ч, после чего спускают отстой. Отстоенное кислое масло нейтрализуют в этой же мешалке 10%-ным водным раствором кальцинированной соды (до 5% от веса масла). Процесс нейтрализации масла также прово- .дится при непрерывном перемешивании в течение 20—25 мин. По окончании нейтрализации масло отстаивается 6—8 ч, затем после проверки его на реакцию водной вытяжки направляется на регенерационную установку.
Нейтрализация кислого масла может проводиться также отбеливающей глиной (2—4%) при перемешивании.
Процесс коагуляции контролируют путем периодического нанесения капли масла на стекло — появление в капле отдельных черных точек (комочков) на фоне посветлевшего масла свидетельствует о протекании коагуляции.
Коагуляция кальцинированной содой, тринатрийфосфатом и моющими препаратами типов НП и МЛ
Масло нагревают до 75—80° С и обрабатывают при перемешивании в течение 20—30 мин 10%-ным водным раствором кальцинированной соды, тринатрийфосфата или препаратами типа НП или МЛ (5 вес.% от сырья), после чего оно отстаивается в течение необходимого времени (до 48 ч).
ПоказателихОтработанное масло (сырье)Масло/ регенерированноебез коагуляте-с применением коагуляторов ♦♦NagCOgНП-5МЛ-2МЛ-6Вязкость V100, ССТ .........8,809,629,449,609,449,30Температура вспышки, °C .... .157198196198195194Кислотное число, мг КОН/г0,650,470,200,380,310,33Коксуемость, %1,400,850,760.750,750,64Зольность, % . . . . 0,140,050,040,040,050,02Содержание, %ВОДЫ0,9О т су т с ти емеханических примесей . . ..0,83360,0050,0040,00260,0050,0048Оптическая плотность0,700,640,600,630,540,49ПоказателихОтработанное масло (сырье)Масло/ регенерированноебез коагуляте-с применением коагуляторов ♦♦NagCOgНП-5МЛ-2МЛ-6Вязкость V100, ССТ .........8,809,629,449,609,449,30Температура вспышки, °C .... .157198196198195194Кислотное число, мг КОН/г0,650,470,200,380,310,33Коксуемость, %1,400,850,760.750,750,64Зольность, % . . . . 0,140,050,040,040,050,02Содержание, %ВОДЫ0,9О т су т с ти емеханических примесей . . ..0,83360,0050,0040,00260,0050,0048Оптическая плотность0,700,640,600,630,540,49* Регенерация масга после обработки коагулятором -проводилась по схеме масло— глина (5%) —вода (5%) при температуре иа выходе из печи 250° С и разрежении в испарителе 100 мм рт. ст.** Расход коагуляторов 0,5% на сухое вещество.* Регенерация масга после обработки коагулятором -проводилась по схеме масло— глина (5%) —вода (5%) при температуре иа выходе из печи 250° С и разрежении в испарителе 100 мм рт. ст.** Расход коагуляторов 0,5% на сухое вещество.ПоказателиОтработанное масло с присадкой ЦИАТИМ-339 (сырье)Масло, регенерированное с применением коагуляторовH2SO4 (0,5%)Na2CO3 (0,5%)НП-5 (0,3%)ОП-7 (0,5%)Вязкость V100, ССТ ......8,3810,7210,9810,8610,95Температура вспышки, °C . .150190196195190Кислотное число, мг КОН/г0,460,260,180,180,20Число омыления, мг КОН/г—2,071,69—1,69Коксуемость, ?62,230,400,420,430,50Зольность, %0,370,0030,010,0070,008Содержание, %воды0,12Отсутствиемеханических примесей . .2,024>ПоказателиОтработанное масло с присадкой ЦИАТИМ-339 (сырье)Масло, регенерированное с применением коагуляторовH2SO4 (0,5%)Na2CO3 (0,5%)НП-5 (0,3%)ОП-7 (0,5%)Вязкость V100, ССТ ......8,3810,7210,9810,8610,95Температура вспышки, °C . .150190196195190Кислотное число, мг КОН/г0,460,260,180,180,20Число омыления, мг КОН/г—2,071,69—1,69Коксуемость, ?62,230,400,420,430,50Зольность, %0,370,0030,010,0070,008Содержание, %воды0,12Отсутствиемеханических примесей . .2,024>
Показателих
Отработанное масло (сырье)
Масло/ регенерированное
без коагуляте-
с применением коагуляторов ♦♦
NagCOg
НП-5
МЛ-2
МЛ-6
Вязкость V100, ССТ .........
8,80
9,62
9,44
9,60
9,44
9,30
Температура вспышки, °C .... .
157
198
196
198
195
194
Кислотное число, мг КОН/г
0,65
0,47
0,20
0,38
0,31
0,33
Коксуемость, %
1,40
0,85
0,76
0.75
0,75
0,64
Зольность, % . . . .
0,14
0,05
0,04
0,04
0,05
0,02
Содержание, %
ВОДЫ
0,9
О т с
у т с т
и е
механических примесей . . ..
0,8336
0,005
0,004
0,0026
0,005
0,0048
Оптическая плотность
0,70
0,64
0,60
0,63
0,54
0,49
Показателих
Отработанное масло (сырье)
Масло/ регенерированное
без коагуляте-
с применением коагуляторов ♦♦
NagCOg
НП-5
МЛ-2
МЛ-6
Вязкость V100, ССТ .........
8,80
9,62
9,44
9,60
9,44
9,30
Температура вспышки, °C .... .
157
198
196
198
195
194
Кислотное число, мг КОН/г
0,65
0,47
0,20
0,38
0,31
0,33
Коксуемость, %
1,40
0,85
0,76
0.75
0,75
0,64
Зольность, % . . . .
0,14
0,05
0,04
0,04
0,05
0,02
Содержание, %
ВОДЫ
0,9
О т с
у т с т
и е
механических примесей . . ..
0,8336
0,005
0,004
0,0026
0,005
0,0048
Оптическая плотность
0,70
0,64
0,60
0,63
0,54
0,49
* Регенерация масга после обработки коагулятором -проводилась по схеме масло— глина (5%) —вода (5%) при температуре иа выходе из печи 250° С и разрежении в испарителе 100 мм рт. ст.
** Расход коагуляторов 0,5% на сухое вещество.
* Регенерация масга после обработки коагулятором -проводилась по схеме масло— глина (5%) —вода (5%) при температуре иа выходе из печи 250° С и разрежении в испарителе 100 мм рт. ст.
** Расход коагуляторов 0,5% на сухое вещество.
Показатели
Отработанное масло с присадкой ЦИАТИМ-339 (сырье)
Масло, регенерированное с применением коагуляторов
H2SO4 (0,5%)
Na2CO3 (0,5%)
НП-5 (0,3%)
ОП-7 (0,5%)
Вязкость V100, ССТ ......
8,38
10,72
10,98
10,86
10,95
Температура вспышки, °C . .
150
190
196
195
190
Кислотное число, мг КОН/г
0,46
0,26
0,18
0,18
0,20
Число омыления, мг КОН/г
—
2,07
1,69
—
1,69
Коксуемость, ?6
2,23
0,40
0,42
0,43
0,50
Зольность, %
0,37
0,003
0,01
0,007
0,008
Содержание, %
воды
0,12
Отсутствие
механических примесей . .
2,024
>
Показатели
Отработанное масло с присадкой ЦИАТИМ-339 (сырье)
Масло, регенерированное с применением коагуляторов
H2SO4 (0,5%)
Na2CO3 (0,5%)
НП-5 (0,3%)
ОП-7 (0,5%)
Вязкость V100, ССТ ......
8,38
10,72
10,98
10,86
10,95
Температура вспышки, °C . .
150
190
196
195
190
Кислотное число, мг КОН/г
0,46
0,26
0,18
0,18
0,20
Число омыления, мг КОН/г
—
2,07
1,69
—
1,69
Коксуемость, ?6
2,23
0,40
0,42
0,43
0,50
Зольность, %
0,37
0,003
0,01
0,007
0,008
Содержание, %
воды
0,12
Отсутствие
механических примесей . .
2,024
>
После спуска отстоя масло подается на соответствующую установку для дальнейшей регенерации по принятой технологической схеме. Как правило, это схема масло — глина — вода (на установках типа РМ-250, РМ-100, РМ-50 и др.).
Характеристика масел, регенерированных на установках, рабо- j тающих по схеме масло — глина —вода, с предварительной обработкой различными коагуляторами, приведена в табл. 29—31.
ТАБЛИЦА 29
Качество автомобильного масла, регенерированного на установке РМ-100-63, с предварительной обработкой сырья 10%-иым водным раствором коагулятора*
ТАБЛИЦА 30
Качество дизельных масел, регенерированных иа установке РМ-100-63,с применением коагуляторов н последующей обработкой 5%' отбеливающей глииы
Адсорбция
Адсорбцией называют процесс концентрирования веществ на поверхности адсорбента. Применение адсорбентов в процессах регенерации масла основано на их способности удерживать на своей поверхности значительные количества асфальто-смолистых веществ, кислотных соединений, эфиров и других продуктов старения. При обработке отработанных масел адсорбентами может происходить и химическое взаимодействие между различными кислородсодержащими .соединениями продуктов старения масла и адсорбентом.
Рис. 23. Влияние тонкости помола адсорбента на его обесцвечивающую способность -при контактной очистке масла.Рис. 23. Влияние тонкости помола адсорбента на его обесцвечивающую способность -при контактной очистке масла.Адсорбционный метод получил широкое применение для регенерации отработанных масел. Высокий эффект очистки при умелом использовании адсорбентов и сравнительная простота всех операций дают возможность использовать этот метод для восстановления большинства отработанных масел.
Рис. 23. Влияние тонкости помола адсорбента на его обесцвечивающую способность -при контактной очистке масла.
Рис. 23. Влияние тонкости помола адсорбента на его обесцвечивающую способность -при контактной очистке масла.
Активной поверхностью твердых адсорбентов служит не только наружная поверхность их зерен (гранул), но и главным образом поверхность бесчисленных пронизывающих их тонких пор — капилляров. Благодаря этому каждая частица адсорбента имеет огромную поверхность, площадь которой составляет сотни квадратных метров на 1 г вещества. Например, удельная поверхность активированного угля составляет до 1000 м2(г, силикагеля 300—450 я2/г, окиси алюминия 180—370 M2je и отбеливающих глин 100— 300 м2(г.
Чем тоньше помол адсорбента, т. е. меньше размеры его частиц, тем больше его -поверхность и адсорбционная способность (рис. 23).
Характер и величина поверхности пор адсорбента являются решающими факторами, определяющими эффективность адсорбции. Немаловажное значение имеет также величина адсорбируемых молекул. Крупнопористые и мелкопористые адсорбенты при прочих равных условиях одинаково адсорбируют поверхностно-активные вещества, состоящие из молекул малых размеров, и по-разному — вещества, молекулы которых имеют большие размеры. Если величина молекул адсорбируемых веществ превышает размер пор адсорбента, эффективность процесса адсорбции снижается.
Для адсорбционной очистки отработанных масел, как правило, применяются крупнопористые адсорбенты.
Эффективность адсорбции зависит также и от природы адсор-4 бента. Например, адсорбенты основного характера (окись алюминия и др.) лучше поглощают и нейтрализуют органические кислоты, особенно низкомолекулярные. Несколько хуже они адсорби- 86
руют асфальто-смолистые вещества. Силикагель же лучше поглощает асфальто-смолистые вещества и несколько хуже органические кислоты.
В процессах регенерации масел применяют естественные адсорбенты (отбеливающие глины, бокситы и др.) и искусственные (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатный катализатор).
Рассмотрим кратко различные адсорбенты, а также способы повышения их адсорбционной (обесцвечивающей) и нейтрализующей активности.
Силикагель
Силикагель — гидрат кремниевой кислоты SiO2'nH2O (аморфный кремнезем) изготовляют из раствора жидкого стекла Na2SiO3 действием соляной кислоты НС1. Полученный при этом осадок промывают, высушивают, прокаливают и дробят до размеров частиц 2,8—7 мм (силикагель марки КСК).
В зависимости от характера технологического процесса силикагель применяют в виде твердых шариков или в виде гранул неправильной формы; по внешнему виду зёрна его стекловидно-прозрачные или непрозрачные.
В зависимости от величины пор и формы зерен силикагель выпускается мелкопористый и крупнопористый. Мелкопористый применяют для поглощения воды из воздуха при большой влажности (в воздухоосушительных фильтрах), а также для сорбции некоторых других паров и газов. Крупнопористый силикагель (марки КСК, по ГОСТ 3956—54) используется в качестве адсорбента при регенерации отработанных масел, особенно энергетических.
Окись алюминия
Промышленностью выпускается окись алюминия следующих разновидностей:
активная окись алюминия (ТУ МХП 2170—49);
окись алюминия «Носитель» (ТУ МХП 2854—51);
глинозем активный (ТУ МХП 65—53).
Активная окись алюминия представляет собой у-модификацию окиси алюминия с высокоразвитой поверхностью (около 370 №/г), радиусом пор от 25 до 55 А. Она изготовляется в виде формованных меловидных стержней диаметром 3—6 мм и высотой 10—25 мм или без формовки в виде зерен с значительной механической прочностью.
Окись алюминия «Носитель» представляет собой меловидный формованный продукт, получаемый прессованием технической гидроокиси алюминия с последующим прокаливанием. Этот адсорбент обладает высокой адсорбционной способностью, но имеет небольшую механическую прочность и потому быстро разрушается при применении и восстановлении.
Глинозем активный изготовляется из отходов глиноземного производства. Стоимость его более чем в 6 раз ниже стоимости активной окиси алюминия.
Алюмосиликатный катализатор
Алюмосиликатный катализатор находит широкое применение в нефтяной промышленности. При производстве стандартного катализатора на катализаторных фабриках получается отсев в виде крошки, который можно использовать для регенерации масел, особенно энергетических.
Примерное содержание основных компонентов в отсеве алюмосиликатного катализатора следующее (в вес.%):’
SiO2 . .84,7Fe2Og.0,5
А12О3 .7,6MgO ..0,3
СаО . .0,7SO3 ..0,2
Отбеливающие глины
В практике регенерации отработанных масел, а также в процессах контактной очистки и фильтрации через слой адсорбента при производстве нефтяных масел наибольшее применение получили естественные адсорбенты — отбеливающие глины, такие, как зикеевская опока, гумбрин, балашеевская опока и др.
Все искусственно приготовленные адсорбенты дефицитны и дорого стоят, поэтому их применение экономически выгодно только при условии многократного использования. Необходимость восстановления адсорбентов усложняет процессы регенерации масел, так как требуется дополнительное оборудование и рабочая сила. В связи с этим применение природных адсорбентов, дешевых и доступных, обладающих достаточно высокой адсорбционной способностью, дает большие преимущества.
В Советском Союзе имеется огромное количество месторождений адсорбентов, которые в естественном или активированном состоянии можно использовать для регенерации отработанных масел. Можно сказать, что практически в каждом районе страны имеются глины, пригодные для регенерации масел [14—19].
Отбеливающими свойствами обладают глины самого разнообразного химического и минералогического состава (опоки, монтмориллонитовые и каолиновые глины).
По химическому составу отбеливающие глины представляют собой гидросиликаты алюминия с заметным содержанием окиси железа и небольшим содержанием окисей щелочноземельных металлов и щелочей. Вода, содержащаяся в них как в химически связанном виде, так и в виде гигроскопической влаги, повышает активность, удаление же химически связанной воды снижает обесцвечивающие свойства.
По химическому составу отбеливающих глин нельзя достаточно точно судить об их адсорбирующей и обесцвечивающей способности, так как последняя зависит только от структуры адсорбирующего вещества. Это вещество должно иметь максимально развитую поверхность, иначе говоря, быть сильно пористым.
Независимость адсорбционной способности глин от химического состава видна, например, из того, что ею, помимо отбеливающих глин, обладают также силикагель, активированный уголь, окись алюминия, т. е. вещества с самым разнообразным химическим составом. С другой стороны, силикагель и кварцевый песок, идентичные по химическому составу (они оба состоят в основном из ЗЮг), различаются в отношении адсорбционных свойств. У силикагеля эти свойства очень сильно выражены, в то время как песок совершенно лишен их.
Значительное распространение для регенерации масел получили отбеливающие глины типа опок. Содержание кремнезема в опоках находится в пределах 75—88%, содержание глинозема 5—12%, а соотношение SiO2: А1гОз=8-г 12 (табл. 32). Чем больше это соотношение, тем выше отбеливающая (обесцвечивающая) активность. Характерной особенностью этих глин является высокое содержание в них коллоидной кремниевой кислоты.
ТАБЛИЦА 32
Химический состав и физико-химические свойства отбеливающих глин наиболее распространенных месторождений
Химический состав,
%
Физикохимические свойства
Отбеливающая глина
О
О
*2 + о
о
О
go
КО
Я ^ я о Ч еч
ОР
® о v о
1
Ove
£
«С Z
Опоки
Знкеевская
84,1
8,25
3,2
0,5
10,2
17,7
0,440
81,4
Зеленка . .
76,1
—
—
—
—
—
—
0,720
69,0
Привольская
83,5
7,8
2,9
2,0
1,6
10,7
18,9
0,490
79,5
Балашеевская
82,0
9,2
3,0
2,7
—
9,0
—
0,460
80,1
Саринская
76,1
10,3
4,1
—
—
7,5
12,0
0,520
47,9
Курьинская
81,8
7,7
1,8
1,5
10,5
19,4
0,336
86,9
Дарбазинская
79,9
8,5
1,6
3,1
2,1
12,0
—
0,629
73,6
Ленинабадская . . . .
78,2
9,8
—
—
8,0
—
0,511
—
Монтмориллонитовые глины '
Гумбрин
65,86
14,33
2,84
7,65
0,33
4,6
—
0,760
—
Бентонитовые глины Симферопольский кил .
68,51
10,96
2,90
5,46
0,70
6,2
—
—
—
* RO и R2O — соответственно окисн н закиси щелочноземельных металлов.
Опоки относятся к разнороднопористым адсорбентам с преобладанием пор большого диаметра, что обусловливает их высокую обессмоливающую способность.
В отечественной практике регенерации отработанных масел наиболее широко применяют опоку Зикеевского месторождения, являющуюся одной из наиболее активных глин. По степени помола зикеевская опока разделяется на следующие марки: Д, К, М-30, М-60, М-150 и М-200 [20].
По снижению кислотности масел зикеевская опока уступает силикагелю, а по устранению кислой реакции водной вытяжки почти равноценна ему. Поэтому для получения одинакового адсорбционного эффекта опоки требуется больше, чем силикагеля. Опока хорошо снижает tg 6 трансформаторных масел и в этом отношении превосходит силикагель и окись алюминия.
Отбеливающие глины, в состав которых входят минералы группы монтмориллонита, также используются для регенерации масел. Они отличаются от опок меньшим содержанием кремнезема (51 67%) и большим — глинозема (15—38%). К этим глинам относятся, например, гумбрин и нальчикин.
? Симферопольский кил — типичный бентонит, эффективность его значительно возрастает в результате кислотной активации.
Режим очистки масел адсорбентами ,
Большое значение при адсорбционной очистке отработанных масел имеет'температура и продолжительность обработки масла адсорбентами. Теоретически с повышением температуры эффективность адсорбции должна понижаться, так как при этом возрастает тепловое движение молекул извлекаемых (адсорбируемых) веществ и последние с большим трудом задерживаются на поверхности адсорбента. Однако при низких температурах контактирования молекулы вещества слишком медленно диффундируют к поверхности адсорбента из-за высокой вязкости масла. Поэтому контактную обработку вязких моторных масел проводят при температурах порядка 150—200° С.
Окончательная обработка масла по схеме масло — глина — вода адсорбентом проводится при температуре отгона горючих фракций в токе перегретого водяного пара. Температура обработки трансформаторных масел 70—75° С [20].
Важным условием эффективности очистки является также продолжительность и интенсивность контакта (перемешивания) масла с адсорбентом (порошкообразным). Если адсорбент и масло оста'- вить в спокойном состоянии, то слои жидкости, непосредственно соприкасающиеся с адсорбентом, очищаются, а нежелательные примеси из более удаленных слоев будут весьма медленно проникать к поверхности адсорбента. Поэтому контактная очистка отработанных масел проводится обычно при интенсивном перемешива-
нии (1000—1400 об{мину Продолжительность перемешивания 30 мин.
масле.масле.Расход адсорбентов зависит от их активности. В табл. 33 приведены данные, характеризующие влияние расхода отбеливающей глины на снижение содержания асфальтенов в автомобильном
масле.
масле.
Расход отбеливающей гли пы %
' Содержание асфальте- нов, %
Снижение содержания асфальтенов
Расход отбели- вающей- глины %
Содержание асфальтенов, %
Снижение содержания асфальтенов %
в отработанном масле
в регенерированном масле
в отработанном масле
в регенерированном масле
0,3120
0,2132
31,6
5
0,3720
0,0062
98,5
1
0,1976
0,1136
42,5
6‘
0,1976
" Отсут-
100
1
0,3120
0,1588
52,3
ствие
3
0,1976
0,0424
79,0
6
0,2628
То же
100
3
0,2628
0,0536
79,5
6
0,3720
»
100
3
0,3120
0,0600
80,7
7
0,3720
»
100
5
0,1976
0,0041
98,0
10
0,3720
100
ТАБЛИЦА 33
Влияние расхода отбеливающей глины на содержание асфальтенов в регенерированном автомобильном масле *
* Работу проводили на установке Р'М-50-65 по схеме масло — глина— вода.
На практике установлено, что расход отбеливающей глины при регенерации автомобильных и дизельных масел составляет 3—7% в зависимости от степени их отработанности.
Контактный способ очистки получил широкое распространение из-за простоты технологического оформления, легкости .осуществления и сравнительно высокой эффективности.
Существует другой способ адсорбционной очистки'отработанных масел — фильтрование через слой крупнозернистого адсорбента (метод перколяции). Адсорбент в виде крупки с зерном размером 1,5—7 мм помещают в цилиндрическую емкость. Масло фильтруется через слой адсорбента самотеком или под давлением. Такой способ фильтрования широко применяется при регенерации энергетических масел, слитых с оборудования, и при непрерывной регенерации масел в термосифонных фильтрах, а также в адсорберах (стационарных и передвижных).
Адсорбенты, применяемые при перколяционном фильтровании, особенно искусственные, целесообразно многократно регенерировать методом обжига в специальных аппаратах [20, 21}.
Термическая и кислотная активация адсорбентов
Активность адсорбентов зависит от их подготовки и условий применения. Глина в естественном состоянии содержит значительное количество воды, которая, заполняя поры адсорбента,
резко снижает его активность. Первой операцией в подготовке глины является ее подсушка. Оптимальная температура подсушки 350—400° С. Для каждой глины существует своя наиболее эффективная температура подсушки, способствующая повышению ее отбеливающей способности. Однако, как показала практика, подсушка глины при 120—200° С также дает вполне удовлетворительные результаты.
Некоторые глины, лишенные активности в естественном состоянии, после искусственной химической (кислотной) обработки приобретают сильно выраженную обесцвечивающую способность. Химическая обработка глин, называемая активацией, заключается в продолжительном нагревании их при перемешивании с разбавленной соляной или серной кислотой. При активации применяется 20%-ная серная кислота (до 100% от веса сухой глины).
Кислотная активация отбеливающих глин не всегда дает одинаковый эффект. Установлено, что глины, обладающие сравнительно высокими отбеливающими свойствами в естественном виде, слабо повышают или совсем не повышают активность при кислотной обработке, а те, которые в природном состоянии обладают невысокой обесцвечивающей способностью, хорошо активируются кислотами. Это особенно относится к килу (бентониту). Насыпная и истинная плотность его после активации уменьшается, а обесцвечивающая способность повышается.
Можно предположить, что при обработке естественных глин кислотой протекают два процесса: увеличение радиуса пор после удаления солей, переходящих в раствор отработанной кислоты, и частичный переход кристаллической модификации кремниевой кислоты в коллоидную.
Необходимо отметить, что процесс кислотной активации отбеливающих глин экономически оправдан при условии, если отбеливающая способность глины возрастает при этом не менее чем в 5 раз.
Давно замечено, что отбеливающая глина дает лучший эффект, когда ею обрабатывают кислый дистиллят (или кислое масло), т. е. нефтепродукт, предварительно обработанный серной кислотой. Очевидно, серная кислота, содержащаяся в кислом масле, реагирует с глиной и увеличивает ее пористость за счет растворения алюминия и железа, щелочноземельных элементов и щелочей.
Активация адсорбентов газообразным аммиаком
В последнее время для активации адсорбентов стали применять газообразный аммиак. При этом значительно увеличивается их активность по нейтрализации кислых продуктов старения масел и существенно снижается расход по сравнению с неактивированными адсорбентами [20].
Проведенными работами [20—26] доказана возможность и подтверждена целесообразность применения газообразного аммиака
Качество трансформаторных масел, регенерированных адсорбентами
Показателих
Отработанное масло
Масло, регенерированное
силикагелем неактивированным (10%)
силикагелем, активированным
отбеливающей глиной, активированной
Na2CO3 (10%)
NH3 (7%)
МагСОз (20%)
NH3 (20%)
Кислотное число, мг КОН/г
0,60
0,017
0,013
0,010
0,023
0,010
Температура вспышки (в закрытом тигле), „°C-
134
142
141
142
142
139
Общая стабильность против окисления *
количество осадка после
окисления, % .... .
0,095
0,140
0,112
0,076
0,070
кислотное число окисленного масла, мг КОН/г
—
0,74
0,77
0,77
0,35
0,43
Зольность, %
0,008
0,0020
О т с у тс
т в не
0,0012
0,0016
Содержание водорастворимых кислот и щелочей
Натровая проба, баллы . . .
Кислая реакция
1
Orcyi
2
г с т в и
1
е
2
1
tg 6, %
при 20° С ..
<0,1
—
0,01
—
0,1
прн 70° С
0,2
0,54
0,7
Структурно-групповой состав (результаты кольцевого анализа)
Са> %
13
13
12
1
12
14
Сн, %
—
42
40
48
43
39
сп> % . .
45
47
45
45
47
Ка
—
0,38
0,39
0,35
0,35
0,43
Ки
—
—
—
—
—
1,55
Молекулярный вес
—
257
258
258
254
257
* обЩая стабильность регенерированных масел после добавления 0,2—0,4X присадки ирнол восстанавливается до нормы ГОСТ,
МаслоРасход адсорбента %Качество регенерированного маслакислотное число мг КОН/гнатровая проба баллы■tg 6, %оптиче- плотностьпри 20° Спри 70° ССвежее, обработанное глиной 0,01710,72,09' 0,084неактивированной10,00910,111,170,085»30,00710,010,050,044»5Отсутствие10,30,210,040активированной аммиаком . . . , .10,00710,090,910,085То же30,00310,0010,250,048»5Отсутствие10,060,200,041Отработанное, обрабо-тайное глиной . . . .— •0,1640,434,630,535неактивированной10,12040,692,900,50»30,0830,141,620,45»50,0610,151,620,41активированной ам-0,62миаком . . . . .10,0644,050,52То же30,0130,181,720,47>50,011 '0,080,790,417 ■0,00710,100,690,38МаслоРасход адсорбента %Качество регенерированного маслакислотное число мг КОН/гнатровая проба баллы■tg 6, %оптиче- плотностьпри 20° Спри 70° ССвежее, обработанное глиной 0,01710,72,09' 0,084неактивированной10,00910,111,170,085»30,00710,010,050,044»5Отсутствие10,30,210,040активированной аммиаком . . . , .10,00710,090,910,085То же30,00310,0010,250,048»5Отсутствие10,060,200,041Отработанное, обрабо-тайное глиной . . . .— •0,1640,434,630,535неактивированной10,12040,692,900,50»30,0830,141,620,45»50,0610,151,620,41активированной ам-0,62миаком . . . . .10,0644,050,52То же30,0130,181,720,47>50,011 '0,080,790,417 ■0,00710,100,690,38ТАБЛИЦА 36ТАБЛИЦА 36Влияние активации аммиаком адсорбентов на качество регенерированного . трансформаторного маслаВлияние активации аммиаком адсорбентов на качество регенерированного . трансформаторного масла
Масло
Расход адсорбента %
Качество регенерированного масла
кислотное число мг КОН/г
натровая проба баллы
■tg 6, %
оптиче- плотность
при 20° С
при 70° С
Свежее, обработанное глиной
0,017
1
0,7
2,09
' 0,084
неактивированной
1
0,009
1
0,11
1,17
0,085
»
3
0,007
1
0,01
0,05
0,044
»
5
Отсутствие
1
0,3
0,21
0,040
активированной аммиаком . . . , .
1
0,007
1
0,09
0,91
0,085
То же
3
0,003
1
0,001
0,25
0,048
»
5
Отсутствие
1
0,06
0,20
0,041
Отработанное, обрабо-
тайное глиной . . . .
— •
0,16
4
0,43
4,63
0,535
неактивированной
1
0,120
4
0,69
2,90
0,50
»
3
0,08
3
0,14
1,62
0,45
»
5
0,06
1
0,15
1,62
0,41
активированной ам-
0,62
миаком . . . . .
1
0,06
4
4,05
0,52
То же
3
0,01
3
0,18
1,72
0,47
>
5
0,01
1 '
0,08
0,79
0,41
7 ■
0,007
1
0,10
0,69
0,38
Масло
Расход адсорбента %
Качество регенерированного масла
кислотное число мг КОН/г
натровая проба баллы
■tg 6, %
оптиче- плотность
при 20° С
при 70° С
Свежее, обработанное глиной
0,017
1
0,7
2,09
' 0,084
неактивированной
1
0,009
1
0,11
1,17
0,085
»
3
0,007
1
0,01
0,05
0,044
»
5
Отсутствие
1
0,3
0,21
0,040
активированной аммиаком . . . , .
1
0,007
1
0,09
0,91
0,085
То же
3
0,003
1
0,001
0,25
0,048
»
5
Отсутствие
1
0,06
0,20
0,041
Отработанное, обрабо-
тайное глиной . . . .
— •
0,16
4
0,43
4,63
0,535
неактивированной
1
0,120
4
0,69
2,90
0,50
»
3
0,08
3
0,14
1,62
0,45
»
5
0,06
1
0,15
1,62
0,41
активированной ам-
0,62
миаком . . . . .
1
0,06
4
4,05
0,52
То же
3
0,01
3
0,18
1,72
0,47
>
5
0,01
1 '
0,08
0,79
0,41
7 ■
0,007
1
0,10
0,69
0,38
ТАБЛИЦА 36
ТАБЛИЦА 36
Влияние активации аммиаком адсорбентов на качество регенерированного . трансформаторного масла
Влияние активации аммиаком адсорбентов на качество регенерированного . трансформаторного масла
для активации адсорбентов, а также применимость активированных адсорбентов для регенерации отработанных трансформаторных и турбинных масел.
В/К «Реготмас» была разработана методика активации адсорбентов непосредственно в адсорберах газообразным аммиаком из баллона. Оптимальная температура регенерации отработанного масла с высоким кислотным числом адсорбентами, активированными аммиаком, 70—75° С.
В табл. 34 и 35 приведена характеристика масел, регенерированных адсорбентами, активированными аммиаком.
Регенерация адсорбентами, активированными аммиаком, не ухудшает общую стабильность восстановленного масла по сравнению с регенерацией неактивированными адсорбентами (см. табл. 35 и 36).
Применение газообразного аммиака для активации адсорбента при оптимальном расходе не вызывает также повышения тангенса угла диэлектрических потерь регенерированного масла (табл. 36).
Следует отметить, что наиболее целесообразно применять активированные аммиаком адсорбенты (преимущественно крупнозернистые) для регенерации трансформаторных . масел. При активации адсорбентов аммиаком требуется доочистка масла
неактивированным адсорбентом. При этом необходимы два адсорбера, в одном из которых проводится насыщение адсорбента газообразным аммиаком, а во втором по ходу масла — доочистка последнего неактивированным адсорбентом. В этом случае полностью устраняется возможность попадания в масло аммиака и, следовательно, гарантируется получение нейтральной реакции водной вытяжки масла.
Активация адсорбентов кальцинированной содой
Заслуживает внимания способ повышения активности адсорбентов обработкой их водным раствором кальцинированной соды. В/К «Реготмас» были проведены исследования по активации отбеливающей глины, силикагеля и алюмосиликатного катализатора водным раствором соды. Установлено, что оптимально эффективным, позволяющим значительно повысить активность адсорбен- хтов, является 20%-ный водный раствор кальцинированной соды.
ТАБЛИЦА 37
Качество трансформаторных масел, регенерированных адсорбентами, активированными 20%-ным раствором кальцинированной соды
Показатели *
Отработанное масло
Масло, регенерированное
силикагелем (3%)
отбеливающей глиной (5%)
без присадки
с присадкой ионол (0,2%)
без присадки
с присадкой иоиол (0,2%)
Вязкость v20, ест Кислотное число, мг КОН/г
26,74
25,76
26,24
0,16
0,011
—
0,016
—
Число омыления, мг КОН/г Температура вспышки в зак-
0,571
0,225
—
0,317
рытом тигле, °C
Склонность к образованию
—
139
—
138
—
водорастворимых кислот, %
0,0083
0,0043
нелетучих
—
0,0126
0,0023
летучих
—
0,008
■ Отсутствие
0,0089
0,0021
Общая стабильность против окисления
количество осадка после
окисления, %
—
0,04
То же
0,047
0,08
кислотное число окислен-
0,35
0,06
0,34
0,09
ного масла, мг КОН/г
Зольность, %
—.
0,0008
—
0,0024
—
Силикагелевые смолы, % . . Натровая проба, баллы . . . tg 6, %
2,2094
0,5968
—
0,8448
—
, 4
1
—
2
—
при 20° С
—
0,1
—
0,2
при 70° С
—
0,7
0,9
* Водорастворимые кислоты, механические примеси н вода в регеиернрованиых маслах отсутствуют.
Активацию адсорбента проводили следующим образом. На металлический противень засыпали порошкообразный адсорбент, который обрабатывали путем разбрызгивания раствором кальцинированной соды с перелопачиванием обрабатываемого адсорбента; На 1 кг адсорбента в среднем расходовали 200 г водного раствора кальцинированной соды. Обработанный адсорбент подвергали сушке в сушильном шкафу при НО—120° С.
Были проведены сравнительные опыты по контактной обработке отработанных трансформаторных масел различными адсорбентами, активированными содой, газообразным аммиаком и неактивированными. Контактирование проводили при 70—75° С в течение 30 мин в лабораторных условиях и на промышленной хмаслореге- нерационной установке РИМ-62.
Из табл. 34 и 37 видно, что активация адсорбентов, в том числе отбеливающей глины, 20%-ным водным раствором кальцинированной соды повышает их нейтрализующую способность, а также значительно снижает расход по сравнению с неактивированными адсорбентами.
Адсорбционная очистка масел движущимся адсорбентом
Во ВНИИ НИ разработан процесс очистки масляных дистиллятов (и отработанных масел) адсорбентом в движущемся слое. Этот метод позволяет расширить ассортимент нефтей, вовлекаемых в масляное производство, получить масла высокого качества по цвету (вплоть до бесцветных) и увеличить их выход (в среднем на 15%) по сравнению с очисткой избирательными растворителями. Очистка движущимся адсорбентом обеспечивает максимальный переход в масло нафтеновых углеводородов (около 99%), значительного количества ароматических углеводородов с положительным индексом вязкости (77%) и минимальное количество смол.
Непрерывный процесс очистки масел в движущемся слое адсор-- бента заключается в следующем. Сырье смешивают с растворите-; лем — бензин Б-70 или БР-1 («Галоша») в соотношении 1 : 1. Разбавленное сырье из смесителя насосом подается в нижнюю часть адсорбера, где оно движется снизу вверх. Навстречу сырью непрерывно движется сравнительно плотным слоем микросферический адсорбент (размер частиц 0,25—0,5 мму Расход адсорбента на сырье 24-4-кратный. Отработанный (насыщенный) адсорбент из адсорбера поступает непрерывно на регенерацию и снова в процесс. Таким образом, он непрерывно циркулирует в системе адсорбер-десорбер—адсорбер и т. д. Адсорбент при регенерации проходит последовательно следующие стадии: промывка растворителем (тем же бензином, что и для разбавления сырья), просушка воздухом, продувка острым паром и обжиг в специальной печи при 600—650°С. Весь процесс регенерации адсорбента проводят
непрерывно и с таким расчетом, чтобы он после восстановления поступал в адсорбер. Предусматривается замкнутый цикл очистки одним и тем же адсорбентом, введенным в систему, последовательно проходящим стадии адсорбции и десорбции. После первой регенерации эффективность адсорбента снижается до 95% и на этом уровне удерживается постоянно. Потери адсорбента обусловлены в основном измельчением его в системе и выносом этой мелочи с воздухом. В среднем потери составляют 0,3—0,5% на сырье. Для компенсации потерянного адсорбента нужно Добавлять в год примерно 20% от количества, загружённого в замкнутую систему адсорбционной установки.
Процесс адсорбционной очистки проводится при 40° С, десорбции бензином — при 70° С.
Разработан проект установки по очистке отработанного дизельного масла в движущемся слое адсорбента по методу ВНИИ НП. Перед проведением процесса адсорбционной очистки от сырья необходимо отогнать горючее и методом коагуляции удалить мелкодисперсные углисто-сажистые и другие примеси.
Следует отметить, что для процесса очистки масла движущимся адсорбентом необходим микросферический адсорбент (размер частиц 0,2—0,5 мм). Он бывает синтетический и природный. Микро- сферические адсорбенты получают путем размола и воздушной сепарации крошки шарикового алюмосиликатного катализатора (синтетический) и отбеливающих глин (природный, например трошковский).
В ближайшее время будут вырабатываться микросферические адсорбенты алюмосиликатные и природные из отбеливающих глин.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ
Сернокислотная очистка
Сернокислотная очистка является самым старым и широко распространенным в нефтяной промышленности методом удаления из масляных дистиллятов асфальто-смолистых веществ, кислород- и серусодержащих соединений и других нежелательных примесей. Этот метод применяется также и для регенерации отработанных масел (обычно высокой степени старения), как моторных с высокоэффективными комплексными присадками, так и сильно окисленных отработанных трансформаторных и других специальных масел.
Сернокислотную очистку можно рассматривать как физико-химический метод, так как серная кислота помимо чисто химического воздействия на некоторые нежелательные вещества является также хорошим растворителем многих соединений. -
При очистке нефтепродуктов (масляных дистиллятов, отработанных масел и др.) образуются две жидкие фазы — верхний и нижний слои: верхний — кислое масло, состоящее из углеводоро-
дов, свободной серной кислоты и сульфосоединений; нижний — кислый гудрон, состоящий из свободной серной кислоты, сульфосоединений и асфальто-смолистых веществ.
Серная кислота как химический реагент в первую очередь действует на более реакционноспособные вещества, находящиеся в отработанном масле, такие как смолы и асфальтены, карбоновые и оксикислоты, фенолы и другие продукты окисления.
Под действием серной кислоты часть нейтральных смол полимеризуется с образованием асфальтенов и сульфокислот. Некоторая часть асфальтенов растворяется в серной кислоте. Основная же их масса вместе с карбенами и карбоидами уплотняется с образованием кислого гудрона — тяжелого вязкого осадка.
Концентрированная серная кислота (93—98%,-ная) при обыч- пой"температуре химически почти не действует на нормальные парафиновые и нафтеновые углеводороды, но они частично растворяются в ней. Поэтому их почти всегда обнаруживают в кислом гудроне. Углеводороды изостроения, содержащие третичный углеродный атом, легко сульфируются концентрированной серной кислотой и образуют сульфокислоты и воду. Ароматические углеводороды при взаимодействии с избытком такой кислоты под- дергаются сульфированию с образованием сульфокислот. Как правило, ароматические углеводороды растворяются в концентрированной серной кислоте, причем растворимость их зависит от структуры ароматических углеводородов и концентрации кислоты: с повышением концентрации растворимость ароматических углеводородов увеличивается.
Нафтеновые и карбоновые кислоты довольно устойчивы против ■действия серной кислоты; они лишь частично растворяются в ней. Оксикислоты полимеризуются и в основном переходят в кислый гудрон.
Таким образом, при очистке отработанных масел серная кис? . лота удаляет из них непредельные углеводороды, асфальто-смолистые соединения и некотор'ые другие продукты старения.
Все вредные вещества, за исключением органических кислот, удаляются из отработанного масла с кислым гудроном, основная же часть углеводородов масла остается почти без изменения.
При очистке масел серной кислотой температура обработки , имеет первостепенное значение. Для каждой группы отработанного масла экспериментально должна быть подобрана оптимальная температура очистки. При температуре выше оптимальной увеличиваются скорости реакций серной кислоты с углеводородами и смолами и повышается растворимость кислых и полимерных соединений кислого гудрона в масле. Все это резко ухудшает цвет очищенных смазочных масел и увеличивает выход кислого гудрона.
7*7*При температуре очистки ниже оптимальной вязкость масел повышается, осложняются процессы перемешивания и контактирования масла с кислотой, осаждения частиц кислого гудрона и резко удлиняется цикл очистки. В результате резко ухудшается качество
7*
7*
99
масел и увеличивается расход отбеливающей глины (или щелочи), идущей на нейтрализацию кислого масла.
На практике сернокислотную очистку масел (и регенерацию отработанных масел) проводят при возможно более низких температурах, но достаточных для обеспечения вязкости масла, необходимой для более полного контактирования с серной кислотой и удовлетворительного осаждения кислого гудрона. Температурный режим устанавливают в зависимости от вязкости очищаемых масел. Например, отработанные кислые трансформаторные масла обрабатывают кислотой при 20—25° С, а автомобильные и дизельные масла — соответственно при 40—45° С и 45—50° С.
Концентрация серной кислоты является одним из наиболее существенных факторов при очистке масла. Серная кислота концентрацией менее 85% непригодна для очистки масел. Если же концентрация кислоты выше оптимальной, то усиливается образование сульфокислот и увеличивается выход кислого гудрона. Для регенерации обычно используют 93—96%-ную серную кислоту.
При оптимальных температурном режиме и концентрации кислоты качество регенерированных масел зависит от удельного расхода кислоты' по отношению к отработанному маслу (сырью). Расход кислоты устанавливают в соответствии со степенью старения масла: чем более масло отработано, тем больше необходимо затратить серной кислоты на его регенерацию. При недостаточном количестве кислоты масло получается недоочищенным и в нем остаются нежелательные вещества. Но и избыток, кислоты вреден, так как при переочистке масла понижается его химическая стабильность, оно легко подвергается окислению, т. е. стареет быстрее, чем масло нормальной очистки. Практически расход серной кислоты при регенерации составляет 3—5%.
При сернокислотной очистке большое значение имеют время и интенсивность контактирования (перемешивания) очищаемых масел с серной кислотой. Чем больше интенсивность перемешивания, тем меньше должна быть его продолжительность. Увеличивая поверхность контакта масла с серной кислотой, можно соответственно уменьшить время контактирования.
Перемешивание отработанных масел с серной кислотой осуществляется в мешалках при помощи сжатого воздуха. При этом воздух не оказывает заметного окисляющего действия на углеводороды масла. В практике регенерации отработанных масел применяется также механический способ перемешивания масла с серной кислотой. Продолжительность перемешивания обычно составляет 25—35 мин.
Отработанные масла, даже отстоенные, как правило, содержат воду (большей частью в эмульсионном состоянии). Обработку таких масел серной кислотой обычно проводят двумя способами. По первому способу серную кислоту подают в масло двумя порциями. Первая порция (0,5—1,0%) расходуется на подсушку и предварительную обработку масла. Даже это количество кислоты
(при содержании воды в масле не более 0,1—0,2%) приводит к образованию значительного количества кислого гудрона, особенно при очистке автомобильных и дизельных масел с присадками. Вторая порция кислоты расходуется на окончательную очистку масла.1
По другому способу на многих крупных маслорегенерационных станциях вначале из отработанного масла отгоняют горючее и воду, а затем уже проводят его кислотную очистку, предварительно охлаждая до необходимой температуры; в этом' случае серную кислоту вводят в масло одной порцией.
При сернокислотной очистке отработанных масел весьма большое значение имеет скорость и полнота осаждения частиц кислого гудрона, находящихся после перемешивания во. взвешенном состоянии в масляном слое. Для ускорения отстоя кислого гудрона к кислому маслу прибавляют осадитель. Частицы кислого гудрона коагулируют в крупные хлопья и осаждаются в конусную часть мешалки. Наилучшими осадителями кислого гудрона являются— жидкое стекло, раствор~едкого натра "концентрацией около 2%, .отбеливающая глина и др.
Полнота осаждения кислого гудрона имеет существенное значение для дальнейшей обработки масла отбеливающей глиной и увеличения производительности регенерационной установки. При благоприятных условиях отстаивание частиц кислого гудрона, полученного при сернокислотной обработке автомобильных и. дизельных масел, длится 4—5 ч, при неудовлетворительных условиях— 8—10 ч, а в некоторых случаях — сутки.
При регенерации серной кислотой масел, содержащих моющие и антиокислительцые присадки, последние'разрушаю
В "регенерированных маслах, как правило, присадки" не сохраняются. Даже предварительной коагуляцией «нефильтрующихся» масел из двигателей внутреннего сгорания небольшие количеством серной кислоты (0,25—0,5%) практически' удаляется основание моющей присадки — барии.
" При других методах регенерации (адсорбция,* щелочная очистка) оставшиеся в маслах присадки не разрушаются. "
". ~ В табл. 38 приведены данные, " характеризующие влияние метода регенерации на изменение концентрации присадки ионол в трансформаторном масле. Степень удаления присадки в результате очистки масла устанавливали прямым путем — определением количества ионола, оставшегося в масле, спектральным методом — и косвенным путем — по изменению стабильности масла при искусственном старении (ГОСТ 981—55).
Из табл. 38 видно, что при использовании 5% серной кислоты присадка практически полностью удаляется из масла. При этом резко снижается стабильность очищенного масла. Следует отметить, что сернокислотный метод регенерации требует применения отбешшаюцщГглины для нейтрализации кислого масла "и""потому значительно сложнее адсорбционного.
ТАБЛИЦА 38
Влияние метода регенерации на изменение концентрации присадки ионолв трансформаторном масле [27]
Масло
Содержание присадки (спектра тьный метод). %
Выход летучих кислот, мг КОН/г, после искусственного старения в течение
Кислотное число через 840 мин мг КОН/г
Осадок через 840 мин %
240 мин
360 мин
600 мин
840 мин
Очищенное отбеливающей глиной (15%) + + присадка * . . . .
0,51
0,0007
0,0014
0,0047
0,0066
0,01
Отсут-
То же, обработанное г алюмогелем (10%)
0,49
ствие
силикагелем (10%)
0,46
—
—
—
—
—
—
отбеливающей ^глиной (15%) . . . .
0,49
0,0007
,0,0014
0,0049
0,0063
0,01
Отсут-
Очищенное щелочью +
+ присадка
0,49
0,0043
0,0069
0,0112
0,016
0,01
ствие
То же
То же, обработанное водным раствором щелочи .«
0,48
0,0043
0,0069
0,014
0,0162
0,01
>
металлическим нат
рием
0,49
—
—
—
—
—
Очищенное кислотой и щелочью + присадка
0,50
0,0043
0,0086
0,0129
0,0172
0,01
Отсут-
Масло с присадкой, очищенноекисдотой
и щелочью
0,03
0,0048
0,0146
0,0715
0,134
0,22
ствие
0,014
* Присадку* вводили в масло в количестве 0,5%.
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 оезко 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 пла-^,, вает 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 со- дями 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.
J" 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 высо- * ким кислотным числом полной нейтрализации кислых веществ до- ‘ биваются 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 (НС1, 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 не- | ' сколько выше, чем едкого натра. Щелочная очистка кислых масел | ) проводится преимущественно 10—20%-ным раствором Na2CO3 и^ j Na3PO4. 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 — известно- > вого молока. Из-за низкой реакционной способности расход ее ’ на масло составляет до 20%.•J
Количество щелочи V (в кг), необходимой для обработки кис- 1 лого масла, можно определить по формуле:-
V=0,072^-i
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 срав- | нению с расчетным.'.1
Следует отметить, что водные растворы щелочных реагентов J (NaOH, Na2CO3, Na3PO4) могут применяться в том случае, когда | технологическое оборудование, на котором проводится регенерация, I снабжено мешалкой с перемешивающим устройством (воздушным 1 104
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 какэф- фективные коагуляторы при регенерации «нефильтрующихся» отработанных масел.
Данные, характеризующие качество масел, обработанных ще- ' лочными водными растворами и регенерированных на маслорегенерационных установках, приведены ранее в табл. 29—31.
КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ
Из всего сказанного выше ясно, что основные методы регенерации отработанных масел не могут быть применены по отдельности и на практике часто приходится прибегать к различным комбинациям способов, чтобы обеспечить достижение более высокого эффекта очистки. Например, обработка масла серной кислотой не может проводиться самостоятельно, а также быть завершающей стадией регенерации: очищенное этим методом кислое масло пр.и самом тщательном отстое все же содержит некоторое количество недопустимых в условиях эксплуатации веществ, которые подлежат нейтрализации и удалению. Следовательно, обработку отработанного масла серной кислотой надо сочетать с последующей обработкой щелочью или отбеливающей глиной. Обработка щелочью немыслима без последующих промывок для ■удаления из масла образующихся мыл, а контактирование — без завершающей фильтрации для отделения от масла отработанной глины.
Очистка серной кислотой или отбеливающей глиной обводненного масла не дает требуемых результатов, так как вода ослабляет действие реагентов, разбавляя серную кислоту, забивает поры адсорбента, снижает эффект очистки и затрудняет фильтрацию.
Следовательно, обработке серной кислотой или контактированию обязательно должно предшествовать удаление воды путем отстоя или отгона.
При выборе метода регенерации или комбинации методов необходимо учитывать характер и природу продуктов старения отработанных масел и требования, предъявляемые к регенерированным маслам, а также количества собираемых отработанных масел. Располагая этими данными, можно определить, какие физико-химические свойства масла требуют исправления и, следовательно, выбрать соответствующий способ его восстановления.
Воду и твердые механические примеси удаляют из масла при помощи простейших методов регенерации — отстоя и фильтрации. В случае наличия в отработанном масле горючего и растворенных или химически связанных продуктов старения используют в зависимости от их характера более сложные методы очистки.
Основные схемы регенерации различных отработанных масел в зависимости от сорта, степени и характера их загрязнения, а также от дальнейшего назначения регенерированных масел применяются на практике обычно в следующих сочетаниях:
отстой и фильтрация;
отстой, обезвоживание и фильтрация;
отстой, обработка адсорбентами и фильтрация, в том числе с отгоном воды; .
отстой, отгон горючего, обработка адсорбентом и фильтрация;
отстой, обработка адсорбентом, отгон горючего .и фильтрация;
отстой, обработка ПАВ, отгон горючего, обработка адсорбентом и фильтрация;
отстой; обработка ПАВ, адсорбентов, отгон горючего и фильтрация;
отстой, обработка щелочью (или другими щелочными реагентами), адсорбентом и фильтрация;
отстой, обработка кислотой, адсорбентом и фильтрация;
отстой, обработка кислотой, щелочью, адсорбентом и фильтрация;
отстой, обработка кислотой, щелочью, отгон горючего, обработка адсорбентом и фильтрация;
отстой, отгон горючего, обработка кислотой, адсорбентом и фильтрация.
Обязательной стадией каждого способа регенерации является предварительный отстой масла от примесей и воды.
Сочетание различных методов применяют для отработанных масел, сливаемых из оборудования (двигателей внутреннего сгорания, станков, трансформаторов и т. п.).
Очистка масел непосредственно в циркуляционных системах механизмов обычно осуществляется при помощи индивидуальных методов, например, фильтрации и сепарации.
Простейшей схемой регенерации масел является комбинация отстоя с фильтрацией и отстоя с обезвоживанием и фильтрацией (первый и второй способы). Эти схемы предназначены для регенерации масел, которые в процессе работы загрязняются механическими примесями и водой (индустриальные масла, масла с холодных установок, гидравлических систем и т. д.).
Третья схема дополнительно включает процесс адсорбционной очистки. Его область применения чрезвычайно широка. Он при известных условиях используется для регенерации масел многих ма-
рок, например индустриальных из циркуляционных систем, которые помимо воды и механических примесей содержат кислые соединения, не удаляемые отстоем и фильтрацией, компрессорных, трансформаторных и турбинных масел с кислотными числами до 0,25 мг КОН/г и т. д.
Четвертый и пятый способы предусматривают отгон горючего, проводимый до или после обработки масла адсорбентом,1 и применяются для регенерации отработанных масел, не содержащих высокоэффективных моющих присадок. Если раньше эти методы имели наибольшее распространение, то в настоящее время в связи с изменением ассортимента масел и применением моющих присадок они утратили свое значение. Указанные выше методы и, следовательно, соответствующие установки применимы для регенерации масел всех марок, восстановление которых может проводиться по второму и третьему методам.
Шестой и седьмой способы охватывают регенерацию всех отработанных масел с двигателей внутреннего сгорания, в том числе с присадками; восьмой — презназначается для масел, кислотность которых при длительной работе значительно возрастает и для которых этот показатель строго нормируется. К таким маслам относятся турбинные и трансформаторные. Метод может применяться для регенерации масел с кислотными числами 0,25—0,5 мг КОН/г.
Для этих же масел (с повышенными кислотными числами) применим и шестой метод или седьмой, но без включения узла отгона горючего и при условии использования в качестве ПАВ щелочных реагентов (ПагСОз, NaaPO4 и т. п.).
По девятой схеме предусматривается обработка серной кислотой, контактирование с адсорбентом и фильтрация. Она весьма эффективна для много работавших и «нефильтрующихся» масел, разжиженных и не разжиженных топливом. Естественно, что введение в процессе регенерации отработанного масла такого эффективного реагента, как серная кислота, значительно улучшает качество регенерированных масел.
В десятом — двенадцатом сочетаниях методов очищенное серной кислотой масло обрабатывают щелочью, контактируют с адсорбентом и фильтруют. Кислотно-щелочной метод не отличается от принятого в заводской практике процесса очистки масляных дистиллятов.
Здесь рассмотрены все основные применяемые на практике схемы регенерации масел. Однако не следует думать, что этим перечислением исчерпываются все возможные методы восстановления масел. Не следут также применять комбинации методов без всестороннего изучения условий .регенерации масел на каждом конкретном предприятии.
Режим работы свежих масел и характер претерпеваемых ими изменений в процессе эксплуатации настолько разнообразны, что в каждом случае к выбору оптимального метода регенерации необходимо подходить аналитически.
ПРИМЕНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИТ (ЦЕОЛИТОВ) ДЛЯ ОЧИСТКИ МАСЕЛ
В последнее время проявляется большой интерес к вопросам .разделения, глубокой осушки и тонкой очистки различных систем, в том числе нефтяных масел, на основе применения новых избирательных адсорбентов — молекулярных сит (цеолитов) [28, 29].
Молекулярные сита сравнительно широко используются для сушки трансформаторных масел и других специальных жидкостей. Заманчиво их применение и для очистки масел, слитых с машин и механизмов.
Молекулярные сита обладают чрезвычайно тонкопористой кристаллической структурой и, будучи обезвожены, могут адсорбировать вещества, молекулы которых имеют поперечные размеры 4,4—4,7 А, в то же время более крупные молекулы почти не адсорбируются.
Адсорбция различных веществ природными .кристаллическими. адсорбентами, имеющими поры молекулярных размеров, была названа «персорбцией», а сами кристаллические адсорбенты, способные к избирательной адсорбции по размерам и форме молекул, получили название «молекулярные сита».
Природные цеолиты представляют собой водные алюмосиликаты Са, Na и других металлов. В их состав входят Si, Al и другие металлы. Образование алюмосиликатов — сложный геохимический процесс. Одним из свойств цеолитов является ионный обмен— взаимодействие их с подземными водами, в которых растворены различные соли. Поэтому в цеолитах сочетаются различные ионы металлов, анионы кремниевых кислот и молекулы кристаллизационной воды.
Различаются три основные группы природных цеолитов:
шабазит CaNa2Al2Si40i2 • 6Н2О;
натролит Па2А1251зОю • 2Н2О;
гейландит CaNa2Al2Si60i6 • 4Н2О.
В 1925 г. немецкие ученые Вейгель и Штейнгоф,. исследуя шабазит, обнаружили что в отличие от угля и силикагеля он в условиях обезвоживания легко адсорбирует пары легких веществ и не адсорбирует пары относительно тяжелых веществ.
В 1926 г. английский ученый Мак Бен предположил, что адсорбционные особенности шабазита определяются размером «окон», или каналов, ведущих в адсорбционные полости.
Действительно, механизм и особенности адсорбции на цеолитах прежде всего определяются строением их кристаллов. В двуокиси кремния и в силикатах каждый атом кремния связан с четырьмя^ атомами кислорода, расположенными в вершинах тетраэдра. Ато-
мы через кислородный мостик образуют сложный анион в виде длинной цепочки или цикла. В алюмосиликатах трехзарядные ионы А1 замещают четырехзарядные ионы Si. Компенсация лишнего заряда происходит, за счет эквивалентного по заряду иона металла. В природных цеолитах ионы Na легко обмениваются на ионы Са:
4Na+ —► 2Са+ + .
Особенностью строения кристаллов является то, что тетраэдры образуют сотообразную структуру с относительно близкими по форме к шарообразной полостями молекулярных размеров, сообщающимися узкими отверстиями («окнами»). Стенки полостей образованы ионами кремния и других элементов. Полости занимают половину объема всего кристалла. Каждая из них по трем взаимно перпендикулярным направлениям сообщается с соседними через «окна». От природы цеолита и его состава зависят форма и размер полости; так, 1 г шабазита имеет 3-Ю20 полостей. Наибольшая длина поперечного сечения полости 11,4 А, диаметр окна 4,9 А. Фактические размеры относительно совпадают с данными рентгеноструктурного анализа.
Внутренняя поверхность цеолита огромна, ее размеры во многом определяют адсорбционные свойства. Например, каждая полость предварительно обезвоженного шабазита в водной среде или в условиях влажного воздуха поглощает 24 молекулы воды.
Молекулы воды и способные к обмену ионы находятся внутри полостей, а не в узлах кристаллической решетки, и могут проходить через отверстия. Такая структура обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Вследствие жесткого алюмосиликатного скелета цеолита его активация, связанная с удалением кристаллизационной воды, не влечет за собой разрушения кристаллической решетки. Теряя воду, ■цеолит способен вновь адсорбировать ее или вместо нее молекулы других веществ. Жесткий алюмосиликатный скелет обусловливает к тому же ненабухаемость цеолитов в различных жидкостных средах, что является преимуществом перед другими ионообменными веществами.
Кислотные, центры, находящиеся на поверхности цеолита, обусловливают его каталитические свойства. Эти свойства усиливаются добавкой глины в качестве связующего материала.
Адсорбция на молекулярных сигах — явление физическое. В настоящее. время доказана идеальная обратимость этого процесса. Известно, что в результате различий по размерам и форме кристаллов каждый цеолит способен поглощать лишь определенные группы компонентов. В природе же встречаются лишь смеси цеолитов. В промышленности в настоящее время определенные типы цеолитов в основном получают путем синтеза.
Кристаллические . цеолиты, полученные синтетическими методами, отличаются идеальной однородностью, размеров пор, не
изменяющихся даже в узких пределах. Этим цеолитам присущи три специфических свойства:у
высокая избирательная способность;
повышенное сродство к полярным, ароматическим и непредельным углеводородам благодаря ярко выраженному гетероионному характеру внутренней поверхности;
большая адсорбционная емкость и способность полностью извлекать адсорбат из данной системы.
В Советском Союзе работы в области получения молекулярных сит проводятся в ГрозНИИ, в институте Физической химии АН УССР, во ВНИИ НИ и других научно-исследовательских организациях. Промышленное производство молекулярных сит началось в 1954 г. В настоящее время освоено производство отечественных цеолитов различных марок: NaA, NaX и СаА (табл. 39).
ТАБЛИЦА 39
Качество цеолитов различных марок (МРТУ 6-01-567—63)
Показатели
Цеолиты
NaA
NaX
СаА
Насыпная плотность, г[см3
0,71
0,66 .
0,69
Динамическая активность по парам воды, мг/см3 . . . . ;
109,0
123,25
99,7
Прочность на раздавливаний, кГ/мм2
0,75
0,75
0,68
Прочность на истирание, %
78,2
75,8
74,2
Потери при прокаливании, % .... .
. 3,8
2,1
2,7
Активность, % по тиофену
9,2
- по «-гептану
—
—
7,6
Молекулярные сита применяются в обычных адсорбционных системах со стационарным слоем адсорбента и периодической ре-' тенерацией путем обжига. Как правило, система состоит не менее чем из двух адсорберов, один из которых включен в цикл осушки или очистки жидкого потока, а второй — в цикл регенерации адсорбента. Тепло для. регенерации получают в выносных нагревателях, в которых осуществляется нагрев продувочного газа, используемого для нагрева насыщенного адсорбента. Широко применяются также схемы с обогревательными устройствами, расположенными непосредственно в слое адсорбента.
Следует отметить, что в случае осушки обводненных масел, подобных трансформаторному, при регенерации цеолита для удаления масла с поверхности пор вторичной структуры применяются различные способы: выжиг, отдувка водяным паром, отмывка растворителями (что удобно, но связано с большими расходами растворителя). - г .
Адсорбционная осушка трансформаторного масла протекает в несколько стадий.
Активация адсорбента перед его применением путем прокаливания при 350—400° С в течение 4—5 ч. При температуре около 200° С активированный адсорбент заливают сухим маслом.
Собственно осушка масла. Эта стадия протекает достаточно эффективно при 16—20° С. Чтобы каждая единица объема масла как можно больше соприкасалась с осушителем, отношение высоты адсорбера (высота заполнения молекулярными ситами) к
диаметру должно быть возможно большим (3:1 или 4:1).
Регенерация- отработанного цеолита. Обычно на установке адсорбер является одновременно и десорбером.
Температурный режим и прочие условия соответствуют циклу термической активации свежих цеолитов. Сорбционные свойства мо-. лекулярных сит восстанав
Рис. 24. Принципиальная схема установки с молекулярными ситами:Рис. 24. Принципиальная схема установки с молекулярными ситами:1 — бак для «сырого» масла; 2 — линия сброса масла; 3— насос; 4-фильтры тонкой очистки; 5-манометр; 6—адсорберы (десорберы); 7 —газоход; 8 — промежуточный бачок для «сухого» масла; Р —патроны с цеолитом типа Na А; 10 — бак (сборник) «сухого» масла; // — термопара с милливольтметром или контактный термометр с промежуточным реле и магнитным пускателем; /2 —печь для нагрева воздуха; 13 — воздуходувка.1 — бак для «сырого» масла; 2 — линия сброса масла; 3— насос; 4-фильтры тонкой очистки; 5-манометр; 6—адсорберы (десорберы); 7 —газоход; 8 — промежуточный бачок для «сухого» масла; Р —патроны с цеолитом типа Na А; 10 — бак (сборник) «сухого» масла; // — термопара с милливольтметром или контактный термометр с промежуточным реле и магнитным пускателем; /2 —печь для нагрева воздуха; 13 — воздуходувка.ливаются полностью, практически без потери цеолита.
Рис. 24. Принципиальная схема установки с молекулярными ситами:
Рис. 24. Принципиальная схема установки с молекулярными ситами:
1 — бак для «сырого» масла; 2 — линия сброса масла; 3— насос; 4-фильтры тонкой очистки; 5-манометр; 6—адсорберы (десорберы); 7 —газоход; 8 — промежуточный бачок для «сухого» масла; Р —патроны с цеолитом типа Na А; 10 — бак (сборник) «сухого» масла; // — термопара с милливольтметром или контактный термометр с промежуточным реле и магнитным пускателем; /2 —печь для нагрева воздуха; 13 — воздуходувка.
1 — бак для «сырого» масла; 2 — линия сброса масла; 3— насос; 4-фильтры тонкой очистки; 5-манометр; 6—адсорберы (десорберы); 7 —газоход; 8 — промежуточный бачок для «сухого» масла; Р —патроны с цеолитом типа Na А; 10 — бак (сборник) «сухого» масла; // — термопара с милливольтметром или контактный термометр с промежуточным реле и магнитным пускателем; /2 —печь для нагрева воздуха; 13 — воздуходувка.
На рис. 24 приведена, принципиальная схема установки, рекомендуемой для осушки масел,, а также для регенерации отработанных масел. Обводненное масло
из сырьевого бака с опреде
ленной скоростью подается насосом снизу в адсорбер, включенный в "’цикл очистки. Скорость подачи регулируют путем сброса части масла в бак для «сырого» масла. Перед подачей в адсорбер масло пропускают через фильтр тонкой очистки (с целью предохранения поверхности цеолита от засорения). Проходя сквозь слой активированного адсорбента, оно осушивается. Очищенное масло через фильтр тонкой очистки направляют в сборник сухого масла, снабженный цеолитным патроном, предохраняющим масло от обвод
нения.
В то время как первый адсорбер включен в цикл осушки, во втором протекает процесс регенерации отработанного цеолита Воздуходувкой холодный воздух нагнетается в нагревательный патрон и нагревается до 350—400°С (температура регулируется контактным термометром с промежуточным реле и магнитным пускателем или термопарой с милливольтметром). Горячий воздух поступает в адсорбер, где происходит выжиг масла и продувка цеолита. Образующиеся газы удаляются из адсорбера через вытяжную трубу в атмосферу. Активированный цеолит заливают сухим маслом
(свежим или регенерированным), поступающим самотеком из бачка, расположенного над адсорбером.
Цеолитовая установка (см. рис. 24) может быть конструктивно оформлена и в виде двух самостоятельных блоков: собственно цеолитовая установка и установка для активации свежего и регенерации отработанного цеолита.
Рнс. 25. Снижение кислотного числа отработанного трансформаторного масла при очистке различными адсорбентами:
в-кислотное число исходного масла 0,17 мг КОН/г; адсорбция в статических условиях при 20° С, расход адсорбента 10%; б —кислотное число исходного масла 0,6 мг КОН/г; адсорбция в статических условиях при 20° С, расход адсорбента 25%; 7-цеолит типа NaA; 2 - отбеливающая глина; 3-ионит АВ 16Г;
4—цеолит типа NaX; 5 —силикагель КОК: 6— алюмосиликатный катализатор.
