DE1470599B2

DE1470599B2 - Verfahren zur kontinuierlichen entfernung von verunreinigung aus schmieroel und vorrichtung zur durchfuehrung des ver fahrens

Info

Publication number: DE1470599B2
Application number: DE19641470599
Authority: DE
Inventors: Kihei; Nakagawa Akito; Mitsutake Hideto; Nagasaki Katsuta (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1963-10-23
Filing date: 1964-10-20
Publication date: 1971-07-15
Also published as: DE1470599A1; NL6412357A; GB1041703A; US3304255A; CH444999A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuier- Gemisch wird zur weiteren Trennung einem Zentri-

lichen Entfernung von Zersetzungsprodukten und fugator zugeführt.

Verunreinigungen aus Schmieröl, bei welchem das Dieses Verfahren ist hauptsächlich mit dem NachSchmieröl zwecks Erhöhung der Teilchengröße der teil behaftet, daß das Öl-Wasser-Gemisch teilweise

Zersetzungsprodukte und Verunreinigungen durch 5 eingedampft werden muß, damit die Abtrennung des

Zusammenballung mit einer wässerigen Alkalilösung Öls von der Reagenzlösung und den darin enthaltenen

versetzt wird, worauf die so erhaltenen größeren Verunreinigungen in · der anschließenden Zentrifugie-

Teilchen abgetrennt werden. rungsstufe erreicht werden kann. Ein weiterer Nach-

Das in Verbrennungsmotoren, Turbinen usw. ver- teil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß es

wendete Schmieröl zersetzt sich allmählich und nimmt io nicht ohne weiteres an einen Schmierkreislauf ange-

Verunreinigungen auf, bis es ersetzt werden muß. Der schlossen werden kann, so daß es nicht möglich ist,

Grund dafür ist, daß sich Fremdstoffe von außen, einen Teil des umlaufenden Öls fortlaufend zu reinigen.

Teilchen aus den Motorwerkstoffen, die durch Reibung In der deutschen Auslegeschrift 1015 566 ist ein

und Abrieb der Innenfläche gebildet werden, und un- Verfahren zum Schmieren von Schiffsdieselmaschinen

verbrannter Treibstoff mit dem öl vermischen und 15 beschrieben, bei welchem dem in ihrem Kurbelkasten

daß das Öl selbst oxydiert wird und nach längerem gesammelten Schmieröl so viel Alkaliphosphatlösung

Gebrauch verdirbt. zugesetzt wird, bis der pH-Wert des Schmieröls 5 bis 11

Um diese Zersetzungsprodukte und Verunreini- beträgt. Dieses Verfahren ist jedoch ausschließlich auf gungen zu entfernen, hat man, beispielsweise bei die Neutralisierung der beim Betrieb gebildeten Säuren großen Dieselmotoren mit rohrförmiger Kolbenstange, 20 beschränkt, und eine Konzentrierung feinteiliger Ver-• schon versucht,"zusätzlich zum Abschmiersystem ein unreinigungen ist nicht möglich. Reinigungssystem zu schaffen, wobei ein Teil des Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schmieröls abgezweigt und zentrifugiert oder ander- die Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen weitig gereinigt wurde, um die Verunreinigungen zu und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei entfernen und wobei das wiedergewonnene Öl zwecks 25 welchem die Verunreinigungen und Zersetzungspro-Weiterverwendung in das Abschmiersystem zurück- dukte kontinuierlich aus dem Schmieröl abgetrennt geleitet wurde. und entfernt werden können, während dieses noch in

Neuerdings neigt man jedoch, mehr und mehr dazu, Gebrauch ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung

minderwertigere Treibstofföle für die Motoren zu ver- dadurch gelöst, daß ein Teil des Schmieröls konti-

wenden, mit dem Ergebnis, daß die in der Verbren- 30 nuierlich zur Behandlung mit der Alkalilösung aus

nungskammer unverbrannt zurückbleibende und sich dem System abgezweigt und zunächst in einem Er-

mit dem Schmieröl vermischende Treibstoffmenge so hitzer erwärmt, hierauf in ein Reaktionsgefäß geleitet

groß ist, daß sie bei dieser »Nebenstromreinigung« mit wird und in diesem mit einer schwächeren als einer

einer Zentrifuge nicht genügend gereinigt werden kann. 20°/₀igen, vorzugsweise mit einer 5- bis 10°/₀igen

