工业实用效率

润滑油化学和油水分离器性能

空气压缩机会产生大量的水。周围空气中的湿度一旦被压缩,就会导致大量的水脱落,这就是我们所说的冷凝水。在一个温暖潮湿的夏天,进气口温度为80 of,一台75马力(hp)的空气压缩机满负荷运行,在一个8小时的轮班中可以产生超过25加仑的冷凝液,一旦压缩空气通过干燥机,还可以产生另外5加仑的冷凝液。压缩过程允许空气、水蒸气和润滑液混合。一旦冷凝液离开系统,微量的润滑剂就会随它一起流动。这种凝析液在排放到地下水或废水处理厂之前,应该通过油水分离器进行处理。

包括合成碳氢化合物、聚阿尔法烯烃(POAs)、聚脂(POEs)、二酯、将聚亚烷基乙二醇(PAGs)和硅酮与不同类型的油水分离器搭配使用,往往会导致分离系统在从凝结水中去除润滑剂时的有效性被忽视——一种类型不一定适用于所有类型。以下是关于润滑油和油/水分离器的知识,以保持您的压缩空气系统正常运行和有效运行。

油滴

在送到地下水之前,需要通过分离过程处理压缩的空气缩合物,其由润滑剂和水混合物组成。

空气压缩机油系统中的水阶段

水在油系统中可以表现为三相。当水遇到润滑剂时,润滑剂的化学性质决定了可以自然溶解的水的数量,称为饱和点。超过这个饱和点,水就可能在流体中乳化,水和润滑剂保持混合在一起。这种情况在系统运行、液体循环时尤其普遍。最后,当不再有水处于乳化状态时,就形成了游离水。

润滑剂和水之间的溶解度对温度有很大的依赖性。当压缩机关闭或待机时,工作温度下的润滑剂比环境温度下的润滑剂能保存更多的水。随着空气中的水分被吸入空气压缩机,润滑剂变得越热,润滑剂可以持有的水量就越大。

在大多数空气压缩机流体的油分析报告中,通常测量润滑剂中悬浮的水含量。卡尔费雪滴定法可以测定润滑剂中的水的量,水的含量报告为百万分之一。油分析报告上的结果值显示的是样品中的总含水量,而不是具体的水是溶解在润滑剂中还是游离水。

水和润滑剂分子的极性

所有水分子都是极性的,这意味着其分子结构的氢末端具有正电荷,而氧气末端具有负电荷。氢原子的正电荷与相邻分子的氧原子连接,允许水分子彼此吸引。这种吸引力使水合成并将润滑剂丢弃为自由水。

然而,许多润滑剂是非极性的,它们的分子结构的两端不表现出任何电荷。当油和水结合时,在短时间内形成一种乳状混合物。在沉淀后不久,水分子之间的相互吸引比它们与非极性润滑剂之间的相互吸引更强,这是导致分离的额外力量。

一些合成润滑油,包括聚乙二醇和二酯,也是中等极性的,当与水混合时,会产生稳定的乳状液,不易分离。常见的空气压缩机润滑油,如PAGs,可以容纳高达7000 ppm的水,而标准合成烃油可能不超过百万分之几百。为了避免水在空气压缩机中积聚,系统应该运行得足够热,以使与润滑剂乳化的多余水蒸发。游离水,也称为凝析液,然后通过疏水阀进入油水分离器。

为什么油和水不会混合

润滑剂和水分子的极性解释了为什么油和水不能混合。

确定流体是否会分开

两种美国的测试和材料(ASTM)测试标准可用于确定空气压缩机润滑剂是否易于与水分离,两者通常在润滑剂技术数据表上发现。

  • ASTM D4052是润滑剂密度的标准试验方法。密度为0.00g / cm3.,空气压缩机润滑剂的声明密度可以与水相比较,以确定其彼此的亲和力。作为参考,PAG的密度通常在0.99g/cm左右3.PAO的密度约为0.84g/cm3.容易在几分钟内与水分开。
  • ASTM D1401是烃润滑剂和合成液的水分分离性的标准试验方法。该试验包括40毫升(ml)的水和40ml给定润滑剂。搅拌该混合物并使其沉降至多30分钟以进行分离。经过时间经过,采取测量以确定所得的毫升水,润滑剂和乳化混合物(作为水mL /润滑剂ML /混合物M1表示)。本说明书提供了最重要的是,可以预期润滑剂是否能够随时分离。

推动更好的油水分离

1970年的清洁水法指出,当地市政当局及其立法机构制定妥善处理制造设施产生的废水的举措。快速转发至2020,目前普遍认为将空气压缩机冷凝物处理以在冷凝水被送下地下水系统或城市废水处理厂之前去除痕量的润滑剂。

