蔡恒吉程斌彭大海陳松李學兵

（1．中國科學院青島生物能源與過程研究所 生物燃料重點實驗室，山東 青島 266101；2．青島清鑫潤德環(huán)境科技工程有限公司，山東 青島 266112；3．大連市化工設計院有限公司，遼寧 大連 116000）

我國廢礦物油再生工藝的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向

蔡恒吉2程斌2彭大海3陳松1李學兵1

（1．中國科學院青島生物能源與過程研究所 生物燃料重點實驗室，山東 青島 266101；2．青島清鑫潤德環(huán)境科技工程有限公司，山東 青島 266112；3．大連市化工設計院有限公司，遼寧 大連 116000）

近年來，我國廢潤滑油再生產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展壯大，但是由此帶來的負面影響同時浮出水面：嚴重的二次污染、無證經(jīng)營的混亂市場。對行業(yè)的健康發(fā)展和國家環(huán)保政策的實施帶來非常不利的影響。因此，如何對廢潤滑油進行規(guī)范的回收和高效、環(huán)保的再生受到國家的高度關注。本文詳細介紹了國內(nèi)廢潤滑油再生工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，結合國家出臺的相關法律和政策分析了現(xiàn)有工藝的優(yōu)缺點，并對我國廢潤滑油再生工藝的發(fā)展方向作了展望。

廢潤滑油；污染；再生工藝；環(huán)境保護；政策與法規(guī)

我國近十年來的城鎮(zhèn)化建設推動了交通運輸業(yè)、機械制造業(yè)、加工業(yè)等領域的迅猛發(fā)展，也使得運輸燃料、機械潤滑油等礦物油類化工產(chǎn)品的需求量與日俱增，因加工、使用或儲存不當產(chǎn)生的廢礦物油的數(shù)量也相應增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年我國廢礦物油的總排放量超過3000萬噸，其中各種廢潤滑油總量約600萬噸，其余大部分為含油量較低（～10%）的油泥和廢渣。廢潤滑油作為廢礦物油的一種，早在1998年就被《國家危險廢物名錄》明確定為危險廢棄物（HW08），之后在2001年又被《危險廢物污染防治技術政策》歸為“特殊危險廢物”，直接燃燒或是傾倒在環(huán)境中會造成極大的資源浪費和環(huán)境污染。研究表明[1-2]，廢潤滑油中含有多種雜質(zhì)，但其總量包括變質(zhì)部分在內(nèi)不足10%，經(jīng)過適當?shù)奈锢砗突瘜W過程即可除去，實現(xiàn)廢潤滑油的再生和循環(huán)利用，這樣做既可以節(jié)約有限的化石資源，也可以減少環(huán)境污染。此外，廢潤滑油的收購價格與再生后的價格相差數(shù)倍，存在非常大的利潤空間。因此，在環(huán)保法規(guī)和經(jīng)濟效益雙重驅(qū)動下，我國廢潤滑油再生行業(yè)將進入一個高速發(fā)展并不斷進行再整合的階段，市場前景非常廣闊。然而機遇與挑戰(zhàn)并存，對于現(xiàn)有的廢油處理企業(yè)和即將步入廢油處理行業(yè)的企業(yè)來說，擁有適合企業(yè)發(fā)展并符合國家環(huán)保政策法規(guī)要求的再生工藝技術是將來在行業(yè)內(nèi)占有一席之地的必要條件。本文從國內(nèi)廢潤滑油再生工藝現(xiàn)狀出發(fā)，分析對比了不同工藝的優(yōu)勢和不足，并展望未來的發(fā)展方向。

1 國內(nèi)廢潤滑油再生工藝

廢潤滑油再生工藝通常包括兩個操作過程，即前期的預處理過程和后續(xù)的精制過程。常見的預處理過程有蒸餾、閃蒸、絮凝、過濾、離心、沉降等，多以物理法為主，而精制過程則分為物理法和化學法兩大類，前者包括溶劑萃取法、蒸餾與薄膜蒸發(fā)法和膜分離法，后者主要為氧化精制和加氫精制兩種，而氧化精制比較常見的為濃硫酸洗，即俗稱的酸洗工藝。將上述過程進行組合可以形成多種再生工藝。國內(nèi)目前已經(jīng)工業(yè)化應用和正在發(fā)展的再生工藝主要有以下幾類：蒸餾－酸洗－白土工藝[3]、蒸餾－加氫工藝、蒸餾－溶劑精制工藝、膜分離工藝[4]。

