автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Восстановление качества отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров на сельскохозяйственных предприятиях

на правах рукописи

Гусев Сергей Сергеевич

тяных масел

Восстановление качества отработанных с помощью ПГС-полнмеров на сельскохозяйственных предприятиях

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агро-инженерный университет им. В.П. Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Коваленко Всеволод Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пучин Евгений Александрович, кандидат технических наук Галко Сергей Анатольевич

Ведущая организация: ГНУ ВИИТиН (Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве)

Защита состоится «18» декабря 2006г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В Л. Горячкина» по адресу 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ

Автореферат разослан и размещен на сайте www.msau.ru «_»_200(

2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

А.Г. Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: в сельском хозяйстве и других отраслях экономики страны используется большое количество нефтяных масел различного назначения, у которых в процессе эксплуатации ухудшаются физико-химические свойства, что делает невозможным дальнейшее применение этих масел по прямому назначению. Отработанные нефтяные масла являются ценным вторичным сырьем и одновременно одним из существенных источников загрязнения окружающей среды. В связи с этим вопросы вторичного использования отработанных масел имеют важное экономическое и экологическое значение.

Наиболее эффективным способом вторичного использования отработанных масел является их регенерация и последующее применение по прямому назначению. Проведение регенерации отработанных масел на крупных заводах затруднено из-за сложности организации сбора и транспортирования масел по сортам, а их переработка в местах потребления сдерживается из-за отсутствия достаточного эффективной одноступенчатой технологии регенерации отработанных масел, позволяющей использовать малогабаритные регенерационные установки. Разработка такой технологии и создание на этой основе малогабаритной установки для восстановления качества отработанных масел в местах их потребления является научной и практической задачей, весьма актуальной для сельского хозяйства и других маслопотребляющих отраслей.

Цель работы заключается в совершенствовании технологии регенерации отработанных масел за счет использования ПГС-полимеров.

Объект исследований: отработанные нефтяные масла и оборудование для их регенерации.

Предмет исследований: закономерности регенерации отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров, технологические режимы процесса регенерации масел.

Научная новизна заключается в построении математической модели фильтрования отработанных нефтяных масел через цилиндрическую перегородку из ПГС-полимера, получении аналитических зависимостей для оценки водоотталкивающих свойств этой перегородки, математическом описании кинетики процесса адсорбции углеводородных и гетероорганических загрязнений из регенерируемого масла ПГС-полимерами, нахождении закономерностей процессов периодического восстановления эксплуатационных свойств ПГС-полимеров.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологии регенерации отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров и создании малогабаритной регенерационной установки для использования в сельском хозяйстве и других маслопотребляющих отраслях.

Методы исследования: математическое и физическое моделирование, лабораторные эксперименты.

Апробация работы: основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Новые

технологии в переработке и утилизации отработанных масел и смазочных материалов» (Москва, 2003г.), на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» (Санкт-Петербург, 2004г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО МГАУ в 2003 - 2005 гг.

Публикации: результаты работы опубликованы в шести научных статьях, получено два патента на полезную модель.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа включает 158 страниц основного текста, в том числе 23 таблицы, 20 рисунков, списка использованной литературы из 77 наименований и 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена актуальность темы диссертации, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и постановка задач исследования» рассмотрены причины изменения физико-химических свойств масел в процессе их применения при эксплуатации техники и вредное влияние этих изменений на работоспособность маслопотребляющих машин и механизмов. Показано, что наиболее эффективным направлением использования отработанных масел является их регенерация с целью повторного применения, проанализированы существующие технологические процессы восстановления качества масел и применяемое для этого оборудование.

В работах, посвященных теоретическим, экспериментальным и конструкторским разработкам в области сохранения и восстановления качества масел значительные результаты достигнуты А.И. Бехтером, Г. Ф. Большаковым, И. В. Браем, Н. П. Бутовым, С.А. Галко, М. А. Григорьевым, В. А. Гущиным, А. Ю. Евдокимовым, А. П. Картош-киным, В. П. Коваленко, С. В. Ковальковым, В. В. Остриковым, ЕА. Пучиным, М. И. Фалькович, И. Г. Фуксом и многими другими отечественными и зарубежными учеными. Однако ряд вопросов в этой области требует дальнейшего изучения и решения.

Существующие технологии регенерации отработанных масел основаны, как правило, на многоступенчатых процессах, включающих ряд последовательно выполняемых операций, что существенно усложняет их аппаратурное оформление, удлиняет продолжительность процесса регенерации и увеличивает его трудоемкость, требует применения разнообразных вспомогательных материалов. Значительное упрощение и удешевление процесса регенерации отработанных масел может быть достигнуто при использовании одноступенчатой технологии с одновременным удалением из отработанного масла всех веществ, снижающих его эксплуатационные показатели — твердых неорганических частиц, эмульсионной воды, продуктов химических превращений углеводородов и т.п. Использование работающих по одноступенчатой схеме мембранных технологий не получило распространения из-за низкой производительности оборудования и необходимости создания в нем высокого рабочего давления.

Перспективным материалом для использования при регенерации отработанных масел являются высокопористые полимерные материалы с пространственно-глобулярной структурой — ПГС-полимеры. Анализ эксплуатационных я экономических показателей ПГС-полимеров показал целесообразность исследований применимости этих материалов для регенерации отработанных масел, что позволит свести этот процесс к одной технологической операции.

На основании проведенного анализа была сформулирована цель исследований.

Для реализации этой цели необходимо решить ряд задач: теоретически подтвердить целесообразность регенерации отработанных масел с помощью ПГС-полимеров, провести теоретические исследования этого процесса с разработкой его физико-математической модели;

разработать методику экспериментальных исследований и спроектировать лабора-торно-стендовое оборудование для их проведения;

провести экспериментальные исследования процесса регенерации отработанных масел с применением ПГС-полимеров;

разработать техническую документацию для изготовления регенерационной установки и изготовить ее макетный образец;

провести стендовые испытания макетного образца установки и откорректировать по их результатам нормативно-техническую документацию;

оценить экономическую эффективность предложенных технических решений.

Во второй главе «Теоретические предпосылки применения ПГС-полимеров для регенерации отработанных нефтяных масел» обоснована структура теоретических исследований, которая включает следующие направления:

построение математической модели фильтрования отработанного масла через пористую перегородку из ПГС-полимера;

получение аналитических зависимостей для оценки водоотделяющих свойств пористой перегородки из ПГС-полимера;

математическое описание кинетики процесса адсорбции ПГС-полимером углеводородных и гетероорганических загрязнений, содержащихся в отработанном масле;

нахождение закономерностей процесса восстановления эксплуатационных свойств ПГС-полимера за счет удаления из пористой перегородки задержанных ею загрязняющих масло веществ.

Поскольку фильтроэлементы из ПГС-полимера по технологическим соображениям и с учетом прочностных требований целесообразно изготавливать в форме цилиндра, закономерности процесса очистки отработанных масел от механических частиц путем фильтрования рассмотрены применительно к полому толстостенному вертикальному пористому цилиндру с наружным подводом очищаемого масла При первоначальном построении модели течения масла через цилиндрическую пористую перегородку приняты следующие допущения: поток масла имеет ламинарный характер; масло является однородным по своим физическим свойствам;

поток масла является одномерным и перемещается только в радиальном направлении, а его тангенциальные и вертикальные перемещения отсутствуют;

давление масла на наружную стенку перегородки одинаково по всей ее высоте.

Преобразуя уравнение неразрывности потока и уравнение Дарси, представленные в цилиндрических координатах, с учетом граничных условий получим значения скорости потока масла на входе в цилиндрическую перегородку и на выходе из нее:

IV = Л»___(1)

■ Х..г. О *

АР

м. 1п

АР

1 ' 1п-в—

IV = ___—__(2)

" ВЫХ .л О >

где 1УВХ и Жвых — соответственно фиктивная скорость потока (скорость фильтрования) на входе в цилиндрическую пористую перегородку и на выходе из нее, м/с, Ка — коэффициент проницаемости перегородки, м2; |д — динамическая вязкость масла, Па-с; АР - перепад давления на пористой перегородке, Па; Кн и - соответственно наружный и внутренний радиусы перегородки, м.

