Regeneración de aceite: tecnologías básicas

Durante la explotación de los aceites, acumulan productos de oxidación, obstrucción y otras impurezas, que reducen drásticamente la calidad de los aceites. Los aceites que tienen contaminantes no pueden satisfacer las afirmaciones que se les hacen y deben reemplazarse por aceites nuevos. Pero hay una alternativa: regeneración de aceite usado.

Se construyeron cientos de miles de instalaciones diferentes. De todo lo que sigue, tomamos lo mejor y lo introdujimos en nuestras instalaciones CMM, UVM, UVR, CMM-R y otros modelos.

La regeneración de aceite de motor usado junto con aceite en la refinería es imposible, porque los aditivos contenidos en los aceites interrumpen la operación de los equipos de refinación de petróleo. Dependiendo de la tecnología que se use para la regeneración de aceite, se obtienen 2-3 fracciones de los aceites base. Con la ayuda de la tecnología de Compound, se pueden preparar aceites comerciales (motores, transmisiones, hidráulicos, refrigerantes, grasas) mediante la adición de aditivos. Si no son suficientes, la regeneración de aceite se lleva a cabo mediante métodos químicos asociados con el uso de equipos más complejos y altos gastos.

 Métodos físicos

Los métodos físicos permiten eliminar de los aceites partículas sólidas de contaminantes, microgotas de agua y sustancias parcialmente resinosas y similares a las coque. Con la ayuda de la evaporación, se eliminan las impurezas de bajo punto de ebullición. Los aceites se procesan en un campo de fuerza usando fuerzas gravitacionales, centrífugas y, raramente, eléctricas, magnéticas y vibratorias. También a este grupo de métodos pertenecen filtración, lavado con agua, evaporación y destilación al vacío, procesos de intercambio de masa y calor. Estos últimos se usan para eliminar los productos de la oxidación de hidrocarburos, agua y fracciones de bajo punto de ebullición del aceite.

 Sedimentación

Sedimentación – es el método más simple. Se basa en el proceso de precipitación natural de partículas mecánicas y agua bajo la influencia de fuerzas gravitatorias. Dependiendo del grado de contaminación de combustible o aceite y el tiempo asignado para la purificación, la sedimentación se aplica solo o como un método preliminar antes de la filtración o la purificación centrífuga.

Las principales desventajas de este método son:

• larga duración del proceso de sedimentación hasta la purificación completa;
• eliminación de solo las partículas más grandes de 50-100 μm de tamaño.

Filtración

Filtración: el proceso de eliminación de partículas de impurezas mecánicas y compuestos alquitranados al pasar aceite a través de filtros de malla o particiones del filtro poroso. Las mallas metálicas y plásticas, los filtros, las telas, el papel, los materiales compuestos y la cerámica se utilizan como materiales filtrantes.

Elementos filtrantes

En muchas organizaciones que usan máquinas de construcción de carreteras, se implementa el siguiente método para mejorar la calidad de la purificación del aceite del motor: aumenta la cantidad de filtros gruesos y se introduce la segunda etapa en el proceso tecnológico: purificación de aceite fino.

 Purificación centrífuga

La purificación centrífuga se lleva a cabo con la ayuda de centrífugas y es el método más efectivo y de alto rendimiento para eliminar las impurezas mecánicas y el agua.

Este método se basa en la separación de diferentes fracciones de mezclas heterogéneas bajo la acción de la fuerza centrífuga. El uso de centrífugas asegura la purificación de los aceites de las impurezas mecánicas hasta el 0,005% en peso, que corresponde a la 13ª clase de pureza según el GOST 17216-71 y la deshidratación al 0,6% en masa.

Métodos físico-químicos de regeneración de aceite

Los métodos fisico-químicos de regeneración de aceite han encontrado una amplia aplicación, incluyendo coagulación, adsorción y disolución selectiva de contaminantes contenidos en el aceite, un tipo de purificación por adsorción es el tratamiento de intercambio iónico.

