default-logo
English . French . العربیة . فارسی
By :
Comment : ۰

بررسی و مقایسه انواع روش های معمول تصفیه دوم روغن سوخته

مرور کلی

توانایی بازیافت روغن های سوخته به صورت نزدیکی به ترکیبات آنها، سطح و نوع آلودگی و البته معیارهای اقتصادی وابسته است. فقط حدود ۲۰۰ بازیافت کننده روغن در آمریکای شمالی وجود دارد. از این تعداد فقط سه عدد در درجه اول، تصفیه دوم هستند که روغن موتور را برای استفاده مجدد بازیافت می کنند، بقیه روغن سوخته را برای تولید سوخت برای سوزاندن / بازیافت انرژی بازیافت می کنند؛ در اروپا حدود ۲۰ تصفیه دوم وجود دارد.

در سرتاسر دنیا حدود ۴۰۰ کارخانه تصفیه دوم روغن با تکنولوژی های گوناگون با ظرفیت بالای ۸/۱ میلیون تن در سال وجود دارد.

تصفیه روغن سوخته

اگر تفکیک کیفی مناسب، پاکسازی، و فرآوری افزودنی صورت بگیرد محصولات روغن روانکاری بازیافت شده به طور بالقوه برای تمامی مصارف از جمله استفاده اصلیشان مناسب هستند. مطالعات در سراسر جهان نشان داده که روغن های تصفیه دوم با استفاده از تکنولوژی های جدید، محصولات ایمن تولید می کنند که خطر سرطان زا بودن را نیز در نظر می گیرند۶۲.

در بازیافت روغن های کارکرده محصولات مفیدی به دست می آید، تعدادی مراحل پردازش بسته به منبع اصلی روغن سوخته، سطح آلودگی، پیچیدگی تکنولوژی بازیافت و نیازهای محصول نهایی ممکن است متفاوت باشد. شکل ۲-۳-۱ طرح کلی فرآیند بازیافت روغن سوخته را نشان می دهد. به طور متوسط ۴ تا ۵ درصد روغن سوخته آبگیری شده که باقی می ماند به عنوان پسماند خطرناک فرآیند شناخته می شود. اجزا اصلی این پسماند خطرناک فلزات سنگین، PAHs و PCBs و دیگر ترکیبات شیمیایی هستند.

 1

شکل ۲-۳-۱- طرح عمومی فرآیند بازیافت روغن سوخته

اصل کلی بازیافت روغن های سوخته شامل بسیاری از مراحل پایه ای زیر می باشد:

  • حذف آب و ذرات جامد از طریق ته نشینی
  • واکنش اسید سولفوریک برای حذف گریس، صمغ و غیره
  • واکنش قلیایی  برای خنثی سازی اسید
  • شستشو با آب برای حذف صابون
  • تقطیر ساده برای حذف رطوبت و روغن های فرار. تقطیر خلا و/یا استخراج حلال
  • تماس با کلی (Clay) برای رنگ زدایی و جذب ناخالصی ها
  • فیلترینگ برای حذف کلی (Clay) و دیگر جامدات
  • هیدروژناسیون برای بهبود رنگ
  • بلندینگ به ویژگی های خاص

طبق بخش ۲۷۹- استانداردهای مدیریت روغن کارکرده-CFR (داده جاری در ۲۱ آپریل ۲۰۱۱)، اصطلاحات مختلف مربوط به فرآیند و اداره روغن های سوخته و روغن های سوخته خطرناک مشخص شده است۶۳.

تکنولوژی های عمومی

در طول زمان فرآیندهای تصفیه دوم به خصوص از نقطه نظر بازده و کاهش اثرات زیست محیطی پیشرفت کرده و بهتر شده اند. عمومی ترین سیستم های معمول عبارتند از:

۱- تصفیه دوم اسید / کلی (Clay)

۱-۱- توصیف فرآیند

یکی از قدیمی ترین و محبوب ترین روش هاست، فرآیند تصفیه دوم اسید کلی اولین بار در اواسط دهه ۱۹۶۰ بوسیله کمپانی های بسیاری در آمریکا به کار گرفته شد، جاییکه مقادیر زیادی اسید سولفوریک و کلی برای فرآوری روغن سوخته استفاده می شد. این تکنولوژی روغن پایه قابل قبول استاندارد تولید می کرد. با این حال این روش محصولات جانبی پسماند خطرناک وپایداری تولید می کرد از قبیل لجن اسیدی و کلی (Clay) اشباع شده از روغن. تحت فشار فزاینده محیط زیست این تکنولوژی در اغلب کشورهای پیشرفته استفاده نمی شود. شکل -۱-۱ جریان فرآیند تصفیه اسید/کلی را نشان می دهد.

