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        潤滑油再生工藝研究進(jìn)展

        2013-11-05 12:39:34馬章杰郭大光孫甜穎孫敬軍
        當(dāng)代化工 2013年11期
        關(guān)鍵詞:白土廢油基礎(chǔ)油

        馬章杰,郭大光,孫甜穎,馮 全,孫敬軍,劉 學(xué)

        (1. 遼寧石油化工大學(xué), 遼寧 撫順 113001; 2. 河北樂凱化工工程設(shè)計有限公司, 河北 保定 071000)

        潤滑油主要應(yīng)用于機械設(shè)備和交通工具,以減少其部件之間的摩擦,它能減少噪音并且起到冷卻的作用。潤滑油基礎(chǔ)油可由礦物油,動植物油,合成油制得,加入提高其性能的添加劑,既是現(xiàn)在使用的潤滑油,在長期的傳動和潤滑過程中,潤滑油老化、惡化,混入了金屬粉末、碎屑、水、輕質(zhì)油等雜質(zhì)[1,2],被氧化生成瀝青質(zhì),有機酸鹽類,油泥等污染物,嚴(yán)重影響其使用性能,造成機械堵塞并影響機械運行和生產(chǎn)效率。被更換下來的油就是我們常說的“廢油”[3],這些廢油如果被直接傾倒或燃燒,不但造成資源浪費,而且嚴(yán)重污染了環(huán)境[4,5]。

        隨著工業(yè)化和經(jīng)濟的發(fā)展,我國成為一個能源消耗大國,對潤滑油的需求不斷提高,成為了僅次于美國的第二大潤滑油消費國。近幾年我國潤滑油消費量達(dá)到每年850×104t,占世界消耗總量的16%左右。由于廢潤滑油中的主要成份仍是其基礎(chǔ)油,而且每生產(chǎn)1L潤滑油基礎(chǔ)油需要67 L原油,而同樣生產(chǎn)1L潤滑油基礎(chǔ)油只需廢油1.6 L,所以對潤滑油的回收和利用,不僅能夠解決原油緊缺的問題,節(jié)約資源,還可以防止環(huán)境污染,有很深遠(yuǎn)的社會效益和經(jīng)濟效益。

        根據(jù)中鋼碳素化學(xué)公司的一項調(diào)查顯示,大部分國內(nèi)的廢油再生并作為二次油和燃料油使用,并且小部分廢油未經(jīng)處理且可能造成環(huán)境污染。如表1所示。

        表1 廢潤滑油的去向及其危害Table 1 List of destinations and hazards of domestic waste oil

        1 廢油中的污染物及其危害

        潤滑油主要來源于原油的精煉,為了增強其性能加入添加劑,在使用過程中由于高溫、金屬碎屑和水等原因,使其發(fā)生氧化、聚合、酸化反應(yīng),其生成的多環(huán)芳烴,致癌,易燃,有毒,并且有腐蝕性。廢油中的氯對人身體也有害,也增加了廢油精制過程的難度。并且有研究[6]表明:礦物潤滑油不但影響植物的正常生長,毒害水生動植物,而且對地下水的污染長達(dá)100年之久。

        2 廢潤滑油再生技術(shù)的討論

        目前廢潤滑油再生的工藝技術(shù)有很多,但是殊途同歸的它們的操作重點為以下四點。

        2.1 脫水脫燃料油

        由于潤滑油在不同的環(huán)境條件下長期使用,所以帶來不同的雜質(zhì),其中的燃料油主要是汽車發(fā)動機泄露的汽、柴油和潤滑油使用過程中惡化生成的石腦油,這些輕質(zhì)油降低潤滑油的黏度。根據(jù)它們的沸點、在潤滑油中的比重、其溶解性的不同,用不同的工藝手段從廢油中分離出來。

        2.2 脫瀝青質(zhì)

        潤滑油在不同狀況下長期作用,也由于被氧化生成了瀝青質(zhì),根據(jù)其不同的沸點、溶劑中的溶解度,用物理方法除去;也可利用化學(xué)方法向潤滑油里面加入和瀝青質(zhì)反應(yīng)生成不溶物的試劑。早期的脫瀝青方法是硫酸法和溶劑萃取法,現(xiàn)在膜分離和熱熱脫瀝青的方法正被廣泛采用。

