Дослідження забруднення моторних масел та способів його очищення (стр. 1 из 4)

Реферат

на тему: Дослідження забруднення моторних масел та способів його очищення

Вступ

Сільськогосподарське виробництво - один з основних споживачів нафтопродуктів. Підприємства агропромислового комплексу Російської Федерації щорічно споживають близько 17 млн.т вироблюваного дизельного палива й близько 1,0 млн.т моторного масла. Середнє по величині господарство Північнокавказької зони витрачає за рік до 1200 т дизельного палива, 600 т бензину, 60 т шторних масел, з яких не менш 80% переходить у категорію відпрацьованих нафтопродуктів різних груп /I/.

У результаті інтенсивного зростання парку двигунів внутрішнього згоряння, а також підвищеної уваги до факторів економічного й екологічного характеру перед народним господарством усе гостріше стає завдання заощадження й раціонального використання паливно-енергетичних, сировинних і інших матеріальних ресурсів.

Відомо, що одним зі шляхів підвищення рівня забезпеченості с.-х. виробництва моторними маслами є їхнє повторне використання після відновлення деяких якісних показників, що погіршилися в результаті їхнього застосування при експлуатації автотракторної техніки /2/.

Повторне застосування масел дозволяє збільшити строк їхньої служби, скоротити безповоротні втрати й зменшити дефіцит поставок масла в господарства /3/. Однак темпи використання відновлених масел залишаються на низькому рівні. Так, у цілому по країні щорічний злив відпрацьованих масел склав 0,9 млн.т, а Регенерувалося всього лише 0,15 млн.т, що становить біля Щ від зібраного обсягу /4/.

У той же час установлено, що частково відновлені масла, тобто минуле тільки очищення від грубодисперсних механічних домішок, води й паливних фракцій, мають низьку стабільність і не можуть, без поліпшення їхньої якості, повною мірою, використатися у двигунах автотракторної техніки.

Для підвищення якості проміжного очищення масла й можливості його застосування по прямому призначенню необхідна розробка прогресивних технологій і технічних засобів, які дозволяли б довести очищені масла до рівня свіжих товарних масел в умовах с.-х. підприємств різних рівнів.

Здатність масла знижувати енерготехнічні витрати на тертя й зношування є найважливішою експлуатаційною властивістю.

Установлено, що високодисперсні продукти окислювання у відпрацьованому масло при певній концентрації знижують коефіцієнт тертя й зношування, при цьому забезпечують гарну стабільність технологічних властивостей у процесі зберігання й експлуатації.

Робоча гіпотеза досліджень полягала в тому, що передбачалася можливість удосконалювання технології очищення масла на основі мікрофільтрації через керамічні напівпроникні мембрани, яка б забезпечила одержання масел зі стабільними протизносними й антифрикційними властивостями шляхом збереження в них раціональної концентрації високодисперсних продуктів окислювання.

Ціль дослідження - удосконалювання технології мікрофільтрації очищених відпрацьованих масел в умовах агропромислового комплексу.

Стан питання й завдання дослідження

Коротке визначення основних уживаних термінів

Для логічно правильного сприйняття вивчення процесів відновлення технологічних властивостей відпрацьованих моторних масел, необхідно коротке визначення основних уживаних термінів.

Антифрикційна властивість масла - експлуатаційна властивість, що характеризує здатність масла знижувати тертя ковзання (ДЕРЖСТАНДАРТ 26098-84). Критерієм оцінки антифрикційних властивостей масла є коефіцієнт тертя при змащенні тертьової пари.

Базове масло - масло, до якого додається компенсація домішок з метою одержання готового продукту.

Мікрофільтрація - фільтрація розчинів через пористу перегородку з метою видалення мікродомішок розміром від 0,1 мкм і вище. Моторне масло - нафтове мастило для поршневих двигунів внутрішнього згоряння (ДЕРЖСТАНДАРТ 26098-84). Найважливішою вимогою до моторних масел є їхня здатність захищати деталі циліндропоршневой групи від стирання, задира, викрашування.

Відпрацьоване масло - технічне мастило, що проробило строк або втратив у процесі експлуатації якість, установлена в нормативно-технічній документації, і злите з робочої системи (ДЕРЖСТАНДАРТ 26098-84).

Очищення масел - технологічний процес видалення з масляних дистилятів і масел шкідливих домішок.

Протизносна властивість масла - експлуатаційна властивість, що характеризує здатність масла запобігати всі види зношування тертьових поверхонь (ДЕРЖСТАНДАРТ 26098-84). Критерієм оцінки протизносної властивості масла є величина зношування пари тертя при змазуванні.

Регенероване масло - технічне мастило, одержуване очищенням відпрацьованого масла фізичним, хімічним і фізико - хімічним методами, з експлуатаційними властивостями відновленими до вимог нормативно-технічної документації (ДЕРЖСТАНДАРТ 26098-84).

Температурна стійкість масла - властивість мастильного матеріалу забезпечувати при підвищенні температури низький і стабільний коефіцієнт тертя в умовах граничного змащення. Температурна стійкість масла оцінюється за значенням критичної температури, що визначається експериментально.