Осушка трансформаторного масла цеолитами типа NaA изучалась в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева [30]. Процесс проводили в динамических условиях при 25° С на лабораторном стенде с адсорбционными колонками. В результате влагосодержание масла с 5,7 • 10-6% снизилось до 2,5- 10-6%, а электрическая прочность с 20 кв возросла до 120 Кве
На Ленинградском комбинате по ремонту и монтажу холодильного оборудования осуществлена осушка масла ХФ-12 на цеолитах NaA. Разработаны и с успехом применяются непосредственно на холодильных машинах цеолитовые патроны — адсорберы.
В тресте «Главэлектроцентромонтаж» «сырые» свежие трансформаторные масла осушают при помощи передвижной адсорбционной установки с цеолитами типа NaA [31, 32].
В/К «Реготмас» проведена экспериментальная работа по определению адсорбционной активности цеолитов по сравнению с силикагелем КСК и отбеливающей глиной Зикеевского месторождения. Одновременно испытывали и ионообменные смолы (иониты). Исследовали как отработанные («кислые») масла с кислотными числами 0,1 и 0,6 мг КОН/г, так и искусственные смеси свежего трансформаторного масла (дополнительно очищенного 10% силикагеля КСК) с различными кислотами, низкомолекулярными и высокомолекулярными. В /качестве кислых добавок применяли муравьиную, масляную, пальмитиновую, стеариновую, олеиновую, бензойную и нафтеновые кислоты. Кислотное число масла добавкой кислот доводили до 1 мг КОН/г.
Было установлено, что по убыванию активности в отношении снижения кислотного числа масел адсорбенты располагаются в такой последовательности: силикагель КСК, алюмосиликатный катализатор, иониты АВ-16Г и АВ-17, цеолиты типа NaX, отбеливающая Глина и цеолиты типов СаА и NaA (рис. 25 и табл. 40).
ТАБЛИЦА 40
Изменение кислотного числа при адсорбционной очистке искусственной смеси трансформаторного масла с олеиновой кислотой (кислотное число смеси
1,0 мг КОН/г) *
Расход адсорбента %
Кислотное число, мг КОН/г, при обработке масла
ионитами
молекулярными ситами
силикагелем кек
отбеливающей глиной
АВ-16г
АВ-17
КаХ/
СаА
иеактиви- рованной
активированной газообразным NH3
активированной NazCOa
5
0,320
0,020
0,510
0,890
0,240
0,640
0,480
0,530
10
0,110
0,015
0,057
0,870
0,032
0,270
0,027
0,025
15
0,030
0,010
0,022
0,730
0,020
0,070
0,017
0,025
20
0,020
. 0,005
0,007
0,660
Отсутствие
0,032
0,010.
0,015
30
0,010
0,002
Отсутствие
0,450
То же
0,002
0,002
0,007
• Температура контактирования 75° С; продолжительность 30 мин.
Таким образом, цеолиты типа NaX обладают несколько большей адсорбционной способностью по отношению к кислым продуктам старения трансформаторного масла, чем отбеливающая глина.
Возможность применения молекулярных сит и в качестве осушителя (цеолиты NaA), и в качестве регенерирующего агента (цеолиты NaX) позволяет осуществить процесс восстановления, например, «кислых» трансформаторных масел, экономически наиболее эффективно, установив последовательно адсорберы с цеолитами NaA и NaX или с силикагелем КСК. Многократное использование цеолитов благодаря их периодической регенерации повышает рентабельность этого способа.
Ограниченные возможности применения высокоосновных ионитов АВ-16Г и АВ-17 в качестве ионообменных веществ, нейтрализующих лишь кислые продукты старения масла, а также осложнения, связанные с процессом регенерации ионитов, препятствуют использованию последних для восстановления, например, отработанных трансформаторных масел.
ГЛАВА V
АППАРАТУРА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ МАСЕЛ
ФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
ОТСТОЙНИКИ
Отстойники применяются для отстоя отработанных масел от воды и механических примесей. Отделение жидкости от твердой фазы протекает в несколько стадий. Вначале твердые частицы более или менее равномерно распределены в жидкости, но через. короткий промежуток времени они начинают осаждаться, причем в конусе отстойника образуется слой осадка из наиболее крупных и тяжелых частиц, а над осадком — слой сгущенной суспензии, в которой частицы располагаются настолько тесно, что дальнейшее уплотнение слоя возможно только путем вытеснения жидкости из промежутков между частицами (зона стесненного осаждения). Далее следует переходная зона, плотность которой уменьшается снизу вверх по направлению к зоне исходной суспензии, причем в обеих этих зонах частицы осаждаются свободно под действием сил тяжести. Над зоной исходной суспензии образуется слой чистой, или осветленной жидкости.
По мере отстаивания высота зон осветления и стесненного осаждения возрастает, причем одновременно происходит уплотнение зоны стесненного осаждения. Отстаивание заканчивается, когда зона исходной суспензии и переходная зона исчезают и завершается уплотнение сгущенной суспензии, что соответствует полному разделению ее на осадок и осветленную жидкость.
Если процесс отстаивания проводится непрерывно, то в аппарате образуются те же зоны, что и при периодическом отстаивании, но эти зоны не изменяются по высоте.
Отстойники подразделяются на аппараты периодического действия (неподвижного масла) и непрерывного действия (движущегося масла).
Отстойники периодического действия
Наиболее рациональной конструкцией аппарата для отстоя неподвижного масла является вертикальный цилиндрический бак с коническим дном, удобный тем, что осевшие механические примеси и вода концентрируются в конусе, откуда легко выводятся при открывании спускного крана. Обычно отстойники снабжены нагревательными устройствами (паровыми змеевиками, электрогрелками), выбор которых зависит от наличия на предприятии того или иного вида энергии.
На рис. 26 изображены цилиндричёскиё отстойники трех типов.
Рис. 26. Типы цилиндрических отстойников периодического действия: а—без" подогрева; б —с электрообогревом; в —с паровым змеевико^.1 — корпус отстойника; 2 — паровой змеевик; 3 — электроподогреватель; 4 — воронка с сеткой; 5— спускной кран; 6— кран для слива отстоенного масла.Рис. 26. Типы цилиндрических отстойников периодического действия: а—без" подогрева; б —с электрообогревом; в —с паровым змеевико^.1 — корпус отстойника; 2 — паровой змеевик; 3 — электроподогреватель; 4 — воронка с сеткой; 5— спускной кран; 6— кран для слива отстоенного масла.
Рис. 26. Типы цилиндрических отстойников периодического действия: а—без" подогрева; б —с электрообогревом; в —с паровым змеевико^.
1 — корпус отстойника; 2 — паровой змеевик; 3 — электроподогреватель; 4 — воронка с сеткой; 5— спускной кран; 6— кран для слива отстоенного масла.
Рис. 26. Типы цилиндрических отстойников периодического действия: а—без" подогрева; б —с электрообогревом; в —с паровым змеевико^.
1 — корпус отстойника; 2 — паровой змеевик; 3 — электроподогреватель; 4 — воронка с сеткой; 5— спускной кран; 6— кран для слива отстоенного масла.
гревают до 80—90° С. Подогретоегревают до 80—90° С. Подогретое4422фи чьтр;фи чьтр;Рис. 27. Стационарный отстойник прямоугольного сечения:Рис. 27. Стационарный отстойник прямоугольного сечения:I — маслоуказатель; 2 —сетчатыйI — маслоуказатель; 2 —сетчатый3 —приемный трубопровод;3 —приемный трубопровод;5 —змеевик для п одогрева.5 —змеевик для п одогрева.4 — поплавок;4 — поплавок;
гревают до 80—90° С. Подогретое
гревают до 80—90° С. Подогретое
4
4
2
2
фи чьтр;
фи чьтр;
Рис. 27. Стационарный отстойник прямоугольного сечения:
Рис. 27. Стационарный отстойник прямоугольного сечения:
I — маслоуказатель; 2 —сетчатый
I — маслоуказатель; 2 —сетчатый
3 —приемный трубопровод;
3 —приемный трубопровод;
5 —змеевик для п одогрева.
5 —змеевик для п одогрева.
4 — поплавок;
4 — поплавок;
Масло, подлежащее отстою, заливают в бак-отстойник и подо
масло отстаивается при выключенных нагревателях, так как тепловые конвекционные токи замедляют отстаивание. Продолжительность процесса зависит от характера обводнения и загрязнения масла. Чем меньше в масле воды и механических примесей и чем меньше размеры их частиц, тем длительнее процесс отстаивания.
Индустриальные масла с холодных установок необходимо отстаивать в течение 24— 48 ч.
Во избежание взмучиванйя масла в отстойнике не рекомендуется доливать в него отработанное масло во время отстоя.
После охлаждения масла до 30—40° С спускают воду и грязь из конуса аппарата, берут пробу масла на стекло и проверяют на свет: если на стекле в тонком слое масла обнаруживается муть или части-
цы механических примесей, то масло вновь нагревают до 80— 90° С и продолжают отстаивание.
На рис. 27 показан стационарный маслоотстойник прямоугольного сечения. Шаровой поплавок 4 у шарнирного приемного трубопровода 3 дает возможность всегда забирать масло из верхних хорошо отстоявшихся слоев.
Отстойники непрерывного действия
Для отстаивания масла при непрерывном его движении, например в циркуляционных системах смазки, применяются отстойники — горизонтальные или вертикальные. В горизонтальном отстойнике масло движется с такой небольшой скоростью, при которой примеси не могут оставаться во взвешенном состоянии. Частицы их оседают на дно отстойника, а относительно очищенное масло движется дальше. Расчет горизонтального отстойника сводится к определению его длины и ширины:
, _ uh.
длина
ширина b = -^-
'где у — скорость потока, см[сек-, h — высота жидкости в отстойнике, ся; w — скорость оседания частиц, см/сек-, q — расход жидкости, см3/ сек.
На рис. 28 показана схема работы отстойника непрерывного действия. Масло поступает в отсек /, где оседают наиболее крупные и тяжелые частицы, затем переливается через промежуточную
Рис. 28. Отстойники непрерывного действия.
перегородку в отсек II, в котором вследствие незначительной скорости движения масло освобождается от большей части механических примесей и далее поступает в отсек III, откуда удаляется через трубу, расположенную приблизительно на половине высоты отсека.
В зависимости от условий работы масла в механизме через отстойник можно пропускать все масло, циркулирующее в системе (последовательное включение), или часть его (параллельное включение).
СЕПАРАТОРЫ (ЦЕНТРИФУГИ)
Сепараторы в настоящее время широко применяются и для периодической очистки загрязненных или отработанных масел и для очистки масел в процессе их циркуляции в машинах. Кроме
того, сепараторы зачастую вводят в состав маслорегенерационных установок для проведения предварительной очистки масел. В некоторых случаях сепараторы выпускают в комплекте с фильтр-прес- сами.
В современном сепараторе процесс естественного отстоя твердой фазы из жидкой смеси интенсифицируется в десятки тысяч раз путем замены ускорения силы тяжести центростремительным ускорением, а также путем сокращения рабочей высоты отстойника до величины межтарелочного зазора в пакете конических тарелок или ширины кольцевого зазора между цилиндрическими вставками.
По технологическому назначению сепараторы делятся на три класса:
сепараторы-разделители, применяемые для разделения смеси взаимно нерастворимых жидкостей или для концентрирования (сгущения) эмульсий; •
сепараторы-очистители, предназначенные для выделения твердых примесей из жидкостей;
комбинированные сепараторы, служащие для выполнения двух или более операций переработки жидкой смеси.
По типу барабана различают тарельчатые и многокамерные сепараторы (с цилиндрическими вставками). В барабане тарельчатых сепараторов имеется пакет конических тарелок, которые делят поток обрабатываемой жидкости на ряд параллельных тонких слоев. Барабан многокамерных сепараторов снабжен комплектом концентрических вставок, разделяющих его объем на кольцевые камеры, по которым последовательно протекает центрифугируемая жидкость,-
По способу выгрузки твердой фазы (шлама) из барабана существуют сепараторы с ручной и центробежной выгрузкой; по характеру выгрузки различают машины периодического,, непрерывного и пульсирующего действия.
Сепараторы разделяются также на вакуумные и открытого типа.
Все основные типы сепараторов выпускаются отечественной промышленностью. Наиболее распространены тарельчатые сепараторы типа НСМ, СЦ, СЦС-3 (самоочищающийся), ПСМ1 -3000 и др.
Сепараторы типа НСМ
Эти аппараты (рис. 29) наиболее широко применяются для очистки энергетических масел (трансформаторных и турбинных) от воды и механических примесей-. Производительность, например, НСМ-3 при геометрической высоте всасывания 2,5 .и и температуре масла в баке не менее +18° С составляет 1500 л/ч. 'Загрязненное масло, содержащее не более 3% воды и 0,06% механических примесей, очищенное методом осветления, после двух циклов сепарации не должно содержать воды более 0,25%; при нормальных условиях эксплуатации содержание масла в отходах
/ — клапан; 2 — трубопровод грязного масла; 3 — трубопровод чистого масла; 4 — насос; 5 — элек-гроподогреватель; 6 — проходной кран; 7 — фильтр; 8— бак для чистого масла; У—емкость для сбора воды; 10 и 11 — краны для отбора проб соответственно грязного и чистого масла./ — клапан; 2 — трубопровод грязного масла; 3 — трубопровод чистого масла; 4 — насос; 5 — элек-гроподогреватель; 6 — проходной кран; 7 — фильтр; 8— бак для чистого масла; У—емкость для сбора воды; 10 и 11 — краны для отбора проб соответственно грязного и чистого масла.не должно быть более 4%- по отношению к отделенной воде. Загрязненное масло, в котором количество механических примесей не превышает 0,3%, после очистки методом сепарации (два цикла) не должно содержать загрязнений более 0,06%. Скорость вращения барабана равна 4520 об/мин.
/ — клапан; 2 — трубопровод грязного масла; 3 — трубопровод чистого масла; 4 — насос; 5 — элек-гроподогреватель; 6 — проходной кран; 7 — фильтр; 8— бак для чистого масла; У—емкость для сбора воды; 10 и 11 — краны для отбора проб соответственно грязного и чистого масла.
/ — клапан; 2 — трубопровод грязного масла; 3 — трубопровод чистого масла; 4 — насос; 5 — элек-гроподогреватель; 6 — проходной кран; 7 — фильтр; 8— бак для чистого масла; У—емкость для сбора воды; 10 и 11 — краны для отбора проб соответственно грязного и чистого масла.
Сепаратор НСМ-3 работает по следующей схеме (см. рис. 29). Загрязненное масло насосом 4 забирается из бака и подается по трубопроводу 2 через электроподогреватель 5 в верхнюю часть барабана, откуда направляется по центральному каналу в нижнюю его часть. Затем масло поднимается вверх между большим числом конусных тарелок, разделяющих его на ряд тонких слоев.
Вследствие малой толщины слоя загрязнения и вода быстро достигают стенки лежащего выше конуса, соскальзывают по ней вниз и выбрасываются центробежной силой в грязевик. Чистое же масло по стенке расположенного ниже конуса поднимается вверх и из средней камеры маслосборника через трубопровод 3 откачивается насосом в бак чистого масла.
На всасывающей магистрали перед насосом 4 установлен сетчатый фильтр 7 для улавливания крупных включений и проходной кран б для регулирования произ
водительности сепаратора. Загрязнения отлагаются на стенках барабана и при очистке последнего удаляются периодически вручную.
Сепаратор может очищать только подогретое до 50—60° С масло. Повышенная вязкость более холодного масла препятствует отделению воды и грязи. При температурах выше 70° С трудно отделить воду из-за повышенной растворимости ее в масле. Кроме того, при этих условиях происходит интенсивное окисление масла. Температура выше указанной может быть оправдана' при очистке вязких масел и в других специфических случаях.
Качество регенерированного масла соответствует нормам ГОСТ на свежее масло.
Сепараторы центробежные типа СЦ
Вертикальные центробежные сепараторы типа СЦ непрерывного действия выпускаются двух типов: СЦ-1,5 и СЦ-3 (рис. 30),
Техническая характеристика сепараторов типа СЦ приведена ниже:
СЦ-1,5Производительность, л/ч 1500 ,Скорость вращения барабана, об/мин6700—7150Максимальная вакуумметрическая высота всасывания шестеренчатого насоса, мм рт. ст 400Потребляемая мощность (в квг) при напряженииПО в 20220 в . . . 20380 в 25Габариты, мм длина 1087—1190"высота 780ширина 500СЦ-1,5Производительность, л/ч 1500 ,Скорость вращения барабана, об/мин6700—7150Максимальная вакуумметрическая высота всасывания шестеренчатого насоса, мм рт. ст 400Потребляемая мощность (в квг) при напряженииПО в 20220 в . . . 20380 в 25Габариты, мм длина 1087—1190"высота 780ширина 500сц-з30004490—4740сц-з30004490—47404004001085—11409807351085—1140980735
СЦ-1,5
Производительность, л/ч 1500 ,
Скорость вращения барабана, об/мин6700—7150
Максимальная вакуумметрическая высота всасывания шестеренчатого насоса, мм рт. ст 400
Потребляемая мощность (в квг) при напряжении
ПО в 20
220 в . . . 20
380 в 25
Габариты, мм длина 1087—1190"
высота 780
ширина 500
СЦ-1,5
Производительность, л/ч 1500 ,
Скорость вращения барабана, об/мин6700—7150
Максимальная вакуумметрическая высота всасывания шестеренчатого насоса, мм рт. ст 400
Потребляемая мощность (в квг) при напряжении
ПО в 20
220 в . . . 20
380 в 25
Габариты, мм длина 1087—1190"
высота 780
ширина 500
сц-з
30004490—4740
сц-з
30004490—4740
400
400
1085—1140
980
735
1085—1140
980
735
Устройство, принцип действия и работа сепараторов типа СЦ практически не отличаются от вертикальных сепараторов типа НСМ с ручной выгрузкой отложений.
Рис. 30. Сепаратор СЦ-З. Рис. 31. Схема вакуумного сепаратора ПСМ1-3000:/ — фильтр грубой очистки; 2 —насосы шестеренчатые; 3 — электроподогревателп; 4-вакуумный бачок; 5-вакуум-насос; 6 -сепаратор СМЬЗООО;7 — фильтр-пресс; 8 —поддон; 9 —сборник масла.Рис. 30. Сепаратор СЦ-З. Рис. 31. Схема вакуумного сепаратора ПСМ1-3000:/ — фильтр грубой очистки; 2 —насосы шестеренчатые; 3 — электроподогревателп; 4-вакуумный бачок; 5-вакуум-насос; 6 -сепаратор СМЬЗООО;7 — фильтр-пресс; 8 —поддон; 9 —сборник масла.
Рис. 30. Сепаратор СЦ-З. Рис. 31. Схема вакуумного сепаратора ПСМ1-3000:
/ — фильтр грубой очистки; 2 —насосы шестеренчатые; 3 — электроподогревателп; 4-вакуумный бачок; 5-вакуум-насос; 6 -сепаратор СМЬЗООО;
7 — фильтр-пресс; 8 —поддон; 9 —сборник масла.
Рис. 30. Сепаратор СЦ-З. Рис. 31. Схема вакуумного сепаратора ПСМ1-3000:
/ — фильтр грубой очистки; 2 —насосы шестеренчатые; 3 — электроподогревателп; 4-вакуумный бачок; 5-вакуум-насос; 6 -сепаратор СМЬЗООО;
7 — фильтр-пресс; 8 —поддон; 9 —сборник масла.
Вакуумные сепараторы
Нашей промышленностью выпускается вакуумная центрифуга (сепаратор) марки СМЬЗООО к передвижной маслоочистительной установке для очистки масел от воды и механических примесей. Барабан вакуумной центрифуги производительностью Зя3Ь вращается со скоростью 6600 об/мин. Установка ПСМЬЗООО (рис. 31) состоит из следующих узлов: центробежного тарельчатого сепаратора СМЬЗООО, электроподогревателя с вакуумным бач- 120
ком, фильтрпресса, шестеренчатого насоса, вакуумного насОСа и пульта управления. Оборудование установки смонтировано на тележке.
Привод сепаратора — от электродвигателя через фрикционную центробежную муфту и быстроходную винтовую пару. Основным рабочим органом сепаратора является барабан, установленный на верхнем конусном конце вертикального вала, который вращается в двух шарикоподшипниковых опорах.
Очищаемый загрязненный продукт подается насосом из емкости в электроподогреватель, откуда через трубопровод й канал в приемнике жидких фракций поступает во внутреннюю полость тарелкодержателя. Затем по каналам направляется в межтарелоч- ные пространства пакета конических тарелок барабана.
Пакет тарелок делит поток поступающей жидкости на тонкие слои, что обеспечивает ламинарный режим ее движения в межта- рёлочных пространствах и является одним из важнейших факторов эффективности сепарации.
Очищенная жидкость движется, по наружным поверхностям конических тарелок к оси вращения барабана, затем по наружным каналам тарелкодержателя поднимается вверх, выводится из барабана в приемник фракций, откуда самотеком поступает в вакуумный бачок, где под влиянием разрежения влага, оставшаяся в жидкости после сепарации, быстро испаряется. Водяные пары из вакуумного бачка отсасываются вакуумным насосом.
Обезвоженная жидкость из вакуумного бачка откачивается шестеренчатым насосом в емкость чистого продукта непосредственно или через фильтрпресс, если необходима дополнительная фильтрация. Механические примеси под действием центробежной силы движутся по внутренним поверхностям тарелок к периферии вращающегося барабана.
Саморазгружающиеся сепараторы
В нашей стране серийно выпускаются саморазгружающиеся сепараторы (центрифуги), например типа СЦС-3, рассчитанные на 6000 об, мин (рис. 32).
Сепаратор СЦС-3 предназначается для очистки смазочных масел (дизельных, индустриальных и др.), а также топлив. Осадок отсепарированных примесей выгружается из барабана без остановки сепаратора.
Производительность сепаратора в зависимости от очищаемой жидкости и степени очистки колеблется от 100 .до 4000 л(ч. ,
Степень очистки следующая:
в обводненном масле или топливе, содержащем 10% воды,- после сепарации ее должно быть не более 0,2%;
в загрязненных масле и топливе, содержащих не более 0,4% механических примесей, количество последних должно снизиться До 0,06%.
Очищаемая жидкость (см. рис. 32) всасывается шестеренчатым насосом (в случае необходимости — через паровой подогреватель) в барабан сепаратора, где вода и механические примеси отделяются. Очищенная жидкость тем же насосом (второй секцией) откачивается в соответствующую емкость. Отсепарированная вода самотеком отводится по соответствующим магистралям.
Рис. 32. Технологическая схема сепаратора СЦС-3:
/—сепаратор; 2 —расходный бак буферной воды; з, 7 —фильтры; 5—цистерна чистого масла; 6 — шламовый насос; 8 — цистерна шлама; 9—цистерна грязного масла; 10 — цистерна отсепа- рированиой воды.
Выгружаемые из барабана грязь и часть воды через приемник шлама выводятся в грязевую емкость. Система выгрузки осадка — .гидравлическая. Воду для создания водяного затвора и промывки барабана подают по специальной магистрали, а для закрывания и открывания (загрузки) барабана — из бака, который должен быть расположен выше барабана не менее чем на 1,5 м.
Если уровень очищаемой жидкости ниже насоса на 1—2,5 лг, на конце всасывающей магистрали рекомендуется устанавливать обратный клапан, удерживающий жидкость в ней во время остановки сепаратора.
Принцип разгрузки барабана от осадка следующий (рис. 33). На цилиндрической части корпуса 1 барабана профрезерованы пазы, через которые под действием центробежных сил удаляются механические примеси из внутренней полости барабана. Во время 122
и Б. Причем вследствие того что ■ 5лиже к оси вращения, чем отвер-и Б. Причем вследствие того что ■ 5лиже к оси вращения, чем отвер-Рис. 33. Барабан сепаратора СЦС-3:Рис. 33. Барабан сепаратора СЦС-3:/ — корпус барабана; 2 —затвор; 3 — тарелко- держатели; 4 — пакет тарелок; 5 —крышка барабана; 6 — гайка корпуса; 7 —гайка крышки;8 — кольцо регулировочное; 9 — горловина водяная; 10 — горловина грязевая; // — кольцо уплотнительное; /2 —тарелка защитная;13 — кольцо.Л, Б —кольцевые полости; а, б, в, г, д — каналы,-/ — корпус барабана; 2 —затвор; 3 — тарелко- держатели; 4 — пакет тарелок; 5 —крышка барабана; 6 — гайка корпуса; 7 —гайка крышки;8 — кольцо регулировочное; 9 — горловина водяная; 10 — горловина грязевая; // — кольцо уплотнительное; /2 —тарелка защитная;13 — кольцо.Л, Б —кольцевые полости; а, б, в, г, д — каналы,-
и Б. Причем вследствие того что ■ 5лиже к оси вращения, чем отвер-
и Б. Причем вследствие того что ■ 5лиже к оси вращения, чем отвер-
Рис. 33. Барабан сепаратора СЦС-3:
Рис. 33. Барабан сепаратора СЦС-3:
/ — корпус барабана; 2 —затвор; 3 — тарелко- держатели; 4 — пакет тарелок; 5 —крышка барабана; 6 — гайка корпуса; 7 —гайка крышки;
8 — кольцо регулировочное; 9 — горловина водяная; 10 — горловина грязевая; // — кольцо уплотнительное; /2 —тарелка защитная;
13 — кольцо.
Л, Б —кольцевые полости; а, б, в, г, д — каналы,-
/ — корпус барабана; 2 —затвор; 3 — тарелко- держатели; 4 — пакет тарелок; 5 —крышка барабана; 6 — гайка корпуса; 7 —гайка крышки;
8 — кольцо регулировочное; 9 — горловина водяная; 10 — горловина грязевая; // — кольцо уплотнительное; /2 —тарелка защитная;
13 — кольцо.
Л, Б —кольцевые полости; а, б, в, г, д — каналы,-
сепарации эти пазы перекрыты затвором 2 и процесс протекает, как в обычных сепараторах. Затвор может перемещаться в вертикальном направлении. В верхнем положении (левая половина рис. 33) он, прижимаясь к уплотнительному кольцу, закрывает разгрузочные пазы; в нижнем положении (правая половина рис. 33)—открывает.
Перемещение затвора происходит следующим образом: между затвором и тарелкодержателем, затвором и основанием барабана имеются кольцевые полости А отверстия а затвора находятся I стия б в корпусе барабана, давление воды над затвором больше давления под ним. После того как барабан достиг полного числа оборотов (затвор при этом находится в нижнем положении), открывают ' кран в магистрали буферной воды. Через отверстия в и г вода попадает в полости А и Б. Из полости А вода вытекает, по каналу д. В полости Б вода остается (излишки вытекают через отверстие б) и своим давлением перемещает затвор в верхнее положение, перекрывая разгрузочные пазы. После этого в барабан подается жидкость на сепарацию.
С течением времени в барабане на периферии (у сте
нок) накапливается шлам и по мере его накопления проводят разгрузку. При этом подачу масла (или топлива) в барабан прекращают и подают воду при температуре, равной температуре сепарируемой жидкости, для вытеснения из барабана сепарируемого продукта. После этого открывают кран буферной воды. Так как диаметр отверстия в больше диаметра отверстия г и число отверстий в больше, то основная масса воды попадает в полость А, причем количество воды, вытекающей из отверстия д, меньше, чем посту- - лающей в полость А, и благодаря этому над затвором в полости А развивается более высокое давление по сравнению с давлением в полости Б. Затвор опускается в нижнее положение, открывая разгрузочные пазы. Шлам вылетает из барабана. Подача буферной, воды прекращается; вода из полости А вытекает через отверстие б и давление падает. Затвор под действием давления в полости Б перемещается в верхнее положение, и сепарируемая жидкость ено- ' ва подается в барабан,
Ниже приведены примерные температуры (в °C) нагрева нефтепродуктов при очистке на сепараторе СЦС-3:
Топливо
для быстроходных дизелей .20
моторное
ДТ-1 и ДТ-2 .......50—60
ДТ-3 . . . . 65—75
Масло дизельное
для тихоходных дизелей . .60—70
Дп-8 и ДС-8 60—70
Д-11, Дп-11, Дп-14 и ДС-1170—80
При работе на режиме сепарации необходимо правильно подбирать регулирующее кольцо в барабане сепа-ратора. В комплект барабана входит семь колец диаметрами 94; 96; 98; 100; 106; ПО; 114 мм. Установка кольца того или иного диаметра зависит от плотности сепарируемых жидкостей. Чем больше плотность топлива или масла, тем меньше должен быть диаметр регулирующего кольца. При подборе регулирующего кольца можно использовать приведенные ниже ориентировочные данные;
Плотность
сепарируе-
МОЙ ЖИДКО- -!.
сти, г[см? 0,98—0,97 0,96—0,95 0,94—0,93 0,92—0,91 0,90—Q,89 0,88—0,87 0,86—0,84
Диаметр>
регулирую-'',
щего коль- '
ца.лыг . .949698100106110114
Саморазгружающиеся сепараторы, помимо очистки свежих масел (и топлив) от механических примесей и воды, могут быть использованы и для очистки отработанных масел, не требующих отгона горючего, а также для отделения отбеливающей глины при контактной обработке масел.
Сверхцентрифуги
Сверхцентрифуги трубчатые предназначены для разделения стойких эмульсий, например отделения воды от трансформаторного масла (сепарирующие типа СГС) и для осветления суспензий с тонкодисперсной твердой фазой, содержание которой не превышает 1% (осветляющие типа СГО).
При сепарации эмульсий сверхцентрифуги работают непрерывно, при разделении суспензий — периодически, так как в этом случае необходимо периодически вручную выгружать накопившийся в роторе осадок.
Общий конструктивный признак сверхцентрифуг (рис. 34) — трубчатый ротор 6, подвешенный на валу 3 с вертикальной осью вращения и плавающей нижней опорой скольжения. Трехлопастная крыльчатка 1 сообщает разделяемой жидкости угловую скорость
ротора. Несущая часть — чугунный литой корпус-станина 7 слу-
жит одновременно защитным кожухом индивидуального электродвигателя 2, расположенного в верхней части корпуса (через плоскоременную передачу с натяжным устройством), или от воздушной турбины.
Жидкость, подвергаемая сепарации в сверхцентрифугах СГО и СГС, подается через сопло питающей' трубы в нижнюю часть ротора и, вращаясь вместе с ним, течет вдоль его стенок в осевом направлении. Твердые частицы осаждаются на стенках ротора, а жидкость выводится через выходное отверстие в головке в сливную камеру, откуда по трубопроводам сливается в сборник. Осадок периодически удаляют вручную при остановке центрифуги и разборке ротора.
Эмульсия, поступающая по питающей трубе в нижнюю часть ротора, по мере продвижения вверх расслаивается на тяжелый и легкий компоненты. Тяжелый компонент (вода) проходит через отверстия головки, расположенные у стенки ротора, поступает в нижнюю сливную тарелку
и через патрубок выводится из цент-
рифуги.
Характеристика сверхцентрифуг СГС-150 и СГО-150 приведена ниже:
Центрифуга
Пропускная способность по воде, м3/ч
Габариты (с электродвигателем), мм длина .
ширина . . . . высота . . . .
Вес, кг . .
Ротор центрифугиВнутренний диаметр, мм . . .Рабочая высота, мм . . . . .Максимальное Число оборотовв минутуМаксимальный фактор разде-ления
Максимальная загрузка, кг . .
. Привод центрифуги — от
Рис. 34. Сверхцентрифуга:
/ — крыльчатка; 2 — электродвигатель; 3 — вал; 4 —сливная камера; 5—сливная тарелка; 6 — трубчатый ротор; 7 — станина; 8 —сопло питающей трубы.
типов
СГС-100 иСгО-100
До 750
800
640
1680
587
105
720
15 000
13 000
10
СГС-100, СГО-100,
СГС-150 и
СГО-150
До 2 000
1 125
650I960-. 850.
150
750
13 500
15000
20
Венгерское предприятие «Хемокомплекс» выпускает портативную сверхцентрифугу FC-100 для очистки трансформаторного масла (рис. 35), техническая характеристика которой приведена ниже:
Производительность, л/ч . 500—1000
Число оборотов барабана в минуту . . .16 000
Мощность, кет
нагревателя масла 30
общая потребляемая 35
Напряжение тока, в 380
Габариты, мм
длина 1810
высота 1120
ширина 1755
Вес установки, кг •1 000
Процесс очистки и сушки трансформаторного масла на установке FC-100 проводится следующим образом. Масло подается в
Рис. 35. Общий вид сверхцентрифуги FC-100 для очистки транс-' форматорного масла.
установку через фильтр грубой очистки, затем шестеренчатым насосом нагнетается в обогревательные трубы калорифера предварительного подогрева, где нагревается до 60—75° С. Калорифер снабжен переключателем, при помощи которого можно устанавливать различные мощности подогрева. В жидкостном объеме калорифера расположено специальное устройство, которое предотвращает включение обогрева, если калорифер еще не заполнился маслом.
126'
Рис. 37. Схема включения сепаратора в смазочную систему стационарного двигателя:1 — бак, 2, 7 — насосы; 3 — электроподогреватель; 4-сепаратор; 5— трубопровод для очищенного масла; 6 — трубопровод для спуска воды с загрязняющими "примесями; 8-фильтр сетчатый; 9—холодильник.Рис. 37. Схема включения сепаратора в смазочную систему стационарного двигателя:1 — бак, 2, 7 — насосы; 3 — электроподогреватель; 4-сепаратор; 5— трубопровод для очищенного масла; 6 — трубопровод для спуска воды с загрязняющими "примесями; 8-фильтр сетчатый; 9—холодильник.
Рис. 37. Схема включения сепаратора в смазочную систему стационарного двигателя:
1 — бак, 2, 7 — насосы; 3 — электроподогреватель; 4-сепаратор; 5— трубопровод для очищенного масла; 6 — трубопровод для спуска воды с загрязняющими "примесями; 8-фильтр сетчатый; 9—холодильник.
Рис. 37. Схема включения сепаратора в смазочную систему стационарного двигателя:
1 — бак, 2, 7 — насосы; 3 — электроподогреватель; 4-сепаратор; 5— трубопровод для очищенного масла; 6 — трубопровод для спуска воды с загрязняющими "примесями; 8-фильтр сетчатый; 9—холодильник.
Из калорифера масло подается в сверхцентрифугу, работающую с 16 000 об/мин. Внутри барабана центрифуги отделяются все примеси, удельный вес которых отличается от удельного веса "масла (вода, углисто-сажистые частицы и т. д.).
Из центрифуги очищенное масло через распределительное устройство попадает в вакуумный бачок, где из него удаляется растворенная вода.
На рис. 36 показана схема включения сверхцейтрифуги, смонтированной на тележке вместе с фильтром, насосами и электриче-
Рис. 36. Схема включения сверх- центрифугн для очистки масла в трансформаторе:
1 — сверхцентрнфуга; 2 —фильтр; 3, 4 —насосы; 5 — электрическая грелка.
ской грелкой. Масло из трансформатора по гибкому шлангу подается к фильтру, после чего насосом нагнетается через грелку к сверхцентрифуге. Выходящее из сепаратора очищенное масло по второму гибкому шлангу возвращается в трансформатор. Путем неоднократной циркуляции масла достигается необходимая степень очистки и подсушки его. .
Применение сепараторов для очистки масел в процессах их циркуляции в смазочных системах машин
Путем непрерывной очистки масла и удаления из него загрязняющих примесей удается не только повысить срок службы масла, но одновременно улучшить условия смазки машин и уменьшить их износ.
На рис. 37 представлена схема включения сепаратора в смазочную систему крупного стационарного двигателя. Поступающее
на смазку деталей масло собирается в картере, откуда стекает в бак 1. Насосом 2 масло из бака 1 подается через электрический подогреватель 3 в сепаратор 4. Выходящее из сепаратора очищенное масло по трубе 5 возвращается в бак /, где, смешиваясь с остальным маслом, улучшает его качество. Отделившиеся от масла вода и примеси загрязняющих веществ по трубе 6 спускаются в маслоловушку. При помощи насоса 7 масло забирается из бака 1 и через сетчатый фильтр 8 и холодильник'9 направляется на смазку двигателя.
Аналогично включают сепараторы в смазочные системы паровых турбин и других машин с циркуляционной системой смазки.
Для непрерывной очистки больших партий масел рекомендуется следующая схема включения сепаратора в систему масля-
Рис. 38. Схема включения сепаратора при непрерывной очистке масел:
/, 7, 8, 13 — трубопроводы; 2 - отстойники; 3 —змеевик; 4 — кран; 5 —труба для подачи горячей воды; 6—сепаратор: 9 — пасос; 10 — приемный бак; //, 12 — расходные емкости.
ных насосов и баков (рис. 38). Подлежащее очистке масло по трубопроводу 1 поступает в один из отстойников 2, снабженных трубчатыми змеевиками 3 для подогрева масла горячен водой или паром. Отстоявшиеся наиболее тяжелые примеси и вода спускаются через кран 4. Отстоенное и подогретое масло поступает в сепаратор 6; причем для вымывания легких примесей по трубе 5, подключенной к масляной трубе, подается горячая вода. Два отстойника предусмотрены для того, чтобы подогрев и отстой масла можно было проводить непрерывно. Отделенную в сепараторе воду спускают в канализацию по трубопроводу 7, а выделяющиеся при работе сепараторов пары и газы выводят в атмосферу по трубопроводу 8.
Очищенное масло насосом 9 нагнетается в приемный бак 10 или в расходные емкости 11 и 12, откуда по трубопроводу 13 поступает к двигателям.
Отдельные отступления" от приведенных-выше схем могут диктоваться некоторыми специфическими особенностями применения 128
смазки, что необходимо учитывать при выборе сепаратора и схемы его включения.
Производительность сепаратора, а также достигаемая глубина очистки масла зависят не только от конструкции, числа оборотов и регулировки барабана, но также в значительной мере от степени загрязненности масла, его вязкости и температуры на тарелках сепаратора. В зависимости от перечисленных обстоятельств производительность сепаратора может меняться в широких пределах, и поэтому для сепараторов данной марки указывают только ее приближенные пределы, которыми следует руководствоваться.
Наиболее низкую производительность имеют сепараторы при очистке сильно загрязненных смазочных масел с дизелей, турбин, компрессоров и т. д. При подборе сепаратора все это необходимо иметь в виду, так как производительность его находится в прямой связи с качеством очистки масла: уменьшением скорости потока масла может быть достигнуто углубление очистки.
Режим работы сепаратора, а также предварительного подогрева и подготовки масла к очистке зависят от степени загрязненности и свойств масла, а также от условий его работы в машине. Так, при очистке масла с автомобильных и тракторных дизелей, содержащего воду обычно в незначительном количестве, а углистые частицы в мелкодисперсном состоянии, рекомендуется одновременно с маслом подавать в барабан сепаратора 5—20% горячей воды для вымывания легких углистых частиц и других примесей, поддающихся удалению с водой. Иногда для понижения кислотного числа масла вместо воды применяют 3—5%-ный водный раствор кальцинированной соды или тринатрийфосфата с последующей промывкой масла горячей водой (конденсатом).
Продолжительность нормальной работы сепаратора лимитируется свободным объемом барабана, в котором собираются извлеченные примеси. После заполнения сепаратор должен быть остановлен для очистки тарелок барабана. Очень удобны саморазгру- жающиеся сепараторы, рассмотренные выше.
Магнитные сепараторы
Многие металлорежущие станки, в частности шлифовальные, шевинговальные, полировальные, хонинговальные и др., снимающие мельчайшие металлические частицы, работают с применением охлаждающих жидкостей. В последние годы для очистки охлаждающих жидкостей широко применяют магнитные сепараторы. Их используют также в станах холодной прокатки для очистки жидкости, охлаждающей валки и листовую сталь во время прокатки.
Применение, магнитных сепараторов в дополнение к фильтрам позволяет значительно повысить эффективность очистки охлаждающих жидкостей. Так, в охлаждающей жидкости, применявшейся на прокатном стане, содержание твердых взвесей достигало
0,238 вес.%. После установки магнитных сепараторов и непрерывного пропускания через них жидкости количество загрязнений снизилось до 0,018 вес.% (более чем в 13 раз).
На небольших охлаждающих установках (380—400 л жидкости) достаточно одного сепаратора; на более крупных их устанавливают несколько. При применении обычных фильтров маслосборники очищают раз в неделю; после установки магнитных сепараторов срок периодической очистки удлиняется до четырех месяцев. На одном из заводов после установки магнитных сепараторов через 14 недель работы стана при очистке маслосборника на дне
4
Рис. 39. Магнитный сепаратор:
о —общий, вид; б —схема работы барабана; /-бак; 2 - барабан; 3—магниты;
4 - нож; 5 - емкость для сбора отложений;
Линии: / — вход загрязненной жидкости; II — выход очищенной жидкости.
его оказалось всего около 23 л твердой взвеси. До установки сепараторов количество загрязнений, скопившихся за одну неделю, достигало 204 л.
Принципиальная схема магнитного сепаратора представлена на рис. 39. Он состоит из алюминиевого бака 1, в который сливают охлаждающую жидкость, подлежащую очистке, и барабана 2 с бандажом из нержавеющей стали, в котором укреплены постоянные магниты 3. Барабан медленно вращается в направлении, обратном движению жидкости, а постоянные магниты, создающие сильное магнитное поле, притягивают и удерживают металлические частицы из жидкости. В образующейся гуще задерживаются также и абразивные частицы. Отложения с барабана непрерывно счищаются ножом 4 и сбрасываются в специальный бак 5.
Как показала практика, при прохождении жидкости через сепаратор из нее удаляется до 95% частиц шлама. Применение магнитного сепаратора позволяет повысить чистоту поверхности при 130
обработке деталей, многократно использовать охлаждающие жидкости, освободить рабочих от операций по очистке отстойников.
Выпускается несколько типов магнитных сепараторов марки СМ производительностью по Боде, от 12 до 400 л/мин и по маслу вязкостью 7,4—22,2 сст при 50° С— от 7 до 85 л/мин. Степень очистки достигает 85% и иногда более.
Центрифуги для отделения йасла от обтирочных материалов и металлической стружки
Нашей промышленностью выпускаются центрифуги типа ТВ для отделения жидкости от различных изделий (мелкие металлические детали и стружка, обтирочные материалы и др.). Центрифуги типа ТВ — вертикальные периодически действующие машины с фильтрующим ротором. Выгрузка осадка ручная — через верхний борт ротора.
Рис. 40. Конструктивная схема центрифуг типа ТВ:
/ — колонна; 2 — корпус привода; 3 — ротор; 4 — вал; 5 — электродвигатель;
6 — плита; 7 — тормоз.
Общий конструктивный признак центрифуг типа ТВ (рис. 40)—г вертикальное расположение оси ротора 3, вал' 4 которого опирается на подшипники качения, расположенные в корпусе привода 2. Станина центрифуги подвешена на трех тягах с шаровыми шарнирами и пружинами в колоннах /, установленных на фундаментной плите 6, что позволяет валу ротора самоустанавливаться и уменьшает динамическую нагрузку на подшипники при возникновении дисбаланса. Привод центрифуг типа ТВ —• от электродвигателя 5 через клиноременную передачу. Центрифуги имеют ленточный пружинный тормоз 7, сблокированный с электродвигателем. Блокирующее устройство автоматически тормозит ротор при выключении электродвигателя, а при включении — автоматически растормаживает, не допускает также открывания крышки при включенном
электродвигателе и включения электродвигателя при открытой s
крышке кожуха центрифуги.]
При отжиме масла от материалов ротор загружают при оста- Р новленной центрифуге. Длительность отжима устанавливают в за-
Рис. 41. Центрифуга ТК-1200.Рис. 41. Центрифуга ТК-1200.висимости от технологических требований и желаемой конечной влажности осадка.
Рис. 41. Центрифуга ТК-1200.
Рис. 41. Центрифуга ТК-1200.
Выгружают осадок вручную при открытой крышке кожуха через верхний "борт ротора.
Для обезмасливания металлической стружки и обтирочных материалов применяется центрифуга ТК-1200 (рис. 41). Ротор ее в отличие от типовой центрифуги ТВ снабжен съемными крышками, и контейнером для загрузки обезмасливаемых изделий.
Работой центрифуги управляют с пульта управления^ Техническая характеристика центрифуги ТК-1200 приведена
ниже: Центрифуга*
Габариты (с электродвигателем), мм длина 2110
ширина 1700
высота 1065
Вес, кг 1829,5
Мощность электродвигателя типа КОМ 32-4, кет . . .7
Ротор центрифуги
■ Внутренний диаметр, мм 1200
Максимальное число оборотов в минуту 680
Внутренний диаметр контейнера, мм .........1110
Рабочая высота контейнера, мм 470
Максимальная загрузка, кг 440
ФИЛЬТРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
В зависимости от условий работы все фильтры можно j: разделить на две основные группы:4
предназначенные для фильтрации слитых отработанных ма- . сел (эти фильтры могут работать как самостоятельные, агрегаты или включаются в технологические схе!иы оборудования для очистки и регенерации нефтяных масел);
используемые для фильтрации масел непосредственно в цир- куляционных системах смазки. Эта группа охватывает большое количество самых разнообразных фильтров, применяемых в систе- j мах смазки автомобилей, тракторов, авиационных двигателей, ди- ) зелей, станков и т, п.|
Принятое подразделение фильтров, конечно, условно. Многие конструкции фильтров первой группы могут быть приспособлены также к циркуляционным системам смазки и наоборот; фильтры - второй группы могут быть приспособлены кля очистки загрязнен-'' ных (отработанных) масел, слитых из механизмов.
В зависимости от средств, применяемых для создания напора, необходимого для проталкивания жидкости через поры фильтрующей среды, различают фильтры первой группы, работающие под действием:
гидростатического давления масла;
разрежения, создаваемого вакуум-насосами;
давления, создаваемого при помощи насосов или компрессоров.
Все фильтры второй группы в основном работают под давлением, создаваемым масляными насосами.
Неотъемлемой составной частью фильтра любой конструкции является пористая фильтрующая перегородка, которая разделяет фильтруемую жидкость на фильтрат и осадок. Осадок задерживается на фильтрующей перегородке. Чистота фильтрата в значительной мере зависит от материала перегородки. Ниже рассмотрены материалы, применяемые в качестве перегородок для фильтров. Следует отметить, что в последние годы фильтровальные ткани из волокна растительного и животного происхождения усту-- пают место тканям из синтетических материалов и стекла, пори-4 стым металло-керамическим и пластмассовым материалам и др.
Материалы для фильтрующих перегородок
Фильтрующие перегородки представляют собой пористые фильтрующие среды, которыми покрывают рабочую поверхность фильтра. Материалы, используемые для фильтрующих перегородок, должны обладать следующими свойствами:
хорошо задерживать примеси из фильтруемой жидкости;
иметь небольшое гидравлическое сопротивление потоку фильтрата;
обладать устойчивостью против воздействия фильтруемых -жидкостей;
иметь достаточную механическую прочность;
обладать теплостойкостью при температуре фильтрации.
Материалы для фильтрующих перегородок выбирают в зависимости от конструкции фильтра и условий очистки жидкости, а также свойств самой очищаемой жидкости.
Фильтрующие материалы могут быть органического и неорганического происхождения. Рассмотрим материалы указанных выше групп, применяемые как для очистки масел (отработанных и свежих) в стационарных условиях, так и для фильтрации масел непосредственно в машинах и механизмах.
Широко применяют в качестве пористых фильтрующих перегородок волокнистые материалы и ткани. Их ежегодный расход в 1965 г. превышал 40 млн. м, а ежегодный выпуск таких специаль- ' ных фильтровальных тканей, как фильтросванбой, фильтробель- тинг, фильтромиткаль, фильтродиагональ, составлял около 8 млн. л, т. е. покрывал менее 20% от-потребности в них [33].
Дефицит фильтровальных тканей приводит к тому, что предприятия и организации иногда применяют для фильтрования .бязь, батист, шифон, марлю, бельтинг, шелковые и льняные ткани, шинельное сукно, войлок, шерсть. Это, естественно, ухудшает качество получаемой продукции, снижает производительность фильтров, вследствие чего повышаются материальные затраты.
Поэтому разработка и применение новых фильтрующих материалов взамен хлопчатобумажных, шерстяных и др. имеет большое народнохозяйственное значение. В последнее время начали применять стеклянные и нетканые фильтрующие материалы и специальную фильтровальную бумагу типа БФДТ, армированную ми- калентой, и т. д. Ниже рассмотрены основные материалы, применяемые в качестве перегородок для фильтрации масел, топлив и других жидких нефтепродуктов.
•Фильтровальные ткани
В качестве фильтрующего материала наиболее широко применяют следующие ткани: бязь, миткаль, диагональ, бельтинг; они служат в основ-ном подкладкой под фильтровальную бумагу в рамочных фильтрпрессах маслорегенерационных установок.
Фильтровальная бумага
Широко используются для фильтрации различные фильтровальные бумаги. Наибольшее распространение для зарядки фильтрпрессов получил фильтровальный технический картон, выпускаемый по ГОСТ 6722—65. Могут применяться также любые ; сорта бумаги, но непроклеенной, например афишная, ротаторная, оберточная и др. Как правило, эту бумагу при зарядке фильтров устанавливают не менее чем в два слоя. Нефильтровальные бумаги могут применяться только временно как заменители стандартного фильтровального технического картона при отсутствии последнего.
В масляных фильтрах двигателей в качестве фильтрующей пе- ; регородки используют различные сорта бумаги и картона. В за- 1 рубежной практике для изготовления элементов фильтров (масля- ’ ных и топливных) применяют специальные сорта фильтрующей бу- 1 маги и картона, изготовленные из чистого хлопкового линтера или 1 растений с тонким волокном.]
Фильтрующие материалы обрабатывают различными смолами для предотвращения набухания и разрушения при длительном 1 воздействии' различных жидкостей. Специальный фильтровальный 134
материал характеризуется равномерной мелкопористой структурой, незначительным сопротивлением току жидкости и высоким коэффициентом отсева абразивных частиц. Материал относится к гидрофобным веществам, т. е. обладает способностью противостоять воздействию влаги, содержащейся в нефтепродуктах. Если материал не обработан гидрофобизирующими веществами, то при соприкосновении с маслом (или топливом), содержащими следы воды, волокна его набухают, увеличивается их диаметр. При этом размеры пор материала уменьшаются, сопротивление току масла (или топлива) возрастает, в результате чего производительность элемента с таким материалом снижается. Такие явления наблюдаются, например, при применении для фильтров облицовочного картона и др.
Во ВНИИБ разработаны специальные сорта фильтрующих материалов для тонкой очистки топлива (БФДТ) и воздуха (ВПКА).
Бумага фильтровальная БФДТ, армированная микалентой, выпускается по СТУ 12 12143—65. Она обеспечивает отсев из нефтепродукта загрязняющих примесей с размерами частиц не более 3—5 мк. Бумага БФДТ может быть применена в конструкции фильтра, например, типа «ФЭТО», для очистки топлива в дизельных двигателях (тепловозы и др.) и для тонкой очистки масел из гидравлических систем и масляных Выключателей/
Для фильтрации масел в полнопоточных фильтрах создан фильтрующий материал, получивший название БФМ. Тонкость отсева примесей этим материалом составляет 20 мк.
Нетканый фильтровальный материал
В 1965 г. освоен серийный выпуск нетканого фильтровального материала, представляющего собой слой волокнистой массы толщиной 0,6—0,9 мм, в котором в качестве основы используется капрон и в качестве наполнителя хлопок (либо один хлопок). Волокна капрона и хлопка склеивают синтетическим латексом, стойким к нефтепродуктам. Для повышения водо- и термостойкости к латексу добавляют термореактивную смолу — метазин.
Стоимость нетканого фильтровального материала в 3—4 раза Меньше, чем ткани фильтродиагональ и фильтросванбой.
В настоящее время нетканые фильтрующие материалы получили большое распространение в качестве чехлов в фильтрах предварительной очистки топлива и масла.
Стеклянные фильтровальные материалы
Среди синтетических материалов в последние годы все большее значения для изготовления фильтровальных тканей приобретает стеклянное волокно. Оно характеризуется малой толщиной, высокой прочностью на разрыв, стойкостью к теплу и различным
химическим реагентам. Недостаток такого волокна — сравнительно малая гибкость. Мало также сопротивление стеклянного волокна j многократному изгибу, но оно увеличивается с уменьшением диаметра волокна.
Такие недостатки волокна предопределяют и свойства фмьтро- = вальных стеклянных материалов.
Стеклянные фильтровальные ткани (ТСФ) обладают малой гигроскопичностью. Наибольшее водопоглощение ткани не превышает 4%, что значительно ниже влагопоглощения материалов из органических волокон.
Стеклянные фильтровальные ткани изготовляют из стеклянного волокна различного состава.
Стеклянные ткани можно сшивать стеклянными нитями; при этом получаются фильтровальные полотна. Так как стеклянные ткани отличаются большой прочностью при растяжении, но плохо сопротивляются истиранию, что объясняется недостаточной гибкостью индивидуальных волокон, то целесообразно подкладывать под стеклянную ткань прокладки из резины или других органических материалов, что несколько удлиняет продолжительность службы ткани.
Для получения ткани ТСФ расплавленное стекло пропускают через специальные фильеры, после которых образовавшееся стеклянное волокно скручивают в нити. В настоящее время нить для стеклянных тканей скручивают из нескольких элементарных (одиночных) нитей, представляющих собой комплекс непрерывных стеклянных волокон (от 100 до 150). Крученая нить может состоять из 4, 8, 16 и большего числа одиночных нитей — числа сложений (нить в 16 сложений состоит из 16 элементарных нитей или приблизительно из 1600 элементарных волокон).
Стеклянную ткань получают из нитей как методом прядения 4 и ткачества (тканые материалы), так и методом пропитки неклейки (нетканые материалы).
Всесоюзная контора «Реготмас» проводила испытания стеклян- ' ных фильтровальных тканей, изготовленных из алюмоборосили- катного бесщелочного стекла, саржевого и гарнитурного перепле- - тений. Эти ткани применяли в качестве фильтрующей перегородки к рамному фильтрпрессу установки типа ВИМЭ-2. Было выявлено, что ткань гарнитурного переплетения для тонкой очистки масла не может быть применена, так как она пропускает механические примеси (до 0,05—0,08%). Ткань саржевого (диагонального) переплетения обеспечивает хорошую степень очистки — одинаковую с фильтровальной технической бумагой, принятой за эталон. Эта ткань ТСФ может быть использована при условии переоборудования фильтрпресса с таким расчетом, чтобы не было контакта между чугунными поверхностями плит и рам фильтра, так как в этом случае ткань подвергается быстрому истиранию, что приводит к ее прорыву. Прокладки из маслобензостойкой резины или : картона, изолирующие стеклянную ткань от соприкосновения с ме- -
таллическими поверхностями рам и плит, предотвращают истирание ткани. Наиболее целесообразно использовать ТСФ в фильтрах барабанного, корзиночного, рукавного и т. п. типов. На одном из бакинских нефтеперерабатывающих заводов стеклянную фильтровальную перегородку вчеканивают в диски фильтра. Заменять перегородку при этом неудобно.
Следует отметить, что применение стеклянных тканей дает значительный экономический эффект, так как срок службы их сравнительно высок. Этому способствует также то, что после остывания фильтра с ТСФ лепешка «грязи», отложившаяся на стеклянной фильтровальной перегородке, почти целиком снимается с поверхности ткани, после чего ткань без промывки можно снова применять по прямому назначению.
Стеклянная фильтровальная ткань из алюмоборосиликатного стекла используется вместо бельтинга для отделения отбеливающей глины от масел. При очистке масел на заводе применяют 90— 95%-ную серную кислоту, расход которой в зависимости от сорта масла составляет 2,5—12%. Кислое масло контактируют с отбеливающей глиной (3—12%).. Процесс контактирования проводится в трубчатых печах при 220—320° С. Затем масло подвергают фильтрации на дисковых фильтрпрессах при температуре 130—180° С и давлении до 3,5 кПсм2.
Фильтрация такого масла с глиной через фильтрпресс с бельтингом вызывала разрушение последнего. Срок службы одной зарядки бельтинга не превышал двух суток.
Замена бельтинга на стадии предварительной фильтрации масла стеклянной фильтровальной тканью дала следующие результаты. По данным завода, расход бельтинга на 1 т масла составлял 0,666 м, а ткани марки ТСФ(б) — 0,011 м. Пропускная способность одного диска, обтянутого бельтингом, была равна 1,020 т)ч, а стеклотканью — 1,250 г/ч, т. е. на 12,2% больше. Производительность фильтра возросла также благодаря сокращению времени на его очистку (на 1,5 м«н) вследствие более быстрого ссыпания лепешки со стеклянной ткани. Уменьшился расход свинца на чеканку дисков, а также затрата рабочей силы. Годовая экономия в связи с заменой хлопчатобумажного бельтинга стеклянной фильтровальной тканью составила 56 тыс. руб.
Следует отметить, что применение стеклянных фильтровальных материалов позволяет вести процессы фильтрования при более высоких температурах, чем в случае материалов органического происхождения.
Однако в настоящее время применение таких материалов для фильтрации жидких нефтепродуктов ограничено. Это объясняется не только недостаточным знакомством со свойствами новых фильтровальных стеклянных материалов и опытом их применения, но и специфичностью конструкции фильтров для установки фильтрующих перегородок из стеклоткани.
Фильтры периодического действия
Наибольшее распространение в области очистки и регенерации нефтяных масел получили фильтры периодического действия.
Простейшим из фильтров периодического действия является нутч-фильтр, который редко используют для фильтрации загрязненных масел [34]. Широко применяются фильтры-отстойники, особенно для фильтрации индустриальных масел.
Фильтры-отстойники
Рис. 42. Фильтр-отстойник:Рис. 42. Фильтр-отстойник:/ — отстойник; 2 — каркас; 3 —фильтр; 4 и 5— краны для спуска отстоя; 6 —перепускная труба; 7 —регу-/ — отстойник; 2 — каркас; 3 —фильтр; 4 и 5— краны для спуска отстоя; 6 —перепускная труба; 7 —регу-Фильтр-отстойник (рис. 42) представляет собой аппарат, состоящий из фильтра и отстойника. Фильтрация отработанных масел осуществляется за счет гидростатического давления столба жидкости, находящейся в отстойнике, установленном над фильтром. Отстойник 1 заполняют отработанным маслом, после чего оно отстаивается в течение 12—14 ч при 80—90° С. Масло подогревают паром при помощи змеевика, вмонтированного в отстойник.
Рис. 42. Фильтр-отстойник:
Рис. 42. Фильтр-отстойник:
/ — отстойник; 2 — каркас; 3 —фильтр; 4 и 5— краны для спуска отстоя; 6 —перепускная труба; 7 —регу-
/ — отстойник; 2 — каркас; 3 —фильтр; 4 и 5— краны для спуска отстоя; 6 —перепускная труба; 7 —регу-
Подогретое масло самотеком поступает в нижнюю часть масляного фильтра 3, откуда через фильтрующую перегородку переходит в верхнюю часть фильтра и затем сливается в емкость для регенерированного масла (на схеме не показана).
Масляный фильтр представляет собой закрытый вертикальный цилиндрический бачок с коническим дном. Цилиндрическая часть фильтра состоит из двух разъемных частей. В нижней части верхней обечайки приварена решетка, в верхней части нижней обечайки имеется съемная решетка. Между решетками помещен фильтрующий материал. В нижней обечайке установлен паровой змеевик (температура фильтрации 80—90°С).
лировочныйлировочныйвентиль;вентиль;Фильтр-отстойник, простой и удобный в эксплуатации, дает вполне удовлетворительные результаты при регенерации индустриальных масел. Недостатком его является срав
лировочный
лировочный
вентиль;
вентиль;
8 — край для выхода чи-стого масла.'8 — край для выхода чи-стого масла.'нительно небольшая производительность (50 кг за 1 цикл). Продолжительность цикла, включая нагрев, 5—8 ч в зависимости от вязкости и степени загрязнения масла. Производительность фильтра-отстойника можно повысить, поддерживая давление в отстойнике или разрежение под фильтрующей перегородкой.
8 — край для выхода чи-стого масла.'
8 — край для выхода чи-стого масла.'
Фильтр-отстойник занимает площадь 0,6X0,6 л2; высота его 2 я, общий вес аппарата 110 кг.
Фильтрпрессы
Несмотря на некоторые отрицательные стороны — применение ручного труда при обслуживании, периодичность процесса, потери масла через неплотности, значительный расход фильтрующего материала — многие отечественные заводы и зарубежные фирмы продолжают изготовлять фильтрпрессы. Это объясняется тем, что фильтрпрессы безотказно работают и обладают незаменимой совокупностью технологических достоинств: высокой насыщенностью рабочей поверхности на единицу занимаемой площади, минимальным рабочим объемом для фильтруемой жидкости, простотой устройства и наблюдения за процессом.
Рис. 43. Фильтрпресс с выключающимися рамами:
/ — рама; 2—плита; 3 —ткань; 4 — фильтровальный технический картой; 5 —винт с рукояткой; 6 — краники.
Фильтрпрессы для отработанных масел различают: с отводом фильтрата из каждой рамы и с общим каналом для отвода фильтрата.
На рис. 43 представлен фильтрпресс, позволяющий получать фильтрат самостоятельно из каждой рамы. Это дает возможность выключать ту или иную раму из схемы в случае прорыва фильтрующей перегородки в ней, не останавливая при этом установку.
Фильтрпресс с выключающимися рамами, разработанный В/К «Реготмас», ранее использовали на маслорегенерационных установках типа «Цехфильтр», ВИМЭ-2, РМ-30 и др. В настоящее время выпускаются установки только с фильтрпрессами, имеющими для отвода фильтрата общий канал, образуемый плитами и рамами (рис. 44).
Преимущество этой конструкции — возможность подачи филь* трованного масла под давлением в емкость чистого масла, находящегося выше уровня фильтрпресса.
Фильтрпресс состоит из чередующихся плит и рам одинаковых размеров. Рамы и плиты опираются боковыми выступами на две параллельные траверсы (брусья). Между ними'проложены перегородки из бельтинга и фильтровального картона. Рамы и плитьц
уплотненные по периметру краями этих перегородок, прижимаются к неподвижной плите, закрепленной на станине фильтра, при помощи перемещающейся на траверсах подвижной нажимной плиты ; с червячным нажимным устройством..]
Для сборки фильтрпресса на траверсы ставят поочередно плиты и рамы: к неподвижной плите ставят раму, затем плиту, снова раму и т. д. Следует подчеркнуть, что в некоторых случаях неподвижную и зажимную плиты отливают заодно с рамами. Тогда сборку фильтра начинают с плиты и заканчивают плитой.
Рис. 44. Фильтрпресс:
1 и 2—неподвижные опорные плиты; 3 — траверсы; 4 — подвижная плита;
5 — рама; 6 — нажимная плита; 7 —червячный винт с рукояткой.
На каждую плиту навешивают салфетку из бельтинга, затем прокладывают фильтровальную бумагу. Отверстия в салфетке и бумаге должны точно совпадать с отверстиями плит и рам; соответствие расположения отверстий проверяют шомполом. Длина и ширина салфеток бельтинга должны быть такими, чтобы они покрывали плиту с обеих сторон с напусками до 50 мм с боков и снизу, В салфетках прорезаны круглые отверстия, соответствующие отверстиям в плитах и рамах. Чтобы правильно вырезать отверстие, нужно салфетку надеть на плиту и сильно прижать к ней, при этом получаются круглые оттиски, по которым и вырезают отверстия. Фильтровальную бумагу нарезают отдельными листами, отверстия в бумаге пробивают специальным дыроколом или пробойником.
Как правило, масло подается на фильтрпресс насосом. Оно не должно содержать воды, так как фильтровальная бумага поглощает воду, разбухает и фильтрация прекращается. Этим свойством бумаги иногда пользуются на практике для удаления следов влаги с целью получения трансформаторных масел с высоким пробивным напряжением. В таких случаях берут сульфатно-целлюлозный
картон типа, применяемого для фильтрации вин — марки Ш или Т (ГОСТ 12290—66).
Для предохранения масла от попадания в него бумажных во^ локон надо в каждой фильтрующей секции после пористой мягкой бумаги дополнительно установить лист обычной фильтровальной бумаги.
Температура масла, подаваемого на фильтрпресс, должна быть 80—90° С для индустриальных и 140—150° С для автомобильных и дизельных масел.
Следует отметить, что Первую (мутную) порцию фильтрованного масла (15—20 л) собирают в отдельную емкость. Фильтрат должен быть совершенно прозрачным, без каких-либо механических включений. С течением времени скорость фильтрации (производительность фильтрпресса) при постоянных давлении и температуре снижается. Для сохранения производительности на прежнем уровне приходится повышать давление, которое к концу процесса достигает 4—5 кГ1см2. Повышение давления свидетельствует о загрязнении фильтрующей перегородки и необходимости перезарядки фильтра.
Московский завод «Реготмас» выпускает маслорегенерационные установки в комплекте с фильтрпрессами, фильтрующая поверхность которых равна 1,2 и 4 м2. Грязевая емкость фильтра с фильтрующей поверхностью 4 м2 составляет примерно 37—38 кг грязевых отложений — в основном в виде спрессовавшейся лепешки отбеливающей глины.
Для очистки масел выпускают фильтрпрессы как самостоятельные установки в комплекте с масляным насосом, электродвигателем -и фильтром грубой очистки. Их фильтрующая поверхность равна 0,9; 1,9; 2,2 и 2,8 м2. Производительность фильтров 1500 и 3000 л]ч (по трансформаторному маслу).
Фильтрпрессы ФП-1500 и ФП2-3000 для очистки трансформаторных и турбинных масел, а также дизельных топлив от механических примесей (и отбеливающей глины, если фильтрпрессы включены в схемы регенерационного оборудования) характеризуются следующими данными:
ФП-1500ФП2-3000
Производительность, л(ч . . , 15003000
Рабочее давление, кГ/см2 3—42—4
Требуемая мощность, кет 1,01,7
Габариты, мм длина 10601000
ширина.... 530530
высота." 984986
Вес, кг . . 300313
Фильтрпрессы ПР2,2—315/16ч и ПР2,8—315/25ч для фильтрации трансформаторных масел вместе с насосами смонтированы на тележке; в них предусмотрен закрытый отвод фильтрата, фильтрующая поверхность их равна 2,2 и 2,8 л/2.
