Отстаивание является наиболее простым методом, он основан на процессе естественного осаждения механических частиц и воды под действием гравитационных сил. В зависимости от степени загрязнения смазочного материла и времени, отведенного на очистку, отстаивание применяется либо как самостоятельно, либо как предварительный метод, предшествующий фильтрации или центробежной очистке. Основным недостатком этого метода является большая продолжительность процесса оседания частиц до полной очистки, удаление только наиболее крупных частиц размером 50-100мкм.
Фильтрация – процесс удаления частиц механических примесей и смолистых соединений путем пропускания смазки через сетчатые или пористые перегородки фильтров. В качестве фильтрационных материалов используют металлические и пластмассовые сетки, войлок, ткани, бумагу, композиционные материалы и керамику.
Центробежная очистка осуществляется с мощью центрифуг и является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом удаления механических примесей и воды. Этот метод основан на разделении различных фракций неоднородных смесей под действием центробежной силы. Применение центрифуг обеспечивает очистку смазки от механических примесей до 0,005% массе/
Физико - химические методы нашли широкое применение, к ним относятся коагуляция, адсорбция и селективное растворение содержащихся в масле загрязнений, разновидностью адсорбционной очистки является ионно-обменная очистка.
Коагуляция, т. е укрупнение частиц загрязнений, находящихся в смазке в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, осуществляется с мощью специальных веществ – коагулятов, к которым относятся электролиты неорганического и органического происхождения , поверхностно активные вещества (ПАВ), не обладающие электролитическими свойствами, коллоидные растворы ПАВ и гидрофильные высокомолекулярные соединения.
Процесс коагуляции зависит от количества вводимого коагулянта, продолжительности его контакта со смазкой, температуры, эффективности перемешивания и т.д. Продолжительность коагуляции загрязнений в отработанной смазке составляет, как правило 20-30 мин., после чего можно проводить очистку смазочного материала от укрупнившихся загрязнений с мощью отстаивания, центробежной очистки или фильтрования.
Адсорбционная очистка отработанных смазок заключается в использовании способности веществ, служащих адсорбентами, удерживать загрязняющие смазку продукты на наружной поверхности гранул и на внутренней поверхности пронизывающих гранулы капилляров. В качестве адсорбентов применяют вещества природного происхождения (отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты) и лученные искусственным путем (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатные соединения, синтетические цеолиты).
Адсорбционная очистка может осуществляться контактным методом – смазка перемешивается с измельченным адсорбентом, перколяционным методом – очищаемая смазка пропускается через адсорбент, методом противотока – смазка и адсорбент движутся навстречу друг другу. К недостаткам контактной очистки следует отнести необходимость утилизации большого количества адсорбента, загрязняющего окружающую среду. При перколяционной очистке в качестве адсорбента чаще всего применяется силикагель, что делает этот медом дорогостоящим. Наиболее перспективным методом является адсорбентная очистка смазки в движущемся слое адсорбента, при котором процесс протекает непрерывно, без остановки для периодической замены, регенерации или отфильтрования адсорбента, однако применение этого метода связано с использованием довольно сложного оборудования, что сдерживает его широкое распространение.
Ионно-обменная очистка основана на способности ионитов (ионно-обменных смол) задерживать загрязнения, диссоциирующие в растворенном состоянии на ионы. Иониты представляют собой твердые гигроскопические гели, получаемые путем полимеризации и поликонденсации органических веществ и не растворяющиеся в воде и углеводородах. Процесс очистки можно осуществить контактным методом при перемешивании отработанного масла с зернами ионита размером 0,3-2,0мм или преколяционным методом при пропускании смазки через заполненную ионитом колонну. В результате ионообмена подвижные ионы в пространственной решетке ионита заменяются ионами загрязнений. Восстановление свойств ионитов осуществляется путем их промывки растворителем, сушки и активации 5%-ным раствором едкого натра. Ионно-обменная очистка позволяет удалять из смазки кислотные загрязнения, но не обеспечивает задержки смолистых веществ.
Селективная очистка отработанных смазок основана на избирательном растворении отдельных веществ, загрязняющих смазку: кислородных, сернистых и азотных соединений, а также при необходимости полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, ухудшающих вязкостно-температурные свойства смазки. В качестве селективных растворителей применяются фурфурол, фенол и его смесь с крезолом, нитробензол, различные спирты, ацетон, метил этиловый кетон и другие жидкости. Селективная очистка может проводиться в аппаратах типа "смеситель - отстойник" в сочетании с испарителями для отгона растворителя (ступенчатая экстракция) или в двух колоннах экстракционной для удаления из масла загрязнений и ректификационной для отгона растворителя (непрерывная экстракция). Второй способ экономичнее и получил более широкое применение. Разновидностью селективной очистки является обработка отработанной смазки пропаном, при которой углеводороды смазки растворяются в пропане, а асфальтосмолистые вещества, находящиеся в смазки в коллоидном состоянии, выпадают в осадок.
Химические методы очистки основаны на взаимодействии веществ, загрязняющих отработанные смазки, и вводимых в эти смазки реагентов. При этом в результате химических реакций образуются соединения, легко удаляемые из смазок. К химическим методам очистки относятся кислотная и щелочная очистки, окисление кислородом, гидрогенизация, а также осушка и очистка от загрязнений с мощью окислов, карбидов и гидридов металлов. Наиболее часто используются:сернокислотная очистка, гидроочистка, процессы с применением натрия и его соединений.
Сернокислотная очистка.По числу установок и объему перерабатываемого сырья на первом месте в мире находятся процессы с применением серной кислоты. В результате сернокислотной очистки образуется большое количество кислого гудрона - трудно утилизируемого и экологически опасного отхода. Кроме того, сернокислотная очистка не обеспечивает удаление из отработанных смазок полициклических аренов и высокотоксичных соединений хлора.
Гидрогенизационные процессы все шире применяются при переработке отработанных смазочных материалов. Это связано как с широкими возможностями получения высококачественных смазок, увеличения их выхода, так и с большой экологической чистотой этого процесса по сравнению с сернокислотной и адсорбционной очистками. Недостатки процесса гидроочистки - потребность в больших количествах водорода, а экономически целесообразная производительность (по зарубежным данным) составляет 30-50 тыс. т/год. Установка с использованием гидроочистки смазок, как правило, блокируется с соответствующим нефтеперерабатывающим производством, имеющим излишек водорода и возможность его рециркуляции.
Процессы с применением натрия и его соединений. Для очистки отработанных смазок от полициклических соединений (смолы), высокотоксичных соединений хлора, продуктов окисления и присадок применяются процессы с использованием металлического натрия. При этом образуются полимеры и соли натрия с высокой температурой кипения, что позволяет отогнать смазку. Выход очищенного смазочного материала превышает 80 %. Процесс не требует давления и катализаторов, не связан с выделением хлороводорода и сероводорода. Несколько таких установок работают во Франции и Германии.
2.3 Разработка технологии утилизации отработанных смазок
Пластичные смазки, применяемые для смазывания буксовых узлов вагонов занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми смазочными материалами. Они представляют собой структурированные коллоидные системы. Их свойства зависят прежде всего от особенностей трехмерного структурного каркаса, образующегося из дисперсной фазы, который в своих ячейках удерживает большое количество (80-90 %) дисперсионной среды.
Основное назначение смазок — уменьшение износа поверхностей трения для продления срока службы деталей машин и механизмов. Однако в связи со старением и накапливанием в смазке различных механических и химических примесей требуется периодически удалять из буксовых узлов отработанную смазку и заполнять их новой. Скапливающаяся отработанная смазка подлежит переработке.