Выражения (1) и (2) справедливы при условии, что соблюдается допущение об однородности фильтруемого масла во всей исследуемой области. Однако отработанные масла являются суспензиями, содержащими наряду с жидкой фазой твердые частицы, которые по мере прохождения масла через пористую перегородку будут задерживаться, что вызовет изменения значений параметров, входящих в приведенные выражения. Период, за который значение перепада давления на пористой перегородке достигнет максимально допустимой величины, является ресурсом работы фильтро-элемента из ПГС-полимера, который целесообразно выражать в единицах объема отфильтрованного масла.

Поскольку масла в системе нефтепродуктообеспечения перекачиваются насосами объемного типа, имеет место зависимость:

АР =/(Гср; при 1УВХ = сога/, (3)

К,

2лЯиЬ

ла, прошедшего через фильтроэлемент за период его работы, м3; Н - высота фильтро-элемекга, м.

Конкретный вид зависимостей, описываемых выражением (3), определяется характером взаимодействия частиц загрязнений и пористой перегородки из ПГС-полимера Поскольку ПГС-полимеры имеют довольно узкий диапазон распределения пор по размерам с отклонением не более ± 10 % от номинального значения, можно принять допущения:

поры распределены по сечению перегородки из ПГС-полимера равномерно; размер всех пор (длина и диаметр) равны между собой, т.е. структура ПГС-полимера является однородной;

у

где Уср = 7 — удельный объем отфильтрованного масла, м3/м2; Уы - объем мас-

диаметр пор не изменяется по толщине ПГС-полимера.

Тогда ПГС-полимер будем рассматривать как однородную пористую структуру с фиксированным размером пор, а твердые загрязнения — как полидисперсную систему, состоящую из частиц, размеры которых колеблются в широком диапазоне. Гидравлические и ресурсные свойства ПГС-полимера зависят от размеров частиц загрязнений, содержащихся в отработанном масле. С достаточной степенью достоверности эти частицы можно разделить на три группы:

частицы с размерами, превышающие размер пор или равные ему, т.е. с/, > с!п.

частицы с размерами меньшими размера пор, т.е. </, <

частицы с размерами значительно меньшими размера пор, т.е. с/, « с1п.

Считаем, что частицы первой группы задерживаются ПГС-полимером по механизму простого отсеивания, когда одна частица полностью закупоривает одну пору, частицы второй группы оседают внутри поры, частично перекрывая ее живое сечение, а частицы третьей группы практически не задерживаются в порах ПГС-полимера. Суммарный эффект задержки частиц загрязнений пористой перегородкой из ПГС-полимера в общем случае представляет собой совокупность эффектов полного закупоривания пор частицами (механизм отсеивания) и задержки частиц внутри пор (механизм частичного закупоривания пор). Трудности, возникающие при исследовании суммарного влияния двух параллельно осуществляемых механизмов задержки частиц загрязнений, можно исключить, если учесть, что перед поступлением масла на регенерацию оно достаточно продолжительное время отстаивается в таре для сбора отработанных масел, а затем фильтруется через фильтр предварительной очистки с тонкостью, позволяющей удалить из масла частицы, размер которых превышает размер пор ПГС-полимера или соизмерим с этим размером. Тогда полного закупоривания пор не про и сход кг, а наблюдается их постепенное закупоривание за счет различных механических и физико-химических эффектов (зацепление частицы глобулами ПГС-полимера, ее инерционное столкновение со стенками пор, гравитационное осаждение в порах, диффузия частицы вследствие их броуновского движения, ее адгезия к стенкам пор, электростатическое взаимодействие со стенками пор и т.д.). Ввиду сложности анализа этих явлений процесс фильтрования масла через ПГС-полимер будем рассматривать, как вероятностный. Коэффициент отфильтровывания частиц /го размера определится по формуле:

1-^-^(0» . (4)

_

где --- коэффициент отфильтровывания частиц /-го размера; и„ и «¡ф —

"ю

количество частиц /-го размера соответственно до и после перегородки из ПГС-полимера, шт; Ы— количество пор на единице поверхности ПГС-полимера, шт/м2; Р(1) — вероятность прохода частиц /-го размера через поры.

где

Установлено, что при djdn >1/3 Р® — 0, при d^d„ =1/3 Р<$ = 0,75 и при djd„ < 1/3 P(i) = 1. Коэффициенты отфильтровывания удовлетворительно апроксимируются логарифмически-нормальным распределением в соответствии с зависимостью:

ф. j _ табулированная функция; lg ß — параметр распределения.

Выражение (5) позволяет определить коэффициент отфильтровывания любой фракции частиц загрязнений при известном значении параметра lgdn. Параметр распределения определяется по корреляционному уравнению:

lg ß в 0,5018 — 0,1895/lg da. (6)

Полагая ф, = 0,95 и найдя табличное значение для функции Ф, определяем с помощью выражений (5) и (6) номинальную тонкость фильтрования ПГС-полимера, при которой задерживается 95 % содержащихся в масле частиц: dH = 0,144 ¿4»

где dH — номинальная тонкость фильтрования, мкм.

Для определения ресурса работы фильтроэлемента из ПГС-полимера рассмотрим изменение перепада давления на пористой перегородке из ПГС-полимера, связанное с постепенным закупориванием ее пор. В начальный период размер пор будет:

<4 ЛР ■ (7)

а после выработки ресурса фильтроэлементом из ПГС-полимера |256цм*Гв lg

= V-1Р-(8)

\ пред

где АР и ДРфя - соответственно начальный и предельно допустимый перепад давления, Па; Wn— истинная (поровая) скорость потока масла в порах, м/с. Проведя преобразования, находим:

д р ____(9)

А/-ПРСД с + ГмЗСотпДР ' w

где С = 68nMWn/?„ (RH -/?вн) lg—— постоянная для данного процесса очистки велики

у

чина; Хтя —Хвх ~Хвы* =-2Еа- — отношение объема отложений к объему отфильтрованного масла; х» и Хаых — относительное объемное содержание загрязнений в масле на входе в фильтроэлемент и на выходе из него.

Если предельно допустимый перепад давления на фильтроэлементе из ПГС-полимера задан, то ресурс его работы составит по количеству очищенного масла

8

V -Г_1___(10а)

" И^прсд Хот»

или по продолжительности работы

---М-—. (Ш)

где <2 — пропускная способность фильтроэлемента, м3/с.

Все величины, входящие в приведенные выражения, можно найти расчетным или экспериментальным путем.

Для удаления из отработанного масла эмульсионной воды используются ПГС-полимеры, которым в процессе полимерообразования приданы гидрофобные свойства. Рассмотрев условия взаимодействия капли воды и гидрофобной перегородки в среде масла, находим условия гидрофобности ПГС-полимера:

£вм^НМ<А<1) (11)

где <тм и 0ВМ — соответственно поверхностное натяжение масла и межфазное натяжение поверхности раздела «вода - масло», Я; Р\ и Рщ, — давление продавливания капли воды через гидрофобную перегородку соответственно при отсутствии масла и при заполнении поры маслом, Па.

Для удаления из отработанного масла загрязнений углеводородного и гетероор-ганического состава ПГС-полимеру в процессе полимерообразования придаются адсорбционные свойства, позволяющие ему удерживать эти загрязнения. Составив дифференциальное уравнение материального баланса в элементарном объеме и воспользовавшись гипотезой Я. Б. Зельдовича, определим продолжительность работы ПГС-полимера до проскока через ПГС-полимер поглощаемых веществ.

Тпр = Кз(Ян-ЯВн)-Т0, (12)

где = — коэффициент защитного действия ПГС-полимера, с/м; С„ —

V ЖС0

концентрация углеводородных загрязнений в масле, % (масс); а0 — равновесная этой

концентрации величина адсорбции, % (масс); V— скорость движения адсорбционного %

фронта, м/с; т0 — — время потери адсорбентом защитного действия,

координата, начало которой перемещается с фронтом адсорбции, м.