ПоказателиТопливные фильтрыО.S •е*О<|н е8ен ее8. е§ н еТФ-2МеIsЕГф и Н1 uhТип фильтра . . .Спир а л ьн ы йКорЗИНО1[ н ы йДиско-Пропускная способность, м^/ч Фильтровальный6030153015453015в ы й8материал * . .Фил ь т роди агонаЛ ьФил бойьт р О с и ш ев а н - л к ГС ет- к а №006Количество слоев Поверхность111333+13+13+11фильтрации, л2 Тонкость фильт-42. 12110,7+0,80,4 —0,50,8рации, мк . . . Рабочее давление максимальное,30-4030-4030-4010^1510-1515-2015-2015-2060кГ!см2 . . . .Перепад давления максимально допустимый,8■ 44844424кГ[см? . , . . Габариты, мм1,51,51,51,5-1,51,51,51,03,5высота . . . диаметр кор-.932610458 ■-932610900900640475нуса . . /.350270246350270450450320246Вес, кг . ... .714025624185853317ПоказателиТопливные фильтрыО.S •е*О<|н е8ен ее8. е§ н еТФ-2МеIsЕГф и Н1 uhТип фильтра . . .Спир а л ьн ы йКорЗИНО1[ н ы йДиско-Пропускная способность, м^/ч Фильтровальный6030153015453015в ы й8материал * . .Фил ь т роди агонаЛ ьФил бойьт р О с и ш ев а н - л к ГС ет- к а №006Количество слоев Поверхность111333+13+13+11фильтрации, л2 Тонкость фильт-42. 12110,7+0,80,4 —0,50,8рации, мк . . . Рабочее давление максимальное,30-4030-4030-4010^1510-1515-2015-2015-2060кГ!см2 . . . .Перепад давления максимально допустимый,8■ 44844424кГ[см? . , . . Габариты, мм1,51,51,51,5-1,51,51,51,03,5высота . . . диаметр кор-.932610458 ■-932610900900640475нуса . . /.350270246350270450450320246Вес, кг . ... .714025624185853317ТАБЛИЦА 41ТАБЛИЦА 41Техническая характеристика фильтров типа ФГТ, ТФ-2М и ФМ-8 [35—37]Техническая характеристика фильтров типа ФГТ, ТФ-2М и ФМ-8 [35—37]♦ Вместо фильтродиагоиали может быть использован нетканый фильтровальный материал.♦ Вместо фильтродиагоиали может быть использован нетканый фильтровальный материал.Рис. 45. Фильтр ФГТ-15:Рис. 45. Фильтр ФГТ-15:/ — выходной патрубок; 2—центральная труба; 3 — приемный патрубок; 4 -корпус фильтра; 5 - крышка фильтра; 5— фильтрующий пакет; 7— отражатель./ — выходной патрубок; 2—центральная труба; 3 — приемный патрубок; 4 -корпус фильтра; 5 - крышка фильтра; 5— фильтрующий пакет; 7— отражатель.Рис. 46. Тканевый корзинчатый фильтр ТФ-2М:Рис. 46. Тканевый корзинчатый фильтр ТФ-2М:
Показатели
Топливные фильтры
О.
S •е*
О<|
н е
8
е
н е
е
8
. е
§ н е
ТФ-2М
е
Is
ЕГф и Н
1 uh
Тип фильтра . . .
Спи
р а л ь
н ы й
Кор
ЗИНО1
[ н ы й
Диско-
Пропускная способность, м^/ч Фильтровальный
60
30
15
30
15
45
30
15
в ы й
8
материал * . .
Фи
л ь т р
оди а
гона
Л ь
Фил бой
ьт р О с и ш е
в а н - л к Г
С ет- к а №006
Количество слоев Поверхность
1
1
1
3
3
3+1
3+1
3+1
1
фильтрации, л2 Тонкость фильт-
4
2
. 1
2
1
1
0,7+0,8
0,4 —0,5
0,8
рации, мк . . . Рабочее давление максимальное,
30-40
30-40
30-40
10^15
10-15
15-20
15-20
15-20
60
кГ!см2 . . . .
Перепад давления максимально допустимый,
8
■ 4
4
8
4
4
4
2
4
кГ[см? . , . . Габариты, мм
1,5
1,5
1,5
1,5
-1,5
1,5
1,5
1,0
3,5
высота . . . диаметр кор-.
932
610
458 ■
-932
610
900
900
640
475
нуса . . /.
350
270
246
350
270
450
450
320
246
Вес, кг . ... .
71
40
25
62
41
85
85
33
17
Показатели
Топливные фильтры
О.
S •е*
О<|
н е
8
е
н е
е
8
. е
§ н е
ТФ-2М
е
Is
ЕГф и Н
1 uh
Тип фильтра . . .
Спи
р а л ь
н ы й
Кор
ЗИНО1
[ н ы й
Диско-
Пропускная способность, м^/ч Фильтровальный
60
30
15
30
15
45
30
15
в ы й
8
материал * . .
Фи
л ь т р
оди а
гона
Л ь
Фил бой
ьт р О с и ш е
в а н - л к Г
С ет- к а №006
Количество слоев Поверхность
1
1
1
3
3
3+1
3+1
3+1
1
фильтрации, л2 Тонкость фильт-
4
2
. 1
2
1
1
0,7+0,8
0,4 —0,5
0,8
рации, мк . . . Рабочее давление максимальное,
30-40
30-40
30-40
10^15
10-15
15-20
15-20
15-20
60
кГ!см2 . . . .
Перепад давления максимально допустимый,
8
■ 4
4
8
4
4
4
2
4
кГ[см? . , . . Габариты, мм
1,5
1,5
1,5
1,5
-1,5
1,5
1,5
1,0
3,5
высота . . . диаметр кор-.
932
610
458 ■
-932
610
900
900
640
475
нуса . . /.
350
270
246
350
270
450
450
320
246
Вес, кг . ... .
71
40
25
62
41
85
85
33
17
ТАБЛИЦА 41
ТАБЛИЦА 41
Техническая характеристика фильтров типа ФГТ, ТФ-2М и ФМ-8 [35—37]
Техническая характеристика фильтров типа ФГТ, ТФ-2М и ФМ-8 [35—37]
♦ Вместо фильтродиагоиали может быть использован нетканый фильтровальный материал.
♦ Вместо фильтродиагоиали может быть использован нетканый фильтровальный материал.
Рис. 45. Фильтр ФГТ-15:
Рис. 45. Фильтр ФГТ-15:
/ — выходной патрубок; 2—центральная труба; 3 — приемный патрубок; 4 -корпус фильтра; 5 - крышка фильтра; 5— фильтрующий пакет; 7— отражатель.
/ — выходной патрубок; 2—центральная труба; 3 — приемный патрубок; 4 -корпус фильтра; 5 - крышка фильтра; 5— фильтрующий пакет; 7— отражатель.
Рис. 46. Тканевый корзинчатый фильтр ТФ-2М:
Рис. 46. Тканевый корзинчатый фильтр ТФ-2М:
Фильтры для предварительной очистки масел
Фильтры, предназначенные для очистки топлив (керосина и дизельного топлива), могут быть применены и для фильтрации масел.
В табл. 41 приведена техническая характеристика фильтров типа ФГТ, ТФ и ФМ.
В фильтрах типа ФГТ (рис. 45) фильтрационный пакет изготовлен в виде спирали из фильтрующего материала. Нефтепродукт поступает в фильтр через входной патрубок, далее через промежуточные сетки идет к фильтрационному чехлу и по дренажной сетке поступает в центральную трубу, по которой выходит из фильтра.
Фильтры типа ТФ (рис. 46) имеют фильтрационный пакет в виде корзины, на которую надевается чехол из фильтрующего материала. Нефтепродукт поступает через фильтрационный чехол в корзину и далее по центральной трубе выходит из фильтра.
/ — корпус; 2 —фильтрующий чехол малый; 3-корзина малая; 4 — фильтрующий чехол большой; 5 — корзина большая; 6 - шнур; 7 —муфта; 8 — ста- кан; 9 —воздушный краник; /0 — фасонная гайка; //-крышка; /2 —крышки корзины; /3 - откидной болт; 14 — рассекатель; /5 - подводящий патрубок; /6 — центральная труба; 17 — патрубок отсоса;
/8—отстойник; /9 —спускная труба.
В масляном фильтре ФМ-8 (рис. 47) фильтрационный пакет представляет собой набор дисковых фильтрационных элементов из бронзовой сетки № 006 (ГОСТ 3584—53) с ячейками размером в свету 60 мк.
Фильтр ФМ-8 применяется в линиях приема и выдачи масел для грубой очистки. Более тонкую очистку масел можно осуществлять при помощи фильтров ФГТ с чехлами из фильтродиаго- нали и нетканого фильтрующего материала. В этом случае пропускная способность фильтров по сравнению с фильтрацией топлива в несколько раз уменьшается. В случае фильтрации трансформаторного масла при перепаде давления 0,5 кГ/см2 фильтр ФГТ-15 имеет пропускную способность 3600 л,ч, фильтр ФГТ-30— И 400 л(ч (рис. 48).
Рис. 47. Фильтр ФМ-8 для очистки масел:Рис. 47. Фильтр ФМ-8 для очистки масел:/ — корпус; 2— крышка; 3 — фильтрационный пакет; 4 — воздушный вентиль; 5 —зажимная гайка; 6 —откидной болт; 7 —выходом патрубок; 8 —входной патрубок./ — корпус; 2— крышка; 3 — фильтрационный пакет; 4 — воздушный вентиль; 5 —зажимная гайка; 6 —откидной болт; 7 —выходом патрубок; 8 —входной патрубок.3000 . 60003000<2000Пропускная способность, л/м3000 . 60003000<2000Пропускная способность, л/мРис. 48. Гидравлические характеристики фильтров при работе на трансформаторном масле:1 - ФГТ-30; 2-ФГТ-15.Рис. 48. Гидравлические характеристики фильтров при работе на трансформаторном масле:1 - ФГТ-30; 2-ФГТ-15.
Рис. 47. Фильтр ФМ-8 для очистки масел:
Рис. 47. Фильтр ФМ-8 для очистки масел:
/ — корпус; 2— крышка; 3 — фильтрационный пакет; 4 — воздушный вентиль; 5 —зажимная гайка; 6 —откидной болт; 7 —выходом патрубок; 8 —входной патрубок.
/ — корпус; 2— крышка; 3 — фильтрационный пакет; 4 — воздушный вентиль; 5 —зажимная гайка; 6 —откидной болт; 7 —выходом патрубок; 8 —входной патрубок.
3000 . 60003000<2000
Пропускная способность, л/м
3000 . 60003000<2000
Пропускная способность, л/м
Рис. 48. Гидравлические характеристики фильтров при работе на трансформаторном масле:
1 - ФГТ-30; 2-ФГТ-15.
Рис. 48. Гидравлические характеристики фильтров при работе на трансформаторном масле:
1 - ФГТ-30; 2-ФГТ-15.
Для тонкой очистки масла также могут быть использованы дисковые фильтры типа ФДГ-ЗОТ и ФГН-30, ФГН-60, ФГН-120, описание которых дано ниже.
Фильтр ФДГ-ЗОТ имеет следующую техническую характеристику.
Пропускная способность по топливу, м31ч 20—30
Поверхность фильтрации, м1 1,45
Рабочее давление, кГ/см2 6
Перепад давления, кГ/см2 начальный- 0,5
максимально допустимей 1,2
Габариты, мл*. . высота 550
диаметр корпуса ;. . .244
Вес, кГ'. .39
Фильтр (рис. 49) состоит из корпуса 10, крышки 7, центральной трубки 9 и фильтрующего пакета 3. В качестве фильтрующей
перегородки применяется не- тканый материал. Фильтрующий пакет собирают на центральной трубе в следующем порядке: на нижний опорный диск2 накладывают фильтрующий элемент, разделитель, затем опять фильтрующий элемент и т. д. Последним сверху
устанавливают фильтрующий элемент, который закрывают верхним диском 8 и затягивают нажимной гайкой 6. Таким образом, на центральной трубе в корпусе фильтра между дисками с отбортовкой по внутреннему диаметру и между разделителями с отбортовкой по наружному диаметру зажимаются дисковые фильтрующие элементы с перегородкой из нетканого фильтрующего материала.
О степени загрязненности фильтрующей перегородки позволяет судить давление жидкости до поступления в фильтр и после выхода из фильтра, замеряемое дифманометром, который одновременно показывает и перепад давления. При возрастании перепада давления до предельно допустимого (1,5 кГ/см2) фильтрацию прекращают и перезаряжают фильтрующий пакет.
В 1965 г. начат выпуск фильтров ФГН (табл. 42), наиболее перспективных для очистки топлив и масел.
ТАБЛИЦА 42
Техническая характеристика фильтров типа ФГН
Показатели
ФГН-120
ФГН-60
ФГН-30
Пропускная способность, м4[ч * . . . .
Фильтровальный материал
120
Г
60
[■ е т к а н ы й
30
Количество слоев
2
2
2
Поверхность фильтрации, .и2
4,0
2,4
1,7
Тонкость фильтрации, мк ...... .
5-15
5-15
5-15
Рабочее давление максимальное, кГ/см2
Перепад давления, кГ/см2
15
8
8
минимальный.
0,5
0,5
0,5
максимально допустимый
Габариты, мм
1,5
1,5
1,5
высота
932
742
- 679
диаметр корпуса . . .
Диаметр присоединительных патрубков,.
450
450
346
ММ
150
100
75
Вес, кГ ...............
90
75
40
Ресурс работы, .и3
1500
750
500
* Пропускная способность указана для фильтрации керосина и дизельного топлива.
Фильтры ФГН-120, ФГН-60 и ФГН-30 аналогичны по устройству, но отличаются пропускной способностью, рабочими параметрами и габаритами. ! .
Фильтр типа ФГН представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (рис. 50) с разъемом в нижней части. Внутри корпуса на центральной трубе 6 помещаются фильтрующие пакеты 3 — сложенный зигзагом двухслойный чехол из нетканого материала со вставленными внутрь восемью дисками. На центральной трубе фильтрационные пакеты закрепляются нажимной гайкой 5. Фильтруемый нефтепродукт поступает в корпус фильтра через входной патрубок 12, проходит через двухслойный чехол и по дренажным отверстиям диска попадает в центральную трубу 6, затем через выходной патрубок 10 выходит из корпуса фильтра.
. Фильтры типа ФГН при использовании фильтрующего нетканого материала в два слоя обеспечивают при искусственном загрязнении топлива удаление частиц лессовой пыли размером более 15—20 мк, а при естественном загрязнении — размером более 5—
Ю Зак. 255 ' Z 145
10 и 10—15 мк, при этом полнота фильтрации соответственно составляет при искусственном загрязнении 0,44—0,59 и при естественном 0,72—0,89.
' Для очистки масла в гидравлических системах, а также при заправке транспортных установок применяют наборные фильтры типа ФКД.
Фильтр ФКД состоит из металлического корпуса с крышкой и наборного фильтрующего элемента (рис. 51). Этот элемент в свою
Рис, 49. Фильтр ФДГ-ЗОТ:Рис, 49. Фильтр ФДГ-ЗОТ:/ — стойка; 2-опорный диск; 3 - фильтрующий пакет; 4 — приемный патрубок; 5 —воздушный кран; 6 -нажимная гайка; 7-крышка; 8-нажимной диск; 9-центральная трубка; 10 — корпус фильтра; //-выходной патрубок; /2-кран для спуска отстоя -нз корпуса; 13 — кран для спуска нефтепродукта из выходного патрубка./ — стойка; 2-опорный диск; 3 - фильтрующий пакет; 4 — приемный патрубок; 5 —воздушный кран; 6 -нажимная гайка; 7-крышка; 8-нажимной диск; 9-центральная трубка; 10 — корпус фильтра; //-выходной патрубок; /2-кран для спуска отстоя -нз корпуса; 13 — кран для спуска нефтепродукта из выходного патрубка.Рис 50. Устройство фильтра ФГН: / — корпус; 2—крышка-колпак; 8—фильтрующий пакет; 4-кран для выпуска воздуха; 5 —нажимная гайка; 8 — центральная труба; 7 —откидной болт; 8 —гайка; 9 — шайба;10 — выходной патрубок; //—опоры(3 шт.); /2 —входной патрубок.Рис 50. Устройство фильтра ФГН: / — корпус; 2—крышка-колпак; 8—фильтрующий пакет; 4-кран для выпуска воздуха; 5 —нажимная гайка; 8 — центральная труба; 7 —откидной болт; 8 —гайка; 9 — шайба;10 — выходной патрубок; //—опоры(3 шт.); /2 —входной патрубок.
Рис, 49. Фильтр ФДГ-ЗОТ:
Рис, 49. Фильтр ФДГ-ЗОТ:
/ — стойка; 2-опорный диск; 3 - фильтрующий пакет; 4 — приемный патрубок; 5 —воздушный кран; 6 -нажимная гайка; 7-крышка; 8-нажимной диск; 9-центральная трубка; 10 — корпус фильтра; //-выходной патрубок; /2-кран для спуска отстоя -нз корпуса; 13 — кран для спуска нефтепродукта из выходного патрубка.
/ — стойка; 2-опорный диск; 3 - фильтрующий пакет; 4 — приемный патрубок; 5 —воздушный кран; 6 -нажимная гайка; 7-крышка; 8-нажимной диск; 9-центральная трубка; 10 — корпус фильтра; //-выходной патрубок; /2-кран для спуска отстоя -нз корпуса; 13 — кран для спуска нефтепродукта из выходного патрубка.
Рис 50. Устройство фильтра ФГН: / — корпус; 2—крышка-колпак; 8—фильтрующий пакет; 4-кран для выпуска воздуха; 5 —нажимная гайка; 8 — центральная труба; 7 —откидной болт; 8 —гайка; 9 — шайба;10 — выходной патрубок; //—опоры
(3 шт.); /2 —входной патрубок.
Рис 50. Устройство фильтра ФГН: / — корпус; 2—крышка-колпак; 8—фильтрующий пакет; 4-кран для выпуска воздуха; 5 —нажимная гайка; 8 — центральная труба; 7 —откидной болт; 8 —гайка; 9 — шайба;10 — выходной патрубок; //—опоры
(3 шт.); /2 —входной патрубок.
очередь состоит из набора металлических (алюминиевых) фигурных дисков с просечками на внешней окружности, набора металлических фигурных дисков с внутренними просечками, набора фильтрующих картонных дисков и опорных металлических дисков.
Наборный фильтрующий элемент собирают в следующем порядке: на опорный металлический диск укладывают фильтрующий картонный диск, затем металлический диск с внешними росеч- ками, обращенными кверху, на который кладут картонный фильтрующий диск, а на последний — металлический диск с внутренними просечками, затем опять фильтрующий диск и так далее до цолучения фильтрующего элемента заданной высоты. Последними кладут фильтрующий диск и на него металлический опорный.
Детали наборного элемента могут быть изготовлены разных диаметров, и фильтры могут быть разной высоты..
Собранный и установленный в корпус фильтрующий элемент сжимают пружиной с усилием, обеспечивающим плотное прилегание дисков на весь период работы элемента.
странство между внутренними стенками корпусастранство между внутренними стенками корпусаОчищаемое масло подается в корпус фильтра и заполняет про-
странство между внутренними стенками корпуса
странство между внутренними стенками корпуса
ковой поверхностью элемента. Проходя через отверстия, образуемые просечками на внешней окружности металлических- дисков, оно заполняет отсеки и проходит под давлением через фильтрующую перегородку дисков, оставляя на их поверхности загрязняющие примеси. Чистое масло поступает в отсеки, образуемые металлическими дисками с внутренними просечками, через которые оно уходит во внутреннюю полость элемента, и затем через отверстия в центральной трубе — в масляный бак.
В наборном фильтрующем элементе прокладочные диски могут изготовляться не только из металла (алюминия) и пластмассы, но и из картона. В этом случае элемент ста
и наружной бо-и наружной бо-1010Рис. 51. Фильтрующий элемент наборного типа:Рис. 51. Фильтрующий элемент наборного типа:Z —элемент в собранном виде; 2 —пружина; 3 —крышка; 4 — сальник; 5, 6 —шайбы; 7—гайка; 8 — металлокерамическая пластина; 9 — прокладка с внутренней просечкой; 10 — прокладка с внешней просечкой.Z —элемент в собранном виде; 2 —пружина; 3 —крышка; 4 — сальник; 5, 6 —шайбы; 7—гайка; 8 — металлокерамическая пластина; 9 — прокладка с внутренней просечкой; 10 — прокладка с внешней просечкой.новится сменным. После отработки его не подвергают разборке и промывке, а выбрасывают.
и наружной бо-
и наружной бо-
10
10
Рис. 51. Фильтрующий элемент наборного типа:
Рис. 51. Фильтрующий элемент наборного типа:
Z —элемент в собранном виде; 2 —пружина; 3 —крышка; 4 — сальник; 5, 6 —шайбы; 7—гайка; 8 — металлокерамическая пластина; 9 — прокладка с внутренней просечкой; 10 — прокладка с внешней просечкой.
Z —элемент в собранном виде; 2 —пружина; 3 —крышка; 4 — сальник; 5, 6 —шайбы; 7—гайка; 8 — металлокерамическая пластина; 9 — прокладка с внутренней просечкой; 10 — прокладка с внешней просечкой.
Для изготовления фильтрующих дисков можно применять различные материалы: облицовочный картон, фильтровальный технический картон, бумагу БФДТ, нетканый фильтрующий материал й т. п.
Фильтрующая поверхность элементов наборного типа зависит от диаметра фильтрующих дисков и высоты набора.
Металлокерамические фильтры
Металлокерамические фильтры в последнее время получили сравнительно широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства. При добыче нефти и газа их применяют для очистки нефти и газа от песка, при получении полипропилена — для улавливания пыли и т. д.
Для изготовления металлокерамических фильтров используют малоуглеродистую нержавеющую сталь, титан, никель, монель- метадл, бронзу, фосфористую медь и другие металлы. Из этих материалов приготовляют порошки с частицами сферической формы,
10* 147
которые являются исходным материалом для получения фильтрующих элементов различных форм и размеров.
Металлокерамический фильтр лучше задерживает мелкие твердые частицы, чем фильтрующие ткани, благодаря извилистым и многослойным порам и жесткому, неподвижно фиксированному расположению металлических частиц. Попадание в фильтрат частиц фильтра полностью устранено. Металлокерамические фильтры более прочны' и эластичны по сравнению с керамическими, лучше сопротивляются разрушению и противостоят резким колебаниям температуры. Они могут быть выполнены коррозионностойкими и жаростойкими. В этом отношении они превосходят все известные до сих пор фильтры. Они характеризуются высокой теплопроводностью, электропроводностью и сравнительной простотой регенерации.
Ввиду отсутствия электрокапиллярных явлений сопротивление их меньше, чем керамических и других соответствующих фильтров из диэлектриков, особенно при фильтрации сухих паров, газов и жидкостей — диэлектриков.
Благодаря высокой электропроводности эти фильтры можно применять, например, как взрывобезопасные при фильтрации жидкого горючего, а также в качестве пористых электродов и электрических фильтров для ускоренного и фракционного фильтрования заряженных суспензий, эмульсий и золей.
Находят применение металлокерамические фильтры и для фильтрации топлив и масел.
Фильтрующие металлокерамические элементы изготовляют несколькими способами:
прессованием порошков в стальных прессформах с последующим спеканием сформованного элемента;
засыпкой металлического порошка в заранее изготовленную из графита, керамики или металла форму и спеканием его вместе с формой;
прокаткой порошков между стальными валиками и последующим спеканием полученной ленты или листов (толщиной 0,4— 1,0 мму
Последний способ наиболее перспективен. Прокатывают обычно порошки аустенитных нержавеющих сталей. Если не требуется высокая прочность фильтров, то пористые листы изготовляют непосредственно спеканием слоя порошка без предварительной или промежуточной прокатки. Из таких прокатанных листов можно изготовлять различные по конструкции фильтрующие элементы.
Сейчас техника изготовления и применения металлокерамических фильтрующих материалов находится еще в начале развития. Свойства металлокерамических фильтров, вероятно, обеспечат в будущем их широкое применение.
Недостатком этих фильтров является обусловленная технологией прессования сравнительная простота форм (пластинки, трубы и т. п.) и небольшие размеры.
Сквозная пористость фильтров определяет количество проходящей через них жидкости и, следовательно, скорость фильтрации. От эффективной величины пор зависят размеры улавливаемых фильтром частиц. Общая пористость изделия слагается из открытых, капиллярных, пор и закрытых, изолированных.
Качество фильтра и его проницаемость для фильтруемой среды определяются только наружной сквозной пористостью.
Фильтры, изготовленные методами порошковой металлургии, обладают общей пористостью от 30 до 60%, реже до 70%, в зависимости от требуемой проницаемости. Изделия с пористостью ниже 30% для фильтрования практически не пригодны. Надо учитывать также, что не все поры сквозные. Большая часть пор, особенно в фильтрах большой толщины, с одной стороны закрыта. Относительное количество несквозных пор возрастает с увеличением толщины фильтра.
При современном уровне техники могут быть изготовлены металлокерамические фильтрующие элементы с тонкостью очистки до 0,5—1,0 мк.
Размер задерживаемых частиц определяется размером частиц порошка, из которого изготовлен фильтр, так как последний определяет поперечное сечение пор, образующихся между частицами. Практически установлено, что диаметр пор равен 10% от диаметра частиц порошка. Эта величина и определяет возможный максимальный размер частиц загрязнений, которые могут проходить через пористый металлокерамический фильтр из сферического порошка. Однако фильтры способны задерживать значительное количество частиц загрязнений с размерами меньше размеров поперечника пор, что объясняется многослойностью и извилистостью поровых каналов.
В процессе эксплуатации пропускная способность металлокерамического элемента постепенно снижается и увеличивается его сопротивление вследствие забивки пористой структуры элемента частицами загрязнений. Применение металлокерамических фильтров только тогда рентабельно, когда они подвергаются многократной регенерации (не менее 5—6 раз). Поэтому регенерация и очистка фильтров имеют большое практическое значение. Застрявшие в фильтре загрязнения должны удаляться по возможности полностью и простым способом. Наиболее рациональным должен быть признан тот способ, при котором в наибольшей степени сохраняется первоначальная проницаемость фильтра и не изменяются остальные его свойства, например прочностные, не протекают химические реакции с материалом фильтра, могущие привести к внутренней коррозии.
Целесообразность регенерации фильтров часто определяется экономическими соображениями. Если фильтр изготовлен из дешевого сырья массовым способом производства, а регенерацией удается восстановить его производительность лишь частично, то регенерация может быть экономически нецелесообразной.
Выбор способа регенерации металлокерамических фильтров определяется характером осадка. Промывка отработанного фильтра той же жидкостью методом противодавления не обеспечивает полного восстановления проницаемости элемента.
Ниже приведена пропускная способность металлокерамического и бумажного фильтрующих элементов в зависимости от числа их регенераций:
Состояние фильтра Пропускная способность фильтра
металлокерамического
бумажного
Новый
100
100
После регенерации
первой . . .
95
85
второй . . .
89
65
третьей .- . .
84
50
По мере эксплуатации время между очистками сокращается. После снижения проницаемости фильтра до 70—80% от первоначальной величины фильтр обычно заменяют новым. Обнаружено, что при хранении бывших в употреблении фильтров из железного порошка на воздухе их регенерируемость ухудшается, так как легкие фракции топлива улетучиваются и фильтр быстрее окисляется.
Следует отметить, что наиболее перспективный метод регенерации металлокерамических фильтров — применение ультразвука. Этот метод дает возможность почти полностью восстанавливать проницаемость фильтрующих элементов. При ультразвуковом методе очистки изделие погружают в моющую жидкость, в которой возбуждаются ультразвуковые колебания. Силы, действующие на частицы загрязнений, равномерно распределены по всему объему моющей жидкости, поэтому очищаются даже самые мелкие поры, трещины, углубления.
Специальное конструкторское бюро по металлокерамическим изделиям и фильтрам (СКБ-Ф) сконструировало фильтрующий элемент с чечевицеобразными металлокерамическими дисками (рис. 52) для фильтрации топлив, масел и специальных жидкостей. Например, для тонкой очистки масла АМГ-10 элемент изготавливают из оловянистой бронзы, площадь фильтрации его около 340 см2.
Тонкость фильтрации бронзового элемента составляет 8—12 мк, а элемента из никелевой сетки саржевого переплетения 24—28 мк при прочих равных условиях.
2 СКБ-Ф изготавливает разнообразные металлокерамические элементы из сферических металических порошков методом прессования [38].
Металлокерамические фильтры подразделяются на фильтры тонкой (5—20 мк) и грубой (свыше 20 мк) очистки.
Фильтры тонкой очистки изготовляют из частиц сферических порошков размерами: 0,063—0,071; 0,071—0,09; 0,09—0,1 мм; фильтры грубой очистки—из частиц 0,1—0,2; 0,2—0,3; 0,3—0,4; 0,4— 0,6 мм.
Фильтрующие перегородки методом прессования изготовляют толщиной не менее 3 мм (при меньшей толщине они не обладают достаточной прочностью, а при большей ухудшается их проницаемость). Такие металлокерамические перегородки способны противостоять перепаду давления от 30 до 135 кГ1см2 [39].
Металлокерамические фильтрующие элементы наборного типа (см. рис. 51) были испытаны В/К «Реготмас». Металлокерамические фильтрующие диски этих элементов изготовлены из прокатанных листов. Пористость фильтрующих пластин 30—35%. Фильтрующие диски (наружным диаметром ПО мм, внутренним диаметром 35 мм, толщиной 0,5—0,6 мм) штамповали из листов, изготовленных прокаткой и спеканием железного порошка с несферическими гранулами.
Устройство металлокерамического наборного фильтрующего элемента такое же, как и элементов этого типа с фильтрующими пластинами из органических материалов (бумаги, картона, нетканого фильтрующего материала и т. п.).
В качестве прокладок может применять- рис 52. Металлокерами- ся картон. Картонные диски выдерживают ческиё фильтрующие 4—8 промывок в зависимости от толщиныэлементы,
картона (1,5—2,5 мм).
Тонкость отсева загрязнителя наборным металлокерамическим элементом пористостью 30—35% составляет 0,96—0,97. Содержание механических примесей в фильтрате, очищенном металлокерамическим наборным фильтром, не превышает 0,0006—0,001%.
Кратность регенерации железных фильтрующих пластин равна 5—6. Регенерацию отработанных фильтрующих пластин проводили многократной промывкой в бензине на специальном стенде и продувкой воздухом.
Наборные металлокерамические элементы показали высокую работоспособность при очистке топлива в двигателях 2Д100, установленных на тепловозах ТЭ-3.
Наборные металлокерамические элементы имеют серьезные недостатки, которые ограничивают в настоящее время внедрение их для очистки жидких нефтепродуктов, в частности масел. К этим недостаткам, помимо трудоемкости сборки элементов, относится также невозможность регенерации их без разборки. Однако
металлокерамические элементы наборного типа из-за их сравнительно высокой грязеемкости и большого срока службы предпочтительнее металлокерамических фильтров, выполненных в виде цилиндров, станков, чашек и т. п.
Необходимо отметить, что наиболее перспективным фильтрующим элементом тонкой очистки масла и топлива является герметизированный сменный элемент независимо от его конструктивного оформления и материала фильтрующей перегородки. Поэтому целесообразно металлокерамические элементы из прокатанных листов выполнять не в виде элемента наборного типа, а, например, в виде гармошки с вертикальными складками, со сварными торцовыми пластинами из этого же прокатанного металлокерамического материала и с уплотнительными сальниками из маслобензостойкой резины.
Магнитные фильтры ,
Очистка минеральных масел и других жидкостей от твердых ферромагнитных частиц при помощи магнитного поля получила сравнительно широкое распространение.
Рис. 53. Магнитные фильтры.
Магнитные фильтры (МФ) устанавливают в системах гидроприводов и смазки машин, станков, кузнечно-прессового и другого оборудования в виде магнитных пробок (постоянные магниты), а также применяют для очистки масла от мельчайших стальных _и чугунных частиц, например магнитные пробки устанавливают в днище картеров и маслосборных коробок авиационных поршневых двигателей.
На рис. 53 приведены магнитные фильтры различных типов. Магнитные фильтры выпускают следующих типоразмеров: от МФ-1 152
вход жидкостивход жидкостиРис. 54. Принципиальная . схема устройства магнитного фильтра:/—корпус; 2-крышка; 3 -стер жень; 4 — постоянный магнит;5 — звездочки; 6 — кожух; 7 — кольца; 8—латунные полосы; а —направление потока загрязненной жидкости.Рис. 54. Принципиальная . схема устройства магнитного фильтра:/—корпус; 2-крышка; 3 -стер жень; 4 — постоянный магнит;5 — звездочки; 6 — кожух; 7 — кольца; 8—латунные полосы; а —направление потока загрязненной жидкости.ния.ния.
вход жидкости
вход жидкости
Рис. 54. Принципиальная . схема устройства магнитного фильтра:
/—корпус; 2-крышка; 3 -стер жень; 4 — постоянный магнит;
5 — звездочки; 6 — кожух; 7 — кольца; 8—латунные полосы; а —направление потока загрязненной жидкости.
Рис. 54. Принципиальная . схема устройства магнитного фильтра:
/—корпус; 2-крышка; 3 -стер жень; 4 — постоянный магнит;
5 — звездочки; 6 — кожух; 7 — кольца; 8—латунные полосы; а —направление потока загрязненной жидкости.
ния.
ния.
до МФ-8 с номинальной производительностью соответственно 8; 12; 25; 50; 70; 100; 200 и 400 л/мин для жидкости условной вязкостью до 10° ВУ.
Магнитные фильтры отделяют стальные и чугунные частицы размерами 0,002—0,025 лш и разделяют смеси, состоящие из ча
стиц магнитных и немагнитных материалов при весовом соотношении их не менее 20 :^1; очищают жидкости, содержащие загрязнений не более 0,025%. При этом степень
очистки составляет более 70%.
Потеря напора в фильтрах при их загрязнении обычно не превышает 0,25 кГ!см?.
Магнитный фильтр, принципиальная схема которого представлена на рис. 54, имеет литой антимагнитный корпус 1, крышку 2 и фильтрующий элемент, состоящий из антимагнитного стержня 3, на который надет постоянный магнит 4, изготовленный из сплава марки АНКО 4 (магнико). Он зажат между двумя башмаками в виде звездочек 5 из стали марки Ст. 10. Зазор между магнитом и башмаками практически отсутствует. Магнит заключен в антимагнитный кожух 6. Вокруг кожуха находятся наборы колец 7, изготовленных из листовой стали и соединенных латунными полосами 8. Кольца в двух местах разрезаны по вертикали. Набор таких скрепленных полуколец представляет собой секцию фильтрующей решетки.
Магнитный поток магнита 4, проходя
через наборы колец 7 и зазоры между
ними, создает сильное сравнительно равномерное магнитное поле по всей площади прохождения частиц. Ферромагнитные частицы, прилипшие к кольцам фильтра, образуют своеобразную щетку, с помощью которой улавливаются диа- и парамагнитные включе
Периодичность очистки магнитных фильтров зависит от степени загрязнения жидкости в системе и должна быть установлена опытным путем в процессе их эксплуатации. Например, магнитные фильтры, установленные в гидросистемах станков и прессов, должны очищаться через каждые 80—100 ч работы.
В зарубежной практике для очистки смазочных масел, масел гидросистем и смазочно-охлаждающих жидкостей получили распространение магнитные фильтры в комбинации с фильтрами грубой (щелевые) и тонкой (бумажные или из другого пористого материала) очистки.
Г Л А В A VI
АППАРАТУРА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ МАСЕЛ КОМБИНИРОВАННЫМИ МЕТОДАМИ
К этой группе отнесены аппараты и установки, предназначенные для регенерации отработанных масел несколькими методами: физическими, физико-химическими и химическими, применяемыми в различных сочетаниях, что дает возможность регенерировать отработанные масла нескольких марок и различной степени отработанности.
Ниже кратко описаны устройство и технологические схемы наиболее широко распространенных установок для регенерации отработанных масел, а также приведены данные о свойствах регенерированных масел.
УСТАНОВКИ ЦКФ И РИМ-62
Установка ЦКФ (цеховой контактный фильтр) и РИМ-62 (регенератор индустриальных масел образца 1962 г.) предназначены для регенерации отработанных масел, не требующих отгона горючего и воды. На этих установках, работающих по схеме нагрев — контактная обработка масла отбеливающей глиной — фильтрация, восстанавливают преимущественно индустриальные, трансформаторные, для гидравлических систем и другие специальные масла. ..
Ниже приведена техническая характеристика установок:
ЦКФ РИМ-62
Производительность Установки по перерабатываемому сырью, кг/ч 2550
Число циклов регенерации на установке в смену ;.,.,, 22
Расход пара, кг/ ч 1525
Мощность, кет электродвигателя привода перемешивающего устройства 0,60,6
электронагревательнойпечи 2,56,3
электродвигателя скальчатого иасоса . . . .0,60,6
Фильтрующая поверхность рамочного фильтр: пресса, м2 12
Производительность скальчатого насоса, л/ч . .240240
Габариты установки, мм длина 11901825
ширина'. ' 11001610
высота 14501460
Вес установки, кГ, 519,1000
Установки ЦКФ и РИМ-62 состоят из аналогичных узлов и отличаются только размерами и производительностью. Поэтому рассмотрим устройство и технологическую схему одной из них (РИМ-62), серийно выпускаемой Московским заводом «Реготмас».
Установка РИМ-62 (рис. 55) состоит из контактной мешалки, внутри которой расположены три электронагревательных патрона и паровой змеевик для нагрева масла (их включают в работу в за-' висимости от того, какой источник тепла есть у потребителя), перемешивающего устройства, скальчатого насоса с.электродвигателем и фильтрпресса. Все узлы установки смонтированы на общем металлическом каркасе.
Рис. 55. Технологическая схема установки РИМ-62:
/ —скальчатый насос; 2-электронагревательные патроны; 3-термометр; 4 — электродвигатель перемешивающего устройства; 5— мешалка; 6 —манометр; 7 — фильтрпресс; 8 —паровой змеевик; 9. 10, И, 12, /3 —вентили.
У'становка РИМ-62 работает по следующей схеме. Предварительно отстоснпое отработанное масло (200 кг) заливают в контактную мешалку и нагревают до 80° С, периодически включая перемешивающее устройство для более равномерного нагрева. По достижении требуемой температуры при непрерывном перемешивании вводят в мешалку отбеливающую глину (или другой порошковый адсорбент). Продолжительность контактирования масла с адсорбентом составляет 30 мин. Затем, не выключая перемешивающего устройства, масло с адсорбентом при помощи скальчатого насоса подают на фильтрпресс. После фильтрации регенерированное масло поступает в емкость.
Расход отбеливающей глины зависит от степени отработанности масла, в основном от кислотного числа. Повышение нейтрализующей способности отбеливающей глины достигается периодической активацией последней газообразным аммиаком или 20%-ным раствором кальцинированной соды. В этом случае резко сокращается расход адсорбента при достаточно высоком эффекте снижения кислотного числа.
В табл. 43 приведены данные о качестве трансформаторного масла, регенерированного на установке РИМ-62.
ТАБЛИЦА 43
Характеристика трансформаторного масла, регенерированного на установке РИМ-62 5% отбеливающей глины
Показатели
Масло
свежее
(ГОСТ 982-56)
отработанное
регенерированное *
Кислотное число, мг КОН/г ....
0,05
0,13
0,04
Число омыления, мг КОН/г . . . .
0,66
0,55
Зольность, %
0,005
'0,008
0,001
Натровая проба, баллы
2
4
2
Общая стабильность против окисле-
НИЯ
кислотное число окисленного'
масла, мг КОН/г
Не более 0,35
—
0,29
количество осадка после окис-
ления, %
Не более 0,1
—
0,06
Тангенс угла диэлектрических по-
терь, %,,
'Не более 0,3
при 20° С
—
0,17
при 30° С
—
—
0,20
при 50° С
—
—
0,30
при 70° С
Не более 2,5
—
0,50
♦ Механические примеси н вода в регенерированном масле отсутствуют.
— ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА УСФОМ ДЛЯ
ОБЕЗВОЖИВАНИЯ, ФИЛЬТРАЦИИ И СМЕШЕНИЯ МАСЕЛ
Передвижная установка УСФОМ предназначена для обезвоживания и фильтрации масел, обводненных и загрязненных механическими примесями, в полевых условиях, а также для смешения нескольких масел различной вязкости или масел с присадками. Установка (рис. 56) смонтирована в кузове одноосного прицепа и состоит из куба с испарителем, двух наборных фильтров, ротационного и ручного насосов. В нижней части куба расположена огневая печь со змеевиком, дымовой, трубой и форсункой, работающей на дизельном топливе или керосине. Топливо подается в'форсунку из топливного бачка под давлением, создаваемым ручным автомобильным насосом (0,4—0,6 кТ/сл<2):.Ниже описана работа установки по схемам обезвоживание — фильтрация и смешение масел.
Обезвоживание и фильтрация
Ротационный насос (см. рис. 56) 25 забирает из сырьевой емкости (на схеме не показана) обводненное и загрязненное масло и подает его через змеевик печи и испаритель 7 в куб 14, при этом одновременно включается в работу форсунка. Загруженное в куб масло подвергается циркуляции по схеме куб — рота- 156
ционный насос (в отсутствие на месте эксплуатации установку электроэнергии—ручной насос)—змеевик печи—испаритель— куб.
Температура на входе в испаритель 115—120° С: Циркуляцию проводят до полного обезвоживания. Наличие воды в масле при работе определяют методом потрескивания (пробирку с небольшим количеством масла нагревают на спиртовке или на газовой горелке).
Рис. 56. Технологическая схема установки УСФОМ:
/ — четырехходовой кран; 2-ручной насос; 3 - маслосчетчик; 4 -топливный бак; 5, 6, 8, 11, 12, 15. 16, 17, 2/— вентили н краны; 7 — испаритель; 9, /3 —термометры; /0-дымовая труба; /4-куб; /8- регулировочный вентиль; 19 — манометр; 20, 22 — трехходовые краны; 23 — наборные фильтры тонкой очистки масла; 24 — форсунка; 25 — ротационный насос.
Продолжительность полного цикла обезвоживания одной загрузки куба (400 кг) составляет 2 ч. Таким образом, средняя про* изводительность установки при обезвоживании масла, содержащего 0,5—1 % воды, равна 200 кг[ч.
Следует отметить, что другие свойства масла после проведения цикла обезвоживания практически не изменяются.
Обезвоженное масло подвергают фильтрации через наборные фильтры тонкой очистки.
Схема фильтрации: куб — ротационный (или ручной) насос — наборные фильтры — трубопровод чистого масла — раздача.
Продолжительность фильтрации 400 кг масла (с содержанием механических примесей до 0,1 %) — от 1,5 до 2,0 ч.
Смешение масел и масел с присадками
Ротационный насос закачивает одновременно или раздельно смешиваемые масла (в определенных соотношениях, рассчитанных по номограмме для нахождения вязкости смеси нефте-
продуктов) через змеевик печи и испаритель в куб установки, после чего проводится циркуляция смешиваемых масел по схеме куб — насос — змеевик печи — испаритель — куб.
Одновременно с загрузкой куба включаются в работу форсунки. Продолжительность циркуляции 20—30 мин. Ниже приведен пример расчета, который проводят при получении масла заданной вязкости путем смешения двух масел:
Смешиваемые масла
Расчетная вязкость ВУ50 смеси масел по номограмме
Количества масел, взятых для смешения л
Вязкость полученной смеси масел ВУ^о
Веретенное (ВУ50=4,17)
5,2
188
' * 5,17
Машинное (ВУ^П = 6,28)
5,2
212
5,17
Дизельное (ВУ50 = 8,6)
6,6
. 200"
6,57
Машинное (ВУ50 = 5,13)
6,6
200
6,57
- Смешение масла с присадкой осуществляется по такой же схеме. Но вначале готовят концентрат присадки и вводят в куб через заливную горловину или закачивают ротационным насосом. В зависимости от типа присадки температуру поддерживают до 70— 80° С. Продолжительность смешения составляет 30—40 мин. .Для удаления нерастворившейся части присадки и примесей масло дополнительно фильтруют через наборные фильтры.
УСТАНОВКА РИМ-1000
. Маслорегенерационная установка РИМ-1000 периодического действия (1000 кг за 1 цикл) предназначена для регенерации отработанных индустриальных масел, а также форвакуумных, компрессорных, холодильных масел и сульфофрезола.
Установка РИМ-1000 (рис. 57) состоит из мешалки, электропечи, испарителя, холодильника, фильтрпресса, сборника воды, скальчатого и вакуумного насосов. На месте эксплуатации в схему установки включают сырьевой насос, дополнительную емкость и другое оборудование (отстойники, емкости регенерированного масла и т. п.).
Техническая характеристика установки приведена ниже:
Производительность по перерабатываемому сырью, кг/цикл 1000
Продолжительность цикла, ч" 5—6
Расход пара, кг/ч 46,0
Мощность, кет
электродвигателей сырьевого шестеренчатого насоса РЗ-4,5 ..1,7
перемешивающего устройства 1,7
электродвигателя скальчатого насоса 1,0
Фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса,м?2
Производительность скальчатого насоса, кг/ч 460
Обслуживающий персонал, чел 1
Регенерация отработанных масел на этой установке заключается в основном в нагреве их до требуемой температуры (115— 125° С для обводненных и 70—80° С для необводненных), обработке отбеливающей глиной в мешалке и последующей фильтрации. Предварительно отстоенное отработанное масло сырьевым насосом подают из отстойника в дополнительную емкость. Отсюда оно закачивается скальчатым насосом в электропечь, где нагревается до температуры, обеспечивающей удаление воды. Из электропечи масло поступает в испаритель и-далее в мешалку, а водяные пары
Рис. 57. Технологическая схема установки РИМ-1000:
J — дополнительная емкость; 2—контактная мешалка; 3 — электропечь; 4—испаритель;'5 ~ фильтрпресс; 6 — холодильник; 7 —сборник воды; 8 — вакуум-насос;
9 —скальчатый насос; 10 — сырьевой насос.
отсасываются из испарителя вакуум-насосом через змеевик водя- ного холодильника в сборник воды (конденсата).
В мешалке масло обрабатывается при непрерывном перемешивании отбеливающей глиной (5—7%), смесь подается в фильтрпресс, отфильтрованное масло собирается в специальной емкости.
При регенерации необводненных масел их нагревают до 30— 40° С (паром или путем циркуляции масла через электропечь) и обрабатывают отбеливающей глиной. После этого смесь масла с глиной подается скальчатым насосом в электропечь и нагревается до 80° С, а затем направляется на фильтрацию.
Установка позволяет проводить регенерацию индустриальных масел, загрязненных мелкодисперсными примесями (например, с эрозионных станков). При этом масло обрабатывают водными растворами коагуляторов (в дополнительной емкости). Отстоенное, а в случае необходимости и промытое водой масло направляется в мешалку по схеме дополнительная емкость — скальчатый насос- электропечь — испаритель — мешалка. В мешалке его дополнительно обрабатывают отбеливающей глиной (2—5%) и затем фильтруют,
УСТАНОВКА Р-1000М
Разработанная В/К «Реготмас» маслорегенерационная адсорбционная установка P-1Q00M (рис. 58) широко применяется для регенерации трансформаторных, турбинных, индустриальных и других специальных масел, не требующих отгона горючего.
Рис. 58. Технологическая схема установки Р-1000М:
/ — мешалка; 2—змеевик; 3 — крышка; 4 — электродвигатель; 5 — газоотводная труба; 6 — бункер для отбеливающей глины; 7 —адсорберы; 8 —баллон с аммиаком; 9 — фильтрпресс; 10 — электропечь; 11 — скальчатый насос; 12 — шестеренчатый насос; 13 — центрифуга; 14 — дополнительная емкость; /5 — термометр;
16 — манометры.
Технологическая схема установки позволяет обрабатывать масла адсорбентами (фильтрация через слой адсорбента или контактирование), в том числе и активированными газообразным аммиаком (активацию аммиаком проводят непосредственно в одном из адсорберов установки). Процесс регенерации полунепрерывный.
Техническая характеристика установки приведена ниже:
Производительность установки по перерабатываемому сырью, кг(цикл 1000
Продолжительность цикла, ч 7—9
в том числе сорбционный процесс 4,5—6
фильтрация, • 2,5—3
Мощность, кет электропечи 12
электродвигателя мешалки 1,7
электродвигателя скальчатого насоса ...1,0
Фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса, л2 . .2
Производительность скальчатого насоса, л(ч .......460
Емкость одного адсорбера посиликагелю, кг 60
Габариты установки, jmjm ■ длина 3200
ширина 1700
высота . . . ' 3000
Вес установки, кГ 1957
Обслуживающий персонал, чел....^ 1
Стоимость 1 т регенерированного на установке масла (без учета стоимости сырья) составляет в среднем 20 руб., экономический эффект от регенерации 1 т масла—125 руб. Все технологическое оборудование установки Р-1000М смонтировано на двух металлических каркасах. На месте эксплуатации установку дополнительно оборудуют емкостью 1,5 м3, центрифугой типа НСМ-3 или вакуумной типа ПСМ-1-3000 и сырьевым насосом производительностью до 3 м3)ч (типа ШДП-50 или РЗ-4,5).
Мешалка представляет собой вертикальную цилиндрическую • емкость с коническим дном, снабженную краном для спуска отстоя и плоской крышкой с откидной частью. На крышке установлены вытяжная вентиляционная труба, электродвигатель и бункер для отбеливающей глины (при контактной очистке). Внутри мешалки расположены змеевик для подогрева масла и перемешивающее устройство.
Адсорбер — вертикальный цельносварной цилиндр, заполняемый крупнозернистым адсорбентом. Верхняя и нижняя крышки адсорбера откидные. В нижней части установлена решетка с отверстиями (перфорированное дно), поддерживающая всю массу адсорбента, и, кроме того, предназначенная для равномерного распределения фильтруемого масла по всей площади адсорбера.
Для очистки масла от унесенных им мелких частиц адсорбента в верхней части аппарата имеется фильтрующее устройство (перфорированная решетка и стальные сетки). Поток масла направлен снизу вверх. При этом наполнение адсорбера маслом и скорость прохождения последнего при первоначальном пуске установки происходят более равномерно и наиболее полно и быстро вытесняется воздух из аппарата.
С увеличением высоты адсорберов значительно снижается удельный расход адсорбента. Однако изготовление высоких адсорберов нецелесообразно не только по конструктивным соображениям, но и из-за неудобства работы. Поэтому используют два последовательно соединенных между собой адсорбера с попеременной сменой в них адсорбента, что обеспечивает наиболее эффективную очистку масла.
Высота каждого из двух адсорберов равна 1050 лл/следова» тельно, полная рабочая высота адсорберов 2100 мм, диаметр их 400 мм.
Электронагревательная печь типа «труба в трубе» (рис. 59) состоит из трех вертикально расположенных электронагревательных секций, соединенных переточными трубками.
Загруженное в мешалку отработанное масло (1000 кг) подается через электропечь, где нагревается до 60—70° С, в адсорберы. Из адсорберов масло возвращается в мешалку (замкнутая схема циркуляции) или направляется в дополнительную емкость.
Если масло после однократного пропуска через адсорберы соответствует нормам ГОСТ на свежее масло (рабочий контроль — кислотное число и реакция водной вытяжки), то его подвергают
И Зак. 255 161
ка — электропечь —фильтрпресска — электропечь —фильтрпрессРис. 59. Электрическая печь типа «труба в трубе»:Рис. 59. Электрическая печь типа «труба в трубе»:/-наружная труба (0 114 мм\, 2-виутренняя труба (0 89 ммУ, 8 — металлический стержень; 4 — керамические шайбы; 5 — керамические втулки; 6 — электронагревательная спираль; 7 —фланец; 8—кожух; 9 — переточиая трубка; 10 — пробки; ZZ —рама; 12— теплоизоляция;13 ~ асбоцементная панель./-наружная труба (0 114 мм\, 2-виутренняя труба (0 89 ммУ, 8 — металлический стержень; 4 — керамические шайбы; 5 — керамические втулки; 6 — электронагревательная спираль; 7 —фланец; 8—кожух; 9 — переточиая трубка; 10 — пробки; ZZ —рама; 12— теплоизоляция;13 ~ асбоцементная панель.
ка — электропечь —фильтрпресс
ка — электропечь —фильтрпресс
Рис. 59. Электрическая печь типа «труба в трубе»:
Рис. 59. Электрическая печь типа «труба в трубе»:
/-наружная труба (0 114 мм\, 2-виутренняя труба (0 89 ммУ, 8 — металлический стержень; 4 — керамические шайбы; 5 — керамические втулки; 6 — электронагревательная спираль; 7 —фланец; 8—кожух; 9 — переточиая трубка; 10 — пробки; ZZ —рама; 12— теплоизоляция;
13 ~ асбоцементная панель.
/-наружная труба (0 114 мм\, 2-виутренняя труба (0 89 ммУ, 8 — металлический стержень; 4 — керамические шайбы; 5 — керамические втулки; 6 — электронагревательная спираль; 7 —фланец; 8—кожух; 9 — переточиая трубка; 10 — пробки; ZZ —рама; 12— теплоизоляция;
13 ~ асбоцементная панель.
фильтрации. В противном случае его вновь пропускают через адсорберы до достижения необходимого качества.
Регенерация масла по замкнутой схеме циркуляции (мешалка — электропечь — адсорберы — мешалка) менее эффективна, так как удлиняется время очистки из-за смешения масла, прошедшего через адсорберы, с неочищенным маслом. Поэтому в схему установки вводится дополнительная емкость.
При наличии в отработанном масле взвешенного шлама первоначально регенерацию целесообразно проводить по схеме мешал
адсорберы — мешалка (дополнительная емкость). В этом случае в адсорберы поступает очищенное от шлама масло, что повышает эффективность их работы и увеличивает срок службы адсорбента. После освобождения от шлама масло регенерируют по об&чной схеме.
Для активации адсорбентов применяется газообразный аммиак. Адсорбер с неактивированным адсорбентом включается в схему на входе в фильтрпресс.
В технологической схеме установки предусмотрена возможность регенерации мало изношенных масел контакти
рованием с отбеливающей глиной (которую также можно активировать аммиаком) непосредственно в мешалке, минуя адсорберы, с последующей фильтрацией.
Для нормальной работы установки необходимо предварительное обезвоживание отработанных масел при помощи центрифуги по схеме мешалка — центрифуга — мешалка (дополнительная емкость) или путем длительного отстоя.
При отсутствии на месте эксплуатации специальных отстойников и центрифуг для отделения воды может быть использована мешалка регенерационной установки. Отработанное масло нагревают в мешалке до 70—80° С паром или в отсутствие пара циркуляцией масла через печь, затем отстаивают от воды и грязи 18—24 ч.
Адсорбенты перед засыпкой в адсорберы просушивают при 130—160° С в течение 3—4 ч (в крайнем случае возможно применен ние адсорбентов в воздушно-сухом состоянии). Содержание в них остаточной влаги не должно превышать 0,3—0,5%.
В качестве адсорбентов применяют силикагель, крупку отбеливающей глины (зикеевская опока и др.), отсев алюмосиликат-
ного катализатора, активную окись алюминия и т. п. Активация адсорбента газообразным аммиаком проводится непосредственно в одном из адсорберов.
При наличии на маслорегенерационной установке двух адсорберов (установки Р-1000М, РИТМ-62 и РТМ-200) целесообразно проводить активацию газообразным аммиаком в первом по ходу масла адсорбере, а во втором — применять неактивированный адсорбент, чтобы исключить попадание аммиака в масло. Применение двух адсорберов с попеременной активацией адсорбента в них аммиаком имеет большое значение в практике регенерации.
Адсорберы заполняют маслом по возможности равномерно, под небольшим давлением (0,1—0,4 кЦсм^. В дальнейшем скорость подачи масла устанавливают в зависимости от качества получаемого масла (контроль — кислотное число). При снижении качества выходящего из адсорберов масла пропускную способность их уменьшают.
ТАБЛИЦА 44
Результаты регенерации турбинных масел на установке Р-1000М силикагелем, активированным газообразным аммиаком
Показатели
Свежее масло (ГОСТ 32— 53)
Партии масел
отработанное I
регенерированное I
отработанное II
регенерированное II
отработанное III
регенерированное Ш
Вязкость v60, сст . .
44-48
48,0
44,8
44,0
45,3
45,2
45,4
Кислотное число,
мг КОН/г . . . .
0,02
0,23
0,02
0,19
0,01
0,12
0,02
Температура вспыш-
ки, °C
Не ниже
203
196
200
195
202
198
Общая стабильность против окисления кислотное число окисленного масла,мг
КОН/г
195
0,45
Щ.34
0,25
o,az
количество осадка после окисления, %,
0,15
0,04
0,03
•0,04
Зольность, % . . . .
0,020
0,020
Отсут-
0,012
Отсут-
0,18
0,009
Содержание, % механических примесей . . . .
Отсут-
0,06
ствие*
То же
0,03
ствие
То же
0,17
Отсут-
воды
ствие То Же
0,23
»' »
0,14
> >
0,18
ствие
То же
Реакция водной вытяжки .
Нейт-
Слабо-
Нейт-
Слабо-
Нейт-
Слабо-
Нейт-
ральная
кислая
ральная
кислая
ральная
кислая
ральная
Примечания. 1. Адсорбент был активирован аммиаком только в первом по ходу масла адсорбере.
2. Вода из ^отработанных масел перед процессом регенерации была удалена при помощи Центрифуги НСМ-3.
Производительность установки (сорбционный процесс)- в зависимости от качества отработанного масла изменяется в среднем от 165 до 220 кг]ч.
При регенерации в адсорберах (с одной загрузкой адсорбента) двух партий масла различной степени отработанности вначале сле
дует очищать менее изношенное масло. Признаком полного использования адсорбента служит примерно одинаковое качество (кислотное число) поступающего и выходящего из адсорберов масла. В первую очередь перезаряжают адсорбер, в котором наиболее резко снизилась эффективность очистки. Адсорбер, заполненный свежим адсорбентом, включают вторым по ходу очищаемого масла. Температуру масла на входе в адсорберы поддерживают 55—70° С. - . ' _
Выход регенерированного масла составляет 95% на сырье.
ТАБЛИЦА 45
Результаты регенерации отработанных индустриальных масел на установке Р-1000М
Показатели
Масло индустриальное 50 (ГОСТ 1707-51)
Партин масел
отработан
ное
регенерированное I
ботан- ное
II
регенерированное II
отработанное
III
регенерированное III
Вязкость v50, ест . .
Кислотное число, ма .
42-58
46,5
46,9
46,3
45,9
44,2
44,5 '
КОН/г
Температура вспыш-
0,15
0,20
0,07
0,12
0,09
0,18
0,06
ки, °C
Коксуемость, %. . -
200 .
202
203
201
200
206
205'
0,20
0,21
0,14
0,15
0,12
0,13
0,11
Зольность, % . , . . Содержание, % механических
0,005
0,025
Следы
0,020
Следы
0,022
0,001
примесей . . .
Не более 0,007
0,400
Отсутствие
0,101
0,005
0,168
Отсутствие
воды
Отсутствие
0,18
То же
0,48
Отсутствие
1,3
То же
1
Примечання. 1. Реакция водной вытяжки отработанных и регенерированных масел нейтральная.
2. Содержание воды н механических примесей в отработанных маслах дано до их предварительного отстоя в отстойниках.
В табл. 44 и 45 приведены данные о качестве турбинных и индустриальных масел, регенерированных на установке Р-1000М.
— УСТАНОВКА РИТМ-62
Ка'к было указано выше, установки Р-1000М пригодны только для восстановления предварительно обезвоженных отработанных масел. Обезвоживание предварительно отстоенного масла проводится в основном при помощи центрифуги (атмосферной или вакуумной), подключаемой в схему установки Р-1000М на месте
ее эксплуатации. Это вызывает дополнительные трудности, а также несколько сужает диапазон применения таких установок.
Поэтому в В/К «Реготмас» на базе установки Р-1000М разработана в 1962 г. установка РИТМ-62 с испарительным устройством для обезвоживания отработанных масел, подвергаемых затем адсорбционной очистке (рис. 60). Эта установка предназначена для регенерации отработанных масел всех групп, кроме мо-_ торных (автомобильных, дизельных и авиационных). На установке"' осуществляют нагрев и обезвоживание отработанного масла; контактную обработку или фильтрацию через слой адсорбента. При
Рис. 60. Технологическая схема установки РИТМ-62:
/ — сырьевой насос; 2 —дополнительная емкость; 3 — холодильник; 4 — испаритель; 5 —мешалка? 6 — баллон с аммиаком; 7 —адсорберы; 8 — фильтрпресс; 9 — электропечь; 10 — скальчатый насос; //-вакуум-насос; 12 — сборник воды.
необходимости (высокое кислотное число) адсорбент активируют газообразным аммиаком. Производительность установки составляет 110—160 кг/ч.
Отработанное трансформаторное масло из отстойника (на рис. 60 не показан) сырьевым насосом подается в дополнительную емкость, откуда скальчатым насосом направляется в электропечь. Здесь обводненное масло нагревается до ПО—115°С, а необвод- ненное — до 70° С. Из электропечи масло поступает в испаритель, где отделяются водяные пары. Обезвоженное масло по тарелкам испарителя стекает в мешалку, а водяные пары отсасываются вакуум-насосом через змеевик водяного холодильника-конденсатора в сборник воды.
По заполнении мешалки обезвоженное масло скальчатым насосом подается в адсорберы и далее на фильтрпресс.
Процесс адсорбционной очистки на установке РИТМ-62 ничем не отличается от процесса на установке Р-1000М, подробно описанного выше,
Регенерация на установке РИТМ-62 необводненного масла осуществляется по схеме дополнительная емкость — скальчатый насос— электропечь — адсорберы — мешалка. В отсутствие на месте эксплуатации установки крупнозернистых адсорбентов, а также при регенерации масел с невысокой степенью отработанности применяют б контактный метод очистки. Расход порошкообразного адсорбента (отбеливающая глина и др.) составляет до 10% на сырье.
ВАКУУМНО-АДСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА
РТМ-200
Установка РТМ-200 предназначена для регенерации отработанных трансформаторных масел адсорбционным методом и вакуумной сушки регенерированных и свежих масел. Принятая технологическая схема позволяет проводить предварительную фильтрацию масла через фильтр грубой очистки, вакуумную сушку масел, фильтрацию через слой адсорбента (с применением газообразного аммиака для активации адсорбента непосредственно в адсорберах) и фильтрацию.
Ниже приведена техническая характеристика установки:
Производительность установки, л/ч
по регенерированному маслу До200
при сушке масла До800
Мощность электронагревательных печей,кет ......40
фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса, м2 " 2
Емкость адсорбера по силикагелю, кг’.....60
Число адсорберов 2
Обслуживающий персонал, чел 1
Стоимость 1 т регенерированного на установке масла (без учета стоимости сырья) в среднем составляет 15 руб. при стоимости ; 1 т свежего масла 145 руб. Экономический эффект от регенерации 1 т масла составляет 130 руб. При годовой производительности установки 360 т экономический эффект от регенерации трансформаторного масла (адсорбционная очистка — вакуумная сушка — фильтрация) составляет 130 руб -360 = 46 800 руб.
Входящие в комплект установки РТМ-200 (рис. 61) основные узлы монтируются на трех металлических каркасах: на двух уста- навлив-ают адсорберы и фильтрпресс и на третьем — остальные узлы.
Поскольку маслорегенерационная установка РТМ-200 наиболее перспективна, мы несколько подробней остановимся на описании ёе устройства и работы.
Отгонный куб служит для сушки масел в распыленном состоянии под вакуумом и представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость, покрытую снаружи теплоизоляцией.
В днищах куба расположены форсунки, которые направляют струи масла навстречу друг другу. При соударении частицы масла дополнительно дробятся до туманообразного состояния, что резко 166
увеличивает Поверхность испарения й, следовательно, улучшает условия удаления влаги.
Для визуального контроля за процессом распиливания в днищах и цилиндрической части куба имеются смотровые окна с подсветом.
В нижней части отгонного куба установлен сборник для обезвоженного масла. Внутри маслосборника помещена труба с отверстиями для подачи воздуха в куб. Подача воздуха через слой масла ■регулируется игольчатым клапаном. Воздух предварительно осу- шивается, проходя установленный перед маслосборником силикагелевый (или цеолитовый). фильтр.
Электронагревательная печь типа «труба в трубе» предназначена для нагрева трансформаторного масла (отработанного или свежего) до 70° С.
На установке имеются две электропечи. Первая печь служит для нагрева масла перед вакуумной сушкой и состоит из девяти вертикально расположенных электронагревательных секций общей мощностью 30 кет. Температуру масла на входе в форсунки регулируют включением трех последних секций (10 кету Вторая электропечь (из трех секций) мощностью 10 кет нагревает масло перед подачей в адсорберы или фильтрпресс.
Регулирование температуры нагрева масла в электропечах автоматическое, при помощи двух электроконтактных термометров.
Адсорбер представляет собой вертикальный цельносварной цилиндр. В верхней части его ниже фильтрующего устройства расположен люк для загрузки адсорбента. Крышка адсорбера и фильтрующее устройство (перфорированные решетки и стальные сетки) выполнены съемными.
Адсорбер снабжен разгрузочным и загрузочным люками, что устраняет необходимость его разборки при смене абсорбента (в отличие от установок Р-1000М. и РИТМ-62). Кроме того, такие адсорберы более просты в изготовлении и удобны в обслуживании.
Вакуум-насос предназначен для создания в отгонном кубе разрежения 600—650 мм рт ст., необходимого для снижения температуры испарения воды из масла. Вакуум.-насос также отсасывает из отгонного куба пары воды через змеевик холодильника в сборник воды. На установке используется вакуум-насос марки ВН-461М (мощность электродвигателя 0,6 кету
Фильтрпресс — рамочного типа, заряжается только фильтровальным техническим картоном в один или два слоя. Фильтровальная бумага перед зарядкой фильтрпресса должна быть высушена до влажности не более 2,5—3,3%.
При вакуумной сушке отработанное трансформаторное масло из приемной емкости (не входящей в комплект установки и устанавливаемой на месте ее эксплуатации) через фильтр грубой очистки шестеренчатым насосом подается в электропечь За (см. рис. 61), где нагревается до 70° С. Из электропечи масло под давлением подается в форсунки и в распыленном состоянии поступает
в отгонный куб 5, в котором при помощи вакуум-насоса поддерживается остаточное давление 160—110 мм рт. ст. Давление масла в форсунках 10 кГ[смг. Водяные пары из отгонного куба направляются в холодильник 9, откуда конденсат стекает в сборник воды 10.
■ Обезвоженное масло из нижней части отгонного куба шестеренчатым насосом откачивается в емкость через фильтрпресс (только вакуумная сушка) или на дальнейшую регенерацию (адсорбционная очистка).
Обезвоженное в отгонном кубе масло нагревается в электропечи 36 до 70° С и подается шестеренчатым насосом последовательно в адсорберы и далее в фильтрпресс. Отфильтрованное масло направляется в емкость чистого масла.
