Endüstriyel Atık Yağların Minimizasyonu

Endüstriyel Atık Yağların Minimizasyonu

Endüstriyel-Atık Yağların Minimizasyonu
Volkan PELİTLİ • H. Merve BAŞAR • Özgür DOĞAN
Marmara Araştırma Merkezi
Çevre ve Temiz Üretim Enstitüsü
SUNUM PLANI
Sunum-Planı
1
YAĞLAMA YAĞLARI
2
BAZ YAĞLAR VE KATKI PAKETLERİ
3
YAĞLARIN ESKİME SÜRECİ
•5
•6
•7
•
4
ÜLKEMİZDEki MEVCUT DURUM
İdari Yapı ve Çalışan
Profili
ENDÜSTRİYEL YAĞLAR
Stratejik İş Birimleri
OFF-LINE FİLTRASYON SİSTEMLERİ
ENDÜSTRİYEL
Devam Etmekte
OlanUYGULAMALAR
Projeler
Tamamlanan Projeler
2
İDARİ YAPI
Amaç
İllegal Bertaraf
-Uygunsuz Yakma (kalorifik
değer 12.240 kcal/kg)
AYKY (2008) Kapsamında
- Lisanslı geri kazanım ya da
bertaraf tesislerinde bertaraf
Minimizasyon
Verimin arttırılması
İDARİ YAPI
Yağlama Yağları
Amaç?
Yağlamanın temel amacı makine parçalarında birbiriyle temas eden yüzeyler arasındaki sürtünmenin
azaltılmasıdır (www.kuroda-precision.com).
Demir, bakır veya
alüminyum gibi
metallerin
korozyonunu önler.
Ana soğutma
sistemine destek
sağlar.
Kurumu yağ içinde taşıyarak Yağın gerekli motor
filtreleri tıkayabilecek büyük parçalarına ulaşması
için kanalları temizler.
parçaların oluşumunu
engeller.
Segman, piston ve
silindir duvarları
arasında sızdırmazlığı
sağlar.
İDARİ YAPI
Yağlama Yağları
Yağlar, baz yağlar ile
performans katkı
paketlerinden oluşmaktadır.
In-line Blander
ya da
Kesikli karıştırma
Tüm endüstriyel ülkelerde yağların kullanım alanları benzer olup,
yarısı endüstride ve yarısı da otomotiv sektöründe
kullanılmaktadır.
Katı
Sıvı
www.chemistryinnovation.co.uk
 1980 yılında dünya genelinde 23.8 milyon ton olan yağ tüketimi, günümüzde 40 milyon ton’dur (%+3).
www.fmctechnologies.com
İDARİ YAPI
Baz Yağlar ve Katkı Paketleri
Rafine petrol bazlı mineral veya sentetik materyaller baz yağ olarak kullanılmaktadır.
Fiziksel ve/veya kimyasal laboratuvar işlemleriyle;
homojen moleküler boyut (www.kewengineering.co.uk)
Sentetik Yağlar
20.000 saat – 130 C
30.000 saat – 140 C
Mineral Yağlar
5.000 saat – 115 C
• Katkı maddeleri yağlara performanslarını
artırmak amacıyla ppm seviyelerinde ilave
edilen ve yakıtta çözünebilen kimyasal
maddelerdir.
• Petrol ürünlerinde kullanılan katkı maddeleri
genellikle petrol bazlı hammaddelerden elde
edilirler.
• Yağın kimyasal yapısını değiştirirler.
• Yağı geliştirir ve korurlar.
İDARİ YAPI
Mineral Bazlı - Distilasyon
Yerküre içerisinde organik materyalin başkalaşımı ile oluşmuş ve gözenekli kayaçlar içerisinde depolanmış sıvı
haldeki hidrokarbonlara ham petrol adı verilir. Petrolün başındaki "ham" terimi bir hammadde olduğunu ve
henüz işlenmediğini gösterir (TPAO - Türkiye, www.tpao.gov.tr/tpfiles/userfiles/files/petrolmerak.pdf).
Çap: 8 – 11 m, Uzunluk: 122 m
≈ Metan, etan,
propan, bütan
20oC
20-70oC
70-160oC
250-350oC
≈ 440oC
≈ 5K-10K
≈ 8K-12K
≈ 14K-20K
280-560oC
Petrol
Kükürt, azot, oksijen, vanadyum ve nikel gibi
ağır metaller ile su ve tuz içermektedir.