        2.3 蒸餾

        蒸餾是根據(jù)潤滑油當(dāng)中不同組分沸點不同進(jìn)行分離,由于潤滑油中含有水和金屬等雜質(zhì),使油品易被氧化,所以常常在預(yù)處理后用減壓蒸餾分餾不同組分,以得潤滑油基礎(chǔ)油。

        2.4 最后精制

        在前面處理方法之后,像氧,氮,硫,氯等雜質(zhì)仍未處理完全,白土吸附和加氫工藝常常作為最后精制的手段。

        目前采用的技術(shù)當(dāng)中,其主要的區(qū)別是脫瀝青和最后處理。早期的再生工藝包括,酸-白土工藝,蒸餾工藝,和溶劑脫瀝青工藝,產(chǎn)生酸渣[7]并造成二次污染,之后的工藝技術(shù)主要致力于減少二次污染,現(xiàn)在最新的薄膜蒸發(fā)技術(shù)(TFE)對廢油有三種不同的處理方法:TFE+白土處理,TFE+溶劑精制,TFE+催化加氫。

        3 國內(nèi)外較典型的廢油處理技術(shù)

        在我國,對污染和變質(zhì)程度不同的廢潤滑油采用不同的再生工藝處理,過去,我國將廢潤滑油再生技術(shù)分為兩類,即:簡易再生和再生兩種。簡易再生工藝是通過離心分離,閃蒸,吸附等手段對廢潤滑油進(jìn)行簡單凈化;再生工藝主要由減壓蒸餾,酸堿精制和白土吸附等工藝組成。

        目前,國際上將廢潤滑油的再生技術(shù)分為以下三種[8]:。

        第一類,再凈化工藝是指相對操作簡單,運用自然或恒溫沉降-過濾,絮凝-離心分離等處理方法,除去廢油中的水分和分散在潤滑油中的機械雜質(zhì)。

        第二類,再精制工藝是指在上述步驟的基礎(chǔ)上采用化學(xué)精制或吸附法除去廢油中的氧化物。如脫水-硫酸-白土工藝,堿性鹽-水-白土工藝等。

        第三類,再煉制是指在工藝處理過程中包含蒸餾技術(shù)的工藝,如蒸餾-硫酸精制-白土精制,TFE+白土處理等。當(dāng)前國內(nèi)外通用的廢油再生技術(shù)如圖1所示[9]。

        圖1 當(dāng)前通用的廢油再生技術(shù)Fig.1 The current general waste lubricating oil regeneration process

        不同的廢潤滑油處理工藝對環(huán)境的影響如表 2所示[10]。

        表2 不同廢油再生工藝對環(huán)境影響Table 2 Effect of different waste oil reclaiming processes on the environment

        3.1 國內(nèi)廢油再生工藝

        由于硫酸-白土法精制廢潤滑油,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生SO2,酸水,酸渣,廢白土污染環(huán)境,我國環(huán)??偩忠呀?jīng)頒布法令明令禁止,所以大多數(shù)廠家采用改進(jìn)的硫酸-白土精制法,其中比較成熟的工藝有:蒸餾-酸洗-白土精制,沉降-萃取-蒸餾-白土精制,沉降-蒸餾-酸洗-鈣土精制,沉降-絮凝-白土精制,蒸餾-糠醛精制-白土精制,白土高溫接觸無酸再生工藝等[11,12]。

        以上工藝技術(shù)工藝流程都比較簡單對設(shè)備要求低,無論是用到的硫酸,白土還是糠醛都是易得的原料,成本低廉,但是帶來的問題有:酸渣,酸水,廢白土難處理,污染環(huán)境;糠醛用量大,熱穩(wěn)定性差;操作過程中對人的身體有害;所得的油品質(zhì)量差等。我國廢油再生行業(yè)亟待發(fā)展一種污染小,再生油品質(zhì)量好,不損害操作人員身體健康的新廢油再生工藝。

        3.2 國外發(fā)展的工藝技術(shù)