Рис. 62. Влияние на производительность установки РТМ-200 давлв' ння масла в форсунках Ц) и диаметра сопла 2. '
Основным критерием качества работы установки по сушке масел служит величина электрической прочности. На рис. 62 и 63 приведены экспериментальные данные, характеризующие влияние отдельных технологических параметров на производительность установки и электрическую прочность масла.
Наибольшая производительность установки 830 л(ч достигается при работе форсунки с соплом диаметром 2 мм и давлении масла 10 кГ/см2. С понижением давления на форсунки резко снижается электрическая прочность масла.
Оптимальной температурой сушки можно считать 70° С. Повышение температуры до 85° С практически не улучшает показателей работы установки. При снижении температуры до 40° С не удается повысить электрическую прочность, так как вязкость масла слишком высока, что затрудняет распыливание его в кубе.
При прочих равных условиях наилучшие результаты процесса получаются в случае остаточного давления 160—НО мм рт. ст. Было обнаружено, что незначительный подсос воздуха в отгонный куб улучшает вывод из него водяных паров. В этом случае исключается конденсация воды в кубе и попадание ее в осушенное масло.
ггРис. 63. Зависимость электрической прочности масла:а — от, температуры (диаметр сопла форсунки 2 мм, остаточное давление в отгонном кубе — 160 мм рт. ст.); б —от остаточного давления в кубе.Рис. 63. Зависимость электрической прочности масла:а — от, температуры (диаметр сопла форсунки 2 мм, остаточное давление в отгонном кубе — 160 мм рт. ст.); б —от остаточного давления в кубе.ОпытыПоказатели1234Фильтровальный материал Влажность фильтровального- материала, % . . .Электрическая прочность, квсырья . . масла из отгонного куба ........ масла после фильтрпресса Ф и7,8523,846,820,8-22,41ьтровал17,8524,847,640,2,н ы й к api3,320,447,850,0о н2,510,046,949,6ОпытыПоказатели1234Фильтровальный материал Влажность фильтровального- материала, % . . .Электрическая прочность, квсырья . . масла из отгонного куба ........ масла после фильтрпресса Ф и7,8523,846,820,8-22,41ьтровал17,8524,847,640,2,н ы й к api3,320,447,850,0о н2,510,046,949,6ТАБЛИЦА 46ТАБЛИЦА 46Влияние влажности фильтровального материала на электрическую прочность трансформаторного масла *Влияние влажности фильтровального материала на электрическую прочность трансформаторного масла *• Диаметр сопла форсунок ,2 мм; остаточное давление в кубе 160 мм рт. ст.; температура масла в форсунках 70— 75° С; давление в форсунках 7,5 кГ[см •• Диаметр сопла форсунок ,2 мм; остаточное давление в кубе 160 мм рт. ст.; температура масла в форсунках 70— 75° С; давление в форсунках 7,5 кГ[см •Масло, регенерированноеПоказателиОтработанное маслосиликагелем неактивированнымсиликагелем активированным nH3ОПЫТ 1 |опыт 2опыт 1 1опыт 2Производительность установки/л/чВязкость Vso, сет25,220025,4020325,3320425,8120526,75Кислотное число, яг КОН/г . . . . Общая стабильность против оки-0,160,0300,0350,0250,025сленияколичество осадка после окисления, % . . .' кислотное число окисленного—0,050,050,050,050,260,250,25масла, яг КОН/г Температура вспышки (в закрытом тигле), °C—0,26138140138140140Зольность, %Слабо-и тс у тс т в и еРеакция водной вытяжкиНейтраль н а якислая49,9Электрическая прочность, кв . . . .23,249,849,950,0Содержание, % механических примесей . . . .0,00480,00160,00100,00080,0010воды (по ГОСТ 8287-57) . . .0,02350,00300,00300,00250,0030Тангенс 6, %0,14при 20° С—0,140,150,11при 70° С—1,161,280,671,31Масло, регенерированноеПоказателиОтработанное маслосиликагелем неактивированнымсиликагелем активированным nH3ОПЫТ 1 |опыт 2опыт 1 1опыт 2Производительность установки/л/чВязкость Vso, сет25,220025,4020325,3320425,8120526,75Кислотное число, яг КОН/г . . . . Общая стабильность против оки-0,160,0300,0350,0250,025сленияколичество осадка после окисления, % . . .' кислотное число окисленного—0,050,050,050,050,260,250,25масла, яг КОН/г Температура вспышки (в закрытом тигле), °C—0,26138140138140140Зольность, %Слабо-и тс у тс т в и еРеакция водной вытяжкиНейтраль н а якислая49,9Электрическая прочность, кв . . . .23,249,849,950,0Содержание, % механических примесей . . . .0,00480,00160,00100,00080,0010воды (по ГОСТ 8287-57) . . .0,02350,00300,00300,00250,0030Тангенс 6, %0,14при 20° С—0,140,150,11при 70° С—1,161,280,671,31ТАБЛИЦА 47ТАБЛИЦА 47Результаты регенерации отработанного трансформаторного масла на установке РТМ-200Результаты регенерации отработанного трансформаторного масла на установке РТМ-200
г
г
Рис. 63. Зависимость электрической прочности масла:
а — от, температуры (диаметр сопла форсунки 2 мм, остаточное давление в отгонном кубе — 160 мм рт. ст.); б —от остаточного давления в кубе.
Рис. 63. Зависимость электрической прочности масла:
а — от, температуры (диаметр сопла форсунки 2 мм, остаточное давление в отгонном кубе — 160 мм рт. ст.); б —от остаточного давления в кубе.
Опыты
Показатели
1
2
3
4
Фильтровальный материал Влажность фильтровального- материала, % . . .
Электрическая прочность, кв
сырья . .
масла из отгонного куба ........ масла после фильтрпресса
Ф и
7,85
23,8
46,8
20,8-22,4
1ьтровал1
7,85
24,8
47,6
40,2
,н ы й к api
3,3
20,4
47,8
50,0
о н
2,5
10,0
46,9
49,6
Опыты
Показатели
1
2
3
4
Фильтровальный материал Влажность фильтровального- материала, % . . .
Электрическая прочность, кв
сырья . .
масла из отгонного куба ........ масла после фильтрпресса
Ф и
7,85
23,8
46,8
20,8-22,4
1ьтровал1
7,85
24,8
47,6
40,2
,н ы й к api
3,3
20,4
47,8
50,0
о н
2,5
10,0
46,9
49,6
ТАБЛИЦА 46
ТАБЛИЦА 46
Влияние влажности фильтровального материала на электрическую прочность трансформаторного масла *
Влияние влажности фильтровального материала на электрическую прочность трансформаторного масла *
• Диаметр сопла форсунок ,2 мм; остаточное давление в кубе 160 мм рт. ст.; температура масла в форсунках 70— 75° С; давление в форсунках 7,5 кГ[см •
• Диаметр сопла форсунок ,2 мм; остаточное давление в кубе 160 мм рт. ст.; температура масла в форсунках 70— 75° С; давление в форсунках 7,5 кГ[см •
Масло, регенерированное
Показатели
Отработанное масло
силикагелем неактивированным
силикагелем активированным nH3
ОПЫТ 1 |
опыт 2
опыт 1 1
опыт 2
Производительность установки/л/ч
Вязкость Vso, сет
25,2
200
25,40
203
25,33
204
25,81
205
26,75
Кислотное число, яг КОН/г . . . . Общая стабильность против оки-
0,16
0,030
0,035
0,025
0,025
сления
количество осадка после окисления, % . . .' кислотное число окисленного
—
0,05
0,05
0,05
0,05
0,26
0,25
0,25
масла, яг КОН/г Температура вспышки (в закрытом тигле), °C
—
0,26
138
140
138
140
140
Зольность, %
Слабо-
и тс у тс т в и е
Реакция водной вытяжки
Нейтрал
ь н а я
кислая
49,9
Электрическая прочность, кв . . . .
23,2
49,8
49,9
50,0
Содержание, % механических примесей . . . .
0,0048
0,0016
0,0010
0,0008
0,0010
воды (по ГОСТ 8287-57) . . .
0,0235
0,0030
0,0030
0,0025
0,0030
Тангенс 6, %
0,14
при 20° С
—
0,14
0,15
0,11
при 70° С
—
1,16
1,28
0,67
1,31
Масло, регенерированное
Показатели
Отработанное масло
силикагелем неактивированным
силикагелем активированным nH3
ОПЫТ 1 |
опыт 2
опыт 1 1
опыт 2
Производительность установки/л/ч
Вязкость Vso, сет
25,2
200
25,40
203
25,33
204
25,81
205
26,75
Кислотное число, яг КОН/г . . . . Общая стабильность против оки-
0,16
0,030
0,035
0,025
0,025
сления
количество осадка после окисления, % . . .' кислотное число окисленного
—
0,05
0,05
0,05
0,05
0,26
0,25
0,25
масла, яг КОН/г Температура вспышки (в закрытом тигле), °C
—
0,26
138
140
138
140
140
Зольность, %
Слабо-
и тс у тс т в и е
Реакция водной вытяжки
Нейтрал
ь н а я
кислая
49,9
Электрическая прочность, кв . . . .
23,2
49,8
49,9
50,0
Содержание, % механических примесей . . . .
0,0048
0,0016
0,0010
0,0008
0,0010
воды (по ГОСТ 8287-57) . . .
0,0235
0,0030
0,0030
0,0025
0,0030
Тангенс 6, %
0,14
при 20° С
—
0,14
0,15
0,11
при 70° С
—
1,16
1,28
0,67
1,31
ТАБЛИЦА 47
ТАБЛИЦА 47
Результаты регенерации отработанного трансформаторного масла на установке РТМ-200
Результаты регенерации отработанного трансформаторного масла на установке РТМ-200
Вакуумную сушку следует проводить в хорошо прогретом кубе. Поэтому после вывода установки на режим (давление на форсунки > 7 кГ!см2, температура масла на входе в форсунки 70° С, остаточное давление 160 мм рт. ст.) куб прогревают по замкнутой схеме с обратным сбросом масла из куба в сырье. При нормальной работе установки по вакуумной сушке масла перепад температур
между входом в форсунки и отгонным кубом не превышает 3-5° С.
Электрическая прочность масел (свежих и регенерированных) после вакуумной сушки достигает 50 кв.
Сушка масел с применением вакуумной установки имеет значительные преимущества перед центрифугой, да- ' же вакуумной. Были проведены опыты по сушке сырых трансформаторных масел (5,5 т) на вакуумной центрифуге по 'схеме цистерна — центрифуга — фильтрпресс — цистерна. За 24ч непрерывной циркуляции масла удалось повысить электрическую прочность с 23 до 43 кв. Параллельно проводили сушку такого же количества масла на установке РТМ-200. Масло было осушено за 8 ч непрерывной работы установки до электрической ■ прочности 48,5 кв. После дополнительной фильтрации на фильтрпрессе электрическая
прочность масла повысилась
до 50 кв; содержание растворенной воды, определенное гидридным способом не превышало 0,003%.
Заключительной операцией на установке РТМ-200 является фильтрация масла на фильтрпрессе рамочного типа. Как правило, фильтрующей средой служит бельтинг и технический фильтровальный картон, причем фильтровальный картон здесь не подвергается сушке и применяется в воздушно-сухом состоянии (при условии хранения в сухом помещении).
Было обнаружено, что при фильтрации трансформаторного мас
ла, прошедшего вакуумную сушку, электрическая прочность его может понижаться в результате насыщения масла влагой, находящейся в самом фильтровальном материале (табл. 46).
Бельтинг и картон снижают электрическую прочность масла вдвое, картон влажностью ~8% примерно на 7—8 кв. Картон, высушенный до влажности 3,3%, наоборот, несколько повышает электрическую прочность масла. Отсюда следует, что необходима предварительная сушка фильтровального материала перед зарядкой фильтрпресса. Температура сушки 100° С, продолжительность 2—2,5 ч. Высушенный картон во избежание его увлажнения замачивают сухим трансформаторным маслом. Таким образом, в дальнейшем пользуются промасленным фильтровальным картоном.
В табл. 47 приведены результаты опытов по регенерации партии отработанного трансформаторного масла с применением силикагеля, неактивированного и активированного "аммиаком (аммиаком обрабатывали адсорбент в одном адсорбере по ходу масла). Регенерацию проводили по схеме вакуумная сушка — адсорбционная очистка — фильтрация.
Расход неактивированного силикагеля 3,5% (при кислотном числе отработанного масла не выше 0,15 мг КОН/г), а активиро- ванного аммиаком (при прочих равных условиях)— 1,5%. За одно- j кратный проход через адсорберы кислотное число масла удается ■ снизить до 0,03 мг КОН/г.
ПЕРЕДВИЖНАЯ установка ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО масла
Центральной высоковольтной лабораторией Мосэнерго разработана передвижная установка для сушки и дегазации трансформаторного масла методом распыливания под вакуумом. Установка смонтирована на автомобильном прицепе. Производительность ее 500 л/ч.
Рис. 64. Принципиальная схема передвижной установки для вакуумной сушки масла:
/ — фильтр; 2—масляный иасос; з — манометр; 4—нагреватель индукционный; 5—форсунки; 6 — бак для вакуумной сушки масла; 7 —маслйный насос; 8-конденсатор; 9 — вакуумметр; 10 — сборник конденсата; //—вакуум-насос; 12 — вентили; 13 — вентили регуляторы; 14 — масломериое стекло.
Установка (рис. 64) состоит из бака (длина 1,5 м, диаметр 0,7 ж) с двумя форсунками, насосов, индукционного нагревателя (обмотка бака), конденсатора и сборника конденсата. Технологический процесс сушки масла на установке сводится к следующему, 172
Индукционный нагреватель включают одновременно с вакуум-насосом за 30 мин до подачи масла в сушильную камеру бака 6. Затем насосом 2 подают сырое масло через форсунки 5 в бак 6. Сушка проводится при разрежении в баке 600—700 мм рт. ст. и давлении масла в форсунках 6—8 кГ^м*2. Степень распыливания масла можно наблюдать через смотровые люки с подсветом. Температура масла на входе в форсунки 60° С.
Высушенное масло откачивают из бака насосом 7 в емкость готового продукта. Для бесперебойной работы откачивающего насоса необходимо, чтобы уровень масла в процессе сушки был постоянным, не менее 2/3 высоты масломерного стекла, установленного в нижней части бака.
Вакуумную сушку масла в случае необходимости можно проводить и по замкнутому циклу, при этом эффективность процесса снижается (до 50%).
Передвижная установка позволяет осушивать масла непосредственно в силовых трансформаторах по схеме: трансформатор (спускной кран)—установка — трансформатор (расширитель).
УСТАНОВКА ВИМЭ-2
приведенаприведенаМаслорегенерационная установка ВИМЭ-2 предназначена для регенерации отработанных масел без присадок, слитых с карбюраторных двигателей, и индустриальных масел. Это одна из наиболее распространенных установок. В связи с применением моющих присадок к маслам диапазон ее использования сократился. Но при соответствующей модернизации, например при введении в схему дополнительной мешалки, снабженной нагревательным и перемешивающим устройствами, на установке ВИМЭ-2 можно восстанавливать и отработанные моторные масла с присадками. Такое дооснащение установки в состоянии выполнить потребители на месте ее эксплуатации. С 1963 г. Московский завод «Реготмас» выпускает на базе установки ВИМЭ-2 модернизированную установку РМ-50-62 с дополнительной мешалкой.
приведена
приведена
Техническая характеристика установки ВИМЭ-'' ниже:
40-5080-9010912011200900172052440-5080-90109120112009001720524Производительность установки (по перерабатываемому маслу) кг(ч автомобильное без присадки индустриальное.' . - ■ - • • •
40-50
80-90
10
9
120
1
1200
900
1720
524
40-50
80-90
10
9
120
1
1200
900
1720
524
Общая потребляемая мощность установки, кет в том числе мощность электропечи, кет Производительность скальчатого насоса, л/ч Фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса, № Габариты установки, jmjm длина-
ширина высота■
Вес установки, кГ
Отработанное масло, предварительно отстоенное от воды и загрязнений, из расходной емкости подается скальчатым насосом в сырьевой бак, где нагревается конденсирующимися парами горючего, проходящими по змеевику. Из сырьевого бака масло поступает в змеевик контактной мешалки и далее направляется в элек- , тропечь, а оттуда с парами горючего в испаритель. Из испарителя ^■отбензиненное масло стекает в контактную мешалку, где смешивается с отбеливающей глиной, затем смесь подается в фильтрпресс. Пары горючего и воды из испарителя направляются в грязеуловитель, затем в змеевик сырьевого бака, где конденсируются. Конденсат сбрасывается в сборник отгона.
УСТАНОВКА РМ-50-62
Введение многофункциональных присадок, в составе которых имеется моющий компонент, в моторные масла (автомобильные и дизельные) вызвало затруднения при регенерации таких
Рис. 65. Технологическая схема установки РМ-50-62:
/. 7— бункеры; 2 —бак для воды; 3 — мешалка; 4 — теплообменник; 5 — грязеуловитель; 6 — испаритель; 8 — электропечь; 9 — фильтрпресс; 10— емкость для чистого масла; 11, 16 — насосы РЗ-З; 12 — скальчатый насос; 13 — вакуум-насос; 14 — сборник отгона; /5 —емкость для отработанного масла; /7 — электронагреватель; /8—мешалка.
«нефильтрующихся» отработанных масел. Предварительная коагуляция взвеси мелкодисперсных примесей обеспечила фильтруемость этих масел. Для проведения процесса коагуляции, а также для последующей регенерации масла по схеме масло — глина — вода в схему установки ВИМЭ-2 ввели дополнительную контакт* ную мешалку, а также модернизировали и значительно упростили некоторые узлы установки. Модернизированная установка РМ-50-62
показана на рис. 65. На ней можно проводить регенерацию кислых отработанных масел (трансформаторных, форвакуумных и др.) с применением водных растворов щелочных реагентов.
Техническая характеристика установки следующая:
кг/ч автомобильное. . .50
дизельное 40
индустриальное . . . . 80
трансформаторное 90—100
Общая потребляемая мощность, кет..........17,5
в том числе мощность электропечи . 12
РасхЬд материалов и реагентов иа 1 т перерабатываемого сырья , отбеливающей глины, кг 50—100
фильтровального технического картона (ГОСТ 6722-65), кг 4-8
бельтинга (ГОСТ 2924-67), м2 °,4
соды кальцинированной, кг 5 — 10
Вес установки, кГ 1332
Обслуживающий персонал, чел 1
В зависимости от группы отработанного масла установка РМ-50-62 работает по различным технологическим схемам, кото- • рые описаны ниже.
Регенерация отработанных масел из двигателей внутреннего сгорания
Отработанное масло предварительно обрабатывают коагуляторами (Na2CO3, НП-5 и др.) в специальной емкости с коническим дном, снабженной нагревательным (паровым или электрическим) и перемешивающим (механическим или воздушным) устройствами. Для увеличения производительности и обеспечения непрерывной работы установки целесообразно установить две емкости, каждую объемом 1 м3.
При отсутствии у потребителя специальной емкости для коагуляции можно проводить обработку масла и в мешалке установки РМ-50-62. Но при этом производительность установки значительно уменьшается.
Технология обработки масел коагуляторами подробно описана выше. Отстоенное масло после коагуляции подвергается регенерации по схеме масло — глина — вода. Оно нагревается в мешалке до 80° С паром, проходящим через змеевик, или путем циркуляции масла через электронагревательную печь по схеме: мешалка — скальчатый насос — электропечь— мешалка. В нагретое масло при непрерывном перемешивании вводится из бункера отбеливающая глина. Масло с глиной перемешивают 15—20 мин, затем в мешалку подается вода из расчета 5% на сырье. Перемешивание масла с глиной и водой продолжают еще 15—20 мин до получения однородной суспензии масло — глина — вода. Затем смесь без прекращения работы перемешивающего устройства забирается -скальча-
тым насосом и подается в электропечь, где нагревается до температуры, обеспечивающей отгон из масла фракций горючего и воды. Отсюда нагретая смесь поступает в испаритель циклонного типа, в котором пары горючего и воды отделяются от масла. Масло с 'отбеливающей глиной направляется в мешалку, которая в данном случае служит холодильником, так как по ее змеевику пропускают проточную водопроводную воду. Охлажденная до 160—170°С смесь подается в фильтрпресс.
Регенерация индустриальных масел
Индустриальные масла на установке регенерируют по схеме масло — отбеливающая глина по технологии, описанной выше, но без предварительной обработки коагуляторами и введения в сырье воды. Расход отбеливающей глины 3—5%. Температура масла на выходе из электропечи 120—130° С. Следует отметить, что индустриальные масла, слитые с эрозионных станков- автоматов, плохо фильтруются. Загрязненные металлической пылью в виде пудры, находящейся во взвешенном состоянии, эти масла относятся к категории «нефильтрующихся», и регенерация их требует введения в схему процесса коагуляции.
Регенерация кислых отработанных масел, не требующих отгона горючего
К кислым отработанным маслам, как правило, относят трансформаторные, компрессорные и форвакуумное ВМ-4. Регенерацию их можно проводить как с применением отбеливающей глины (для масел с невысокими кислотными числами), так и при помощи щелочных реагентов. Регенерацию отбеливающей глиной проводят на установке по описанной выше схеме.
Обработка щелочными реагентами, в основном водными растворами кальцинированной соды или тринатрийфосфата, осуществляется следующим образом. Предварительно отстоенное от воды и загрязнений масло закачивается в мешалку установки, где , нагревается до 80°С и обрабатывается при воздушном перемешивании водным раствором щелочного реагента (10%-ной концентрации при расходе 5% на сырье). Продолжительность перемешивания 25—30 мин. Затем масло подвергают отстою продолжительностью не менее 2—4 ч. После спуска «щелочного отброса» масло (при температуре не ниже 70° С) обрабатывают 3% отбеливающей глины при непрерывном механическом перемешивании (20 мин). Из мешалки смесь подается в электропечь, нагревается до НО— 125°С и поступает в испаритель, откуда стекает в мешалку и далее насосом перекачивается в фильтрпресс.
УСТАНОВКА РМ-50-65
Эта установка относится к маслорегенерационному оборудованию универсального типа. Помимо регенерации отработанных моторных масел (в том числе «нефильтрующихся») она по- 176
зволяет восстанавливать до первоначального качества индустриальные масла всех марок, а также компрессорные, трансформаторные и др.
Техническая характеристика ее такова:
Производительность установки по отработанному маслу, л(ч автомобильное 75
дизельное 50
индустриальное и трансформаторное . .До 100
Расход пара на нагрев масла в реакторе и мешалке, кг/ч : 5
Мощность, кет электропечи 16,5
электродвигателя насоса РЗ-4,5 ' . ...1,7
»перемешивающего
устройства 1,0
электродвигателя скальчатого насоса..0,6
»вакуум-насоса ВН-461М0,6
общая потребляемая 22,1
Число фильтрпрессов-.2
Фильтрующая поверхность рамочного фильтр- ' пресса, мг ... 2
Производительность скальчатого насоса (одной скалки), л/ч ,..100
Габариты (высота X ширина X длина), мм реактор 2835X 3050 X1520
фильтрпресс 1020X 1186 X530
технологическое оборудование2400X 2240 X1330
Вес установки, кГ 3064
Обслуживающий персонал, чел 1
Установка РМ-50-65 (рис. 66) принята в серийное производство, поэтому рассмотрим ее несколько подробней.
Основные узлы смонтированы на четырех металлических кар- . касах. Бак для чистого масла, шестеренчатые насосы и электрораспределительный щит, не помещенные на каркасы, устанавливают на месте монтажа установки.
Установка снабжена контрольно-измерительными приборами (манометрами, термометрами), предохранительными клапанами, мерными устройствами и т. п.
Технологическая схема регенерации моторных масел складывается из следующих операций:
* а) обработка «нефильтрующихся» масел коагуляторами;
промывка водой после коагуляции щелочными поверхностно* активными веществами;
последовательная обработка отстоенного масла, в том числе и после коагуляции, отбеливающей глиной и водой с интервалом 15—20 мин для создания однородной суспензии масло — глина — вода;
дополнительная контактная обработка масла отбеливающей глиной в системе электропечь — испаритель в токе перегретого водяного пара;
। 4
отгон горючего и воды из масла;
фильтрация масла.
Предварительно отстоенное от воды и загрязнений масло подается шестеренчатым насосом в реактор.
Реактор (рабочий объем 1,4 л3) представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость с коническим дном. Установка РМ-50-65 является первой, в комплект которой входит реактор. Масло в нем нагревается до 80° С паром, проходящим по змеевику, обрабатывается поверхностно-активными веществами (коагуляция) и промывается водой.
Целесообразно обрабатывать коагуляторами все отработанные моторные масла, независимо от степени их загрязненности и фильтруемости. Коагуляция не только способствует некоторому улучшению качества регенерированного масла (снижает кислотное число и др.), но и значительно улучшает работу самой установки— производительность ее повышается и увеличивается продолжительность работы фильтрпресса (одной зарядки).
Процесс предварительной обработки масла коагуляторами с последующей промывкой водой подробно описан выше.
Из реактора отстоенное масло после коагуляции и промывки подается в мешалку.
Мешалка (рабочий объем 365 л) представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость с коническим дном, краном для спуска остатка и плоской крышкой с откидной частью. На крышке установлены бункер для отбеливающей глины, бачок для воды, ' вытяжная вентиляционная труба, механизм для поплавкового указателя уровня и электродвигатель привода перемешивающего устройства. Внутри мешалки находится перемешивающее устройство, паровой змеевик для нагрева масла, маточник для подачи сжатого воздуха и труба поплавкового указателя уровня.
В мешалке масло снова подогревается до 80°С паром, проходящим по змеевику. Можно также нагревать масло путем прокачки его через электропечь по схеме мешалка — скальчатый насос-электропечь—мешалка. В подогретое масло из бункера засыпают отбеливающую глину (до 5% к весу масла). Одновременно включают электродвигатель перемешивающего механизма. Продолжительность перемешивания 15—20 мин. Затем в мешалку добавляют воду (до 5% к весу масла, с учетом содержания воды в масле). Перемешивание масла с отбеливающей глиной и водой продолжается еще 15—20 мин до образования однородной смеси (пульпы). При непрерывно работающем перемешивающем устройстве смесь подается скальчатым насосом на циркуляцию для вывода установки на режим по схеме электропечь — испаритель — скальчатый насос — мешалка. Циркуляция смеси продолжается 15—25 мин до достижения на выходе из электропечи температуры масла, обеспечивающей отгон топливных фракций (для дизельного масла 300°С, для автомобильного 240—250°С). При циркуляции необходимо следить, чтобы температура масла в мешалке не
превышала 90° С. При выводе установки на рабочий режим воду в | рубашку холодильника испарителя не подают.i
После выхода на режим установка работает следующим обра- ^ зом. Нагретая смесь из электропечи поступает в циклонный испа- j ритель для отделения паров горючего и воды. Испаритель рабо- | тает при разрежении 125—150 мм рт. ст. Он состоит из верхнего полого цилиндра, конуса и нижнего цилиндра, являющегося частью водяного^холодильника. В верхней части испарителя установлены две отбойные тарелки, предотвращающие унос парами воды и горючего частиц масла и отбеливающей глины.
В среднюю часть верхнего цилиндра по касательной к его поверхности с большой скоростью (10—20 м/сек) подают масляную смесь. Поступательное движение смеси без ударов и завихрений преобразуется во вращательное. Развивающиеся при этом центробежные силы отбрасывают масло и частицы отбеливающей глины к боковой поверхности, по которой они стекают вниз. Пары горючего и воды, оказавшиеся в средней части потока, отсасываются вакуум-насосом ВН-461М через верхнюю часть испарителя в холодильник и сборник отгона, куда поступает уже конденсат. Следует отметить, что циклонный испаритель проще в изготовлении и в обслуживании, чем тарельчатый, и более эффективен в работе.
Масло вместе с отбеливающей глиной из нижней части испарителя, где оно охлаждается до 150—160° С, направляется на фильтрацию. Первую порцию вытекающего из фильтрпресса масла (20—25 л) собирают в меньший отсек сборника чистого масла и при помощи шестеренчатого насоса возвращают в мешалку. Затем поток фильтрованного масла переключают на большой отсек сборника и по мере его накопления перекачивают шестеренчатым насосом в общую емкость регенерированного масла (на схеме не указана).
Показатели
Отработанное масло
Регенерированное масло
опыт I
опыт 2
опыт 3
опыт 4
Вязкость V100, ест
7,19
8,58
8,60
8,56
8,58
Кислотное число, мг. КОН/г
0,92
0,42
0,39
0,22
0,20
Температура вспышки (в от-
крытом тигле), °C
172
210
212
210
212
Коксуемость, %
1,096
0,62
0,60
0,47
0,50
Зольность, % .
0,111
0,001
0,001
0,009
0,0085
Содержание, %
механических примесей
0,4088
0,0012
0,0016
0,002
0,0016
. воды
0,09
Отсутствие
асфальтенов
0,1636
0,0012
0,0016
0,002 1
0,0016
Реакция водной вытяжки . .-
.Кислая
Нейтральная
ТАБЛИЦА 48
Показатели качества автомобильного масла, регенерированного на установке РМ-50-65
В табл. 48 приведены данные о качестве автомобильного масла, регенерированного на установке по методу масло — глина (5%) — вода (5%) с предварительной обработкой 10%-ным водным раствором кальцинированной соды — 5% (опыты 3 и 4) и без нее (опыты 1 и 2), а в табл. 49 — о качестве дизельных масел и масла МТ-16п. Температура масла МТ-16п на выходе из печи достигала 300° С.
ТАБЛИЦА 43
Показатели качества дизельного масла и масла МТ-16п,регенерированного иа установке РМ-50-65
Дизельное масло
Масло
МТ-16П
Показатели
отработанное ♦
регенерированное
отрабо-
регенери-
Опыт 1
опыт 2
тайное
рованиое
ВЯЗКОСТЬ V100, сст
Кислотное число, мг КОН/г Температура вспышки (в от- крытом тигле), °C
Коксуемость, % .
Зольность, % ........ Содержание, % механических примесей . . суммарных примесей ** в том числе неорганических . . . . карбенов и карбоидов асфальтенов воды бария Реакция водной вытяжки . .
9,06 -
0,37
186
2,13 0,41
1,511
1,675
0,298 1,212
0,165 0,9 0,188
10,48 0,13
216 0,52 0,01
0,0024
0,0048
0,0012 Отсут
ствие
0,0036
0,015 Hei
10,46
0,11
214 0,53 0,01
0,003
0,0038
0,0004 0,0026
0,0008
О т с у т 0,019
i т р а л ь
12,2 0,38
120 0,81 0,27
0,273
стане
1 -
и а я"
15,9
0,19 .
229
0,54
0,02
Отсутствие
1 ~
• Отработанное масло предварительно обработано 5% щелочного коагулятора (10%-ным водным раствором кальцинированной соды).
" ♦* Определение примесей для дизельного масла проводилось ге применением бензола.
УСТАНОВКА РМ-100
Универсальная маслорегенерационная установка РМ-100 (рис. 67) предназначена для восстановления отработанных моторных, индустриальных, форвакуумных, компрессорных и других масел.
Техническая характеристика установки приведена ниже:
дизельное 100индустриальное и трансформаторное 200дизельное 100индустриальное и трансформаторное 200Производительность установки по отработанному, маслу, . кг/ч автомобильное 120
дизельное 100
индустриальное и трансформаторное 200
дизельное 100
индустриальное и трансформаторное 200
Мощность, кет
общая потребляемая 2d
электропечи 25
электродвигателя
перемешивающего устройствамешалки 1,0
скальчатого насоса 1,0
вакуум-насоса 1,0
Расход пара для нагрева масла в мешалке, кг(ч . . . .3,2
Производительность скальчатого насоса (одной скал
ки), л]ч 230
Фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса, мг .2
Число фильтрпрессов. , . ■ 2
Обслуживающий персонал, чел,..;...2
Расход материалов и реагентов на 1 т перерабатываемого ■сырья отбеливающей глины, кг . . . 50—70
фильтровального техническогокартона(ГОСТ
6722-65), кг., 4-8
бельтинга (ГОСТ 2924-67), л<2 0,4
соды кальцинированной, кг . . . 5—18
Габариты (высота X ширина X длина), мм технологическое оборудование2825 X1400 X 2800
мешалка 2710X 1400 X 2200
фильтрпрессы (два) 1050X 2500 X 1800
Вес установки, кГ ......1 ....... .3553
В комплект установки РМ-100 помимо основного технологического оборудования входят также два ротационно-зубчатых насоса РЗ-З, сборник чистого масла и электрораспределительный шкаф с потенциометром, монтируемые по месту эксплуатации. Узлы смонтированы на четырех металлических каркасах: на первом — технологическое оборудование (электронагревательная и отгонная системы), на втором — мешалка с перемешивающим устройством, на третьем и четвертом — по одному фильтрпрессу.
Регенерация осуществляется по схеме масло — глина — вода с предварительной обработкой «нефильтрующихся» масел поверхностно-активными веществами, которая проводится в дополнительной емкости, а не в мешалке установки (рабочий объем «1,0 л3). Емкость для обработки масла коагуляторами должна быть снабжена нагревательным и перемешивающим устройствами. Масло, предварительно обработанное раствором коагулятора и отстоен- ное, подают на регенерацию в мешалку установки. Температура подогрева масла в мешалке 70—80° С. Расход отбеливающей глины не превышает 5—7% от веса масла. Смесь перемешивают 15— 20 мин., после чего добавляют воду (до 5% от веса масла с учетом содержания воды в отработанном масле) и дополнительно перемешивают 15—20 мин. Масла (автомобильные и дизельные) нагревают в электропечи до 240—300° С. Испаритель работает при разрежении 100— 150 мм рт. ст.
Смесь масла с отбеливающей глиной из нижней части испарителя подается в фильтрпресс при.температуре 140—150°С, 182
УСТАНОВКА РМ-250
- Регенерационная установка РМ-250производительностью 250 кг/ч по перерабатываемому сырью работает по схеме масло — глина —вода. Установка может работать и по схеме масло —вода с последующим контактированием отбензиненного масла с отбеливающей глиной.
Процесс регенерации складывается из следующих операций:
обработки масла, предварительно отстоенного от воды и крупных частиц загрязнений, коагуляторами;
последовательной обработки масла отбеливающей глиной и водой с интервалом 20 мин с целью создания водно-масляной эмульсии;
Рис. 68. Схема маслорегеиерациоиной установки РМ-250:
/ — емкости отработанного масла; 2, 5 — шестеренчатые насосы; 4 — бак для воды; 5. 6 7—мешалки; 5 —топливный бак; 9 — ресивер; 10 — компрессор; // — испаритель; 12 — трубчатая огневая печь; 13, 14, 15 — скальчатые насосы; 16, /7 — холодильники; 18 — фильтрпрессы; 49— емкость чистого масла; 20 — сборник отгона; 21 — вакуум-насос.
дополнительного контактирования масла с отбеливающей глиной (температура в печи и испарителе 250—300° С) в токе перегретого водяного пара;
отделения от масла паров горючего и воды;
фильтрации масла;
смешения регенерированного масла с присадками или свежими маслами.
Подача воды в масло дает возможность снизить температуру, необходимую для испарения топливных фракций, на 50—60° С вследствие образования в печи перегретого водяного пара, поступающего затем вместе с маслом и парами горючего в испаритель и предохраняющего масло от разложения. Кроме того, перегретый водяной пар увеличивает скорость движения масла в печи, препятствует образованию нагара и осаждению частиц отбеливающей глины.
Установка РМ-250 предназначена для регенераций отработанных автомобильных и дизельных масел, требующих отгона горючего, но на ней можно также проводить регенерацию таких масел, как индустриальные, компрессорные, турбинные, форвакуумные и др. По существу эта установка является универсальной, пригодной для регенерации масел лю^ых марок при соблюдении соответствующих режимов.
На базе РМ-250 построены регенерационные станции производительностью более 1000 т/год регенерированного масла.
Значительное число регенерационных станций с установками РМ-250 (передвижные — на автоприцепах и в вагонах, а также стационарные) сооружено и эксплуатируется в системе Министерства путей сообщения СССР и других ведомствах. Строительство таких станций продолжается в различных районах Советского Союза.
Техническая характеристика установки РМ-250 следующая:
Средняя производительность установки по регеиери- рованиому маслу при непрерывной работе, т/^од . . .^1000
Общая потребляемая мощность, кет ..........30
Расход электроэнергии на 1 т сырья, квт-ч . .216
Расход материалов и реагентов на 1 т перерабатываемого сырья-. - е
отбеливающей глины, кг 50—70
фильтровального технического картона (ГОСТ 6722— 65), кг 4—8
бельтинга (ГОСТ 2924—67), Я1 ......... . .0,4
воды, я3 0,7
соды кальцинированной (или моющих веществ типа
НП и МЛ), кг 5-10
В комплект установки РМ-250 (рис. 68) входят следующие основные узлы: трубчатая печь с форсункой, три контактные мешалки (емкостью 2 м? каждая), испаритель, вакуум-насос, два сборника отгона, два холодильника, два фильтрпресса (фильтрующей поверхностью каждый 4 м2), три скальчатых насоса, компрессор, топливный бачок, бак для воды, емкость для приготовления коагулятора, мешалки (емкости) для проведения процесса коагуляции отработанных масел, бак для приготовления концентрата присадки и мешалка для смешения масла с присадкой.
На маслорегенерационной станции кроме технологического оборудования установки РМ-250 монтируется необходимое дополнительное оборудование: емкости для приема и хранения отработанных масел, отстойники, шестеренчатые насосы типа РЗ-7,5 (сырьевые и для регенерированного масла), промежуточные емкости и емкости для регенерированного масла.
Оборудование стационарной маслорегенерационной станции с установкой РМ-250 располагают и в помещении, и на площадках. Площадь помещения, в котором может быть размещено технологическое оборудование установки, должна быть не менее 25 X 13 м2.
Передвижная железнодорожная маслорегенерационная станция с установкой РМ-250 размещается в трех 20-тонных грузовых
вагонах: в двух — технологическое оборудование, в третьем — об- ; служивающий персонал. Для снабжения паром, водой и электро- ; энергией предусматривается подключение установки к соответ- ’ ствующим системам железнодорожного депо. .i
Передвижная станция регенерации масел ПСРМ-1 на базе уста- | новки РМ-250 смонтирована на трех автоприцепах, оборудован- | ных специальными кузовами. В комплект станции входят пере- -| движной паровой котел ППК-40, передвижная электростанция мощностью 20 кет, установленная на одноосном прицепе, и два ^ резервуара типа РП-4.,)
Принятая технологическая схема установки РМ-250 позволяет j предварительно обрабатывать отработанные масла коагуляторами | с последующей регенерацией по схеме масло —глина — вода. Это j может быть самостоятельный процесс (при восстановлении масел я небольшой степени старения, поддающихся фильтрации) или про- а должение процесса регенерации масел, предварительно обрабо-■ тайных коагуляторами.■
Отработанные масла, поступающие на регенерационную стан- ■ цию в бочках и автоцистернах, сливают в приемные емкости, а ■ поступающие в железнодорожных цистернах — непосредственно в Я резервуары для отработанного масла. Их отстаивают, затем обра- батывают в дополнительных емкостях коагуляторами и подают на регенерацию по схеме масло — глина — вода (см. рис. 68). Тем- .) пература масла в мешалке при обработке отбеливающей глиной | и водой (с интервалом 20—25 лип) 70—80° С, на выходе из печи— автомобильного 230—250° С, дизельного 280—310° С, индустриального НО—120° С.
Разрежение в испарителе 100—150 мм рт. ст. Последовательность процессов регенерации на установке РМ-250 не отличается от описанной выше для установок, работающих по схеме масло — глина — вода.
Для восстановления эксплуатационных свойств регенерированных автомобильных и дизельных масел в них вводят многофункциональные присадки, например ВНИИ НП-360. В мешалку, снабженную паровым нагревателем и перемешивающим механизмом, закачивают регенерированное масло, нагретое до 70—80° С. В баке готовят концентрат присадки: в отвешенное количество присадки добавляют небольшое количество подогретого регенерированного масла и нагревают смесь до 50—60° С. Концентрат присадки насосом подают в мешалку с регенерированным маслом и переме- । шивают не менее 1 ч. Конец перемешивания определяют по одно- ) родности вязкости и зольности проб масла с присадкой, взятых из ■ верхнего и нижнего слоев мешалки.
Присадку добавляют из расчета 3,5—6% от веса масла, например, при 3,5%-ном содержании присадки нужно взять 965 кг масла и 35 кг присадки.
После смешения отбирают среднюю пробу для анализа и со- 3 ставления паспорта на полученное масло,
УСТАНОВКИ СЕРНОКИСЛОТНОЙ очистки ОБРАБОТАННЫХ МАСЕЛ, НЕ ТРЕБУЮЩИХ ОТГОНА ГОРЮЧЕГО
Рис. 69. Технологическая схема передвижной установки типа ОРГРЭС, работающей по методу кислота — глина:1 — кислотная мешалка; 2 — монжус серной кислоты; 3 — дозатор; 4 — электроподогреватель; 5 — контактная мешалка; 6, 7 — фильтпрессы; 8— грязевой насос; 9 — емкости отработанного масла; 10 — емкость регенерированного масла.Рис. 69. Технологическая схема передвижной установки типа ОРГРЭС, работающей по методу кислота — глина:1 — кислотная мешалка; 2 — монжус серной кислоты; 3 — дозатор; 4 — электроподогреватель; 5 — контактная мешалка; 6, 7 — фильтпрессы; 8— грязевой насос; 9 — емкости отработанного масла; 10 — емкость регенерированного масла.Для регенерации масел, не требующих отгона горючего, применяются установки сернокислотной очистки. Разработаны проекты стационарных и передвижных установок для регенерации отработанных масел по схеме кислота — глина.
Рис. 69. Технологическая схема передвижной установки типа ОРГРЭС, работающей по методу кислота — глина:
1 — кислотная мешалка; 2 — монжус серной кислоты; 3 — дозатор; 4 — электроподогреватель; 5 — контактная мешалка; 6, 7 — фильтпрессы; 8— грязевой насос; 9 — емкости отработанного масла; 10 — емкость регенерированного масла.
Рис. 69. Технологическая схема передвижной установки типа ОРГРЭС, работающей по методу кислота — глина:
1 — кислотная мешалка; 2 — монжус серной кислоты; 3 — дозатор; 4 — электроподогреватель; 5 — контактная мешалка; 6, 7 — фильтпрессы; 8— грязевой насос; 9 — емкости отработанного масла; 10 — емкость регенерированного масла.
Передвижная установка смонтирована на трехтонном автоприцепе и предназначена для обслуживания группы предприятий. Она рассчитана на регенерацию трансформаторных и турбинных масел, но может быть использована и для регенерации индустриальных масел.
Схема установки приведена на рис. 69.
Установка позволяет очищать масла по трем технологическим схемам:
кислотно-контактная обработка с двукратным использованием отбеливающей глины;
кислотно-контактная обработка без повторного использования отбеливающей глины;
контактная очистка масла отбеливающей глиной.
По первой схеме установка работает следующим образом (см. рис. 69).
Обезвоженное масло закачивают в кислотную ме
шалку 1. Если масло не содержит механических примесей, его перекачивают из приемной емкости (или отстойника) грязевым насосом 8, если же оно не освобождено от механических примесей, его перекачивают насосом фильтрпресса через фильтрпресс 6 загрязненного масла.
В дозатор 3 подают из монжуса 2 требуемое количество серной кислоты. Давление в монжусе создается ручным автомобильным насосом.
Из дозатора серная кислота (в распыленном состоянии) перепускается в мешалку через трубу с отверстиями при непрерывной работе перемешивающего устройства.
Обработку кислотой проводят без нагрева масла в течение 40— 60 мин.
После отстоя в течение нескольких часов от кислого гудрона, Я который спускают через нижний кран мешалки, масло перекачи- Я вают грязевым насосом в контактную мешалку 5, в которой оно 1 перемешивается с отбеливающей глиной, оставшейся от очистки" 1 предыдущей партии. Затем смесь масла с глиной перекачивают ч грязевым насосом обратно в кислотную мешалку 1, где масло от- Л стаивается от глины.,d
Отстоявшееся масло перекачивают насосом фильтрпресса 6 че- | рез электроподогреватель 4 в контактную мешалку 5. В кислотную « мешалку 1 после удаления из нее осевшей отработанной глины за- j качивают следующую партию масла.|
В контактной мешалке масло обрабатывают свежей просушен- ^ ной отбеливающей глиной, затем оно отстаивается и насосом через i фильтрпресс 7 перекачивается в емкость для регенерированного масла 10. Отстоявшуюся в контактной мешалке отбеливающую 1 ,глину оставляют для повторного использования — предваритель- ; ной очистки следующей партии масла от взвешенных капель (гуд- • рона). Полностью использованную отбеливающую глину выбрасывают.’
По второй схеме масло после обработки кислотой в кислотной j мешалке направляют в контактную мешалку, где оно контактирует ) с отбеливающей глиной. После отстоя его перекачивают через ) фильтрпресс в бак для регенерированного масла, а осевшую глину 1 выбрасывают.
По третьей схеме можно регенерировать трансформаторные и j турбинные масла, а также другие смазочные масла с кислотным числом до 0,2 мг КОН/г.
В данном случае кислотную мешалку используют в качестве контактной — для обработки масла отбеливающей глиной. Мешал- | ка 1 обслуживается фильтрпрессом 6, а мешалка 5 — фильтрпрес- | сом 7. Отработанное масло закачивают насосом 8 через электро- 1 подогреватель 4 в мешалки 1 и 5, в которых обрабатывают отбе- - ливающей глиной (при 80°С). После отстоя от отбеливающей глины масло из мешалки / подается через фильтрпресс загрязненного масла 6, а из мешалки 5 через фильтрпресс чистого масла 7 = в емкость регенерированного масла 10. Использованную отбеливающую глину выбрасывают.
Работу стационарной установки по схеме кислота — глина рас- ; смотрим на примере установки, эксплуатируемой на регенерацион- 1 ной станции Московской кабельной сети Мосэнерго.
На рис. 70 приведена принципиальная технологическая схема регенерации отработанных трансформаторных масел по методу • кислота — глина. Отработанное масло из сырьевой емкости 1 насосом 15 закачивается в кислотную мешалку 2, где обрабатывается • 2% серной кислоты (купоросное масло). Кислота подается в мешалку из мерника 11 под давлением воздуха, создаваемым компрессором 13. В мерник И кислота поступает самотеком из серно- . кислотной емкости 8.
Масло в мешалке 2 обрабатывается серной кислотой без нагрева (~20°С) при непрерывном механическом перемешивании в течение 1 ч. Лопастная мешалка делает 25 об!мин. Затем масло отстаивается не менее 6 ч. Кислый гудрон спускают в специальную передвижную емкость. Кислое масло из мешалки 2 перекачивают насосом 16 в контактную мешалку 3, где оно предварительно обрабатывается (1 ч) отбеливающей глиной, оставшейся от предыдущего процесса регенерации (глина из мешалки — отстойника 5),
Рис. 70. Технологическая схема установки регенерационной станции кабельной сети Мосэнерго:Рис. 70. Технологическая схема установки регенерационной станции кабельной сети Мосэнерго:/—сырьевая емкость; 2— кислотная мешалка; 3 — контактная мешалка; 4 — емкость, оборудованная индукционным обогревом; 5, 6* 7— отстойники; 8 —емкость для кислоты; 9 — емкость регенерированного масла; 10 — бункер для отбеливающей глины; // — мерник кислоты; 12* 18 — фильтрпрессы; 13— компрессор; 14 — насос для кислоты; 15* 16 — насосы./—сырьевая емкость; 2— кислотная мешалка; 3 — контактная мешалка; 4 — емкость, оборудованная индукционным обогревом; 5, 6* 7— отстойники; 8 —емкость для кислоты; 9 — емкость регенерированного масла; 10 — бункер для отбеливающей глины; // — мерник кислоты; 12* 18 — фильтрпрессы; 13— компрессор; 14 — насос для кислоты; 15* 16 — насосы.
Рис. 70. Технологическая схема установки регенерационной станции кабельной сети Мосэнерго:
Рис. 70. Технологическая схема установки регенерационной станции кабельной сети Мосэнерго:
/—сырьевая емкость; 2— кислотная мешалка; 3 — контактная мешалка; 4 — емкость, оборудованная индукционным обогревом; 5, 6* 7— отстойники; 8 —емкость для кислоты; 9 — емкость регенерированного масла; 10 — бункер для отбеливающей глины; // — мерник кислоты; 12* 18 — фильтрпрессы; 13— компрессор; 14 — насос для кислоты; 15* 16 — насосы.
/—сырьевая емкость; 2— кислотная мешалка; 3 — контактная мешалка; 4 — емкость, оборудованная индукционным обогревом; 5, 6* 7— отстойники; 8 —емкость для кислоты; 9 — емкость регенерированного масла; 10 — бункер для отбеливающей глины; // — мерник кислоты; 12* 18 — фильтрпрессы; 13— компрессор; 14 — насос для кислоты; 15* 16 — насосы.
При непрекращающемся перемешивании масло с глиной перекачивают в отстойник 5 или 6. Масло, отстоявшееся от глины, насосом 16 подается на фильтрпресс 12. Фильтрованное масло поступает в емкость 4, оборудованную индукционным обогревом, и нагревается до 80—90° С. Нагретое масло насосом 16 перекачивается в контактную мешалку 3 (в которой нейтрализовали кислое масло использованной глиной от предыдущего процесса регенерации) и обрабатывается при непрерывном перемешивании 6% отбеливающей глины, поступающей из бункера 10. Смесь масла с глиной насосом 16 перекачивают в отстойник 7. Отсюда масло подается на фильтрпресс 18. Глину из отстойника 7 используют вторично для нейтрализации «кислого» масла в мешалке 3.
Производительность регенерационной станции ~300 т]год (при односменной работе).
26-28 0,08-0,3026-28 0,08-0,3026-290,02-0,0326-290,02-0,03137-140137-140СледыНейтральнаяили киелйяСледыНейтральнаяили киелйя0.23—0,35-0,04 .140-450,004ОтсутствиеНейтральная20.23—0,35-0,04 .140-450,004ОтсутствиеНейтральная20,21,40,21,4при 70° Спри 70° СРис. 71. Схемы установки, работающей по методу кислота — глина с отгоном горючего:Рис. 71. Схемы установки, работающей по методу кислота — глина с отгоном горючего:/ — приемная емкость; 2 — отстойники; 3, 14 — трубчатые печи; 4, /5—испарители- 5 16 — конденсаторы; 6 — приемник; 7, 10 — теплообменники; 8 — кислотная мешалка; 9 — кислотный отстойник; ZZ-контактная мешалка; 12- бункер; 13- насос; Z7, 19, ^-приемники- ZS-фильто грубой очистки; 20 — фильтрпреесы./ — приемная емкость; 2 — отстойники; 3, 14 — трубчатые печи; 4, /5—испарители- 5 16 — конденсаторы; 6 — приемник; 7, 10 — теплообменники; 8 — кислотная мешалка; 9 — кислотный отстойник; ZZ-контактная мешалка; 12- бункер; 13- насос; Z7, 19, ^-приемники- ZS-фильто грубой очистки; 20 — фильтрпреесы.ПоказателиМасло Дп-11отработанноесвежее (ГОСТ 5304-54)партия 6/8партия 9?8партия 12/8партия 16/8Плотность р20 . . .Вязкость уюо, сет . . Отношение NsoNvotТемпература, °Cвспышки . . . . застывания . . .Коксуемость (до добавления присадки), %Зольность, %без присадки . .с присадкой . . Содержание, % механических примесей без присадки . .с присадкой . . водыКоррозия (по Пин- кевичу), г/л . . .9,0160-18002,-1,210,5-12,5Не более 6,5. 190Не выше -15Не более 0,40,005 0,25Отсутствие 0,01Не более 130,90110,76,0194-150,40,005 0,27. 0,004. 0,009 С л0,89811,15,9196 -150,30,005 0,260,0030,007еды VВ ы д е р0,89911,06,2190 -150,3 .0,0050,250,0050,005ж и в а е т0,900 ■ 11,26,0193 -150,30,005 0,250,0040,008 ОтсутствиеТермоокислительная стабильность по методу Папок при 250° С, лшн . . . .Реакция водной вытяжки .Кислая или нейтральнаяНе меиее2020С л а20б о щ е л о20ч н ая20ПоказателиМасло Дп-11отработанноесвежее (ГОСТ 5304-54)партия 6/8партия 9?8партия 12/8партия 16/8Плотность р20 . . .Вязкость уюо, сет . . Отношение NsoNvotТемпература, °Cвспышки . . . . застывания . . .Коксуемость (до добавления присадки), %Зольность, %без присадки . .с присадкой . . Содержание, % механических примесей без присадки . .с присадкой . . водыКоррозия (по Пин- кевичу), г/л . . .9,0160-18002,-1,210,5-12,5Не более 6,5. 190Не выше -15Не более 0,40,005 0,25Отсутствие 0,01Не более 130,90110,76,0194-150,40,005 0,27. 0,004. 0,009 С л0,89811,15,9196 -150,30,005 0,260,0030,007еды VВ ы д е р0,89911,06,2190 -150,3 .0,0050,250,0050,005ж и в а е т0,900 ■ 11,26,0193 -150,30,005 0,250,0040,008 ОтсутствиеТермоокислительная стабильность по методу Папок при 250° С, лшн . . . .Реакция водной вытяжки .Кислая или нейтральнаяНе меиее2020С л а20б о щ е л о20ч н ая20
26-28 0,08-0,30
26-28 0,08-0,30
26-290,02-0,03
26-290,02-0,03
137-140
137-140
СледыНейтральнаяили киелйя
СледыНейтральнаяили киелйя
0.23—0,35
-0,04 .
140
-450,004ОтсутствиеНейтральная
2
0.23—0,35
-0,04 .
140
-450,004ОтсутствиеНейтральная
2
0,2
1,4
0,2
1,4
при 70° С
при 70° С
Рис. 71. Схемы установки, работающей по методу кислота — глина с отгоном горючего:
Рис. 71. Схемы установки, работающей по методу кислота — глина с отгоном горючего:
/ — приемная емкость; 2 — отстойники; 3, 14 — трубчатые печи; 4, /5—испарители- 5 16 — конденсаторы; 6 — приемник; 7, 10 — теплообменники; 8 — кислотная мешалка; 9 — кислотный отстойник; ZZ-контактная мешалка; 12- бункер; 13- насос; Z7, 19, ^-приемники- ZS-фильто грубой очистки; 20 — фильтрпреесы.
/ — приемная емкость; 2 — отстойники; 3, 14 — трубчатые печи; 4, /5—испарители- 5 16 — конденсаторы; 6 — приемник; 7, 10 — теплообменники; 8 — кислотная мешалка; 9 — кислотный отстойник; ZZ-контактная мешалка; 12- бункер; 13- насос; Z7, 19, ^-приемники- ZS-фильто грубой очистки; 20 — фильтрпреесы.
Показатели
Масло Дп-11
отрабо
танное
свежее (ГОСТ 5304-54)
партия 6/8
партия 9?8
партия 12/8
партия 16/8
Плотность р20 . . .
Вязкость уюо, сет . . Отношение NsoNvot
Температура, °C
вспышки . . . . застывания . . .
Коксуемость (до добавления присадки), %
Зольность, %
без присадки . .
с присадкой . . Содержание, % механических примесей без присадки . .
с присадкой . . воды
Коррозия (по Пин- кевичу), г/л . . .
9,0
160-180
02,-1,2
10,5-12,5
Не более 6,5
. 190
Не выше -15
Не более 0,4
0,005 0,25
Отсутствие 0,01
Не более 13
0,901
10,7
6,0
194
-15
0,4
0,005 0,27
. 0,004
. 0,009 С л
0,898
11,1
5,9
196 -15
0,3
0,005 0,26
0,003
0,007
еды V
В ы д е р
0,899
11,0
6,2
190 -15
0,3 .
0,005
0,25
0,005
0,005
ж и в а е т
0,900 ■ 11,2
6,0
193 -15
0,3
0,005 0,25
0,004
0,008 Отсутствие
Термоокислительная стабильность по методу Папок при 250° С, лшн . . . .
Реакция водной вытяжки
.Кислая или нейтральная
Не меиее
20
20
С л а
20
б о щ е л о
20
ч н ая
20
Показатели
Масло Дп-11
отрабо
танное
свежее (ГОСТ 5304-54)
партия 6/8
партия 9?8
партия 12/8
партия 16/8
Плотность р20 . . .
Вязкость уюо, сет . . Отношение NsoNvot
Температура, °C
вспышки . . . . застывания . . .
Коксуемость (до добавления присадки), %
Зольность, %
без присадки . .
с присадкой . . Содержание, % механических примесей без присадки . .
с присадкой . . воды
Коррозия (по Пин- кевичу), г/л . . .
9,0
160-180
02,-1,2
10,5-12,5
Не более 6,5
. 190
Не выше -15
Не более 0,4
0,005 0,25
Отсутствие 0,01
Не более 13
0,901
10,7
6,0
194
-15
0,4
0,005 0,27
. 0,004
. 0,009 С л
0,898
11,1
5,9
196 -15
0,3
0,005 0,26
0,003
0,007
еды V
В ы д е р
0,899
11,0
6,2
190 -15
0,3 .
0,005
0,25
0,005
0,005
ж и в а е т
0,900 ■ 11,2
6,0
193 -15
0,3
0,005 0,25
0,004
0,008 Отсутствие
Термоокислительная стабильность по методу Папок при 250° С, лшн . . . .
Реакция водной вытяжки
.Кислая или нейтральная
Не меиее
20
20
С л а
20
б о щ е л о
20
ч н ая
20
Регенерированное трансформаторное масло, как правило, соот- / ветствует нормам ГОСТ на свежее масло (табл, 50),
ТАБЛИЦА 50 i
Показатели качества масла, регенерированного на регенерационнойстанции МКС Мосэнерго
Трансформаторное маслоi
Показатели
отработанное I регенерированное
Вязкость V20, ССТ
Кислотное число, мгКОН/г ...... Общая стабильность кислотное число окисленного масла, лег КОН/г количество осадка после окисления, %
Температура, °C вспышки (в закрытом тигле) . . . застывания
Зольность, % ..
Содержание воды, % . Реакция водной вытяжки
Натровая проба, баллы
По этой схеме отстоенное масло насосом подают в трубчатую печь 3, где нагревается до 130° С (для отгона из него не отстоявшейся воды), и далее в испаритель 4.
Из испарителя 4 обезвоженное масло, охлажденное до 30— 40° С в теплообменнике 7, подается в кислотную мешалку 8. Здесь оно обрабатывается 2—5% серной кислоты (40—50 мин), и затем перекачивается в кислотный отстойник 9. После отстоя кислого гудрона масло направляется через теплообменник 10, где подогревается до 80° С, в контактную мешалку 11 для обработки отбели-, вающей глиной (-10%, 50 мин).
ТАБЛИЦА 51
Качество регенерированного дизельного масла с присадкойЦИАТИМ-339 (Дп-11)
Затем смесь масла с глиной подается в трубчатую печь 14, пс Догревается до 280—300° С и направляется в испаритель 15 дл отгона паров горючего. В нижнюю часть испарителя вводится щ регретый (до 350° С) водяной пар. Выходящая из испарителя смесь масла с глиной подвергается фильтрации последовательно фильтре грубой очистки 18 и фильтрпрессе 20.
Принципиально эта схема не отличается от принятых в нефту ной промышленности схем очистки масел. Регенерация отработан ных масел на крупных маслорегенерационных станциях по схеме кислота — глина несколько отличается от описанной выше тем, что отгон воды и горючего проводится за один цикл, затем охлажден ное масло обрабатывают серной кислотой и отстоенное кислое мае ло нейтрализуют отбеливающей глиной; в некоторых случаях кис лое масло нейтрализуют небольшим количеством щелочного реа тента, а затем отбеливающей глиной.
Данные о качестве получаемых при этом масел приведены табл. 51.1
УСТАНОВКА, РАБОТАЮЩАЯ ПО СХЕМЕ КИСЛОТА— I ЩЕЛОЧЬ-ГЛИНА|
На рис. 72 приведена принципиальная схема установи для восстановления отработанных энергетических масел любой сте пени окисленности. Установка позволяет регенерировать масла по методам: щелочь — кислота — отбеливающая глина; кислота — ще лочь — отбеливающая глина; кислота — отбеливающая глина.
Производительность установки в зависимости от метода реге нерации составляет от 5 до 10 т] сутки.
Рис. 72. Схема установки, работающей по методу кислота — щелочь — глина: 1- контактная мешалка; 2-кислотная мешалка; 3-отстойник; 4 — щелочные мешалки; 5 - промежуточные баки; 6 - вакуум-насос; 7-аппарат для сушки отбеливающей . глниы 8 — оак для хранения отбеливающей глины; 9 - бункер; /0-бак для серной кислоты И-до затор серной кислоты; 12— фильтрпресс; 13 — вакуум-фильтр; 14 — промежуточный бак’ 15 — гоя зевой иасос; /6 - электроподогреватель масла; /7 - центрифуга; /8-сливные воронки.
Регенерация масел с применением сернокислотной очистки про водится аналогично описанной выше. Обработка щелочными рас творами (например, 5%-ным раствором тринатрийфосфата) прово 192
дится в щелочных мешалках 4. Масло со щелочным раствором (при расходе до 20% на сырье) нагревают и перемешивают сжатым воздухом или острым паром. Щелочной отстой удаляется, а от масла отделяют воду в центрифуге 17. Из первой щелочной ме* шалки 4 масло поступает в центрифугу 17 и далее во вторую щелочную мешалку 4, где промывается горячей водой. Затем его обезвоживают на центрифуге 17. Дополнительно масло доочищают отбеливающей глиной.
УСТАНОВКА ЛЕНЭНЕРГО, РАБОТАЮЩАЯ ПО СХЕМЕ ЩЕЛОЧЬ-ГЛИНА
В Ленэнерго проводят регенерацию отработанных трансформаторных масел по схеме щелочь — отбеливающая глина.
На рис. 73 приведена принципиальная схема установки по регенерации трансформаторных масел.
Рис. 73. Технологическая схема установки, работающей по методу щелочь- глина:
/, 22—трубы; 2 —отстойный бак; 3 — сливная труба; 4 —паровой подогреватель; 5 — смеситель; ^\дозировочный бак для щелочи; 7-емкость для приготовления раствора щелочи; 8- от-, стойники; 9 — змеевик; /0-спускная труба; И—.сливной коллектор; /2, 20 - контактные мешалки; 13 — электропривод; 14, /8-бункеры; Z5-ковшовый элеватор; 16 -мельница; /7 —транспортер; 19 — шнек; 2/— горизонтальная центрифуга; 23 — бункер для отработанной глины; 24 — грязевой насос; 25 — ящик для отработанной глины.
Отработанное трансформаторное масло подается через паровой подогреватель в смеситель, в который одновременно вводится разведенная щелочь. Из смесителя смесь масла со щелочью поступает в отстойные баки, откуда направляется в бак для обработки отбеливающей глиной.
Глину предварительно подсушивают в специальной сушилке с паровым обогревом, после чего пересыпают вручную из стальных ящиков в бункер, из которого ковшовым элеватором подают на мельницу.
Измельченная глина по транспортеру поступает в бункер готовой глины, из которого шнеком подается в контактную мешалку.
Рис.' 74. Технологическая схема установки для 'сушки трансформаторного масла с помощью молекулярных сит;/ — емкость «сырого» масла; 2 —насос; 3 — электронагреватель; 4 — -фильтры; 5 — адсорберы; б —масло- счетчик; 7—емкость сухого масла.Рис.' 74. Технологическая схема установки для 'сушки трансформаторного масла с помощью молекулярных сит;/ — емкость «сырого» масла; 2 —насос; 3 — электронагреватель; 4 — -фильтры; 5 — адсорберы; б —масло- счетчик; 7—емкость сухого масла.
Рис.' 74. Технологическая схема установки для 'сушки трансформаторного масла с помощью молекулярных сит;
/ — емкость «сырого» масла; 2 —насос; 3 — электронагреватель; 4 — -фильтры; 5 — адсорберы; б —масло- счетчик; 7—емкость сухого масла.
Рис.' 74. Технологическая схема установки для 'сушки трансформаторного масла с помощью молекулярных сит;
/ — емкость «сырого» масла; 2 —насос; 3 — электронагреватель; 4 — -фильтры; 5 — адсорберы; б —масло- счетчик; 7—емкость сухого масла.
Отсюда масло с отбеливающей глиной поступает во вторую мешалку, а затем в горизонтальную центрифугу типа НОГШ-230.
В центрифуге (1800 об/мин) масло отделяется от глины и поступает в сепаратор и далее в бак восстановленного масла.
•Отбеливающую глину из центрифуги подают в бункер, из которого ее при помощи грязевого насоса (используется насос С-250 для перекачки строительного штукатурного раствора) перекачивают в ящик, установленный вне помещения станции с таким расчетом, чтобы под него можно было ставить автомашину для вывоза отработанной глины.
УСТАНОВКИ С МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ситами
На рис. 74 приведена технологическая схема передвижной установки с молекулярными ситами для сушки трансформаторного масла. Установка монтируется на двухосном автомобильном прицепе внутри специального фургона. В случае необходимо
сти ее транспортируют к месту сушки трансформаторного масла (в основном при монтажно-наладочных работах на подстанциях и станциях с трансформаторами)
В состав установки входят следующие основные узлы: четыре адсорбера (емкостью по 50 кг цеолитов), фильтры, установленные до и после адсорберов, насос РЗ-4,5 и электропечь для нагрева масла (мощность 2,7 кет).
Перед работой молекулярные сита в адсорберах подвергают термической активации па стационарной установке.
Процесс сушки масла на цеолитовой установке
следующий. Масло насосом подается через фильтр в адсорберы и далее через второй фильтр поступает в трансформатор или другую емкость. Нагреватель масла включают в основном в холодное время года. Как правило, при температуре 14—20° С сушка масла достаточно эффективна. За один цикл фильтрования электрическая прочность масла повышается с 10—20 до 58—60 кв, а содержание воды, соответственно, снижается с 0,01 до 0,001—0,0014%. Для такой
осушки масла требуется примерно 0,1—0,15% цеолитов NaA (по я отношению к весу обрабатываемого масла).1
За 1964—1966 г. цеолитовыми установками осушено до 6000 т 1 сырого трансформаторного масла на десятках станций и подстан- д ций при любых климатических условиях от Белоруссии до Урала Я [32].