≈ > 20K
160 lt ham petrol
≈ > 2 lt baz yağ
Petrolün özelliklerini değiştiren rafinasyon (fiziksel) prosesi
moleküllerin parçalanmasını engellemek için vakum altında
uygulanır.
Kaynama noktası < 350 C ise normal basınç şartları kullanılabilir.
İDARİ YAPI
Distilat Özellikleri – Hidrokarbon Sınıfları
Yağ molekülü
Baz yağ üretimi için tipik
hammadde kompozisyonu
Hidrokarbon yapıları
Tip
Metot
Miktar
N- Alkan %
0,05-0,15
Ca %
4-25
Cp %
IR
42-66
Geri kalan kısım
Cn %
PAH %
HPLC
>2
Kükürt %
X-Ray
1-2
Azot ppm
70-600
Oksijen, asit sayısı
0,05-2
İDARİ YAPI
Mineral Baz Yağlar
Katalitik mum giderme
Hidromerizasyon
3000 psi
Distilasyon işleminden
sonra rafinasyon iki
adımdan oluşmaktadır:
Solvent ekstraksiyonu
Hidrojenleme
400o C
Fiziksel
Mum giderme
Ekstraksiyon
• MEK(metil-etill-keton)
• Solvent uygulamasından sonra karışım 10-20
C soğutulur.
• N-alkan kristalleri oluşumundan sonra
filtrasyon işlemi uygulanır.
.
• Stabil olmayan aromatik ve hetero-aromatik
moleküllerin giderimi sağlanır.
• SO2, fenol, NMP veya furfurol kullanılır.
• %5-11 oranında giderim sağlanır.
Kullanılan baz yağların%95’i petrol kökenlidir.
Kimyasal
Hidrojenleme
• Polar, aromatik ve hetero-aromatik bileşikler
katalizör (200 m2/g) yüzeyinde tutulur.
• Moleküller hidrojen varlığında reaksiyona girer.
• Kükürt, oksijen ve azot H2S, H2O ve NH3
formunda giderilir.
• Reaktif aromatikler monoaromatiklere (doygun
parafinik) dönüştürülür.
İDARİ YAPI
Sentetik Baz Yağlar
Bu sıvılar: Yeterli viskoziteye sahip düşük moleküler ağırlıklı bileşenlerin kimyasal olarak birleştirilmesiyle
elde edilmektedir.
Sentetik Yağlar
 Doğal hidrokarbon karışımlarından oluşan
mineral yağların aksine, sentetik baz sıvılar
insan yapımı olup moleküler yapıları kontrol
edilebilmektedir.
 Bir ya da birkaç bileşikten oluşabilmektedirler.
 Ticari kullanımları II. Dünya savaşından sonra
1960’larda başlamıştır.
Yüksek Termal Stabilite
Yüksek Viskozite İndeks
Yüksek Oksidatif Stabilite
Yüksek Parlama Noktası
Yüksek Akışkanlık
www.lubrita.com
İDARİ YAPI
Sentetik Yağ Sınıfları
Polialfaolefinler
Polibüten
Alkali aromatikler
Sikloalifatikler
+ Pozitif
Dibazik asit esterler
Polyol esterler
Polyesterler
Sentetik
Hidrokarbonlar
- Negatif
Organik
Esterler
Diğerleri
• %3,5-7 yakıt tasarrufu
• Hava kompresörlerinde %30-50 daha az yağ
girdisi
• Sentetik sirkülasyon yağlarında 10.000 saat
servis ömrü (mineral yağlar 1.500 saat)
• Gaz türbinlerinde 8.000 saat servis ömrü
(mineral yağlar 800-1.000 saat)
Fosfat esterleri
Poliglikoller
Silikonlar
Silikat esterleri
Polifenil esterler
Halojenli sıvılar
• Genelde 4-5 kat fakat 100 kata
varan fiyat farkları
• Teminde yaşanan güçlükler
İDARİ YAPI
Yağların Eskime Süreci
Eskime genelde;
servis süresi,
sistem sıcaklığı ve
çevresel koşulların
fonksiyonudur.
3
4
2
1. Fiziksel
İç Kirleticiler: aşınma
kalıntıları, pas ve
sızdırmazlık materyalleri
1
5
3. Termal
Parçalanma
Yağ polimerize olarak stabil
olmayan çözünmeyen
materyaller oluşturur.
Kükürt ve klor gibi
kirleticilerde katkı
paketlerini tüketerek
korozyona sebep olur.
