廢潤滑油再生技術(shù)的研究進展*

楊小平，張賢明，歐陽平

(重慶工商大學廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

廢潤滑油再生技術(shù)的研究進展*

楊小平，張賢明＊＊，歐陽平

(重慶工商大學廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

綜述了國內(nèi)外廢潤滑油再生技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并著重探討了膜分離、真空濾油、溶劑精制、分子蒸餾、超臨界流體萃取等技術(shù)的優(yōu)缺點，指出了綠色環(huán)保、低成本技術(shù)是今后廢油再生發(fā)展的趨勢。

廢潤滑油;再生技術(shù);環(huán)境保護

潤滑油在使用過程中，因高溫高壓等作用，分子結(jié)構(gòu)極易變化，加上環(huán)境中的廢水、金屬及其他雜質(zhì)的污染會導致潤滑油喪失原有的優(yōu)良性能，不能繼續(xù)使用而變成廢潤滑油［1］。由于廢油中含有大量致癌性多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯及重金屬超微粒子，且燃燒會產(chǎn)生大量二英、硫磷有機化合物等有害物，因此，處理不當將浪費資源、破壞生態(tài)環(huán)境、危害人類健康［2］。因廢油變質(zhì)成分僅百分之幾，若經(jīng)適當技術(shù)處理，除去變質(zhì)成分及污染物，即可再生成高質(zhì)量基礎(chǔ)油，既提高現(xiàn)有資源利用率，又保護生態(tài)環(huán)境。國外廢油再生技術(shù)起步較早，從Meinken工藝的硫酸－白土精制，經(jīng)Recyclon工藝的蒸餾技術(shù)等，發(fā)展到最先進的加氫精制技術(shù)。因我國現(xiàn)階段廢油再生廠商存在資金少、規(guī)模小等不足，主要應(yīng)用的是蒸餾－酸洗－白土、沉降－絮凝－白土精制工藝，隨著我國對環(huán)境保護的日益重視，科研工作者對無酸精制技術(shù)進行了積極探索，并取得了一定發(fā)展［3］。就廢油再生的傳統(tǒng)方法及新技術(shù)進行了系統(tǒng)評述，并對未來研究方向進行了展望。

1 傳統(tǒng)廢油再生方法

1．1 物理凈化法

對于劣化程度低且雜質(zhì)易于清除的廢油，可采用沉降、過濾、離心分離等物理凈化法。具體再生處理時可根據(jù)廢油的劣化程度、設(shè)備條件、對再生油品的質(zhì)量要求等，使用其中的一種或幾種。

1．2 物理－化學法

物理－化學法主要包括吸附、絮凝等。吸附劑的作用是將廢油中的瀝青、膠質(zhì)、酸性化合物、酯類等非理想組分吸附在吸附劑表面，再將吸附劑連同吸附在其表面的物質(zhì)從油中過濾除去，以達到脫色、脫雜質(zhì)的目的。其具有效率高，工藝流程簡單，再生周期短等特點。諸紅玉等［5］利用活性白土吸附法再生廢油，并探索了白土吸附的最佳條件，結(jié)果顯示，油品的酸值、顏色得到了明顯的改善，基本達到了新油的質(zhì)量指標。柴湘君等［6］利用吸附劑聚硅酸鎂對廢油進行吸附－脫色處理，結(jié)果表明，處理后的油品各項性能大幅提升，并探討了吸附劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素對吸附脫色效果的影響。

絮凝即添加絮凝劑使分散在油中的膠質(zhì)、積炭及外界引入的其他成分等有害物顆粒，在絮凝劑的電中和、橋架、網(wǎng)捕等作用下形成絮狀凝聚物而從油中分離出來，具有設(shè)備簡單、操作簡便、投資少、無污染等特點。張圣領(lǐng)［7］等采用帶中間鍵的磺酸鹽陰離子表面活性劑和聚氧乙烯型非離子表面活性劑作復配絮凝劑，對廢油進行再生處理。經(jīng)分析，凈化后的油品中非理想元素Zn、Pb、Ca、P等含量顯著降低，且再生油品理化指標符合國家標準。張賢明等［8］利用絮凝劑二乙烯三胺再生廢油，其特殊的氨基基團，使廢油中的氧化物鈍化，同時通過其吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃等作用把廢油中的積炭、顆粒、膠泥等纏繞包裹起來，在外界提供動力下脫穩(wěn)沉淀下來，絮凝效果顯著。