Цеолиты после насыщения влагой подвергают восстановлению I (термическая активация), как правило, методом обжига на уста- 1 новке, схема которой приведена на рис. 75. Процесс сушки и вое- ( становления молекулярных сит происходит в тех же самых адсор- 4 берах, что и сушка масел. Адсорберы с отработанными цеолитами | поступают в централизованном порядке на установку для их вое- ) становления. Последняя состоит из приспособлений для крепления i четырех адсорберов, вентилятора и калорифера для подогрева ’ воздуха. В верхней и нижней стенках калорифера имеются отверстия. Через патрубок нижнее отверстие калорифера соединено с вентилятором. В патрубке установлен шибер, с помощью которого j регулируется количество поступающего в установку воздуха. Тем- i пература подаваемого в адсорберы воздуха 400—450°С. Верхнее 4 отверстие калорифера воздухопроводом соединяется с верхней горловиной адсорбера.
Температуру в адсорбере регулируют путем периодического отключения и выключения калорифера. После восстановления (термической активации) цеолитов адсорберы заливают сухим маслом и в таком виде устанавливают на установки для сушки масла.
При сушке масла с применением цеолитов, по сравнению с цен- . тробежной очисткой (при производительности 3000—5000 л/ч), до- 1 стигается экономия на 1 т масла 4,75 руб. [32].’1
ГЛАВА VII
АППАРАТУРА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ МАСЕЛ В ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ СМАЗКИ
Удлинение сроков службы масел в двигателях внутреннего сгорания и промышленном оборудовании достигается^ применением очистительных устройств (фильтров тонкой и грубой очистки, центробежных маслоочистителей, термосифонных фильтров, адсорберов и др.), включаемых в циркуляционные системы смазки. Ниже рассмотрена основная аппаратура для очистки масел в циркуляционных системах.
ФИЛЬТРАЦИЯ МАСЛА В ДВИГАТЕЛЯХ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В современных автомобильных, дизельных, тракторных и авиационных двигателях широкое распространение получила непрерывная фильтрация -масла в процессе его работы. Системы смазки, как правило, оборудованы фильтрами грубой (предварительной) и гонкой очистки.
Масляный фильтр состоит из двух главных частей — корпуса и сменного фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент служит для очистки циркулирующего масла от механических и других примесей. Он помещается в корпусе, который является также отстойником.
Фильтры грубой очистки, как правило, включают в систему смазки последовательно. При таком включении они размещаются между масляным насосом и главной масляной магистралью, обеспечивая грубую очистку всего нагнетаемого насосом масла (рис. 76).
Масляные фильтры тонкой очистки со сменными элементами типа ДАСФО-ЭФА и др. включают в систему смазки параллельно. Они находятся между главной масляной магистралью (или фильтром грубой очистки) и картером (масляным баком) и очищают небольшую часть масла, подаваемого насосом.
Фильтры с последовательным включением обычно имеют канал, перепускающий часть масла мимо фильтра при значительном возрастании в нем гидравлического сопротивления (например, при засорении фильтра продуктами износа двигателя или при работе на очень вязком масле). В фильтрах с параллельным включением всегда предусматриваются устройства, ограничивающие поток через них масла, для предотвращения чрезмерного падения давления
Рис. 76/ Система смазки современного автомобильного двигателя:Рис. 76/ Система смазки современного автомобильного двигателя:1 — маслоприемник; 2 — масляный насос;3 — фильтр грубой очистки; 4 -масляный радиатор; 5 —указатель давления масла;6 — фильтр тонкой очистки; 7 —маслоза- лнвная горловина; 8 — трубка вентиляции картера; 9 — стержень для измерения уровня масла.1 — маслоприемник; 2 — масляный насос;3 — фильтр грубой очистки; 4 -масляный радиатор; 5 —указатель давления масла;6 — фильтр тонкой очистки; 7 —маслоза- лнвная горловина; 8 — трубка вентиляции картера; 9 — стержень для измерения уровня масла.
Рис. 76/ Система смазки современного автомобильного двигателя:
Рис. 76/ Система смазки современного автомобильного двигателя:
1 — маслоприемник; 2 — масляный насос;
3 — фильтр грубой очистки; 4 -масляный радиатор; 5 —указатель давления масла;
6 — фильтр тонкой очистки; 7 —маслоза- лнвная горловина; 8 — трубка вентиляции картера; 9 — стержень для измерения уровня масла.
1 — маслоприемник; 2 — масляный насос;
3 — фильтр грубой очистки; 4 -масляный радиатор; 5 —указатель давления масла;
6 — фильтр тонкой очистки; 7 —маслоза- лнвная горловина; 8 — трубка вентиляции картера; 9 — стержень для измерения уровня масла.
масла в главной магистрали и связанного с этим «масляного голодания» подшипников коленчатого вала.
Для фильтрации масла в системе смазки двигателей за рубежом применяют полнопоточные фильтры, включаемые в систему смазки последовательно, т. е. как фильтры грубой очистки. Их сменные фильтрующие элементы пропускают все масло, подвергаемое фильтрации.
Широкое ' распространение, в системе смазки двигателей всех тракторов и новых моделей автомобилей (ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и др.)- получили центробежные масло- очистители с гидрореактивным приводом ротора.
Основные требования, предъявляемые к масляным фильтрам: достаточная степень очистки масла, зависящая от требований к смазке сопряженных трущихся пар;
низкая гидравлическая характеристика и небольшое изменение пропускной способности в течение длительного времени;
сравнительно большая грязевая емкость, обеспечивающая возможность эксплуатации фильтра длительное время; .
надежность в эксплуатации (фильтры практически не должны изменять своих габаритных размеров вследствие усадки фильтрующего материала);
простота и удобство обслуживания;
способность практически не отфильтровывать присадку из масла;
малые габариты и вес, низкая стоимость, в частности сменного фильтрующего элемента.
Ниже рассмотрены конструкции основных типов фильтров грубой и тонкой очистки, а также центробежные маслоочистители.
Фильтры грубой очистки
Фильтры грубой очистки подразделяются на следующие типы: 1) пластинчато-щелевые; 2) ленточно-щелевые (проволочнонавивные) ; 3) сетчатые.
-Фильтрующий элемент пластинчато-щелевого фильтра состоит из набора стальных пластин с вырезами, между которыми проложены стальные крестовины, препятствующие плотному прилеганию 198
пластин друг к другу. Набор пластин вместе с крестовинами насажен на стержень и затянут гайкой. Размер фильтрующей щели определяется толщиной крестовины и находится обычно в пределах 0,07—0,1 мм. Такой зазор определяет и размер улавливаемых твердых частиц (70—100лк).
На рис. 77 показан пластинчато-щелевой фильтр применительно к двигателю ГАЗ-51. Зазоры между фильтрующими пластинами и промежуточными крестовинами 0,07—0,08 мм.
ввРис. 77. Пластинчато-щелевой фильтр.Рис. 77. Пластинчато-щелевой фильтр./ — корпус перепускного клапана; 2 — пружина; 3 —шариковый клапан; 4 — корпус фильтра; 5 —стержень очистительных пластин; 6— отстойник; 7 —сливная пробка; 8 — рукоятка; 9 —прокладка; 10 — установочный стержень; // — валик фильтра; 12 — фильтрующая пластина; 13 — крестовина; 14 — очищающая пластина./ — корпус перепускного клапана; 2 — пружина; 3 —шариковый клапан; 4 — корпус фильтра; 5 —стержень очистительных пластин; 6— отстойник; 7 —сливная пробка; 8 — рукоятка; 9 —прокладка; 10 — установочный стержень; // — валик фильтра; 12 — фильтрующая пластина; 13 — крестовина; 14 — очищающая пластина.
в
в
Рис. 77. Пластинчато-щелевой фильтр.
Рис. 77. Пластинчато-щелевой фильтр.
/ — корпус перепускного клапана; 2 — пружина; 3 —шариковый клапан; 4 — корпус фильтра; 5 —стержень очистительных пластин; 6— отстойник; 7 —сливная пробка; 8 — рукоятка; 9 —прокладка; 10 — установочный стержень; // — валик фильтра; 12 — фильтрующая пластина; 13 — крестовина; 14 — очищающая пластина.
/ — корпус перепускного клапана; 2 — пружина; 3 —шариковый клапан; 4 — корпус фильтра; 5 —стержень очистительных пластин; 6— отстойник; 7 —сливная пробка; 8 — рукоятка; 9 —прокладка; 10 — установочный стержень; // — валик фильтра; 12 — фильтрующая пластина; 13 — крестовина; 14 — очищающая пластина.
Весь пакет фильтрующих пластин может поворачиваться вместе с центральным валиком от рукоятки. Цля регулярной очистки фильтра без снятия его отстойника предназначены очищающие пластины, надетые на отдельный стержень квадратного сечения.
Очищающие пластины своими торцами входят в зазоры между фильтрующими пластинами и снимают грязь с поверхности фильтра, которая опускается на дно отстойника и затем удаляется через сливное отверстие, закрываемое пробкой.
Масло поступает в фильтр, заполняет весь отстойник и под давлением, создаваемым масляным насосом, проходит через зазоры между пластинами внутрь фильтрующего элемента. Отсюда очищенное масло уходит в масляную магистраль.
■ Фильтр грубой очистки имеет перепускной шариковый клапан на тот случай, когда нерегулярно очищаемый фильтрующий элемент загрязнится настолько, что перестанет пропускать масло. Под действием повышенного давления клапан открывается и пропускает неочищенное масло в масляную магистраль.
Пластинчато-щелевые фильтры в различном конструктивном оформлении применяются не только в двигателях внутреннего сгорания, но и при фильтрации масел и других жидкостей на различном технологическом оборудова
нии.
В проволочно-навивных фильтрах в качестве фильтрующего элемента используют цилиндр с прорезями, на который навивается проволока профилированного или круглого сечения. Образование щелей между витками дости- ■ гается либо выполнением на про- .волоке определенных выступов, препятствующих плотному прилеганию витков, либо навивкой проволоки в винтовую канавку на каркасе с определенным шагом. Проволочно-навивные элементы задерживают частицы раз- . мером до 25—80 мк.
Рис. 79. Фильтр с сетчатым фильтрующим элементом:/ — стакан; 2 — корпус; 3 —гильза; 4 — золотник; 5 — крышка; 6, 7 — пружины; з —полая ось; 5, // — гайки; 10 — фильтрующий диск;12 — сливной кран.Рис. 79. Фильтр с сетчатым фильтрующим элементом:/ — стакан; 2 — корпус; 3 —гильза; 4 — золотник; 5 — крышка; 6, 7 — пружины; з —полая ось; 5, // — гайки; 10 — фильтрующий диск;12 — сливной кран.Рис. 78. Схема очистки масла в про- волочно-навивном фильтре двигатели ЯАЗ-204:/ — колпак; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус фильтра,Рис. 78. Схема очистки масла в про- волочно-навивном фильтре двигатели ЯАЗ-204:/ — колпак; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус фильтра,На рис. 78 приведена схема очистки масла в проволочно-навивном фильтре двигателя ЯАЗ-204. Фильтр состоит из корпуса, колпака и двух щелевых фильтрующих элементов — цилиндров с прорезями, на которые навита специальная латунная лента, имеющая выступы высотой 0,125 мм.
Рис. 79. Фильтр с сетчатым фильтрующим элементом:
/ — стакан; 2 — корпус; 3 —гильза; 4 — золотник; 5 — крышка; 6, 7 — пружины; з —полая ось; 5, // — гайки; 10 — фильтрующий диск;
12 — сливной кран.
Рис. 79. Фильтр с сетчатым фильтрующим элементом:
/ — стакан; 2 — корпус; 3 —гильза; 4 — золотник; 5 — крышка; 6, 7 — пружины; з —полая ось; 5, // — гайки; 10 — фильтрующий диск;
12 — сливной кран.
Рис. 78. Схема очистки масла в про- волочно-навивном фильтре двигатели ЯАЗ-204:
/ — колпак; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус фильтра,
Рис. 78. Схема очистки масла в про- волочно-навивном фильтре двигатели ЯАЗ-204:
/ — колпак; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус фильтра,
Сетчатые фильтры имеют -фильтрующие элементы, изготовленные из тканых металлических сеток. Конструкции этих элементов самые разнообразные. Наиболее часто применяется сетчатый элемент, состоящий из набора фильтрующих чечевицеобразных дисков (рис. 79).
Фильтрующий диск представляет собой металлическую (латунную) распорную шайбу, на которую с обеих сторон надеты две сетки — каркасная и фильтрующая.
Для сетчатых фильтрующих элементов грубой очистки в основном применяются металлические тканые сетки квадратного переплетения. Такие сетки изготовляют из проволок круглого сечения, переплетающихся под прямым углом. В табл. 52 приведены основные характеристики проволочных тканых сеток.
ТАБЛИЦА 52
Техническая характеристика металлических тканых проволочных сеток
Номер сетки
Размер ячейки в свету мм
Диаметр проволоки мм
Число проволок на 1 см
Число ячеек на 1 см2
Коэффициент живого сечения %
004
0,04
0,03
143
20 450
28
0045
0,045
0,035
125
15 000
29,8
005
0,05
■ 0,035
118
13 900
31
006
0,06
0,04
100
10 000
36
0071
0,071
0,055
80
6 400
31,4
0085 .
0,085
0,065
66,6
4 430
32
01
0,1
0,07
58,8
3 460
34,6
0015
0,15
0,1
40,8
1670
36
018
0,18
0,13
32,3
4 040
33,8
020
0,20
0,13
30,3
918
36,7
025
0,25
0,13
26,4
694
' 43,3
Тонкость очистки элементами с сетчатыми фильтрующими перегородками определяется размером ячейки в свету. Для очистки жидкости с частицами примесей размером 10—20 мк используют фильтрующие элементы с сетками саржевого переплетения. Такие сетки имеют повышенную плотность и эластичность по сравнению с ткаными.
Фильтры тонкой очистки
Одним из надежных средств для поддержания достаточной чистоты масла является непрерывная фильтрация его через фильтры тонкой очистки. Во всех отечественных двигателях в настоящее время их включают параллельно и пропускают через них не все масло, подаваемое насосом в масляную магистраль, а только часть его.
Применение фильтров тонкой очистки зйачительно улучшает состояние масла g двигателе. Суммарное содержание примесей в
масле снижается в 5—10 раз по сравнению с двигателями, работающими без фильтров тонкой очистки. Соответственно износ основных деталей двигателей снижается на 30—40% [6].
Фильтры тонкой очистки, устанавливаемые на ответвлении от масляной магистрали, работают следующим образом ( см. рис. 76). Масло из картера подается в фильтр грубой очистки, включенный в систему смазки двигателя последовательно. Пройдя фильтр, основной поток масла направляется к трущимся деталям двигателя, а часть его (около 15%) поступает в фильтр тонкой очистки. Масло, заполнившее корпус фильтра, разделяется на два потока: один проходит фильтрующий элемент тонкой очистки, а второй — большая часть нефильтрованного масла — проходит через перепускное отверстие, обогревает элемент, особенно в холодное время года, а также при запуске, и смешивается в центральной полости с фильтрованным маслом. Масло из фильтра тонкой очистки стекает в картер двигателя.
Фильтры грубой и тонкой очистки некоторых двигателей внутреннего сгорания помещают в одном корпусе; такие фильтры двойной очистки установлены на двигателях КДМ-100 и типов Д6 и Д12.
В зависимости от мощности и конструкции двигателей в их систему включают масляные фильтры тонкой очистки со сменными фильтрующими элементами разных размеров (табл. 53).
ТАБЛИЦА 53
Размерный ряд сменных фильтрующих элементов
Назначение элементов
Габариты, мм
диаметр
высота
Для автомобильных и тракторных двигателей типоразмеров
I 116
П 116
III 86
Для двигателей тракторов С-80 и С-10076
Для фильтров КИМАФ-СТЗ типов(
АСФО 112
ФКП 108
Для фильтров тепловозов:
206
128
134
230
' -348
342
ТЭ1 и ТЭ2160
ТЭЗ 150
760
112
Сменные элементы к фильтрам тонкой очистки выпускаются в различном конструктивном оформлении соответственно различным принципам фильтрации через материал фильтрующей перегородки.
К группе картонных наборных фильтрующих элементов тонкой . очистки масел относятся элементы типов ДАСФО, ДАСФО-ЭФА, ЭФ-КП, АСФО и ФКП к фильтру КИМАФ-СТЗ.
Следует несколько остановиться на принципе фильтрации масла через указанные выше фильтрующие элементы, выпускаемые в настоящее время В/К «Реготмас» в большом количестве (18 млн. штук в год).
До последнего времени существовало мнение, что фильтрация загрязненных масел в элементах типа АСФО, ДАСФО, ДАСФО- ЭФА и ЭФ-КП происходит, с одной стороны, вследствие прохождения жидкости через щели, образуемые пластинами и прокладками, и, с другой, —в результате частичного отстоя жидкости, находящейся в тонком слое в зазорах между пластинами. В настоящее время установлено, что в элементах этого типа жидкость филь- труется в основном через микропористую структуру картона. Масло через микрощели в данном случае проходит только в начальный период работы фильтрующего элемента, затем они быстро забиваются отложениями грязи и практически перестают работать: В дальнейшем фильтрация масла в этих элементах в основном происходит через микропоры картона, в направлении от периферии к центру, к отводящим каналам.
Проведенными исследованиями принцип щелевой фильтрации в элементах типов АСФО, ДАСФО-ЭФА, ЭФ-КП и др. не подтвердился. Так, элементы, собранные из одних прокладок, практически не работали, хотя величина щелей оставалась той же. В то же время фильтрующий элемент с заклеенными щелями обеспечивал нормальную очистку масла. Элемент, собранный из металлических пластин и картонных прокладок, практически не работал, а собранный из металлических прокладок и картонных пластин работал нормально.
Таким образом, на фильтрацию масла элементом в основном оказывает влияние 'материал фильтрующей пластины. Замена облицовочного картона пластин сульфатноцеллюлозным картоном резко уменьшает гидравлическое сопротивление элемента и Улучшает эффективность его работы.
Ниже рассмотрены более подробно основные типы фильтрующих элементов, применяемых на двигателях внутреннего сгорания.
Фильтрующий элемент ДАСФО
Двухсекционный сменный фильтрующий элемент ДАСФО (рис. 80) состоит из пластины 10 и прокладок 11, заключенных между металлическим дном 15 и крышкой 7, стянутых четырьмя стяжками 9. Стяжки закреплены проволочным запорным кольцом 8. Крышка снабжена ручкой 5. В центрах крышки и дна имеются отверстия 6 и 12, снабженные картонными сальниками 4 и 14,
W >3W >3Рис. 80. Фильтрующий элемент ДАСФО:Рис. 80. Фильтрующий элемент ДАСФО:/ — перепускное отверстие; 2 — квадратныепросечки;3 —сквозные просечки; 4, 14 — картонные сальники; 5 —ручка; 6, 12 — отверстия;7 — крышка; 3 — запорное кольцо; 9 — стяжки; /<9—фильтрующие пластины; //—прокладки; 13 — крышка сальника; 15 — металлическое дно; 16 — пластина с наклеенными концами прокладки.В центре крышки и/ — перепускное отверстие; 2 — квадратныепросечки;3 —сквозные просечки; 4, 14 — картонные сальники; 5 —ручка; 6, 12 — отверстия;7 — крышка; 3 — запорное кольцо; 9 — стяжки; /<9—фильтрующие пластины; //—прокладки; 13 — крышка сальника; 15 — металлическое дно; 16 — пластина с наклеенными концами прокладки.В центре крышки иВ крышке элемента имеется перепускное отверстие / диаметром 1,1 мм. Оно защищено металлической крышкой сальника 13 с шестью отверстиями диаметром 1,5 мм.
W >3
W >3
Рис. 80. Фильтрующий элемент ДАСФО:
Рис. 80. Фильтрующий элемент ДАСФО:
/ — перепускное отверстие; 2 — квадратныепросечки;
3 —сквозные просечки; 4, 14 — картонные сальники; 5 —ручка; 6, 12 — отверстия;
7 — крышка; 3 — запорное кольцо; 9 — стяжки; /<9—фильтрующие пластины; //—прокладки; 13 — крышка сальника; 15 — металлическое дно; 16 — пластина с наклеенными концами прокладки.
В центре крышки и
/ — перепускное отверстие; 2 — квадратныепросечки;
3 —сквозные просечки; 4, 14 — картонные сальники; 5 —ручка; 6, 12 — отверстия;
7 — крышка; 3 — запорное кольцо; 9 — стяжки; /<9—фильтрующие пластины; //—прокладки; 13 — крышка сальника; 15 — металлическое дно; 16 — пластина с наклеенными концами прокладки.
В центре крышки и
Каждая пластина с прокладкой составляет элементарную фильтрующую ячейку, Проклддки в смежных фильтрующих ячейках j расположены крестообразно по отношению i друг к другу, вследствие чего увеличивает- ; ся поверхность фильтрации.•
Прокладки элемента представляют собой полоски картона специальной формы с узкими продольными сквозными просечка- I ми, которые служат для сбора фильтрован- 1 кого масла и отвода его в центральный ка- I нал элемента, образованный квадратными | просечками в пластинах и прокладках. За- 1 тем фильтрованное масло отводится в картер двигателя через дроссельное отверстие 1 в центральной трубке корпуса масляного 1 фильтра.|
Фильтрующий элемент ДАСФО-ЭФА 1
Собранный элемент представляет 1 собой пакет, состоящий из набора чередую- : щихся между собой картонных пластин и t фигурных прокладок, имеющих вырезы, ко- торые образуют центральную полость (рис. 81). В прокладках сделаны прорези для отвода фильтрованного масла в центральную ■ ’полость. Собранный фильтрующий набор пластин и прокладок заключен между металлическим дном и крышкой, стянутыми металлическими стяжками.
дна имеются отверстия, снабженные картон
ными сальниками, предохраняющими центральную полость элемента от проникновения загрязненного масла. Элемент ДАСФО- ЭФА, как и другие подобного типа, имеет перепускное отверстие (диаметром 1,1 мм^ и шесть отверстий в крышке сальника. Все они предназначены для прохода нефильтрованного масла в эле- ': мент для прогрева последнего/1
Фильтрующий элемент ЭФ-КПi
В/К «Реготмас» в 1964 г. приступила к серийному выпу- J ску новых фильтрующих элементов ЭФ-КП, разработанных на ос- J нове элемента ДАСФО-ЭФА. На изготовление элементов ДАСФО- ЭФА требуется значительный расход картона и листовой стали. Безмоторные (стендовые) испытания элементов ЭФ-КП показали,
что благодаря более рациональному размещению маслоотводящих каналов при несколько меньшем расходе картона (на 8,6%), и особенно металла (на 50%), эти элементы обеспечивают степень очистки масла и условный срок службы (грязеемкость) не меньшие, чем элементы ДАСФО-ЭФА.
Элемент ЭФ-КП (рис. 82) состоит из набора чередующихся пластин круглой формы и фигурных прокладок. Прокладки при-
Рис. 82. Фильтрующий элемент ЭФ-КП:Рис. 82. Фильтрующий элемент ЭФ-КП:10111011Рис. 81. Фильтрующий - элемент ДАСФО-ЭФА:/ — фильтрующие пластины; 2 —глухая пла- t стииа; 3-запорное кольцо; 4-крышка;5, 10 — крышки сальника; 6, 11 —сальники;7 —ручка;8 —прокладки; 9-стяжки;-/2-дно.Рис. 81. Фильтрующий - элемент ДАСФО-ЭФА:/ — фильтрующие пластины; 2 —глухая пла- t стииа; 3-запорное кольцо; 4-крышка;5, 10 — крышки сальника; 6, 11 —сальники;7 —ручка;8 —прокладки; 9-стяжки;-/2-дно./ — фильтрующая пластина; 2, 7 —сальники; 3 —крышка сальника; 4 —ручка; 5 —пластина; 6 — чашечка с отверстиями; 8 —прокладка; 9 —стяжка; 10 — дно; 11 — крышка; /2 - шплинты к стяжкам; 13, /4 —квадратные высечки в пластинах и прокладках; 15, 16, /7 —просечки в пластинах и прокладках; /8 — перепускное отверстие.
Рис. 82. Фильтрующий элемент ЭФ-КП:
Рис. 82. Фильтрующий элемент ЭФ-КП:
1011
1011
Рис. 81. Фильтрующий - элемент ДАСФО-ЭФА:
/ — фильтрующие пластины; 2 —глухая пла- t стииа; 3-запорное кольцо; 4-крышка;
5, 10 — крышки сальника; 6, 11 —сальники;
7 —ручка;8 —прокладки; 9-стяжки;-
/2-дно.
Рис. 81. Фильтрующий - элемент ДАСФО-ЭФА:
/ — фильтрующие пластины; 2 —глухая пла- t стииа; 3-запорное кольцо; 4-крышка;
5, 10 — крышки сальника; 6, 11 —сальники;
7 —ручка;8 —прокладки; 9-стяжки;-
/2-дно.
мерно в 3 раза толще пластин (0,6—0,7 мму При изготовлении их из картона одинаковой толщины прокладку набирают из трех слоев. Картонный набор расположен между металлическими дисками с сальниками, стянутыми четырьмя стяжками. Элементы ЭФ- КП и ДАСФО-ЭФА при одинаковом принципе фильтрации отличаются по конфигурации пластин и прокладок. Картонная прокладка элемента ДАСФО-ЭФА имеет звездообразную форму, и маслоотводящие каналы на пластинах расположены по окружности, а у элемента ЭФ-КП прокладка квадратная и соответственно изменена форма маслоотводящих каналов. Крепежные металлические детали элемента ЭФ-КП значительно упрощены и облегчены.
Дно и крышка квадратные и меньшего размера, чем у элемента ДАСФО-ЭФА, вместо завальцованных краев они имеют выштам- пованное ребро жесткости. Стяжки элемента ЭФ-КП проходят сквозь картонный набор в специально вырубленных для этой цели отверстиях и шплинтуются с одной стороны, а другим концом упираются в металлическую крышку.
Прибег абтомобиля,тыс.кмПрибег абтомобиля,тыс.кмРис. 83. Средняя концентрация примесей, удерживаемых фильтрующим элементом:Рис. 83. Средняя концентрация примесей, удерживаемых фильтрующим элементом:Квадратная форма * прокладки элемента ЭФ-КП позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление благодаря подводу фильтруемого масла с двух сторон. В металлических дне и крышке элемента, а также в картонном наборе пластин и прокладок сделаны отверстия, по которым масло поступает к пакету' с внутренней стороны. ‘ Таким образом, в элементе ЭФ-КП загрязненное масло входит в грязевые отсеки прокладок и с наружной стороны (как у ДАСФО-ЭФА), и по внутренним отверстиям.
Прибег абтомобиля,тыс.км
Прибег абтомобиля,тыс.км
Рис. 83. Средняя концентрация примесей, удерживаемых фильтрующим элементом:
Рис. 83. Средняя концентрация примесей, удерживаемых фильтрующим элементом:
/ — двигатели ГАЗ-51 с фильтрующим элементом ДАСФО-ЭФА; 2 — то же, с элементом ЭФ-КП; 3 — то же (масло с присадкой МНИ ИП-22к); 4 — то же с элементом ДАСФО-ЭФА; 5-двигатели ЗИЛ-164 с элементом ЭФ-КП;6 — то же, с элементом.ДАСФО-ЭФА./ — двигатели ГАЗ-51 с фильтрующим элементом ДАСФО-ЭФА; 2 — то же, с элементом ЭФ-КП; 3 — то же (масло с присадкой МНИ ИП-22к); 4 — то же с элементом ДАСФО-ЭФА; 5-двигатели ЗИЛ-164 с элементом ЭФ-КП;6 — то же, с элементом.ДАСФО-ЭФА.Сравнительные эксплуатационные испытания фильтрующих элементов ЭФ-КП и ДАСФО-ЭФА проводились на 350 автомобилях и автобусах с двигателями ГАЗ-51 и ЗИЛ-164. Среднесуточный пробег грузовых автомобилей достигал 194—215 км, автобусов — 246 км. Общий пробег всех автомобилей составил свыше 10 млн. км. Было установлено, что фильтрующие элементы ЭФ-КП обеспе- . чивают нормальную работу двигателей.
/ — двигатели ГАЗ-51 с фильтрующим элементом ДАСФО-ЭФА; 2 — то же, с элементом ЭФ-КП; 3 — то же (масло с присадкой МНИ ИП-22к); 4 — то же с элементом ДАСФО-ЭФА; 5-двигатели ЗИЛ-164 с элементом ЭФ-КП;
6 — то же, с элементом.ДАСФО-ЭФА.
/ — двигатели ГАЗ-51 с фильтрующим элементом ДАСФО-ЭФА; 2 — то же, с элементом ЭФ-КП; 3 — то же (масло с присадкой МНИ ИП-22к); 4 — то же с элементом ДАСФО-ЭФА; 5-двигатели ЗИЛ-164 с элементом ЭФ-КП;
6 — то же, с элементом.ДАСФО-ЭФА.
Для выяснения влияния присадок к -маслам на работу фильтрующих элементов автомобили испытывали на маслах
двух сортов: АК-10 беа присадок и АС-9,5 с 4,5% присадки МНИ ИП-22к. В течение всего срока испытаний каждый автомобиль работал только на масле одного сорта. Было установлено, что масло может работать без замены 6000 км, а фильтрующие элементы следует сменять через 3000 км пробега автомобиля.
Эффективность очистки масла элементами определяли по концентрации суммарных примесей в пробах, отбиравшихся через каждую тысячу километров пробега автомобиля.
На рис. 83 представлены кривые изменения суммарной концентрации примесей в масле АК-Ю из двигателей автомобилей при работе с фильтрующими элементами двух конструкций. Из приведенных на рис. 83 данных следует, что фильтрующие элементы ЭФ-КП на всем протяжении испытания очищали масло более эффективно, чем элементы ДАСФО-ЭФА. В двигателях ГАЗ-51', работавших на масле АК-Ю без присадки, элементы обеих конструк- ций очищали масло примерно одинаково.
Привес фильтрующих элементов при пробеге автомобиля 3000 км в случае ЭФ-КП был большим примерно на 14%, причем привес элементов типов ЭФ-КП и ДАСФО-ЭФА из двигателей, работавших на масле без присадки, был более чем в 2 раза выше, чем в случае масла АС-9,5 с присадкой. Так, при работе двигателей ГАЗ-51 на масле АК-10 минимальный привес был 142 г, а максимальный 566 г, а при работе этих же двигателей на масле с при-; садкой МНИ ИП-22к соответственно 40 и 334 г. В автобусных дви* гателях привес фильтрующих элементов изменялся по циклам от 328 др 498 г. .
Бумажный фильтрующий элемент тепловоза
ТЭЗ/
Сменный фильтрующий элемент, устанавливаемый в корпусе фильтра тонкой очистки тепловозов ТЭЗ (рис. 84), состоит из следующих основных деталей:
двух полос фильтровальной бумаги;
ленты тонкого проставочного картона;
металлического каркаса;
наружного предохранительного картонного корпуса.
Фильтрующим материалом являются две полосы фильтровальной бумаги (ГОСТ 12026—66) длиной 15 000 мм и шириной 116 мм
каждая, согнутые пополам по длине с отогнутыми по всей длине (на 8 мм) краями.
Лента проставочного картона представляет собой сплошную полосу гофрированного тонкого картона толщиной 0,5 мм, высотой 106 мм и длиной 15 000 мм. По всей длине на расстоянии 10 мм пробиты отверстия диаметром по 5 мм.
Металлический каркас представляет трубку высотой 115 мм, наружным диаметром 35 мм и внутренним 32 мм. В средней части трубки по ее окружности, на равном расстоянии друг от друга просверлены четыре отверстия
(диаметром по(диаметром поРис. 84. Фильтрующий элемент тепловоза ТЭЗ.Рис. 84. Фильтрующий элемент тепловоза ТЭЗ.5 мм) для отвода профиль-5 мм) для отвода профиль-трованного масла.
(диаметром по
(диаметром по
Рис. 84. Фильтрующий элемент тепловоза ТЭЗ.
Рис. 84. Фильтрующий элемент тепловоза ТЭЗ.
5 мм) для отвода профиль-
5 мм) для отвода профиль-
Предохранительный корпус сдёлан из полосы картона (ГОСТ 9347—60) длиной 550 мм и высотой 112 мм, склеенного по окружт .
пости.
Ленту проставочного картона вставляют краями в согнутые полосы фильтровальной бумаги, на отогнутые края которой тонким
слоем наносят клей (жидкое стекло), и плотно навивают на металлический каркас. При навивке края фильтровальной бумаги склеиваются, образуя карманы, и таким образом закрывают доступ нефильтрованному маслу к отверстиям, отводящим чистое масло.
По окончании навивки фильтрующий элемент скрепляют стяжной полосой картона, ширина которой равна 25 мм и длина 550 мм.
Рнс. 85. Фильтр тонкой очистки масла иа дизелях типа ЯАЗ:Рнс. 85. Фильтр тонкой очистки масла иа дизелях типа ЯАЗ:Стяжную полосу по всей окружности приклеивают к проставочному картону по' линии отверстий, отводящих фильтрованное масло к центральной полости. С наружной стороны элемент покрывают предохранительным картонным корпусом. который приклеивают к элементу по линии стяжной полосы.
Рнс. 85. Фильтр тонкой очистки масла иа дизелях типа ЯАЗ:
Рнс. 85. Фильтр тонкой очистки масла иа дизелях типа ЯАЗ:
Циркулирующее в двигателе масло заполняет все пространство фильтра и поступает в карманы бумажной ленты. Далее под давлением около 2 kIW оно проходит через фильтрующую бумагу, очищается от загрязнений, поступает к отводным отверстиям в проставочном картоне и по ним в центральную трубку фильтрующего элемента.
Фильтрующие элементы из минеральной ваты и древесной муки
На дизелях типа ЯАЗ-204, ЯАЗ-206 и др. устанавливают фильтрующие элементы из
/ — центральная трубка; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — болт; 6 — прокладка; 7 — фильтрующий элемент из древесной муки;8 — внутренняя перфорированная трубка; 9 — наружный сетчатый каркас;10 — пробка./ — центральная трубка; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — болт; 6 — прокладка; 7 — фильтрующий элемент из древесной муки;8 — внутренняя перфорированная трубка; 9 — наружный сетчатый каркас;10 — пробка.минеральной ваты (рис. 85), представляющие собой изделие, сформованное в виде цилиндра, заключенного между двумя стальными крышками с сальниками. Внутри фильтрующего цилиндра расположена перфорированная трубка, которую обертывают несколькими слоями плотной
/ — центральная трубка; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — болт; 6 — прокладка; 7 — фильтрующий элемент из древесной муки;8 — внутренняя перфорированная трубка; 9 — наружный сетчатый каркас;
10 — пробка.
/ — центральная трубка; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — болт; 6 — прокладка; 7 — фильтрующий элемент из древесной муки;8 — внутренняя перфорированная трубка; 9 — наружный сетчатый каркас;
10 — пробка.
ткани во избежание проникновения в фильтруемое масло мельчайших частиц минеральной ваты. Наружная поверхность элемента предохранена тонкой редкой металлической сеткой, склеенной материалом типа марли или
мешковины.мешковины.Масло, поступающее под давлением в корпус фильтра, заполняет пространство между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью элемента и, проходя в радиальном направлении через всю толщу фильтрующего материала к перфорированной трубке, оставляет на поверхности и в порах материала загрязняющие примеси. Пройдя защитный чехол, фильтрованное масло собирается во внутренней полости перфорированной трубки и далее посту- пает в маслоотводящий канал.
мешковины.
мешковины.
В настоящее время применяют новый фильтрующий элемент тонкой очистки масла (и дизельного топлива) с недефицитным н
более дешевым наполнителем из древесной муки взамен элементов из минеральной ваты. Такая замена привела также к упрощению технологии их изготовления.
Наполнитель элемента состоит из древесной муки, к которой добавляют пу'львербакелит (25% от веса муки). В смесь древесной муки и пульвербакелита вводят также 25% дизельного топлива, затем ее перемешивают, формуют и спекают в электрических печах при 160—200° С в течение 2 ч. В процессе спекания дизельное топливо испаряется, вследствие чего элемент становится пористым.
Эффективность очистки масла (и топлива) элементами из минеральной ваты и древесной муки значительно ниже, чем другими. фильтрующими элементами, из-за сравнительно быстрого блокирования пористой структуры наружных слоев фильтрующего материала продуктами, загрязняющими работающее масло.
Фильтрующие элементы из хлопчатобумажной путанки
Для тонкой очистки масла на двигателях КДМ-100, а также в фильтрах тепловозов ТЭ1 и ТЭ2 применяются фильтрующие элементы из хлопчатобумажной путанки.
В двигателях КДМ-100 и КДМ-46 фильтры тонкой и грубой очистки объединены в одном корпусе; таких корпусов смонтировано на общем каркасе два (рис. 86). В наружной секции, выполненной в виде проволочно-навивного фильтра, проводится грубая очистка масла, во внутренней секции — тонкая очистка. Фильтрующим материалом в элементе тонкой очистки служит хлопчатобу-
• мажная путанка от № 20 до № 40 прядильного производства. Масло, подаваемое из картера масляным насосом, попадает внутрь кожухов фильтров. Из кожухов оно проходит параллельно двумя путями: а) через проволочно-навивные фильтры грубой очистки щ б) через фильтрующие элементы из хлопчатобумажной путанки тонкой очистки.
Масло, прошедшее проволочно-навивные фильтры, поступает в главный маслопровод для подачи к трущимся поверхностям.
К секции тонкой очистки масло поступает между каркасами фильтров грубой и тонкой очистки. Масло, прошедшее тонкую очистку, направляется во внутреннее пространство сетчатого каркаса, а оттуда через сверление в стержне фильтра по специальному каналу стекает в картер двигателя.
В тепловозах ТЭ1 и ТЭ2 для тонкой очистки масла служит хлопчатобумажная путанка, уложенная в перфорированные сталь- 1 ные цилиндры. На двигателях устанавливают по два фильтра, каждый из которых представляет стальной перфорированный корпус с крышкой, закрепляемой четырьмя откидными болтами.
В корпус вставляют фильтрующий элемент — цилиндрический перфорированный металлический стакан, внутри которого
14 Зак. 255.209
ТАБЛИЦА 54
Показатели качества масла из двигателей работавших без фильтра и с фильтром тонкой очистки (хлопчатобумажная путанка)
Показатели
Исходное 4 масло
' Работа без фильтра тонкой очистки в течение
Работа с фильтром тонкой очистки в течение
795 ч
845 ч
895 ч
975 ч
795 ч
845 ч •
895 ч
975, ч
Вязкость, V50 "сст . . .
60,60
46,93
—
49,75
49,47
48,48
44,97
43,43
Температура вспышки, °C
206
163
—
167
165
'i
162
163
162
Кислотное число, мг
0,39
0,40
0,35
КОН/г
Отсутствие
0,30
—
—
0,34
—
Коксуемость, % . . . .
1,195
1,807
—
1,769
1,670
1,316.
1,102
1,102
' 1,103
Зольность, %
0,6582 ■
: 0,6610
—
0,6784
0,6674
0,6132
—
0,5406
0,5368
Содержание, %
суммарных механических примесей
0,373
1,1610
1,2410
1,2690
( 1,2380
0,669 .
0,543.,
0,542
. 0,529
в том числе
асфальтенов . . .
0,052
0,0290
0,0490
0,0720
. 0,1060
0,080
. 0,024
0,014
неорганических компонентов . .
0,271
0,5100
0,5110
0,5270
0,4800
0,349
0,314
—
0,289
карбенов и кар- боидов . . . .'
0,050
0,6220
0,6810
0,6700
0,6520
0,240
0,205
—
0,226
■ бария ......
0,286
0,6610
—
—
0,2940
0,281
0,275
—
0,234
железа ......
0,0011
0,3030
. — \
0,0050
0,0031
0,0036
—
0,0031
нейтральных смол
—
0,0044
—
5,29
'5,57
—
—
5,36
5,47
двигателях речных теплоходов, автомобилей МАЗ-525, МАЗ-530, дизель-электротракторов С-250двигателях речных теплоходов, автомобилей МАЗ-525, МАЗ-530, дизель-электротракторов С-250шин.шин.и других маи других маРис. 87. Масляный фильтр для двигателей типов Д6, Д12:Рис. 87. Масляный фильтр для двигателей типов Д6, Д12:/ — перепускной клапан; 2 — металлический корпус; 3—перфорированный корпус; 4 — фильтрующий элемент тонкой очнсткн; 5 — фильтрующий элемент грубой6 очистки; 6 — центральная трубка; 7 — латунная трубка для отвода фильтрованного масла; 8 —прокладка; 9 —крышка; 10 — стяжной болт; //, 13 — пружины; /2 —втулка с отверстиями; 14 — латунная втулка; /5 —запорный клапан./ — перепускной клапан; 2 — металлический корпус; 3—перфорированный корпус; 4 — фильтрующий элемент тонкой очнсткн; 5 — фильтрующий элемент грубой6 очистки; 6 — центральная трубка; 7 — латунная трубка для отвода фильтрованного масла; 8 —прокладка; 9 —крышка; 10 — стяжной болт; //, 13 — пружины; /2 —втулка с отверстиями; 14 — латунная втулка; /5 —запорный клапан.
двигателях речных теплоходов, автомобилей МАЗ-525, МАЗ-530, дизель-электротракторов С-250
двигателях речных теплоходов, автомобилей МАЗ-525, МАЗ-530, дизель-электротракторов С-250
шин.
шин.
и других ма
и других ма
Рис. 87. Масляный фильтр для двигателей типов Д6, Д12:
Рис. 87. Масляный фильтр для двигателей типов Д6, Д12:
/ — перепускной клапан; 2 — металлический корпус; 3—перфорированный корпус; 4 — фильтрующий элемент тонкой очнсткн; 5 — фильтрующий элемент грубой6 очистки; 6 — центральная трубка; 7 — латунная трубка для отвода фильтрованного масла; 8 —прокладка; 9 —крышка; 10 — стяжной болт; //, 13 — пружины; /2 —втулка с отверстиями; 14 — латунная втулка; /5 —запорный клапан.
/ — перепускной клапан; 2 — металлический корпус; 3—перфорированный корпус; 4 — фильтрующий элемент тонкой очнсткн; 5 — фильтрующий элемент грубой6 очистки; 6 — центральная трубка; 7 — латунная трубка для отвода фильтрованного масла; 8 —прокладка; 9 —крышка; 10 — стяжной болт; //, 13 — пружины; /2 —втулка с отверстиями; 14 — латунная втулка; /5 —запорный клапан.
расположена центральная трубка с перепускным клапаном, служащая для отвода фильтрованного масла. На перфорированную трубку надевают цилиндрический стакан, предотвращающий попадание нитей хлопчатобумажной путанки в полость фильтрованного масла.
Применение даже хлопчатобумажных фильтрующих элементов, которые значительно менее эффективны, чем бумажно-картонные элементы (например, на дизельном двигателе Шкода 6—L275 мощностью 400 л. с. теплохода «Академик Веденеев»), уменьшает содержание механических примесей вдвое по сравнению с двигателем, не оборудованным фильтром (табл. 54V
Масляные фильтры КИМАФ-СТЗ дли двигателей типов Д6 и Д12
Масляный фильтр для двигателей типа Д6 (рис. 87) состоит из секций грубой и тонкой очистки масла. Такие фильтры устанавливают на-
Секция грубой очистки представляет собой стальной стакан с продольными гофрами, на которые намотана гофрированная латунная лента, имеющая на одной стороне выступы высотой 0,075 мм, отстоящие друг от друга на 3,6 мм.
Секция тонкой очистки состоит из дырчатого стального корпуса и расположенного внутри него сменного картонного фильтрующего элемента. Для тонкой очистки масла к фильтру КИМАФ-СТЗ выпускают сменные фильтрующие элементы типа АСФО; со второй половины 1967 г. начался выпуск элементов типа ФКП, более эффективных, чем АСФО, для изготовления которых требуется значительно меньше картона.
Фильтрующий элемент типа АСФО (рис. 88, а) представляет собой пакет, набранный' на двух стальных стержнях из картонных пластин и картонных лучевых прокладок. Пластины и прокладки, изготовленные из толстого картона, расположены попеременно и зажаты между двумя картонными дисками. Лучевые прокладки и картонные пластины имеют центральные отверстия, которые образуют маслоотводящий канал. Для отвода фильтрованного масла в этот канал в лучевых прокладках предусмотрены канавки.
Элемент типа ФКП (рис. 88, б) представляет собой пакет, со- - бранный из картонных фильтрую- И щих пластин и прокладок, промежуточных прокладок и глухих пластин. Фильтрующий пакет расположен между двумя дисками из толстого картона и скреплен стальными стяжками с запорными шайбами.
В пластинах и прокладках имеются просечки, которые образуют центральный канал для отвода фильтрованного масла.
Для поступления загрязненного масла во внутренние (грязевые) отсеки, образованные вы- . сечками в прокладках, на фильт
Рис. 88. Фильтрующие элементы к фильтру КИМАФ-СТЗ: а-АСФО; б-ФКП.Рис. 88. Фильтрующие элементы к фильтру КИМАФ-СТЗ: а-АСФО; б-ФКП.рующих пластинах, а также в крышке и дне имеются круглые .-отверстия. Для этих же целей служат и промежуточные прокладки, по высоте набранные из 5—6 шт. Их располагают в верхней и нижней частях элемента, а перед ними устанавливают глухие пластины. Все это не только значительно снижает гидравлическое сопротивление элемента, но и повышает эффективность фильтрации, а также увеличивает объем грязевых отсеков.
Рис. 88. Фильтрующие элементы к фильтру КИМАФ-СТЗ: а-АСФО; б-ФКП.
Рис. 88. Фильтрующие элементы к фильтру КИМАФ-СТЗ: а-АСФО; б-ФКП.
Эксплуатационные испытания фильтров КИМАФ-СТЗ с элементами типов АСФО и ФКП проводились В/К «Реготмас» совместно с Московским речным пароходством на судовых Дизелях ЗД6 (140 л. с.), установленных на речных теплоходах, пассажирских и буксирных. Теплоходы имели по два двигателя. На левом двигателе устанавливали серийный фильтрующий элемент типа АСФО, а на правом — опытный типа ФКП.
В масляные системы двигателей заливали авиационное масло ■ МК-22 или МС-20, не содержащее присадки. В картер двигателей для компенсации угара доливали то же авиационное масло. Фильтрующие элементы сменяли через каждые 100 ч работы. На некоторых теплоходах (табл. 55) фильтрующие элементы сменяли
Результаты и
:пытаиий
фильтрующих элементов типа АСФО и ФКП на двигателях
:о сменой
ТАБЛИЦА 55 масла
Тип
- Исходное масло
Продолжительность паботы мята «
—
Показатели
фильтрую щего
элемента
*
50
100
0
50
100
0
100
0
100
Вязкость Vioo, сст
ФКП
АСФО
19,4
—
20,0
19,9
19,8
19,0
- —
20,6
19,7
20,1
19,8
19,8
£
19,3
20,6
Температура вспышки, °C
ФКП
АСФО
—
— \
19,6
200
198
196
1
190
‘ 190
*—
205
218
200
202
Кислотное число,
ФКП
0,18
0,22
мг КОН/г
АСФО
0,05
0,22
0,19
—
0,18
0,24
0,07
0,10
0,12
0,19
0,05
0,10
0,16
0,17
Коксуемость, %
ФКП
0,45
0,51
0,31
АСФО
0,47
0,40
0,35
0,48
—
0,51
0,50
0,54
0,36
0,50
—
0,69
Зольность, %
ФКП
0,01
0,02
0,003
•
АСФО
0,015
0,01
0,005
0,01
—
0,01
Содержание механических примесей (с при-
0,01
0,01
0,004
0,01
—
0,02
ФКП
АСФО
0,1030
0,2040
0,2180
0,1780
0,1910
0,1 НО
0,0790
0,2180
0 1170
0,2110
0,3340
менением ПАВ), %
0,0920
0,2460
0,2800
0,2240
0,2280
0,2410
0,1760
0,2620
0,1530
ТАБЛИЦА 56
> Результаты испытаний фильтрующих элементов типов АСФО и ФКП без смены масла в двигателях
Показатели
Тип фильтрующего элемента
Исходное масло
Продолжительность работы масла, ч
50
100
200
300
400
500
600
800
1000
Вязкость V100, сст
ФКП
19,8
19,7
20,9
20,0
20,3
20,0
—
19,9
20,5
20,1
АСФО
19,9
20,5
20,2
20,6
—
20,2
—
20,3
20,3
20,4
Температуравспыш
ки, °C
ФКП
АСФО
240
245
—
212
220
215
217
—
213
. 222
—
212
210
—
Кислотное ' число,
ФКП
0,1
0,2
0,13 ‘
0,14
0,12
0,16
0,16
0,14
0,12
0,10
мг КОН/г
АСФО
0,2 -
0,2
0,12
6,2
, 0,16
0,18
0,17
0,18
0,15
0,17
Число омыления,
ФКП
1,95
1,90
1,62
1,56
—
1,62
—
—
—
мг КОН/г
АСФО
—
1,40
2,24
2,18
2,07
2,70
1,96
. 2,35
2,07
2,06
Коксуемость, %
ФКП
0,38
0,48
0,49
0,53
0,55
0,59
0,60
0,56
0,49
0,49
АСФО
0,34
0,54
■ 0,58
0,75
0,70
0,72
0,71
0,76
—
0,82
Зольность, %
ФКП
0,004
0,02
0,01
0,01
0,005
0,009
0,005
0,005
0,009
0,005
АСФО
0,002
0,01
0,01
0,02
0,01
0,01
0,01
0,008
0,01
0,07
Содержание мехаииче-
ФКП
Отсут-
0,1950
0,2310
0,2050
0,1885
0,2790
—
0,2030
0,2470
0,2590
ских примесей (с при-
АСФО
ствие
6.1960
0,4100
менеиием ПАВ), %
То же
0,3140
0,3640
0,3580
0,3850
0,3930
0,3960
одновременно со сменой масла из картеров двигателей (через '■ .100 ч), а на других (табл. 56)—испытание проводили без смены ■ масла в течение 1000 ч. г Я
очищают масло значительно лучше, чем элементы типаочищают масло значительно лучше, чем элементы типаАСФО.АСФО.Из данных табл. 55 и 56 видно, что фильтрующие элементы типа фкп
очищают масло значительно лучше, чем элементы типа
очищают масло значительно лучше, чем элементы типа
АСФО.
АСФО.
Полнопоточные бумажные фильтры
За рубежом на современных двигателях широко распро- ■ странена полнопоточная фильтрация масла, при которой все мае- ■ ло, поступающее в главную магистраль, подвергается тонкой очист- е ке. Проведенными исследованиями доказано, что применение на я двигателях внутреннего сгорания полнопоточной тонкой фильтра- Я ции масла приводит к снижению износа основных деталей в 2— Я 3 раза по сравнению с частичной тонкой фильтрацией.Я
Для обеспечения необходимой пропускной способности полно- Я поточного фильтрующего элемента бумагу подбирают обычно с размером пор 20—25 мк. По мере загрязнения при эксплуатации 1 размеры пор таких элементов уменьшаются, что приводит также к Я уменьшению размеров пропускаемых, через фильтрующую перего- ’ 1 родку частиц.
Полнопоточная фильтрация применима при условии использо- I вания в двигателях внутреннего сгорания масел с высокоэффектив- | ными диспергирующими (моющими) присадками (ВНИИ НП-360, МНИ ИП-22к и др.). В противном случае углеродистые и другие загрязняющие частицы коагулируют в крупные агломераты, цементированные асфальто-смолистыми продуктамй, и блокируют поры фильтрующей перегородки, что приводит к сравнительно быстрому выходу фильтра из строя.
Установлено, что полнопоточные бумажные фильтры с размером пор 20—25 мк (и центрифуги) почти не извлекают из масла несработавшуюся присадку, но выделяют вместе с примесями сработавшуюся присадку, адсорбированную на частицах загрязнений, не выпавших благодаря этому в виде отложений на деталях двигателя.
Весь период работы полнопоточного фильтра на двигателе может быть разделен на три фазы.
Первая фаза — начальный период работы, характеризующийся большой пропускной способностью фильтрующего элемента и его малым гидравлическим сопротивлением. В это время па фильтрующей перегородке удерживаются только наиболее крупные частицы загрязнений, а основная масса их свободно проходит через поры бумаги. В результате содержание загрязняющих примесей (в основном мелких) в масле увеличивается.
Во второй фазе наблюдается резкое возрастание гидравлического сопротивления элемента вследствие блокировки пор его фильтрующей перегородки и увеличения количества удерживаемых частиц загрязнений. Содержание загрязняющих примесей в масле 216
Рис. 89. Полнопоточные фильтрующие элементы типа «Микроник»:/ — фирмы «Fram»; б —фирмы «Мап»Рис. 89. Полнопоточные фильтрующие элементы типа «Микроник»:/ — фирмы «Fram»; б —фирмы «Мап»элемента внутри шторы расположена металлическая перфорированная трубка, а снаружи обечайка, предохраняющая, кроме того, штору от механических повреждений. С торцов штора, трубка и обечайка приклеены к картонным крышкам.Фильтрующий элемейт фирмы «Мап» также имеет бумажную фильтрующую штору и центральную перфорированную трубку. Обечайка его выполнена из картона. К картонным крышкам элемента приклеены кольцевые резиновые прокладки, обеспечивающие уплотнение элемента в корпусе фильтра. Для полнопоточных фильтров применяется специальная бумага, пропитанная смолами. При нагреве гофрированного элемента бумажного фильтра смола полимеризуется, часть ее фракций испаряется, в бумаге (основе) появляются поры различного размера, через которые проходит масло. Бумага, используемая для изготовления элементов масляных фильтров, кроме пористости, должна обладать высокой прочностью как в сухом, так и в промасленном (мокром) состоянии при высокой температуре,элемента внутри шторы расположена металлическая перфорированная трубка, а снаружи обечайка, предохраняющая, кроме того, штору от механических повреждений. С торцов штора, трубка и обечайка приклеены к картонным крышкам.Фильтрующий элемейт фирмы «Мап» также имеет бумажную фильтрующую штору и центральную перфорированную трубку. Обечайка его выполнена из картона. К картонным крышкам элемента приклеены кольцевые резиновые прокладки, обеспечивающие уплотнение элемента в корпусе фильтра. Для полнопоточных фильтров применяется специальная бумага, пропитанная смолами. При нагреве гофрированного элемента бумажного фильтра смола полимеризуется, часть ее фракций испаряется, в бумаге (основе) появляются поры различного размера, через которые проходит масло. Бумага, используемая для изготовления элементов масляных фильтров, кроме пористости, должна обладать высокой прочностью как в сухом, так и в промасленном (мокром) состоянии при высокой температуре,
Рис. 89. Полнопоточные фильтрующие элементы типа «Микроник»:
/ — фирмы «Fram»; б —фирмы «Мап»
Рис. 89. Полнопоточные фильтрующие элементы типа «Микроник»:
/ — фирмы «Fram»; б —фирмы «Мап»
элемента внутри шторы расположена металлическая перфорированная трубка, а снаружи обечайка, предохраняющая, кроме того, штору от механических повреждений. С торцов штора, трубка и обечайка приклеены к картонным крышкам.
Фильтрующий элемейт фирмы «Мап» также имеет бумажную фильтрующую штору и центральную перфорированную трубку. Обечайка его выполнена из картона. К картонным крышкам элемента приклеены кольцевые резиновые прокладки, обеспечивающие уплотнение элемента в корпусе фильтра. Для полнопоточных фильтров применяется специальная бумага, пропитанная смолами. При нагреве гофрированного элемента бумажного фильтра смола полимеризуется, часть ее фракций испаряется, в бумаге (основе) появляются поры различного размера, через которые проходит масло. Бумага, используемая для изготовления элементов масляных фильтров, кроме пористости, должна обладать высокой прочностью как в сухом, так и в промасленном (мокром) состоянии при высокой температуре,
элемента внутри шторы расположена металлическая перфорированная трубка, а снаружи обечайка, предохраняющая, кроме того, штору от механических повреждений. С торцов штора, трубка и обечайка приклеены к картонным крышкам.
Фильтрующий элемейт фирмы «Мап» также имеет бумажную фильтрующую штору и центральную перфорированную трубку. Обечайка его выполнена из картона. К картонным крышкам элемента приклеены кольцевые резиновые прокладки, обеспечивающие уплотнение элемента в корпусе фильтра. Для полнопоточных фильтров применяется специальная бумага, пропитанная смолами. При нагреве гофрированного элемента бумажного фильтра смола полимеризуется, часть ее фракций испаряется, в бумаге (основе) появляются поры различного размера, через которые проходит масло. Бумага, используемая для изготовления элементов масляных фильтров, кроме пористости, должна обладать высокой прочностью как в сухом, так и в промасленном (мокром) состоянии при высокой температуре,
снижается. Для предотвращения резкого снижения подачи масла в главную магистраль двигателя в конце этой фазы открывают перепускной клапан, и часть масла поступает в главную магистраль, - минуя фильтрующий элемент.
Третья фаза характеризуется дальнейшим повышением гидравлического сопротивления фильтрующего элемента, вызванным нарастанием количества удерживаемых частиц загрязнений, что приводит к снижению скорости прохождения масла через фильтр. Основной поток масла идет через перепускной клапан. В конце этой - фазы вследствие практически полной потери пропускной способности фильтрующий элемент прекращает работу, и концентрация загрязняющих примесей в масле после минимума начинает резко ' увеличиваться. Отработанный фильтрующий элемент подлежит замене новым.
В настоящее время за рубежом получили наибольшее распространение полнопоточные фильтрующие элементы типа «Микроник» фирмы «Fram» (рис. 89, а) и фирмы «Мап» (рис. 89,6). Фильтрующий элемент фирмы «Fram» имеет бумажную штору, сложенную в виде многолучевой звездочки. Для обеспечения жесткости
Рис. 90. Полнопоточный бумажный фильтрующий элемент ФС:а-общий вид; б - фильтрующая штора со спирально-ступенчатой формой складки.Рис. 90. Полнопоточный бумажный фильтрующий элемент ФС:а-общий вид; б - фильтрующая штора со спирально-ступенчатой формой складки.
Рис. 90. Полнопоточный бумажный фильтрующий элемент ФС:
а-общий вид; б - фильтрующая штора со спирально-ступенчатой формой складки.
Рис. 90. Полнопоточный бумажный фильтрующий элемент ФС:
а-общий вид; б - фильтрующая штора со спирально-ступенчатой формой складки.
Срок службы полнопоточных фильтрующих элементов в автомобилях соответствует 5000—10 000 км пробега. Износ деталей двигателя снижается, например цилиндровых втулок на 19%, коренных шеек на 50% и шатунных — на 60%.
Преимущество полнопоточного фильтра тонкой очистки масла заключается также в том, что уменьшается вероятность попада
ния к трущимся парам круп- Я ных частиц загрязнений.Я
Полнопоточная фильтра- Я ция масла применяется в Я .настоящее время в нашей Я стране на новых моде- Я лях легковых автомобилей: Я МЗМА-412, ГАЗ-24 и Волж- Я ского автомобильного за- Я вода.И
На рис. 90 показан пол- J НОПОТОЧНЫИ фильтрующий ) элемент для двигателей МЗМА-412 и ГАЗ-24, разработанный и испытанный НАМИ совместно с автомо- ; бильными заводами ГАЗ и ■ МЗМА. Элемент, условно названный в НАМИ элементом ФС, имеет штору, по : форме складки аналогичную фильтрующей шторе элементов для очистки дизельного топлива, изготовляемых на , автоматах, разработанных в ' НИИ Тракторсельхозмаша. Для полнопоточных фильтрующих элементов тонкой очистки масла в карбюраторных и дизельных двигателях применяют специальную бумагу БФМ (бумагу для масляных фильтров).
Учитывая большое значение полнопоточной фильтрации и отсутствие доступной широким кругам читателей литературы по это- ; му вопросу, остановимся кратко на конструкции полнопоточного ‘ бумажного фильтрующего элемента (ПБФ) типа ФС.‘
Фильтрующий элемент со спирально-ступенчатой формой склад-- - ки образуют из цилиндрического рукава бумаги БФМ, соседние сечения которого, отстоящие друг от друга на расстоянии диаметра рукава или несколько меньшем, поворачивают относительно друг друга примерно на 90° (см. рис. 90,6; для наглядности часть фильтрующей шторы развернута наполовину, другая часть развер- / нута полностью). Боковой шов фильтрующей шторы склеивают. : Сложенную штору вместе с картонной обейчайкой завальцовывают. ' в верхнюю и нижнюю металлические крышки. 218
1>Ж™™1>Ж™™Рис. 91. Схема установки полнопоточного фильтра в системе смазки двигателя ГАЗ-24: ■ / — крышка маслоналивной горловины; 2—перепускной клапан; 3— масляный фильтр; 4 — масляный иа- сое; 5— масляный радиатор.Рис. 91. Схема установки полнопоточного фильтра в системе смазки двигателя ГАЗ-24: ■ / — крышка маслоналивной горловины; 2—перепускной клапан; 3— масляный фильтр; 4 — масляный иа- сое; 5— масляный радиатор.
1>Ж™™
1>Ж™™
Рис. 91. Схема установки полнопоточного фильтра в системе смазки двигателя ГАЗ-24: ■ / — крышка маслоналивной горловины; 2—перепускной клапан; 3— масляный фильтр; 4 — масляный иа- сое; 5— масляный радиатор.
Рис. 91. Схема установки полнопоточного фильтра в системе смазки двигателя ГАЗ-24: ■ / — крышка маслоналивной горловины; 2—перепускной клапан; 3— масляный фильтр; 4 — масляный иа- сое; 5— масляный радиатор.
В НАМИ было установлено, что срок службы элемента ФС со спирально-ступенчатой формой складки фильтрующей перегородки на 20% больше, чем элемента типа «Микроник» с многолучевой шторой.
На рис. 91 приведена схема установки полнопоточного фильтра в системе смазки двигателя ГАЗ-24.
Следует отметить, что отечественные прлнопоточные фильтрующие элементы для легковых автомобилей МЗМА-412 и ГАЗ-24 и
наиболее распространенные полнопо- ’ точные элементы зарубежных фирм («Fram», «Мап») взаимозаменяемы.
На автомобиле, который будет выпускаться Волжским автомобильным заводом, будет применен полнопоточный масляный фильтр с бумажным фильтрующим элементом. Фильтр состоит из неразборного металлического ■ корпуса с помещенным внутри него бумажным фильтрующим элементом и двумя клапанами — перепускным и обратным. Масло, поступающее под давлением масляного насоса двигателя через восемь расположенных в крышке фильтра отверстий диаметром по 6 мм, отжимает края обратного клапана, входит в масляный фильтр, проходит через фильтрующий элемент или частично через перепускной клапан и очищенное поступает через центральное отверстие в двигатель. При загрязнении фильтрующего элемента масло частично или полностью' проходит через перепускной клапан, начинающий открываться при давлении 0,6—0,75 кГ)см2; полностью он открывается при давлении 1,5 кПсм2.
Фильтрующий элемент изготовлен по типу многолучевой звездочки (см. рис. 89). Он состоит из гофрированной бумажной ленты, свернутой в цилиндр и приклеенной по торцам сверху и снизу к картонным дискам. Высота активной части фильтрующего элемента 71 мм и диаметр 100 мм. Общая фильтрующая поверхность его около
1850 см2.
В некоторых конструкциях полнопоточных фильтров вставляется дополнительный фильтрующий вкладыш из пластмассы (этрол- Целлюлозы), служащий фильтром грубой очистки.
В Центральном научно-исследовательском дизельном институте (ЦНИДИ) разработано несколько опытных конструкций полнопоточных бумажных фильтрующих элементов, например элемент ФЭМП-6 с фильтрующей поверхностью 33 800 см2 (рис. 92).
Рис. 92. Полнопоточный фильтрующий элемент ФЭМП-6 (опытный):/ — крышка нижияя; ,2 —трубка; S —обечайка; 4 — штора фильтрующая из бумаги БФМ; 5— крышка верхняя; б — сальник (2 шт.) -Рис. 92. Полнопоточный фильтрующий элемент ФЭМП-6 (опытный):/ — крышка нижияя; ,2 —трубка; S —обечайка; 4 — штора фильтрующая из бумаги БФМ; 5— крышка верхняя; б — сальник (2 шт.) -Центробежные маслоочисти- тели
Рис. 92. Полнопоточный фильтрующий элемент ФЭМП-6 (опытный):
/ — крышка нижияя; ,2 —трубка; S —обечайка; 4 — штора фильтрующая из бумаги БФМ; 5— крышка верхняя; б — сальник (2 шт.) -
Рис. 92. Полнопоточный фильтрующий элемент ФЭМП-6 (опытный):
/ — крышка нижияя; ,2 —трубка; S —обечайка; 4 — штора фильтрующая из бумаги БФМ; 5— крышка верхняя; б — сальник (2 шт.) -
В последние годы на всех тракторах, на многих автомобилях, особенно последних моделей, и тепловозах стали применять центробежные маслоочистители. Центрифуги — по-, стоянно действующие агрегаты двигателя; использование сменных филь-
■ трующих элементов ключается.
автомобильногоавтомобильногоСистема смазки
автомобильного
автомобильного
полностью не ис-полностью не ис-и тракторного двигателей с включенной в нее центрифугой образует замкнутый контур, при котором масло,
полностью не ис-
полностью не ис-
поступающее из картера в центрифугу, после очистки в ней возвращается обратно, в картер. Поэтому эффективность очистки всего объема масла в двигателе зависит
от скорости отделения загрязняющих примесей в роторе центрифуги.
В процессе эксплуатации на автомобильных и тракторных двигателях центробежных маслоочистителей было установлено, что, с одной стороны, эффективность очистки в них масла от общих загрязнений значительно уступает обеспечиваемой фильтрами тонкой очистки со сменными фильтрующими элементами, но, с другой стороны, износ основных деталей шатунно-кривошипного механизма меньше, чем при работе двигателей, оборудованных сменными фильтрующими элементами. Так, концентрация суммарных примесей в масле при центрифугировании в 2,5—3,5 раза выше, чем при фильтрации сменными фильтрующими элементами, а износ деталей двигателей ниже —по цилиндрам в 1.5—4,5 раза, по коренным шейкам в 1,8—3,0 раза и по шатунным шейкам в 1,5—2,5 раза. Объясняется это тем, что при центрифугировании более крупные частицы загрязнений абразивного характера удаляются из работающего масла во много раз быстрее, а органические продукты, Составляющие основную массу загрязнений (80—95%) и находящиеся в тонкодисперсном состоянии, не увеличивают износа.