Dış Kirleticiler: kum,
kaynak kırpıntıları, metal
talaşları ve
aşındırıcı tozlar
7
6
• Eskimiş yağlar orijinal amaçları için
kullanılamayacak kadar kirli ve viskoz yağlardır.
• Bu yağlar sistem ekipmanları için korozif
olabileceği gibi, zararlı çamur ve çökeleklerde
oluşturabilmektedir.
2. Oksidasyon
Yağlar %10 oranında
çözünmüş oksijen
içermektedir. Oksidasyon
sonucunda stabil olmayan
bileşenler oksijenle birleşerek
asit, reçine, cila, çamur ve
karbonlu çökelekler
oluşturmaktadır.
İDARİ YAPI
Yağların Eskime Süreci
Metal partiküller
Su
AB Direktifi; amaçlanan
orijinal kullanıma uygunsuz
hale gelen…
Atık Yağların Kontrolü
Yönetmeliği;
kullanılmış…ve kullanıma
uygun olmayan
İDARİ YAPI
Ülkemizde Mevcut Durum
1. Tüpraş İzmir Rafinerisi ülkemizde baz yağ üretimi
yapan tek tesistir.
2. Ekim 2011 itibariyle EPDK’dan madeni yağ lisansı
almış 315 adet firma bulunmaktadır.
3. Madeni yağ üretim tesislerin kapasitesi 2.7 milyon
ton’dur.
4. Her yıl ortalama olarak 470 bin ton baz yağ ithal
edilmektedir.
5. Yıllık yağ iharacatı ise 80 bin ton’dur .
6. Ülkemizde yılda ortalama olarak 730 bin ton
yağlama yağı kullanılmaktadır.
Kişi başına düşen kullanım miktarı 10 kg’dır.
İDARİ YAPI
Endüstriyel Veriler
Pil, çimento, kimya, gıda, deri, metal,
kağıt, elektrik, plastik, tekstil, ahşap,
enerji…
…
2.161.634 kişi
1.096.947 ton/yıl
Endüstriden kaynaklanan tehlikeli atık
miktarı
Tüketim
(bin ton)
% AÜF
Saha
Çalışması
Diğer Taşıt Yağları
(antifriz, fren mayi, enjektör ayar mayi,...)
20.534
0
0
Hidrolik Sistem
37.442
90
33.697
Türbin - Kompresör
5.03
80-95
4.024 – 4.778
Kızak
1.151
0
0
Açık ve Kapalı Dişli
4.472
83 - 100
3.71 – 4.472
Metal İşlem
6.337
50 - 60
Tekstil Yağı
3.013
0
0
Isıl İşlem
1.332
60
0.8
Isı Transfer
2.066
*
0
Trafo ve İzolasyon
11.727
95 - 100
11.14 – 11.727
Kalıp
2.441
-
-
Temizleyici veya koruyucu
100.301
0
0
% AÜF
Literatür
66
Miktar
(Saha)
3.1685 – 3.8
Miktar
(Literatür)
12%
129.258
88%
Tehlikeli Atıklar
Atık Endüstriyel Yağlar
66%
Diğer Tehlikeli Atıklar
İDARİ YAPI
Ülkemizde Mevcut Durum
Toplanan atık yağ miktarları (ton)
19195
20000
16000
14429
15000
10000
5000
Lisanslı Geri Kazanım Firmaları
Yıl
Lisanslı Tesis
2011
24
2010
26
2009
23
2008
22
2007
18
2040
0
2005
2006
2007
2008
Dişli Yağı (TS 11485),
Kalıp Yağı (TS 12153),
Geri kazanılan ürün miktarı (ton)
Tekstilde Harman Yağı (TS 11874),
Yağlama Yağları ve Greste (TS 5452)
12000
8000
10959
10500
2007
2008
6871
4000
0
0
2005
2006
Asfalt Çatı Örtüsünde
Kullanılan Astar (TS 103)
Makas Yağı (TS 12330)
İDARİ YAPI
Endüstriyel Yağlar
Gaz
Endüstriyel
Yağlar
Sıvı
Katkı
Paketleri
Gresler
Katı
Sıvı
Gaz
1
Hava, karbon
dioksit ve azot
2
Gresler
Mineral, hayvansal,
bitkisel, sentetik
yağlar ve su bazlı
sıvılar
3
Sabun gresler,
pigment, mineral,
polimer veya
diğer gresler
Katı
4
Grafit, bor nitrit,
PTFE, talk,
kalsiyum florit ve
tungsten desülfit
Endüstriyel yağlarda diğer tüm yağlarda kullanılan benzer katkı paketleri kullanılmaktadır.
