Purification des huiles industrielles

Avant de parler du raffinage du pétrole, jetons un coup d’œil à l’histoire et au développement des lubrifiants.

Il est difficile de dire exactement quand le premier lubrifiant est apparu. On suppose que cela s’est produit à l’époque où les gens ont commencé à utiliser les premiers outils de travail. Dans l’Égypte ancienne, l’huile d’olive était utilisée pour réduire la friction lors du remplacement de matériaux en pierre et en bois utilisés dans la construction de grandes structures. Après l’avènement des tramways, la graisse animale a été utilisée pour lubrifier leurs axes de roues.

À la suite de l’invention de mécanismes plus complexes en métaux, de nouvelles huiles lubrifiantes ont commencé à être utilisées – colza, ricin et arachide. Cependant, en termes d’efficacité, elles ne dépassaient pas les options précédentes, puisqu’elles étaient appliquées uniquement sur la base de l’expérience pratique et personnelle, et non de la recherche scientifique.

La révolution des lubrifiants a eu lieu au 19ème siècle et a été associée au début du forage pétrolier aux États-Unis. Il a été possible d’établir qu’en utilisant non pas de l’huile de baleine pure, mais son mélange avec de l’huile, il est possible de prolonger la durée de vie des machines à filer et à tisser d’au moins 10 ans.

Au XXe siècle, l’industrie des lubrifiants s’est développée plus intensément, ce qui a été provoqué par l’émergence de mécanismes et de machines complexes : voitures, avions, trains diesel, bateaux, fusées, etc. Les huiles à base de pétrole ont pris une position forte. Le raffinage sélectif du pétrole, l’hydrocraquage et l’hydroisomérisation sont inventés.

De nos jours, les huiles industrielles se présentent sous différents types, chacun étant utilisé dans une industrie spécifique :

• transmission ;
• hydraulique ;
• turbine ;
• isolant électrique ;
•  industriel ;
• salles de compresseurs, etc…

Lorsque le besoin se fait sentir pour le raffinage du pétrole

Les huiles minérales peuvent remplir différentes fonctions selon l’équipement dans lequel elles sont utilisées. Il s’agit de la lubrification, de l’évacuation de la chaleur, de l’isolation des pièces sous tension, de la protection contre la corrosion, du nettoyage des surfaces, etc. Mais dans presque tous les cas, l’huile doit fonctionner dans des conditions difficiles, caractérisées par une pression et une température élevées, un frottement élevé, une exposition à l’humidité et l’oxygène de l’air, la pollution par les particules solides… En conséquence, un vieillissement intensif de l’huile se produit, accompagné d’une détérioration des propriétés opérationnelles. L’huile sale n’est pas capable de remplir normalement les fonctions requises, elle doit donc être nettoyée ou remplacée par une nouvelle.

D’un point de vue économique, le traitement de l’huile usagée est une mesure plus rentable, car il permet de maintenir les propriétés de performance de l’huile au niveau requis et de l’utiliser le plus longtemps possible. Plus le cycle de vie du pétrole est long, plus on économise de l’argent sur l’achat de nouveaux produits pétroliers. Mais il arrive encore un moment où le nettoyage conventionnel ne suffit pas et la récupération des huiles usagées est nécessaire.

Types d’impuretés affectant les propriétés des huiles industrielles

Considérons les principaux types d’impuretés qui ont un effet négatif sur les propriétés des huiles industrielles.

L’huile rare ne contient pas d’impuretés mécaniques. De par leur nature, il s’agit de particules solides formées à la suite de la destruction de matériaux de structure : limaille, copeaux, morceaux de caoutchouc, fibres de matériaux isolants, etc. Les impuretés mécaniques augmentent la capacité des huiles à former de la mousse. Les particules de certains métaux peuvent agir comme catalyseurs pour les processus d’oxydation. Il existe de nombreux cas connus où ce sont des impuretés mécaniques qui sont devenues la cause de pannes, de temps d’arrêt et de réparations coûteuses d’équipements industriels.

