+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураПроблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производстваПолучение смазочных материалов на основе отходов производства растительных масел для использования в сельскохозяйственной технике

Получение смазочных материалов на основе отходов производства растительных масел для использования в сельскохозяйственной технике

Введение. В связи с неуклонным ухудшением экологической обстановки во всем мире резко возрос интерес к практическому использованию продуктов растительного происхождения, в частности масел и смазок. Они нетоксичны, обладают высокой биоразлагаемостью, сырье для производства - возобнавляемое. В данной работе предлагается использовать отходы от производства растительных масел, объемы которых составляют 5-15% от получаемого чистого масла, в качестве сырья для получения технических смазок.

Отходы производства растительных масел в больших объемах присутствуют как в малотоннажном производстве, так и на крупных масло-производствах. По своим физико-химическим характеристикам большая часть отходов не пригодна для использования в пищевых целях, однако содержит компоненты, полезные для переработки в смазочные и консервационные материалы, востребованные сельскохозяйственным производством.

В системах смазки машин, работающих со значительными и длительными нагрузками, нефтяные масла имеют ряд преимуществ перед растительными, прежде всего из-за высокой стабильности. Однако композиции на основе продуктов растительного происхождения обладают лучшими вязкостно-температурными характеристиками в отличие от нефтяных масел, соответствуют современным требованиям к смазочным и гидравлическим маслам по смазывающей способности, защите от коррозии сплавов железа и цветных металлов, противопенным, деаэрационным и де-эмульгирующим свойствам.

Поэтому нами были исследованы возможности получения в условиях сельского товаропроизводителя экологически чистых гидравлических, трансмиссионных масел и пластичных смазок на основе отходов от производства растительных масел.

Материалы и методы. Исследование отходов производства растительных масел и композиций на их основе проводилось на базе лаборатории «Использования смазочных материалов и отработанных нефтепродуктов» ГНУ ВНИИТиН, а также сельскохозяйственных предприятий Тамбовской области с использованием методик физико-химического анализа состава и свойств растительных масел, отходов их производства, методик очистки смазочных материалов, определения противоизносных свойств смазочных композиций, стендовых и эксплуатационных испытаний, с использованием современных приборов и оборудования.

Результаты исследований и их обсуждение. Учитывая важность экологической составляющей проблемы переработки и использования смазочных материалов на основе отходов производств растительных масел, были исследованы процессы биологического разложения продуктов очистки растительных масел после их получения отжимом и центрифугированием.

Лабораторными исследованиями водопроводной воды, загрязненной минеральными маслами, растительными маслами и отходами их производства, а также продуктами их переработки установлено, что по биоразлагаемости они гораздо активнее, чем минеральные масла без присадок (И-12) или с присадками (М10-Г2к). Определение биохимического потребления кислорода в водах, загрязненных исследуемыми маслами (рисунок 1), показало, что уже на третьи сутки хранения воды с примесями растительных масел или продуктов отходов их получения и переработки имеет место значительное снижение концентрации растворенного кислорода в этих водах, что свидетельствует об активных биоразлагающих процессах, протекающих в этих средах.

Зависимость содержания растворенного кислорода в воде, загрязненной маслами и продуктами их переработки
Рисунок 1. Зависимость содержания растворенного кислорода в воде, загрязненной маслами и продуктами их переработки

РМ - рапсовое масло; ПМ - подсолнечное масло; ПРМ - полимеризованное рапсовое масло; ОРМ - оксидированное рапсовое масло; Отст. РМ - отстой рапсового масла; ПОП ДІМ - продукты отходов получения подсолнечного масла.

Полученные данные достаточно хорошо соотносятся с высокой биоразлагаемостью растительных масел при их попадании в почву или водные ресурсы.

Технологии получения растительных масел из различных маслосемян идентичны. Отходы от производства кукурузного, льняного, рапсового и пр. масел по физико-химическим показателям сопоставимы с отходами получения подсолнечного масла и могут быть использованы для получения технических смазок.

Как показали исследования (таблица 1), нагрев отходов от производства подсолнечного и рапсового масел с доступом воздуха при температуре 300 °С в течение нескольких часов приводит к образованию вязких продуктов, которые могут служить в качестве вязкостных и проти-воизносных добавок, а также выступать в качестве основы для получения пластичных смазок или аналогов трансмиссионных масел.

Таблица 1. Физико-химические характеристики продуктов, полученных при оксидировании и полимеризации отходов производства подсолнечного (ПМ) и рапсового масел (РМ) при 300°С

Показатели

Отходы ПМ

Отходы РМ

 

0 час

2 час

8 час

0 час

2 час

8 час

Кинематическая вязкость при 100°С, мм2

11,5

17,0

28,4

11,8

2,02

50,2

Кислотное число, мг КОН/г

22,0

23,0

24,0

36,0

37,1

38,8

Температура застывания, °С

-7

-7

-5

-5

-4

-2

Диаметр пятна износа на ЧШМТ, мм

0,23

0,22

0,22

0,24

0,23

0,21

Отходы ПМ и РМ при нагреве до 300°С с доступом воздуха уже за два часа трансформируются в высоковязкие продукты, совместимые с минеральными и растительными маслами, способные повышать их вязкость и улучшать смазывающую способность. Так, 3% добавка продукта оксидирования и полимеризации подсолнечного масла (фракция 8 часов) к индустриальному маслу И-20А незначительно увеличила его вязкость, но привела к существенному (20%) увеличению смазывающих свойств данного масла, оцененных по диаметру пятна износа на машине трения (таблица 2).

