Các phơng pháp vật lý chỉ tái sinh đợc dầu thải có độ biến chất cha sâu. Đối với những dầu thải có tốc độ biến chất sâu, đặc biệt dầu động cơ có chứa phụ gia phân tán tẩy rửa (dầu thải không lọc) thì các phơng pháp vật lý không thể sử dụng đợc. Để tái sinh những dầu thải này cần phải dùng phơng pháp lý hoá, phơng pháp hoá học hoặc tổ hợp nhiều phơng pháp khác nhau. Dới đây là một số phơng pháp tái sinh dầu thải phổ biến nhất:
2.1. Phơng pháp tái sinh hoá lý.[9]
2.1.1. Đông tụ.
Là phơng pháp chủ yếu để tăng cờng tính chất lọc cho những dầu thải không lọc. Bản chất của đông tụ là sự tập hợp những hạt keo, tạo ra những chất kết tụ lắng xuống. Có thể gây đông tụ bằng cách tác động cơ học, bằng nhiệt, bằng dòng điện, bằng chất đông tụ.
Chất đông tụ có thể là chất điện ly, chất hoạt động bề mặt hoặc chế phẩm tẩy rửa tổng hợp. Những chất đông tụ, điện ly điển hình là: H2SO4, Na2CO3, Na2CiO3, Na3PO4. Chất đông tụ hoạt động bề mặt anion gốc sulfonat mà phổ biến nhất là sunfunol RSO3Na trong đó R là gốc 12 ữ 18C. Chất đông tụ có khả năng làm mất dần điện tích của các hạt keo làm chúng ngừng xô đẩy nhau và dính lại với nhau tạo thành hạt lớn lắng xuống đáy. Đông tụ thờng đợc tiến
hành trong bể lắng đáy hình nón đợc trang bị những thiết bị đun nóng và khuấy trộn.
Hình 6: Sơ đồ hệ thống tái sinh dầu nhờn bằng phơng pháp đông tụ.
Dầu thải sau khi thu hồi đợc để lắng trong các bể chứa để tách sơ bộ các tạp chất cơ học và nớc rồi đợc đa vào thiết bị đông tụ. Tại đây dầu thải đợc xử lý bằng các chất đông tụ theo quy trình nh đã trình bày trên hình vẽ. Sau khi đợc xử lý, dầu đợc chuyển sang thiết bị lắng đọng và đợc tách cặn. Dầu thu đợc tiếp tục qua thiết bị làm sạch bằng hấp phụ hoặc trích ly để cho dầu gốc. Cặn thu đ- ợc (thờng có tính kiềm) đợc trung hoà trong thiết bị trung hoà để tách muối và nớc. Phần cặn còn lại gồm atphan và nhựa đợc pha trộn với FO để đốt hoặc chuyển sang sản xuất bitum.
2.1.2. Hấp phụ.
Hấp phụ là quá trình tập chung các chất bẩn trên bề mặt chất hấp phụ. Chất hấp phụ có khả năng giữ trên bề mặt của mình một lợng lớn các chất asphan, axit, este vầ các sản phẩm oxy hóa khác trong dầu thải. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất và trị số bề mặt chất hấp phụ. Đặc tính của những
76
Dầu thải Lắng sơ
bộ Thiết bị đông tụ Thiết bị lắng làm sạchThiết bị Dầu tái sinh
Nước + cặn cơ học Bể chứa cặn Dung dịch muối Cặn nặng Pha vào FO Sản xuất bitum Thiết bị trung hoà
chất hấp phụ cũng có ý nghĩa quan trọng không kém. Ví dụ nh Silicagen hấp phụ tốt nhựa asphan còn oxyt nhôm lại hấp phụ tốt axit hữu cơ phân tử thấp. Để tăng khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phải hoạt hoá nó. Trong tái sinh dầu thải ngời ta sử dụng chất hấp phụ phổ biến nhất là sét tẩy màu rồi đến Silicagen, oxyt nhôm... về nguyên tắc chất hấp phụ càng đợc nghiền nhỏ thì bề mặt hấp phụ và khả năng hấp phụ của nó càng lớn song lại gây trở ngại lớn cho quá trình lọc sau hấp phụ.
2.2. Phơng pháp tái sinh hoá học.
2.2.1. Làm sạch dầu nhờn bằng axit sunfuaric:[9]
Là một phơng pháp hoá học có tác dụng làm sạch các chất có hại, nó còn là dung môi tốt cho nhiều hợp chất.Tất cả các chất có hại (trừ các axit hữu cơ) đợc tách ra khỏi dầu nhờn cùng với gudron axit (cặn nhớt nặng).
Các chất nhựa trong dầu kết hợp với axit sunfuaric có thể xảy ra theo 3 h- ớng sau: một phần nhựa hoà tan trong axit sunfuaric, phần khác ngng tụ với axit tạo hợp chất tơng tự asphanten, phần thứ 3 kết hợp với axit sunfuaric tạo thành axit sunfuaric hoá. Tất cả các dạng nhựa trên đều chuyển vào gudron axit.
axit sunfuric thờng dùng để làm sạch dầu nhờn biến áp, dầu nhờn trắng và để tái sinh dầu nhờn. axit sunfuaric thờng đợc dùng để tách các hợp chất hydrocacbon và các chất nhựa, asphanten. Kết qủa làm sạch phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian tiếp xúc, nguyên liệu và axit, nồng độ axit, hàm lợng axit.