Следует учесть, что центрифугированием не могут быть удалены все высокодисперсные частицы. Существует так называемый предел центрифугирования, характеризующийся критическим размером частиц, ниже которого осаждение их в роторе не происхо-
Рис. 93. Центрифуга с гидрореактивным приводом:/, 6—каналы; 2—сопла; 3—отложения на стенк ах ротора; 4 — направляющие колодцы; 5 — корпус ротора.Рис. 93. Центрифуга с гидрореактивным приводом:/, 6—каналы; 2—сопла; 3—отложения на стенк ах ротора; 4 — направляющие колодцы; 5 — корпус ротора.ДИТ, как бы длительно ни продолжался процесс центрифугирова- ния.
Рис. 93. Центрифуга с гидрореактивным приводом:
/, 6—каналы; 2—сопла; 3—отложения на стенк ах ротора; 4 — направляющие колодцы; 5 — корпус ротора.
Рис. 93. Центрифуга с гидрореактивным приводом:
/, 6—каналы; 2—сопла; 3—отложения на стенк ах ротора; 4 — направляющие колодцы; 5 — корпус ротора.
В настоящее время наиболее широко распространены на автомобильных, тракторных и тепловозных двигателях центрифуги о гидрореактивным приводом. Действие этого привода основано на использовании реакции струй масла, вытекающих из сопел ротора. Для достижения требуемой скорости вращения ротора центрифуги (5000—6000 об1мин) необходим значительный расход масла на привод (до 9— 12 л/мин) при давлении его в магистрали 3—6 кТ/см2.
Принцип действия центрифуги с гидрореактивным приводом следующий (рис. 93). Масло из картера двигателя по каналу 1 в корпусе центрифуги подается под давлением в продольный канал оси ротора. Через имеющиеся в оси радиальные отверстия оно заполняет внутреннюю полость ротора и, пройдя предохранительные сетки, по направляющим колодцам 4 поступает к двум соплам 2. Сопла расположены на одинаковом расстоянии от оси ротора и направлены в противоположные стороны.
Струи масла, с большой скоростью вы; текающие из сопел в противоположных направлениях, создают реактивный момент, приводящий ротор во вращение. Масло из сопел попадает на стенки корпуса центрифуги и через канал 6 в нижней части корпуса отводится в картер двигателя. Под действием центробежных сил частицы загрязнений осаждаются на стенках ротора, образуя слои отложений 3.
Центрифуги с гидравлическим приводом турбинным приводом), как и центрифуги ( дом ротора (через редуктор или от вала с
(центрифуги с гидромеханическим приво- 'ного из узлов двига-(центрифуги с гидромеханическим приво- 'ного из узлов двига-теля), а также с электрическим приводом ротора от электродвигателя постоянного тока, не получили распространения.
(центрифуги с гидромеханическим приво- 'ного из узлов двига-
(центрифуги с гидромеханическим приво- 'ного из узлов двига-
Существуют два принципиально различных способа включения центрифуги: параллельный — на ответвлении главной магистрали и последовательный — в полном потоке (рис. 94).
При параллельном способе масло из насоса или отдельной его секции поступает в ротор центрифуги и после очистки сливается. , из сопел ротора в картер двигателя. Непосредственно в главную магистраль масло из ротора не поступает.
При последовательном включении масло насосом подается в ротор и там разделяется на два потока: первый, обычно не подвергающийся центробежной очистке, поступает к соплам на привод
ротора и сливается в картер; второй растекается по всему объему ) ротора и, пройдя в нем центробежный маслоочиститель, поступает через верхнее сверление оси в центральную маслоотводящую труб- 1 ку и из нее в главную магистраль (на рис. 94 для удобства сопо- ч - ставления приведена схема центрифуги, включенной последова-
тельно, с отводом очищенного масла не через центральную трубку 1 в оси, а через верхний трубопровод). Перед последовательновклю- я ченной центрифугой можно устанавливать перепускной клапан, от- ] регулированный на определенный перепад давления масла. При ) открытии перепускного клапана часть масла поступает в главную магистраль, минуя центрифугу. В этом случае последовательная Схема включения центрифуги превращается в шунтовую.
а6а6Рис. 94. Схема включения центрифуги в систему смазки двигателя: а - параллельное: б - последовательное; / -картер; 2 - насос; 3 - ограничительный клапан; 4 — центрифуга; 5—главная магистраль (подшипники); 6 — перепускной клапан.Рис. 94. Схема включения центрифуги в систему смазки двигателя: а - параллельное: б - последовательное; / -картер; 2 - насос; 3 - ограничительный клапан; 4 — центрифуга; 5—главная магистраль (подшипники); 6 — перепускной клапан.
а6
а6
Рис. 94. Схема включения центрифуги в систему смазки двигателя: а - параллельное: б - последовательное; / -картер; 2 - насос; 3 - ограничительный клапан; 4 — центрифуга; 5—главная магистраль (подшипники); 6 — перепускной клапан.
Рис. 94. Схема включения центрифуги в систему смазки двигателя: а - параллельное: б - последовательное; / -картер; 2 - насос; 3 - ограничительный клапан; 4 — центрифуга; 5—главная магистраль (подшипники); 6 — перепускной клапан.
Если при последовательном включении центрифуги вероятность попадания частиц в подшипники очень мала, то при параллельном включении она представляет значительную величину (не менее 50%). Поэтому в автомобильных и тракторных двигателях целесообразно включать центрифугу последовательно. Это подтверждается данными табл. 57, из которых видно, что применение пол* , нопоточных центрифуг позволяет значительно продлить срок служ* 1 бы двигателей.
ТАБЛИЦА 57
Влияние способа включения центрифуги на износ деталей тракторов
Марка двигателя
Способ включения 'центрифуги
Продолжительность работы тракторов ч
Измеряемые детали
Максимальный износ, мм
Межремонтный период ч
шеек
вкладышей
СМД-/14
Последовательное
2 279
3-я ' коренная шейка
0,03
0,045
5 200
Д-50
Параллельное
1 928
То же
0,075
0,045
2 750
Последовательное
2619
, »
0,050
0,02
7 300
Д-54
Параллельное
2 734
»
0,02
0,02
13 700
Последовательное
2 000
Шатунные шейки
0,0157
0,036
5 400
Параллельное
2 000
»»
0,029
0,057
3 250
При установке полнопоточных центрифуг частицы размером свыше 5 м в картерном масле практически отсутствуют. Общая степень очистки масла (по содержанию механических примесей в масле картера) одинакова как при параллельном, так и при последовательном способе включения центрифуги.
Полнопоточные масляные центрифуги
В отличие от двухсекционного фильтра очистки масла, состоящего из фильтра грубой очистки и неполнопоточной центрифуги (или фильтрующего элемента) полнопоточная центрифуга —
, Рис. 95. Полнопоточная масляная центрифуга:
1— корпус; 5-форсунки; 3-крышка ротора; 4 — корпус ротора; 5-ось ротора; б — колпак; н 7 —трубка для отвода масла; 8— перепускной клапан; 9 — маслоотражатель,
это односекционный масляный фильтр. Отсутствие второй секции значительно упрощает конструкцию фильтра и одновременно улучшает фильтрацию масла, подаваемого к местам смазки.
Устройство полнопоточной центрифуги показано на рис. 95.
Корпус / центрифуги представляет собой металлическую (алюминиевую) отливку с гнездом для крепления оси 5 ротора.
Ротор центрифуги состоит из корпуса 4 и крышки 3, отлитых .< из алюминиевого сплава. В двух приливах корпуса ротора ввер- j нуты форсунки 2 с калиброванными отверстиями (например, диа- ) метром 2,9 мм).
Масло в ротор и к форсункам подводится по двум парам кана- ' лов, расположенных в корпусе ротора. Крышка отливается с двумя внутренними перегородками, ускоряющими разгон потока масла в роторе и препятствующими его проскальзыванию относительно стенок.
При работе ротор, приподнимается на 0,9—1,5 мм под давлением. масла, "возникающим вследствие разности диаметров под-
Рис. 96. Система смазки двигателя трактора Т-28 с полнопоточной центрифугой:/ — приемный фильтр; 2 — масляный насос;3, 4, 5 —масляные каналы; 6 — форсунка;7» 8 —трубки; 9 — отверстие оси ротора; 10 — ротор; И — ось ротора.Рис. 96. Система смазки двигателя трактора Т-28 с полнопоточной центрифугой:/ — приемный фильтр; 2 — масляный насос;3, 4, 5 —масляные каналы; 6 — форсунка;7» 8 —трубки; 9 — отверстие оси ротора; 10 — ротор; И — ось ротора.7 657 65Рис. 97. Схема включения полнопоточной центрифуги Уральского автомобильного завода:Рис. 97. Схема включения полнопоточной центрифуги Уральского автомобильного завода:/ — центрифуга; 2 — главная масляная магистраль; 3 — перепускной клапан (0,3—0,5 кПсм^ 4 — редукционный клапан (3,3—4,3 кГ1см2У, 5 —секция масляного насоса, питающего центрифугу; 6 — секция масляного насоса, питающего магистраль;
Рис. 96. Система смазки двигателя трактора Т-28 с полнопоточной центрифугой:
/ — приемный фильтр; 2 — масляный насос;
3, 4, 5 —масляные каналы; 6 — форсунка;
7» 8 —трубки; 9 — отверстие оси ротора; 10 — ротор; И — ось ротора.
Рис. 96. Система смазки двигателя трактора Т-28 с полнопоточной центрифугой:
/ — приемный фильтр; 2 — масляный насос;
3, 4, 5 —масляные каналы; 6 — форсунка;
7» 8 —трубки; 9 — отверстие оси ротора; 10 — ротор; И — ось ротора.
7 65
7 65
Рис. 97. Схема включения полнопоточной центрифуги Уральского автомобильного завода:
Рис. 97. Схема включения полнопоточной центрифуги Уральского автомобильного завода:
7 — компенсатор.
шипников. Полая стальная ось 5 предназначена для установки ротора центрифуги и крепления колпака, а также для подвода масла ; к ротору и отвода очищенного масла в корпус центрифуги. -1
При нормальной работе двигателя ротор центрифуги должец! вращаться со скоростью не менее 6000 об/мин. Чтобы масло, вы-е ходящее из сопел форсунок, не пенилось и не тормозило ротор,. в|| верхней расточке корпуса установлен козырек.Я
Полнопоточные масляные реактивные центрифуги устанавли-1 вают на автомобильных и тракторных двигателях, иногда вместо j двойных масляных фильтров (например, на автомобиле ЗИЛ-130 ^ и др.).*
На рис. 96 приведена система смазки дизеля Д-28 трактора ' «Владимирец» Т-28, оборудованного полнопоточной центрифугой.
Рассмотренные выше полнопоточные центрифуги включаются в масляную магистраль двигателя последовательно, при этом все масло проходит через ротор центрифуги. В роторе поток масла раздваивается: меньшая часть масла отводится на гидравлический привод и затем в картер, а основной поток поступает в главную - масляную магистраль.
Полнопоточные центрифуги могут также включаться в масля- - ную магистраль параллельно с помощью специального компенсационного устройства. Эти центрифуги частично, а на некоторых режимах. полностью обеспечивают питание двигателя маслом, прошедшим через ротор центрифуги.
В центрифуге с компенсационной системой, разработанной Уральским автомобильным заводом, секция насоса, питающая магистраль, забирает масло не из поддона картера, а из специального компенсатора, в котором в основном находится масло, прошедшее через ротор центрифуги (рис. 97). Сечение сопел гидро- реактивного привода подобрано так, что в компенсатор поступает примерно столько же масла, сколько необходимо для питания системы смазки двигателя.
Типоразмерный ряд роторов центрифуг
На многих тракторных и автомобильных заводах самостоятельно разрабатывают конструкции центрифуг и изготовляют
ТАБЛИЦА 53
Основные параметры и размеры роторов центрифуг для автомобильных и тракторных двигателей
Показатели
Типоразмеры роторов
1
2
3
4
5
Емкость ротора, см4
315
' 560
800
1060 ■
1320
Допускаемое отклонение ем-
кости, % . .
Диаметр- ротора D, мм, не
+ 15
+ 15
. +15
+ 15
+ 15
более
Высота, мм от корпуса центрифуги
90
ПО
125
135
145
до верхней точки ро-
И5
тора (й) зоны расположения соп-
115
130
155
165
ловых отверстий (/ц)
30
30
30
30
30
от корпуса центрифуги до верхнего конца
170
180
190
оси (Я)
Номинальное число оборотов ротора в 1 мин (при эксплуатационном режиме), не
145
160
менее . .
Расход масла на привод ро-
6000
5000
5000
5000
5000
тора, кг[мин, не более . . .
б
9
12
15
18
ТАБЛИЦА 59
Типоразмеры роторов центрифуг для двигателей различной мощности
Мощность двигателя, л. с.
Типоразмер ротора, не менее, для двигателей
дизельных
карбюраторных
четырехтактных
двухтактных
четырехтактных
До 25
1
2
1
Свыше
25 до 50
2
3
1
»
50 » 100
3
4
2
»
100 » 200
4
5
3
100 » 300
* 5
4
их. Из-за отсутствия координации работ в этой области одинаковые по назначению агрегаты, сконструированные для одного и то
Рнс. 98. Центрифуга НАТИ:Рнс. 98. Центрифуга НАТИ:1 — корпус центрифуги; 2 - корпус ротора; 3 — масло- направляющнй колодец; 4 — колпак ротора; 5—опорная шайба; 6 — внешний кожух; 7—сопло ротора.1 — корпус центрифуги; 2 - корпус ротора; 3 — масло- направляющнй колодец; 4 — колпак ротора; 5—опорная шайба; 6 — внешний кожух; 7—сопло ротора.го же двигателя разными заводами, настолько отличаются друг от друга, что все узлы и детали для них необходимо изготовлять отдельно, разных размеров и геометрических форм.
Рнс. 98. Центрифуга НАТИ:
Рнс. 98. Центрифуга НАТИ:
1 — корпус центрифуги; 2 - корпус ротора; 3 — масло- направляющнй колодец; 4 — колпак ротора; 5—опорная шайба; 6 — внешний кожух; 7—сопло ротора.
1 — корпус центрифуги; 2 - корпус ротора; 3 — масло- направляющнй колодец; 4 — колпак ротора; 5—опорная шайба; 6 — внешний кожух; 7—сопло ротора.
В 1963 г. Государственным комитетом стандартов, мер и измерительных приборов СССР был утвержден ГОСТ 10556—63 на типоразмеры главного узла центрифуги— ротора в сборе с осью для автомобильных и тракторных двигателей.
Основные размеры и параметры роторов центрифуг, предусмотренные ГОСТ 10556—63, приведены в табл. 58.
Выбрано 5 типоразмеров . с переходным коэффициентом по емкости ротора 1,5—0,3.
Отношение максималь-Отношение максималь-ной высоты ротора к наружному диаметру /г: 0=1,2 для каждого типоразмера, эта же величина сохранена
Отношение максималь-
Отношение максималь-
и для отношения Н: h.
Главными факторами, определяющими выбор ротора, являются мощность и тип двигателя. Необходимый типоразмер ротора для
каждого диапазона мощностей двигателей может быть выбран согласно табл. 59.
На рис. 98 показана типовая центрифуга (разработана HATH). Использование центрифуги несоответствующего размера существенно влияет на срок службы масла, загрязнение его примесями и, следовательно, на периодичность очистки ротора от накопившихся отложений.
ФИЛЬТРАЦИЯ МАСЛА В СИСТЕМАХ СМАЗКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Замена масла, загрязненного в процессе работы в гидравлических и смазочных системах, не решает проблемы продления срока его службы.
Следует отметить, что абразивные частицы не всегда полностью вымываются из системы, в которую непрерывно поступают новые
Рнс. 99. Схема включения фильтра тонкой очистки масла- в смазочную систему:; —приемный сетчатый фильтр; 2 — масляный бак; 3 —насос маслогндросистемы;4 — фильтр грубой очистки; 5 —станок, подлежащий смазке; 6— насос системы тонкой фильтрации масла; 7 —фильтр тонкой очистки.Рнс. 99. Схема включения фильтра тонкой очистки масла- в смазочную систему:; —приемный сетчатый фильтр; 2 — масляный бак; 3 —насос маслогндросистемы;4 — фильтр грубой очистки; 5 —станок, подлежащий смазке; 6— насос системы тонкой фильтрации масла; 7 —фильтр тонкой очистки.продукты износа и примеси из окружающей среды. Даже микрочастицы действуют как катализаторы, ускоряя процесс окисления масла.
Рнс. 99. Схема включения фильтра тонкой очистки масла- в смазочную систему:
; —приемный сетчатый фильтр; 2 — масляный бак; 3 —насос маслогндросистемы;
4 — фильтр грубой очистки; 5 —станок, подлежащий смазке; 6— насос системы тонкой фильтрации масла; 7 —фильтр тонкой очистки.
Рнс. 99. Схема включения фильтра тонкой очистки масла- в смазочную систему:
; —приемный сетчатый фильтр; 2 — масляный бак; 3 —насос маслогндросистемы;
4 — фильтр грубой очистки; 5 —станок, подлежащий смазке; 6— насос системы тонкой фильтрации масла; 7 —фильтр тонкой очистки.
Расходы на приобретение и эксплуатацию фильтрующих устройств во много раз меньше, чем расходы, связанные с частой заменой масла и изношенных деталей и простоями оборудования.
Фильтрующие устройства устанавливают в циркуляционных системах смазки, в которых отработанное масло многократно
возвращается к трущимся па-
рам. В проточных системах смазки специальные фильтры не устанавливают, масло используют однократно. После смазки тру
щихся поверхностей оно вытесняется за пределы узла и меха
низма.
Для фильтрации масла непосредственно в системах смазки применяют фильтры, которые устанавливают в различных местах: на всасывающей линии перед насосом, на нагнетательных маслопроводах после насосов и т. д.
На рис. 99 приведена схема включения в смазочную систему станка фильтра тонкой очистки. Масло из бака 2 через приемный сетчатый фильтр 1 насосом 3 прокачивается через фильтр грубой очистки 4 и поступает на смазку. Кроме того, для тонкой фильтрации масла имеется фильтр 7, через который часть масла прокачивается отдельным насосом 6. При наличии фильтра тонкой очистки часто фильтр грубой очистки в систему смазки не
устанавливают, а ограничиваются только установкой приемного фильтра.
В качестве приемных фильтров, устанавливаемых на всасывающем маслопроводе перед насосом, обычно используют сетчатые фильтры. Фильтрующей перегородкой в них служит, например, латунная сетка (в один или два слоя). Приемные фильтры могут быть плавающими или стационарными.
Для грубой очистки масла применяют также пластинчато-щелевые фильтры, устройство которых аналогично показанному на рис. 77. Зазоры между фильтрующими пластинами равны 0,08; 0,12 и 0,2 мм. Пропускная способность таких фильтров в зависимости от их типоразмера колеблется от 5 до 100 л/мин. Они рассчитаны на работу под давлением до 64 кГ/см2 при перепаде давления 0,2 кГ/см2.
Для грубой и тонкой очистки масла в системах смазки станков используют сетчатые фильтры с чечевицеобразными перфорирован- , ными дисками. Пропускная способность таких фильтров от 5 до 70 л/мин при перепаде давления 0,6 кГ]см2.
Фильтр этого типа пропускной способностью 12—34 л/мин состоит из пакета стальных перфорированных дисков с натянутой на них сеткой, насаженных на трубу с продольными пазами. Снизу пакет опирается на шайбу, а сверху ввертывается в крышку.
Имеются также двойные фильтры, например комбинации пластинчато-щелевого с магнитным или сетчатым. В таких фильтрах масло последовательно фильтруется через пластинчато-щелевой фильтрующий элемент (грубой очистки) или магнитный, а затем сетчатый (тонкой очистки).
Наряду с фильтрами, схемы которых рассмотрены выше, применяются также магнитные фильтры различных конструкций и производительности и магнитные уловители. Последние рекомендуется устанавливать в виде пробки в дно картера механизма на месте слива отработанного масла. Можно вмонтировать несколько - уловителей. Такие устройства улавливают ферромагнитные частицы из осадков и шлама.
В циркуляционных системах смазки с принудительной подачей масла используют войлочные и тканевые фильтры. Но они сравнительно быстро загрязняются, ресурс их работы невелик. Кроме того, они неудобны в обслуживании, требуют частой разборки и промывки.
В последнее время для очистки масла.в системе смазки получили также распространение металлокерамические и проволочнонавивные никелевые фильтры, рассмотренные выше. Фильтры из металлокерамики задерживают твердые частицы размером от 0,1 до 0,003 мм, в зависимости от размера пор.
В циркуляционных системах смазки могут также применяться наборные фильтры с алюминиевыми прокладками и фильтрующими дисками из бумаги или картона, центрифуги, в том числе с реактивным приводом ротора, фильтры типа ФГН, агрегирован- 228
ные с насосом (для тонкой очистки масла в крупных системах смазки, особенно в гидросистемах). Фильтрующая установка такого типа может обслуживать несколько смазочных систем.
ТЕРМОСИФОННЫЕ ФИЛЬТРЫ И АДСОРБЕРЫ
В настоящее время для восстановления энергетических масел без слива из работающего оборудования (трансформаторов и турбин) используют термосифонные фильтры и адсорберы.
Рис. 100. Термосифоиный фильтр для трансформаторов, применяемый в открытых подстанциях (а) и в закрытых помещениях (б):1 —загрузочный люк; 2—рабочая камера; 3 — разгрузочный люк; 4 —отстойная камера) 5 —пробный кран; 6 — спускная пробка; 7—воздушник.Линии: / — Масло на трансформатора; // — масло в трансформатор.Рис. 100. Термосифоиный фильтр для трансформаторов, применяемый в открытых подстанциях (а) и в закрытых помещениях (б):1 —загрузочный люк; 2—рабочая камера; 3 — разгрузочный люк; 4 —отстойная камера) 5 —пробный кран; 6 — спускная пробка; 7—воздушник.Линии: / — Масло на трансформатора; // — масло в трансформатор.
Рис. 100. Термосифоиный фильтр для трансформаторов, применяемый в открытых подстанциях (а) и в закрытых помещениях (б):
1 —загрузочный люк; 2—рабочая камера; 3 — разгрузочный люк; 4 —отстойная камера) 5 —пробный кран; 6 — спускная пробка; 7—воздушник.
Линии: / — Масло на трансформатора; // — масло в трансформатор.
Рис. 100. Термосифоиный фильтр для трансформаторов, применяемый в открытых подстанциях (а) и в закрытых помещениях (б):
1 —загрузочный люк; 2—рабочая камера; 3 — разгрузочный люк; 4 —отстойная камера) 5 —пробный кран; 6 — спускная пробка; 7—воздушник.
Линии: / — Масло на трансформатора; // — масло в трансформатор.
Применение таких фильтров приводит к длительному сохранению качества масел в пределах норм на свежее, отпадает необходимость в отключении аппаратуры, снятии нагрузки и расходовании электроэнергии на регенерацию масла, а также устраняются затруднения, связанные со сбором, транспортированием и хране
масел с помощью термосифон-сравнению с периодической ре-масел с помощью термосифон-сравнению с периодической ре-нием отработанного масла.
масел с помощью термосифон-сравнению с периодической ре-
масел с помощью термосифон-сравнению с периодической ре-
Метод непрерывной регенерации ных фильтров более эффективен по генерацией масла.
Термосифонный фильтр представляет собой цилиндрический аппарат, заполняемый крупнозернистым адсорбентом и присоединяемый к трансформатору для его постоянного обслуживания (рис. 100).
Масло непрерывно циркулирует в фильтре вследствие разницы температур в кожухе трансформатора и в фильтре и, следователь
но, разности плотностейно, разности плотностейРис. 101. Адсорбер.Рис. 101. Адсорбер.масла в нижней и верхней частях термосифона и в баке трансформатора. В термосифонном фильтре оно движется сверху вниз.
но, разности плотностей
но, разности плотностей
Рис. 101. Адсорбер.
Рис. 101. Адсорбер.
В ОРГРЭСе разработан [5] размерный ряд термосифонных фильтров, включающий 17 типов, отличающихся друг от друга количеством адсорбента (от 1 до 200 да), с учетом их применения на трансформаторах разной мощности и установки на открытых подстанциях и в закрытых помещениях.
Необходимо отметить, что лучшие результаты достигаются при подключении
Рис. 102. Принципиальная схема регенерации масла в трансформаторах: 1 — трансформатор;2 — электроподогреватель; 3 —адсорбер; 4 — фильтрпресс.Рис. 102. Принципиальная схема регенерации масла в трансформаторах: 1 — трансформатор;2 — электроподогреватель; 3 —адсорбер; 4 — фильтрпресс.термосифонных фильтров к трансформаторам со свежим маслом или маслом, находящимся в начальной стадии старения. При большей окисленности масла применение термосифонных фильтров менее эффективно. В случае подключения фильтра к трансформатору с окисленным маслом (имеющим повышенное кислотное число) последнее предварительно очищают при помощи передвижных адсорберов.
Рис. 102. Принципиальная схема регенерации масла в трансформаторах: 1 — трансформатор;2 — электроподогрева
тель; 3 —адсорбер; 4 — фильтрпресс.
Рис. 102. Принципиальная схема регенерации масла в трансформаторах: 1 — трансформатор;2 — электроподогрева
тель; 3 —адсорбер; 4 — фильтрпресс.
Смену адсорбента в термосифонных фильтрах проводят при достижении кислотного числа масла 0,1—0,15 мг КОН/г, не дожидаясь появления кислой реакции водной вытяжки.
Для регенерации масла, как отработанного, слитого из оборудования, так и находящегося в эксплуатации, в оборудовании со снятием или без снятия нагрузки или напряжения применяют также адсорберы.
В ОРГРЭС разработаны адсорберы пяти типов следующих размеров:
Размеры
Ten адсорбера ,
1
2
3
4
5
Высота, мм . . . Диаметр, мм . . . Емкость, л. . . .
1040
400 . 120
1540
400 .
200
1040
600
280
1540 -
600
400
1540
700
600
На рис. 101 показан адсорбер для регенерации энергетических масел и на рис. 102 — схема регенерации масел в трансформаторах с применением адсорбера. При восстановлении масел, слитых с оборудования, применяются стационарные адсорберы, а для масел, не слитых с оборудования, — передвижные. В качестве адсорбента используют силикагель, отбеливающую глину и др.
ГЛАВА VIII
ОСОБЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ
При восстановлении трансформаторных масел наиболее часто используют адсорбционный метод, в частности с применением активации адсорбентов газообразным аммиаком или кальцинированной содой, реже — обработку кислого масла щелочными реагентами с последующей доочисткой отбеливающей глиной или кислотно-земельную очистку.
Адсорбционную очистку трансформаторных масел проводят на маслорегенерационных установках (типа РИМ-62, Р-1000М, РТМ-200 и др.) в виде контактной обработки или перколяционного фильтрования (термосифонные фильтры и адсорберы).
В табл. 60 приведены данные о качестве трансформаторного масла, регенерированного различными адсорбентами. Как можно видеть, оно соответствует нормам ГОСТ на свежее масло.
ТАБЛИЦА 60
Показатели
Отработанное масло
Масло, регенерированное * силикагелем।
неа ктивироваииым
активированным газообразным NH3
без присадки
с присадкой иоиол (0,4%)
без присадки
с присадкой иоиол
(0,4%)
Вязкость v2o, ест
25,77
26,07
26,31
Кислотное число, мг КОН/г
0,16
0,027
0,027
0,023
0,020
Зольность, %
—
0,0026
0,0024
0,0012
0,0018
Натровая проба, баллы . . . Общая стабильность количество осадка после
4
1
2
—
окисления, % кислотное число оки-
—
0,04
0,00
0,03
0,009
елейногомасла,
мг КОН/г
Тангенс угла диэлектрических
—
0,28
0,06
0,26
0,05,
потерь, %, при температуре
20° С
—
0,1
0,2
70° С
0,6
—
0,3
—
Качество трансформаторных масел, регенерированных адсорбционным методом
* Водорастворимые кислоты и щелочи, механические примеси и вода в регенерированных маслах отсутствуют»
о О а
а X а о S3 о
о а
о Ч
S
о
■5
S
х ч
\о
О
я 3 я в
д я о а—• аю _
ts m z я "
g
IIIи 888о®.
Ц О*0.0ОО
«И
g|«о gЯ 9■ II
о* ооо __
о X
о —
5е
X
Я
5 о А “ о» а c«S uS
ill8 88.8II
ОООО
3 з
з|-8 88. «°S
ООО ОооОО
3
ч
я
х ч X
3 «
аЗ х S
£ а
О
ч О s
8
1 я
Я/ а У
5
Ml8 8| § и
о* ООО
8
III I Н § о 11
О О ооо
X
° ««У
счо^ о о о §2 о о о о. о • о* о о о О О О’—
S 3 X
X я
хЧ
я
« О
=4 о
5
III$1II
1 1 1яО
1
S3
§1-11о88
ооо О- о Оо—
§g я £ £ к 5 \0
^§ 1III III
о о
5 В
6
ч • • о ь х • х ■ ■ 5 а а о у у« е •
£ я 5к е S 5•
Й*а 2д**
оо гаК о Р^5 К Ч °ё С•*
=1-1^••
g .SosS^g^sog ’ o.«л..•
3 . - £ ” ’J X |e °и Si о H =7 i" i- $ *’
gsa§«“3 “ §g« “к§&^^
g§55s“»uc
В табл. 61 приведены результаты адсорбционной очистки отработанного сернистого масла на установке РТМ-200. Качество его сравнительно высокое. Добавление антиокислительных присадок резко повышает общую стабильность масла и склонность к обра-- зованию водорастворимых кислот в начале старения.
Показатели
Масло отработанное
Масло, регенерированное серной кислотой
1%
3%
5%
без присадки
С Прн- садкоР ионол (0,2%)
без присадки
с присадкой ионол (0,2%)
без присадки
с присадкой ионол (0,2%)
Температура вспышки (в закры-
том тигле), °C
143
143
143
Кислотное число, мг КОН/г . . .
0,16
0,02
0,01
0,01
Число омыления, мг КОН/г . . .
0,57
0,17
0,05
Зольность, %'. . .
—
0,0008
0,0004
0,0004
Плотность р® . .. . ......
0,8810
0,8790
0,8783
—
0,8767
Показатель преломления «д . .
1,4866
1,4862
1,4853
1,4851
Силикагелевые смолы, % . , . .
2,2
0,7
0,3
0,3
0 05
Оптическая плотность . , . / .
0,79
0,19
0,08
Фактор обесцвечивания, % . . . Склонность к образованию воде-
—
76
—
90
—
93
—
растворимых кислот в начале старения
содержание нелетучих кислот, мг КОН/г . . . . . . содержание летучих кислот,
—
0,007
0,001
0,002
0,001
0,004
0,001
мг КОН/г
—
0,001
0,001
0,002
0,001
0,002
0,001
Общая стабильность против окис-
ления
количество осадка после
окисления, % ...... .
—
0,22
0,02
0,14
От-
0,09
От-
сут-
сут-
ствие
ствие
кислотное число окисленного
>
масла, мг КОН/г
—
1,20
0,34
0,97
0,07
0,74
0,06
Структурно-групповой состав
(результаты кольцевого ана-
лнза)
—
13
12
12
Он, %
—
37
40
37
—
50
48
51
—
0,40
—
0,39
0,39
Молекулярный вес
1
1,55
262
—
262
—
1,55
260
Тангенс д, %
при 20°С
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
при 70°С ., . .
—
0,3
0,4
0,3
0,3
0,4
0,5
ТАБЛИЦА 62
Качество трансформаторного масла, регенерированного по методу „кислота — глина" (5% отбеливающей глины, температура 50°С)
Приведенные данные показывают, что при использовании силикагеля, алюмосиликатного катализатора, отбеливающей глины, а также активированных аммиаком адсорбентов удается получить масло, основные физико-химические показатели которого соответствуют нормам на свежее масло из сернистых нефтей.
Следует подчеркнуть, что это имеет исключительно большое практическое значение.
При регенерации трансформаторных масел по методу кислота— глина температура обработки их кислотой принята не более 20° С, время перемешивания — 20 мин при скорости до 100 об]мин. Оптимальной температурой контактирования кислого масла с глиной считается 50° С при расходе адсорбента 5%.
В табл. 62 приведены данные о регенерации трансформаторного масла с кислотным числом 0,16 мг КОН/г серной кислотой (1 — 5%) с последующей контактной доочисткой отбеливающей глиной.
Установлено, что даже при расходе серной кислоты 5% стабильность регенерированного масла оказывается ниже, чем предусмотрено нормами на свежее масло. Только при введении 0,2%’ ионола стабильность масла повышается до норм ГОСТ 982—56.
В случае регенерации масла с кислотным числом 0,6 мг КОН/г расход серной кислоты составляет не менее 7%, а отбеливающей глины 7—10%.
Недостатками метода являются сложность процесса и малая его селективность по отношению к кислым продуктам старения.
Регенерация с применением щелочных реагентов проводится при 80° С и интенсивном перемешивании в течение 30 мин. Наиболее распространенные на практике нейтрализующие реагенты — 10%-ные водные растворы тринатрийфосфата или кальцинированной соды.
Отстаивание масла от щелочного раствора проводят при 60— 80° С во избежание эмульгирования масла. Расход горячей воды на промывку масла (двукратную) составляет 15—20% от объема масла. На контактную очистку затрачивается 5% отбеливающей глины.
Показатели качества регенерированного этим методом масла соответствуют нормам ГОСТ 982—56 (табл. 63).
.Регенерацию масел с применением щелочных реагентов можно проводить на маслорегенерационных установках РМ-50-62, РМ-50-65, РМ-100 и др.
РЕГЕНЕРАЦИЯ КОМПРЕССОРНЫХ МАСЕЛ
Общая технология регенерации отработанных компрессорных масел складывается из следующих процессов:
удаление из масла растворенных паров и газов (аммиак, двуокись углерода, метан и др.);
отстой отработанного масла от механических примесей и
воды;
Качество трансформаторного масла, регенерированного с применением растворов щелочных реагентов
ТАБЛИЦА 61
Показатели
Маслоотра-ботан-
Масло, регенерированное * с применением
тринатрийфосфата (5%)
кальцинированной соды (5%) ■
без обработкиадсорбентом
обработано отбе-ливающейглиной (3%)
без обработкиадсорбентом
обработано отбели-вающей глиной (3%)
без при-садки
с присад-койионол
безприсадки
с присадкой ионол
безприсадки
с при-садкойионол
безприсадки
с присадкой ионол
Кислотное число, мг КОН/а .. •
Зольность, %
Склонность к образованию водорастворимых кислот в начале старения
содержание нелетучих кислот, мг КОН/а . . .
содержание летучих кислот, мг КОН/а . . . .
Общая стабильность против окисления
количество осадка после окисления, % ... .
кислотное число окисленного масла, мг КОН/г
Оптическоя плотность
Фактор обесцвечивания, % . ... * ^ ****** *
Тангенс угла диэлектрических потерь, % при* температуре
20°С .
70°С . .
Структурно-групповой состав (результаты кольцевого анализа)
Са- Сн* Сп» Ка Кн
°/о °/о %
Молекулярный вес
0,16
0,01 0,0040
—
0.10 0.0026
—
0,01 0,0040
tu,z%)
0,01 0,0026
(0,2%)
0.015 ’ 0.002
-
0,014
0,003
-
. -
0,05
■ 0.01
0,05
Отсут-
0,07
Отсут-
0,08 ,
Отсутствие
0,79
0,22 0,47
40
0.05
0,29 .
0,41
48
ст вне 0,06
0,19
0.51
37
ствне 0,05
0,18
0,43 .45
0,06
-
0,4а 4,73
0,03 0.25
0,30 4,10.
0,07
0,40
13
12
12
13
37
—
39
39
38
50
—
49
48
48
0,42
—
0,39
0,39
0,40
1,50
—
1,60
1,60
1,65
262
261
261
—
262
-
кислоты
* В
регенерированных маслах
водорастворимые
и щелочи,
вода
механические
примеси
отсутствуют,
натровая проба — I б^ля-
Я
СО
я
S3
to
Sa
to
Я
Я
2
5
КЗ
ж
2
S3
S3
S3
из ^
СП ^
3s
О За
2
S3
сл
я
X Я
X
S3
)з
S3 Я
я
' о
я я
S3
S3
Я«
Я
Sa п> Я
X
я
я X
2
S3
*з
S3
X о
S3 О
Я
я
х
S3
я
Е
о
я
S3
X
"Ой
"Я
2
я
2
to
о
2
2
S3
S3
)а
to
я
я
X
ад
Я
S3
X
Яс J-
S3 -
Я
00
X
X
)=
)=
2
? 2
S3
я
S3
2
2
X
X
X
S3
X
Я
2 я
За
я
Я
S3
Я
я«
я
2
)а
S3
я
к
S3
5
2
W
Я
S3 ГР Я я
2
я
Я
Я
S3
2
X
S3
S3
S3
)з Я ГР я
2
X
2
я я
ад
я«
2
S3
2
S3
5
S3 ГР я
я
S3
S3
я Я
>3
S3
X о 2 Я
Я Я
я
я оз
Я)а
to
О
S3
S3 я я
3 Б я X
5
За
я Я я
2 я
я«
О\
J3 Я 00 гр S3 я я
о
X
Яс
2 я
2
2 Я
X о я
Я
S3
Я
2
X я
S3
я
О
to
Я
S3 Я
S3
to 5
2
2
я
я
S3
к
S3 я я
я я
X
я
о
ад
я
Я
X
2
ГР я
я
S3
2
5 £ я
ГР
я
я
2
2
я
X
2
2
S3
S3
я
О
2 о
й я
*
я я
X
S3 я
я
Я
О\
О\
ГР to
я
Я
я
Я
Я
2
S3
X
Яя
S3 Я
ta
я
Я Яс
W
Я
2
я
Б
Ja
S3
Я
я
X
Хз
2
S3 я
О\
О\
я X
S3 Я я
5
Е
Я'
S3
S
Я
to
Я
2
о
X
2 я
я
S3 Я я
я я
я
я
st
х
2
я X
S3
о
я
я
X
2
S3
яta
J3 S3
S3
2
2
2 ГВ 3 Б
2
*
о
Я' ^
2'
X
W
го
я
Я
2 ГР Я Ja О
2
S3
S
£
X
•я
X
to
5
Е
S3
^ 8
X О
я £ X
X я
Я
S3
х
X о 2
я £
2
S3
§
2
Я
S3
J=a Я S3 Я я
X
2 to Е я я
S3
S3
2
S3
я
я
• О\
2
я 2 ГР я
2
J3
X
К ГВ
*3
Я
я
S3
2
§ и
5» X
Я
Я
X
я X
о
я
S3 я
Я бй
м я
। X
X о S3 »
X 1 '
*
J* вэ
ев Я я .
ее * я
5 Б ’ я
по этому же маслу — более 140 кг/ч. Выход регенерированного 5 масла достигал 85—90%.
Показатели
Масло 12 (М)
< Масло 19 (Т)
свежее
регенерированное, партии
свежее
регенерированное, партии
1 1 2
3
1 1 2
Вязкость v100, ест
11-14
13,5
13,8
13,6
17-21
18,35
17,8—
19,8
Температура‘'вспышки; °C ... .
216
218
223
220
' 242
244
242 —
246
Кислотное число, мг КОН/г . . .
0,15
0,04
0,08
0,10
0,10
0,04
0,0!
Зольность, %
Содержание, %
механических примесей . . .
водорастворимых кислот и щелочей
Реакция водной вытяжки . . . . Стабильность против окисления
0,015
0,007
0,001
0,002
О т с С
Ней
Отсутствие
у тс т )тсу т
г р а Л1
0,010
вне с т в и
н а я
0,001 е
0,002
(осадок после окисления), % .
0,30
0,02
0,04
0,009
0,02
0,008
. 0,005
Коррозия (по Пинкевичу), г/м2 .
60
54,6
58,1
49,2
5
20,9
42,0
ТАБЛИЦА 64
Показатели качества регенерированных компрессорных масел
На основании приведенных в
табл. 64 и
65 данных
можно сде-
лать вывод, что регенерированные масла марок 12 (М); ХА (фри- гус) и ХФ-12 по всем показателям отвечают нормам ГОСТ на свежие масла и могут применяться наравне со свежими. А регенерированное компрессорное масло 19 (Т) соответствует нормам ГОСТ 1861—54, за исключением испытания на коррозию (по Пин- кевичу).
РЕГЕНЕРАЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВАКУУМНЫХ МАСЕЛ
Вакуумная техника особенно сильно выросла за последние годы и проникла из стен лаборатории в различные отрасли промышленного производства.
В последние годы вакуум широко применяется не только в электровакуумной и радиотехнической промышленности, но также ' в металлургической, химической, фармацевтической, пищевой, кабельной, машиностроительной, в производстве строительных материалов и в других отраслях народного хозяйства. Для вакуумной техники требуются высококачественные специальные масла.
Вакуумные масла, вырабатываемые нефтяной промышленностью, относятся к особой группе масел, назначение которых сво- 238
ТАБЛИЦА 65
Результаты опытов по регенерации отработанных масел ' для холодильных машин
Масло ХФ 12
отработанное
Показатели
свежее
регенериро-ванное отбе-ливающейглиной
Масло ХА
свежее
отработан
ное
реге-нери-ровэн-ное
Вязкость v50, ест
Температура вспышки, °C. .
Кислотное число, мг
КОН/г
Число омыления, мг
КОН/г
Зольность,. %
Содержание, % воды
механических при-месей
железа
Оптическая плотность (на кювете 3 мм^ • • Реакция водной вытяжки
Общая стабильность после окисления осадок, % . • • •
. кислотное число, мг КОН/г . . • • Испытание на коррозию
15,3
17,48 1
18,84
18,84
11,5- 14,5
13,5
172
173
177 '
178
160
—
0,063
0,060
0,010
0,007
0,10
—
0,527 0,0026
0,427 0,0010
0,285
0,0010
0,175
0,0008
• 0,010
0,049
5%
3%
14,5
172
0,01
0,002
2,0
Отсутствие
фильтрованное
Не ниже
160
Не более 0,03
не- фильт- ровэн
ное
Не менее 18
От-сут-ствие
0,005
0,0106
0,0008
0,345
0,05Вы-
дер-жива-ет
0,0084
0,0003
0,230
Отсутствие
0,098
Нейтральная
»
0,060
0,002
0,04
0,064
От-сут-ствие
»
Щелочная
Нейтральная
От-сут-ствие
Выдерживает
0,05 Выдержи - вает
дится не только к снижению износа трущихся деталей насосов, но и* к созданию масляного уплотнения между откачиваемым аппаратом и атмосферой или промежуточным откачивающим устройством. . Кроме того, вакуумные масла являются теплоотводящей средой.
Рост потребления свежих масел для форвакуумных насосов в нашей стране опережает их производство, причем необходимо отметить высокую стоимость этих масел и дефицитность сырья для их изготовления. Масло ВМ-4 представляет собой среднюю и тяжелую фракции масла индустриального 50, получаемого из дистиллятов первосортной масляной балаханской нефти путем углубленной очистки.
О высокой степени очистки масла ВМ-4 свидетельствуют низкие значения кислотного числа и зольности. Свежее масло ВМ-4 должно удовлетворять следующим требованиям:
Вязкость v100, сст 8—11
Кислотное число, мг КОН/г 0,2
Температура вспышки (в открытом тигле), °C . . .206 — 213
Коксуемость, % 0,2
Зольность, % 0,005
Содержание, % механическихпримесей 0,007
воды , Отсутствие
водорастворимых кислот и щелочей.,’»
Давление паров при 20° С, мм рт. ст. ....... Не'' более 4-Ю"5
В процессе работы масла в насосах в основном возрастает кислотное число вследствие попадания кислых продуктов из откачиваемой системы, повышаются коксуемость и зольность, а также содержание механических примесей и воды.
Срок службы масел ВМ-4 на промышленных форвакуумных насосах сравнительно невелик и находится в прямой зависимости от применяемого технологического процесса (так, на одном'из заводов он колеблется от 24 до 288 ч).
Критерием, определяющим срок смены масла в насосах, является снижение вакуума до определенных пределов, а также повышение содержания механических примесей до 3—4%, воды до 15—18%, возрастание кислотного числа до 5—6 мг КОН/г и изменение некоторых других физико-химических показателей.
Во Всесоюзной конторе «Реготмас» разработана технология регенерации отработанных масел ВМ-4 на основе применения двух методов: контактирования кислого масла с отбеливающей глиной (активированной газообразным аммиаком или неактивированной) и обработки масла водными растворами щелочных реагентов. Применение того или другого метода зависит от характера и степени отработанности масла и наличия необходимого оборудования и материалов.
Принципиальная схема комбинированной установки для регенерации вакуумных масел ВМ-4 приведена на рис. 103.
Регенерацию масел ВМ-4 можно проводить и на других установках (РМ-50-62, РМ-50-65, РМ-100).
Регенерация отработанных масел ВМ-4 в зависимости от содержания в них воды осуществляется следующим образом. От- стоенное масло с содержанием эмульсионной воды до 2—3% по- ступает в дополнительную мешалку, где оно в зависимости от величины кислотного числа и реакции водной вытяжки обрабатывается при 60—70° С отбеливающей глиной (активированной газообразным аммиаком или неактивированной) или водным раствором щелочного реагента с последующей нейтрализацией масла
Рис. 103. Технологическая схема установки для регенерации масел ВМ-4:
/• 13 — насосы; 2 — приемная емкость; 3 — отстойники; 4, 9, 18— мешалки; 5 — адсорбер; 6 — бак для водного раствора реагентов; 7 — сырьевой бак; 8 — испаритель; 10 — электропечь; // — фильтрпресс; 12 — емкость для чистого масла; 14 — промежуточные резервуары; 15 — скальчатый насос;
16 — вакуум-насос; /7—сборник конденсата; 19— баллон с аммиаком.
адсорбентом. Смесь нагревается в электропечи до 120—130° С и подается в испаритель, где пары воды отделяются от масла и отсасываются вакуум-насосом. Далее смесь масла с адсорбентом направляется в контактную мешалку, а оттуда на фильтрпресс.
Если регенерированное масло ВМ-4 по каким-либо показателям не соответствует ГОСТ на свежее масло, то его подвергают дополнительной обработке.
Регенерация отработанного форвакуумного масла, содержащего более 3% эмульсионной воды, проводится с предварительным обезвоживанием.
При незначительном количестве водорастворимых кислот масло обрабатывают в мешалке неактивированной отбеливающей глиной. Когда масло содержит водорастворимые кислоты и кислотное число его значительно выше нормы на свежее масло, его обрабатывают отбеливающей глиной, активированной газообразным аммиаком.
Контактирование масла с активированной отбеливающей глиной осуществляют при температуре 60° С и непрерывном перемешивании в течение 25—30 мин. Продолжительность насыщения адсорбента аммиаком составляет 20 мин при давлении 0,1—0,3/сГ/с.и2.
В качестве щелочных реагентов при регенерации масла ВМ-4 могут применяться: жидкое стекло (плотностью 1,3), кальцинированная сода и тринатрийфосфат в виде 10%-ных водных растворов. Отстоявшееся масло обрабатывают отбеливающей глиной в течение 20—25 мин.
Когда обработка ведется водным раствором кальцинированной соды или тринатрийфосфата, масло отстаивать не следует, и отбеливающую глину подают в масло непосредственно после щелочной обработки.
Данные о регенерации отработанных масел на комбинированной установке (см. рис. 103) приведены в табл. 66 и 67.
Из табл. 66 и 67 видно, что масла ВМ-4, регенерированные как отбеливающей глиной, активированной газообразным аммиаком, так и с применением щелочных реагентов, по всем физико-химическим показателям отвечают нормам ГОСТ на свежее форвакуумное масло.
Выход регенерированного масла в среднем равен 80% от сырья.
Стоимость регенерации 1 т масла ВМ-4 составляет около 30 руб. (стоимость свежего масла 270 руб.), что подтверждает экономическую целесообразность регенерации масел ВМ-4. Восстанавливать их можно многократно, причем качество масла при последующих регенерациях не хуже, чем после первичной регенерации.
Длительный опыт эксплуатации регенерированных масел ВМ-4 на большом числе форвакуумных насосов в различных производственных условиях подтвердил возможность использования их по прямому назначению наравне со свежими маслами. Величина вакуума во всех технологических процессах, а также срок службы не отличались от аналогичных показателей для насосов, работающих на свежем масле.
Таким образом, регенерация масел ВМ-4 — реальный путь к увеличению их ресурсов.
РЕГЕНЕРАЦИЯ МАСЛА МТ-16п
В литературе отсутствуют данные о технологии регенерации масел МТ-16п. Ниже описан опыт регенерации этих масел в В/К «Реготмас».
Отработанные масла МТ-16п относятся к «нефильтрующимся». При фильтрации их, особенно масел с многофункциональными присадками (ЦИАТИМ-339, ВНИИ НП-360 и др.), давление на фильтпрессах маслорегенерационных установок в самом начале фильтрации возрастает до 10 кГ/см2, даже при температуре до 200° С, и практически фильтрация прекращается. Принадлежность отработанных масел к категории нефильтрующихся_ определяют
ч У 5: S ад ч
Качество масел ВМ-4, регенерированных адсорбционным методом
IМасло ВМ-4
ii
1|=
„ ю — & о2
1СЧ Q о Н “оо
^ 5-
о н
1। • I 2 ч।
1СЧ — О ОСОо я -
а°
<я§|^S2
I©^ О. — ЭОЛ Л
ш о» сч . о о чЕо
О, О о
Q 3)
СО 5
ГО ОЙ 8
। ।s § 5« s i 1
,00 сч со о оёоО 5
а
С4
Н 3 §
, О 2оо О-2
-о оу
и«
с
Ня я
।^ = § Ч 8°Т
1 СЧ Chф
Осо
« 2
а о ”
11 оо сч о о —<о jO, g
о - —о ^
So” “2Д и—$
111Г 04 СЧ О>. g ^ >.2
” 8 ° ° °о5 ° о 54
О С
К
• а ••••••. •• 3 ‘*
* . 1.
в' ■ О ••• л» ••«О' U '
В 1 g *'U$1113§‘Ь'
• я ••°О•••о я .сч .
з °« **a**’с 3 *в *
§§ ■•85§^.^ *§§*•§у
2§а.S«5а*у.S§.
о £ g Кадяи«о" оя у
О 2 S®®®£5м-' 65 ? •
и ®мПчUSу®5а Ь
яs5Д
РV
244244отбеливающей глиной (3% ^о’бтношенн^ес'мас^)8.™ водных Раетв°Р°в, Na2SiO3 плотностью 1,3. Масло после щелочной обработки доочищалиотбеливающей глиной (3% ^о’бтношенн^ес'мас^)8.™ водных Раетв°Р°в, Na2SiO3 плотностью 1,3. Масло после щелочной обработки доочищали
244
244
отбеливающей глиной (3% ^о’бтношенн^ес'мас^)8.™ водных Раетв°Р°в, Na2SiO3 плотностью 1,3. Масло после щелочной обработки доочищали
отбеливающей глиной (3% ^о’бтношенн^ес'мас^)8.™ водных Раетв°Р°в, Na2SiO3 плотностью 1,3. Масло после щелочной обработки доочищали
Результаты регенерации отработанных масел ВМ-4 водными растворами щелочных реагентов
Масло ВМ-4
Показатели
отрабо- . тайное I
регенерированное I с применением
отрабо танное II
регенерированное II с применением
Na2CO3 (5%)
Na3PO4 (5%)
Na2-SiO3 (3%)
Ма3рО4 (2%)
Na2CO3 (3%)
Na2StO3 (0,5%)
Вязкость vl00, ест
Температура вспышки, °C
Кислотное число, мг КОН/г . . . .
Коксуемость, %
Зольность, %
Содержание, % воды механических примесей . . . .
Реакция водной вытяжки
Давление паров при 20°С, мм рт.
СТ.: . ? # ф
8,3
4,6'
0,74
0,28 /
8,0
0,9240
Кислая
8,6
207
0,08
' 0,20 Отсутствует
» »
Не
4,2 -10-s
8,9
208
0,09
0,20
0,001
Отсутствует »
игральная
3- io-5
9,0
210
0,10
0,13
Отсутствует
» »
2,4- 10-7
8,7
208
0,93
0,38
0,1124
1,6
0,1872
Кислая
8,8
210
0,10
0,18
Отсутствует
2,2-10-
К
Ь
5
8,9
208
0,10
0,16
0,004
)тсутствуе »
Гейтральш
2,5-10-5
8,9
208
0,07
0,16
0,002
ST
1я
2,6 • 10-“
60 сл60 слТАБЛИЦА 68
60 сл
60 сл
Качество масла МТ-16 п, регенерированного с применением кальцинированной соды, ■ при добавлении присадок и свежего масла
Показатели
Масло МТ-16п
свежее
без присадки
ВНИИ
НП-360 (6%)
с присадками
ЦИАТИМ-339
<3%)
МНИ ИП-22К (4,5%)
с добавкой свежего масла в соотношении
1 :3
1: 1
Вязкость, сет
V50 • • -.. . . .
115,01
101,63
118,72
118,72
118,11
116,89
119,0
16,34
16,79
16,46
16,81
16,48
17,09
17,09
Температура вспышки, °C ... .
214
215
219
218
214
0,03
232
233
Кислотное число, мг КОН/г . . .
—
0,03
—
—
—
—
pH--
Коксуемость, %
0,5
10,8
9,5
8,3
9,7
9,4
0,851
0,745
1,600
. 1,161
1,474
0,696
0,855
Зольность, %
0,236
0,029
0,754
0,295
0,461
0,176
0,148
Содержание, % бария
" 0,1290
0,0120
0,4174
0,1693
0,0146
0,1030
0,0738
серы ..
Оптическая плотность .....
1,0
0,25
0,36
0,48
0,52
0,83
0,63
32
96
0,99
1,01
1,01
0,48
0,64
Термоокислительнаястабиль
ность при 250°С (Т25о), мин . . Коэффициент лакообразования (Кл) *
—
37
75
58
55
—
—
0,8
0,3
0,5
0,5
—
И ; Л (испаряемость : лак) . . . .
—
56/0
53/0
.51/0
57/0
»■ —
—
Моющие свойства по ПЗВ, баллы
—
2,5—3
0,5
0,5-1
0,5
• кл = -т^®-, где Q — удвоенное количество лака.
по отстою их в лабораторных условиях в обогреваемом мерном цилиндре. Например, после 7-суточного отстаивания масла МТ-16п при 75—80°С не было получено заметных результатов, находящиеся в масле взвешенные мелкодисперсные примеси по плотности близки к маслу.
Качество отработанных масел М.Т-16п приведено выше в табл. 8. Регенерацию их проводили по схеме масло.— глина — вода на установке РМ-250. Для коагуляции мелкодисперсных примесей применяли кальцинированную соду и моющее вещество НП-5. Их вводили в масло в виде 10%-ных водных растворов, из расчета 5% на сырье.
В результате проведенных исследований по регенерации масла МТ-16п на установке РМ-250 был принят следующий режим ее работы, позволяющий полностью восстановить вязкостные свойства регенерированного масла: температура масла на выходе из печи в испаритель 320—325° С; количество воды, добавляемой в отработанное масло (с учетом содержания ее в сырье) 8%; разрежение в испарителе 125—150 мм рт. ст.
После коагуляции в масло добавляли отбеливающую глину (3—5% при 70—80°С). Отбеливающая глина не только повышает качество регенерированных масел, но и способствует улучшению их фильтрации. Необработанные отбеливающей глиной масла, даже хорошо отстоенные после коагуляции, практически не фильтруются (при одной зарядке фильтпресса поверхностью 4 м2 можно получить до 80 л фильтрованного масла).
В табл. 68 приведены результаты регенерации отработанного масла МТ-16п.
По основным физико-механическим показателям масла, регенерированные по схеме масло — глина — вода с применением ПАВ,
Кольцевой состав масла МТ-16п
ТАБЛИЦА 69
Показатели
Масло МТ-16п
свежее
отработанное
регенерированное
Молекулярный вес
'473
500
424
Показатели преломления, Пц ... .
1,4884
1,4828
1,4875
Число колец в молекуле
среднее-.
2,9
3,0
2,9
иафтеиовых ,
2,3
2,3
2,3
ароматических ...♦,....
0,6
0,7
0,6
Число атомов углерода, %
в иафтеиовых кольцах . , . . .
29,4
29,0
29,2
в ароматических кольцах . . .
10,8
18,4
12,2
в парафиновых цепях . s . , ,
59,8
52,6
59,6
соответствуют нормам на базовое масло. Коксуемость и зольность несколько повышены в основном из-за наличия в регенерате бария — металлического компонента присадки ЦИАТИМ-339.
Следует отметить, что при использовании в качестве коагулятора серной кислоты (0,3%) из масла практически полностью удаляется барий и снижается зольность и коксуемость. Кальцинированная сода и НП-5 дают практически одинаковый эффект. Качество регенерированных масел почти одинаковое, за исключением величины кислотного числа, достигающего 0,02 мг КОН/г при обработке Ка2СОз.
В табл. 69 приведены результаты кольцевого анализа масел МТ-16п, которые свидетельствуют о том, что все исследуемые масла по структуре близки между собой.
Ниже показан групповой химический состав масла МТ-16п (свежего, отработанного и регенерированного), определенный методом адсорбционного разделения:
Фракции
Содержание, %, в масле
свежем
отработанном
регенерированном
Парафиио-иафтеновая
Ароматическая
Потери
73,3
20,6
. 2,1
4,0
74,5
18,8
5,7
1,0
72,9
22,4
3,2
1,5
Как видно из этих данных, групповой химический состав масел МТ-16п примерно одинаков, т. е. в процессе работы масла в двигателе он меняется мало.
Содержание ароматических углеводородов при работе масла в двигателе несколько понижается (в результате окислительной полимеризации они превращаются в смолы).
Наибольшее количество смол содержится в отработанном масле, наименьшее — в свежем. '
Для получения необходимых эксплуатационных свойств регенерированных масел МТ-16п в них вводили различные присадки (ЦИАТИМ-339, ВНИИ НП-360, МНИ ИП-22к) или смешивали их с исходным свежим маслом МТ-16п, содержащим присадку ЦИАТИМ-339.
Качество смесей регенерированного масла с присадками и свежим маслом МТ-16п приведено в табл. 68. Присадки и свежее масло вводили в регенерированное масло при непрерывном перемешивании смеси в течение 30 мин при 1400 об)мин мешалки и температуре 60 ± 5° С.
Были проведены испытания образцов масел с присадками на установке ПЗВ для определения моющих свойств по ГОСТ 5726—53.
При этом установили, что моющие свойства регенерированных масел, не содержащих присадки, независимо-от примененных при ре- гДн^РаЦии коагуляторов значительно ниже, чем свежего масла (2,5—3,0 балла). Введение присадок и свежего масла МТ-16п резко повышает моющие свойства (до 0,5—1,0 балла). Моторные свойства регенерированных масел с введением многофункциональных присадок также улучшаются.
ГЛАВА IX
РЕГЕНЕРАЦИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ И МАСЕЛ ИЗ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ
РЕГЕНЕРАЦИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ НЕФТЯНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Применение нефтяных масел в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и масел для закалочных и гидравлических систем непрерывно возрастает в связи с развитием машино- й станкостроения. Поэтому экономия СОЖ и масел для закалочных и гидравлических систем путем их регенерации и повторного использования не менее актуальна, чем экономия нефтяных масел других групп.
На предприятиях, где СОЖ и масла для закалочных и гидравлических систем применяются в больших количествах, должны быть налажены их сбор и регенерация.
Сбор масел для закалочных и гидравлических систем в основном не представляет трудностей. Главное — это их раздельный сбор по маркам. Сложнее собирать нефтяные СОЖ.
При обработке металлов масло в основном уходит с деталями и стружкой, а также разбрызгивается во время работы. Величина потерь зависит от размеров и формы обрабатываемых деталей, сечения, форм стружки и вязкости масла.
Устройством специальных ящиков для сбора масла, стекающего с отработанных деталей, отжатием масла от стружки и установкой щитов на станках для предотвращения разбрызгивания можно довести безвозвратные потери масла до минимума и, таким образом, обеспечить максимальный сбор их.
Целесообразно стружку после стекания с нее избытка масла загружать в корзиночную центрифугу для отжатия масла. Отделять его от стружки можно также путем опускания сетчатых металлических корзин с промасленной стружкой в ванну с горячей водой или обработкой стружки горячей эмульсией, а также водным щелочным раствором. Встряхивая сетчатую корзину в горячей жидкости, можно почти полностью отделить масло. Перед извлечением корзины со стружкой из ванны необходимо удалить всплывшее на поверхность масло при помощи отводной трубки.
Собранное последним способом масло можно отправлять на регенерацию или использовать для изготовления эмульгирующих составов, в последнем случае обезвоживание его не требуется.
При хорошо налаженном масляном хозяйстве большая часть собранных смазочно-охлаждающих масел может быть регенерирована и использована вторично.
Регенерация сульфофрезола
Основной нефтяной СОЖ, наиболее широко распространенной, является поверхностно-активная смазочно-охлаждающая жидкость, содержащая сернистые соединения — сульфофрезол (ГОСТ 122—54). Его получают смешением при 100—120° С так называемой основы — осерненного высоковязкого масла с веретенным маслом. Сера находится в основе в химически связанном состоянии.
Состав сульфофрезола: 18—20% основы, 78—80% минерального масла и 1,8—2,0% серы.
Основу приготовляют в специальном варочном котле, снабженном нагревательным и перемешивающим устройствами. Масло трансмиссионное автотракторное или масляный гудрон нагревают до 120° С и при тщательном перемешивании прибавляют молотую (порошковую) серу (из расчета 10—12% к основе). Затем температуру в варочном котле поднимают до' 160—165° С со скоростью 10—15° С в 1 ч. Перемешивание при 160—165° С продолжают до получения на дне котла однородной массы, не содержащей крупинок серы. Процесс осернения основы длится 8—12 ч. Затем ее смешивают с минеральным маслом.
В процессе работы сульфофрезол загрязняется механическими примесями и обводняется. В нем накапливаются кислые продукты (кислоты и смолы) в результате окисления нестабильных углеводородов и разложения сернистых соединений под действием высоких температур в присутствии кислорода воздуха. Вязкость сульфофрезола может повышаться, уменьшается содержание серы и сульфофрезол теряет свои первоначальные смазочно-охлаждающие свойства. Однако все эти изменения в большинстве случаев существенно не затрагивают его углеводородный состав. В табл. 70 приведены показатели качества отработанных сульфофрезолов, отобранных на двух заводах.
На заводах, где сульфофрезол применяется в больших количествах, целесообразно организовать его регенерацию наряду с регенерацией других масел, сливаемых со станков и механизмов.
Регенерация сульфофрезола состоит из двух этапов:
собственно регенерации — получения хорошо очищенного продукта;
восстановления содержания серы в регенерированном масле до норм ГОСТ.
Отработанные сульфофрезолы регенерируют по схеме: отстой, обезвоживание (120°С), контактная обработка отбеливающей глиной (3—4%) и фильтрация. Такая схема позволяет проводить регенерацию сульфофрезолов на серийных маслорегенерационных установках типа РМ-50, РМ-100, РИМ-1000, РИТМ-62 и др.
ТАБЛИЦА 70
Качество сульфофрезола, отработанного и регенерированного на установке РИМ-1000
Показатели
Сульфофрезол
свежий (по ГОСТ 122-54)
г отрабо-
• тайный I
регенери' рован- ный 1
отработанный II
регенерированный II
Вязкость v50, сст . . . . .
20-25
27,65
26,86
20,12
19,96
Температура вспышки, °C .
Содержание, %
160
187
187 .
173
174
ВОДЫ.
механических приме-
Отсутствие
0,16
Отсутствие
0,48
Отсутствие
сей . . ■
0,04
0,255
То же
0,228
То же
серы".
водорастворимых кис-
1,8
0,86
0,85
1,40
1,35
лот и щелочей . . .
Отсутствие
Слабощелочная реакция
О
тсутствие
Описание технологического процесса на этих установках приведено выше. Метод регенерации сульфофрезола ничем не отличается от технологии регенерации обводненных индустриальных масел с повышенными кислотными числами.
Из табл. 70 видно, что регенерированные сульфофрезолы по всем физико-химическим показателям, за исключением содержания серы, соответствуют нормам ГОСТ на свежий продукт. Содержание серы повышают до нормы, добавляя присадку Нефтегаз-101 (7-10%).
Ниже приведены данные о восстановлении содержания серы при добавлении различных количеств присадки Нефтегаз-101:
Содержание серы, %
партия I партия 2
Сульфофрезол регенерированный . . .0,851,35
То же с добавлением присадки, %
7 1,541,90
■10 1,88
15 -240
20 3,00
Присадка Нефтегаз-101 (ВТУ МГУХП 159—58) представляет собой дистиллятный экстракт фенольной очистки масел, осернен- ный порошковой серой (присадка содержит не менее 8% серы).
На 1 Государственном подшипниковом заводе (Москва) организован участок по регенерации отработанного сульфофрезола.
Технологическая схема процесса предусматривает отстой, щелочную обработку, промывку водой и сушку.
Сульфофрезол нагревается в отстойнике до 90° С и отстаивается в течение 4 ч. После спуска отстоя жидкость обрабатывают в той же емкости водным раствором щелочи концентрацией 2,5%.
Раствор щелочи подается в отстойник при непрерывном воздушном перемешивании. Затем сульфофрезол подвергается отстою от мыл, воды и щелочных отбросов. Отстоявшийся сульфофрезол промывают горячей водой (до 90° С) при непрерывном перемешивании воздухом (кратность промывки достигает трех, интервал для отстоя предыдущих порций воды составляет 1—2 чу После промывки водой регенерированный сульфофрезол осушают при по- мощи воздуха. Следует отметить, что этот метод регенерации суль-
ТАБЛИЦА 71
регенерированный по схеме
регенерированный с добавкой свежего масла (1:1)
1
2
22
23
22
0,03
0,02
0,01
0,97
. 1,17
1,8
ПоказателиПоказателиСульфофрезолСульфофрезолОтсутст-вие ВыдерживаетОтсутст-вие ВыдерживаетХарактеристика регенерированного сульфофрезола
Показатели
Показатели
Сульфофрезол
Сульфофрезол
Отсутст-вие Выдерживает
Отсутст-вие Выдерживает
Вязкость v5o, сст
Содержание, %
механических примесей . . , , серы , воды и водорастворимых кис
лот и щелочей . .
Испытание на коррозию ......
Примечание. Схема 1 — щелочная обработка, промывка водой н сушка воздухом* схема 2—промывка водой и сушка воздухом.