Coagulación

La coagulación (aumento de partículas de contaminantes que están en aceite en estado coloidal o finamente dividido) se lleva a cabo con la ayuda de sustancias especiales: coagulantes, que incluyen electrolitos de origen inorgánico y orgánico, sustancias activas de superficie (tensioactivos) que no poseen propiedades electrolíticas, soluciones tensioactivas coloidales e hidrófilas compuestos de alto peso molecular.

El proceso de coagulación depende de la cantidad de coagulante inyectado, la duración de su contacto con el aceite, la temperatura, la efectividad de la mezcla, etc. La duración de la coagulación de contaminantes en el aceite residual es generalmente de 20-30 minutos, después de lo cual es posible purificar el aceite de una contaminación más grande por sedimentación, limpieza centrífuga o filtración.

Purificación por adsorción

La purificación por adsorción de aceites usados consiste en utilizar la capacidad de las sustancias que sirven como adsorbentes para retener productos que contaminan el aceite en la superficie externa de los gránulos y en la superficie interna de los gránulos penetrantes de los capilares. Como adsorbentes, se utilizan sustancias de origen natural (arcillas blanqueadoras, bauxitas, zeolitas naturales) y obtenidas por medios artificiales (gel de sílice, alúmina, compuestos de aluminosilicato, zeolitas sintéticas).

Gel de sílice

La purificación por adsorción se puede llevar a cabo por el método de contacto – el aceite se mezcla con el adsorbente triturado, método de percolación – el aceite a purificar pasa a través del adsorbente, el método de contraflujo – el aceite y el adsorbente se mueven uno hacia el otro.

Las desventajas de la purificación por contacto incluyen la necesidad de reciclar una gran cantidad de adsorbente, contaminando el medio ambiente. Con la purificación por percolación, el gel de sílice se usa con mayor frecuencia como adsorbente, lo que hace que este método sea costoso.

El método más prometedor es la regeneración de aceite en la capa móvil del adsorbente, en el que el proceso continúa continuamente sin detenerse para reemplazo periódico, regeneración o filtración del adsorbente, pero la aplicación de este método está asociada al uso de equipos bastante complejos, que restringen su amplia distribución.

Purificación de intercambio iónico

La purificación de intercambio iónico se basa en la capacidad de los intercambiadores de iones (resinas de intercambio iónico) para retener las impurezas que se disocian en estado disuelto en iones. Los iones son geles higroscópicos sólidos producidos por polimerización y policondensación de sustancias orgánicas e insolubles en agua e hidrocarburos. El proceso de purificación se puede llevar a cabo mediante el método de contacto, mezclando el aceite usado con granos de ionita de 0,3-2,0 mm de tamaño o método de percolación con aceite, que pasa a través de la columna llena de intercambiador de iones. Como resultado del intercambio iónico, los iones móviles en la malla espacial del intercambiador de iones se reemplazan por iones de contaminación. La restauración de las propiedades de los intercambiadores de iones se lleva a cabo lavandolos con un solvente, secandolos y activandolos con una solución de hidróxido de sodio al 5%. La purificación por intercambio iónico permite la eliminación de contaminantes ácidos del aceite, pero no asegura la retención de sustancias resinosas.

Purificación selectiva

La purificación selectiva de aceites usados se basa en la disolución selectiva de ciertas sustancias que contaminan el aceite: oxígeno, azufre y compuestos de nitrógeno y, si es necesario, hidrocarburos policíclicos con cadenas laterales cortas que degradan las propiedades de viscosidad-temperatura de los aceites.

Los siguientes son usados como solventes selectivos:

• furfural;
• fenol;
• mezcla de fenol y cresol;
• nitrobenceno;
• varios alcoholes;
• acetona;
• metil etil cetona.

La purificación selectiva se puede llevar a cabo en un mezclador-sedimentador en combinación con evaporadores de evaporación (extracción escalonadamente). También se puede llevar a cabo en dos columnas: de extracción para eliminar contaminantes del aceite y de rectificación para destilar el solvente (extracción continua). El segundo método es más económico y ha recibido una aplicación más amplia.