  مقایسه انواع روش های معمول تصفیه دوم روغن سوخته

شکل -۱-۱- فرآیند فرآوری اسید / کلی

۲-تکنولوژی کلی (Clay) فعال شده با اسید:

۲-۱- توصیف فرآیند

در این روش اسید استفاده نمی شود و باقی مراحل شبیه روش قبل است. در این روش مقادیر زیادی کلی استفاده می شود که در نتیجه مشکل دفع و راندمان پایین روغن را دارد. هر دو این تکنولوژی ها به خاطر افزایش فشار های محیط زیستی در کشورهای پیشرفته دیگر پذیرفته شده نیستند. در دهه های اخیر تعدادی از تکنولوژی های ابتکاری تصفیه دوم توسعه یافته اند و می توانند مشکلات فنی، اقتصادی و زیست محیطی مربوط به بازیافت روغن سوخته را حل کنند.

۳-   تکنولوژی تقطیر خلا / تبخیر:

۳-۱- توصیف فرآیند

روغن سوخته یک پیش تصفیه شیمیایی می شود تا از رسوب آلودگی ها جلوگیری شود، رسوباتی که می توانند باعث خوردگی و گرفتگی تجهیزات شوند. سپس تقطیر می شوند تا آب و هیدروکربنهای سبک جدا شوند. آب تصفیه شده و به امکانات تصفیه آب پسماند فرستاده می شود. هیدروکربن های سبک به عنوان سوخت کارخانه مصرف شده یا به عنوان محصول فروخته می شوند.

روغن بدون آب، تحت خلا شدید با ستون مناسب خلا یا در یک تبخیرکننده تین فیلم تقطیر می شود و سوخت دیزل و موادی مانند باقیمانده ها، ادتیوهای کارکرده، فلزات، محصولات و غیره جدا می گردند، سپس به جریان فلاکس آسفالت سنگین می روند. روغن تقطیر شده در فشار و دمای بالا در حضور کاتالیست، هیدروتریتینگ می شود تا ترکیبات آلی سولفور و نیتروژن و کلر و اکسیژن حذف شوند. کاتالیست کارکرده هیدروتریتینگ از سایت دفع می شود.

در ادامه روغن هیدروتریت شده تحت تقطیر خلای شدید به برش های موردنظر جدا می شود که به عنوان اجزای اصلی روغن های موتور، صنعتی و هیدرولیک استفاده می شوند. مواد باقیمانده تقطیر خلا نیز به عنوان قیر طبیعی در جاده یا سقف استفاده می شود. شکل ۳-۱ فرآیند جریان معمول این تکنولوژی را نشان می دهد:

  مقایسه انواع روش های معمول تصفیه دوم روغن سوخته

شکل -۳-۱- دیاگرام جریان فرآیند بر پایه تقطیر خلا

۴-   تکنولوژی برپایه هیدروژناسیون

۴-۱- توصیف فرآیند

در این فرآیند، ابتدا مواد ورودی خام فیلتر می شود تا مواد جامد جدا گردد سپس با هیدروژن داغ در یک ستون مخلوط کن با طراحی خاص، تحت فشار مخلوط می شود. مخلوط حرارت داده شده به یک جداکننده فلاش می رود و مایع ته جداکننده فلاش به استریپر باقیمانده می رود.

مخلوط بخار جداکننده فلاش و مواد باقیمانده بالای استریپر برای حذف فلزات محلول، از طریق رآکتور نگهبان کاتالیستی تصفیه می شوند و سپس به رآکتور هیدرو فینیشینگ شدید می روند تا سولفورزدایی و کلرزدایی و اشباع شدن مواد آروماتیک و واکنش های هیدرو کراکینگ ملایم انجام شود. نسبت به خوراک ورودی، خواص شیمیایی، رنگ و بوی هیدروکربن های تصفیه شده کاتالیستی بهبود می یابد.

شرایط فرآیند مانند فشار، سرعت فضایی، و میزان گردش هیدروژن از هر واحدی به واحد دیگر بر اساس کیفیت خوراک ورودی متغیر است (بیشترین فشار حدود ۸۰ بار است).