Deshalb ist das verunreinigte Schmieröl immer häufiger 35 Alkalilösung behandelt wird, wobei die zugesetzten

die Ursache für einen vorzeitigen Abrieb der Zylinder- Alkalimengen 0,1 bis 1,5 kg/Tonne öl betragen und

auskleidungen, für eine Verbrennung der Kolben, daß anschließend das öl von der Behandlungslösung

eine Beschädigung der Kolbenringe und für andere abgetrennt und kontinuierlich in das System zurück-

Motorschäden. Um diese Schäden zu vermeiden, geführt wird.

muß man das Schmieröl häufig durch frisches öl er- 40 Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das abge-

setzen. zweigte öl in dem Reaktionsgefäß 5 bis 20 Minuten,

Es wurden bereits zwei Verfahren zur Entfernung vorzugsweise 15 Minuten mit der Alkalilösung zu be-

der Verunreinigungen vorgeschlagen, wobei einerseits handeln.

Seifenlösungen, andererseits die Hydroxyde von GaI- Es ist ferner zweckmäßig, die Abtrennung des Öls cium, Magnesium od. dgl. als Reinigungsmittel ver- 45 von der Behandlungslösung in einer Zentrifuge durchwendet wurden. zuführen. ·.

Bei dem ersten Verfahren dispergiert man einen Dabei können die im Schmieröl vorhandenen überEster einer höheren Fettsäure im verunreinigten schüssigen Alkalireste in der Zentrifuge mit Heiß-Schmieröl, setzt den dispergierten Ester zwecks Ver- wasser entfernt werden.

seifung mit Ätznatron um und sorgt dafür, daß die 50 Die gemäß der Erfindung erfolgende Verfahrens-Verunreinigungen und die Zersetzungsprodukte des führung zum kontinuierlichen Entfernen von Zeröls mit der durch die Seife gebildeten flockigen Sub- Setzungsprodukten und Verunreinigungen aus Schmierstanz umhüllt werden. Dieses Verfahren besitzt jedoch öl hat dem Fachmann deswegen nicht nahegelegen, Nachteile, da man mit zwei Lösungen und diskonti- weil man bisher die Autbereitung von gebrauchtem öl nuierlich arbeiten und das Methanol, das als Lösungs- 55 entweder ausschließlich durch chemische Behandlung mittel für die Reaktionsteilnehmer verwendet wird, oder aber im Anschluß an den Schmierungskreislauf vollständig entfernen muß. Im übrigen sind die Kosten dabei aber ohne Mithilfe von chemischen Reinigungssehr hoch. Auch das zweite Verfahren ist nicht sehr mitteln durchgeführt hat.

wirksam, da es nur zur Neutralisation der sauren Demgegenüber wird gemäß der Erfindung die '

Substanzen im verunreinigten öl geeignet ist. 60 Reinigung sowohl durch kontinuierliche Behandlung

Aus der USA.-Patentschrift 2 271 882 ist bereits die als auch durch Abzweigung eines Nebenstroms durchVerwendung von Alkalilösungen zum Reinigen von geführt. Die dabei erzielbare Verbesserung der ölaufverbrauchtem öl bekannt. Hierzu wird das öl mit der bereitung muß als nicht vorhersehbar gewertet werden, wässerigen Lösung eines alkalisch reagierenden Mittels Die Analyse von Schmieröl, das einem in Betrieb versetzt, das Mittel wird in dem Öl durch intensives 65 befindlichen Schiffsmotor entnommen wurde, ergab, Durchmischen fein dispergiert, das Öl-Lösungs-Ge- daß die Korngrößeverteilung der Verunreinigungen in misch wird zur Entfernung eines erheblichen Teils des dem mehrmals im Nebenstrom gereinigten Schmieröl Wassers eingedampft, und das teilweise eingedampfte im Bereich von 0,5 bis 5 μ und das Maximum bei etwa