Граничне тертя - тертя двох твердих тіл при наявності на поверхнях тертя шаруючи рідини, що володіє властивостями, що відрізняються від властивостей в обсязі. Комплекс фізико - хімічних процесів, що відбуваються в топких поверхневих шарах зміненого матеріалу й поділяючому їхньому прошарку спричиняється явище граничного тертя.

Миючі властивості - властивості масел, зв'язані зі здатністю диспергувати, нейтралізувати й частково стабілізувати продукти окислювання й згоряння палива, утримуючи їх у зваженому стані.

Вплив забруднення моторних масел на їхні технологічні властивості

Відомо, що забруднення мастил виникають як у результаті їхнього влучення ззовні, так і в результаті зміни вуглеводного состава масел. Ці процеси починаються вже при виробітку масла на нафтопереробних заводах і тривають на всіх стадіях його транспортування, зберігання й експлуатації. Їх можна класифікувати на два основних типи: виробничі й операційні (мал. 1)

Рис1. Загальна класифікація процесів забруднення мастил

Дослідження показують, що використовувані при експлуатації с. -г. техніки товарні дизельні масла можуть містити до 0,14% (по масі) забруднень, а автотракторні масла в тих же умовах - до 0,28% (по масі) /5/.

Результати мікроскопічного й спектрального аналізу забруднень, проведені на маслах ДС-11 і ДС-8 показують, що в маслі, що надходить для заправлення машин і механізмів, є багато часток забруднень розміром більше 50 мкм. У резервуарах нафтоскладів колгоспів і радгоспів число таких забруднень може перевищувати 1000 в 1 див³ (табл. 1.1), а значна частка в них з'єднань кремнію й алюмінію (табл. 2) указує на високу абразивність застосовуваних масел /6/.

Таблиця 1

Зміст і гранулометричний состав забруднень у дизельних маслах

Маркамасла	Місцевідборупроби	Змістзабруднень% по масі	Середнє число часток (тис. шт. /див3) по інтервалах розмірів, мкм
			1-5	5-10	10-15	15-20	20-30	30-40	40-50	50
ДС-11	Ж/д цистерна	0,010	15,8	8,4	3,9	2,1	1,1	0,3	0,2	0,01
ДС-11	Резервуар складу	0,014	17,4	12,3	2,0	1,0	0,8	0,2	0,02	0,005
ДС-8	Те ж	0,110	863,7	97,2	30,1	13,9	7,5	0,97	0,8	1,15
ДС-11	Бочка	0,112	974,5	849,2	24,5	74,2	16,3	4,1	1,7	2,9

Таблиця 2.

Характеристика зольної частини забруднень у моторних маслах

Марка масла	Місце відбору проби	Зміст забруднень, %(по масі)	Зміст, 10-4 - %
			Fe	Cu	Pb	Al	Si
ДС-11	Резервуар складу	0,137	Сліди	0,2+0,4	0,04	Сліди	1,5+2,0
АКп-10	Те ж	0,080	-	0,12	-	0,5	2,3
ДС-11	Автоцистерна	0,100	-	0,7+0,9	-	Сліди	1,7
ДС-11	Бочка	0,115	Сліди	0,25	0,02	0,12	1,4+2,2
АКп-10	Те ж	0,125	Сліди	0,17	-	0,32	1,4+2,5
ДС-11	Роздавальний	0,103	-	0,1+0,2	-	0,13+0,3	2,4

Поряд із твердими забрудненнями в моторних маслах перебуває вода, у присутності якої процес зміни властивостей масел протікає особливо інтенсивно /7/ і відіграє вирішальну роль у стабільності масла.

Так при наявності вологи концентрація домішок у маслі може знижуватися до 50-60% від первісної /8/. Механізм випадання домішок з масла в присутності води зводиться до того, що носії лужності - карбонати - є каталізатором даного процесу й зі збільшенням кристалів карбонати відповідного металу піддаються седиментації. Ці процеси викликають помутніння товарних масел і зниження їхньої стабільності.

При роботі масел у двигунах відбуваються безперервні їх кількісні і якісні зміни. Ці зміни - наслідок хімічних і фізичних процесів (старіння масла), а також його зовнішнього забруднення в процесі експлуатації.

Старіння масла у двигуні - це складний комплекс фізичних і хімічних процесів, різних факторів, тісно зв'язаних між собою. Основними з них є наступні. Окислювання масла, що відбуває під дією кисню повітря й високої температури. Продуктами окислювання й полімеризації вуглеводнів масла можуть бути рідкі, напіврідкі й тверді продукти, частина яких може бути розчинна в маслі, а інша частина буде поповнювати кількість нерозчинних домішок.

Забруднення масла нерозчинними домішками, які утворяться із твердих вуглеводних часток (сажі) через неповне згоряння палива, із твердих і рідких продуктів окислювання масла утворюються при взаємодії із домішками, із продуктів зношування й забруднень, що надходять із навколишньої серед (вода, пісок, пиль).