L’eau est un autre type d’impureté indésirable. Il peut pénétrer dans l’huile à partir de deux sources. L’extérieur est l’atmosphère et l’intérieur est la libération résultant des processus de vieillissement qui se déroulent dans l’huile elle-même. La présence d’eau intensifie les processus de corrosion, augmente le risque de formation de mousse et d’oxydation et nuit au pouvoir lubrifiant de l’huile.

La présence dans les huiles et les gaz industriels est indésirable. Par exemple, dans l’huile isolante, la tension appliquée transforme le gaz dissous en bulles, ce qui réduit la rigidité diélectrique de l’isolant liquide. Cela est dû au fait que la rigidité diélectrique des gaz à pression atmosphérique est inférieure à celle du pétrole. Par conséquent, la décharge passe d’abord à travers la bulle et ensuite seulement à travers l’huile. Comme l’eau, l’air a également un effet intensifiant sur les processus de corrosion et de formation de mousse.

Un autre type de contamination concerne les produits qui se forment dans l’huile à la suite de processus d’oxydation et de vieillissement. Ils comprennent des groupements fonctionnels qui correspondent aux phénols, acides, alcools, composés peroxydes, etc. Dans les transformateurs de puissance, des sédiments constitués de produits du vieillissement de l’huile se déposent sur les bobinages et compliquent considérablement le refroidissement de sa partie active.

L’entretien de l’huile comprend le nettoyage et la régénération. La purification de l’huile permet d’éliminer les impuretés mécaniques, l’humidité et les gaz des huiles. Les technologies de régénération sont utilisées pour éliminer les produits vieillissants.

Méthodes de purification d’huile

Toutes les méthodes de purification d’huile connues aujourd’hui sont divisées en trois types :

• physique ;
• chimique ;
• physique et chimique.

Les méthodes physiques de purification de l’huile conviennent aux cas où les propriétés chimiques des huiles n’ont pas subi de changements significatifs et vous permettent d’éliminer les impuretés mécaniques et l’eau.

La plus simple des méthodes physiques du point de vue de la mise en œuvre technique peut être considérée comme pérenne. Pour cela, des conteneurs spéciaux (cuves de sédimentation) sont utilisés, dans lesquels l’huile à nettoyer est placée. L’eau et les impuretés mécaniques ayant une densité supérieure à la densité du pétrole, avec le temps, sous l’influence de la gravité, elles se déposeront au fond. Ensuite, ils peuvent être vidés du conteneur. Pour accélérer le temps de décantation, vous pouvez réduire la viscosité de l’huile en la chauffant à une température de 35-40 °C. Le principal inconvénient de la décantation est l’impossibilité d’éliminer complètement les impuretés mécaniques et l’eau.

La filtration de l’huile permet d’éliminer partiellement les impuretés mécaniques et consiste à faire passer l’huile à travers des cloisons poreuses (filtres). L’efficacité de la filtration dépend du degré de contamination initial et de la présence d’une étape de pré-nettoyage, qui peut être réalisée par un filtre grossier ou par d’autres méthodes (sédimentation ou nettoyage centrifuge).

Pour l’élimination partielle de l’eau et des impuretés mécaniques, une purification centrifuge de l’huile peut être utilisée. Il est basé sur des forces centrifuges dont l’effet permet de diviser l’huile traitée en plusieurs couches, dont l’une est directement de l’huile pure, et les deux autres sont de l’eau et des impuretés mécaniques. Voici comment fonctionne la centrifugeuse à huile de transformateur.

Les méthodes chimiques de purification de l’huile de transformateur sont basées sur les réactions qui se produisent entre les impuretés contaminantes et les réactifs introduits. À la suite des réactions, des substances se forment, dont l’élimination nécessite beaucoup moins d’efforts. Parmi les méthodes chimiques fréquemment utilisées figurent le raffinage à l’acide sulfurique et l’hydrotraitement.

Dans le raffinage acide du pétrole, on utilise souvent de l’acide sulfurique, qui réagit avec des composants indésirables. Ceci est suivi par la précipitation de composés asphaltiques-résineux, d’hydrocarbures insaturés et d’autres substances sous le nom général de « boues acides », qui peuvent être facilement séparées de l’huile. Pour compléter le nettoyage, des alcalis spéciaux sont utilisés pour neutraliser les résidus acides et les boues acides.