1,7 μ lag. Da die Teilchengröße der Verunreinigungen, die tatsächlich mit Hilfe einer an Bord eingebauten Zentrifuge entfernt werden konnten, über 5 μ lag, ergab sich, daß die Verunreinigungen zum größten Teil im öl zurückblieben.

Die in Schmierölen gebildeten Verunreinigungen setzen sich zum größten. Teil aus unverbranntem Treibstoff und zum kleineren Teil aus Metallteilchen, die durch den Abrieb von Maschinenelementen gebildet werden, sowie aus Sulfaten dieser Metallteilchen zusammen. Die meisten verunreinigten öle enthalten auch Schwefelsäure. Einige dieser Verunreinigungen fallen in Form von äußerst kleinen Teilchen an. Man nimmt an, daß der Metallstaub, die Sulfate, die Schwefelsäure und die anderen Verunreinigungen an, kleinen Mengen Wasser adsorbiert sind und unverbrennbare Teilchen bilden.

Weiterhin nimmt man an, daß diese feinen Teilchen in einem bestimmten Sinn elektrisch geladen sind, wie bei einer Koloiddispersion, so daß sie sich nicht zu-.sammenballen können.

Durch Zugabe von Ätzalkali gemäß der Erfindung werden wahrscheinlich die an der Oberfläche der Verunreinigungen adsorbierten säuren Substanzen neutralisiert, wobei Eisenhydroxyd gebildet und die elektrische Ladung auf den feinen Teilchen neutralisiert wird. Dadurch werden die Zersetzungsprodukte und die Verunreinigungen an der Eisenverbindung adsorbiert. Dies führt zu einer starken Erhöhung der Teilchengröße.

Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung mit einer Pumpe zum Umwälzen des Öls durch ein Abschmiersystem, mit einem mit der Pumpe durch eine in das Abschmiersystem einmündende Leitung in Verbindung stehenden Schmierölerhitzer, der mit einer Einrichtung zur Abtrennung der Zersetzungsprodukte und Verunreinigungen aus dem Öl verbunden ist sowie mit Einrichtungen zur Rückleitung des gereinigten Öls in das Schmiersystem vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Erhitzer und der Abtrenneinrichtung ein Reaktionsgefäß zur Vermischung und Umsetzung des Öls mit einer wässerigen Alkalilösung vorgesehen ist, das an eine Einrichtung zur Zugabe einer Alkalilösung angeschlossen ist.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert.

B e i s ρ i e 1 1

Unter Zugrundelegung der Formel

.K = A +<x (kg je Tonne öl),

worin A den Säurewert (in mg KOH je g) des in einem Dieselmotor an Bord eines Schiffes verwendeten Schmieröls und K die Menge des dem öl zugesetzten Ätzkalis darstellt, wurde der Ätzalkalizusatz entsprechend einer Anzahl von Korrekturfaktoren α variiert, und die beiden Substanzen wurden miteinander in innige Berührung gebracht. Die Ergebnisse hinsichtlich der Zusammenballung der Zersetzungsund Verunreinigungsprodukte sind in Tabelle I angegeben.

