楊鑫，陳立功，周星

（后勤工程學院軍事油料應用與管理工程系，重慶 401311）

基于溶劑過程的廢油再生技術及工藝研究進展

楊鑫，陳立功，周星

（后勤工程學院軍事油料應用與管理工程系，重慶 401311）

石油資源緊張和油價不斷飆升促使各國越來越重視廢油的回收利用，根據(jù)大力發(fā)展循環(huán)經濟的要求，我國的廢油再生技術及工藝正逐步向著環(huán)保、高效、經濟的趨勢發(fā)展。文章從溶劑精制、超臨界流體萃取、絮凝沉降三個方面綜述了國內外基于溶劑過程的廢油再生技術及工藝的研究進展，文章在對當前國內外廢油再生技術及工藝分析研究的基礎上，展望了我國廢油再生處理關鍵技術的研究趨勢。

廢油;再生;溶劑過程;研究趨勢

0 引言

石油是不可再生的自然資源，石油資源緊張和油價不斷飆升已是不爭的事實。我國十二五規(guī)劃提出加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，提高生態(tài)文明水平，積極應對全球氣候變化，大力發(fā)展循環(huán)經濟，加強資源節(jié)約和管理，加大環(huán)境保護力度的要求，對于我國最大限度地回收利用各種廢油，緩解資源緊張，促進經濟社會又好又快發(fā)展具有重要意義。

隨著全球經濟的發(fā)展，世界性的石油資源緊缺日見凸顯，油價居高不下的局面已成定局。因此，廢油再生不僅是重要的經濟問題，更是社會問題，是發(fā)展循環(huán)經濟的戰(zhàn)略性課題。目前，中國每年消耗潤滑油600多萬噸，其中90%以上都可以回收，廢油再生的市場機會巨大，采用先進的廢油再生技術，廢油回收率可以達到70%，而能耗僅為從原油中提煉潤滑油的15%，經濟效益相當可觀［1］。再生廢油，變廢為寶，將廢油通過技術工藝轉化成為可重新利用的潤滑油是一項利國利民的事業(yè)，從保護生態(tài)環(huán)境、維護群眾健康、節(jié)約石油資源、降低我國對石油進口的依賴程度，具有無可估量的現(xiàn)實意義。

基于溶劑過程的廢油再生技術及生產工藝包括溶劑精制、超臨界流體萃取及絮凝沉降，均具有環(huán)境友好、操作方便、能耗低、規(guī)模不受限制，易與其他技術集成等諸多優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。

1 溶劑精制

1.1 溶劑精制技術

溶劑精制就是利用某些有機溶劑對廢油中的基礎油組分與添加劑、氧化產物、油泥等雜質溶解度不同的特性，在一定工藝條件下，將基礎油與雜質分開，獲得再生油。

楊樹花［2］研究了廢潤滑油溶劑精制過程:預處理－常壓蒸餾－減壓蒸餾－溶劑精制－白土補充精制－過濾，并選取糠醛－雜醇混合溶劑和糠醛溶劑在100℃時再生廢油，再生油各項理化指標優(yōu)于硫酸－白土工藝精制油，收率分別為70%與78%，表明溶劑精制工藝可用于廢油再生工藝，值得開展更深入的研究。莫婭南、郭大光等［3］研究了乙醇、糠醛、N－甲基吡咯烷酮（NMP）再生廢油，試驗得出乙醇、糠醛、NMP與廢油的比例分別為2、1.5、1時再生油黏度指數(shù)最佳;NMP萃取劑油比為1，精制溫度為60℃時，再生油達到QSHR001－95HVI標準，回收率達93.19%，表明NMP是效果很好的廢油再生溶劑，但其價格昂貴，來源困難，因而不易廣泛應用。

Brownawell等［4－6］與Jordan等［4－6］分別進行了正丁醇、丁酮再生廢油的試驗，研究表明四個碳原子的醇、酮極性溶劑不僅能萃取出廢油中的基礎油，還能絮凝部分添加劑和氧化產物。Brownawell等與Jordan等的基礎性研究為以后眾多科研人員開展工作提供了極其有價值的參考。Jesusa Rincon，Pablo Canizares等［7－9］研究了不同溫度、壓力下丙烷、乙烷作為溶劑再生廢油的效率、產率及氧化產物、含金屬化合物的去除量。研究表明，壓力對含金屬化合物的去除無影響，但低壓能提高氧化產物的分離效率;液態(tài)、超臨界流體狀態(tài)、氣態(tài)三種不同狀態(tài)下丙烷、乙烷精制再生廢油時，液態(tài)效果最佳，液態(tài)丙烷溫度為90℃，壓力為30 kg/cm2，時間為4.5 h時，再生油質量最好，產率達80%;液態(tài)乙烷溫度為25℃，壓力為100 kg/cm2，時間為5 h時，再生油質量最佳，產率達80%。丙烷、乙烷溶劑精制－真空蒸餾所得再生油指標見表1。Al－Zahrani［10］，Jesusa Rincon［11－12］等考察了不同溫度和劑油比時異丙醇、正丁醇、仲丁醇及丁酮再生廢油的產率及質量，研究表明，單一溶劑作萃取劑時，丁酮的萃取效果最佳，正丁醇次之，異丙醇的萃取效果最差;丁酮與仲丁醇構成組合溶劑，質量比為1∶3時再生油質量最好，產率較高達87.5%。Whisman等［13］采用組合溶劑正丁醇、異丙醇和丁酮試驗再生廢油，研究發(fā)現(xiàn):正丁醇∶異丙醇∶丁酮為2∶1∶1（體積比），組合溶劑與廢油的萃取質量比為3∶1時，再生油質量達到最佳，產率達90%。Reis等［8］研究了組合溶劑正己烷和含KOH的異丙醇溶液再生廢油，通過試驗得出異丙醇中溶解少量KOH可以更有效的去除廢油中的雜質和添加劑，當采用3 g/L的異丙醇溶液，廢油∶正己烷︰異丙醇的質量比為0.25∶0.2∶0.55時，可以工業(yè)化再生廢油，表明溶劑精制再生廢油具有實用研究價值，有廣闊的應用空間。