خوراک ورودی تصفیه شده به یک محصول هیدروکربنی با گستره جوش وسیع تبدیل می شود، که در نتیجه به محصولات روغن خنثی با ویسکوزیته های متفاوت جدا می شود که برای بلندینگ روغن روانکار استفاده می شود.

 این روش می تواند بیشتر از ۸۵ درصد روغن روانکار را از هیدروکربن دارای گستره وسیع جوش موجود در خوراک ورودی بازیافت کند. نمای کلی این فرآیند در شکل -۴-۱b آمده است.

 مقایسه انواع روش های معمول تصفیه دوم روغن سوخته

شکل ۴-۱a: نمای کلی تکنولوژی بر پایه هیدروژن

شکل ۴-۱b یک فرآیند جریان ساده تر برای تکنولوژی مشابه را نشان می دهد.

 5

شکل -۴-۱b تکنولوژی بر پایه هیدروژناسیون

۴-۲- محصولات جانبی فرآیند

  • گاز سوخت: ترکیبات هیدروکربن  غیرقابل میعان حل شده در خوراک ورودی یا تولید شده توسط تبدیل، و همچنین گاز هیدروزن حل شده از محصولات مایع.
  • روغن سوخت: گستره هیدروکربن مایع (غیر از روغن روانکار) هیدروتریت شده و پایدار شده برای ذخیره سازی.
  • روغن سنگین: روغن خنثی سنگین، که از محصول روانکار گستره جوش بازیافت شده باقی مانده است، می توان آنرا به سوخت های سنگین اضافه کرد.
  • باقیمانده سنگین پایدار: مواد غیر فرار موجود در خوراک یا تولید شده در فرآیند که برای بلندینگ آسفالت به کار می روند.
  • پساب آبی رقیق: حاوی سولفور، نیتروژن، و کلرید تبدیل شده به نمک های معدنی، حل شده در پساب تصفیه آب.

سرمایه ثابت و هزینه های جاری فرآیند کاملا رقابتی می باشند.

۵-   تکنولوژی اولترا فیلتراسیون:

۵-۱- توصیف فرآیند

این تکنولوژی، تکنولوژی تصفیه دومی بسیار پاکتر و از نظر انرژی کارآ تر است. این فرآیند بر پایه اولترا فیلتراسیون روغن سوخته با استفاده از غشاها / موانع کارآمد با پشتیبانی کربن می باشد. در ابتدا آب و رسوبات بزرگ بوسیله سانتریفیوژ در دمای پایین جدا می شوند و سپس با پیش تقطیر، آب و حلال جدا می شوند. پیش تصفیه روغن با مواد شیمیایی برای بهبود کیفیت انجام شده و به ستون جداسازی فراکسیون منتقل شده و گازوییل جدا می شود.

مرحله کلیدی فرآیند اولترا فیلتراسیون در دمای بالاست که روغن و پلیمر و ذرات کوچک بوسیله فیلترهای تیوبی با قطرهای کوچک جدا می شوند.

هیدروتریتینگ کاتالیستی برای بهبود رنگ محصول نهایی انجام می شود. در این گام سوخت های گازی تولید می شود.

 تقطیر خلا نهایی اجازه تولید انواع مختلف روغن های پایه را می دهد.

۶-    تکنولوژی های بر پایه استخراج

۶-۱- توصیف فرآیند

تکنولوژی های بر پایه استخراج از اختراع های جدیدتر در تکنولوژی های تقطیر خلا و تصفیه شیمیایی هستند. که استخراج با حلال پروپان در دمای اتاق جای تصفیه شیمیایی در مرحله اولیه را گرفته است، مراحل اساسی این روش شامل مراحل زیر است:

۱-     استخراج با حلال

۲-     جداسازی روغن

۳-      تقطیر در اتمسفر

۴-     تقطیر در خلا

۵-     فیلتراسیون با  واکنش شیمیایی

روغن سوخته با یک محلول بازی حاوی هیدروکسید آمونیم و/یا هیدروکسید پتاسیم برای خنثی سازی ترکیبات نامطلوب پیش تصفیه می شود. این روغن سپس با حلال پروپان که انتخاب پذیری بالایی برای هیدروکربن ها داشته و فلزات و دیگر آلودگی ها را رد می کند، مخلوط می شود. این مخلوط به مخزن جداسازی می رود و در معرض یک فرآیند قرا می گیرد که اغلب افزودنی ها، آب و جامدات به صورت باقیمانده آسفالت جدا می شوند و مخلوط روغن و پروپان از طریق یک سری مبدل های حرارتی برای جداسازی پروپان به جداساز فلاش می روند. پروپان با آب سرد دوباره کندانس شده و به مخزن حلال برمی گردد. روغن جداشده، تقطیر می شود تا هیدروکربن های سبک و باقیمانده پروپان خارج گردند.  این روغن سپس برای جداسازی فرکشن ها، در خلا تقطیر می شود و همچنین مراحل پایانی مانند تصفیه با کلی یا هیدرو فینیشینگ بر روی آن صورت می گیرد.