Восстановление работоспособности пористой перегородки из ПГС-полимера после забивки ее пор твердыми частицами, блокирования микрокаплями воды и насыщения поровой структуры адсорбированными углеводородными загрязнениями осуществляется путем промывки ПГС-полимера обратным потоком масла Давление противотока на внутренней поверхности фильтроэлемента при удалении твердых частиц равно:

<1* 2

^вх.п = ФРм ' (13)

* —72-» (И)

а при удалении блокирующих фильтроэлемент микрокапель воды равно:

где ф — коэффициент лобового сопротивления частиц; р„ — плотность масла, кг/м3; Рр ~ -Р? ~ результирующая сила, действующая на каплю воды, Н;

Сэф = ' 24 ^^к (рв ~ Рм ) ~ ^ — эффективная гравитационная сила,

Н; р, — плотность воды, кг/м3; X — коэффициент сопротивления среды; ¡У^ — скорость осаждения капли, м/с; = З/ДР„ — гидродинамическая сила потока, Н; Бк - площадь контакта капли с ПГС-полимером, м2; ДРП — Рв^„ — — перепад давления потока масла при противоточной промывке, Па; — давление масла на внешней поверхности пористой перегородки при противоточной промывке, Па

Выбор величины давления противотока масла следует производить по большему значению из полученных по формулам (13) и (14).

Для описания механизма десорбции ПГС-полимера с целью удаления из него углеводородных загрязнений можно воспользоваться выражением (12), взяв исходные величины с обратным знаком.

В третьей главе «Методика проведения экспериментальных исследований» обоснован перечень показателей качества отработанных и регенерированных масел, которые подлежат определению при исследовании процесса регенерации масел с помощью ПГС-полимеров. К этим показателям относятся кинематическая вязкость, кислотное и щелочное число, содержание механических примесей и свободной воды, коррозионная активность и гранулометрический состав загрязнений. Показатели качества масла определяются до его регенерации (в отработанном масле) и после восстановления его качества (в регенерированном масле). На основании сравнения полученных данных делается заключение об эффективности предложенного метода регенерации.

Разработан комплекс методов исследования эксплуатационных свойств ПГС-полимеров, который включает определенные тонкости и полноты фильтрования этих материалов, их стойкости к вымыванию компонентов, удельной пропускной способности, ресурса работы и возможности регенерации для повторного использования, а также прочностных свойств ПГС-полимера. Эксплуатационные свойства ПГС-полимеров определяются на безнасосной лабораторной установке, оборудованной устройством для синхронной автоматической регенерации количества масла, прошедшего через исследуемый образец ПГС-полимера. Определение тонкости фильтрования ПГС-полимера производится путем гранулометрического анализа проб загрязненного и очищенного масла микроскопическим методом. Прочностные свойства

10

ПГС-полимеров определяются с помощью стандартного оборудования — вертикальной разрывной машины (прочность на разрыв) и механического пресса (прочность на сжатие).

Экспериментальные исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров проводятся в две стадии. Первоначально работоспособность и эффективность принятой технологии проверяется на модельной установке, спроектированной и изготовленной в соответствии с правилами геометрического и гидравлического моделирования, что обеспечивает сохранение подобия процессов в модельной установке и полноразмерном макетном образце блока регенерации. В качестве критериев подобия выбраны модифицированные критерии Рейнольд-са и Эйлера, которые для модельной установки и макетного образца имеют значения:

где = — — средняя фиктивная скорость потока масла, м/с; Q — производительность регенерации, м3/с; 5- площадь элемента из ПГС-полимера, м2; Кп - ——2— -

12о

коэффициент проницаемости ПГС-полимера; и - число пор на единицу поверхности ПГС-полимера, шт/м2; Я-толщина пористой перегородки, м.

Масштаб геометрического моделирования принят 12,5, производительность модельной установки должна составлять 1,08-Ю-8 м3/с, а перепад давления - 0,08 МПа. Разработан макетный образец регенерационной установки, включающий блок регенерации, насос для перекачки отработанного масла, фильтр предварительной очистки, расходный бак для отработанного масла, приемный бак для регенерированного масла, воздушный компрессор для противоточной продувки элементов из ПГС-полимера, сливной бак для сбора нефтеотходов после продувки, трубопроводные коммуникации и запорную арматуру.

При проведении стендовых испытаний определяются: производительность макетного образца регенерационной установки, его гидравлическая характеристика и ресурс работы, а также эффективность регенерации элементов из ПГС-полимера после выработки ими ресурса

В четвертой главе «Экспериментальные исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров» исследовались физико-химические свойства масел в процессе их применения на маслопотребляющей технике и при их замене. Интенсивность накопления в гидравлическом масле И-20А продуктов окисления определялась спектральным методом (рис.1), а остальные показатели — с применением стандартных методов. Анализу подвергалось также гидравлическое масло И111-38.

(15)

Им

= 21542,

(16)

Установлено, что в процессе эксплуатации гидравлических масел после наработки 3500ч наблюдается повышение их вязкости (на 14 %), коксуемости (на 60 %), содержания смол (в 4 раза), появляются асфальтены, а также изменяется кислотное число и зольность.

Изменение показателей качества моторных масел исследовалось путем анализа масел МбЗ/ЮГ) для бензиновых двигателей и М14Г2 для дизелей. Установлено, что в процессе эксплуатации в моторных маслах накапливаются твердые частицы загрязнений, ухудшаются кислотно-щелочные свойства, повышается содержание нерастворимых продуктов углеводородного происхождения.

Лабораторные исследования прочностных свойств ПГС-полимеров проводились путем определения предельных разрушающих нагрузок при растяжении и сжатии. Испытанные образцы ПГС-полимеров по прочности соответствуют требованиям, предъявляемым к фильтрующим материалам для нефтепродуктов. При исследовании свойств ПГС-полимеров на безнасосной установке определялись показатели, перечисленные в третьей главе.

Ввлно&ж чис/кх с~'

Рисунок 1 - Инфракрасные спектры масла И-20А: 1 — свежего; 2 — после наработки 1000 ч.; 3 — после наработки 2500 ч; 4 — после наработки 3000 ч; 5 — после наработки 3500 ч.

Номинальная тонкость фильтрования практически всех испытанных образцов ПГС-полимеров составила 5 мкм при полноте фильтрования 93-95% и удельной пропускной способности до 25 мЗ/м2-ч, что также соответствует существующим требованиям. Гидравлические и ресурсные показатели исследованных образцов ПГС-полимеров сопоставимы с соответствующими других пористых материалов, имеющих аналогичную тонкость очистки. Гидравлическая характеристика ПГС-полимера практически имеет линейный характер (рис.2).

Рисунок 2 — Гидравлическая характеристика ПГС-полимера на регенерированном масле МГЕ-10А при температуре 20 °С.

Эффективность обезвоживания сильно обводненных масел с помощью ПГС-полимеров проверялась на искусственно приготовленной водомасляной эмульсии с содержанием воды 15 % (масс) в масле МС-8П. После обезвоживания содержание воды в масле составило 0,35 % (масс), что свидетельствует о высокой водоотделяющей способности ПГС-полимера.

Проверка содержания в отработанном и регенерированном моторном масле активных микроэлементов, входящих в состав легирующих присадок, проведенная с помощью массфотоспектрометра МФС-8, показала, что отфильтровывания этих веществ при регенерации практически не происходит табл. 1.

Таблица 1 — Содержание компонентов присадок в отработанном и регенерированном моторном масле М8Г2

Масло Содержание микроэлементов, %

Са 2п Р

Отработанное 0.085 0,04 0,04

Регенерированное 0,08 0,38 0,034

В связи с расширением объема потребляемых народным хозяйством синтетических масел исследована возможность регенерации отработанного синтетического масла с помощью ПГС-полимера. Приведенные в табл.2, данные свидетельствуют об эффективности этой операции.

Таблица 2 - Показатели качества синтетического масла Б-ЗВ

Показатель качества Значение показателя качества масла

отработанного регенерированного свежего

Кинематическая вязкость при 100 °С, мм^с 5,95 4,88 не более 5,0

Кислотное число, мг КОН/г 5.54 4,55 4,4....5,5

Проверялась эффективность регенерации образцов ПГС-полимеров с целью их повторного использования. Исследования проводились путем противоточной промывки потоком регенерированного масла при давлении 0,1 МПа в течение 5 мин и путем противоточной продувки сжатым воздухом при том же давлении и продолжительности процесса. После одноразовой регенерации удельная пропускная способность образца снижается на 3-5% по сравнению с первоначальной.