Ancak bazı endüstriyel yağlar için özellikle gliserolesterler ve diğer çevre dostu ester tipi su
bazlı sıvılar için özel katkı paketleri geliştirilmiştir.
İDARİ YAPI
Atık Endüstriyel Yağların Karakterizasyonu
Hidrolik Yağlar
22 adet
Kurşun-23 ppm
Çinko-1094 ppm
Kalsiyum-2668 ppm
Türbin Yağları
16 adet
Çinko-738 ppm
Kalsiyum-3005 ppm
Metal Kesme Yağları
6 adet
Kurşun-108 ppm
Çinko-208 ppm
Kalsiyum-775 ppm
Kızak Yağları
11 adet
Krom-12 ppm
Çinko-650 ppm
Kalsiyum-473 ppm
Trafo Yağları
17 adet
PCB-39495 ppm
Klorür-321 ppm
T. Halojenler-337 ppm
Dişli Yağları
13 adet
Kurşun-42 ppm
Çinko-621 ppm
Kalsiyum-2649 ppm
Isıl İşlem Yağları
10 adet
Çinko-307 ppm
Kalsiyum-165 ppm
İDARİ YAPI
Off-LİNE Filtrasyon Sistemleri
Off-line filtrasyon sistemlerinin kullanımı ile:
• Yağ sistemindeki bileşenlerin optimum korunumu,
• Sistem temizliği ve
• Filtrelerdeki basınç yüklerinin azaltılması ve mümkündür.
İstenilen
temizlik seviyesi
(ISO Kod)
Kullanılacak
ekipman türü
Çalışma Prensibi
• Off-line filtrasyon sistemlerinde yağ, ana yağ tankı
tabanından pompa yardımı ile alınarak filtreden
geçirilmektedir.
• Bu sayede, yağ içerisindeki partiküller, oksidasyon
kalıntıları ve cila tipi materyaller alıkonulmakta, su
ve asidik materyaller adsorbe edilmektedir.
• Temizlenen yağ ise daha sonra tekrar sisteme
gönderilmektedir.
Çalışma süresi
Kullanılan yağ
tipi, akım
miktarı, basınç,
işletme sıcaklığı
Off-LİNE YAPI
Filtrelerin Seçimi
İDARİ
Partikül Giderimi (metal, toz vs.)
Silt Giderimi
Asit, çamur, reçine
Oksidasyon ürünleri giderimi
Hava Giderimi
Su Giderimi
Selülozik
Filtreler
Petrol bazlı yağlar
Basınç kayıpları fazla
Filtrasyon verimleri
daha düşük
Su
Absorpsiyonlu
Kullanılan polimer
teknolojisi sayesinde
su absoprsiyon
affinitesi
Metalik
Filtreler
Viskoz yağların
temizlenmesinde
oldukça yararlıdırlar
Filtre
Materyalleri
Sentetik
Filtreler
Sentetik yağlar, su,
glikoller, su-yağ
emülsiyonları ve
petrol bazlı yağlar
Camyünlü
Filtreler
Kimyasal kirleticilere
karşı oldukça dirençli,
hidrolik yağlar ve
yakıtlarda
Yağ tipleri ve önerilen filtreler
Yağ Tipi
Fosfot esterler
Diester
Glikol
Petrol bazlı
Bioparçalanabilir
sıvılar
Su-yağ Karışımları
Kaba partiküller
Bor Yağları
Önerilen Filtre
Camyünlü
Sentetik
Camyünlü
Selülozik
Sentetik
Sentetik
Metalik
Sentetik
Endüstriyel
Uygulamalar
İDARİ
YAPI
Değirmenler – Şanzıman Yağları
Uzaktan Okuma Sistemleri - Hidrolik Yağlar
Şanzıman yağı
proses sırasında
filtreden sadece 1
kez geçmektedir.
İşletme esnasında
hidrolik yağ
içerisinde aşırı
miktarda çamur ve
su oluşmaktadır.
Selülozik filtre – Yıllık Maliyet = 135.000 TL
Sisteme 3 kW ısıtıcıya
sahip, 400 litre/saat
kapasiteli 3 µm’e kadar
partikülleri tutabilecek
filtre eklenmiştir.
5 gün içerisinde yağ
ve depolama tankı
temizlenmiş ve
proseste herhangi bir
kesinti yaşanmamıştır.