Tabelle 1

Ätzalkali	A	öl aus	Maschine	D	^E
menge K	X			X	X
(kg je Tonne öl)	X	B	C	X	X
A -0,5	X	X	X	X	X
A -0,3	0	X	■x	0	0
A	0	X		0	0
A +0,1	0	0		0	X
A +0,3 ■	0
A +1	X	X
		0
		0
	0

j,. Bemerkungen:

Bei 0 erfolgte eine Zusammenballung, und die Verunreinigungen wurden entfernt, während sich bei X die Verunreinigungen nicht zusammenballten. ■ . ■

Aus der Tabelle ergibt sich, daß eine Zusammenballung stattfindet, wenn λ zwischen 0,1 und 0,3 liegt, daß aber die Zusammenballung unbefriedigend ist, wenn die Menge des Alkalizusatzes darüber oder darunter liegt. Der Einfluß der Ätzalkalimenge auf die Zusammenballung der Verunreinigungen blieb im angegebenen Bereich praktisch konstant, obgleich die Konzentration der wäßrigen Alkalilösung um den Wert lO°/o beträchtlich schwankte.

Nachdem der Säurewert im Bereich von 1,2 bis 0 schwankt, kann die zuzusetzende Alkalimenge 1,5 bis 0,1, vorzugsweise 1,6 bis 0,3 kg je Tonne verunreinigtes Schmieröl betragen. Der Zusatz erweist sich weiterhin am wirksamsten, wenn eine 5- bis 10°/_oige wäßrige Lösung verwendet wird, obgleich auch andere Konzentrationen unschädlich sind, wenn sie 20% nicht überschreiten.

Durch Untersuchungen von Motoren an Bord von Schiffen hat sich eindeutig ergeben, daß Schmieröl schneller als allgemein erwartet zersetzt und verunreinigt wird. Zum Beispiel wird bei einem Dieselmotor mit rohrförmiger Kolbenstange in einem gewissen Konzentrationsbereich ein für den Motor gefährlicher Gleichgewichtszustand erreicht, wenn der Motor etwa 30 bis 50 Stunden in Betrieb war.

Deshalb ist eine Entfernung des Schlammes aus dem Schmieröl fast wirkungslos, wenn sie diskontinuierlich, und nicht mit einer der Zersetzungs- und Verunreinigungsgeschwindigkeit des Öls entsprechenden Geschwindigkeit durchgeführt wird. Dabei ist es ganz gleich, wie wirksam die Abtrennung erfolgte; man er-

zielt keinen wirtschaftlichen Vorteil, wenn man nicht kontinuierlich arbeitet, da man eine sehr große ölmenge auf einmal behandeln muß, um mit der Zersetzungsgeschwindigkeit Schritt halten zu können.
Erfindungsgemäß soll nicht nur ein verbessertes,

Verfahren zur Abtrennung und Entfernung von Verunreinigungen aus Schmieröl, sondern auch eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der man das Schmieröl wirksam rein halten kann, wenn man das Verfahren kontinuierlich durchführt.

Weiterhin soll erfindungsgemäß ein Verfahren zur . Abtrennung und Entfernung von Verunreinigungenaus Schmieröl durch Zugabe einer bestimmten Menge einer starken Alkalilösung geschaffen werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Abtrennung und Entfernung von Verunreinigungen aus Schmieröl.
Schließlich sollen erfindungsgemäß ein verbessertes

Claims

5 6

Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, angegebenen Ausführungsform das Reinigungssystem

worür keine SpezialChemikalien oder Spezialappara- von der Ableitung der Schmierölpumpe abzweigt,

türen benötigt werden. Die mit der beschriebenen Vorrichtung erzielten

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben Vorteile der Erfindung sind im nachstehenden besieh für den Fachmann aus der nachstehenden Be- 5 schrieben.
Schreibung und den Zeichnungen, worin Beispiel2

F i g. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung ..

gemäß der Erfindung darstellt und Ursprünglicher Saurewert des ver-

Fig. .2 die mit der in F i g. 1 angegebenen Vor- _A wendeten Schmieröls . 2,24 mg KOH/g

richtung erzielten Versuchsergebnisse angibt. io Anfangsgehalt an in Hexan unlos-

Das in F i g. 1 angegebene Schmierölsystem besteht J^Khm _A ^BeST u^ V 'VV '' ' ^/o

aus einem Schmierölbehälter 1, einer Schmierölum- Menge des durch die Zentrifuge

wälzpumpe 2, einem Schmierölkühler 3 und der damit _K 8leiteten UIs ,. IUO l/Std.

verbundenen Maschine, beispielsweise einem Diesel- Menge des eingeführten Schlamms

motor 4. Bisher war es oft üblich, ein Reinigungs- ₁₅ (^f™^{ches Ö1} ^mt *>°/o Motoren-

system zu verwenden, das von dem angegebenen schlamm verm.scht) 400g/Std.