L’hydrotraitement peut réduire la concentration de soufre et de composés contenant de l’oxygène dans l’huile. L’essence de ce processus est réduite à l’effet de l’hydrogène sur les substances indésirables à haute température et pression.

Parmi les méthodes physico-chimiques de nettoyage des huiles, il convient de souligner la coagulation, l’adsorption, le nettoyage sélectif et par échange d’ions.

La coagulation est utilisée pour améliorer l’efficacité du nettoyage par filtration ou sédimentation. Des substances spéciales sont introduites dans l’huile, qui contribuent au grossissement des particules polluantes qui sont à l’état colloïdal et finement dispersé. Les impuretés plus grosses sont beaucoup plus faciles à filtrer ensuite avec un filtre ou à se déposer au fond du bassin de décantation. Les facteurs suivants affectent l’efficacité de la coagulation :

• le nombre d’agrandisseurs introduits (coagulants) ;
• durée de contact des coalesceurs avec l’huile ;
• température de l’huile ;
• méthode de mélange des coalesceurs avec de l’huile.

Le nettoyage par adsorption est basé sur l’interaction de l’huile avec des substances spéciales (adsorbants). Les adsorbants présentent une activité d’absorption élevée contre les contaminants et les retiennent dans leurs pores. Le type d’adsorbant est choisi en fonction de la nature du problème à résoudre. S’il est nécessaire d’éliminer l’eau de l’huile, la zéolite est utilisée. Les gels de silice conviennent à la récupération des constituants acides. La terre à foulon absorbe bien les produits de vieillissement du pétrole. Les adsorbants sont naturels et artificiels. Dans le premier cas, ils sont extraits grâce au développement de nouveaux gisements, et dans le second, ils sont synthétisés dans des conditions de laboratoire.

 Il existe trois sous-espèces de purification d’huile par adsorption :

• contact;
• percolation ;
• méthode à contre-courant.

Dans le premier cas, l’huile et l’adsorbant broyé sont mélangés. Une fois que l’adsorbant est saturé d’impuretés, il est séparé de l’huile. Dans la méthode de percolation, l’huile passe à travers la couche adsorbante, tandis que la méthode à contre-courant implique le mouvement de l’adsorbant et de l’huile l’une vers l’autre.

Le nettoyage sélectif est l’utilisation de solvants spéciaux qui ont la propriété d’affecter sélectivement les composants de l’huile : ils n’affectent que les impuretés nocives et laissent les composants utiles inchangés. Dans le cas le plus simple, la purification sélective de l’huile s’effectue selon le schéma « mélange-décantation-extraction du solvant ». L’acétone, le furfural, un mélange de phénol avec du crésol, le nitrobenzène, etc. sont utilisés comme solvants.

Une autre méthode physique et mécanique de purification d’huile est basée sur l’utilisation de résines échangeuses d’ions. Ces substances peuvent capter de l’huile une partie des impuretés qui, à l’état dissous, peuvent se dissocier en ions. Sur le principe de mise en œuvre, le nettoyage par échange d’ions s’apparente au nettoyage par adsorption, puisqu’il peut être réalisé soit par agitation soit par percolation.

Terre à foulon adsorbante pour la purification de l’huile de transformateur

Procédés de purification d’huile

L’équipement GlobeCore utilise les procédés de traitement d’huile suivants :

• chauffage ;
• filtration ;
• Traitement d’huile sous vide ;
• interaction de l’huile avec l’adsorbant.

Le premier procédé de raffinage des huiles résulte de la différence de points d’ébullition entre l’eau et l’huile. Si l’eau bout à 100 ° C, alors, par exemple, l’huile de transformateur – à plus de 300 ° C. Ainsi, il est possible d’évaporer l’humidité de l’huile puis de l’éliminer par condensation.