        目前,國外發(fā)展較為典型成熟的廢潤滑油再生工藝[13-15]有:德國Meinken公司開發(fā)的Meinken工藝對傳統(tǒng)的硫酸-白土工藝進(jìn)行改進(jìn),自行研制了強力攪拌混合器,大大降低了硫酸添加量,再生油可達(dá)到基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn),但是硫酸使用程中的產(chǎn)物腐蝕設(shè)備且仍造成環(huán)境污染,所以該工藝正在被淘汰。工藝流程如圖2所示。

        BERC工藝是由美國能源部能源中心開發(fā)的一種無酸工藝,采用正丁醇︰異丙醇︰早乙酮=2︰1︰1的混合溶劑,對廢潤滑油以體積比3︰1進(jìn)行萃取,分離后蒸餾脫劑對處理完的廢油再進(jìn)行白土或加氫處理。

        IFP工藝由法國石油研究院開發(fā),亦是改進(jìn)的硫酸-白土工藝,其特點為在硫酸精制和白土精制之前先經(jīng)進(jìn)丙烷抽提,除去部分雜質(zhì),從而達(dá)到減少硫酸和白土用量的目的。使硫酸的用量從原來的8%~10%降到3%~5%,白土用量從原來的5%~8%下降到3%~4%。該工藝的流程圖3所示。

        Snamprogeti工藝是意大利公司對IFP工藝的優(yōu)化,去掉了硫酸-白土的步驟,讓廢潤滑油先經(jīng)過常壓蒸餾除去水分和輕質(zhì)油,再經(jīng)丙烷抽提和減壓蒸餾以得潤滑油基礎(chǔ)油。不僅有利于節(jié)約資源,又避免了環(huán)境污染,但是設(shè)備復(fù)雜,流程長,投資大。

        Kleen工藝采用先進(jìn)的加氫技術(shù),對廢潤滑油先進(jìn)行常壓閃蒸脫水和燃料油,之后在減壓汽提塔、薄膜蒸發(fā)器、Ni/Mo催化劑固定床反應(yīng)器上進(jìn)行處理。該技術(shù)處理效果好,所得油品質(zhì)量高,但是工藝流程復(fù)雜,對操作和設(shè)備要求相當(dāng)苛刻。工藝流程如圖4所示。

        KTI工藝由國際動力技術(shù)公司與海灣科技公司共同研制,主要應(yīng)用加氫技術(shù)處理廢潤滑油,并為之取得專利。再生油的質(zhì)量好,回收率亦可達(dá)80%~85%,但是加氫工藝,設(shè)備要求高、操作復(fù)雜,難于實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。工藝流程如圖5所示。

        圖2 Meinken工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of Meinken

        圖3 IFP工藝流程圖Fig.3 Process flow diagram of IFP

        圖4 Kleen工藝流程圖Fig.4 Process flow diagram of Kleen

        圖5 KTI工藝流程圖Fig.5 Process flow diagram of KTI

        3.3 再生廢潤滑油的新工藝

        隨著科技的發(fā)展和環(huán)保的迫切要求,新的廢油再生工藝如雨后春筍層出不窮,例如:超細(xì)過濾、分子蒸餾、助溶劑法、亞臨界CO2萃取法、溶劑精制萃取等[16-20]。各種廢油再加工技術(shù)工藝比較如表3所示。

        表3 各種廢油再生技術(shù)的工藝特點比較Table 3 The process features of all kinds of waste lubricating oil regeneration technologies

        4 結(jié) 語

        綜上所述,國外的潤滑油再生工藝向著環(huán)保、無污染的方向發(fā)展,加氫精制工藝成為了主流方向,但是對工藝技術(shù)和操作過程要求苛刻。我國的潤滑油再生工藝相對國外要落后,傳統(tǒng)的硫酸精制工藝仍占有主導(dǎo)地位,一方面是只注重經(jīng)濟效益,忽視了對生態(tài)環(huán)境的破壞,一方面工藝技術(shù)相對落后。所以根據(jù)我國的國情,找到一種經(jīng)濟、污染小的廢油再生工藝是我們的迫切需要。

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