1.1 蒸餾－酸洗－白土工藝

蒸餾－酸洗－白土工藝是將原料通過蒸餾操作除去水分、膠質(zhì)和其它重組分制得毛油，之后加入濃硫酸，利用其強氧化性將毛油中的雜質(zhì)進行強制氧化處理后形成絮凝物進行沉淀分離，然后加入堿中和后添加白土進行脫色和過濾，最終得到精制后的基礎油產(chǎn)品。該工藝具有投資成本低、操作簡單、所用硫酸和白土原料易得、相關技術和設備發(fā)展成熟等優(yōu)點，適用于各種類型的廢潤滑油處理，多年來一直是國內(nèi)再生企業(yè)中采用最多的工藝，又因預處理方法的不同而相繼衍生出了沉降－酸洗－白土、沉降－蒸餾－酸洗－白土、沉降－絮凝－白土等類似工藝。其中，蒸餾過程又發(fā)展出幾種不同的技術，如降膜蒸發(fā)[5]、刮膜蒸發(fā)[6]、分子蒸餾[7]和汽提—常減壓蒸餾[8]，這里不再一一贅述。

1.2 蒸餾－加氫工藝

蒸餾－加氫工藝是將預處理之后的廢潤滑油通過蒸餾分離出潤滑油餾分和瀝青質(zhì)，之后將潤滑油餾分進行加氫精制。加氫精制是石油產(chǎn)品最重要的精制方法之一。指在一定氫壓和催化劑存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳牧蚧瘹?、水、氨而除去，并使烯烴和二烯烴加氫飽和、芳烴部分加氫飽和，以改善油品的質(zhì)量。經(jīng)過加氫精制后的基礎油可以達到II類基礎油的標準，產(chǎn)品價值得到最大提升。該工藝具有無污染、再生油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點，與此相對應的弊端是技術門檻高、投資大、操作復雜，且需要配套相應的制氫裝置和酸性水處理裝置，適合具有一定技術儲備和資金儲備的大型企業(yè)投運。隨著工藝技術的發(fā)展，將來適合中小企業(yè)小規(guī)模的加氫裝置會逐漸走進廢油再生企業(yè)的大門。

1.3 蒸餾－溶劑精制工藝

溶劑精制的原理是利用所選溶劑對不同組分的溶解度不同而進行萃取分離。在廢潤滑油溶劑精制過程中，所選用的溶劑對潤滑油中的雜質(zhì)和非理想組分的溶解度很大，而對油中的理想組分的溶解度則很小，通過液相萃取將非理想組分除去。該工藝的設備投資低，操作過程簡單，溶劑無毒并可以重復使用，且再生油產(chǎn)品的收率高、品質(zhì)好，一直以來都是在潤滑油基礎油生產(chǎn)中被應用最為廣泛、工藝技術最為成熟的一種精制工藝。潤滑油精制常用的溶劑有糠醛、苯酚和Ν－甲基吡咯烷酮等。溶劑精制后的基礎油再用活性白土進行吸附、脫色再精制可得到基礎油產(chǎn)品。

利用相同的原理，研究人員還開發(fā)了超臨界流體萃取工藝，其溶解能力可隨壓力及溫度的變化而改變，從而提高萃取過程中的選擇性和分離效果，和傳統(tǒng)溶劑相比具有更高效、更快速、用量更少和無污染等優(yōu)點。國內(nèi)目前研究使用的超臨界流體是丙烷和二氧化碳，均表現(xiàn)了良好的廢潤滑油再生性能。

1.4 膜分離工藝

該工藝是利用具有特殊的選擇透過功能的薄膜作為分離介質(zhì)，利用膜兩側的濃度差、電位差、壓力差等外力作用的推動下實現(xiàn)對混合物的分離、提純和濃縮，具有設備簡單、操作簡便、能耗低、環(huán)境友好等特點。盡管如此，由于廢潤滑油黏度較大，使得膜過濾通量較低，且薄膜孔道普遍較小，極易被原料中的雜質(zhì)堵塞或污染，影響分離效果，減少薄膜使用壽命。這些特點使得該工藝對廢潤滑油質(zhì)量要求很高，增加了前期預處理的難度，限制了其產(chǎn)業(yè)化應用范圍和規(guī)模。