1.2 溶劑精制工藝

法國石油研究院（IFP）開發(fā)了丙烷精制工藝［13－17］，廢潤滑油精制前，用液態(tài)丙烷劑除去廢油中的主要雜質，然后再進行硫酸－白土精制得到再生油。該工藝硫酸使用量從10%～13%降到2%～3%，白土使用量從5.5%～8.5%降到2%～4%，酸渣生成量下降，再生油的收率大約提高了10%。

美國能源部能源中心開發(fā)出BERC工藝［13－17］，用組合溶正丁醇、異丙醇及甲乙酮再生廢油，正丁醇:異丙醇:甲乙酮為50%∶25%∶25%（體積比），組合溶劑與廢油質量比為3∶1時對廢油進行萃取——離心除去雜質獲得粗產品，經減壓蒸餾后白土精制得潤滑油組分。

InterlineU.K Ltd［13－17］公司（Stoke－on－Trent，England）開始運行一項溶劑精制工藝回收廢發(fā)動機油和液壓機油，在環(huán)境溫度下連續(xù)作業(yè)，廢潤滑油與丙烷混合，溶劑溶解廢油，使添加劑和雜質析出并沉積，丙烷約在121℃和1.9 MPa下閃蒸后從油中回收，然后通過真空蒸餾將廢油油分離為等級油。該工藝將廢油轉化為約75%的潤滑油基礎油，8%的燃料油和12%用于瀝青混合料的瀝青產品，運行費用僅約為常規(guī)的硫酸－白土處理或蒸發(fā)加氫處理費用的1/3。

2 超臨界流體萃取

超臨界流體是溫度及壓力均處于臨界點以上的氣體，是一種既不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)和固態(tài)的新型流體。超臨界流體作為一種特殊的溶劑，其溶解能力可以通過壓力或溫度的變化而改變，從而改善萃取過程的選擇性及分離效果。超臨界流體萃取作為一種新型的分離技術，在石油化工領域也得到了應用。

程健、戰(zhàn)玉富等［18］選用超臨界流體丙烷、丁烷再生廢油，試驗發(fā)現(xiàn)，超臨界流體具有較強的脫除殘留添加劑等雜質的能力，再生油的金屬Zn、Mg、Ca、Fe等含量達到基礎油標準，收率達到90%;同時通過試驗得出超臨界丁烷比超臨界丙烷具有更強的溶解能力。邵敏、劉溆蕃［19］選用丙烷為溶劑論述了超臨界流體萃取分餾技術再生廢油的可行性，研究表明采用超臨界流體萃取工藝再生廢油有較強的脫酸性氧化物和金屬的能力，再生油理化性質接近中性油指標，收率達到80%～85%;表明超臨界流體萃取工藝再生廢油是可行的，結合該工藝對環(huán)境無污染的顯著優(yōu)點，因而有廣闊的開發(fā)前景。

Monica Arias，Ignacio Penichet等［20］對超臨界流體萃取與傳統(tǒng)溶劑萃取方法索氏萃取、超濾萃取及高速溶劑萃取做了比較，得出超臨界流體萃取具有高效、快速、用量少和無污染的獨特優(yōu)點。Rodrigueza［21］在實驗室條件下過濾清油，加入超臨界流體CO2，利用超臨界狀態(tài)下的CO2流體來降低潤滑油的黏度，結果表明，當壓力在150 MPa時，廢潤滑油的黏度減少了80%，從25mPa·s降到了5mPa·s。Jesusa Rincon等［7－9］初期采用超臨界流體乙烷、丙烷試驗再生廢油，研究表明，隨著溫度升高，超臨界乙烷、丙烷密度減少，再生油產率下降;Jesusa Rincon等［22］隨后考察了超臨界流體CO2在溫度25～80℃，壓力300 400 kg/cm2下，分別用乙烷、甲醇、丙酮、正己烷作為助溶劑改性超臨界CO2再生廢油，試驗發(fā)現(xiàn)，壓力為300 kg/cm2，溫度為40℃，正己烷為助溶劑，濃度為10%時，再生油質量最好。Luca Fiori［23］研究了超臨界流體CO2工業(yè)化規(guī)模再生廢油的動力學模型、生產工藝流程如圖1及經濟可行性，研究表明應用超臨界流體萃取再生廢油效率高達86%，有可觀的經濟收益。Luca Fiori的研究結論獲得了國際社會的關注。