Лабораторные исследования на безнасосной установке по определению эффективности регенерации различных марок отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров показали, что в результате регенерации достигается снижение

массового содержания воды и механических загрязнений на 50 % и более, уменьшение кислотного числа и коррозионной активности до норм, предусмотренных для данной марки товарного масла при его поставке потребителю. Ряд показателей показал незначительные отклонения от норм, установленных для свежего масла в состоянии поставки (содержание механических загрязнений у турбинного, трансформаторного и гидравлического масел превышает норму соответственно на 0,0028 %, 0,004 % и 0,003 %, а кислотное число гидравлического масла составляет 0,8 мг КОН/г при норме 0,7 мг КОН/г). Эти отклонения подлежат устранению при проведении испытаний на модельной установке и макетном образце регенерационной установки.

Исследования эффективности регенерации отработанных масел с помощью ПГС-полимеров на модельной установке проводились при регенерации турбинного масла Тп-22с. Результаты исследований приведены в табл.3.

Эффективность регенерации ПГС-полимера после достижения предельного перепада давления на модельной установке проверялась путем противоточной продувки элемента сжатым воздухом. После регенерации элемента при давлении воздуха 0,5 МП а и продолжительности продувки 5 мин наблюдалось снижение его пропускной способности на 13,2 % по сравнению с первоначальной, а при давлении воздуха 0,15 МПа — на 2,7 %, т.е. гидравлические свойства элемента восстанавливались почти полностью.

Таблица 3 — Эффективность регенерации отработанного масла Тп-22с на модельной установке

Показатель качества Единица измерения Значение показателя качества для масла:

отработанного регенерированного свежего по ТУ 38101821

Кинематическая вязкость мм2/с

при 100°С 1,064 6,375 -

при 40°С 66,25 41,9 -

при 50°С 25,05 21,2 20-23

Кислотное число, мгКОН/г 0,03 0,01 Не более 0,02

Содержание механических загрязнений % (масс) 0,08 отс Ore

Содержание воды % (масс) Следы ото Ore

Содержание водораст-воримых кислот и щелочей % (масс) 0,064 0,027 Не более 0,03

Коррозия на медной пластинке %(масс) 0.5 Ого

Стендовые испытания полноразмерного макетного образца регенерационной установки проводились с целью определения технических и эксплуатационных параметров этой установки. Общий вид и технологическая схема макетного образца представлены на рис.3.

•5 V 4 V 4 ' . *

Рисунок 3 — Макетный образец регенеращюнной установки: а — общий вид; б — технологическая схема: 1 — блок регенерации; 2 — шестеренный насос с электроприводом; 3 - образцовый манометр; 4 - проточный электронагреватель; 5 — расходный бак; 6 — приемный бак; 7 - компрессор; 8 - перепускная линия.

Результаты стендовых испытаний макетного образца регенерационной установки приведены в табл.4.

Проведенные стендовые испытания показали достаточно высокую эффективность разработанной установки для регенерации отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров.

Эффективность регенерации ПГС-полимеров путем противоточной продувки сжатым воздухом представлена на рис.4.

Таблица 4 — Эффективность регенерации отработанных нефтяных масел в процессе стендовых испытаний макетного образца регенерационной установки

Показатель качества Значение показателей качества масла

Тп-22с М8Г2 МГЕ-10А

отработанное регенерированное свежее ГОСТ 32-74 отработанное регенерированное свежее ГОСТ 32-74 отработанное регенерированное свежее ГОСТ 32-74

Кинематическая вязкость, мм2/с 25.05 22,3 20-23 при 50°С 5,5 8,2 8,0 при 100°С 7,3 11,0 10 при 50вС

Кислотное число, мгКОН/г 0,03 0,02 0,02 - - 1.3 0,7 0,4-0,7

Содержание механических загрязнений, % (масс.) 0,08 Ото. Отс. 0,05 0,003 0,015 0,007 0,002 0,003

Содержание воды, % (масс.) следы Отс. Ore. 0,35 следы следы следы Отс. Отс.

Коррозионная стойкость, г/м5 0,5 Отс. Ore. 25 20 20 Не выд. Выд. Выд.

Ресурс работы элемента определялся по удельному объему регенерированного масла, т.е. отношению объема масла к объему элемента из ПГС-полимера. Этот показатель после каждого цикла регенерации снижался, хотя удельная пропускная способность элемента восстанавливалась практически полностью.

N Г <

> N. \

» \ ч

« Н N ! .

• |

ю го зо 10 я во 70 во $о юо по во т но ъо ко

Рисунок 4 — Зависимость удельной пропускной способности элемента из ПГС-полимера от удельного объема регенерированного масла

Лабораторные исследования и стендовые испытания показали высокую эффективность использования ПГС-полимеров при регенерации отработанных нефтяных масел и возможность их применения для регенерации отработанных синтетических маслах. Приведенные экспериментальные данные хорошо корреспондируются с результатами теоретических исследований.

В пятой главе «Реализация результатов исследований и их технико-экономическая эффективность» рассмотрены различные варианты организации процесса регенерации отработанных масел (строительство специализированных промышленных предприятий большой мощности, создание региональных регенерацион-ных станций средней мощности, организация регенерации масел непосредственно в местах их потребления с помощью небольших стационарных установок и использование в тех же целях передвижных регенерационных установок). Показаны преимущества передвижных регенерационных установок, которые экономичнее региональных регенерационных станций при числе маслопотребляющих предприятий более шести и заведомо экономичнее локальных стационарных установок. В связи с этим разработана конструкция передвижной регенерационной установки, включающая систему подготовки отработанного масла к регенерации, систему регенерации отработанного и сбора регенерированного масла, систему регенерации элементов из ПГС-полимера, а также контрольно-измерительную и запорно-регулирующую аппаратуру.

В конструкции регенерационной установки использованы оригинальные технические решения, защищенные патентами № 47335 и № 45989, которые предназначены для снижения загрязненности поступающего на регенерацию отработанного масла и предотвращения аварийного пролива регенерированного масла.

Определение технико-экономической эффективности внедрения передвижной регенерационной установки проводилось путем сравнения с серийно выпускаемой установкой «Мастер-0йл-200». Годовой экономический эффект от использования одной передвижной регенерационной установки по сравнению с базовым вариантом составляет 6740 руб.

Результаты проведенных исследований использованы при выполнении по договору с бывшим Министерством промышленности, науки и технологии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по теме «Разработка и создание

высокоэффективной регенерационной установки для восстановления качества отработанных нефтяных масел», результаты которых приняты заказчиком (письмо Руководителя Департамента наук о жизни и земле № 43-1328).

Обшие выводы

1.Наиболее перспективным направлением использования отработанных масел является регенерация с целью восстановления их эксплуатационных свойств и повторного применения по назначению; анализ литературных данных и патентных источников показал, что существующие технологии регенерации отработанных масел имеют, как правило, многоступенчатую технологию, сложное аппаратурное оформление и высокую трудоемкость. Значительное упрощение и удешевление регенерации отработанных масел достигается использованием одноступенчатого процесса с применением принципиально нового класса высокопористых полимерных материалов с пространственно глобулярной структурой — ПГС-полимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и не сложных в изготовлении.

2.Проведенные теоретические исследования показали возможность использования ПГС-полимеров для удаления из отработанных нефтяных масел различных загрязнений: твердых частиц, микрокапель воды и продуктов старения масел, образующихся в результате их окисления, полимеризации и других химических превращений. Разработана математическая модель фильтрования отработанных нефтяных масел через цилиндрический элемент из ПГС-полимера, на основании которой получены расчетные зависимости для определения номинальной тонкости фильтрования, предельно допустимого перепада давления и ресурса работы элемента; найдены аналитические зависимости для оценки гидрофобных свойств элемента; дано математическое описание кинетики процесса адсорбции ПГС-полимером углеводородных загрязнений из регенерируемого масла; получены закономерности процесса восстановления эксплуатационных свойств элемента методом противоточной промывки.

3.Разработана методика проведения экспериментальных исследований, включающая перечень показателей качества отработанных и регенерированных масел и комплекс методов оценки этих показателей; разработан комплекс методов исследования эксплуатационных свойств ПГС-полимеров, спроектированы и изготовлены лабораторная модельная установка и макетный образец полноразмерной регенерационной установки и разработана нормативно—техническая документация: описание, инструкция по эксплуатации и программа испытаний макетного образца (приложение 1 и 2).