5 – 15 µm
15 – 25 µm
ISO Kod
Filtre öncesi
697.670
197.066
**/27/25
Filtre sonrası
42.317
6.396
24/23/20
Tank, 5 gün
sonra
18.877
59
24/21/13
Sonra
5 gün sonra
-
Silika
13 ppm
16 ppm
-
Demir
8 ppm
8 ppm
-
Yüksek kontaminasyona sahip yağlar 2 hafta içerisinde
filtre (Şekil 3) ile temizlenerek ISO kod 15/13/9
seviyesine getirilmiştir
Gün
0
41
103
2 µm
861.875
15.383
7.512
Partikül sayısı
5 µm
418.239
7.128
2.814
15 µm
55.103
1.652
85
Endüstriyel
Uygulamalar
İDARİ
YAPI
Metal Presler - Yağlama Yağları
Dizel Motor – Motor Yağı
Motora monte edilen filtre
ile 3 mikrona kadar partikül,
su ve yanma
materyallerinin giderimi
sağlanmıştır.
Yağ, kirleticiler ve partikülleri hızlı biçimde
toplamakta ve sık periyotlarla değiştirilmesini
gerektirecek miktarda kirlenmektedir.
Yağın uzun süreli
kullanımı pres
bileşenlerinde ciddi
arızalara sebep
olmaktadır.
Sisteme monte edilen
filtrasyon sistemi ile
(Şekil 4) 4 ay sonra
yağlama yağı (Şekil 5)
ISO kodu 22/20/18’den
17/16/13’e
düşürülmüştür.
Böylece kontaminasyon 4 kat azaltılırken, enjeksiyon
pompası ve yağın kullanım ömrü de arttırılmıştır.
Gün
5 µm
15 µm
ISO
kodu
Çözünmeyen madde mik.
gr/lt
0
847.610
71.940
20/17
0,663
16
161.250
4.180
18/13
0,519
23
179.570
3.810
18/12
0,21
Endüstriyel
Uygulamalar
İDARİ
YAPI
Fırın Dişlisi – Dişli Yağı
Trafolar – İzolasyon Yağları
Monte edilen filtre yardımı
ile 2 ay sonra > 5
mikrondan büyük partikül
sayısı 3.257.000’den
6.969’a düşürülmüştür
Uygulama ile su içeriği 62 günde %3,2’den 1,5’e
düşürülmüştür.
Gaz tipi
Gün
> 2 µm
> 5 µm
0
>
8.000.00
0
3.257.23
0
3
17
55
150
215.884
19.240
15.489
7.242
65.185
10.004
6.969
5.219
> 15 µm
80.250
7.080
762
549
227
ISO
sınıfı
24/22/17
18/17/13
15/14/10
14/13/9
13/12/8
H2
02
N2
CH4
CO
C02
C3H4
C2H6
C2H2
C3H8 + C3H6
Filtrasyon öncesi
Filtrasyon sonrası
µl/l
17,0
20.301
73.150
21,7
610
12.560
31,2
25,4
0,1
48,7
(85 gün) µl/l
1,9
7.252
23.427
0,9
2,5
87,3
0,3
0,1
0,06
0,2
Endüstriyel
Uygulamalar
İDARİ
YAPI
Metal İşlem – Kesme Yağları
Buhar Türbini – Türbin Yağları
Proses sırasında yağa
aşırı miktarda partikül
ve su karışmaktadır.
Türbin sisteminde yağ, su ve yağ parçalanma ürünleri ile
(cila, oksidasyon, reçine/çamur) kirlenmektedir.
Sistem için toplama, çöktürme tankı ve filtrasyon
ekipmanından oluşan bir proses oluşturulmuştur.
Filtrasyon öncesi
Partikül > 2
µm
Partikül > 5
µm
Partikül > 15
µm
Filtrasyon sonrası
(10 gün)
3.657.120
23.088
1.228.261
4.696
Yağ parçalanma ürünleri %90’dan 20’e azaltılmıştır.
83.125
85
ISO kod
22/21/17
15/13/7
Su, ppm
225
34
Firmanın satın aldığı yıllık yağ miktarı 29.000
litreden 20.000 litreye azaltılarak 27.000 TL tasarruf
edilmesi sağlanmıştır
Teşekkür Ederim
TÜBİTAK MAM ÇTÜE
PK. 21, 41470 GEBZE-KOCAELİ
Tel: +90-262-677 20 00 ; Faks: +90-262-641 23 09
www.mam.gov.tr
[email protected]
25