Schmierölumlaufsystem (1-2-3-4-1) unabhängig ist, so Atznatronmenge ^
daß das Schmieröl aus dem Ölbehälter über einen <^{als 1O}°/o'ge, wässerige Losung) 6 kg/Tonne/Std. Schmierölüberhitzer diskontinuierlich einer Zentrifuge Die erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 2 angegeben, od. dgl. zugeführt und das abgetrennte und gereinigte 20 Trotz der kontinuierlichen Zugabe von Motoren-Öl wieder in den Ölbehälter zurückgeleitet wird. schlamm wurde ein konstantes Gleichgewicht auf-

Wie schon gesagt, erhält man bessere Ergebnisse, rechterhalten, und das öl behielt seine guten Eigenwenn man' die Reinigung kontinuierlich und auto- schäften. Bis zum Punkt A in F i g. 2 erniedrigte sich 'matisch mit einer der Zersetzungsgeschwindigkeit, des der Säurewert allmählich, während die Konzentration Öls entsprechenden Geschwindigkeit durchführt. Aus 25 an Verunreinigungen, d. h. an hexanunlöslichen Subdiesem Grund wird erfindungsgemäß das Schmieröl stanzen, nicht nennenswert abnahm. Wurde der Säuremit Hilfe der angegebenen Ölpumpe 2 dem Reini- wert bis fast auf Null vermindert, begann jedoch die gungssystem zugeführt. Konzentration an Verunreinigungen schnell abzu-

In der Reinigungsvorrichtung wird das aus der sinken, bis am Punkt B eine sehr niedrige Gleichge-

Rolirleitung P₁ zwischen der Schmierölpumpe 2 und 30 Wichtskonzentration erreicht wurde. Bei diesem Bei-

dem Kühler 3 abgezweigte Öl durch einen Überhitzer 5 spiel wurde der Schlamm kontinuierlich in das Reini-

in ein Reaktionsgefäß 8 geleitet, dessen Ableitung mit gungssystem eingeführt. Dennoch trat überhaupt kein

einer Zentrifuge 10 in Verbindung steht. In der Mitte nachteiliger Effekt auf, und es wurden normale Werte

der Leitung P₂, die den Überhitzer 5 mit dem Reak- erhalten. Der Schlamm wurde in einer Menge zuge-

tionsgefäß 8 verbindet, ist eine Leitung P₃ ange- 35 geben, die um ein Vielfaches größer war als die

schlossen, die zu einer _ Chemikalienpumpe 7 führt, Schlammenge, die gewöhnlich bei einem in Betrieb

über die eine 10°/„ige Ätzalkalilösung in einem be- befindlichen Dieselmotor anfällt,

stimmten Verhältnis von einem Lösungsbehälter 6 in Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus,

das Schmieröl geleitet wird. Ein Heißwasserbehälter 9 daß die erfindungsgemäß abgetrennten Verunreini-

dient zur Zufuhr von Heißwasser zur Zentrifuge, wo- 40 gungen nicht schmierig sind, wenig öl enthalten und

durch überschüssige Alkalireste aus dem Schmieröl selten an der Trennplatte der Zentrifuge klebenbleiben,