4.Исследования физико-химических свойств отработанных нефтяных масел показали, что ухудшение отдельных свойств в процессе эксплуатации зависит от сорта масла: у гидравлических масел увеличивается вязкость, коксуемость, содержание смол, наблюдается образование асфальтенов; у моторных масел происходит накопление твердых загрязнений неорганического и углеводородного происхождения и резкое ухудшение кислотно-щелочных свойств.

5.Лабораторные исследования образцов ПГС-полимеров показали эффективность использования этих материалов для регенерации отработанных нефтяных масел: дос-

тигнуго снижение содержания воды и механических загрязнений на 50% и более, уменьшение кислотного числа и коррозионной активности до нормативных значений; показана возможность применения ПГС-полимеров при восстановлении качества отработанных синтетических масел, у которых отмечено после регенерации снижение кинематической вязкости и кислотного числа до нормативных значений.

6.Исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел на модельной установке и стендовые испытания макетного образца, изложены в акте по результатам стендовых испытаний (приложение 3) и подтвердили результаты лабораторных исследований образцов ПГС-полимеров; полученные экспериментальные данные хорошо корреспондируются с результатами теоретических исследований.

7.Показана экономическая целесообразность осуществления процесса регенерации отработанных масел непосредственно в маслопотребляющих предприятиях с применением передвижной регенерационной установки, в конструкции которой использованы оригинальные технические решения, защищенные патентами №45989 и №47335. Годовой экономический эффект от внедрения проведенных работ составляет 6740руб. на одну передвижную регенерационную установку.

8.Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при проведении научно-исследовательской работы Н7-02 «Разработка и создание высокоэффективной регенерационной установки для восстановления качества отработанных нефтяных масел» выполненной по договору с Министерством промышленности, науки и технологий и принятой заказчиком (письмо Руководителя Департамента наук о жизни и земле № 43-1328).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Коваленко, В. П. Использование ПГС-полимеров для очистки жидкостей в сельскохозяйственном производстве / В. П. Коваленко, К. Я. Лесной, С. С. Гусев, И. Н. Леонов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Вып. № 1. // Технический сервис в АПК. -М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2003. - С. 84 - 89.

2. Коваленко, В. П. Использование ПГС-полимеров для регенерации отработанных смазочных материалов / Е. Н. Пирогов, Е. А. Улюкина, С. С. Гусев // Новые технологии в переработке и утилизации отработанных масел и смазочных материалов : сб. докл. междунар. науч.-практич. конф. - М., 2003. - С. 101-102.

3. Коваленко, В. П. Новый метод регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров / Е. Н. Пирогов, С. С. Гусев // Автогрин. Вып. № 3,2004. - С 5.

4. Коваленко, В. П. Восстановление качества нефтепродуктов с помощью ПГС-полимеров / Е. А. Улюкина, С. С. Гусев, И. Н. Леонов // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей : сб. науч. трудов междунар. науч.-практич. конф. - СПб, 2004. - С. 4.

5. Гусев, С. С. Эффективность регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров / В. П. Коваленко, Е. А. Улюкина, Е. Н. Пирогов. Вестник

ФГОУ ВПО МГАУ. Вып. № 1(6). // Технический сервис в АПК. - М. : ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. - С. 102-107.

6. Гусев, С. С. Физико-химическая очистка отработанных минеральных масел с помощью полимерных материалов / С. С. Гусев // Мир нефтепродуктов. Вып. Ха 6. -М., 2006.-С. 4.

7. Пат. 45989 Росийская Федерация, МПК7 В 65 Б 90/48. Сигнализатор наполнения емкости жидкостью / Гусев С. С., Коваленко В. П., Литовченко А. В., Улюкина Е. А. ; заявитель и патентообладатель Москва. Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. - № 2005103728/05 ; заявл. 14.02.05 ; опубл. 27.06.05., Бюл. №16.-4 е.: ил.

8. Пат. 47355 Российская Федерация, МПК7 В 65 О 88/02. Резервуар для жидкостей / Гусев С. С., Коваленко В. П., Литовченко А. В., Улюкина Е. А.; заявитель и патентообладатель Москва Московский государственный агроинженерный университет им. В Л. Горячкина. - № 2005103727/ 05 ; заявл. 14.02.05 ; опубл. 27.08.05., Бюл. № 18. - 4 е.: ил.

Подписано в печать 3.11.06. Формат 60x84/16. Гарнитура Тайме. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 81. Отпечатано в издательском центре ФГОУ ВПО МГАУ. Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская, 58. Тел. 976-02-64.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования.

1.1 Изменение физико-химических свойств масел в процессе их применения при эксплуатации техники.

1.2 Анализ существующих способов регенерации отработанных масел.

1.3 Процессы и оборудование применяемые для регенерации отработанных масел.

1.4 Перспективы использования полимерных материалов для регенерации отработанных масел.

1.5 Выводы по главе 1 и постановка задач исследования.

Глава 2. Теоретические предпосылки применения ПГС-полимеров для регенерации отработанных нефтяных масел.

2.1 Содержание и структура теоретических исследований.

2.2 Очистка от механических загрязнений.

2.3 Удаление из отработанных нефтяных масел эмульгированной воды.

2.4 Удаление из отработанных масел углеводородных и гетероорганиче-ских загрязнений.

2.5 Восстановление работоспособности фильтроэлементов из ПГС-полимеров.

2.6 Выводы по главе 2.

Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.1 Методика проведения физико-химических показателей отработанных и регенерированных нефтяных масел.

3.2 Методика определения свойств ПГС-полимеррв.

3.3 Моделирование лабораторной установки для регенерации отработанных нефтяных масел.

3.4 Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел с использованием ПГС-полимеров.

4.1 Исследования физико-химических свойств отработанных нефтяных масел.

4.2 Лабораторные исследования прочностных и эксплуатационных свойств ПГС-полимеров.

4.3 Лабораторные исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров на модельной регенерационной установке.

4.4 Стендовые испытания полноразмерного макетного образца регенерационной установки.

4.5 Выводы по главе 4.

Глава 5. Реализация результатов исследования и их технико-экономическая эффективность.

5.1 Выбор схемы организации процесса регенерации отработанных нефтяных масел с применением ПГС-полимеров.

5.2 Разработка установки для регенерации отработанных нефтяных масел.

5.3 Определение экономической эффективности внедрения передвижной регенерационной установки.

5.4 Выводы по главе 5.

Во всех отраслях народного хозяйства страны используется большое количество нефтяных масел различного назначения, у которых в процессе эксплуатации ухудшаются физико-химические свойства, что делает невозможным дальнейшее применение этих масел по прямому назначению. Отработанные нефтяные масла являются одним из существенных источников загрязнения окружающей среды (почвы, водоемов и грунтовых вод). В связи с этим вопросы утилизации отработанных нефтяных масел имеют важное значение.

Известен ряд вариантов вторичного использования отработанных нефтяных масел - добавление к сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах, применение для технологических нужд в различных отраслях народного хозяйства, сжигание в котельных установках после смешения с топочным мазутом, использование в качестве сырья для приготовления антикоррозионных составов, регенерация с последующем применением по прямому назначению.

Из перечисленных вариантов наиболее распространено сжигание отработанных масел, что нерационально из экономических соображений и ведет к загрязнению окружающей среды за счет выброса в атмосферу токсичных веществ; в ряде стран сжигание отработанных масел зацрещено. Добавление отработанных масел в сырую нефть приводит к снижению срока службы технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов вследствие воздействия содержащихся в этих маслах агрессивных веществ, поэтому в настоящее время применение этого метода не рекомендуется. Другие направления использования отработанных масел (в технологических целях, в качестве консерваци-онных составов и т.п.) имеют ограниченные возможности применения ввиду отсутствия широкого спроса на эту продукцию.

Наиболее эффективным способом вторичного использования отработанных нефтяных масел является их регенерация, т.е. восстановление первоначальных потребительских свойств масла, что делает возможным его применение по прямому назначению.

Исследованиям в области сохранения и восстановления качества отработанных масел посвящены работы А.И, Бехтера, Г.Ф. Большакова, И.В. Брая, Н,П, Бутова, С,А, Галко, М.А. Григорьева, В.А, Гущина, А,Ю, Евдокимова, А.П, Картошкина, Г.П, Кичи, В.П, Коваленко, С,В, Ковалькова, В.В Острикова, Е.А. Пучина, М.И. Фалькович, 3.JI. Финкельштейна, И.Г. Фукса, П.И. Шашкина и многих других отечественных и зарубежных ученых.