Un système de filtration offre généralement plusieurs niveaux de filtration. Tout d’abord, un filtre grossier élimine les plus grosses impuretés mécaniques, puis l’huile est enfin purifiée en passant à travers un filtre fin. Le degré de filtration est sélectionné en fonction du degré de contamination de l’huile et des réglementations en vigueur. De cette manière, par exemple, la filtration de l’huile de transformateur peut être effectuée.

Le vide est utilisé pour dégazer et éliminer l’humidité. L’équipement de nettoyage d’huile GlobeCore peut contenir des systèmes d’aspiration à une ou deux étapes. Dans le premier cas, une pompe à vide fonctionne et un faible vide est créé (pression 760 mm Hg-10 mm Hg). De tels systèmes sont utilisés pour nettoyer les huiles isolantes électriques des transformateurs qui fuient , ainsi que d’autres types d’huiles (turbine, industrielle, hydraulique, etc.). Dans le second cas, la pompe primaire et la pompe Roots créent un vide poussé (pression 10 mm Hg-0 mm Hg), nécessaire au traitement de l’huile destinée à être utilisée dans les transformateurs scellés.

L’interaction de l’huile avec l’adsorbant de la terre à foulon vous permet de faire quelque chose sans lequel la régénération est impossible – éliminer les produits d’oxydation et de vieillissement. La terre à foulon est un adsorbant naturel dont les propriétés sont restaurées à plusieurs reprises pour re-purifier l’huile.

Chambre à vide pour la purification et le séchage de l’huile de transformateur

Quels sont les systèmes de purification d’huile

L’huile peut être nettoyée des impuretés mécaniques non seulement à l’aide de filtres grossiers et fins, mais également avec des systèmes séparés – des filtre-presse. Le composant principal du filtre-presse est un milieu poreux à travers lequel pompe l’huile traitée sous haute pression. Lors du passage dans un tel milieu, des impuretés mécaniques supérieures à 10-15 microns sont retenues dans les capillaires.

Un autre système de nettoyage des huiles peut être considéré comme une chambre à vide. Selon la méthode de dégazage et de déshydratation du pétrole, il présente des caractéristiques de conception. Une option consiste à pulvériser de l’huile humidifiée dans la chambre à vide à l’aide d’une buse. Cela sépare la vapeur d’eau, qui est retirée de la chambre par une pompe à vide. Et des gouttes d’huile sèche tombent au fond de la chambre. La deuxième option consiste à placer des buses spéciales dans une chambre à vide, à la surface de laquelle l’huile s’écoule en une fine couche. Par exemple, les anneaux Raschig, les anneaux en spirale, etc. peuvent être utilisés comme pièces jointes. La deuxième méthode est souvent utilisée pour sécher l’huile de transformateur.

Les systèmes de type adsorbeur sont des dispositifs spéciaux dans lesquels se déroule le processus d’absorption des impuretés par l’adsorbant de l’huile. Il s’agit généralement d’un récipient cylindrique dans lequel est versé un adsorbant – zéolite, gel de silice ou argile décolorante. Après saturation, l’adsorbant est soit changé avec un nouveau, soit est réactivé.

Les systèmes de purification d’huile, construits comme un puisard, sont des réservoirs volumétriques. Un robinet peut être situé en bas, à l’aide duquel la partie décantée de l’huile est soigneusement vidangée.

La partie principale de la centrifugeuse est le tambour. Il contient des plaques qui sont fixées à l’arbre parallèlement les unes aux autres. La distance entre les plateaux est très faible, ce qui permet de diviser l’huile en plusieurs couches minces, augmentant ainsi l’efficacité du nettoyage centrifuge. C’est ainsi que fonctionne la centrifugeuse à huile de transformateur.

Installations de purification d’huiles de transformateurs

Les unités suivantes sont produites par GlobeCore :

• centrifugeuse pour purification d’huile CMM-2,2С;
• Unité mobile de traitement d’huile CMM ;
• Unité mobile de traitement d’huile CMM-CF ;
• Unité de filtration des huiles CFU ;
• Unité de séchage d’huile MCU ;
• Unité du traitement et d’adsorption CMM-R ;
• Unité de clarification de combustible UVR.