圖1 超臨界流體萃取再生廢油生產工藝流程

3 絮凝沉降

絮凝沉降是利用以膠體形態(tài)存在于廢油中的雜質粒子帶有同類電荷，因而加入特定絮凝劑配成的溶劑，使膠體粒子吸附凝聚，在外界提供動力的情況下脫穩(wěn)沉淀，把廢油中的積炭、金屬磨粒、氧化產物等雜質除去，獲得再生油。

丁福臣［24］通過廢油再生的試驗研究，篩選出一種由極性溶劑與烴類組合的復合萃?。跄軇斎軇┙M成比為1∶1，劑油比為3∶1時，再生油質量優(yōu)于傳統(tǒng)酸－白土精制油，并接近基礎油500SN的質量標準。董元虎，尹興林等［25］應用硅酸鈉溶液再生廢CNG/汽油兩用燃料發(fā)動機油，通過正交試驗獲得再生油的最佳工藝參數(shù):硅酸鈉溶液濃度為20%，溶液添加量為10%，攪拌溫度為75℃，攪拌時間為20 min，攪拌速度為1 000 r/min，沉降溫度為70～80℃，沉降時間為16 h。張圣領等［26－27］以石油破乳劑DPA2031為絮凝劑、活性白土為吸附劑，經絮凝、吸附再生廢柴油，再生油一些理化指標符合國家標準，產率為73%。張賢明等［28］選取一種具有氨基結構的化合物作為絮凝劑將廢油脫色后進行白土精制，所得再生油基本接近新油SC40的標準。熊道陵等［29］開發(fā)出一種聚氧乙烯去水山梨醇多油酸酯類的新型絮凝劑再生廢油，研究結果表明，在絮凝劑添加量為5%、反應溫度為80℃左右、反應時間為30 min、恒溫沉降溫度為80℃、沉淀時間為20 h的試驗條件下再生油透光率最好，各項指標可達新油標準。絮凝沉降再生廢油無二次污染，操作簡單，而且易與其他技術集成。

4 展望

國內目前約有2/3廠家采用傳統(tǒng)的蒸餾－酸洗－白土精制工藝再生廢油，該生產工藝雖然操作簡單、成本較低，但再生油收率一般小于70%，質量較差，并且產生難以處理的酸渣、廢水等，污染環(huán)境，不切合我國建設環(huán)境友好型社會的要求;其次，國內約有1/3工廠采用沉降－酸洗－白土蒸餾工藝再生廢油，此工藝將蒸餾與白土精制合為一個工序，節(jié)約了熱能，但此工藝酸洗沉降緩慢，洗油中夾雜有酸渣，蒸餾后可能影響油品質量，特別是如今中高檔油品比例上升，增加了使用此工藝的難度［14－16］。國外的廢油再生工藝已經從早期的蒸餾－酸洗－白土精制工藝向蒸餾－加氫精制工藝轉變。該工藝污染少、再生油質量高，但投資成本高，同時需要健全的回收體系收集大量廢油進行大規(guī)模生產，不適合現(xiàn)階段我國大多數(shù)廢油再生廠規(guī)模小、資金少、技術落后的實情。

基于溶劑過程的廢油再生技術及工藝操作簡單，能耗較低，再生油質量好，消除了酸渣污染，設備可在原有的酸土工藝上采用萃?。麴s技術加以改造。因此，根據(jù)國內廢油再生實際發(fā)展水平，以環(huán)保節(jié)能、成本低廉、提高再生油質量為出發(fā)點，將溶劑萃取技術與絮凝沉降技術組合成為萃?。跄夹g再生廢油，在現(xiàn)有研究成果的基礎上改進優(yōu)化溶劑精制工藝是我國現(xiàn)階段廢油再生工業(yè)的發(fā)展趨勢。

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Research Progress on Regeneration Technologies and Technics o f Waste Oils Based on Solvent Process

YANG Xin，CHEN Li－gong，ZHOU Xing
（Dept.of Oil Application＆Management Engineering，LEU，Chongqing 401311，China）

For dec reasing petroleum resource and soaring oilprice，m ore and m ore attention is being paid to regeneration of w aste oils in every country.W ith regard to the demand of cyclic econom y in our country，technologies em p loyed in recycling are becom ing environm entally friendly，efficient and econom ic.The technologies and technics on regeneration both at hom e and abroad are summ arized in this paper，and especially，the solvent refining，supercritical fluid extraction and flocculationsedim entation are described in detail.In the end，the research trends of key technologies of regeneration in China are predicted.

w aste oil;regeneration;solvent process;research trend

TE624.5

A

1002-3119（2011）06-0054-04

2011－04－25。

楊鑫（1986－），男，在讀碩士研究生，主要從事廢油再生利用等方面的研究工作。