Однако в этой области имеются вопросы, требующие дальнейшего рассмотрения и решения с использованием современных научных и технических достижений.

Регенерация отработанных масел может осуществляться на крупных заводах и на установках небольшой производительности, приближенных к местам потребления масел. Выработка регенерированных масел на крупных заводах затруднена из-за сложности организации сбора масел по сортам и маркам, что обеспечило бы получение качественной продукции, а переработка отработанных масел в местах их потребления сдерживаете^ по причине отсутствия эффективных малогабаритных регенерационных установок.

Для повышения эффективности использования отработанных нефтяных масел целесообразно создать малогабаритные передвижные или стационарные установки с применением прогрессивных технологических процессов, не связанных с образованием токсичных отходов. Регенерация отработанных масел в местах их потребления позволит:

- упростить процесс сбора и исключить транспортирование отработанных масел на пункты переработки, что снизит потери масел и предотвратит загрязнение окружающей среды;

- обеспечить сбор масел по сортам и маркам, исключив их пересортицу, что является непременным условием получения качественных продуктов.

Главной трудностью при создании малогабаритных регенерационных установок является выбор достаточно эффективного, экологически безопасного и экономически выгодного способа регенерации отработанных масел, а также его аппаратурное оформление.

Разрабатываемая установка должна отвечать следующим требованиям:

- имеет минимальные размеры и массу для обеспечения ее транспортирования к местам потребления масел;

- обладать универсальностью, т.е. способностью регенерировать масла различных сортов и марок без существенных изменений технологического регламента;

- не иметь в конструкции сложных узлов и агрегатов, требующих высокой профессиональной подготовки обслуживающего персонала;

- не использовать при осуществлении технологических операций вредных, токсичных и ядовитых веществ и не выделять таких веществ в результате проведения этих операций.

Для обеспечения указанных требований необходимо проанализировать существующие методы и средства регенерации отработанных нефтяных масел теоретически обосновать оптимальный способ регенерации отработанных масел, провести экспериментальные исследования по отработке рациональной технологии регенерации масел различных сортов в лабораторных условиях, после чего разработать, спроектировать и изготовить макетный образец реге-нерационной установки для проведения стендовых испытаний, по результатам которых может быть создан натурный образец установки и проведены его эксплуатационные испытания.

Общие выводы

1 .Наиболее перспективным направлением использования отработанных масел является регенерация с целью восстановления их эксплуатационных свойств и повторного применения по назначению; анализ литературных данных и патентных источников показал, что существующие технологии регенерации отработанных масел имеют, как правило, многоступенчатую технологию, сложное аппаратурное оформление и высокую трудоемкость. Значительное упрощение и удешевление регенерации отработанных масел достигается использованием одноступенчатого процесса с применением принципиально нового класса высокопористых полимерных материалов с пространственно глобулярной структурой - ПГС-полимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и не сложных в изготовлении.

2.Проведенные теоретические исследования показали возможность использования ПГС-полимеров для удаления из отработанных нефтяных масел различных загрязнений: твердых частиц, микрокапель воды и продуктов старения масел, образующихся в результате их окисления, полимеризации и других химических превращений. Разработана математическая модель фильтрования отработанных нефтяных масел через цилиндрический элемент из ПГС-полимера, на основании которой получены расчетные зависимости для определения номинальной тонкости фильтрования, предельно допустимого перепада давления и ресурса работы элемента; найдены аналитические зависимости для оценки гидрофобных свойств элемента; дано математическое описание кинетики процесса адсорбции ПГС-полимером углеводородных загрязнений из регенерируемого масла; получены закономерности процесса восстановления эксплуатационных свойств элемента методом противоточной промывки.

3.Разработана методика проведения экспериментальных исследований, включающая перечень показателей качества отработанных и регенерированных масел и комплекс методов оценки этих показателей; разработан комплекс методов исследования эксплуатационных свойств ПГСполимеров, спроектированы и изготовлены лабораторная модельная установка и макетный образец полноразмерной регенерационной установки и разработана нормативно - техническая документация: описание, инструкция по эксплуатации и программа испытаний макетного образца (приложение 1 и 2).

4.Исследования физико-химических свойств ртработанных нефтяных масел показали, что ухудшение отдельных свойств в процессе эксплуатации зависит от сорта масла: у гидравлических масел увеличивается вязкость, коксуемость, содержание смол, наблюдается образование асфальтенов; у моторных масел происходит накопление твердых загрязнений неорганического и углеводородного происхождения и резкое ухудшение кислотно-щелочных свойств.

5.Лабораторные исследования образцов ПГС-полимеров показали эффективность использования этих материалов для регенерации отработанных нефтяных масел: достигнуто снижение содержания воды и механических загрязнений на 50% и более, уменьшение кислотного числа и коррозионной активности до нормативных значений; показана возможность применения ПГС-полимеров при восстановлении качества отработанных синтетических масел, у которых отмечено после регенерации снижение кинематической вязкости и кислотного числа до нормативных значений.

6.Исследования процесса регенерации отработанных нефтяных масел на модельной установке и стендовые испытания макетного образца, изложены в акте по результатам стендовых испытаний (приложение 3) и подтвердили результаты лабораторных исследований образцов ПГС-полимеров; полученные экспериментальные данные хорошо корреспондируются с результатами теоретических исследований.

7.Показана экономическая целесообразность осуществления процесса регенерации отработанных масел непосредственно в маслопотребляющих предприятиях с применением передвижной регенерационной установки, в конструкции которой использованы оригинальные технические решения, защищенные патентами №45989 и №47335. Годовой экономический эффект от внедрения проведенных работ составляет 6740руб. на одну передвижную регенерационную установку.

8.Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при проведении научно-исследовательской работы Н7-02 «Разработка и создание высокоэффективной регенерационной установки для восстановления качества отработанных нефтяных масел» выполненной по договору с Министерством промышленности, науки и технологий и принятой заказчиком (письмо Руководителя Департамента наук о жизни и земле №43-1328).

1. Борзенков В.А., Воробьев М.А., Кузнецов НА., Никифоров А.Н. Нефтепродукты для сельскохозяйственной техники. М., Химия, 1998 228с.

2. Топжва, смазочные материалы, технические жидкости. Под ред. В.М. Школьникова. М.,Химия, 1989.432с.

3. Сафонов А.С., Ушаков А.И., Золотов В .А., Братчиков К.Д. Моторные масла ддя автотракторных двигателей. С-Птб, НПИКЦ, 2004.200с.

4. Рязанов А.С. и др. «Химия и технология топлив и масел». 1985, №11, с. 29-30

5. Шашкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных нефтяных масел. М., Химия 1970.303с.

6. Папок К.К., Рагозин И.А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям. М., Химия, 1986,368с.

7. Коваленко В.П., Загрязнения и очистка нефтяных масел. М., Химия, 1978,304с.

8. Гуреев А.А., Зрелов В.Н., Лашхи В.Л. Химмотология. М., Химия, 1986.368с.

9. Григорьев М.А. Бунаков Б.М., Долецкий В.А. Качество моторного маса и надежность двигателей М., Стандартиз., 1981,232с.

10. Коваленко В.П., Жулдыбин Е.Н., Лазаренко В.П., Гуревичев А.Ф., Вермул B.C. Повышение эффективности использования отработанных нефтяных масел. М.,ЦНИИТЭИМС, 1985. 36с.

11. Чуршуков Е.С., Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Современные способы и средства регенерации отработанных нефтяных масел. М., ЦНИИТЭНЕФТЕ-ХИМ, 1987. 76с.

12. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М., Недра 1990,160с.

13. Коваленко В.П., Ильинский А.А., Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М., Химия, 1982.272с

14. Плановский А.К., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М., Химия, 1972.494с.

15. Белянин П.Н. Центробежная очистка рабочих жидкостей авиационных гидросистем. М., Машиностроение, 1976.728с.

16. Коваленко В.П., Жулдыбин Е.К., Румянцев И.М. Система очистки топлив фирмы «Альфа-Лаваль» (ФРГ)« Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1985, №6, с. 28-30.

17. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Средства очистки нефтепродуктов от механических загрязнений. М., ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1984, 68с.

18. Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Способы и средства обезвоживания нефтепродуктов. М., ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1985,60с.

