В случае переработки смесей различных отработанных нефтяных масел (ОМ), собираемых централизованно с промышленных предприятий, используют термин «вторичная переработка». Из такого сырья возможно получение базовых масел разного состава и назначения. Вторичная переработка осуществима только на крупных специализированных предприятиях и предполагает применение комплекса процессов – вакуумной перегонки, экстракции, гидроочистки и некоторых других физических и химических методов.
Основное место в решении проблемы занимают ОМ СОТС. Начинает развиваться и отрасль очистки и регенерации отработанных синтетических масел. По утилизации отработанных пластичных смазок известно значительное число экспериментальных работ, однако их практическое использование затруднено из-за целого ряда факторов. Важнейшей проблемой становится утилизация отработанных экологобезопасных смазочных материалов на базе синтетических масел и природных жиров.
Ведущее место в вопросах утилизации ОСМ принадлежит странам Западной Европы, где созданы высокоразвитые отрасли для их переработки. Ряд технологических процессов продолжает совершенствоваться, что связано, главным образом, с ростом законодательных требований к экологическим свойствам товарных продуктов и к охране окружающей природной среды. В то же время с начала 90-х гг. в мире отмечено практическое отсутствие новых разработок технологий – в первую очередь вторичной переработки ОМ, что, вероятно, объяснимо достигнутой стабилизацией техносферы в этой области, то есть практической невозможностью создания принципиально новых схем без радикальных переворотов или принципиально новых открытий в фундаментальной науке.
Определенное развитие технологий переработки отмечается в основном для целей обезвреживания экологоопасных компонентов ОСМ.
2. Очистка работающих и регенерация отработанных масел
По объему производства и применения среди смазочных материалов ведущее место занимают нефтяные масла. Производство нефтяных масел продолжает увеличиваться, что в свою очередь способствует росту количества отработанных масел. Во всех промышленно развитых и в большинстве развивающихся во все возрастающих масштабах осуществляется сбор, очистка, регенерация и переработка ОМ, ресурсы которых оценивают примерно в 50% потребления свежих продуктов, при этом ОМ составляют около 30% всех нефтяных отходов.
Очистка регенерация масел непосредственно на местах их потребления является одним из наиболее экономичных способов использования вторичных ресурсов и позволяет подбирать процессы и технологические режимы, наиболее соответствующие маслу данного назначения и продуктам его старения. По мнению некоторых специалистов, старение масла как такового, особенно с присадками, мало влияет на срок его службы. Основная проблема заключается в попадании посторонних загрязнений, удаление которых путем механической очистки является наиболее эффективным способом восстановления качества. Очищенное масло повторно используется по назначению. В основном это относится к индустриальным, гидравлическим, турбинным и трансформаторным маслам, реже – к моторным, хотя это самая большая группа масел по объему производства.
Среди современных способов очистки и регенерации преобладают физические методы – отстой, центрифугировании, фильтрация, вакуумная сушка. Возможно применение и более сложных физико-химических методов (в случае сильного загрязнения или глубокого старения масел).
Анализ состояния регенерации ОМ в России и других странах СНГ свидетельствует о преобладании в основном устаревших процессов и несовершенной технологии. Получаемые при этом масла. Как правило, имеют низкое качество. С другой стороны, за последние разработаны весьма эффективные стационарные и передвижные установки, применение которых основано преимущественно на физических методах очистки.
Наиболее эффективное оборудование для физических методов очистки и регенерации производят концерн Alfa – Laval (Швеция), имеющий представительства в 126 странах мира, западногерманские фирмы Westfalia и Montanus.
Считается, что при годовом объеме потребления предприятием 10 т масел капитальные вложения на очистку и регенерацию на месте потребления полностью себя окупают. Это относится и к крупным системам смазки с объемом резервуара более 0,75 м3. Проведение очистки и регенерации, однако, не всегда возможно для мелких потребителей смазочных материалов. Для небольших стран наиболее выгодна централизованная регенерация.
Следует иметь в виду, что для отдельных типов смазочных материалов величины ресурсов сбора ОСМ сильно различаются. Так, для моторных масел они могут составлять 20–40%, а для трансформаторных – 80 – 90%.