фофрезола сложен, длителен, требует наличия нестандартного громоздкого оборудования.
В табл. 71 приведена характеристика сульфофрезола, регенерированного по описанной выше технологии.
Регенерация масел для закалочных систем
При закалке металлических изделий в основном применяется масло индустриальное 20. Необходимо отметить, что наибо-. лее подходящим является масло селективной очистки из малосернистых нефтей. Масло сернокислотной очистки из-за меньшей термоокислительной стабильности применять не рекомендуется.
Максимальная закаливающая способность масла проявляется при температуре 70—80° С. Чем ниже температура масла, тем меньше скорость окисления. Так, по правилу Вант-Гоффа, снижение температуры масла на каждые 10° С уменьшает скорость его окисления в 2 раза, а в интервале температур 70—80° С даже более чем в 2 раза.:
В закалочном масле в процессе эксплуатации накапливается большое количество продуктов окисления и термического разложения, полимеризации и конденсации, механические примеси и окалина. В практике эксплуатации предприятий отмечено, что, несмотря на значительную добавку в закалочные ванны свежего масла (10—12%), вследствие частичного выгорания и испарения масла при закалке изделий содержание продуктов окисления и разложения и других примесей с течением времени увеличивается, что приводит к необходимости периодической его замены.
На одном из заводов срок службы закалочных масел (около 450 т) составляет 6—7 месяцев. Продление срока службы закалочного масла путем регенерации является важной задачей и позволяет возвратить производству громадное количество масел, снизив общий расход индустриальных масел для этой цели.
Регенерацию закалочных масел проводят по следующей технологической схеме:
нейтрализация кислых продуктов 10%-ным водным раствором кальцинированной соды;
обезвоживание;
обработка адсорбентом (отбеливающей глиной и др.);
фильтрация.
ТАБЛИЦА 72
Качество регеиерироваиных закалочных масел *
Показатели
Свежее масло индустриальное 20 (по ГОСТ 1707-51)
Масло I
Масло II
Масло III
отработан
ное
регенерированное
отработан
ное
регенерированное
отработан
ное
регенерированное
Вязкость v50, сет Температура вспышки, °C . .
Кислотное число, мг КОН/г . . . Зольность, % . .
Содержание, % воды . . . .
механических примесей водорастворимых кислот и щелочей . . . .
17-23
170
0,14 ' 0,007
Отсутствие
То же
От<
16,9
177
0,25 0,356
0,9
0,484
у т с т
18,4
183
0,07
0,002
Отсутствие
То же
в и е
18,6
183
0,53
0,553
1,0
0,563
Кис- лаи
17,3
185
0,085 Отсутствие
То же »»
» »
18,3
188
0,60
0,62
0,6
0,942
Кис- лаи
19,1
190
0,09
0,005
Отсутствие
То же
» »
* Регенерация проводилась 10%-ным водным раствором кальцинированной соды (2% на сырье) и отбеливающей глиной (3% на сырье).
В зависимости от степени отработанности масла из полной схемы технологического процесса выпадают те операции, которые в основном зависят от условий его эксплуатации в закалочных ванных.
, Регенерация закалочных масел по описанной выше технологии может осуществляться на серийных установках, снабженных испарительным (обезвоживающим) устройством (РМ-50-62, РМ-50-65, РМ-100 и др.). Закалочные масла можно восстанавливать и на установках ЦКФ, РИМ-62 и Р-1000М при условии подключения к ним центрифуг, тип и производительность которых определяются производительностью маслорегенерационной установки.
Выход регенерированного масла составляет 90—95%.
В табл. 72 приведены показатели качества закалочного масла (индустриального 20), регенерированного на установке РМ-50-62 по полной технологической схеме. Производительность установки (по перерабатываемому сырью) составляет в среднем 90—95 л/ч.
Регенерированные закалочные масла по всем физико-химическим показателям соответствуют нормам ГОСТ на свежее масло и могут быть повторно использованы по прямому назначению.
РЕГЕНЕРАЦИЯ МАСЕЛ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рабочими жидкостями в гидравлических системах машин и механизмов, как правило, служат хорошо очищенные минеральные масла вязкостью при 50° С от 10 до 60 сст. К маслам для гидравлических систем предъявляются высокие требования. Они должны обладать хорошей смазывающей способностью (обеспечивать надежную смазку путем создания прочной масляной пленки на сопряженных деталях), предотвращать износ всех элементов гидросистем (плунжеров, цилиндров, золотников и пр.), а также не вызывать коррозии.
Наибольшее распространение в гидросистемах станков получили масла: индустриальное 20 и турбинное 22.'
, При работе гидросистем в зимнее время (на открытом воздухе) применяют низкозастывающие масла: индустриальное 12, веретенное АУ, приборное МВП и трансформаторное.
В процессе работы качество масла, работающего в гидросистеме, меняется, но незначительно, так как наивысшая температура, до которой оно нагревается, не превышает 60° С. В масле могут образовываться и выпадать осадки, заклеивающие золотники и поршни гидросистемы. Возрастает кислотность и зольность масла, а в некоторых случаях также и вязкость. В масле накапливаются продукты износа металлических частей и другие примеси.
Применение фильтрующих устройств, включаемых в масляную систему, увеличивает срок службы масла, но не исключает в конечном счете необходимости его слива и регенерации.
Продукты старения легко удаляются при регенерации по схеме, предусматривающей контактную очистку адсорбентами (или фильтрацию через слой адсорбента). Для регенерации масел пригодны все маслорегенерационные установки.
В табл. 73 приведены показатели качества масла для гидравлических систем, регенерированного контактным методом (отбеливающей глиной, 3%) на установках ЦКФ и РМ-50. Регенерированные масла по всем показателям отвечают нормам ГОСТ на свежие масла.
ТАБЛИЦА 73
Качество регеиерироваииых контактным методом масел из гидравлических систем металлообрабатывающих станков
Показатели
Масло со станков
круглошлифовальных
резьбошлифовальных
плоскошлнфовальных
отрабо- таииое
регенерированное
отработанное
регенерированное
отрабо
танное
регенерированное
Вязкость v50, ест . .
19,51
■20,00
13,50
13,80
28,16
28,30
Температура вспышки, °C Кислотное число, мг КОН/г . . . ;
192
193
' 181
182
190
190 •
0,015
0,19
0,08
0,23
о,и
Зольность, % . . . .
0,0788
0,0016
0,084
0,0048
0,0316
0,0034
Содержание, % механических примесей . . .
0,1358
Отсут-
0,4460'
Отсут-
0,0338
Отсут-
водорастворимых кислот и щелочей . . .
Слабощелочная реакция
ствие
О
ствие
теутсть
и е
ствие
* Вода в отработанных и регенерированных маслах отсутствует.
На 1 Государственном подшипниковом заводе регенерация масел проводится по схеме [40], показанной на рис. 104. Отстоенное масло при температуре 80—90° С обрабатывают слабым раствором щелочи. После щелочной очистки масло последовательно промывают 3 раза водой (отстоявшуюся воду периодически спускают) и после этого сушат воздухом. Из отстойника масло перекачивается в напорный бак, откуда самотеком направляется на перколяционный фильтр. В качестве адсорбента используется силикагель марки КСК. Перколяционный фильтр снабжен паровой рубашкой; масло подогревается в нем до 110° С,
Скорость прохождения масла через фильтр зависит от требуемого качества масла, контролируемого анализом проб, периодически отбираемых после фильтра.
Рис, 104. Схема регенерации масел для гидравлических систем:Рис, 104. Схема регенерации масел для гидравлических систем:/ — цистерна дли отработанного масла; 2 —поршневой насос; 3 —бак для щелочного раствора; 4 —бак для горячей воды; 5 — отстойники; 6 — центробежный насос; 7 —бак для чистого масла. Линии: / — воздух; II — вода; III — конденсат; IV — пар./ — цистерна дли отработанного масла; 2 —поршневой насос; 3 —бак для щелочного раствора; 4 —бак для горячей воды; 5 — отстойники; 6 — центробежный насос; 7 —бак для чистого масла. Линии: / — воздух; II — вода; III — конденсат; IV — пар.
Рис, 104. Схема регенерации масел для гидравлических систем:
Рис, 104. Схема регенерации масел для гидравлических систем:
/ — цистерна дли отработанного масла; 2 —поршневой насос; 3 —бак для щелочного раствора; 4 —бак для горячей воды; 5 — отстойники; 6 — центробежный насос; 7 —бак для чистого масла. Линии: / — воздух; II — вода; III — конденсат; IV — пар.
/ — цистерна дли отработанного масла; 2 —поршневой насос; 3 —бак для щелочного раствора; 4 —бак для горячей воды; 5 — отстойники; 6 — центробежный насос; 7 —бак для чистого масла. Линии: / — воздух; II — вода; III — конденсат; IV — пар.
Производительность адсорбционной установки в смену составляет от 0,5 до 1 т, в зависимости от степени окисленности (отработанности) масла.
РЕГЕНЕРАЦИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ НЕФТЯНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Бензин, керосин и другие нефтяные растворители сравнительно широко используются для промывки деталей, агрегатов и механизмов от противокоррозионных покрытий (консервационные масла, смазки и т. п.) и загрязнений. Промывочная жидкость насыщается маслами и консистентными смазками, загрязняется механическими примесями и теряет свои моющие свойства, становится непригодной к дальнейшему употреблению. Однократное применение жидкости неэкономично. Восстановление отработанных жидкостей приводит к экономии денежных средств и сохраняет ресурсы дефицитных светлых товарных нефтепродуктов (бензин, керосин) и растворителей.
Технология регенерации отработанных жидкостей заключается в отстое от механических примесей и перегонке на специальных установках, описанных ниже. Фильтрация загрязненной жидкости не восстанавливает ее моющие свойства (масла неограниченно рас- 256
творяются в светлых нефтепродуктах), а лишь освобождает жидкость от механических загрязнений. Поэтому фильтрацию, как правило, из схем регенерации промывочных жидкостей исключают.
В/К «Реготмас» разработаны электрический регенератор непрерывного, действия для восстановления отработанных промывочных нефтяных жидкостей и установка для регенерации бензинов перио
дического действия производительностью 200 кг]ч.На рис. 105 изображена установка непрерывного действия.В комплект установки входят отстойник, отгонный куб, поплавковая камера, холодильник, сборник регенерированной жидкости, сетчатый фильтр и насосы.Для контроля за ходом технологического процесса и обеспечения безопасной работы установка оборудована термометрами, терморегулятором, мановакуум- метром, предохранительными клапанами. •Емкости, предназначенные для сбора, хранения и предварительного отстоя отработанных промывочных продуктов, в комплект установки не входят и мон-дического действия производительностью 200 кг]ч.На рис. 105 изображена установка непрерывного действия.В комплект установки входят отстойник, отгонный куб, поплавковая камера, холодильник, сборник регенерированной жидкости, сетчатый фильтр и насосы.Для контроля за ходом технологического процесса и обеспечения безопасной работы установка оборудована термометрами, терморегулятором, мановакуум- метром, предохранительными клапанами. •Емкости, предназначенные для сбора, хранения и предварительного отстоя отработанных промывочных продуктов, в комплект установки не входят и мон-Рис. 105. Схема регенератора промывочных жидкостей:Рис. 105. Схема регенератора промывочных жидкостей:/, /3—насосы; 2 — отстойники; 3 — отгонный куб; -4 — внешняя труба; 5, 6 — пароотводя- щне трубы; 7 — патрон электропечи; 8 — трубчатый коллектор для перегретого пара; 9 — поплавковая камера; 10 — холодильник; И— сборник "регенерированной жидкости;/2 —сборник масла./, /3—насосы; 2 — отстойники; 3 — отгонный куб; -4 — внешняя труба; 5, 6 — пароотводя- щне трубы; 7 — патрон электропечи; 8 — трубчатый коллектор для перегретого пара; 9 — поплавковая камера; 10 — холодильник; И— сборник "регенерированной жидкости;/2 —сборник масла.тируются непосредственно на ре
дического действия производительностью 200 кг]ч.
На рис. 105 изображена установка непрерывного действия.
В комплект установки входят отстойник, отгонный куб, поплавковая камера, холодильник, сборник регенерированной жидкости, сетчатый фильтр и насосы.
Для контроля за ходом технологического процесса и обеспечения безопасной работы установка оборудована термометрами, терморегулятором, мановакуум- метром, предохранительными клапанами. •
Емкости, предназначенные для сбора, хранения и предварительного отстоя отработанных промывочных продуктов, в комплект установки не входят и мон-
дического действия производительностью 200 кг]ч.
На рис. 105 изображена установка непрерывного действия.
В комплект установки входят отстойник, отгонный куб, поплавковая камера, холодильник, сборник регенерированной жидкости, сетчатый фильтр и насосы.
Для контроля за ходом технологического процесса и обеспечения безопасной работы установка оборудована термометрами, терморегулятором, мановакуум- метром, предохранительными клапанами. •
Емкости, предназначенные для сбора, хранения и предварительного отстоя отработанных промывочных продуктов, в комплект установки не входят и мон-
Рис. 105. Схема регенератора промывочных жидкостей:
Рис. 105. Схема регенератора промывочных жидкостей:
/, /3—насосы; 2 — отстойники; 3 — отгонный куб; -4 — внешняя труба; 5, 6 — пароотводя- щне трубы; 7 — патрон электропечи; 8 — трубчатый коллектор для перегретого пара; 9 — поплавковая камера; 10 — холодильник; И— сборник "регенерированной жидкости;
/2 —сборник масла.
/, /3—насосы; 2 — отстойники; 3 — отгонный куб; -4 — внешняя труба; 5, 6 — пароотводя- щне трубы; 7 — патрон электропечи; 8 — трубчатый коллектор для перегретого пара; 9 — поплавковая камера; 10 — холодильник; И— сборник "регенерированной жидкости;
/2 —сборник масла.
генерационных пунктах. Отстой отработанных жидкостей от воды и механических примесей осуществляется в отстойниках установки с коническим дном, оборудованных краном для спуска отстоя.
В верхней крышке отстойника имеется люк для периодической очистки емкости и дыхательная труба, на которой установлен огневой предохранитель. Отстойник оборудован поплавковым указателем уровня. При нижнем положении поплавка включают насос и наполняют отстойник отработанной жидкостью.
Регенерация отработанных промывочных Жидкостей проводится по следующей схеме (см. рис. 105)..
Отстоенная промывочная жидкость из отстоййика (куда ее , предварительно закачивают насосом) самотеком поступает во внешнюю трубу отгонного куба, проходит через поплавковую камеру и заполняет нижнюю часть куба. Жидкость в кубе нагревается при помощи электропечи мощностью 13,5 кет, состоящей из трех нагревательных патронов, заключенных в цилиндрические
корпусы.
Перегонка жидкости проводится при атмосферном давлении. Температура в отгонном кубе поддерживается: для бензина 180 205° G, для керосина — не более 300° С.
Уровень жидкости в отгонном кубе автоматически поддерживается поплавковым клапаном. Для наблюдения за уровнем жидкости в боковых крышках поплавковой камеры установлены смотровые стекла. Поплавковая камера монтируется таким образом, чтобы при минимальном уровне жидкости в ней электронагреватели, расположенные в нижней части куба, были полностью покрыты жидкостью.
Пары отгона из куба поступают через пароотводящую трубу во внутреннюю трубу. В верхней части пароотводящей трубы установлен отбойник. Пары отгона, проходя по внутренней трубе, охлаждаются, нагревая сырье, которое проходит противотоком по внешней трубе. Пары поступают в холодильник, где конденсируются и охлаждаются.
Холодильник представляет собой стальной цилиндр с приваренным плоским днищем и съемной крышкой. Внутри холодильника размещены два змеевика. По одному из них проходят пары отгона, которые конденсируются и поступают в сборник, а по второму змеевику после окончания процесса перегонки сливают остатки жидкости из куба в сборник масла.
При наличии на регенерационном пункте перегретого водяного . пара перегонку отработанных жидкостей проводят с перегретым паром, для чего в отгонном кубе установлен трубчатый коллектор. В присутствии перегретого водяного пара снижается температура испарения жидкости и повышается производительность установки. При испарении тяжелых керосиновых фракций устраняется возможность термического разложения углеводородов.
Необходимо отметить, что установку монтируют таким образом, чтобы поступление сырья из отстойника в отгонный куб и конденсата из холодильника в приемную емкость осуществлялось самотеком. В противопожарных целях отгонный куб устанавливают в отдельном помещении.
ТАБЛИЦА 74 Качество регенерированного автомобильного бензина
Бензин
Показатели
свежий
регенерированный
Фракционный состав, °C
н. к. ..
58
10%
Не выше 79 •
72
50%
Не выше 145
136
90%
Не выше 195
172
К. К. ..... -
Не выше 205
193
Остаток и потери (суммарно), %
Не более 4,5
4,0
Кислотность, мг КОН/100 ел3 бензина
3
0,6
Содержание
водорастворимых кислот и щелочей . . . .
Отсутствие
механических примесей и воды
>
Производительность установки 45—60 кг)ч регенерированной промывочной жидкости.
В табл. 74 приведены данные о качестве регенерированного промывочного бензина.
Регенерированная промывочная жидкость по основным показателям отвечает требованиям ГОСТ на свежий бензин и может быть повторно использована по прямому назначению.
Регенерированные жидкости получаются прозрачными и светлыми.
/
Рис. 106. Технологическая схема установки для регенерации промывочных жидкостей на 1 Государственном подшипниковом заводе, г. Москва:
/—приемные емкости; 2 — сырьевой насос; 3 —отстойник; 4 — перегонный куб; 5 —электронагревательная печь; 6 — паровой коллектор; 7 — дефлегматор; 8 — холодильник; 9 — промежуточный сборник; 10— емкости для регенерированных жидкостей; // — холодильник масляный; 12 — сборник масла.
Линии: / — вода; // — пар.
На 1 Государственном подшипниковом заводе регенерацию промывочных бензинов и керосинов проводят на установке, схема которой изображена на рис. 106 [40].
Отработанная жидкость закачивается в отстойник, откуда от- стоенная жидкость поступает в перегонный куб (одновременная > загрузка 1000 кг). Жидкость нагревается в кубе до 115°С при помощи электропечи. Затем в куб через маточник подается перегретый водяной пар.
Для предотвращения уноса тяжелых фракций жидкости и капель масла из куба вместе с парами предусмотрен дефлегматор (испаритель), представляющий собой цилиндр, внутри которого установлены отбойные тарелки. Пары бензина (керосина) с водяными парами из куба через дефлегматор и шлемовую трубу посту-, пают в холодильник. Конденсат через смотровой фонарь стекает в емкость.
Скорость отгона жидкости регулируется включением и выключением электропечи и количеством подаваемого в куб перегретого водяного пара (до 15% на бензин и до 25% на керосин). Температура отгона промывочной жидкости на атмосферной установке для бензина Б-70 установлена 140° С, автомобильного бензина 165° С и керосина до 275° С.
В табл. 75 приведены показатели качества регенерированных на установке промывочных жидкостей трех марок.
ТАБЛИЦА 75
Показатели
Бензин Б-70
Бензин А-.66
Керосин
свежий
регенерирован-
свежий
• регенерированный
свежий
регенерированный
Температура вспышки (в закрытом тигле), °C . . . .
—
.40
40
Фракционный состав, °C
н. к.
Не ниже
80
70
10%
40
Не выше
97
Не выше
92
50%
88
Не выше
113
79
Не выше
ИЗ
90%
105
Не выше
151
145
Не выше
165
97,5%
145
Не выше
180
125
Не выше
205
перегоняется до 270° С, % . . .
180
205
70
75
перегоняется до 315°С, % . . .
98
96
Кислотность,мг
КОН/100 см3 бензина
1
1
О тс у тс
т в и е
Водорастворимых кислот и щелочей .
Отсутствие
Качество регенерированных промывочных жидкостей [40]
Регенерированные бензины
(Б-70 и автомобильный)
и керосин
почти полностью восстанавливают свои первоначальные свойства и могут быть повторно использованы в качестве промывочных d жидкостей.Уд
На Московском заводе по обработке цветных металлов дей- J ствует установка по регенерации нефтяных растворителей, приме- 1 няемых для промывки фольги от нефтяного масла, изображенная . J на рис. 107.Ч
Процесс восстановления растворителей осуществляется следую- 1 щим образом. Загрязненный растворитель подается в куб-испари- 1 260"
тель. Пары растворителя из куба направляются в дефлегматор-' испарителя (заполненный кольцами Рашига) и затем в конденсатор-холодильник. Сконденсированный и охлажденный раствори-
Рис. 107. Схема регенерации растворителя на заводе «Цветметобработка»:Рис. 107. Схема регенерации растворителя на заводе «Цветметобработка»:I — фольгопрокатный стан; 2-емкость для отработанного растворителя; 5 — емкость со свежим растворителем; 4 — емкость регенерированного продукта; 5, 6 —насосы; 7 —куб с испарителем;S— конденсатор; 9 —емкость для остатка от перегонки; 10 — ручной насос.I — фольгопрокатный стан; 2-емкость для отработанного растворителя; 5 — емкость со свежим растворителем; 4 — емкость регенерированного продукта; 5, 6 —насосы; 7 —куб с испарителем;S— конденсатор; 9 —емкость для остатка от перегонки; 10 — ручной насос.
Рис. 107. Схема регенерации растворителя на заводе «Цветметобработка»:
Рис. 107. Схема регенерации растворителя на заводе «Цветметобработка»:
I — фольгопрокатный стан; 2-емкость для отработанного растворителя; 5 — емкость со свежим растворителем; 4 — емкость регенерированного продукта; 5, 6 —насосы; 7 —куб с испарителем;
S— конденсатор; 9 —емкость для остатка от перегонки; 10 — ручной насос.
I — фольгопрокатный стан; 2-емкость для отработанного растворителя; 5 — емкость со свежим растворителем; 4 — емкость регенерированного продукта; 5, 6 —насосы; 7 —куб с испарителем;
S— конденсатор; 9 —емкость для остатка от перегонки; 10 — ручной насос.
Лиини: / — отработанный растворитель; // — подача растворителя на регенерацию; /// — оро-шение; IV — регенерированный растворитель.
тель из холодильника самотеком поступает в емкость,. откуда он может подаваться для повторного использования на фольгопрокатный стан или в испаритель для орошения.
ГЛАВА X
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОТРАБОТАННЫХ И РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ МАСЕЛ
Для своевременной смены масла при резком ухудшении качества, независимо от установленного срока службы, необходим контроль его эксплуатационных свойств в процессе эксплуатации в машинах и механизмах. Осуществляется, например, постоянный контроль качества трансформаторных и турбинных масел в соответствии с правилами технической эксплуатации (ПТЭ). Для этого в ПТЭ предусмотрено определение нескольких показателей, харак- - теризующих эксплуатационные свойства масла (кислотное число, пробивное напряжение, содержание шлама и т. п.).
На крупных речных и морских судах, оборудованных мощными дизельными двигателями, имеются специальные экспресс-лабора- тории, при помощи которых осуществляют контроль за качеством масла. Установлены браковочные нормы по типу норм для дизельных масел тепловозов [11].
Контроль за изменением качества масла при помощи экспресс- лаборатории проводится одним из членов экипажа, как правило по совместительству главным механиком или механиком, предварительно прошедшим в базовых лабораториях курс обучения методам анализа, сравнительно несложным.
Ленинградский институт водного транспорта (ЛИВТ) разработал и внедрил на речных судах лабораторию ЛКНС-3 экспресс- методов определения качественных показателей нефтепродуктов — содержания механических примесей, воды с помощью сульфата магния, водорастворимых кислот, вязкости и плотности [41].
В Министерстве морского флота СССР разработана судовая лаборатория по анализу нефтепродуктов (СЛАН) на морских судах.
При помощи СЛАН можно определить плотность масел, содержание воды гидридным методом, содержание водорастворимых кислот и щелочей, вязкость (только условную), кислотное число и механические примеси.
Набор химической посуды, приборов, склянок с реактивами и материалов, необходимых для проведения анализов, размещен в гнездах и на полках специального ящика.
Указанные выше лаборатории могут также применяться для определения качества отработанного масла при сдаче его потребителями на маслоприрмные пункты (нефтебазы, регенерационные станции и т. и.).
Лаборатории экспресс-методов ЛКНС-З и СЛАН целесообразно использовать и для контроля технологического процесса регенерации отработанных масел, чтобы при необходимости быстро изменять его режим. Основными показателями, при помощи которых можно регулировать процесс регенерации, а также следить за качеством получаемых масел, являются: вязкость, содержание воды, кислотное число и др. Ниже рассмотрены экспресс-методы определения важнейших показателей применительно к отработанным (и регенерированным) маслам.
Отработанные масла, поступающие на регенерацию, предварительно должны быть подвергнуты анализу в соответствии с ГОСТ 2798—47. Согласно этому стандарту, некоторые показатели качества отработанных масел определяются по методикам, предусмотренным для свежих масел, без учета специфического состояния отработанных масел. Кинематическая вязкость, коксуемость, зольность, температура вспышки и содержание горючего в отработанных маслах определяются также методами, установленными для свежих масел, но обязательно с дополнениями и уточнениями, указанными в ГОСТ 2798—47. Другие показатели, например содержание воды (ГОСТ 2477—65), водорастворимых кислот и щелочей (ГОСТ 6307—60), условная вязкость (ГОСТ 6258—52), могут быть определены без каких-либо уточнений и изменений.
Определение кислотного числа и подобных характеристик для отработанных (и регенерированных) масел целесообразно проводить с применением потенциометра по методике, разработанной В/К «Реготмас», или в отсутствие потенциометра индикаторным методом по ГОСТ 5985—59. В этом случае следует брать навеску масла не более 2 г при кислотном числе выше 0,1 мг КОН/а и не более 5 г при кислотном числе ниже 0,1 мг КОН/г. Во всех анализах целесообразно применять индикатор нитрозиновый желтый.
Содержание механических примесей рекомендуется определять по ГОСТ 6370—59 (имеются в виду примеси, попавшие в свежее масло извне). Как известно, загрязнения в масле состоят из органических и неорганических частиц, при этом органические продукты составляют основную массу. Если к тому же учесть, что значительная часть масел для двигателей внутреннего сгорания выпускается с многофункциональными присадками, обладающими хорошими диспергирующими свойствами, т/ е. поддерживающими загрязнения органического происхождения в мелкодисперсном взвешенном состоянии, то очевидно, что пользоваться для определения примесей в таких маслах стандартным методом (ГОСТ 6370—59) нельзя, так как большая часть примесей проходит в фильтрат даже сквозь наиболее плотные беззольные фильтры марки «синяя лента», диаметр пор которых равен 1—2,5 мк.
Примеси в отработанных, например дизельных, маслах с присадками на 90—97% состоят из углеродистых веществ (сажи), образующихся в результате неполного сгорания топлива и масла. Они находится в масле в тонкодиспергированном состоянии и,
Рис. 108. Шариковый вискозиметр: 1 — металлическая оправа; 2 — держатель; 5—ручка; 4 — воздушный пузырек; 5 —пробка заливной горловины; б — штифт; 7 — винт; S'-трубка с испытуемым маслом; 9 — стальной шарик; 10 — углубление.Рис. 108. Шариковый вискозиметр: 1 — металлическая оправа; 2 — держатель; 5—ручка; 4 — воздушный пузырек; 5 —пробка заливной горловины; б — штифт; 7 — винт; S'-трубка с испытуемым маслом; 9 — стальной шарик; 10 — углубление.
Рис. 108. Шариковый вискозиметр: 1 — металлическая оправа; 2 — держатель; 5—ручка; 4 — воздушный пузырек; 5 —пробка заливной горловины; б — штифт; 7 — винт; S'-трубка с испытуемым маслом; 9 — стальной шарик; 10 — углубление.
Рис. 108. Шариковый вискозиметр: 1 — металлическая оправа; 2 — держатель; 5—ручка; 4 — воздушный пузырек; 5 —пробка заливной горловины; б — штифт; 7 — винт; S'-трубка с испытуемым маслом; 9 — стальной шарик; 10 — углубление.
смешиваясь механически с работающим Маслом, загрязняют его, образуя углеродисто-масляные суспензий, на 95% состоящие из Ча.сТйЦ диаметром до 1 мк.
Поэтому оценка качества работающих и отработанных масел, особенно с моющими присадками, связана с большими трудно-/^ стями в части определения содержания в них примесей, а также 1 продуктов окисления и термического разложения, находящихся во I взвешенном состоянии и в виде осадка. Методы центрифугирова- 5 ния и фильтрации через тигли Гуча или асбест не дают положи- ) -тельных результатов, особенно для дизельных масел с высокоэффективными моющими присадками типа ВНИИ НП-360 и др. ; Можно рекомендовать только определение всех примесей с предва- ; рительной обработкой навески масла коагулятором (ПАВ). (
ЭКСПРЕСС-МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МАСЕЛ
Определение вязкости шариковым вискозиметром
Шариковый (полевой) вискозиметр (рис. 108) позволяет устанавливать вязкость испытуемого масла^путем сравнения с маслом, вязкость которого известна. Вискозиметр состоит из шести
стеклянных трубок, металлической оправы / и держателя 2 с ручкой 3. Против пяти трубок на корпусе проставлены номера 1,2, 3, 4, 5 (цифры 5 на рисунке нет, так как трубка показана в разрезе) .
В пяти стеклянных трубках залиты масла, вязкость которых 7 известна. В шестую трубку 8 через горловину, закрываемую пробкой 5, заливают испытуемое масло. Во всех трубках помеще
ны стальные шарики 9, наблюдая за падением которых проводят сравнительные определения вязкости. Применяются вискозиметры и без шариков, тогда наблюдают за перемещением воздушных пузырьков 4.
Оправа вращается в держателе 2 на винтах 7 и в перевернутом состоянии запирается штифтом 6, входящим в углубление 10.
Во время испытаний температура во всех трубках должна быть одинаковой. Вискозиметр устанавливают вертикально, так, чтобы метка В находилась вверху. Когда- шарики в трубках опустятся 264
до дна, оправу вискозиметра резко поворачивают на 180° С, наблюдая за 'скоростью опускания шариков. Как только шарик в трубке 8 с испытуемым маслом переместится на половину высоты, вискозиметр устанавливают горизонтально, и перемещение шариков во всех трубках приостанавливается.
Если положение шарика в трубке с испытуемым маслом совпадает с положением шарика в одной из пяти трубок, то и вязкости масел в этих трубках при данной температуре одинаковы. Если же такого совпадения нет, то вязкость испытуемого масла является средней между вязкостями тех двух масел, находящихся в трубках, в которых шарики оказались ниже и выше шарика в трубке С'испытуемым маслом.
Определение вязкости по методу ЛИВТ
Метод ЛИВТ [41] предназначен для определения изменения вязкости масла вследствие попадания в него дизельного' топ- (рис. 109), со-Метод ЛИВТ [41] предназначен для определения изменения вязкости масла вследствие попадания в него дизельного' топ- (рис. 109), со-лива. Вязкость масла определяется в вискозиметре стоящем из двух одинаковых металлических цилиндров 5, оканчивающихся внизу трубками с наружной резьбой. Посредством этих трубок цилиндры соединяют с призматической колодкой 4, внутри которой вставлен кран 2. Снизу в колодку 4 под каждым цилиндром ввернуты ниппели 1 с калиброванными отверстиями. При повороте крана 2 одновременно открываются и закрываются отверстия, соединяющие трубки цилиндров с ниппелями.
Метод ЛИВТ [41] предназначен для определения изменения вязкости масла вследствие попадания в него дизельного' топ- (рис. 109), со-
Метод ЛИВТ [41] предназначен для определения изменения вязкости масла вследствие попадания в него дизельного' топ- (рис. 109), со-
При помощи вискозиметра сравнивают вязкость работающего и свежего масел при одинаковой температуре. В один цилиндр заливают масло-из отобранной пробы, а в другой — свежее и открывают кран, чтобы заполнить соединительные каналы и ниппели маслом. Кран закрывают после того, как из ниппелей вытечет немного масла, и доливают масло в каждый цилиндр до тех пор, пока несколько капель его не перельется через край цилиндров. Затем открывают кран и по истечении одной минуты (по песочным часам) закрывают его. Одна минута отводится на стекание масла со стенок цилиндров. Металлической линейкой 3 поочередно замеряют
Рис. 109. Вискозиметр ЛИВТ:Рис. 109. Вискозиметр ЛИВТ:/ — ниппели; 2—кран; 8 — линейка; 4 — колодка призматическая;5 — цилиндры./ — ниппели; 2—кран; 8 — линейка; 4 — колодка призматическая;5 — цилиндры.в цилиндрах высоту столба вытекающего масла.
Рис. 109. Вискозиметр ЛИВТ:
Рис. 109. Вискозиметр ЛИВТ:
/ — ниппели; 2—кран; 8 — линейка; 4 — колодка призматическая;
5 — цилиндры.
/ — ниппели; 2—кран; 8 — линейка; 4 — колодка призматическая;
5 — цилиндры.
По разности столбов вытекающего масла (работавшего и свежего) и по прилагаемой к вискозиметру градуировочной кривой определяют изменения вязкости.
Для каждого вискозиметра и каждой марки, масла должны быть предварительно построены отдельные градуировочные кри- . вые. При этом свежее масло разбавляют дизельным топливом . 265
Львовский филиал УкрНИИГипронефть разработал метод определения температуры вспышки в открытом тигле малого колиЛьвовский филиал УкрНИИГипронефть разработал метод определения температуры вспышки в открытом тигле малого колиРис. НО. Прибор для определения температуры вспышки малого количества масла:7 — термометр; 2— стальные шарики; 3 — прокаленный песок; 4 — внутренний тигель; 5 —внешии<Ь тнгель; 6 — горелка.Рис. НО. Прибор для определения температуры вспышки малого количества масла:7 — термометр; 2— стальные шарики; 3 — прокаленный песок; 4 — внутренний тигель; 5 —внешии<Ь тнгель; 6 — горелка.
Львовский филиал УкрНИИГипронефть разработал метод определения температуры вспышки в открытом тигле малого коли
Львовский филиал УкрНИИГипронефть разработал метод определения температуры вспышки в открытом тигле малого коли
Рис. НО. Прибор для определения температуры вспышки малого количества масла:
7 — термометр; 2— стальные шарики; 3 — прокаленный песок; 4 — внутренний тигель; 5 —внешии<Ь тнгель; 6 — горелка.
Рис. НО. Прибор для определения температуры вспышки малого количества масла:
7 — термометр; 2— стальные шарики; 3 — прокаленный песок; 4 — внутренний тигель; 5 —внешии<Ь тнгель; 6 — горелка.
поочередно в количестве 0,5; 1,0; 1,5% и т. д. до 4%, после чего определяют разность высот столбов вытекающего разбавленного топливом и чистого масла, как указано выше. По оси абсцисс откладывают содержание в масле дизельного топлива в процентах, а по оси ординат — соответствующие разности высот вытекшего разбавленного и свежего масла. Полученные точки соединяют плавной кривой.
Ускоренное определение температуры вспышки малого количества масла
Иногда возникает необходимость определить температуру вспышки нефтепродукта, например масла, даже в том случае, когда его количества недостаточно для залива тигля согласно
чества нефтепродукта. В этом случае тигель заполняют металлическими шариками (рис. ПО), а потом заливают нефтепродукт, который будет занимать объем промежутков между шариками. При таком заполнении объем жидкости составляет 47%, 7а шариков—53% от рабочего объема тигля, т. е. расход продукта сокращается наполовину. В остальном метод ничем не отличается от стандартного (ГОСТ 33—48). При этом продолжительность определения почти в 3 раза меньше, чем в случае применения полной навески масла.
Металлические шарики хорошо передают тепло, поэтому жидкость в тигле нагревается быстро и равномерно. Можно использовать стальные шарики велосипедных подшипников (диаметром 6 лл).
Температура вспышки нефтепродукта в открытом тигле с металлическими шариками и без них равна соответственно 230 и 232°С (в сравнимых условиях).
Как видно, сходимость результатов вполне удовлетворительна.
Определение кислотных чисел ускоренным методом
В НИИАТ разработан ускоренный метод определения кислотных чисел свежих и отработанных масел. Этот экспресс- метод особенно удобен для контроля качества масел, получаемых
при регенерации отработанных масел с высокими кислотными числами в случае отсутствия стандартного лабораторного оборудова
ния. Сущность метода заключается в следующем.
В градуированную стеклянную пробирку (рис. 111) наливают испытуемое масло до метки 10 гл3. Затем в эту же пробирку доливают 10 см3 (т. е. до метки 20 см3)' растворителя, представляющего собой смесь нейтрализованного этилового спирта и бензола в со
отношении 10:1. Пробирку плотно закрывают пробкой и энергично встряхивают в течение 1—2 мин. Затем добавляют 20 капель индикатора и небольшими порциями
(по 0,1—0,2 мл) при энергичном встряхивании спиртовый раствор едкого кали. Этот раствор добавляют до тех пор, пока цвет растворителя не изменится, как указано ниже при применении индикатора нитрозиновый желтый:
кислаянейтральнаящелочнаяЯрко-желтый Ярко-оранжевыйЗеленый Темно-зеленыйТемно-зеленый Зелено-снннйкислаянейтральнаящелочнаяЯрко-желтый Ярко-оранжевыйЗеленый Темно-зеленыйТемно-зеленый Зелено-снннйМаслоМасло£4£4СвежееОтработанноеСвежееОтработанноеПри помощи графика (рис. 112) по количеству раствора едкого кали, затраченного до изменения цвета рас-При помощи графика (рис. 112) по количеству раствора едкого кали, затраченного до изменения цвета рас-Изменение цв^та индикатрра в зависимости от реакции маслаИзменение цв^та индикатрра в зависимости от реакции маслаРнс. Ш. Градуированная пробирка для определения кислотныхчисел ускоренным методом.
кислая
нейтральная
щелочная
Ярко-желтый Ярко-оранжевый
Зеленый Темно-зеленый
Темно-зеленый Зелено-снннй
кислая
нейтральная
щелочная
Ярко-желтый Ярко-оранжевый
Зеленый Темно-зеленый
Темно-зеленый Зелено-снннй
Масло
Масло
£4
£4
Свежее
Отработанное
Свежее
Отработанное
При помощи графика (рис. 112) по количеству раствора едкого кали, затраченного до изменения цвета рас-
При помощи графика (рис. 112) по количеству раствора едкого кали, затраченного до изменения цвета рас-
Изменение цв^та индикатрра в зависимости от реакции масла
Изменение цв^та индикатрра в зависимости от реакции масла
4>1б4>1б15\ ■' 3 см-УС15\ ■' 3 см-УС■S# УЗ ^2УС ^9 ^8У7 =■6 ^5=■3 =■2 у)■S# УЗ ^2УС ^9 ^8У7 =■6 ^5=■3 =■2 у)творителя, определяют кислотное число испытуемого масла. Так, например, если цвет растворителя изменился после добавления к 10 ел3 масла 3,3 см3 0,05 н. спиртового раствора едкого кали, то по графику находим кислотное число, равное 0,9 мг КОН/а.
4>1б
4>1б
15\ ■
' 3 см
-УС
15\ ■
' 3 см
-УС
■S# УЗ ^2
УС ^9 ^8
У7 =■6 ^5
=■3 =■2 у)
■S# УЗ ^2
УС ^9 ^8
У7 =■6 ^5
=■3 =■2 у)
Экспресс-метод определения содержания воды
Разработан экспресс-метод ЛИВТ определения содержания воды в смазочных маслах (свежих и отработанных) с применением безводного магния (MgSO4).
Определение проводят в специальном приборе — влагомере (рис. ИЗ), действие которого основано на использовании теплового эффекта гидратации безводной соли (сульфата магния), прямо пропорционального содержанию воды в нефтепродукте.
В прибор наливают 25 г нефтепродукта (до метки), вставляют , мешалку и закрывают пробкой таким образом, чтобы мешалка прошла через боковое отверстие, сделанное в пробке. В центральное отверстие вставляют термометр с ценой деления 0,1° С.
Рнс. 113. Прибор для определения содержания воды в масле экспресс- методом:/ — термометр; 2 — стеклянная мешалка; 3—маслостойкие резиновые ' пробки?4 — влагомер; 5 — стакан-термостат; 6 — подставка-держатель.Рнс. 113. Прибор для определения содержания воды в масле экспресс- методом:/ — термометр; 2 — стеклянная мешалка; 3—маслостойкие резиновые ' пробки?4 — влагомер; 5 — стакан-термостат; 6 — подставка-держатель.M = t2 — t]M = t2 — t]По типовому графику находят содержание воды в исследуемойПо типовому графику находят содержание воды в исследуемойРнс. 112. Зависимость кислотного числа масла от количества спиртового раствора КОН, затраченного для нейтрализации 10 см1 нефтепродукта.Рнс. 112. Зависимость кислотного числа масла от количества спиртового раствора КОН, затраченного для нейтрализации 10 см1 нефтепродукта.мобильного АК-Ю, индустриальногомобильного АК-Ю, индустриальногогого>5>5О 2<•68 ЮСодержание боды, дес %О 2<•68 ЮСодержание боды, дес %Содер- жание'МаслоСреднее значениеОтносительная ошибка, %, при анализе масла АК-Юиндустрн-ДСп-11МК-22воды в маслеАК-Юальное 50°C.по ГОСТ%м.°C.методом1594 - 590,10,30,50,7- 1,00,60 0,80 1,30 1,502,200,60 0,90 1,20 1,70 2,200,801,101,50 1,80 2,200,80 1,201,60 1,80 2,30 2,900,701,00. 1,401,702,202,9050421018370101,52,0■ здо3,904,204,504,00 ,4,504. 25,62,53,03,5 .4,04,55,05,56,06,57,07,5* 8,08,55,507,309,1010,0011,205,507,208,209,30 9,8011,1011 806,209,8011,605,60 6,407,708,70 9,90 11,30 12,205,706,407,408,209,209,9011,30 ,12,00 .6,74Д3,2 30.30,5 5,5 22,6 1,512,7012,9014,70• 13,7015,9012,8013,7016,1013,00 13,70 14,70 16,002Т,9 0,9 29,010,017,7017,30. 19,00| 18,80| " 18,2032,5Содер- жание'МаслоСреднее значениеОтносительная ошибка, %, при анализе масла АК-Юиндустрн-ДСп-11МК-22воды в маслеАК-Юальное 50°C.по ГОСТ%м.°C.методом1594 - 590,10,30,50,7- 1,00,60 0,80 1,30 1,502,200,60 0,90 1,20 1,70 2,200,801,101,50 1,80 2,200,80 1,201,60 1,80 2,30 2,900,701,00. 1,401,702,202,9050421018370101,52,0■ здо3,904,204,504,00 ,4,504. 25,62,53,03,5 .4,04,55,05,56,06,57,07,5* 8,08,55,507,309,1010,0011,205,507,208,209,30 9,8011,1011 806,209,8011,605,60 6,407,708,70 9,90 11,30 12,205,706,407,408,209,209,9011,30 ,12,00 .6,74Д3,2 30.30,5 5,5 22,6 1,512,7012,9014,70• 13,7015,9012,8013,7016,1013,00 13,70 14,70 16,002Т,9 0,9 29,010,017,7017,30. 19,00| 18,80| " 18,2032,5ТАБЛИЦА 76ТАБЛИЦА 76Результаты определения содержания воды с применением сульфата магнии Jэкспресс-методомРезультаты определения содержания воды с применением сульфата магнии Jэкспресс-методом
Рнс. 113. Прибор для определения содержания воды в масле экспресс- методом:
/ — термометр; 2 — стеклянная мешалка; 3—маслостойкие резиновые ' пробки?
4 — влагомер; 5 — стакан-термостат; 6 — подставка-держатель.
Рнс. 113. Прибор для определения содержания воды в масле экспресс- методом:
/ — термометр; 2 — стеклянная мешалка; 3—маслостойкие резиновые ' пробки?
4 — влагомер; 5 — стакан-термостат; 6 — подставка-держатель.
M = t2 — t]
M = t2 — t]
По типовому графику находят содержание воды в исследуемой
По типовому графику находят содержание воды в исследуемой
Рнс. 112. Зависимость кислотного числа масла от количества спиртового раствора КОН, затраченного для нейтрализации 10 см1 нефтепродукта.
Рнс. 112. Зависимость кислотного числа масла от количества спиртового раствора КОН, затраченного для нейтрализации 10 см1 нефтепродукта.
мобильного АК-Ю, индустриального
мобильного АК-Ю, индустриального
го
го
>5
>5
О 2<•68 Ю
Содержание боды, дес %
О 2<•68 Ю
Содержание боды, дес %
Содер- жание
'Масло
Среднее значение
Относительная ошибка, %, при анализе масла АК-Ю
индустрн-
ДСп-11
МК-22
воды в масле
АК-Ю
альное 50
°C.
по ГОСТ
%
м.
°C
.методом
1594 - 59
0,1
0,3
0,5
0,7
- 1,0
0,60 0,80 1,30 1,50
2,20
0,60 0,90 1,20 1,70 2,20
0,80
1,10
1,50 1,80 2,20
0,80 1,20
1,60 1,80 2,30 2,90
0,70
1,00
. 1,40
1,70
2,20
2,90
50
42
10
18
3
70
10
1,5
2,0
■ здо
3,90
4,20
4,50
4,00 ,4,50
4
. 2
5,6
2,5
3,0
3,5 .
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
* 8,0
8,5
5,50
7,30
9,10
10,00
11,20
5,50
7,20
8,20
9,30 9,80
11,10
11 80
6,20
9,80
11,60
5,60 6,40
7,70
8,70 9,90 11,30 12,20
5,70
6,40
7,40
8,20
9,20
9,90
11,30 ,12,00 .
6,7
4Д
3,2 3
0.3
0,5 5,5 2
2,6 1,5
12,70
12,90
14,70
• 13,70
15,90
12,80
13,70
16,10
13,00 13,70 14,70 16,00
2
Т,9 0,9 2
9,0
10,0
17,70
17,30
. 19,00
| 18,80
| " 18,20
3
2,5
Содер- жание
'Масло
Среднее значение
Относительная ошибка, %, при анализе масла АК-Ю
индустрн-
ДСп-11
МК-22
воды в масле
АК-Ю
альное 50
°C.
по ГОСТ
%
м.
°C
.методом
1594 - 59
0,1
0,3
0,5
0,7
- 1,0
0,60 0,80 1,30 1,50
2,20
0,60 0,90 1,20 1,70 2,20
0,80
1,10
1,50 1,80 2,20
0,80 1,20
1,60 1,80 2,30 2,90
0,70
1,00
. 1,40
1,70
2,20
2,90
50
42
10
18
3
70
10
1,5
2,0
■ здо
3,90
4,20
4,50
4,00 ,4,50
4
. 2
5,6
2,5
3,0
3,5 .
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
* 8,0
8,5
5,50
7,30
9,10
10,00
11,20
5,50
7,20
8,20
9,30 9,80
11,10
11 80
6,20
9,80
11,60
5,60 6,40
7,70
8,70 9,90 11,30 12,20
5,70
6,40
7,40
8,20
9,20
9,90
11,30 ,12,00 .
6,7
4Д
3,2 3
0.3
0,5 5,5 2
2,6 1,5
12,70
12,90
14,70
• 13,70
15,90
12,80
13,70
16,10
13,00 13,70 14,70 16,00
2
Т,9 0,9 2
9,0
10,0
17,70
17,30
. 19,00
| 18,80
| " 18,20
3
2,5
ТАБЛИЦА 76
ТАБЛИЦА 76
Результаты определения содержания воды с применением сульфата магнии Jэкспресс-методом
Результаты определения содержания воды с применением сульфата магнии Jэкспресс-методом
Резервуар термометра должен находиться посредине объема, за- ,-нимаемого маслом. После того, как температура масла при перемешивании его мешалкой перестанет изменяться в течение 3 мин, записывают эту температуру (^) и добавляют в масло 8±0,2 г безводного сульфата магния. После этого тщательно, медленно и аккуратно, не задевая термометр мешалкой, перемешивают смесь масла с солью, следя за температурой масла и отмечая через каждую минуту ее повышение. Когда температура перестанет повышаться в течение 1—2 мин, записывают эту наивысшую температуру (/2) и определяют разность между конечной и начальной температурами:
Типовые градуировочные кривые для определения воды в неф- -тепррдуктах экспресс-методом строят следующим образом. В несколько проб свежего масла добавляют из микробюретки такое количество дистиллированной воды, чтобы получить масло с содержанием воды 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 2,0 и т. д. до 10%. Тщательно взбалтывают масло с водой в течение 5—10 мин до получения однородной эмульсии.
Пробы обводненных масел заливают последовательно во влагомер, определяют А/ и откладывают эту величину на оси ординат, и на оси абсцисс — соответствующее ей содержание воды в масле (в вес. .%). Полученные-точки соединяют плавной линией,
На рис. 114 приведена построенная по усредненным данным градуировочная кривая для свежих и отработанных масел: авто-
* тг I П ,.„ ^,.^^T,n rrLUnrn
50, дизельного ДСп-11 и авиационного МК-22. По данным табл. 76 можно судить о точности экспресс-метода и сходимости результатов определений с данными, полученными стандартным методом (ГОСТ 1594—59).
Рис. 114. Градуировочная кривая для определения содержания воды в свежих и отработанных маслах экспресс-методом.
В табл. 77 сопоставлено истинное содержание воды в автомобильном и дизельном маслах с найденным по графику (см. рис. 114).
Истинное
- содержание воды в масле
%
Отработанное масло
автомобильное
дизельное
At. °C
содержание воды, определенное по графику (см. рнс. 114) %
At, °C
содержание воды, определенное по графику (см. рис. 1Г4) %
О.з
0,80
0,30
1,10
0,30
1,0
2,10
1,00
3,20
1,45
3,0
5,60
3,00
6,20 '
3,10
5,0
8,90
4,90
10,20
~5,25
7г,0
13,20
7,40
14,10
7,35
10,0
17,90
10,10
19,60
10,30
ТАБЛИЦА 77
Результаты определения содержания воды в отработанном масле с применением сульфата магния
Из табл. 76 и 77 следует, что экспресс-метод с применением безводного сульфата магния по точности не уступает стандартному. Метод прост, анализ занимает не более/15 мин.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
В ОТРАБОТАННЫХ МАСЛАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАВ
В/К «Реготмас» разработан метод определения механических примесей в маслах с применением ПАВ (коагуляторов). Под механическими примесями в разработанном методе понимаются все задерживаемые на беззольном фильтре «красная лента» отложения при фильтровании бензинового раствора пробы масла, предварительно обработанного ПАВ.
Этот метод не имеет недостатков стандартного метода (ГОСТ 6370—59). В первую очередь исключается прохождение (проскок) мелкодисперсных примесей через фильтрующую перегородку и можно более уверенно решать вопросы о пригодности работающего масла для дальнейшей эксплуатации.
Из приведенных ниже данных можно судить о влиянии числа фильтраций бензинового раствора пробы масла через беззольный фильтр на содержание в отработанном авиационном масле (после 100 ч работы на двигателе ЗД6) механических примесей, определенных стандартным методом:
Число фильтраций
Содержание механических примесей, %, определенное
Число фильтраций
Содержание механических примесей, %, определенное
стандартным методом (ГОСТ 6370-59)
с примене- ' нием ПАВ
стандартным методом * (ГОСТ 6370-59)
с применением ПАВ
1
0,0276
0,4085
4
0,0332
2 ,.
0,0408
—1
5
0,0372
3
0,0384
—1
10 ■
0,0600
—
Для сопоставления разработанного метода со стандартным были взяты образцы отработанных масел, в которых примеси при фильтрации бензинового раствора задерживались фильтрующим материалом полностью и фильтрат получался совершенно чистым. Такими исходными образцами служили отработанное автомобильное масло АС-6 без присадки и свежее масло АС-6, специально загрязненное' отложениями, снятыми с отработавших фильтров. В этих пробах определяли механические примеси стандартным, методом и с предварительной коагуляцией ПАВ. Данные, полученные стандартным методом, служили эталоном для сравнения. Результаты испытаний приведены в табл. 78 и 79.
ТАБЛИЦА 78
Результаты определения механических примесей в образцах отработанного масла АС-6
Номер пробы
Содержание механических примесей, %, определенное
Номер пробы
Содержание механических примесей, %, определенное
стандартным методом
с применением ПАВ
стандартным методом
с применением ПАВ
1
2
3
0,097 0,161 .
0,110
0,094
0,167
0,095
4
5
0,114
0,149
0,114
0,148
ТАБЛИЦА 79
Результаты определения механических примесей в масле, загрязненном отложениями с отработавших фильтров
Номер V пробы
Содержание примесей, %, определенное
Номер пробы
Содержание примесей, %, определенное
стаида ртиым методом
с применением ПАВ
стандартным методом
с применением ПАВ
1
0,0552
0,0640
и
0,5720
0,5604
2
0J308
0,1404'
12
0,7129
0,7150
з
' 0 2256
0,2248
13
0,7129
0,7168
4
0 2296
0,2400
14
0,8770
0,8640
5
0^2792
0,2844
15
0,8770
0,8808
6
0,2580
0,2624
16
1,0170
0,9898
7
0,3016
0,3126
17.
1,0170
1,0024
8
0,3992
0,4008
18
1,2470
1,1720
9
0,4936
0,4936
19
1,2470
1,2172
10
0,5260
0,5112
Как видно из табл. 78 и 79, в случае предварительной коагуляции затрагиваются только мелкодисперсные примеси, которые укрупняются. Сам коагулятор практически не влияет на величину получаемых показателей. Расхождения между параллельными определениями обоими методами не превышают допустимых величин по ГОСТ 6370—59. Это дает основание рекомендовать метод с
применением ПАВ для определения всех механических примесей в отработанных маслах.
Кроме того, разработана методика определения суммарных при- месей с ПАВ, т. е. суммы механических примесей и асфальтенов, '7 находящихся в масле в растворенном состоянии. По этой методике ^ на перегородке фильтра отлагаются не только механические при- 1 меси, но и асфальтены, высаженные из навески масла большим количеством растворителя^
Определение суммарных примесей с предварительной коагуляцией состоит в следующем.
Навеску масла (10 г для масел высокой степени отработанности и 25 а для масла средней степени отработанности), взвешенную на технических весах с точностью до 0,1 г, нагревают на закрытой электроплитке до 60—70° С, после чего добавляют из капельницы 6—8 капель водного раствора коагулятора.
В качестве коагулятора могут быть применены: моющие вещества НП-5, проксанол 186, проксамин 204 и другие ПАВ в виде 10%-ных водных растворов. Количество ПАВ, необходимое для коагуляции, подбирают экспериментально, обычйо оно не превышает 8—10 капель раствора.
Пробу масла с ПАВ тщательно перемешивают в течение 5— 10 мин при поддержании указанной температуры. При этом происходит коагуляция загрязнений (на дно колбы оседают -укрупненные частицы механических примесей).
После начала коагуляции в масло добавляют примерно Ча часть всего количества подогретого бензина, необходимого для растворения навески (растворение проводится в соотношении 1 : 12). Затем навеску с бензином снова нагревают до заметного выпадения скоагулировавших механических примесей и добавляют остальной бензин. После небольшого перемешивания навески масла с ПАВ и бензином, содержимое колбы (как правило, конической на 0,25—0,5 л) оставляют на 12—15 ч, а затем пропускают через доведенный до постоянной массы беззольный фильтр «синяя лента».
По окончании фильтрации фильтр с осадком подсушивают при комнатной температуре 10—15 мин для удаления следов растворителя. Подсушенный фильтр с примесями помещают в бюкс и доводят до постоянной массы в сушильном шкафу. По разности определяют массу суммарных примесей и рассчитывают их содержание в весовых процентах.
Определение примесей по каждому компоненту проводится в соответствии с ГОСТ 6370—59.
Если необходимо определить только неорганические примеси, то осадок суммарных примесей с фильтром после доведения до постоянной массы и взвешивания помещают в фарфоровый тигель, также доведенный до постоянной массы, й сжигают. Затем содержимое тигля прокаливают в муфельной печи и взвешивают.
Г Л А В A XI
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ
МАСЛОРЕГЕНЕРАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
О НАПРАВЛЕНИЯХ И СОСТОЯНИИ РЕГЕНЕРАЦИИ МАСЕЛ В СССР И ЗА РУБЕЖОМ
Правильная организация и ведение масляного хозяй-, ства, а также налаженная регенерация масел позволяют сократить расход свежих масел, повысить коэффициент полезного действия оборудования и механизмов, сократить энергетические расходы, снизить себестоимость продукции, увеличить срок работы механизмов до капитального ремонта и повысить общую культуру производства.
Соответствующими постановлениями правительства потребителям масел (предприятиям и организациям, министерствам и ведомствам) вменяется в обязанность проводить сбор отработанных масел и их регенерацию.
Однако развитию регенерации отработанных нефтяных масел еще мешает недооценка ее многими хозяйственными руководителями предприятий, которые стремятся избавить себя от забот по организации сбора отработанных масел и их регенерации, добиваясь удовлетворения нужд предприятий в маслах полностью за счет фондов на свежие масла. При этом значительные количества отработанных нефтепродуктов сжигают или сбрасывают в водоемы, загрязняя их.
В связи с тем, что регенерация отработанных моторных масел (автомобильных, дизельных и авиационных) связана с применением довольно сложной аппаратуры, организация ее непосредственно в местах потребления масел на мелких установках часто затруднительна. Кроме того, получаемые после регенерации моторные масла без присадок не отвечают эксплуатационным нормам. Поэтому целесообразно освободить автохозяйства и другие организации от регенерации отработанных моторных масел, одновременно обязав их проводить сбор и сдачу этих масел по установленным нормам на нефтебазы Главнефтеснабов республик с последующей регенерацией на кустовых маслорегенерационных станциях.
В системе Главнефтеснаба РСФСР эксплуатируются 22 регенерационные станции с установками РМ-250 для восстановления моторных масел. Одна из регенерационных станций имеет мощность до 4000 т/год регенерированного масла.
Крупные регенерационные станции для восстановления мотор-\ ных масел работают в Ленинграде, Норильске, Молдавской ССР, в Казахской ССР, на Украине и т. п. На Харьковском тракторном заводе построена регенерационная станция мощностью 2300 т/год масла, запроектированная институтом Гипроавтопром.
Министерство путей сообщения СССР строит два маслореге- <■ нерационных завода. В системе МПС находятся в эксплуатации ; две установки РМ-250: стационарная и передвижная, смонтиро-" ванная в железнодорожных вагонах.-
В Москве (при Мосавтотехснабе) строится маслорегенерацион- 1 ная станция с установкой РМ-250 для централизованной регене- ' рации моторных масел.
Московским машиностроительным заводом «Реготмас» в 1963—> * 1968 гг. выпущено большое количество регенерационных установок РМ-100 для регенерации моторных, а также и индустриальных масел.
Регенерация индустриальных, компрессорных, турбинных, трансформаторных, форвакуумных ВМ-4 и других специальных масел в настоящее время проводится на местах их потребления (заводах, фабриках, электростанциях и т. п.), и это, как правило, экономически выгодно.
На некоторых предприятиях, имеющих возможность организовать кустовые маслорегенерационные станции на паритетных началах для обслуживания нескольких предприятий, расположенных вблизи и имеющих одинаковый ассортимент масел, это наиболее целесообразно (I Государственный подшипниковый завод, Москва).
На ремонтно-трансформаторных заводах и в мастерских, на энергоучастках электрифицированных железных дорог, в энергосистемах, как правило, имеются цехи и участки по регенерации и сушке отработанных трансформаторных масел. Например, на маслорегенерационных станциях Москвы восстанавливают ежегодно более 2000 т трансформаторного масла, слитого с энергетического оборудования.
На многих металлургических заводах работают или вводятся в эксплуатацию регенерационные станции мощностью ЮООт/год масла и более.
Таким образом, принципиально организация регенерации масел может проводиться по двум основным направлениям.
Централизованная регенерация на крупных специализированных маслорегенерационных станциях, цехах и заводах. Централизованный пункт регенерации снабжается отработанными маслами, поступающими как непосредственно от предприятий и организаций (в том числе территориально близко расположенных), так и с нефтебаз, которые принимают только моторные масла. Масла после централизованной регенерации, как правило, высокого качества.
Децентрализованная (индивидуальная) регенерация, осуществляемая непосредственно потребителями масел на территории одного предприятия и обслуживающая обычно только цехи и участки предприятия. Индивидуальная регенерация (например, фильтрация и очистка масел непосредственно на промышленном оборудовании) может проводиться также в каждом цехе.
Обе эти системы регенерации в настоящее время широко распространены в СССР.
Та и другая системы регенерации масел имеют свои недостатки и преимущества.
В отношении качества регенерированных масел, контроля его, подбора квалифицированных кадров, совершенства методов реге-- нерации централизованная система на крупных кустовых маслорегенерационных установках имеет явные преимущества перед децентрализованной. Однако эта система имеет и существенные недостатки— необходимость транспортирования масел, отработанных и регенерированных, на значительные расстояния, задалживание транспортных средств и тары и самое главное, как показал опыт эксплуатации таких станций и цехов, — поступление на очистку смесей разных масел, а также загрязнение масел посторонними примесями, например консистентными смазками, промывочными материалами и т. д., затрудняющими регенерацию, а иногда делающими ее невозможной на обычном, широко применяемом оборудовании даже при использовании методов глубокой очистки. Кроме того, вполне очевидно, что загрузка крупной станции однородным сырьем и в количествах, обеспечивающих бесперебойную работу, имеет решающее значение.
При существующей у нас системе маслоснабжения централизованная регенерация наиболее применима для моторных, а также специальных масел (ВМ-4, компрессорных и др.), собранных строго по маркам.
Территориально крупные регенерационные станции должны быть размещены в промышленных центрах, портах, на нефтебазах Главнефтеснабов, на крупных узловых станциях и т. д.
Территориальное размещение индивидуальной регенерационной станции, предназначенной для обслуживания одного предприятия, целесообразно увязывать с масляным складом предприятия. В этом случае одновременно с выдачей свежих масел легко осуществлять прием отработанных масел и таким образом контролировать выполнение предприятием и цехами (участками) установленных для них норм сбора, а также качество собранных отработанных масел. Последнее является основным преимуществом индивидуальной -регенерации. Другое важное преимущество — это сокращение транспортных расходов.
Вопрос о выборе того или иного направления регенерации и аппаратуры в каждом отдельном случае необходимо решать, исходя прежде всего из технико-экономической целесообразности. Напри-
мер, для регенерации отработанных индустриальных масел, собираемых на предприятиях с различного оборудования, требуются простейшие методы (отстой, фильтрация) и поэтому ее следует осуществлять непосредственно на предприятиях и в цехах, потребляющих эти масла. При этом до минимума сводится смешение > масел разных марок, устраняется транспортирование отработанных и восстановленных масел на дальние расстояния и задержка тары. Имеется возможность использовать для сбора и регенерации : масел персонал, обслуживающий регенерационную установку. Все = это снижает стоимость регенерации и сохраняет масляные ресурсы предприятия.
Для отработанных трансформаторных и турбинных масел, собираемых с энергетического оборудования, требуются более глубокие методы регенерации (отстой, адсорбционная очистка, сепарация или даже применение химических реагентов — кислоты, щелочи). Регенерацию этих масел, несмотря на усложнение методов очистки, целесообразно осуществлять также на предприятиях, являющихся потребителями энергетических масел. Это в основном вызвано возможностью сбора больших количеств^ отработанных масел с трансформаторов и турбин, а главное — требованиями, предъявляемыми к этой категории масел, не допускающими ка- кого-либо смешения их с другими маслами, что может быть гаран- я тировано только в условиях одного предприятия.
Наиболее сложна организация сбора и регенерации отработанных масел с двигателей внутреннего сгорания, которые являются основными потребителями смазочных нефтяных масел, особенно ■ с транспортных двигателей (автомашины, тракторы и т. д.), экс- ; плуатируемых в самых разнообразных условиях.)
Для этих масел требуются наиболее глубокие методы регене- 1 рации, включающие, кроме адсорбционной очистки и фильтрации, также отгон горючего, а иногда (для масел высокой степени отработанности) и сернокислотную очистку. Для проведения регенерации их необходим более квалифицированный персонал. Поэтому целесообразно проводить регенерацию этих масел централизованно, причем на установках должна быть предусмотрена раздельная регенерация масел по сортам (автомобильные и дизельные).
Во многих зарубежных странах (ГДР, Венгерская Народная Республика, ФРГ, Англия, Италия, США и др.) уделяется серьез- I ное внимание сбору отработанных масел и их регенерации.1
Ниже кратко рассмотрено состояние и методы регенерации отработанных масел (моторных) за рубежом. Эти методы, особенно в США, в принципе сходны с методами, принятыми в СССР для регенерации моторных масел на крупных маслорегенерационных станциях.
В Германской Демократической Республике в 1961 г. до 23% потребности в смазочных маслах основных марок покрывалось за счет использования регенерированных масел.
В Венгерской Народной Республике смесь отработанных масел после отгона легких топливных фракций и регенерации серной кислотой, гашеной известью и активированной отбеливающей глиной используется для получения универсального моторного масла A-UMM, являющегося всесезонным для карбюраторных автомобильных двигателей [42].
Регенерация масел в Венгерской Народной Республике осуществляется следующим образом. Отработанные масла из общего резервуара подают в вакуумную установку для отгона топливных фракций при температуре 300° С. Затем масло обрабатывают серной кислотой (5—6%), кислое масло при температуре 100—120° С (в специальной контактной мешалке) перемешивают с гашеной известью (0,8—1,4%) и отбеливающей глиной (5—7%). Фильтрация масла проводится на фильтрпрессах.
Готовое регенерированное масло смешивают (при 110° С) с маслами МС-14 и МС-20 в различных соотношениях до получения заданной вязкости. В полученное регенерированное масло добавляют присадки М-200 (диизобутилдиизоамилдитиофосфат цинка) в количестве 1% и 0,2—0,3% депрессорной присадки «Ксилонур». Получается масло высокого качества: вязкость его уюо=П,4— 14,8 сст, индекс вязкости не менее 80, температура застывания — 25° С и температура вспышки 220° С.
В Федеративной Республике Германии регенерированные масла составляли в 1960 г. около 20%, а в 1962 и 1963 гг. — около 25%' в балансе потребления моторных масел [43, 44]. Для регенерации отработанных масел в ФРГ используются крупные установки-заводы мощностью до 50 тыс. т/год. Применяется очистка масел по способу SEAB, заключающемуся в продувке отработанного масла воздухом, в результате чего продукты старения, окисляясь кислородом воздуха, выпадают в осадок. Известен также метод регенерации отработанных масел селективными растворителями в сочетании с жидким пропаном и последующей каталитической обработкой, а также разгонкой на фракции.