19. Шарипов К. А. Дисс.к.т.н. на тему «Регенерация отработанных индустриальных масел методом ультрофильтрации». М., МИИСП, 1992,147с.

20. Финкелыптейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. М., Недра, 1986,232с.

21. Волобуев Н.К. Полуянченко Е.К. Химическая промышленность. 1972, №10, с 777-780

22. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Электрообработка жидкостей. Л., Химия, 1976.216с.

23. Красиков Н.Н., Ромашенко В.А., Ковылов А.Е. Авт.свидетельство №322205 1971. №36.

24. Брай И.В. Регенерация трансформаторных масел. М., Химия, 1972.166с.

25. Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. М., Недра,1982 352с.

26. Бехтер А.И. Переработка отработанных минеральных масел. М. ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1975. 48с.

27. Рыбаков К.В., Коваленко В.П., Нигородов В.В. Сбор и очистка отработавших масел. М., АГРОНИИТЭИИТО, 1988,30с.

28. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Регенерация отработанных масел и их повторное использование. М., АГРОНИИТЭИИТО, 1989,26с.

29. Черненко Ж.С., Авиационные фильтры и очистители гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1964,296с.

30. Белянин П.Н. Исследования процесса тонкой очистки рабочей жидкости авиационных гидросистем в центробежном силовом поле. В кн. Гидропривод и гидроавтоматика в машиностроении. М.: 1988 с. 7-17.

31. Коваленко В.П., Жулдыбин Е.Н., Любимцев Л.Е., Цветков О.Н. Применение метода фильтрования для обезвоживания крекингдистиллята. «Нефтепереработка и нефтехимия ,1982. №9 с.10-12с

32. Коваленко В.П. Малогабаритная установка «Фильтерпак» для очистки масел (Великобритания). «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1984, №1, с.32.

33. Коваленко В.П., Жулитова Т.П. Установка для очистки масел фирмы «Са-нецу» (Япония). «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1983 №2 с.29-31.

34. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Восстановление качества масел в Японии. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья». 1987, №2, с.28-33.

35. Коваленко В.П., Жулитова Т.П. Система очистки масла фирмы «Wilson Walton International» США. «Материально-техническое снабжение» 1982. сер.6, вып.З. с20-21.

36. Коваленко В.П., Жулитова Т.П. Очистка нефтяных масел за рубежом. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1982, №3, с. 22-24.

37. Коваленко В.П., Жулитова Т.П. Система регенерации масла «Petroclear» фирмы «Velson filters» (США) «Материально-техническое снабжение» 1982, сер.6, вып.З.с. 19.

38. Коваленко В.П., Жулитова Т.П. Маслоочистители «Hayflow Hilco». «Материально-техническое снабжение» 1982, сер. 6., №3, с18.

39. Окружнов В.А., Коваленко В.П., Васильева А.С., Сузи В.Т. Создание технологий и оборудования по восстановлению отработанных масел. Информаавтот-ранс. М, 1994,38с.

40. Ramesh Kokc Venrat «Chem. Age India»l 983.34, №9, p. 527-530.

41. Коваленко В.П., Любимцев Л.Е. Способ регенерации отработанных масел фирмы «Тоталь» (Франция). «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1984, №3, с. 19-21

42. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Новая технология регенерации смазочных масел в США. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» 1985. №5, с. 24-28

43. Остриков В.В., А.Н. Зазуля, И.Г. Голубев, Современные технологии и оборудование для восстановления отработанных масел. М.: Росинформагротех, 2001,58 с.

44. Коваленко В.П., Остриков В.В. Регенерация отработанных нефтяных масел передвижными установками.« Автогрин» 2004 №2, с. 5-7.

45. Коваленко В.П., Зыков С.А., Симоненко А.В. Малогабаритная установка для регенерации отработанных нефтяных масел. «Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997, №5, с. 13-15.

46. Остриков В.В., Тупотилов Н.Н., КовапенкоВ.П., Жимин В.В. Смазочные материалы и изменения их свойств при эксплуатации сельскохозяйственной техники. Тамбов, ВИИГИН, 2003. 68с.

47. Коваленко В.П., Лесной К.Я., Гусев С.С., Леонов Н.Н. Использование ПГС-полимеров для очистки жидкостей в сельскохозяйственном производстве. Вестник МГАУ, сер.»Технический сервис в АПК», вып.1, ОД., 2003, с. 10-16.

48. ШлихтингГ. Теория пограничного слоя. М., ИЛ, 1956 244с.

49. Удлер Э.И. Фильтрация нефтепродуктов. Изд. ТГУ, Томск, 1988,216с.

50. Хруен Ван Тхам. Исследования процесса очистки углеводородных горючих фильтрованньми материалами при переменной подаче Дисс.к.т.н.Л.д,,ВАТТ 1976,189с

51. УддерЭ.ИФильтрацияуглеводородньжтоплив.Томск.,ТГУ, 1981,152сПономарев НН, Григорьев МА., Борисов Г.В., Усанов Ю.А. Фильтры для очистки топлива и масла автомобильных и тракторных двигателей. М.: НИИавтопром 1979,41с.

52. Венцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей. М.: науки 1973,368с.

53. Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. М., Транспорт, 1979 182с.

54. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.,Химия, 1974,416с.

55. Воюцкий С.С. Физико-химические основы пропитывания и импергирова-ния волокнистых материалов дисперсиями полимеров. Л.д., химия, 1969 336с.

56. Богданов B.C. Совершенствование процессов удаления загрязнений из горизонтальных складских резервуаров для нефтепродуктов Дисс. к.т.н. М., МГАУ, 2006 158с.

57. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. И., Химия, 1876,512с.

58. Белянин П.Н., Данилов В.М. Промышленная чистота машин М., Машиностроение, 1982,224с.

59. Тимиркеев Р.Г., Сапожников В.М. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1986,152с.

60. Уорсинг А., Рефейнер Д. Методы обработки эксперимента. М., ИЛ, 1949,277с.

61. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. М., Химия, 1962,230с.

62. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М., Наука, 1973,217с.

63. Стромберг А.Г., Симченко Д.П. Физическая химия. М, Высшая школа 1988,496с.

64. Евдокимов А.Ю. Экологические проблемы утилизации отработанных смазочных материалов. Дисс. д.т.н. М., ГАНГ, 1997,320с.

65. Гусев С.С., Коваленко В.П., Улюкина Е.А., Пирогов Е.Н. Эффективность регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров. Вестник МГАУ, вып. 1 (6) 2004, с.5.

66. Дреффель К. Статистика в математической химии. М.: Мир 1994,268с.

67. Алназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985,327с.

68. Коваленко В.П., Улюкина Е.А., Гусев С.С. Новый метод регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров. «Автогрин». 2004, № 3 с.5.

69. Коваленко В.П., Пирогов Е.Н., Гусев С.С. Новый метод регенерации отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров. «Автогрин». 2004,№3 с.5.

70. Коваленко В.П., Шарипов К.А. Организация процессов сбора и регенерации отработанных масел. «Нефтепереработка и нефтехимия» 1990,№8, с. 12-15.

71. Коваленко В.П., Симоненко А.В., Лоскутов B.C. Эксплуатация и ремонт технического оборудования топливозаправочных комплексов и нефтескладов. М.,МГАУ,2003. 84с.

72. ГОСТ 14219. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

73. ОСТ 26-373-78. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений сосудов и аппаратов.

74. Гусев С.С. и др. Резервуар для жидкостей. Патент на полезную модель №47335.

75. Гусев С.С. и др. Сигнализатор наполнения емкости жидкостью. Патент на полезную модель №45989.

76. Проспект фирмы «Мастер Ойл» 2006. www.master-oil.com

77. Гусев С.С., Физико-химическая очистка отработанных минеральных масел с помощью полимерных материалов. Мир нефтепродуктов. 2006 М.:-№ 6.-с.4.

78. Московский государственный агроинженерный университетим. В.П. Горячкина

79. Утверждаю: Проректор по научной работе

80. Макетный образец малогабаритной установки для регенерации отработанных нефтяных масел

81. Техническое описание и инструкция по эксплуатации

82. Научный руководитель д.т.н., пдофе^сор1. ВЛ. Коваленко/ 5\>ноября 2001 года20011. Введение

83. Настоящий документ предназначен исключительно для условий изложенных в п. 1.1, 2.1, и не распространяется на использование образца для регенерации отработанных нефтяных масел в производственных целях.2. Назначение

84. Макетный образец предназначен для проведения стендовых испытаний с использованием для регенерации отработанных нефтяных масел элементов из ПГС-полимера.