В большинстве стран наиболее целесообразным признан сбор отработанных нефтяных масел раздельно по маркам, что обеспечивает более квалифицированную регенерацию и переработку с получением продуктов высокого качества и с меньшим количеством отходов. С другой стороны, согласно требованиям ЕС и законодательством многих европейских стран, отработанными маслами считают жидкие или полужидкие продукты, полностью или частично состоящие из нефтяных или синтетических масел, маслосодержащие остатки из резервуаров; эмульсии и смеси воды и масла с содержанием последнего не менее 4%, масла, пролитые (в результате переливов, аварий и т.п.) или с превышенным сроком хранения. Соблюдение понятий жидкий или полужидкий предполагает отсутствие сырой нефти, мазута и пластичных смазок. Понятия полностью и частично регламентируют содержания компонентов в смеси (нефтяных и синтетических) от 100% до менее 20 млн-1, теоретически – до 1 млн-1. Из синтетических масел в собираемых смесях допустимо присутствие только углеводородов (в основном это ПАО), простых и сложных эфиров, не осложняющих вторичную переработку. Несовместимые с нефтяными маслами ПАГ собирают отдельно.
Такой подход к решению проблемы предполагает использование гибких технологий, позволяющих перерабатывать подобные смеси.
Мировой сбор ОМ составляет около 15 млн. т/год (менее 50% производства свежих), при этом подавляющее количество (70–90%) используется в качестве топлива. До сих пор в большинстве стран отсутствует централизованный сбор и утилизация в государственных масштабах, поэтому статические данные весьма противоречивы.
В Европе перечисленные показатели значительно выше – сбор Ом около 57% (1,6 млн т/год), использование в качестве топлива – 60%.
Утилизацию ОМ в настоящее время осуществляют в основном по трем направлениям:
– вторичная переработка смесей с незначительными примесями синтетических масел и СОТС, с получением базовых компонентов;
– регенерация ОМ раздельно по маркам с получением продуктов соответствующего назначения. В этом случае обеспечивается удаление продуктов старения и загрязнений без разрушения и отделения присадок, недостающее количество которых вводят на заключительной стадии приготовления товарных масел;
– переработка смесей ОМ или очистка отдельных продуктов с целью получения котельного, печного топлива.
Вторичная переработка
В наибольших объемах осуществляется переработка смесей ОМ, собираемых централизованно на промышленных предприятиях. Основной трудностью здесь является организация сбора сырья, в связи с чем публикуемые статистические данные подчас весьма неполны и даже противоречивы. В мире общая доля базовых масел, получаемых вторичной переработкой, очевидно, не превышает 5% потребления свежих, причем ведущая роль здесь принадлежит западноевропейским странам. По оценкам специалистов, при общем потреблении нефтяных масел в Европейском союзе около 5,2 млн. т/год (1990–1995) безвозвратно расходуется или сгорает в процессе эксплуатации порядка 45%. Около 2,8 млн. т/год остается в качестве ОМ, из которых централизованно собирается лишь 50–57%. Таким образом, даже в Западной Европе около 1,2÷1,4 млн. т/год масел могут либо нелегально сжигаться, либо просто сливаться в окружающую среду.
Из 1,6 млн. т собираемых в Западной Европе отработанных масел более 50% используют в качестве топлива или «уничтожают», остальное количество поступает на вторичную переработку. Продукция последней оценивается примерно в 470 тыс. т, т.е. не более 7% общей потребности в маслах. Однако в свете европейских законодательств и при росте спроса на экологобезопасные смазочные материалы эта цифра должна значительно возрасти в ближайшем будущем.
Значительную часть отработанных масел составляют масла моторные, содержащие в основном парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды, присадки, продукты старения и металлы. Среди последних важнейшее место занимает свинец, попадающий в масла в результате использования свинцовых антидетонаторов в топливе. Как следствие ограничения использования тетраалкилсвинца, содержание свинца в отработанных маслах снизилось с 1% в конце 70-х гг. до 0,1% к настоящему времени. Однако содержание свинца в отработанных маслах порядка 1000 млн-1 уже вызывает экологические проблемы.
Основная масса собираемых отработанных масел сжигается или сливается на грунт. Лишь небольшая часть подвергается переработке, в основном для возврата (рисайклинга) в производство свежих продуктов.
Среди разнообразных промышленных процессов вторичной переработки выделяют группы по основному способу очистки: сернокислотная, адсорбционная, гидроочистка, экстракционная, тонкопленочное испарение, ультрафильтрация. Отдельно следует рассматривать комбинированный процесс PROP с использованием химического способа деметаллизации ОМ.
На первом месте в мире по количеству установок и объему перерабатываемого сырья находятся процессы с применением серной кислоты. Если мировой объем вторичной переработки ОМ превышает 1,5 млн. т/год, то на сернокислотную очистку приходится 1,2 – 1,3 млн т/год. Существует большое разнообразие сернокислотных процессов, среди которых основными являются: