Дослідження мікрофільтрації (очищення) відпрацьованих моторних масел (стр. 2 из 3)
Попередні пошукові й лабораторні дослідження підтверджують ефективність пропонованої технології /1, 78, 79/. За результатами досліджень розроблене вихідні дані ж технічне завдання на проектування установки блоку для мікрофільтрації масел.
Конструктивно блок мікрофільтрів являє собою самостійну установку з баками, насосною станцією" мембранними елементами, електропідігріванням і щитом керування (мал.2,3,4).
Загальний вид блоку мікро фільтрів
Мал. 2.
Мал. 3.
Мал. 4.
Блок мікрофільтрів являє собою зварену рамну конструкцію на якій змонтований основний масляний бак (3) ємністю 600 л. У бак вмонтовані електронагрівники, датчики рівня я температури. Навколо бака встановлені 12 блоків мікрофільтрів (5), у кожному з яких установлені 24 керамічних стрижня. Схема потоків масла в елементах блоку представлена на мал.3.6. Циркуляція масла в блоці мікрофільтрів здійснюється насосною станцією (1). Для очищення блоків мікрофільтрів використається стиснене повітря, подаваний компресором під тиском 0,4 Мпа. До складу блоку входять: щит керування (4), насос для зливу концентрату (7), накопичувальна ємність (6), масло-проводи, запірні арматури, датчик тиску.
Блок має функціональний зв'язок із блоком стабілізації й блоком попереднього очищення масел через мережу трубопроводів із запороттям арматурами.
Основні технічні дані установки
| Кількість мікрофільтрів, шт | 288 |
| Робоча поверхня мікрофільтрів, м2 | 8 |
| Тип елемента фільтрації | Трубчастий |
| Матеріал елемента фільтрації | Кераміка |
| Середній діаметр пор мікрофільтра, м | 1*10-6 |
| Пористість елемента мікрофільтра,% | |
| Розмір керамічних стрижнів, мм: довжинаЗовнішній діаметрВнутрішній діаметр | 800126 |
| Діаметр масла на вході в елемент, Мпа | 0,5 |
| Робоча температура, ос | 80 |
| Селективність,% | 46 |
| Продуктивність, л/година | 20-30 |
| Ємність для очищених масел, л | 600 |
| Ємність для збору концентрату, л | 200 |
| Живильна мережа, В | 220/380 |
| Настановна потужність, квт | 18,5 |
Працює установка в режимі фільтрації в такий спосіб (мал.4). Очищене масло з першого блоку насосною станцією цього блоку накачується в робочу ємність блоку мікрофільтрів, для чого відкривають запірний вентиль подачі масла з ємності очищення, на виході з насоса відривають два запірних вентилі магістралі подачі масла в робочу ємність блоку мікрофільтрації. Включають насосну станцію блоку. Процес заповнення йде до досягнення масла верхнього датчика рівня, що виключає насосну станцію блоку очищення. Закривають вентилі магістралі заповнення. На щиті управління блоку мікрофільтрів включають нагрівання масла, установивши на датчику температуру 70°С, ощеривають вентиль напірної магістралі насосної станції блоку мікрофільтрів. По досягненню робочої температури масла 70°С автоматично в роботу включається насосна станція блоку. Тиск у магістралі на вході блоку мікрофільтрів становить 0,7 МПа й підтримується пропускним клапаном. Очищене масло циркулює в блоці мікрофільтрів, проходить через гори керамічних стрижнів, на яких осідають забруднення, і струминним насосом подається в ємність зберігання масла. Тонкість фільтрації в блоці мікрофільтрів до 0,5 • - 10-6 м. Процес триває до зниження продуктивності стрижнів.
У режимі продувки установка працює в такий спосіб. Відкривають запірні арматури магістралі продувки блоку мікрофільтрів, включають у роботу компресорну станцію й під тиском 0,4 Мпа повітря надходить у мікрофільтри. Проходячи через пори керамічних стрижнів протиструмом стиснене повітря звільняє поверхню стрижнів від забруднень, несучи їх у ємність для збору концентрату. По закінченню продувки вимикається компресор і закриваються запірні вентилі на магістралі очищення.
Аналогічним образом очищаються елементи блоку, якщо замість стисненого повітря застосовувати дизпаливо або промивну рідину. Однак при цьому знижується продуктивність установки й підвищуються на експлуатацію блоку.
2. Методика дослідження процесу мікрофільтрації масла
Мета й завдання досліджень полягали в тім, щоб за допомогою настроювання й налагодження всіх блоків установки для мікрофільтрації масла визначити найбільш оптимальні технологічно режими роботи встаткування з метою динамічного й селективного відновлення експлуатаційних показників відпрацьованих масел.
Експеримент містив у собі підготовку до випробувань, настроювання й налагодження всіх елементів установить, контрольно-вимірювальних апаратур, безпосередньо експериментальні дослідження й обробку результатів.
Перед початком проведення експериментальних досліджень установки вироблялася тарировка всіх робітників ємностей; перевірка справності й працездатності всього встаткування; перевірка контрольно-вимірювальних приладів; перевірка герметичності всіх елементів установки.