85. Макетный образец является устройством, предназначенным для исследовательских целей.3. Технические данные

86. Параметры и размеры Ед.изм Нормы (значения)1 2 3

87. Номинальная пропускная способность (при вязкости масла не более 10 мм /с) л/ч 5

88. Перепад давления (максимально допустимый) МПа ОД 5

89. Рабочее давление, не более МПа 0,35

90. Габаритные размеры блока регенерации Ф-500.00.00: высота - ширина - диаметр мм 910 170 160

91. Масса блока регенерации Ф-500.00.00 кг 5,7

92. Рабочая среда: отработанные нефтяные масла (моторные, индустриальные, трансформаторные, гидравлические)

93. Примечание: технические данные модельного образца могут уточнятся при проведении стендовых испытаний.4. Устройство и работа

94. Схема макетного образца установки для регенерации отработанных нефтяных масел представлена на рисунке.

95. Для перекачки отработанного масла макетный образец регенерационной установки укомплектован ручным насосом РП-4 (поз.1), однопоршневым, двойного действия.

96. Для предварительной очистки отработанного масла служит фильтр предварительной очистки (поз.2), патронного типа с сетчатым фильтрующим элементом из сетки квадратного плетения с размером ячейки 60 мкм.

97. Для сбора регенерированного масла служит бак (поз.5), представляющий собой вертикальный цилиндрический сосуд с крышкой вместимостью 100л.

98. Для регенерации элементов ПГС-полимера путем противоточной продувки служит воздушный компрессор (поз.4).

99. Для сбора нефтепродуктов при регенерации элементов из ПГС-полимера путем противоточной продувки служит сливной бак (поз.6), представляющий собой вертикальный сосуд с коническим днищем, оборудованный сливным патрубком с вентилем.

100. Перед началом работы осуществляется продувка всех коммуникаций и емкостей сжатым воздухом от воздушного компрессора.

101. При необходимости емкости макетного образца дополнительно защищают вручную.6. Порядок работы

102. Порядок работы макетного образца установки для регенерации отработанных масел должно соответствовать программе стендовых испытаний указанного образца.

103. Московский государственный агроинженерный университетим. В.П. Горячкина

104. Утверждаю Проректор по научной работед.т.н., пг1. В.В. Стрельцов2002 года

105. Макетный образец малогабаритной установки для регенерации отработанных нефтяных масел

106. Программа стендовых испытаний1. Согласовано: Согласовано:

107. Генеральный директор ИПФ Научный руководитель работы1. ВЮП)^--./к.т.н. — Е.Н. Пирогов Д.т.н., проф. Коваленко» августа 2002г. «^S» августа 2002г.1. Москва 20021. Вводная часть

108. Настоящая программа разработана на основании и в дополнение к ГОСТ 22979 и ГОСТ 23226.

109. Оценка конструктивного и эксплуатационного качества сборочных единиц и макетного образца в целом.

110. Определение удобства эксплуатации и технического обслуживания макетного образца и отдельных сборочных единиц, в том числе эффективность регенерации пористых элементов методом противоточной продувки.

111. Определение объема необходимой конструктивной доработки макетного образца и корректировки технической документации на его изготовление и эксплуатацию.3. Общие положения.

112. Стендовые испытания макетного образца проводятся в лаборатории МГАУ им. В.П. Горячкина на специально оборудованном стенде.

113. Стендовые испытания макетного образца проводятся комиссией в составе:

114. Коваленко Всеволод Павлович председатель (МГАУ)

115. Пирогов Евгений Николаевич (ИПФ ВИЭТО)

116. Гусев Сергей Сергеевич (МГАУ)

117. Леонов Игорь Николаевич (МГАУ)

118. Стендовые испытания макетного образца включают: подготовительный этап;основной этап; заключительный этап.

119. Производится опрессовка макетного образца давлением сжатого воздуха 0,35 МПа, после чего проводится повторная опрессовка.

120. Основной этап стендовых испытаний проводится с определением всех показателей, указанных в разделе 2 настоящей программы.

121. Требования по охране труда и техники безопасности

122. Помещение, в котором проводятся стендовые испытания макетного образца, должно иметь вытяжную вентиляцию, быть укомплектовано противопожарным оборудованием пенным и углекислотным огнетушителями, ящиком с песком, асбестовым полотном размером 2*2 м .

123. На месте проведения испытаний должна быть аптечка с медикаментами для оказания первой помощи.

124. Персонал, занятый проведением стендовых испытаний, должен иметь рабочую одежду (халат или комбинезон), защитные перчатки и маслостойкую обувь.

125. Все электрооборудование макетного образца должно быть подключено к электробезопасным включателем и пускателем.

126. В процессе проведения испытаний запрещается: оставлять работающий макетный образец без наблюдения;проводить обслуживание и устранение мелких неисправностей в процессе работы;применять неисправный инструмент и приспособления.

127. Метрологическое обеспечение стендовых испытаний

128. Средства измерения и контроля, применяемые в ходе проведения испытаний, должны обеспечивать заданную точность и достоверность измерений.

129. Применяемые средства измерения должны находится в исправном состоянии, и иметь непросроченное клеймо периодической проверки.

130. Средства измерения при анализе показателей качества отработанного и регенерированного масла выбираются согласно соответствующим методикам.7. Отчетность

131. По результатам стендовых испытаний комиссией оформляется акт стендовых испытаний макетного образца регенерационной установки и предложения по корректировке конструкторской и эксплуатационной документации.

132. Испытания проводились в соответствии с программой утвержденной проректором по научной работе МГАУ 26.08.2002г.

133. Предварительно были проведены испытания модельной установки, выполненной в масштабе 1:12,5.1 .Краткие сведения об образце 1.1. Назначение образца.

134. Макетный образец регенерационной установки изготовлен для проведения стендовых испытаний.

135. Представленный на испытания макетный образец регенерационной установки предназначен для восстановления качества отработанных нефтяных масел, путем использования регенерирующих элементов из ПГС -полимеров. 1.2. Описание образца.

136. Оценка конструктивного и эксплуатационного качества сборочных единиц и макетного образца в целом.

137. Определение удобства эксплуатации и технического обслуживания макетного образца и отдельных сборочных единиц, в том числеэффективности регенерации пористых элементов из ПГС-полимера методом противоточной продувки.

138. Определение объема необходимой конструктивной доработки макетного образца и корректировки технической документации на его изготовление и эксплуатацию.

139. Показатель Значение показателей качества масла

140. Марка масла Тп-22 М8Г2 МГЕ-10А

141. Состояние масла При 50°С При 100°С При 50°С

142. Отработанное Регенерированное Свежее гост 32-77 Отработанное Регенерированное Свежее гост 858178 Отработанное Регенерированное Свежее ост 3801281

143. Кинематическая вязкость, мм2/с 25,05 22,3 20-23 5,5 8,2 8,0 7,3 11,0 10,0

144. Кислотное число, мгКОН/г 0,03 0,02 0,02 - 1,3 0,7 0,4-0,7

145. Содержание механических загрязнений, % 0,08 Отс. Отс. 0,05 0,003 0,015 0,007 0,002 0,003

146. Содержание воды, % Следы Отс. Отс. 0,35 Следы Следы Следы Отс. Отс.

147. Коррозионная стойкость, г/м2 На медной пластине На свинцовой пластине На медной пластине0,5 Отс. Отс. 25 20 20 Не выд. Выд. Выд.

148. Примечание: показатели качества свежего масла приведены для масла Тп-22 по ГОСТ 32-77, для масла М8Г2 по ГОСТ 8581-78, для масла МГЕ 10А по ОСТ 38012-81.

149. Производительность макетного образца определялась на вышеуказанных маслах при их кинематической вязкости не выше 10,0 мм /с, для чего масла нагревались: Тп-22 до температуры 85°С, М8Г2 до температуры 90°С, МГЕ -10А до температуры 5 0°С.

150. Средняя производительность макетного образца при указанной вязкости масла составила 0,94л/мин.

151. Среднее время регенерации элемента составило 0,25 ч, а средняя трудоемкость этой операции 0,25 чел.- ч.