یک کارخانه در شهر سالت لیک سیتی در آمریکا از این تکنولوژی استفاده می کند و یکی دیگر در استوک آن ترنت انگلیس از سال ۱۹۹۶ در حال کار است. و یکی دیگر در سندی در یوتا آمریکا وجود دارد و یکی در سئول کره در مرحله مونتاژ است.

نسخه دیگر این فرآیند در شکل ۶-۲ جاییکه استخراج پروپان دوبار صورت می گیرد نشان داده شده است.

 6

شکل ۶-۲-تکنولوژی تصفیه دوم بر پایه استخراج

جدول ۶-۲ منظره چشم پرنده را برای مقایسه بین تکنولوژی های عمومی مختلف بازیافت یا استفاده روغن سوخته را نشان می دهد.

خلاصه ای از عوامل مختلف یعنی تکنولوژی فرآیند پذیرفته شده، محصولات پسماند تولید شده، استفاده از محصولات و وسایل و روش های دفع پسماند در جدول ۱ نشان داده شده است.

 جدول ۱ تولید و دفع باقیمانده از تکنولوژی های تصفیه دوم

نام تکنولوژی

پسماند تولیدی

محصولات جانبی / کاربرد

دفع پسماند

تصفیه اسید/کلی

باقیمانده ته نشینی و فیلتراسیون روغن سوخته، لجن اسیدی و کلی مصرف شده

محصولات سوختی که در خود کارخانه به عنوان سوخت به کار می رود

مشکل اصلی لجن اسیدی است که قبل از دفع با آهک خنثی می شود و کلی مصرف شده که در کوره های آجر پزی و کارخانه های سیمان دفع می شود

فرآیند فرآوری با کلی اکتیو شده با اسید

باقیمانده ته نشینی و فیلتراسیون روغن سوخته، مقادیر زیادی از کلی مصرف شده

محصولات سوختی که در کارخانه به عنوان سوخت مصرف می شود

کلی مصرف شده (مقادیر زیادتر) که در کوره های آجر پزی و کارخانه های سیمان دفع می شود

بر پایه تقطیر در خلا

باقیمانده ته نشینی و فیلتراسیون روغن سوخته، باقیمانده تقطیر

محصولات سوختی که در کارخانه به عنوان سوخت مصرف می شود

باقیمانده تقطیر در کارخانه سیمان دفع می شود یا با آسفالت برای جاده سازی مخلوط می شود و کلی مصرف شده در کوره های آجرپزی دفع می شود

بازتولید کلی نیز یک گزینه است و امروزه شروع شده است

بر پایه استخراج

باقیمانده ته نشینی و فیلتراسیون روغن سوخته، باقیمانده استخراج

محصولات سوختی که در کارخانه به عنوان سوخت مصرف می شود

باقیمانده استخراج به کارخانه های سیمان می رود یا با آسفالت برای جاده سازی مخلوط می شود و کلی مصرف شده در کوره های آجرپزی دفع می شود یا بازیابی می شود

برپایه غشا

باقیمانده سانتریفیوژ و کنستانتره غشا ها

محصولات سوختی که در کارخانه به عنوان سوخت مصرف می شود

کنستانتره فرآیند می تواند در کارخانه های سیمان دفع شوند

توجه: باقیمانده اولیه به دست آمده از ته نشینی، فیلتراسیون، سانتریفیوژ  روغن سوخته در فرآیندها/تکنولوژی های بالا معمولا در زمین های ایمن دفع می شود.

باقیمانده های تولید شده تکنولوژی های خاص از روش های مشابه دفع پسماندهای باقیمانده خطرناک استفاده می کنند.