+ Nhiệt độ vô cung quan trọng trong việc làm sạch dầu nhờn, để nhận đợc dầu có chất lợng tốt ngời ta tiến hành làm sạch ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ làm sạch mà tăng thì độ hoà tan các hợp chất axit và chủ yếu các hợp chất polime trong dầu cũng tăng lên.
+ Nồng độ axit giảm thì khả năng hoà tan vào polime sẽ giảm, khi tăng nồng độ axit thì sẽ tăng sự tạo thành axit sunfuaric hoá, nó sẽ chuyển vào gudron axit.
+ Lu lợng axit: mức độ tách các chất nhựa asphten ra khỏi dầu nhờn tăng lên khi tăng lu lợng axit. Lu lợng axit đối với từng loại dầu nhờn khác nhau.
+ Thời gian tiếp xúc ít khi bề mặt tiếp xúc của dầu và axit càng lớn. Vì vậy việc khuấy trộn phải thực hiện liên tục với cờng độ đủ lớn trong suốt thời gian xử lý. Thờng phơng pháp khuấy trộn cơ học dầu với axit thực hiện trong khoảng thời gian 30 ữ 40 phút.
Quá trình làm sạch bằng axit sunfuaric thờng đợc tiến hành trong thiết bị khuấy trộn trong đó hỗn hợp dầu với axit đợc trộn bằng cách sục không khí hoặc dùng bơm tuần hoàn trộn. Tiếp theo cặn bùn axit tạo thành đợc lắng tách trong bể lắng hoặc ly tâm. Thông thờng thiết bị trộn là thùng thép hình trụ phía trong lót lớp chì, đáy hình nón để dễ lắng và tháo cặn bùn axit. Thiết bị chính của quá trình làm sạch dầu nhờn bằng axit sunfuaric là máy khuấy.
Việc sử lý bằng axit sunfuaric dẫn đến việc tách một phần hoặc hoàn toàn các hợp chất không no, các hợp chất chứa lu huỳnh, các hợp chất cha nitơ, oxy và các hợp chất nhựa, các chất ở dạng asphan nên cải thiện đợc sự ổn định chống ôxy hoá, lợng cặn cacbon, khả năng phá nhũ, chỉ số trung hoà, mầu và mùi của dầu. Tuy nhiên quá trình này có một số nhợc điểm, nên khi xử lý xong quá trình làm sạch này sẽ cho sang quá trình làm sạch bằng kiềm.
2.2.2. Làm sạch bằng kiềm[8].
Những chất kiềm đợc dùng để làm sạch dầu thải phổ biến nhất là Na2CO3, NaOH, NaPO4. Kiềm tác dụng với các axit hữu cơ ( sản phẩm của sự oxy hoá dầu) tạo ra xà phòng. Vì vậy để lắng và rửa dầu sau khi làm sạch bằng kiềm là việc bắt buộc. Trong quá trình xử lý dầu thải bằng kiềm có thể xảy ra sử thuỷ ngân xà phòng đợc tạo ra và tạo nhũ gây trở ngại cho quá trình làm sạch. Nồng độ kiềm và nhiệt độ xử lý ảnh hởng đối lập đến hai hiện tợng này. Vì vậy cần phải chọn điều kiện xử lý sao cho hạn chế đợc cả hai quá trình có hại trên.
2.3. Phơng pháp tái sinh vật lý.
2.3.1. Lắng.
Các hạt kim loại, nớc, cá chất hắc ín, asphan nằm trong dầu sẽ tự lắng xuống khi dầu ở trạng thái tĩnh và theo thời gian. Việc lắng dựa trên nguyên lý ngng lắng các hạt dới tác dụng của trọng lực. Sự ngng lắng sẽ tốt hơn khi ở nhiệt cao bởi ở nhiệt độ cao thì độ nhớt của dầu giảm , tạo điều kiện cho các hạt lắng nhanh. Nhiệt độ tốt nhất để ngng lắng dầu từ 80 ữ 900C. Nếu để dầu tự lắng ở nhiệt độ thờng thì thời gian lắng rất dài, hiệu quả lắng thấp. Quá trình lắng chỉ áp dụng nh là một quá trình lọc sơ bộ.
2.3.2. Ly tâm.
Là phơng pháp thông dụng để tách các tạp chất cơ học, nớc ra khỏi dầu. Ph- ơng pháp này còn có thể đợc áp dụng để rửa dầu, cho thêm nớc vào dầu để nớc rửa các tạp chất rồi ly tâm để tách nớc ra cùng chất bẩn.
2.3.3. Lọc.
Dùng trong các quá trình làm sạch sơ bộ hoặc dùng để tái sinh các loại dầu không yêu cầu độ sạch cao. Nó chỉ tách đợc các tạp chất cơ học.
2.3.4. Chng cất.