Для проведення досліджень підготовлялося по 500-600 кг свіжого товарного й відпрацьованого масла марок М10М2 або М-8У1 а також присадки ВНИИНП-360, КМД і ПМС-200А.
Крім того, була проведена порівняльна оцінка оптичної щільності фільтратів у порівнянні зі свіжий товарним маслом М-10М2 па фотокалориметрі ФЭК-56ДО.
Оптична щільність першого фільтрату нижче очищеного на центрифузі масла у два рази при довжині хвилі 500 нм; другого фільтрату в 1,5 рази, третього - в 1,2 рази при тій не довжині хвилі. Це дозволяє зробити висновок, що у фільтраті масла знижується кількість забруднюючих часток від 3 мкм і нижче.
Аналіз залежності продуктивності мікрофільтрів від тиску на основі реологічних властивостей колоїдних систем дозволяє зробити висновок, що при обраному вирішило фільтрації відбувається турболентне плин рідини в капілярах мікрофільтра /52/. Тому що турболентний режим мікрофільтрації не є оптимальним, те необхідним додаткові випробування з метою пошуку оптимальних режимів фільтрації на основі більше глибокого вивчення реологічних і інших властивостей колоїдних систем масла.
У результаті проведених досліджень отримані гідравлічні характеристики фільтруємості товарного й відпрацьованого масла М-10М2 через керамічний фільтр. Характеристики дають підставу припустити, що найбільш значний вплив на швидкість фільтрації роблять температурний режим і перепад тиску на поверхні мікрофільтра. Під впливом температури й тиску змінюється в'язкість масла, причому дія цих факторів на процес нерівнозначно. Підвищення тиску приводить до деформації шаруючи осаду на поверхні мікрофільтра, переходу плину фільтра через капіляри з ламінарного режиму до турболентному, тобто підвищується опір фільтрування.
3. Результати експериментальних досліджень
3.1 Режими робочого процесу мікрофільтрації відпрацьованих шторних масел
Для відпрацьовування режиму фільтрації масел на блоці мікрофільтрів були проведені експериментальні дослідження, при яких визначалася продуктивність мікрофільтрів з вуглеграфіту й кераміки, при мікрофільтрації очищеного відпрацьованого масла М-10М2. Характеристика мікрофільтрів наведена в табл.2
| Найменування | Розміри стрижнів, мм | Розмір пор, мкм | Порис-тість,% | ||
| довжина | діаметр | Товщина стінки | |||
| Стрижні вугільні вальцьові | 800 | 6,0 | 2,0 | 0,6 | 44,1 |
| Стрижні вугільні невальцованні | 800 | 6,0 | 2,0 | 1,0 | 38,0 |
| Стрижні керамічні | 800 | 6,0 | 3,0 | 1,0 | 60,0 |
Як початкові параметри прийнята робоча температура масла 60 і 95°С, швидкість потоку в установці 4 м/с і продуктивність насоса 0,5 • I0-3 м3/c. Отримані дані наведені на мал.1
Аналіз результатів показує, що при фільтрації масла через вуглеграфітні вальцованні стрижні, продуктивність процесу з ростом тиску практично не збільшується. При фільтрації через невальцованні вуглеграфіті стрижні продуктивність росте пропорційно тиску. При фільтрації через керамічні стрижні продуктивність різко збільшується при зміні тиску від 0,1 до 0,5 Мпа, а при подальшому збільшенні тиску приріст продуктивності падає. Керамічні стрижні найбільш сприйнятливі до зміни перепаду тиску на фільтруючій перегородці.
Фільтрати масла M-10Г2 досліджувалися в минаючому світлі. Фільтрат, отриманий через вальцованні вуглеграфітні стрижні, прозорий, має яскраво-червоне фарбування. Це характеризує його як високодисперсний органозоль, тому що поглинаються короткі хвилі, що мають синє фарбування. При цьому радіус часток становить 0,5 мкм і нижче.
Фільтрат масла, отриманий через невальцованні вуглеграфітні стрижні, мутний, має темно-червоне фарбування, що характеризує його як ультрамікрогетерогенний органозоль із радіусом часток від 3 мкм і нижче.
Фільтрат, отриманий через керамічні стрижні, прозорий, має темно-червоне фарбування, що характеризує його як колоїдно-дисперсний органозоль із радіусом часток від 1 мкм і нижче.
Крім того, була проведена порівняльна оцінка оптичної щільності фільтратів у порівнянні зі свіжим товарному маслом М-10М2 на фотокалориметрі ФЭК-56ДО.
Оптична щільність першого фільтрату нижче очищеного на центрифузі масла у два рази при довжині хвилі 500 нм; другого фільтрату в 1,5 рази, третього - в 1,2 рази при тій же довжині хвилі. Це дозволяє зробити висновок, що у фільтраті масла знижується кількість забруднюючих часток від 3 мкм і нижче.
Аналіз залежності продуктивності мікрофільтрів від тиску на основі реологічних властивостей колоїдних систем дозволяє зробити висновок, що при обраному режимі фільтрації відбуваються турболентне плин рідини в капілярах мікрофільтра /52/. Тому що турболентний режим фільтрації не є оптимальним, те необхідні додаткові випробування з метою пошуку оптимальних режимів фільтрації на основі більше глибокого вивчення реологічних і інших властивостей колоїдних систем масла.