جدول ۲ A توضیح مقایسه ای تکنولوژی های معمولی مختلف بازیافت روغن سوخته

نام تکنولوژی

ویژگیها

اشکالات

فرآیند اسید-کلی ( مصرف معمول بنتونیت ۱ تا ۲ درصد در بعضی جاها تا ۵ درصد)

فرآیند اسید-کلی برای بازیافت/ باز فرآوری روغن سوخته، روشی قدیمی و محبوب می باشد

با تولید لجن اسیدی و گازهای اسیدی آلودگی محیط زیست ایجاد می کند، دفع لجن اسیدی یک مشکل است

این یک تکنولوژی ثابت است که سالهای زیادی در سرتاسر دنیا استفاده شد. برای ظرفیت های خیلی کم هم کاربرد دارد

باعث خوردگی تجهیزات می شود که عمر آنها را کاهش می دهد

سرمایه گذاری خیلی کم آنرا برای کارخانه های خیلی کوچک مناسب می کند

راندمان پایینی دارد، چون روغن با لجن اسیدی و کلی هدر می رود

فرآیند خیلی ساده و غیر پیچیده دارد، راه اندازی ساده دارد، نیاز به دستگاه پیشرفته و اپراتور ماهر ندارد

به دلیل قوانین دولتی کنترل آلودگی محیط زیست در اکثر کشورها این روش استفاده نمی شود

فرآیند کلی اکتیو شده با اسید

نیازی به اسید ندارد

مصرف کلی خیلی بالا، راندمان کم، کیفیت نا پایدار

دفع مقادیر زیاد از کلی مصرف شده یک مشکل زیست محیطی است

فرآیند ساده دارد و برای ظرفیت کوچک مناسب است

مناسب تنها برای کارخانه های با ظرفیت خیلی پایین

فرآیند وابسته به نوع خاصی از کلی است که ممکن است از تمام منابع در دسترس نباشد

تقطیر در خلا

الف) تبخیر کننده تین فیلم یا وایپ فیلم

مناسب برای کارخانه های با ظرفیت بالا

عملیات در دمای بالا و خلای بسیار شدید انجام می شود که سیستم گرمایی و جریانی خاص و گران نیاز دارد، هزینه جریان گرمایی بالا و هزینه عملیات بالا دارد

تبخیر کننده تین فیلم ظرفیت عملیات در خلای شدید را دارد و معمولا برای محصولات با ارزش بالا و حساس به گرما به کار می رود

نیاز به سرمایه اولیه بالا دارد

سبب آلودگی نمی شود

کارخانه باید ظرفیت بالاتری داشته باشد تا اقتصادی شود

فرآیند و تجهیزات پیچیده دارد

نیاز به اپراتورهای نگهدارنده با مهارت بسیار بالا دارد، تجهیزات خیلی پیچیده دارد و هزینه سوخت بالا دارد

روغن پایه با کیفیت خوب تولید می کند

به دلیل تقطیر چند مرحله ای شامل حرارت دادن و سرد کردن

ب) تبخیرکننده کوره لوله ای

کوره لوله ای ساده، گرمای مناسب در فلاکس دمای پایین بوسیله سیرکوله کردن دوباره جریان گازی

عدم وجود اجزای متحرک در کنار فرآیند

عدم نیاز به حذف گازوییل در مرحله ابتدایی

تجهیزات ساده

فرآیند استخراج با حلال

در این فرآیند پروپان به عنوان حلال برای حذف قیر و لجن و فلزات و ادتیو و غیره به کار می رود

عملیات در فشار بالا ۱۰ اتمسفر و دمای محیط ۲۷ درجه سانتیگراد صورت می گیرد نیاز به سیستم های فشار بالا دارد که سیستم را گران و پیچیده می کند

حلال قابل بازیابی است

در طی عملیات حلال کم می شود و نیاز به اپراتور و پرسنل نگهداری با مهارت بالا دارد و سیستم با کارایی بالا نیاز دارد

سبب آلودگی نمی شود

فقط برای ظرفیت های بالا اقتصادی است

روغن پایه با کیفیت خوب تولید می کند

پروپان خیلی خطرناک است و خطر آتش گیری و انفجار در این فرآیند وجود دارد

مرتضی بیدار- واحد تحقیق و توسعه

۶۲٫ Dennis W. Brinkman etal, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology

۶۳٫ http://ecfr.gpoaccess.gov/cgi/t/text/text-idx?c=ecfr&tpl=/ecfrbrowse/Title40/40cfr279_main_02.tpl

 

About the Author

نظرات

*

captcha *