2 現(xiàn)有再生工藝存在的問題

對于現(xiàn)階段已經(jīng)工業(yè)化的再生工藝，主要還存在以下問題有待解決。蒸餾－酸洗－白土工藝在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢酸、廢水、廢氣和廢渣，造成嚴重的二次污染。盡管國內(nèi)有些公司對此項技術進行了改進，例如酸渣的多次循環(huán)使用、增加酸液的循環(huán)次數(shù)等[14]，以降低對環(huán)境的污染程度。還有一些企業(yè)直接采用沉降、絮凝和多次蒸餾的純物理方法來進行廢潤滑油再生，雖然避免了硫酸的使用，但絮凝物、廢渣等污染物的排放問題依然沒有徹底解決，并且產(chǎn)品質(zhì)量低下，逐漸面臨淘汰。國家也已出臺相關規(guī)定禁止采用酸洗－白土工藝，并對使用該工藝的企業(yè)實施限期整改。此工藝生產(chǎn)的基礎油和柴油產(chǎn)品雜質(zhì)多，不利于后期成品油的調(diào)和，從市場選擇和政策法規(guī)的角度來看如果沒有革命性的改變將被淘汰。

和酸處理工藝相比，蒸餾—加氫工藝不產(chǎn)生酸渣和酸水，環(huán)境污染小，產(chǎn)品質(zhì)量高。雖然加氫精制的工藝路線清晰，與常規(guī)的油品加氫精制沒有本質(zhì)區(qū)別，但是廢油加氫精制對于工藝路線和催化劑性能提出了更高的要求。主要問題集中在加氫催化劑的適應性上，廢油中的各種雜質(zhì)對于催化劑的性能和壽命影響非常大，有的加氫裝置開車幾天催化劑就失活無法連續(xù)生產(chǎn)。因此，在現(xiàn)有催化劑技術的基礎上加氫工藝路線核心的環(huán)節(jié)反而體現(xiàn)在預處理上，在預處理階段通過一定的物理或化學手段將原料中對催化劑有影響的雜質(zhì)進行有效去除是保證加氫工藝路線成功的必要條件。

蒸餾—溶劑精制工藝也是一種環(huán)境友好型工藝，是國家鼓勵發(fā)展的除加氫工藝之外的另一種工藝。存在的問題主要是溶劑損耗大，基礎油收率相對較低，基礎油產(chǎn)品硫含量高。目前最常用的糠醛精制法還存在腐蝕設備和加熱過程中結焦堵塞管道等缺點。盡管溶劑配方一直在改良，使得溶劑精制工藝較以前已經(jīng)有很大的進步，不僅減少了對設備的腐蝕，溶劑損耗和能耗也都逐漸降低，但是硫含量高的問題一直沒有有效的解決，純物理的方法很難將其中的硫、氮雜質(zhì)進行脫除，需要配合一定的化學手段進行改進。

3 國內(nèi)廢礦物油再生行業(yè)的困境

希望與困難同在，只有克服困難走出困境行業(yè)的發(fā)展才會迎來新的曙光。目前，國內(nèi)廢礦物油再生行業(yè)發(fā)展相對滯后，除了再生技術落后外，在市場管理、工藝革新、法律規(guī)范和政策引導方面還存在諸多問題有待解決。

（1）市場管理

國內(nèi)廢礦物油再生市場魚龍混雜，盡管2005年國家就已經(jīng)立法，規(guī)定沒有政府部門頒發(fā)的經(jīng)營許可證不得從事廢礦物油處理和經(jīng)營活動，但目前國內(nèi)取得HW08許可證的企業(yè)只有300余家，大多數(shù)企業(yè)依然在無證經(jīng)營。這些企業(yè)數(shù)量眾多，監(jiān)管難度大，為了獲得高額利潤，他們基本不按照國家頒布的環(huán)保法規(guī)及行業(yè)標準進行生產(chǎn)活動，導致嚴重的環(huán)境污染問題。同時，這些企業(yè)的存在也擾亂了市場秩序，使得具有經(jīng)營許可的企業(yè)缺乏市場競爭力而無法正常運行。因此，國家相關部門必須持續(xù)加強廢礦物油在產(chǎn)出、收集、處理、銷售等各個環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，為企業(yè)提供一個健康穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境。