extrahiert werden. Deshalb kann die Zentrifuge sehr leicht gereinigt

F i g. 1 zeigt die vorteilhaften Merkmale der Vor- werden, und die Menge des bei der Entfernung der richtung gemäß der Erfindung, d.h. die kontinuier- Verunreinigungen vergeudeten Öls ist sehr gering, liehe Zufuhr des Öls zum Reinigungssystem mit Hilfe 45 Zur weiteren Verbesserung der Erfindung ist es erder Pumpe 2 und die Einfügung des Behälters 6 für die wünscht, eine zusätzliche Zentrifuge an sich bekannter Chemikalienlösung, der Chemikalienpumpe 7 und des Bauart zu verwenden, die den Schlamm automatisch Reaktionsgefäßes 8 zwischen dem Schmierölüber- zu entfernen vermag, wofür man eine Zentrifuge, wie hitzer 5 und der Zentrifuge 10 in einem üblichen sie gewöhnlich an Bord eingebaut ist, verwenden Reinigungssystem, wodurch das Verfahren gemäß der 50 kann.
Erfindung mit Leichtigkeit praktisch durchgeführt
werden kann. Patentansprüche:

Das Reaktionsgefäß 8 dient zur Umsetzung der in

den Abbauprodukten des Öls enthaltenen sauren 1. Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung Substanzen mit dem zugeführten Ätzalkali und zur 55 von Zersetzungsprodukten und Verunreinigungen Bildung von Eisenhydroxyd, wodurch die Teilchen- aus Schmieröl, bei welchem das Schmieröl zwecks größe der Zersetzungsprodukte durch Zusammen- Erhöhung der Teilchengröße der Zersetzungsproballung erhöht wird. Das Reaktionsgefäß 8 ist zylin- dukte und Verunreinigungen durch Zusammendrisch und mit Inneneinrichtungen, z. B. einer Leit- ballung mit einer wässerigen Alkalilösung versetzt platte (nicht angegeben) versehen, die es ermöglicht, 60 wird, worauf die so erhaltenen größeren Teilchen daß die Flüssigkeit 5 bis 20 Minuten, vorzugsweise abgetrennt werden, dadurch gekenn-15 Minuten, im Reaktionsgefäß bleibt und ruhig und zeichnet, daß ein Teil des Schmieröls kontigleichmäßig fließt. Die Platte kann, je nach der Lage, nuierlich zur Behandlung mit der Alkalilösung aus in der sie sich befindet, etwas verformt sein, ohne daß dem System abgezweigt und zunächst in einem wesentliche. Nachteile auftreten. Man kann ohne 65 Erhitzer erwärmt, hierauf in ein Reaktionsgefäß weiteres auch eine zweite Pumpe vorsehen, die das öl geleitet wird und in diesem mit einer schwächeren unabhängig von der Schmierölpumpe in die Reini- als einer 20°/_oigen, vorzugsweise mit einer 5- bis gungsvorrichtung fördert, obgleich in der vorstehend . 10°/₀igen Alkalilösung behandelt wird, wobei die

zugesetzten Alkalimengen 0,1 bis 1,5 kg/Tonne Öl betragen und daß anschließend das Öl von der Behandlungslösung abgetrennt und kontinuierlich in das System zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezweigte Öl in dem Reaktionsgefäß 5 bis 20 Minuten, vorzugsweise 15 Minuten mit der Alkalilösung behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Öls von der Behandlungslösung in einer Zentrifuge durchgeführt .wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmieröl vorhandene überschüssige Alkalireste in der Zentrifuge mit Heißwasser entfernt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einer Pumpe (2) zum Umwälzen des Öls durch ein Abschmiersystem, mit einem mit der Pumpe (2) durch eine in das Abschmiersystem einmündende Leitung in Verbindung stehenden Schmierölerhitzer (5), der mit einer Einrichtung (10) zur Abtrennung der Zersetzungsprodukte und Verunreinigungen aus dem Öl verbunden ist sowie mit Einrichtungen zur Rückleitung des gereinigten Öls in das Schmiersystem, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Erhitzer (5) und der Abtrenneinrichtung (10) ein Reaktionsgefäß (8) zur Vermischung und Umsetzung des Öls mit einer wässerigen Alkalilösung vorgesehen ist, das an eine Einrichtung (7) zur Zugabe einer Alkalilösung angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 610/32