Aceite antes y después de la regeneración

Una variedad de tratamiento selectivo es el tratamiento del aceite residual con propano, en el cual los hidrocarburos del aceite se disuelven en el propano, y las sustancias alquitranadas con asfalto en el aceite en un estado coloidal se precipitan.

Métodos químicos de regeneración de aceite

Los métodos químicos de regeneración de aceite se basan en la interacción de las sustancias que contaminan el aceite usado y los reactivos introducidos en estos aceites. Como resultado de reacciones químicas, se forman compuestos que se eliminan fácilmente del aceite.

Los métodos químicos de purificación incluyen la purificación ácida y alcalina, la oxidación con oxígeno, la hidrogenación, así como la deshumidificación y la purificación de contaminantes con la ayuda de óxidos, carburos e hidruros metálicos.

Purificación con ácido sulfúrico

A juzgar por el número de materias primas procesadas, los procesos con el uso de ácido sulfúrico ocupan el primer lugar en el mundo. Como resultado de purificación con ácido sulfúrico, se forma una gran cantidad de alquitrán ácido, es difícil de eliminar y es un residuo ambientalmente peligroso.

Además, la purificación con ácido sulfúrico no asegura la eliminación de arenós policíclicos y compuestos de cloro altamente tóxicos de los aceites usados.

Hidrotratamiento

Los procesos de hidrogenación se usan cada vez más en el tratamiento de aceites usados. Esto se debe tanto a las amplias posibilidades de obtener aceites de alta calidad, aumentando su rendimiento, y con gran pureza ambiental de este proceso en comparación con el ácido sulfúrico y la purificación por adsorción.

Desventajas del proceso de hidrotratamiento: la necesidad de grandes cantidades de hidrógeno y el umbral de productividad económicamente factible (según datos extranjeros) es de 30 a 50 mil toneladas / año. La instalación con el uso de hidrotratamiento de aceites, por regla general, se bloquea con la refinería correspondiente, teniendo exceso de hidrógeno y la posibilidad de su reciclaje.

Procesos que usan sodio y sus compuestos

Los procesos que utilizan sodio metálico se utilizan para purificar aceites usados de compuestos policíclicos (resina), compuestos de cloro altamente tóxicos, productos de oxidación y aditivos. En este caso, se forman polímeros y sales de sodio con un alto punto de ebullición, lo que permite expulsar el aceite. La salida de aceite purificado excede el 80%. El proceso no requiere presión y catalizadores, no está asociado con la liberación de cloro y sulfuro de hidrógeno. Unas  instalaciones de este tipo operan en Francia y Alemania. Entre los procesos industriales que utilizan una suspensión de sodio metálico en aceite, el proceso más conocido es Recyclon (Suiza). El proceso Lubrex que utiliza hidróxido de sodio y bicarbonato (Suiza) permite el procesamiento de cualquier aceite residual con un rendimiento del producto objetivo de hasta el 95%.

La regeneración de aceite se realiza mediante diversos dispositivos e instalaciones, cuya acción se basa, por regla general, en el uso de una combinación de métodos (físicos, fisicoquímicos y químicos), que permite regenerar aceites residuales de diferentes grados y con diversos grados de reducción en los indicadores de calidad.

Cabe destacar que la regeneración de aceite permite obtener aceites base de calidad idéntica a los frescos, y el rendimiento del aceite, dependiendo de la calidad de la materia prima, es del 80-90%, por lo que los aceites base pueden regenerarse al menos dos veces, pero esto puede realizarse en condiciones aplicación de procesos tecnológicos modernos.

Uno de los problemas que reduce drásticamente la eficiencia económica de la utilización de aceites de motor usados es el alto precio asociado con su recolección, almacenamiento y transporte al sitio de procesamiento.

La organización de mini-complejos para la regeneración de aceite para satisfacer las necesidades de áreas pequeñas (regiones o ciudades con una población de 1-1.5 millones de personas) reducirá los costos de transporte y la recepción de productos finales de alta calidad: aceites y grasas para motores, eficiencia económica para la producción de estos productos a partir del petróleo.