被污染的水

如果不适当地去除压缩空气冷凝水中的润滑剂,地下水会受到污染,影响当地的植物生命和周围的生态区域。

冷凝水的规定将在城市污水处理厂的含量达到稍微随着地点而变化。市政当局允许的浓度水平可在排放水中的10ppm至100ppm的剩余油中。常见的误解是,在每个系统上独立地在每个系统上测量这种残留的油限制(即,离开空气压缩机的冷凝物)。相反,规则通常用于来自植物的整个废物流。由于空气压缩机通常是整个废水流的小部件,因此来自空气压缩机的水平可能基本上高于局部限制,而不会使来自植物的总废水流接近局部限制。

凝结水中的润滑剂水平每天都会变化。例如,在炎热潮湿的天气条件下,由于进入空压机的湿气增加,会导致凝结水的体积增加。假设空气需求量保持不变,那么在大量的水里就会有相同数量的润滑剂。虽然地方和州有关污染物浓度限制的法规可能有很大的不同,工厂人员必须确定他们的场所的要求。

仔细看看普通油/水分离器

将空气压缩机的冷凝物除以99%的水且小于1%的润滑剂,油/水分离器通常用于减少润滑剂的可接受水平。

油和水

在冷凝水排出前,油/水分离器有助于将压缩空气中的润滑剂量降低到可接受的水平。

空气压缩机行业中使用的两个最常见的油/水分离器类型是重力分离和化学吸收。还提供蒸发分离器,但只占安装的百分比非常小。

重力分离系统的功能是允许凝结水流入沉淀槽,使水和润滑剂自然分离。如果密度较低,润滑剂会浮到顶部,然后被撇到一个单独的容器中进行处理。各种类型的多孔介质,如聚丙烯或活性炭,然后被用来增加冷凝水接触的表面积。这有助于去除凝析油中的残余油,并作为一个整理过滤器。处理后的冷凝液从分离器排出。

这些重力式油水分离器与具有低饱和点且不会与水形成乳化液的润滑油配合性能良好。低密度润滑油和水自然分离时,在单位沉淀。密度较高的润滑剂,如PAG,会形成乳剂,并不能通过这种重力方法有效分离。因此,油水分离器制造商可能会推荐使用替代介质袋或超大尺寸的系统,以延长停留时间,并进一步增加介质的表面积,以克服乳化现象。

化学吸附系统允许冷凝物流入填充有高极性介质的罐中。介质在排斥水时吸附润滑剂。停留时间在该方法中是重要的,允许冷凝物与介质相互作用,足以使润滑剂粘附。这里的概念是介质的极性更容易吸引冷凝物内的润滑剂,迫使水分离。活性炭通常包括作为介质床的一部分,以帮助除去非乳化润滑剂。流过介质后,然后从隔膜中除去冷凝水。

这些化学吸附式油水分离器的持水量很高,约为介质床重量的50%。当水流经床层时,极性多孔介质很容易吸引乳化润滑剂。非乳化润滑剂在此过程中也会分离,大部分润滑剂会残留在介质层的顶部。随着时间的推移,分离器内的含油量开始积累,这可能会导致效率下降。为此,应定期监测油水分离器中润滑油的百万分之一排放水。通过适当的监控,用户应该开始理解其系统的“平均故障间隔时间”,并在适当的间隔内更改系统元素或媒体包。

当在单位中混合不同类型的润滑剂时,两种类型的系统可能会遇到其能力损失及其在单位的润滑剂中分离油/水冷凝物及其保持能力。因此,许多制造商建议,如果多个空气压缩机将其冷凝物排放到相同的分离器中,则在所有系统上使用普通的润滑油化学。同样,不同的介质类型与聚乙二醇与烃更有效,应选择适当类型的润滑剂。

最后,蒸发系统利用电加热元件来提高流体温度。这允许凝结水通过蒸汽分离,留下润滑油进行定期排放和处理。与重力分离和化学吸附系统相比,蒸发系统的购买和操作成本通常更高。此外,一些润滑剂在这些系统中加热时,会释放出不应吸入的有害气体。

通过分析实现性能

将处理过的凝结水与自来水进行目视比较是一种普遍的验证,证明润滑剂在排放到地下水排水管之前已经被正确地除去。然而,在许多情况下,残留在冷凝液中的润滑剂可能不容易看到。有许多水分析实验室可用,可以很容易地评估凝结水样品的真实润滑油浓度水平。这些浓度可以根据当地的浓度限制法规进行测量。

所有照片由SA Performance提供。

关于作者

David Rosenthal是SA性能的产品经理,电话:517-295-9386,电子邮件:dave.m.rosenthal@gmail.com.

对股价表现

SA Performance提供了一个完整的高性能空压机润滑油系列,所有生产的ISO9001设施与多个分销点,以最好的服务他们的客户。此外,SA Performance提供完整的空中再制造服务,包括转子平衡和机器工作,在他们自己的专业设施内部执行。将空压机专业知识与润滑油知识相结合,帮助SA Performance成为压缩空气行业的领先合作伙伴。欲了解更多信息,请访问https://saperformance.net/

阅读更多压缩空气处理的文章,请访问https://www.airbestpractics.com/technology/air-治疗