В ФРГ и в Италии применяется регенерация отработанных масел в присутствии галоидпроизводных (хлорида цинка) в сочетании с перборатами и персульфатами. Регенерация масел по этому методу ведется при определенной температуре и давлении в слабокислой среде. Выделяющийся в этих условиях атомарный кислород ускоряет процесс полимеризации и окисления нежелательных компонентов, в результате чего они выпадают в осадок и удаляются механическим путем.
Обесцвечивание и улучшение запаха масел происходит благодаря каталитическим свойствам галоидпроизводных.
По мнению зарубежных специалистов, регенерация в присутствии галоидпроизводных в сочетании с перборатами или персульфатами является наиболее эффективной по сравнению с другими известными методами регенерации отработанных масел.
Для максимального вовлечения регенерированных масел в баланс потребления свежих в Италии освобождены от таможенной пошлины импортируемые отработанные масла.
В Англии имеются фирмы, специализированные на сборе, регенерации и использовании отработанных масел.
, В США количество регенерированных масел составляет 28— 30% от расхода свежих.
По литературным данным [45], в США имеется более 100 регенерационных пунктов, причем одна треть их продукции (дизельное масло) идет для снабжения дизельных двигателей на железнодорожном транспорте.
Технологический процесс регенерации отработанных масел, слитых с двигателей внутреннего сгорания, на регенерационных пунктах США предусматривает четыре основных операции.
Предварительная обработка масла. В этом отделении исходное «картерное» масло подогревают до 93° С, обрабатывают щелочами и оставляют для отстоя. Такая предварительная обработка разрушает эмульсию и коллоидальную дисперсию частиц взвеси загрязнений, образующихся под влиянием^ присадок к маслам для тяжелых условий работы. После отстоя в масле отсутствует не только вода, но и все растворенные в воде соли, грязь и мыла.
Обработка кислотой. К отстоенному маслу добавляют от 2 до 4% концентрированной серной кислоты. Кислотный шлам отстаивается и удаляется. В этом шламе находится большая часть ненасыщенных и окисленных углеводородов и т. п.
Дистилляция (отгон топливных фракций). Эта операция проводится либо с определенным количеством масла, либо непрерывно. Максимальная температура масла колеблется в пределах 275—315° С. Нагрев проводится острым паром, в отдельных слу> чаях — в вакууме.
Фильтрация. Одновременно с отделением топливных фракций масло в процессе дистилляции фильтруется в глиняных фильтрах. Активированная глина избирательно поглощает смолистые вещества и улучшает цвет масла. Этот процесс дополняется еще фильтрацией через фильтр под давлением.
Заслуживают внимания вопросы, связанные с экономикой регенерации, например, дизельных масел в США [45].
Свежее дизельное масло стоит 11,2 цента за 1л, включая налоги. Стоимость обслуживания регенерационной станции 4,2— 5,3 цента на 1 л чистого масла. Если прибавить к этому 1,5—1,7 цента стоимости присадки и 1 —1,5 цента на железнодорожные расходы, то все еще получится значительная экономия (от 25 до 40% стоимости свежего масла).
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ НА МАСЛОРЕГЕНЕРАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ
Рентабельность и работоспособность маслорегенерационной станции любой категории зависят от ее мощности, обеспечения сырьем, качества отработанных масел, принятых методов регенерации и т. д. Обеспечение регенерационной станции сырьем в свою очередь зависит от организации сбора, хранения и транспортирования отработанных масел.
Кажущийся простым вопрос сбора отработанных масел является решающим звеном в их регенерации. Без правильно организованного сбора, как уже упоминалось, не может быть обеспечена нормальная регенерация.
Регенерационные станции, восстанавливая качество отработанных масел, выполняют задачу увеличения ресурсов смазочных материалов и обеспечивают потребителя необходимым смазочным материалом. Кроме того, регенерационные станции иногда используются для проведения технологических операций по подготовке свежих, но загрязненных масел к применению, например сушки, фильтрации, добавки различных присадок к смазочным маслам, необходимым для эксплуатации современных машин, и т. д.
На регенерационных станциях можно сосредоточить оборудование по регенерации промывочных жидкостей — бензинов, керосинов, обтирочного материала, а также осуществлять прием, хранение и контроль качества свежих и регенерированных смазочных материалов. Поэтому при сооружении регенерационной станции необходимо учитывать весь комплекс вопросов, связанных с масляным хозяйством предприятия или организации.
Такими вопросами являются следующие:
Выявление сортов и марок отработанных масел, подлежащих регенерации.
Определение ежемесячного количества подлежащих регенерации масел по маркам на предприятии или на нескольких предприятиях для их централизованной регенерации. Определение мощности станции.
Составление схемы расположения маслосборных пунктов и потребителей нефтяных масел, входящих в систему снабжения данной организации.
Разработка технологической схемы регенерации. Выбор соответствующего оборудования.
Выбор места строительства регенерационной станции в зависимости от мощности и круга предприятий, обслуживаемых ею.
Основным принципом размещения регенерационных станций является приближение их к местам массового потребления нефтяных масел. Чрезвычайно важно, чтобы прикрепление регенерационных станций к предприятиям и маслосборным пунктам, обеспечение их необходимым количеством электроэнергии, водяного пара, рабочей
силы и прочие мероприятия, необходимые для нормальной работы, решались комплексно.
При неправильном подходе к размещению регенерационных станций не всегда удается полностью достичь правильного сочетания указанных условий. Местоположение регенерационной станции должно обеспечивать:
удобство подачи средств транспортирования отработанных масел;
удобство выгрузки и погрузки масла наливом или в бочкотаре;
удовлетворение требований по санитарной технике, пожарной безопасности и охране труда;
планировку с минимальным объемом земляных работ, а также обеспечивающую наиболее целесообразный способ приемки отработанных масел в емкости самотеком, без применения перекачивающих устройств.
Наиболее удобное место сооружения станций для централизованной регенерации отработанных моторных масел — это территория нефтебаз, связывающих станции с возможно_большим количеством потребителей смазочных масел. В этом случае можно значительно сократить расходы на строительство источников энергии и на административно-хозяйственные нужды станции.
ОБОРУДОВАНИЕ РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ
СТАНЦИЙ
Маслорегенерационные станции должны состоять из следующих основных отделений:
приема отработанных масел;
предварительной обработки отработанных масел;
технологического (отделения регенерации);
контрольной лаборатории;
смешения регенерированных масел с присадками (или све« жими маслами);
отпуска готовой продукции;
хранения и приготовления эксплуатационных и вспомога- .тельных материалов;
электрораспределительной аппаратуры.
Кроме указанных отделений в зависимости от категории и мощности маслорегенерационных станций могут быть предусмотрены отделения для регенерации промывочных жидкостей, обтирочных материалов, а также отделение для очистки бочек.
Отделение приема отработанных масел
Отделение приема отработанных масел должно обеспечивать удобство приема и транспортирования масел. Размеры и оборудование помещений выбирают и выполняют с учетом слива отработанных масел как самотеком (например, ИЗ железно- 280
дорожных цистерн, автоцистерн и из бочек), так и с применением насосов. Количество емкостей в приемном отделении должно предусматривать возможность приема отработанных масел по маркам в количествах, обеспечивающих бесперебойную работу станции (из расчета 30-суточного запаса).
Приемное отделение должно быть обеспечено средствами подогрева масел при сливе их из цистерн в зимнее время.
Следует отметить, что приемные резервуары могут быть расположены вне помещения регенерационной станции. В этом случае их заглубляют в землю. Желательно, чтобы приемные резервуары были снабжены змеевиками для подогрева масла паром или горячей водой и плавающими маслоприемниками.
Отделение предварительной обработки отработанных масел
Предварительная обработка заключается в освобождении отработанного масла от воды и механических примесей путем отстоя или сепарации. В этом же отделении проводится, в случае необходимости, обработка коагуляторами нефильтрующихся масел, а также промывка водой.
Габариты помещения определяют, исходя из размеров и количества оборудования (отстойники, мешалки и т. п.) и удобства их обслуживания. Число отстойников (и емкостей для обработки масла ПАВ) необходимо принимать из расчета, чтобы за время расхода содержимого из одного отстойника происходил отстой масла в других отстойниках.
Отделение регенерации
Отделение регенерации устраивают и оборудуют в зависимости от принятых методов регенерации, а также от объема производства. Так, для станций, где очищают масла только от механических примесей, отделение оборудуют отстойниками и фильтрами или сепараторами. При более глубоких методах очистки используются установки типа РИМ-62, РМ-50-62, РМ-50-65, РМ-100, Р-1000М, РМ-250 и т. д. или оборудование для кислотно-контактной очистки или очистки другими химическими реагентами.
Необходимо отметить, что для станций наиболее целесообразно универсальное регенерационное оборудование, на котором можно проводить не только фильтрацию, но и контактирование масел с отбеливающей глиной, отгон горючего и воды или другие более глубокие методы восстановления..
Лаборатория
Лаборатория предназначена для контроля качества всех нефтепродуктов, поступающих на регенерационную станцию и отпускаемых ею. Она должна быть оснащена всеми необходимыми приборами и оборудованием для проведения контроля, предусматриваемыми соответствующими техническими условиями и ГОСТ.
Смесительное отделение
Смесительное отделение служит для смешения регенерированных масел с присадками или со свежими маслами. В этом же отделении можно смешивать свежие масла различной вязкости. Смешение регенерированных масел со свежими или с присадками может проводиться в механических мешалках при температуре 60—70° С или на специальном оборудовании, состоящем из дозаторов смешиваемых продуктов, смесителя и масляных насосов. Перед смешением нефтепродукты анализируют, а затем рассчитывают количество компонентов, требуемых для 'смешения, с целью получения заданного продукта. Только после этого приступают к смешению.Смешение продуктов проводится для получения масла определенной вязкости из имеющихся в наличии масел другой вязкоСмесительное отделение служит для смешения регенерированных масел с присадками или со свежими маслами. В этом же отделении можно смешивать свежие масла различной вязкости. Смешение регенерированных масел со свежими или с присадками может проводиться в механических мешалках при температуре 60—70° С или на специальном оборудовании, состоящем из дозаторов смешиваемых продуктов, смесителя и масляных насосов. Перед смешением нефтепродукты анализируют, а затем рассчитывают количество компонентов, требуемых для 'смешения, с целью получения заданного продукта. Только после этого приступают к смешению.Смешение продуктов проводится для получения масла определенной вязкости из имеющихся в наличии масел другой вязкости,сти,аатакже длятакже дляисправления температурыисправления температурывспышки,вспышки,кислотного -кислотного -числа и других показателей.Некоторые константы, характеризующие качество смесей нефтепродуктов, обладают свойством аддитивности по „отношению к составляющим компонентам, т. е. представляют их среднее арифметическое. К таким константам относятся плотность, кислотноечисла и других показателей.Некоторые константы, характеризующие качество смесей нефтепродуктов, обладают свойством аддитивности по „отношению к составляющим компонентам, т. е. представляют их среднее арифметическое. К таким константам относятся плотность, кислотноечисло, октановое число, фракционный состав и др.число, октановое число, фракционный состав и др.
Смесительное отделение служит для смешения регенерированных масел с присадками или со свежими маслами. В этом же отделении можно смешивать свежие масла различной вязкости. Смешение регенерированных масел со свежими или с присадками может проводиться в механических мешалках при температуре 60—70° С или на специальном оборудовании, состоящем из дозаторов смешиваемых продуктов, смесителя и масляных насосов. Перед смешением нефтепродукты анализируют, а затем рассчитывают количество компонентов, требуемых для 'смешения, с целью получения заданного продукта. Только после этого приступают к смешению.
Смешение продуктов проводится для получения масла определенной вязкости из имеющихся в наличии масел другой вязко
Смесительное отделение служит для смешения регенерированных масел с присадками или со свежими маслами. В этом же отделении можно смешивать свежие масла различной вязкости. Смешение регенерированных масел со свежими или с присадками может проводиться в механических мешалках при температуре 60—70° С или на специальном оборудовании, состоящем из дозаторов смешиваемых продуктов, смесителя и масляных насосов. Перед смешением нефтепродукты анализируют, а затем рассчитывают количество компонентов, требуемых для 'смешения, с целью получения заданного продукта. Только после этого приступают к смешению.
Смешение продуктов проводится для получения масла определенной вязкости из имеющихся в наличии масел другой вязко
сти,
сти,
а
а
также для
также для
исправления температуры
исправления температуры
вспышки,
вспышки,
кислотного -
кислотного -
числа и других показателей.
Некоторые константы, характеризующие качество смесей нефтепродуктов, обладают свойством аддитивности по „отношению к составляющим компонентам, т. е. представляют их среднее арифметическое. К таким константам относятся плотность, кислотное
числа и других показателей.
Некоторые константы, характеризующие качество смесей нефтепродуктов, обладают свойством аддитивности по „отношению к составляющим компонентам, т. е. представляют их среднее арифметическое. К таким константам относятся плотность, кислотное
число, октановое число, фракционный состав и др.
число, октановое число, фракционный состав и др.
Отделение отпуска готового продукта
Отделение отпуска готового продукта должно обеспечивать удобство подхода транспорта и отхода его после приемки нефтепродуктов. Устройство и размеры отделения выбираются с таким расчетом, чтобы облегчить прием продукта из регенерационных установок и отпуск регенерированного масла в бочки и в другие емкости и по возможности готовый продукт выдавать из приемников самотеком.
Количество раздаточных приемников должно соответствовать ~ количеству марок масел, регенерируемых на станции.
Отделение очистки тары
,Создание такого отделения вызвано необходимостью от
пуска готового продукта в чистой таре. Очистка бочек от грязи — довольно сложная и трудоемкая операция и потому разработка методов, облегчающих этот процесс, имеет большое значение для нормальной работы -станции. В основном очистка бочек затрудняется тем, что в них имеется только одно отверстие малого речения.
Очистка бочек может проводиться следующими методами:
пропариванием водяным паром с последующим многократным ополаскиванием легким нефтепродуктом (бензином);
пропариванием и промывкой бензином путем его испарения и конденсации в бочке;
промывкой моющими составами на специальном оборудовании.
Первый способ прост и поэтому широко применяется, несмотря на то что связан со значительным расходом бензина, составляющим в среднем 2—3 л на одну бочку.
Второй способ сложнее, но более эффективен, расход бензина составляет 0,5—0,7 л на одну бочку при очень высоком качестве очистки. Способ разработан Б. В. Лосиковым. Промывочный ма- испарителе вследствие ''
териал — бензин — испаряется в отдель нагрева его водяным паром. Пары бензина подаются в бочку и конденсируются непосредственно в очищаемой металлической, бочке. Нагреваясь конденсирующимися парами и омываясь непрерывно совершенно чистым растворителем, внутренняя поверхность бочки быстро и полностью освобождается от всех загрязнений. Бензин вместе с растворенными и взвешенными в нем примесями стекает в испаритель, где вновь испаряется и в виде паров подается в бочку, и т. д.Принципиальная схема очистки бочек этим способом изображена на рис. 115.Бензин в испарителе подогреваетсятериал — бензин — испаряется в отдель нагрева его водяным паром. Пары бензина подаются в бочку и конденсируются непосредственно в очищаемой металлической, бочке. Нагреваясь конденсирующимися парами и омываясь непрерывно совершенно чистым растворителем, внутренняя поверхность бочки быстро и полностью освобождается от всех загрязнений. Бензин вместе с растворенными и взвешенными в нем примесями стекает в испаритель, где вновь испаряется и в виде паров подается в бочку, и т. д.Принципиальная схема очистки бочек этим способом изображена на рис. 115.Бензин в испарителе подогреваетсяРис. 11 Б. Общий вид установки для промывки бочек бензином: / — испаритель; 2 — паровой змеевик;3 — холодильник.Рис. 11 Б. Общий вид установки для промывки бочек бензином: / — испаритель; 2 — паровой змеевик;3 — холодильник.водяным паром под давле-водяным паром под давле-нием 10—15 kTIcm2. Такое давление пара (при 200—250° С) практически вполне достаточно для испарения бензина.
териал — бензин — испаряется в отдель нагрева его водяным паром. Пары бензина подаются в бочку и конденсируются непосредственно в очищаемой металлической, бочке. Нагреваясь конденсирующимися парами и омываясь непрерывно совершенно чистым растворителем, внутренняя поверхность бочки быстро и полностью освобождается от всех загрязнений. Бензин вместе с растворенными и взвешенными в нем примесями стекает в испаритель, где вновь испаряется и в виде паров подается в бочку, и т. д.
Принципиальная схема очистки бочек этим способом изображена на рис. 115.
Бензин в испарителе подогревается
териал — бензин — испаряется в отдель нагрева его водяным паром. Пары бензина подаются в бочку и конденсируются непосредственно в очищаемой металлической, бочке. Нагреваясь конденсирующимися парами и омываясь непрерывно совершенно чистым растворителем, внутренняя поверхность бочки быстро и полностью освобождается от всех загрязнений. Бензин вместе с растворенными и взвешенными в нем примесями стекает в испаритель, где вновь испаряется и в виде паров подается в бочку, и т. д.
Принципиальная схема очистки бочек этим способом изображена на рис. 115.
Бензин в испарителе подогревается
Рис. 11 Б. Общий вид установки для промывки бочек бензином: / — испаритель; 2 — паровой змеевик;
3 — холодильник.
Рис. 11 Б. Общий вид установки для промывки бочек бензином: / — испаритель; 2 — паровой змеевик;
3 — холодильник.
водяным паром под давле-
водяным паром под давле-
При работе в теплое время года требуются обратный холодильник и наружное охлаждение бочек путем орошения водой или- погружения их в водяные ванны.
Опыт очистки бочек по такой схеме показал, что двумя загрузками испарителя по 160 кг каждая удалось полностью очистить 425 бочек, сильно загрязненных вязким мазутом. Расход бензина составил 0,75 кг на одну бочку, время очистки одной бочки равно 15 мин.
Естественно, что при очистке бочек с применением бензина все соединения должны быть абсолютно герметичными. Созданы конструкции вводных устройств для бочек разного типа.
СКВ Транснефтьавтоматика Главнефтеснаба РСФСР разработала полуавтоматическую установку М24 для мойки металлических бочек из-под нефти и нефтепродуктов на крупных пунктах, использующих оборотную тару. С помощью установки М24 (рис. 116) пропаривают, моют и сушат внутренние и наружные поверхности бочки.
Установка состоит из следующих основных узлов:
двухсекционной ванны с подогревательными змеевиками, в один из отсеков которой наливают моющий раствор, а в другой —воду;
моечной кабины, состоящей из двух камер и рассчитанной на одновременную мойку двух бочек;
насосов для подачи моющего раствора и воды;
насосов гидропривода;
клапанных распределителей, осуществляющих очередность подачи реагентов к соплам для мойки наружной поверхности бочек;
пульта управления.
Рис. 116. Схема установки М24 для мойки бочек (вид сбоку в разрезе): /—двухсекционная ванна; 2—моечные устройства; 3 —моечная кабина.
Бочки загружают в камеры через двери. В каждой камере имеется механизм для внутренней мойки бочек, который используют также для крепления последних и вращения их в процессе мойки.
Процесс мойки осуществляется автоматически по заранее заданной реле времени программе. Начинается он после нагрева моющего раствора (5%-ный раствор каустической соды) и воды в ванне до 80—90° С. Рабочий нажимает на кнопку «Открытие двери» одной из камер, устанавливает в камеру загрязненную бочку и нажимает на кнопку «Начало цикла». Двери камеры закры-
ваются и начинается процесс мойки с указанием на световом табло фазы процесса, происходящего в данный момент. Аналогичные операции выполняются во второй камере.
' После окончания заданного цикла мойки дверь автоматически открывается и рабочий сменяет бочки.
Полуавтоматическая установка М24 должна монтироваться в закрытом вентилируемом помещении, имеющем водопровод, канализацию и электросеть переменного тока напряжением 380 в.
По предварительным подсчетам, годовая экономическая эффективность от внедрения одной установки составит 9775 руб. Срок окупаемости — менее двух лет.
Отделение эксплуатационных и вспомогательных материалов
Это отделение служит для подготовки материалов, применяемых на регенерационной станции: адсорбентов, фильтровальной бумаги, фильтровальной ткани и'т. д.
Рие. 117. Шкаф для сушки фильтровального картона.
Адсорбенты и фильтровальный картон перед применением, особенно при использовании их в технологических процессах восстановления энергетических масел,' должны подвергаться предварительной сушке в специальных сушильных шкафах. В В/К «Регот- мас» испытан шкаф для сушки фильтровального картона с автоматической регулировкой температуры. Этот шкаф (рис. 117) позволяет проводить единовременную сушку 100 листов картона.
Шкаф снабжен электронагревателями общей мощностью 1,5 кет. Регулирование температуры в шкафу автоматическое (с помощью ТР-150). Оптимальная температура сушки картона 90—100° С. Влажность картона через 1,5 ч сушки (без учета времени достижения необходимой температуры, которое составляет в среднем 50—60 -мин) снижается до 1,70—1,75% при первоначальной влажности 8,5—9%. Дальнейшая сушка приводит к незначительному снижению влажности: например, после четырехчасовой сушки влажность картона достигает 1,0—1,3%.
Рис. 118. Пробойник.
В В/К «Реготмас» разработан также специальный пробойник (рис. 118) для прокола отверстий в листах фильтровального технического картона, предназначенного для зарядки фильтрпрессов маслорегенерационных установок.
В отделении эксплуатационных и вспомогательных материалов должно иметься также устройство для просеивания порошковых адсорбентов (например, отбеливающей глины) и отсеивания мелких частиц от крупнозернистых адсорбентов. Просеивающие сита, независимо от их конструкции, должны располагаться под колпаком вытяжной вентиляции.
МАСЛОРЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ С УСТАНОВКАМИ РМ-100 И РМ-50
В/К «Реготмас» разработаны схемы маслорегенерационных станций (PC) с установками РМ-100 и РМ-50, кратко рассмотренные ниже.
Принципиальная схема маслорегенерационной станции РС-100 с установкой РМ-100 приведена на рис. 119. Все оборудование ее размещается на площадке и в помещении с соблюдением соответствующих противопожарных разрывов между зданием и резервуарами.
Здание, в котором размещено оборудование, должно иметь следующие размеры: длину не менее 15 м и ширину не менее 12,5 м.
Маслорегенерационная станция оборудуется отоплением (тем- цература воздуха в помещениях должна быть не менее 16—18°С), световой арматурой в пылеводозащитном исполнении и приточновытяжной вентиляцией с 8-кратным обменом воздуха.
Регенерационная станция состоит из трех отделений. В первом отделении размещаются пять емкостей по 3,2 м3, три емкости по
Рис. 119. Схема маслорегенерациоиной станции с установкой РМ-100:
1 — сетчатый фильтр; 2 — приемные емкости (по 5 м3)\ «3—приемные емкости (по 50 м^У 4, 8, 14г- насосы РЗ-7,5; 5 — насос 1ВС —0,9; 6 — емкость для приготовления раствора коагулятора; 7 —отстойники; 9 — промежуточная емкость; 10 — мешалка; 11 — установка РМ-100; 12 — фильтрпрессы; 13 — сборники чистого масла; 15 — промежуточные емкости регенерированного масла; 16 — емкость смесительная; 17, /8 —емкости регенерированного масла; 19 — емкости свежего масла.
I м3 и емкость для приготовления водного раствора коагулятора. Во втором (насосном) отделении монтируются на фундаментах три шестеренчатых насоса и один вихревой с электродвигателями. В третьем отделении располагается маслорегенерационная установка РМ-100. В этом же отделении устанавливают электрораспределительный шкаф и приборы для регулирования температуры масла в электронагревательной печи.
На расстоянии 16 м от здания располагаются наружные емкости для хранения отработанных, свежих и регенерированных масел. Общий объем 200 м3.
Наружный резервуарный парк ограждается с учетом рельефа местности сплошным земляным валом.
Мощность регенерационной станции (при трехсменной работе) по отработанным моторным маслам составляет около 700 т/год-, по индустриальным маслам — более 1000 т/год.
ТЕХНИКО -ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ МАСЕЛ
Продуманная организация сбора отработанных масел, удобное географически-территориальное расположение и рациональная технологическая схема регенерационной станции, а также правильная организация труда являются важными условиями, 1 обеспечивающими значительный экономический эффект регенерации масел.
Экономическая эффективность регенерации определяется тем, что, во-первых, восстановление отработанных масел дает дополнительное количество их без расходования нефти и, во-вторых, себе; стоимость восстановленного масла значительно ниже, чем свежего' Например, цена 1 т свежего индустриального масла (по первому поясу цен) составляет 115—130 руб., а себестоимость 1 т восстановленного масла на многих маслорегенерационных станциях предприятий 15т—20 руб.
По данным В/К «Реготмас», в 1968 г. себестоимость 1 т регенерированного масла на станциях Главнефтеснаба РСФСР составила 74 руб. Экономический эффект регенерации (разница между оптовой ценой и себестоимостью) для масел АК-15р, АСп-10р и ДСп-10р был равен 1057820 руб.
Рост выпуска регенерированных масел по годам на примере Шарташской регенерационной станции показан в табл. 80.
ТАБЛИЦА 80
Рост производительности Шарташской регенерационной станции
Годы
Количество выпущенной продукции, т
Выпуск масла по годам %
Производительность установки кг/ч
Себестои мость регенерированного масла * руб.-коп
Доля стоимости сырья от общих затрат на регенерацию, %
по плану
фактически
1963
1000
1525
100
391
59-72
64,5
1964 ~
1250
1656
108
381
54-65
65,5
1965
1280
1700
111
412
52-30
61,5
1966
1350
1688
111
414
56-50
60,0
1968
1250
1860
128
—
76-55
—
* В 1963—1966 гг. регенерированные масла выпускали без присадки, а в 1968 г. выпущено масло автомобильное с присадкой ВНИИ НП-360 (затраты на присадку составляют 1701 руб. иа 1 т). 7
Ниже приведен технико-экономический расчет стоимости регенерации 1 т трансформаторного масла на установке РТМ-200.
Производительность установки РТМ-200 при односменной'работе составляет 390 т/год регенерированного трансформаторного масла. Принято, что установка работает 300 дней в году.
Установка может быть размещена в здании 114 м3, общая стоимость которого равна 2939 руб. (стоимость 1 м3 здания принята равной 25,78 руб.).
Стоимость установки 3000 руб. Транспортные расходы по перевозке и монтажу 700 руб.'/
у Общая сумма затрат составляет:
2939 + 3000 + 700 = 6639 руб.
Дополнительные затраты принимаем равными 20% от всех капитальных затрат:
6639 X 0,2 = 1328 руб.
Таким образом, сумма капитальных затрат:' ,
6639+ 1328 = 9967 .руб.
Амортизационные отчисления составляют:
амортизация установки из расчета 10% в год — 300 оуб.
амортизация помещения и сооружений из расчета 3% в год — 150 руб.
Общая сумма амортизационных отчислений — 450 руб. в год. -
Затраты на текущий ремонт принимаем из расчета 50% от общей суммы амортизационных затрат — 225 руб.
Заработная плата оператора в грд составляет:
90 X 12 = 1080 руб.
Премия за выполнение плана из расчета 20% к основному окладу в год:
1080 руб: X 0,2 = 216 руб.
Итого заработная плата оператора в год вместе с премией:
1080 + 216= 1296 руб.
Начисление на заработную плату составляют 8,4% от суммы основной зарплаты и премии:
1296 X 0,084= 109 руб.
Заработная плата с начислениями в год равна:
1296+ 109= 1405 руб.
Накладные расходы (общезаводские и цеховые) принимаем равными примерно 50% от основной заработной платы —650 руб. в год.
Стоимость материально-технических средств
Статьи затрат
Единица измерения
Расход в год
Стоимость единицы измерения руб.
Общая стоимость руб.
Силикагель КСК
Т
3,9
600
2340
Картон фильтровальный
Т
1,0
Б00
500
Электроэнергия
Кв
58 500
0,02
1170
Итого . . . БОЮ
Годовая смета затрат (в руб.)
Силикагель КСК 2340
Картон фильтровальный 500
Электроэнергия 1170
Заработная плата с начислениями 1405
Амортизация 450
Текущий ремонт (50% от амортизации) . . . .225
Накладные расходы 650
Итого. . .6740
Таким образом, стоимость 1 т регенерированного трансформаторного масла на установке РТМ-200 (без учета стоимости сырья) составляет:
6740 : 390= 17,3 руб.
Введение в регенерированное масло антиокислительной присадки иоиол (0,2%) увеличивает стоимость восстановленного масла до 34,3 руб.
Разница между ценами свежего и регенерированного трансформаторного масла:
без присадки
145,0— 17,3 = 127,7 руб.]т
с присадкой ионол (0,2%)
..145,0 — 34,3 = 110,7 руб.]т
ГЛ AB A XII
ПРИМЕНЕНИЕ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ
V МАСЕЛ
допускаемые отклонения качества РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ МАСЕЛ
При регенерации отработанных нефтяных масел необходимо стремиться к практически полному восстановлению их первоначального качества.
Однако не всегда удается получить регенерированные масла, отвечающие техническим условиям на свежие масла. Даже при сложных комбинированных методах очистки с применением химических реагентов могут получаться регенерированные масла, неполностью удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к соответствующим свежим маслам. В какой-то мере это объясняется завышением максимально допустимых сроков службы работающих масел, а главное нарушением правил сбора и хранения отработанных масел, приводящим к резкому ухудшению их качества, затрудняющему процесс регенерации. Поэтому установлены специальные технические условия (ТУ 542—55) на допускаемые отклонения качественных показателей для регенерированных масел, т. е. регенерированные масла должны удовлетворять нормам, предусмотренным для свежих масел, с рекомендуемыми ТУ 542—55 допусками по отдельным показателям.
В табл. 81—83 приведены допускаемые отклонения на индустриальные, компрессорные и другие масла. В связи с расширением за последние годы ассортимента масел, выпускаемых нефтяной промышленностью, эти отклонения в общем случае распространяются и на аналогичные по маркировке и назначению масла, не -указанные в таблицах.
Следует отметить, что по большинству масел установленные отклонения требуется пересмотреть в сторону ужесточения, а от допусков по некоторым показателям, например по вязкости, температуре вспышки и кислотному числу, и вовсе отказаться. Современные маслорегенерационные установки, работающие, как правило, по новым технологическим схемам, позволяют получать регенерированные масла, удовлетворяющие нормам на свежие (например, масла типов ХФ и ХА, компрессорное 12, большинство индустриальных, форвакуумные ВМ-4, трансформаторные и др.).
При регенерации отработанных автомобильных и дизельных масел с присадками на установках, работающих с предварительной коагуляцией загрязнений, качество получаемых масел не
Допускаемые отклонения от норм ГОСТ на индустриальные масла
Масла
Отклонения
ВЯЗКОСТЬ V50 сст
температура вспышки °C
коксуемость
% ■
зольность и
кислотное число мг КОН/г
Для высокоскоростных механизмов Л (велосит), Т (вазелиновое)
4,6—8,5
Не ниже 112 (в закрытом тигле)
—
+0,02
+0,02
Индустриальные
12, 20, ИС-12, ИС-20 и 20В
12-20
Не ниже 165 (в открытом тигле)
+0,02
+0,06
30,45, 50, ИС-30, ИС-45, ИС-50 и 45В
В норме ГОСТ на свежее масло
Не ниже 180 (в открытом тигле)
+0,10
+0,02
+0,10
Цилиндровое 11 (цилиндровое 2) и индустриальное ИСТ-11
+0,5
+0,01
+0,20
Примечание. Знак плюс означает отклонение выше нормы на свежее масло.
ТАБЛИЦА 82
Допускаемые отклонения от норм ГОСТ на компрессорные и турбинные масла
Масла
Отклонения
ВЯЗКОСТЬ V5Q сст
вольность
кислотное число
мг КОН/г
общая стабильность против окисления '
содержание осадка после окисления %
кислотное число после окисления мг КОН/г
Компрессорные 12 (М) . и 19 (Т).
+0,01
+0,10
Турбинные
22 (турбинное Л) и 30 (турбинное УТ) . . .
+2,4
+0,01
+0,02
- +0,022
■ +0,05
46 (турбинное Т) ...
+2,4
+0,01
+0,02
—
57 (турборедукторное).
+3,5
+0,01
+0,02
—
—
П ри м е ч а н и я. 1 Знак плюс означает отклонение выше нормы на свежее масло.
8. При регенерации турбинных масел после применения их на судах допускается откло- вение/Убо До +П,5 сст, а по кислотному числу +0,08 мг КОН/г
соответствует нормам ГОСТ на базовое масло (свежее масло до введения присадки) по таким показателям, как коксуемость, зольность и содержание основания присадки. Повышенные значения этих показателей обусловливаются тем, что при регенерации из масла полностью не удаляется присадка. Оставшаяся часть присадки — металлический компонент (барий, кальций, цинк и т. п.) —повышают
Допускаемые отклонения от норм ГОСТ на авиационные, автотракторные н дизельные масла без присадок и масло для тихоходных дизелей
Масла
Отклонения
вязкость V10QCCT
температура вспышки
(в открытом тигле)
°C
коксуе* мойть %
зольность
кислотное число мг КОН/г
Авиационные М.С-14, МС-20, МС-20С и МК-22
+ 1,0
180
+0,20
+0,02
+0.05
Автотракторные без прн-
садок
АС-6
Не ниже 170
+0,2
+0,01
+0,10
АК-10 и АС-10 . . . .
-1,0
+0,4
'+0,02
+0,15 + 0,20
АК-15 ........
-1,5
»
+0,5
+0,03
Дизельные без присадок д-и
>
+0,2
+0,02
+0,10
для тихоходных дизе-
+0,3
+0,03
лей (моторное) . . .
-1,0
Ниже на 20
Пр имечание. Знак плюс означает отклонение выше нормы на свежее масло, знак минус — ниже нормы.
зольность (от 0,1 до 0,3% в зависимости от содержания присадки в свежем масле, сроков смены и условий работы) и, как следствие,, коксуемость и содержание механических примесей. Безусловно, некоторая часть оставшейся в регенерированном масле присадки является активным компонентом. Это подтверждается исследованиями, проведенными В/К«Реготмас». При использовании в качестве коагуляторов кислых соединений (серная кислота, контакт Петрова), а также кислотной очистки присадка удаляется из масла полностью. В этом случае регенерированное масло в основном удовлетворяет нормам ГОСТ на базовое масло.
Введение в регенерированные автомобильные и дизельные масла многофункциональных присадок (ЦИАТИМ-339, ВНИИНП-360,. МНИ ИП-22к и др.) приводит к получению эксплуатационных масел, соответствующих требованиям ГОСТ на моторные масла. Крупные маслорегенерационные станции (и цехи) выпускают автомобильные и дизельные масла только с присадками. Отсюда ясно, что полноценные регенерированные моторные масла с присадками могут выпускаться только при централизованной регенерации и правильно организованном раздельном сборе отработанных автомобильных и дизельных масел. Так, например, все отработанные автомобильные и дизельные масла, регенерированные на станциях. Главнефтеснаба РСФСР, сдаются потребителям только после введения в них соответствующего количества присадки ВНИИ НП-360.
Регенерированные масла с присадками маркируют как «АС-6 (М6Б)р» и «АС-10(М10Б)р» (3,5% присадки) —для карбюраторных двигателей, «ДС-8 (М8Б)р» и «ДС-11 (М10Б)р» (6% присадки)— для дизельных двигателей.
ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ МАСЕЛ
Индустриальные масла
Регенерированные индустриальные масла, удовлетворяющие нормам соответствующих стандартов на свежие масла с учетом допускаемых отклонений по ТУ 542—55, можно применять по прямому назначению в чистом виде или в смеси со свежим маслом той же марки, кроме тех случаев, когда они служат в качестве картерной смазки в двигателях.
При значительных отклонениях от норм по отдельным показателям, например вязкости, кислотному числу и коксуемости, такие масла можно применять для смазки грубых механизмов и оборудования, имеющих второстепенное значение.
Регенерированные масла для закалочных и гидравлических систем могут использоваться по прямому назначению.
Регенерированные масла индустриальные 45 и 50, применяемые для отдельных карбюраторных двигателей, могут быть использованы по прямому назначению и в автомобильных двигателях только .в смеси со свежим маслом той же марки в соотношении 1 : 3.
Автомобильные масла
НИИАТ совместно с В/К «Реготмас» провел в 1965— 1966 гг. стендовые и эксплуатационные испытания регенерированного масла АС-Юр с присадкой ВНИИ НП-360 в сравнении со свежим маслом АС-10 по ГОСТ 10541—63 [46].
Отработанное автомобильное масло подвергали регенерации на установке РМ-100 по методу масло — глина — вода с предварительной обработкой 10% -ным водным раствором кальцинированной соды. В регенерированное масло вводили многофункциональную присадку ВНИИ НП-360 в количестве 3,5%. Качество масел приведено в табл. 84.
Стендовые 104-часовые испытания регенерированного масла с присадкой и свежего товарного масла проводили на двигателе ГАЗ-53Ф. Эти испытания показали, что состояние двигателя при внешнем осмотре, а также износы поршневых колец и вкладышей шатунных подшипников и гильз цилиндров в обоих случаях практически одинаковы.
Полученные результаты дали основание для эксплуатационных .испытаний регенерированных масел. Испытания проводили на девяти автомобилях (ГАЗ-51 и ЗИЛ-164) в двух автохозяйствах.
На регенерированном масле с 3,5% присадки ВНИИ НП-360 автомобили прошли 165 300 км, а на свежем товарном — 55 900 км. Средний пробег одного автомобиля на регенерированном масле составил 27 551 км, а на свежем — 18 291 км.
Физико-химические показатели качества масла АС-10
Показатели
Масло АС-10
свежее
отработанное
регенерированное
без присадки
с присадкой
ВНИИ НП-Зб»
(3,5%)
Вязкость, ест
65,4
58,3
57,0
64,0
10,1
9,8
10,4
10,4 »
Температуравспышки
216
182
, 208
208 .
(в открытом" тигле), °C Коксуемость, %
—
0,52
—
Зольность, %
Содержание, %
0,5532
0,3128
0,5
0,1048
О т с у т
0,6430
воды .........
Отсутствие
с т в и е
суммарных примесей
0,0440
0,4288
0,0072
' 0,0052
неорганических примесей ...'....
—
0,2352
0,0032
0,0050
нейтральных смол . .
1,1
6,8
4,2
—
основания присадки
0,3242
■ (бария)
0,2950
0,1130
0,0380
Щелочность, мг КОН/г . .
1,66
0,28
0,04
1,78
Противоизносные свойства испытывавшихся масел оценивала по результатам замбров величины износа цилиндров и взвешивания поршневых колец и шатунных вкладышей коленчатого вала Двигателей.
Износ цилиндров в двигателях; работавших на регенерированном и свежем товарном маслах, оказался практически одинаковым и небольшим по абсолютной величине (табл. 85). Износ поршневых колец и шатунных вкладышей на регенерированном масле был несколько большим, чем на товарном масле, однако по абсолютной величине незначительным.
По нагароотложению в камерах сгорания и на днищах поршней регенерированное и свежее масла показали одинаковые результаты (табл. 86). Одинаковым было также состояние рабочих фа- . сок впускных и выпускных клапанов и вкладышей подшипников; коленчатого вала.
По состоянию юбок поршней лучшие результаты получены на .регенерированном масле — в среднем 4,2 балла по ПЗВ (на свежем масле 5,5 балла).
В целом резкого различия состояний двигателей, работавших на свежем и регенерированном маслах, практически не обнаружено.
Таким образом, регенерированное масло с присадкой практически не уступает свежему и может быть рекомендовано к использованию в автомобильных двигателях типа ГАЗ-51 и ЗИЛ-164 [46].
ТАБЛИЦА 85■
Средние величины износа деталей двигателей за время испытаний■
(10 тыс. км пробега автомобиля)■
Масло
Показатели
свежее по ГОСТ 10541-63
Регенерированное с присадкой ВНИИ НП-360■
(3,5%)■
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
ГАЗ-51
ЗИЛ-164
Износ цилиндров, мк.
по замеру лунок в поясах
15 .
26
55
средний
по результатам микро- метрирования в поясах
15
26;.
55 .
средний
Средняя .потеря массы, г' поршневых колец верхних средних маслосъемных . . . шатунных вкладышей верхних нижних
15
10
11
12
18
13,5
14
15
0,0454 ' 0,0424 0,0476
0,0698 0,0358
16
14
14
15
20
17
16
18
‘ 13,5
10
12
12
17,5
14
15,$
16
0,0842 0,0695
0,0745
0,1048 0,0513
16
14I
13
141
' 23,0
17
16
18,5
ТАБЛИЦА 86 шлама
По желанию потребителей к маслу АС-Юр можно добавлять, противопенную присадку ПМС-200А в количестве 0,003%.
На масло АС-Юр утверждены технические условия ТУ 12-1—69
(табл. 87).
1Вид отложений и оценка
Модель двигателя
Масло АС-10
регенерированное
свежее
Лакообразование по ПВЗ, баллы . . . Шламообразование, условные баллы 'Состояние шатунных вкладышей . . . Общая Средняя оценка
ЗИЛ-164 ГАЗ-51 ЗИЛ-164 ГАЗ-51 ЗИЛ-164 ГАЗ-51 ЗИЛ-164 ГАЗ-51
2,0
4,2
0,8
2,3
3,3
3,1
6,1
9,6
0,75 5,5
1,0- 2,0 3,3 3,0 6,0
10,5
Условная оценка масел по склонности к образованию лака и
Показатели
Нормы
Методы испытания
Вязкость V100> ОСТ.. .
10+0,5
ГОСТ 33-66
Температура, °C
ГОСТ 4333-48.
вспышки (в открытом1 тигле) . .
190
застывания *
-15
ГОСТ 1533-42
Зольность, %
0,45
ГОСТ 1461-59
Содержание, %
воды
Следы
ГОСТ 2477-65
механических примесей до до- бавления присадки, ие более
0,010
ГОСТ 6370-59 (с дополнительной про-
с присадкой, не более
бария, не менее ........
0,012 0,27
мывкой фильтра горячей водой)
ГОСТ 7187-58 или.
фосфора, не менее .
0,026
ГОСТ 9436-63 (спектральный метод)
ГОСТ 9827-61
цинка, не менее ........
0,02
ГОСТ 9899-61, п. 5
водорастворимых кислот и щелочей . . . .
Реакция
ГОСТ 6307— 60
Моющие свойства по ПЗВ, баллы, не более
щелочная
1,6
ГОСТ 5726-53
Коррозия на пластинке из свинца маркиС! или С2 по ГОСТ 3778-65, г/м2, не более
8
ГОСТ 5162-49
ТАБЛИЦА 87'
Технические требования на автомобильное масло АС-Юр с присадкой ВНИИ НП-360
"♦ В период с I апреля по I сентября допускается сдавать потребителю масло с температурой застывания не выше —КР С.
В/К «Реготмас» совместно с НИИАТ разработаны технические требования на регенерированные автомобильные масла для карбюраторных двигателей. Регенерированное масло выпускается с 3,5% присадки ВНИИ НП-360.
Регенерированные автотракторные масла без присадок рекомендуется применять по прямому назначению в чистом виде, если их показатели качества полностью удовлетворяют соответствующим нормам на свежее масло той же марки. Если же качество их. удовлетворяет соответствующим стандартам на свежее масло с учетом допускаемых отклонений (ТУ 542—55), то рекомендуется применять их по прямому назначению только в смеси со свежим маслом той же марки в соотношении 1 :3.
Отработанные автомобильные масла с присадками после регенерации рекомендуется также применять по прямому назначению не только в смеси с присадкой, но и в отсутствие присадки в смеси со свежим маслом той же марки, содержащим ту же присадку,, в соотношении 1 : 4,
Дизельные масла
Регенерированное моторное масло для тихоходных дизе- = лей, а также другие дизельные масла без присадок рекомендуется применять по прямому назначению в смеси со свежим маслом в соотношении 1 :3.
Дизельные масла с присадками после регенерации можно применять по прямому назначению как в смеси со свежим маслом (1:4) той же марки и содержащим ту же присадку, так и в смеси с присадкой.
Регенерированные дизельные масла с присадками, маркируемые ДС-8 (М8Б)р и ДС-11 (М10Б)р, отвечающие по качеству тех- .ническим требованиям, приведенным в табл.-88, можно использо-4 вать в дизельных двигателях.3
ТАБЛИЦА 88
Технические требования на качество регенерированных масел (автомобильногозимнего н дизельных) с присадкой ВНИИ НП-360
Показатели *
Нормы на масла
Методы испытания
АС-6
(М6Б)р
ДС-8
(М10Б)р
ДС-11
(М10Б)р
Количество присадки
ГОСТ 33-66
ВНИИ НП-360, %
Вязкость V100, ОСТ ......
Индекс вязкости
Температура, °C
вспышки (в открытом
3,5
Не меиее
85
6,0
8 ±0,5 83
6,0 10±0,5 83
тигле)
180
185
190
ГОСТ 4333-48
застывания, не выше . -.
-20
-15
-10
ГОСТ 1533-42
Зольность, %, не менее . . . Содержание, %
воды механических примесей,**
0,45
0,8
Следы
0,8
ГОСТ 1461-59
ГОСТ 2477-65.
не более .......
0,012
0,015
0,015
ГОСТ 6370 - 59
(с дополнитель- < ной промывкой фильтра горячей водой)
барня, не менее
0,27
0,45
0,45
ГОСТ 7187-58 или
ГОСТ 9436-63
фосфора, не менее . . . .
0,026
0,046
0,046
ГОСТ 9827-61
циика, не меиее водорастворимых кислот
0,02
0,035
0,035
ГОСТ9899 —61, п. 5
и щелочей
Щ ел о ч н а я реакци я
ГОСТ 6307-60
Коррозия на пластинках нз свинца марки С1 или, С2 по ГОСТ 3778—65, 81м1, не более
8
8
8
ГОСТ 5162-49
* Такие показатели качества, как индекс вязкости, содержание бария,-фосфора и цинка, температура застывания и коррозия не являются браковочными,
** В механических примесях не допускаются песок и другие абразивные вещества.
В зарубежной практике регенерированные дизельные масла применяют по прямому назначению, как правило, в смеси со свежими маслами или с присадками.
Авиационные масла для поршневых двигателей
Проведенные в 1950 г. Научно-исследовательским институтом гражданского воздушного флота (НИИ ГВФ) эксплуатационные испытания поршневых двигателей АШ-82-ФН и АШ-62-ИР на регенерированном масле с заданным сроком службы 25 ч без добавления свежего показали полную возможность применения регенерированного масла в этих двигателях без снижения надежности. До 1952 г. регенерированное масло применялось на двигателях АШ-82-ФН и АШ-62-ИР в смеси со свежим при сроке службы 25 ч. В 1952 г. срок службы авиационных масел был увеличен с 25 до 100 ч и применение регенерированного масла в двигателях- АШ-82-ФН в этих условиях было отменено из-за значительного- пригорания поршневых колец и износа зеркала цилиндров.
В связи с этим НИИ ГВФ и В/К «Реготмас» провели работу по определению влияния регенерированного авиационного масла на надежность работы двигателей при сроке службы масла 100 ч- и установили при этом характер изменений физико-химических показателей смесей регенерированного масла со свежим.
Характеристика масел, применявшихся при эксплуатационных испытаниях, приведена в табл. 89.
ТАБЛИЦА. 8»
Качество авиационного масла МС-20
Показатели
Масло МС-20
' свежее
регенерированное
смесь регенерированного со свежим (1 : 1)
Плотность р^
0,8885
0,8951
0,8889
Вязкость, ест
V50
150,4
150,2
150,3
V100 . . •
19,8
20,0
20,0
Температура вспышки (в открытом
тигле), °C
247
260
260
Кислотное число, мг КОН/г . . . .
0,06
0,06
0.06
Коксуемость, %
0,31
0,42
0,32
Зольность, %
0,002
0,003
0,002
Механические примеси, %
Отсутствие
Термоокислительиая стабильность
17
17
17
при 250 0 С (по методу Папок), мин
Двигатели, на которых испытывали масла, работали на одном’ и том же самолете в одинаковых условиях: левый двигатель — нд смеси регенерированного масла со свежим, правый — на. свежем-
масле. Отработанные масла сливали через 100 ч работы одновременно с обоих двигателей. Результаты анализов проб масел приведены в табл. 90.
ТАБЛИЦА 90
Изменение физико-химических показателей масла при работе в поршневыхавиационных двигателях в течение 100 ч
•Номер опыта
Температура вспышки (в открытом тигле), °C
Кислотное число, мг КОН/г
Коксуемость, X
Зольность, %
Механические примеси, %
смесь
свежее м асло
смесь
свежее масло
смесь
свежее масло
смесь
свежее масло
смесь
свежее масло
Двигатель АШ-62-ИР •
1
275
263
0,11
.0,08
1,87
1,73
0,27
0,24
1,31
1,28
2
253
260
0,10
0,09
1,71
1,58
0,34
0,31
1,34
1,51
3
260
253
0,08
0,07
2,00
2,22
0,29
0,24
1,75
2,08
4
275
252
0,11
0,10
2,13
1,53
0,34
0,27
1,50
1,16
5
280
256
0,11
0,13
2,20
1,95
0,27
0,25
1,46
1,35
Двигатель АШ-82-ФН
1
258
262
0,09
0,07
1,71
1,61
0,41
0,42
1,22
1,29
2
262
259
0,07
0,06
1,41
1,74
0,44
0,34
1,41
1,11
3
264
256
0,06
0,04
2,00
1,64
0,56
0,38
1,24
1,08
4
257
. 263
6,04
0,04
1,95
2,18
0,44
0,42
1,35
1,58
Из табл. 90 следует, что основные физико-химические показатели (коксуемость, механические примеси, кислотное число и др.) для смеси регенерированного и свежего масел примерно такие же, как и для свежего масла; в отдельных случаях для смеси регенерированного и свежего масел наблюдалось незначительное повышение зольности и кислотного числа.
В результате проведенных эксплуатационных испытаний пригоревших поршневых колец на двигателях, работавших на смеси, оказалось больше (для АШ-82-ФН в 4 раза и для АШ-62-ИР в 1,5 раза), чем в двигателях, работавших на свежем масле. Износ зеркала цилиндров при работе на регенерированном масле был несколько выше. Вследствие этого смесь масел не рекомендуется для двигателей АШ-82-ФН, они должны работать только на свежем масле. Для двигателей АШ-62-ИР рекомендуется смесь регенерированного масла со свежим в соотношении 1:1.
Компрессорные масла
Регенерированные компрессорные масла 19 (Т) и КС-19 не рекомендуется применять для компрессоров высокого давления. Они могут применяться в компрессорах низкого и среднего давления в смеси со свежим маслом в соотношении 1 :4, если удовлетворяют нормам на свежие масла с учетом предусмотренных допусков.
Регенерированные масла- компрессорные и для холодильных машин, соответствующие по всем показателям стандартам на свежие масла (компрессорное 12, типов ХФ-12 и ХА), можно использовать по прямому назначению наравне со свежими маслами.
Трансформаторные масла
Регенерированное трансформаторное масло можно при- - менять по прямому назначению наравне со свежим маслом как в чистом виде, так и в смеси со свежим, если качество его соответствует приведенным ниже техническим требованиям и общая стабильность против окисления будет в пределах норм ГОСТ:
Кислотное число, лг КОН/г, не более ......0,06
Общая стабильность против окисления, не более осадок после окисления, % . . .' 0,10
кислотное число окисленного масла, мг КОН/г 0,35
Тангенс д, %, не более при 20° С .0,5
при 70° С 4,.
Натровая проба, баллы .,....■ Ненормируется
Остальные физико-химические показатели . . . В норме ГОСТ на свежее масло
Если общая стабильность против окисления регенерированного трансформаторного масла не соответствует нормам ГОСТ, то его можно использовать по прямому назначению только после стабилизации антиокислительной присадкой (например, ионолом в количестве 0,2—0,4%) или свежим маслом из малосернистых нефтей (до 30%).
ЛИТЕРАТУРА
Черножуков Н. И., Крейн С. Э., Окисляемость минеральных масел, Гостоптехиздат, 1955.
Иванов К. И., Нефтяное хозяйство, № 2, 85 (1932).-
Эксплуатационно-технические свойства и применение автомобильных топлив, смазочных материалов и спецжидкостей, Сборник статей НИИАТ, вып. 4, Изд. «Транспорт», 1966.■
Облеухова О. С., Виннер А. Б., Протасов В. В., Трубин- скаяС. К., Автомобильный транспорт, № 8, 20 (1960).
И в а н о в В. С., Руководящие указания по эксплуатации трансформаторного масла, Изд. «Энергия», 1966.
Справочник по применению и нормам расхода Смазочных материалов, изд. 3-е, под ред. Е. А. Эминова, Изд. «Химия», 1969.
Эминов Е. А., К о з о р е з о в а А. А., Смазка оборудования промышленных предприятий, Изд. «Химия», 1966.
Борисов М. И., Организация заправки и смазки автомобилей, Изд. «Транспорт», 1966.
. Королев И. И., Использование топлив и масел на морских судах, Изд. «Транспорт», 1964.
Временная инструкция по определению срока смены циркуляционных масел у в судовых дизелях, Изд. «Транспорт». 1966.|
В ор о но в И. М., Блидченко И. Ф., Гончаров В. М., Л о б а- нов В. В.. Меркурьев Г. Д., Нефтяное-топливо и смазочные материалы
. на железнодорожном транспорте, Справочник, Трансжелдориздат, 1962.
Виноградов Г. В., Семячкин Л. Я., Павловская Н. Т., ЖПХ, вып. 4, 657 (1957).
Пучков Н. Г., Боровая М. С., Б е л я н ч и к о в Г. П., Г а в р ю х и н В. А., Химия и технология топлив и масел, № 2, 49 (1957).
Б лагодаров М., Отбеливающие земли, Азнефть, 1934.
Рубштейн А. Г., Отбеливающие земли и их применение при регенерации смазочных масел, Гостоптехиздат, 1944.
Грязев Н. Н., Раховская С. М., Трахтман Б. Н., Опоки Поволжья - как адсорбенты для непрерывной регенерации трансформаторных масел. Электрические станции, № 12. 33 (1954).
Ю дилев ич М. М., Применение природного сорбента опоки для восстановления и стабилизации энергетических масел в условиях эксплуатации, БТИ ОРГРЭС, 1961.
' 18. Природные сорбенты, Изд. «Наука», 1967.
3 а лезня к П., Кирсанов Н., Ковтонюк Е„ Потапов П., О регенерации отработанных масел бентонитовыми глинами Татарии, Промышленноэкономический бюллетень Татсовнархоза, № 3, 15 (1961).
Б р а й И. В., Регенерация трансформаторных масел, Изд. «Химия», 1966.
И в а н о в В. С., Термосифонные фильтры и адсорберы для регенерации трансформаторных и турбинных масел, Гостоптехиздат, 1952.
Артеменко А. В., Регенерация энергетических масел адсорбентами, активированными аммиаком, Электрические станции, № 7, 26 (1946).
Деев И. П., Кульпина Е. П., Применение метода регенерации масел силикагелем, обработанным газообразным аммиаком, Электрические станции, № 6, 45 (1957).
Лукьянов М. И., Активация силикагеля газообразным аммиаком, Энергетик, № 12, 5 (1959).
Б р а й И. В., Масленковский Л. Г., Регенерация трансформаторных масел адсорбентами,' активированными газообразным аммиаком, Энергетик, № 6 (1961).
Ап тов И. С., Хомяков М. В., Уход за изоляционным маслом, Изд. «Энергия», 1966.
Липштейн Р. А., Михельсон А. Я., Зимина К. И., Сосина Н. С., О возможности регенерации масел, ингибированных присадкой, Электрические станции, № 10, 34 (1965).
С о к о л о в В. А., Т о р о ч е ш н и к о в Н. С., К е л ь ц е в’ Н. В., Молекулярные сита и их применение, Изд. «Химия», 1964.
Применение цеолитов для осушки трансформаторного масла, информационное сообщение № Э12/66, БТИ ОРГРЭС^ 1967.
Кельцев Н. В., Торочешников Н. С., Глубокая осушка трансформаторного масла адсорбционным методом, Химия и технология топлив и масел, № 4, 15 (1962).
Долгов А. Н„ Практические вопросы применения синтетических цеолитов. Энергетическое строительство, № 6, 50 (1968).
Д о л г о в А. Н., Сушка трансформаторного масла молекулярными ситами (цеолитами), Электрические станции, № 8, 66 (1968).
Пискарев И. В., Фильтровальные материалы из стеклянных.и химических волокон, Изд. «Легкая индустрия», 1965.
Ж у ж ик о в В. А., Фильтрование, изд. 2-е, Изд. «Химия», 1968.
Руденко А. И., Рыбаков К. В., Техника в сельском хозяйстве, № 9, 66 (1963).
Ч е р т к о в Я- Б., Рыбаков К. В-, 3 р е л о в В. Н., Предотвращение загрязнений и очистка топлив, ЦНИИТЭнефтегаз, 1963.
3 р ел о в В. П., Мирошниченко А. Н., Рыбаков К. В., Тыл и снабжение Советских Вооруженных Сил, № 2, 78 (1964).
Металлокерамические фильтры, применяемые в нефтяной' и газовой прдмыш- ленности, ЦНИИТЭнефтегаз, 1964.
А г т е К.* О ц е т е к К., Металлокерамические фильтры, изготовление, свойства и применение, Судпромгиз, 1959.1 -
Бурдов Д. Н., Регенерация отработанных нефтепродуктов,Тостоптехиздат, 1958.
Генин А. Б., Гендель С. Г., Применение смазочных масел на речных теплоходах, Изд. «Транспорт», 1968.
Рожков И. В., Крейн С. Э., Г а й с н е р Д. А., Качество нефтей и спецификация на нефтепродукты европейских стран народной демократии, ЦНИИТЭнефтегаз, 1965., г
Masghinenbautechnick, 13, № 8 434 (1964).
Seifen, Ole, Fette, Wasche, 90, № 13 437 (1964).
Lubrication Engineering, 17, № 7 330 (1961).
Борисов M. И., Зиллер Г. K-, Мартазин В. В., Баркан A. H.j Румянцев И. М., Исаев В. М., в сб. НИИАТ, йып. 5, Изд. «Транспорт», 1968.
П. И. ШАШКИН, И. В. БРАЙ
РЕГЕНЕРАЦИЯ
ОТРАБОТАННЫХ НЕФТЯНЫХ
МАСЕЛ
/(ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ)
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
МОСКВА 197 0
УДК 621.892.21:621.899
Ш 32
П. И. Ша пп^^"'" И. В. Б р а й ”^И^И|И Регенерация отработанных нефтяных масел. ЦЦ^^В
Книга представляет собой второе, переработанное р допол* венное издание монографии того же названия, вышедшей в свет в I960 г. Оиа посвящена проблемам рациональной организации сбора н регенерации отработанных смазочных масел на промышленных предприятиях, в колхозах и совхозах и т, д.
В книге рассмотрены условия работы и старения основных групп нефтяных масел, правила сбора и хранения отработанных масел, сущность методов регенерации непосредственно в меха- ‘ низмах (непрерывная регенерация) н слитых из машин и аппаратов отработанных масел, современная маслорегенерационная аппаратура н технология регенерации наиболее широко применяемых нефтяных масел. Приводятся данные об эксплуатации маслорегенерационных аппаратов, фильтрующих устройств и качестве получаемых при этом масел.
Кратко рассмотрены основные современные направления регенерации масел, технико-экономические показатели работы регенерационных станций, методы контроля качества отрабо- . Таиных и регенерированных масел и пути использования последних.
Книга предназначена для инженерно-технических работников нефтебаз, регенерационных станций, смазочных хозяйств промышленных предприятий, транспортных организаций и сельско*' хозяйственных производств.
Кинга может быть полезна также работникам научно- исследовательских, проектно-конструкторских и наладочных организаций.
В книге 90 таблиц, П9 рисунков, 46 библиографических ссылок.
3-14-7 ш^§
СОДЕРЖАНИЕ
77Предисловие
7
7
Глава I. Изменение физико-химических свойств смазочных масел в процессе работы .9
Основные требования, предъявляемые к эксплуатационным свойствам масел9
Загрязнение масел примесями10
, Термическое разложениеЦ
Окисление 11
Разжижение масла горючим15
Глава II. Изменение качества маселразличныхгрупп . . . 18
Индустриальные масла 18
Масла для двигателей внутреннегосгорания22
1 Автотракторные, автомобильные и дизельные масла . . 23
Авиационные масла 32
Компрессорные масла35
Турбинные масла 38
Трансформаторные масла 42
Глава III. Сбор и хранение отработанных масел . , , . 46
Нормы сбора 46
Браковочные нормы на эксплуатационные масла .49
Сбор отработанных масел54
Прием и отбор проб отработанных масел56
Хранение отработанных масел57
Глава IV. Сущность основных методов регенерации . \ . . 59
Фйзические методы регенерации59
Отстой .. 60
Сепарация 62
Фильтрация ,67
Отгон горючего71
Промывка водой .. 73
Физико-химические методы регенерации76
Коагуляция 76
Адсорбция 86
Химические методы регенерации98
Сернокислотная очистка 98
Щелочная очистка102
Комбинированные методы регенерации . . • Применение молекулярных сит (цеолитов) для очистки масел '.. . .
102
108
Глава V. Аппаратура для регенерации масел физическими методами
115
Отстойники х.
Отстойники периодического действия
Отстойники непрерывного действия
Сепараторы (центрифуги)
Сепараторы типа НСМ
Сепараторы центробежные типа СЦ
Вакуумные сепараторы
Саморазгружающиеся сепараторы
Сверхцентрифуга
Применение сепараторов для очистки масел в процессах их циркуляции в смазочных системах машин . . Магнитные сепараторы' Центрифуги для отделения масла от обтирочных материалов и металлической стружки ........ Фильтрующие устройства . . .
Материалы для фильтрующих перегородок . . . .
Фильтры периодического действия
Фильтры для предварительной очистки масел . . .
Металлокерамические фильтры х Магнитные фильтры
115
115
117
117
118
119
120
121
124
127
129
131
132
133
138
142
147
152
Глава VI. Аппаратура для регенерации масел комбинированными методами
Установки ЦКФ и РИМ-62 Передвижная установка УСФОМ для обезвоживания, фильтрации и смешения масел
Обезвоживание и фильтрация .
Смешение масел н масел с присадками
Установка РИМ-1000
Установка Р-1000М
Установка РИТМ-62
Вакуумно-адсорбционная установка РТМ-200 Передвижная установка для вакуумной сушки трансформаторного масла
Установка ВИМЭ-2
Установка РМ-50-62 _. . .
Регенерация отработанных масел из двигателей внутреннего сгорания Регенерация индустриальных масел Регенерация кислых отработанных масел, не требующих отгона горючего
Установка РМ-50-65
Установка РМ-100
Установка РМ-250
Установки сернокислотной очистки отработанных масел, не требующих отгона горючего
Установка для регенерации масел с отгоном горючего, работающая по схеме кислота — глина Установка, работающая по схеме кислота—щелочь—глина Установка Ленэнерго, работающая по схеме щелочь—глина Установки с молекулярными ситами
154
154
156
156
157
158
160
164
166
172
173
174
175
176
176
176
181
184
187
190
192
193
194
Глава VII, Аппаратура для регенерации масел в циркуляционных системах смазки 197
Фильтрация масла в двигателих внутреннего сгорания . . 197
Фильтры грубой очистки198
Фильтры тонкой очистки 201
Масляные фильтры КИМАФ-СТЗ для двигателей типов Д6 и Д12 212
' Полнопоточные бумажныефильтры216
Центробежные маслоочистители. . . ■220
Фильтрация масла в системах смазки промышленного оборудования 227
Термосифонные фильтры и адсорберы229
Глава VIII. Особенности регенерации отработанных масел ' различных групп232
Регенерация трансформаторных масел . 232
Регенерация компрессорных масел 235.
Регенерация специальных вакуумных масел .• . . . . 238
Регенерация масла МТ-16п 242
I" л а в а IX. Регенерация смазочно-охлаждающих жидкостей и масел из гидравлических систем249
Регенерация смазочно-охлаждающих нефтяных жидкостей 249
Регенерация сульфофрезола 250
Регенерация масел для закалочных систем.... 252
Регенерация масел для гидравлических систем.... 254
Регенерация промывочных нефтяных жидкостей.... 256
Глава X. Контроль качества отработанных я регенерированных масел262
Экспресс-методы определения некоторых показателей качества масел 264
Определение вязкости шариковым вискозиметром . . 264
Определение вязкости по методу ЛИВТ ...... 265
Ускоренное определение температуры вспышки малого количества масла 266
Определение кислотных чисел ускоренным методом . . 266
Экспресс-метод определения содержания воды . . . 267
Определение механических примесей в отработанных маслах с применением ПАВ270
Глава XI. Организация работы маслорегенерационных станций 273
О направлениях и состоянии регенерации масел в СССР и за рубежом .. 273
Организация работы на маслорегенерационных станциях 279
Оборудование регенерационных станций . 280
Отделение приема отработанных масел280
Отделение предварительной обработки отработанных масел 281
Отделение регенерации .. 281
Лаборатория 281
Смесительное отделение282
Отделение отпуска готового продукта 282
Отделение очистки тары282
Отделение эксплуатационных и вспомогательных материалов. 285Маслорегенерационные станции с установками РМ-100 иРМ-50 286Технико-экономические показатели регенерации масел . . 288Отделение эксплуатационных и вспомогательных материалов. 285Маслорегенерационные станции с установками РМ-100 иРМ-50 286Технико-экономические показатели регенерации масел . . 288. . 291масел 291. . 294. 294. . 294. 298. 299. .300. .301. . .302. . 291масел 291. . 294. 294. . 294. 298. 299. .300. .301. . .302Глава XII. Применение регенерированных масел . . . Допускаемые отклонения качества регенерированных Пути использования регенерированных масел . . . Индустриальные масла Автомобильные масла ..
Отделение эксплуатационных и вспомогательных мате
риалов. 285
Маслорегенерационные станции с установками РМ-100 и
РМ-50 286
Технико-экономические показатели регенерации масел . . 288
Отделение эксплуатационных и вспомогательных мате
риалов. 285
Маслорегенерационные станции с установками РМ-100 и
РМ-50 286
Технико-экономические показатели регенерации масел . . 288
. . 291
масел 291
. . 294
. 294
. . 294
. 298
. 299
. .300
. .301
. . .302
. . 291
масел 291
. . 294
. 294
. . 294
. 298
. 299
. .300
. .301
. . .302
Дизельные масла Авиационные масла для поршневых двигателей Компрессорные масла Трансформаторные масла' . .
Литература
3-14-7 117-69