La station d’huile mobile CMM fonctionne selon les principes du chauffage, de la filtration et du vide. De ce fait, un traitement complet de l’huile est obtenu avec l’élimination des impuretés mécaniques, de l’eau et des gaz. Deux types de filtres sont utilisés dans les unités CMM-CF : le préfiltre – pour éliminer les impuretés mécaniques et le filtre-coalescent – pour éliminer l’eau. Cet équipement assure le séchage d’huile avec une teneur en humidité allant jusqu’à 50 % et même plus. Les purificateurs d’huile CFU sont bien adaptés aux cas où il est nécessaire de nettoyer l’huile de transformateur uniquement des impuretés mécaniques. Le traitement de l’huile est réalisé en la pompant à travers des filtres à cartouche.

La purification de l’huile par adsorption est représentée par des machines telles que MCU, CMM-R et UVR. Les MCU peuvent fonctionner à la fois avec de la zéolite et du gel de silice. Dans le premier cas, une déshydratation profonde des huiles de transformateur est obtenue, et dans le second, l’élimination des composants acides est également obtenue. Les unités CMM-R fournissent non seulement un traitement complet, mais également une régénération de l’huile de transformateur, y compris une stabilisation finale avec des additifs antioxydants. L’élimination du soufre est également possible

. L’argile décolorante est utilisée comme adsorbant, qui peut être réactivé plusieurs fois sans être retiré du CMM-R. Lorsque l’unité est connectée directement au transformateur, l’huile commence à circuler en boucle fermée, assurant ainsi la restauration de l’isolement.

Les usines de purification d’huile de transformateur UV utilisent un type différent d’adsorbant, qui nécessite d’autres équipements pour se réactiver. Mais si CMM-R ne peut traiter que les huiles de transformateur, alors l’UVR est plus polyvalent, car il est utilisé non seulement pour régénérer des huiles de différents types, mais aussi pour nettoyer le carburant et clarifier les huiles usées.

Ainsi, avec l’aide des équipements GlobeCore :

• purification de l’huile de transformateur ;
• nettoyage de l’huile hydraulique ;
• purification d’huile industrielle ;
• nettoyage de l’huile de turbine ;
• régénération et récupération d’huile de transformateur.

Usines de traitement d’huile GlobeCore : principaux avantages

Les stations d’épuration d’huile produites par l’entreprise présentent les avantages suivants :

• adaptation des dimensions pour le transport par divers modes de transport (eau, air et terre) ;
• Polyvalence. En plus du nettoyage direct de l’huile, les unités peuvent effectuer d’autres opérations, par exemple, l’évacuation ou le séchage de l’isolation des transformateurs ;
• mobilité. Les unités de purification d’huile peuvent être produites sur roues, sur remorque, dans un conteneur, etc. Cela permet le traitement d’huile et la réparation des transformateurs à huile sur le terrain.;
• efficacité énergétique. La sélection de tous les composants lors de la conception des équipements a été effectuée de manière à ce qu’ils consomment le moins d’électricité possible tout en maintenant des cadences élevées de traitement du pétrole ;
• sécurité. Les unités sont équipées de systèmes de protection contre les situations indésirables pouvant survenir lors du traitement de l’huile (formation de mousse, fuites, etc.) ;
• facilité d’entretien et d’exploitation. Dans la plupart des cas, un seul opérateur suffit pour travailler avec des stations d’épuration d’huile ;
• une large gamme d’options supplémentaires. Pour le confort du Client, GlobeCore peut compléter les capacités de l’équipement (contrôle via la communication mobile, régénération de l’huile dans les transformateurs sous tension, un compteur de particules mécaniques, etc.).

Que faire si la restauration des déchets pétroliers n’aide pas

La ressource de travail de l’huile n’est toujours pas éternelle. Nous pouvons prolonger la durée de vie en nettoyant et en régénérant, mais si les performances sont complètement perdues, il sera nécessaire d’éliminer l’huile ou de recycler l’huile usagée. Lors du choix d’une méthode d’élimination, il faut être guidé par le critère du moindre dommage à l’environnement. Le raffinage consiste à extraire des huiles usagées des fractions utiles qui sont utilisées pour la production d’autres produits pétroliers.