（2）工藝革新

國內(nèi)再生工藝落后已是不爭的事實，在環(huán)保法律的高壓下，再生企業(yè)都在尋求革新之道。對于環(huán)境友好、科技含量高、技術成熟的先進處理工藝，通常因其投資成本較高，規(guī)模較大，使很多中小型企業(yè)望而卻步。而這些企業(yè)在利益的驅(qū)使下鋌而走險，與監(jiān)管部門打游擊戰(zhàn)，以犧牲環(huán)境和健康為代價繼續(xù)使用落后工藝進行生產(chǎn)。

眾所周知，包括廢礦物油在內(nèi)的廢棄物都有一個共同特點，即分布廣、收集困難。如果將全國的廢礦物油收集后集中在少數(shù)企業(yè)進行再生，不僅增加儲運成本，現(xiàn)有企業(yè)的處理能力也不可能完全處理全國的廢潤滑油?？紤]到每座城市每天都會產(chǎn)生廢潤滑油，因城市發(fā)展程度其產(chǎn)量有所不同，所以當?shù)氐脑偕髽I(yè)規(guī)模應與之匹配，勢必會有很多企業(yè)規(guī)模較小。目前，行業(yè)規(guī)范要求新建的廢礦物油處理企業(yè)最小的規(guī)模為3萬噸/年。但是經(jīng)過實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的中小企業(yè)產(chǎn)能基本在1萬-2萬噸左右，有的企業(yè)甚至年處理量才幾千噸。因此，國家在頒布禁令、法規(guī)、行業(yè)政策的同時，應鼓勵和推動適合小規(guī)模企業(yè)的新型再生工藝的研發(fā)和推廣工作，以適應社會和市場的迫切需求。

（3）法律規(guī)范和政策引導

為了促進廢礦物油再生行業(yè)的健康發(fā)展，近10年來，國家先后頒布了多項法律法規(guī)，各省市頒布出臺的相關政策更是不勝枚舉，但基本上都是環(huán)境保護方面的，對廢潤滑油再生企業(yè)只能起到規(guī)范和監(jiān)督作用，缺少有效的激勵措施。在這方面，發(fā)達國家的政策法規(guī)建設完善，值得學習和借鑒。例如美國、德國、意大利和法國為了支持廢油再生行業(yè)，相繼立法規(guī)定廢油產(chǎn)生單位必須將廢油無償交于廢油處置企業(yè)，對廢油再生企業(yè)進行減免稅收和資金補貼，并對回收企業(yè)提供回收獎勵資金]?，F(xiàn)階段我國只是免去了廢礦物油再生油品的消費稅，對再生企業(yè)本身沒有大力度的扶持政策，而我國大部分再生企業(yè)都是民營企業(yè)，更需要政府的幫助和支持。希望今后有關部門能出臺更多利好政策幫助再生企業(yè)，特別是中小規(guī)模企業(yè)的發(fā)展。

除了制定法律法規(guī)，政府還可以采取其他措施鼓勵和引導廢油再生行業(yè)發(fā)展，如為再生企業(yè)按再生油品的產(chǎn)量給予補貼，提高企業(yè)生產(chǎn)的積極性；為再生油品制定指導價，長期維持再生企業(yè)的利潤；大力倡導各級政府及相關部門和企業(yè)優(yōu)先采購和使用再生油品，促進再生行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；由各級政府在當?shù)刂付ㄔ偕推蜂N售點，購買者可以憑借銷售點開具的憑證領取再生油品消費補貼，以保證再生油品的質(zhì)量，防止不合格產(chǎn)品流入市場。