Таблица 2. Влияние 3% добавки полимеризованной фракции отходов получения подсолнечного масла на свойства индустриального масла И-20А

Показатели

И-20А

И-20А 3 % добавки

Кинематическая вязкость при 40°С, мм2

31,0

35,0

Температура вспышки в открытом тигле, °С

200

205

Температура застывания, °С

-15

-14

Кислотное число, мг КОН/г

0,03

0,1

Диаметр пятна износа на ЧШМТ, мм

0,32

0,26

Цвет, ед. ЦНТ

2,0

3,5

Не исключено, что такие продукты переработки отходов производства растительных масел могут найти применение как экологически чистые вязкостные и противоиз-носные добавки к минеральным и синтетическим маслам. Продукты переработки с меньшей кинематической вязкостью (от 15 до 20 мм /с при 100°С) имеют все необходимые свойства для их использования в качестве аналога трансмиссионной смазки в мало-нагруженных агрегатах.

Стендовые испытания продукта оксидирования и полимеризации отходов производства подсолнечного масла в малонагруженном редукторе показали, что этот материал может являться альтернативой трансмиссионным маслам эксплуатационных групп ТМ-2, 3 (ТЭп-15, ТАП-15В).

При более длительном нагреве отходов производства растительньгх масел можно получить из них пластичные смазки. Так, нагрев отходов производства рапсового масла в течение 8 - 10 часов при температуре 300°С превращает их в пластичный продукт, по своим характеристикам сопоставимый с пластичной смазкой общего назначения -солидолом (таблица 3).

Таблица 3. Физико-химические характеристики пластичного продукта оксидирования и полимеризации отходов рапсового масла

Показатели

Время нагрева отходов РМ

Соли-

0 час

8 час

10 час

дол

Кинематическая вязкость при 100°С, мм2

11,8

60,2

70,1

83,4

Кислотное число, мг КОН/г

36,0

40,0

41,0

2,8

Температура застывания, °С

-5

-2

+10

+25

Диаметр пятна износа на ЧШМТ, мм

0,24

0,21

0,21

0,21

Температура каплепадения, °С

-

-

80-90

85-105

В то же время, основными недостатками растительных масел, ограничивающими их широкое использование в качестве основы технических смазок, является присутствие в них специфических примесей растительного происхождения. Существующие способы очистки масел и оборудование для их осуществления не позволяют в условиях сельхозпредприятий решать задачи использования в собственном производстве экологически чистого смазочного материала на основе продуктов растительного происхождения.

В ГНУ ВНИИТиН разработан новый способ очистки жидкой части отходов производства подсолнечного, кукурузного, рапсового масел от нежелательных при-месейс получением масла, характеристики которого близки к основе минеральных масел. Основой способа является активизация процессов коагуляции водой, что может быть использовано и для очистки технических растительных масел, например рапсового, от примесей, нежелательных при эксплуатации масел в смазочных системах [1].

На основе разработанных ГНУ ВНИИТиН инновационных процессов удаления примесей разработана установка для очистки растительных масел и отходов их производства [2]. Очистка производится с использованием доступного коагулянта и позволяет получать продукты с более низкой температурой застывания, улучшенными смазывающими свойствами и незначительной пенообразующей способностью.

Стендовые испытания показали, что полученные аналоги гидравлических, трансмиссионных масел и пластичных смазок на базе подсолнечного и рапсового масел по своим трибологическим свойствам превосходят исходные растительные масла и отходы их производства и приближены по показателям к товарным нефтяным смазкам. В результате сравнительных эксплуатационных испытаний смазочных композиций на основе растительных масел и нефтяных масел М-8В2 и ТЭп-15 в агрегатах трансмиссии и гидравлических систем тракторов установлена возможность замены минеральных масел композициями из растительных масел или отходов их производств.

Для получения экологически чистых масел и смазок в условиях сельского товаропроизводителя разработано оборудование и несложные технологии получения гидравлического, трансмиссионного масел, пластичной смазки из жидких отходов от производства растительных масел. Технологическая схема приведена на рисунке 2.

Выводы

В целом внедрение малозатратных, адаптированных к условиям АПК технологических процессов получения экологически чистых масел и смазок из отходов производства растительных масел позволяет снизить потребление традиционных смазочных материалов нефтяного происхождения и, соответственно, снизить их негативное воздействие на окружающую среду при сохранении основных требований и свойств, предъявляемых к современным смазочным материалам.

Технологическая схема получения технических смазок из отходов производства растительных масел
Рисунок 2. Технологическая схема получения технических смазок из отходов производства растительных масел
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 1.00 (1 Голос)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока