Щелочная очистка может быть завершающим этапом после сернокислотной очистки, первоначальным этапом щелочно­земельной очистки, а также самостоятельным процессом при реге­нерации отработанных масел. Для щелочной очистки обычно при­меняют каустическую соду, кальцинированную соду и тринатрийфосфат.

При обработке щелочью масла, предварительно очищенного серной кислотой, нейтрализуются оставшиеся в масле кислые со­единения с образованием сульфонафтеновых кислот, кислых и средних эфиров серной кислоты. Щелочь взаимодействует также с нафтеновыми кислотами, фенолами, дикарбоновыми и оксикарбоновыми кислотами, содержащимися в отработанных маслах.

В тех случаях, когда щелочная обработка масла не связана с сернокислотной очисткой (обычно так и бывает в практике реге­нерации), щелочь взаимодействует лишь с органическими кисло­тами — продуктами старения масла. В результате взаимодействия всех перечисленных выше веществ со щелочью образуются натрие­вые соли (мыла), которые легко переходят в водный щелочной раствор. Мыла хорошо растворяются в воде, особенно горячей.

Отстой масла после щелочной очистки является обязательной операцией. При этом спускают отстоявшиеся щелочные отбросы, а оставшиеся в масле (в основном во взвешенном состоянии) мыла удаляют путем промывки горячей водой.

Тесный контакт между щелочью и маслом обеспечивается, как правило, перемешиванием при помощи воздуха.

При обработке масла щелочью могут протекать гидролиз и об­разование эмульсий, затрудняющие процесс очистки.

Мыла (соли нафтеновых кислот) при растворении в воде или в слабых щелочах способны диссоциировать на щелочи и кислые соли органических кислот. Последние не растворяются в воде и хорошо растворяются в нефтепродуктах. Например, отмечается, что в нейтрализованном масле содержатся нафтеновые кислоты. Опыт показал, что с увеличением концентрации щелочи гидролиз мыл резко уменьшается, а с повышением температуры — усили­вается. Поэтому для предотвращения гидролиза мыл нейтрализа­цию следовало бы проводить концентрированной щелочью и при пониженной температуре. Но оказывается, что в этих условиях воз­никает вторая опасность, наблюдающаяся при очистке щелоча­ми, — образование водных эмульсий.

Эмульсии представляют собой систему двух взаимно нераство­римых жидкостей, в которой одна жидкость распределена в другой в виде мельчайших капель, находящихся во взвешенном состоянии. По внешнему виду эмульсии представляют собой непрозрачные однородные жидкости от белого до темного цвета. Существуют эмульсии двух типов: «масло в воде» и «вода в масле». Эмульсия «масло в воде» (когда мельчайшие частицы масла распределены в воде) называется гидрофильной. Гидрофильные эмульсии обра­зуются в тех случаях, когда масло содержит значительное коли­чество нафтеновых или жирных кислот.

 Эмульсии «вода в масле» называются гидрофобными. В таких эмульсиях мельчайшие частицы воды распределены в масле.

Один вид эмульсии легко отличить от другого: капля гидро­фильной эмульсии тонет в бензине и расслаивается в воде, а капля гидрофобной эмульсии, наоборот, разрушается в бензине и пла­вает на воде.

Образование эмульсий и стойкость их зависят от концентрации щелочи, температуры нагрева масла, интенсивности перемешива­ния и т. д. Чем крепче щелочь, тем легче образуются эмульсии. Но при увеличении температуры нагрева прочность эмульсии уменьшается. Особенно хорошо разрушается эмульсия при нагре­вании до 130° С в закрытых аппаратах при повышенном давлении (например, на установках типа РМ-50, РМ-100-63 и др.).

Разрушить эмульсию можно также введением деэмульгаторов. Гидрофильные эмульсии хорошо расслаиваются под действием растворов спирта, сульфата натрия, поваренной соли, хлористого кальция и др. Гидрофобные эмульсии разрушают натриевыми со­лями нафтеновых кислот и растворами минеральных солей.

Так как разрушить эмульсии довольно трудно, на практике предпочитают вести процесс щелочной очистки при малой концентрации щелочи и повышенной температуре.

Чаще всего очистку ведут раствором, содержащим 2,5—4% редкого натра (плотностью 1,03—1,05) и при температуре 70—80° С.

В некоторых случаях приходится прибегать к более крепким щелочам. Например, при регенерации отработанного масла с высо­ким кислотным числом полной нейтрализации кислых веществ до­биваются только при обработке щелочным раствором, содержа­щим до 10% NaOH. Во избежание образования эмульсий процесс проводят при 90—95° С. Для промывки обработанного щелочью масла от непрореагировавшей щелочи и мыл применяется вода, не содержащая солей.

Иногда при промывке водой могут образоваться эмульсии, осо­бенно в тех случаях, когда отработанное масло содержало значи­тельное количество смол и асфальтенов. Чтобы избежать этого, а также для сокращения расхода воды первую промывку ведут подкисленной водой (НСl, H2SO4), а последующие — обычной. Промывка масла водой не исключает применения отбеливающей глины как заключительной стадии процесса щелочной очистки.

При щелочной очистке вместо едкого натра можно применять кальцинированную соду и тринатрийфосфат. Но расход их несколько выше, чем едкого натра. Щелочная очистка кислых масел проводится преимущественно 10—20%-ным раствором Na2СО3 и Na3P04. Промывка такого щелочного масла водой в некоторых случаях заменяется контактной обработкой отбеливающей глиной. Описанный выше метод щелочной очистки в практике регенерации называется «щелочь — земля».

Иногда при выщелачивании применяют гашеную известь (пу­шонку) Са(ОН)2 в сухом виде, а также в виде пульпы — известко­вого молока. Из-за низкой реакционной способности расход ее на масло составляет до 20%.

Количество щелочи V (в кг), необходимой для обработки кис­лого масла, можно определить по формуле:

V = 0,072 qN/s

где q — количество отработанного масла, кг; N — кислотное число масла, мг

КОН/г; s — концентрация щелочи в водном растворе, %.             

Практически расход щелочи увеличивают в 2—3 раза по срав­нению с расчетным.

Следует отметить, что водные растворы щелочных реагентов (NaOH, Na2CO3, Na3PO4) могут применяться в том случае, когда технологическое оборудование, на котором проводится регенерация, снабжено мешалкой с перемешивающим устройством (воздушным или механическим) и устройством для обезвоживания (сепараторы или испарители установок с вакуумным отсосом водяных паров).

Применение водных растворов щелочных реагентов для реге­нерации масел, особенно с высокими кислотными числами, пред­почтительнее сернокислотной очистки. Кроме того, щелочная очи­стка в комплексе с контактной дает возможность получать более стабильные регенерированные масла, так как при этом из них пол­ностью не извлекаются оставшиеся присадки.

Щелочные реагенты (Na2CO3 и Na3PO4) применяются и как эффективные коагуляторы при регенерации «нефильтрующихся» от­работанных масел.