4 國內(nèi)廢潤滑油再生工藝的發(fā)展方向

綜上所述進行分析，廢潤滑油再生工藝技術是企業(yè)的生命，是行業(yè)健康發(fā)展的基石，是國家相關法律法規(guī)和政策頒布實施的依據(jù)。為了規(guī)范廢潤滑油再生的行業(yè)的發(fā)展，相關的行業(yè)標準正在緊鑼密鼓的進行推進，相信很快就會頒布并實施。以目前的工藝技術水平，再生油的產(chǎn)品質(zhì)量標準必然會低于同類產(chǎn)品。從現(xiàn)時來看雖然低標準暫時性的有利于行業(yè)的發(fā)展，但是同時也為再生企業(yè)和再生產(chǎn)品打上了一個低人一等的標簽；從長遠來看必然束縛著具有創(chuàng)新能力和科研能力企業(yè)的發(fā)展，即使產(chǎn)品質(zhì)量達到API標準，產(chǎn)品定性和價格依舊擺脫不掉再生油的帽子。

因此，決定國內(nèi)廢潤滑油再生工藝發(fā)展方向的必然是最終的產(chǎn)品質(zhì)量和處理成本。低成本、高質(zhì)量、環(huán)保、安全的工藝技術聽起來有點天方夜譚但并非不能實現(xiàn)。國外的加氫處理之所以成功得益于其嚴格的回收渠道和流程。國內(nèi)的嚴酷現(xiàn)實決定了工藝技術的發(fā)展路線必然不能照搬照抄，一定需要有自己獨特的處理技術。為了實現(xiàn)最高的產(chǎn)品質(zhì)量加氫處理是必然的趨勢，通過現(xiàn)有工藝技術問題分析我們可以得出核心問題體現(xiàn)在預處理階段。如何有效去除對加氫催化劑有害雜質(zhì)將決定最終的工藝技術。與其他分離手段相對比，氧化處理更為直接，處理成本最低。但是，氧化處理因為酸洗的慣性思維反而被人們所忽略，酸洗去除雜質(zhì)效果達不到要求是因為選擇性差，并且脫雜的同時會產(chǎn)生新的雜質(zhì)雖然會一定程度的提高產(chǎn)品質(zhì)量但是于加氫無益，不能解決根本問題。進一步深入分析可以指明相應的研究方向——利用氧化機理、提高選擇性、提高效率、降低損失率、不產(chǎn)生新雜質(zhì)或新雜質(zhì)可以與產(chǎn)品油輕易分離。能實現(xiàn)以上氧化反應的唯一路線就是催化氧化法。

所以廢潤滑油再生工藝的發(fā)展方向最大的可能是蒸餾-催化氧化-加氫處理路線?？梢灶A見能實現(xiàn)工業(yè)化的催化氧化工藝必然是具有良好經(jīng)濟性，其工藝的復雜程度和裝置投資一定遠遠低于加氫處理裝置（高溫、高壓等）。如果能夠?qū)崿F(xiàn)其優(yōu)勢和優(yōu)點將非常顯著，對于中小企業(yè)來說經(jīng)過催化氧化處理的毛油已經(jīng)具備非常高的質(zhì)量，可以作為優(yōu)質(zhì)的I類油產(chǎn)品進行直接銷售。對于加氫企業(yè)來說，優(yōu)質(zhì)的加氫原料不僅可以保障連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)，而且較低的雜質(zhì)含量也會大幅降低加氫處理成本，實現(xiàn)產(chǎn)品價值的最大化。相信不久的將來該工藝路線一定會打破束縛引領行業(yè)發(fā)展，為國家和社會做出卓越的貢獻。

5 結語

面對日趨惡化的生態(tài)環(huán)境和嚴苛的環(huán)保法規(guī)，廢潤滑油的科學管理回收利用已是刻不容緩，傳統(tǒng)的蒸餾－酸洗－白土工藝必將很快退出歷史舞臺，所以迫切需要尋找一種適合我國國情的廢潤滑油再生工藝以填補因傳統(tǒng)工藝淘汰產(chǎn)生的真空期。在潛在的替代工藝中，投資低、污染少、產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝簡單安全的蒸餾—催化氧化工藝既可以單獨使用生產(chǎn)I類基礎油，又可后續(xù)結合加氫過程生產(chǎn)更高質(zhì)量的II類基礎油，甚至白油等高附加值產(chǎn)品。該工藝完全滿足再生企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境保護方面的需求，具有廣闊的應用前景，將是國內(nèi)廢潤滑油再生行業(yè)的發(fā)展方向。

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李學兵（1972-），男，博士，研究員，主要從事可再生資源催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)液體燃料及高附加值化學品方面的研究。