1．3 化學再生法

主要包括硫酸精制等。硫酸精制是利用硫酸與廢油中的飽和烴不起化學反應(yīng)，而與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、氧化產(chǎn)物等非理想組分反應(yīng)的特性，以脫除廢油中的雜質(zhì)，獲得再生油。張宏萍等［9］提出了一種包括沉淀－蒸餾－酸洗－白土－過濾工序的廢油再生的工藝，此工藝主要是對劣化程度較深的廢油進行再生，再生油質(zhì)量較好。但此方法不足之處是產(chǎn)生的大量難處理的酸渣、酸水等，腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境，且危害操作人員健康，已處于被淘汰的趨勢。

2 廢油再生新技術(shù)

2．1 膜分離

膜分離技術(shù)是以具有選擇透過功能的薄膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)推動力(壓力差、濃度差、電位差等)作用下，原料側(cè)組分選擇性地透過膜，實現(xiàn)分離和提純的目的［10］。Mynin等［11］采用以石墨和陶瓷為基體的無機膜處理廢油，實驗證明:經(jīng)無機陶瓷膜工藝處理后的再生油質(zhì)量明顯改善并能再次使用。范益群等［12］將粗濾、加熱后的廢油輸入裝有有機硅烷偶聯(lián)劑改性后的陶瓷膜的膜組件中進行分離，得到凈化油。改性后的陶瓷膜表面親水性羥基被有機分子取代，使陶瓷膜表面由親水性變成親油性，利于油的透過，提高了油與水、膠質(zhì)、金屬顆粒、碳粒、灰塵等雜質(zhì)的分離效率。池曉峰［13］分別采用自然沉降過濾、高速離心式分離、陶瓷膜精密過濾3種方法，對輕度污染、重度污染兩種廢油進行再生處理，對比結(jié)果表明:陶瓷膜精密過濾再生方法處理效果最佳，再生油外觀顏色及質(zhì)量指標均符合新油標準。

此技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作方便、能耗低、環(huán)境友好等特點，但因油品粘度大，使得油品通過膜的滲透通量極小，且薄膜孔易被污染或堵塞，影響分離效果，尚未得到很好地應(yīng)用。

2．2 真空凈油

真空凈油是利用水與油的沸點不同的性質(zhì)，去除油中的水分、空氣及揮發(fā)性等有害物質(zhì)的。廢油經(jīng)進油泵送入真空凈油系統(tǒng)，再經(jīng)加熱器加熱后，進入脫氣罐，脫水脫氣后的油送入再生器或高精度過濾器，濾去顆粒雜質(zhì)后排入貯油容器內(nèi)，從而達到凈化油品的目的［14］。郭蕾［15］等人提出的密集式噴嘴和特制網(wǎng)眼板相結(jié)合的脫氣、脫水結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)真空濾油系統(tǒng)相比，增加了油品與真空分離空間的界面接觸面，因此延長了油品在真空室內(nèi)氣相空間的滯留時間，使得油液在真空分離室中的脫氣、脫水效率得到顯著改善。張賢明等［16］在現(xiàn)有真空濾油設(shè)備基礎(chǔ)上，向真空分離室中充入干燥空氣，并對比充氣前后相同真空度下的脫水效率，結(jié)果表明，充氣后脫水率明顯提高，從而改善了傳統(tǒng)濾油設(shè)備的油水分離效果和效率。

此技術(shù)能快速脫除油中的水分、氣體和機械雜質(zhì)，提高再生油的品質(zhì)，但不足之處是:操作繁瑣;受海拔高度影響;對劣化程度較深的廢油須先用其他過濾設(shè)備進行預(yù)處理。

2．3 溶劑精制

溶劑精制是利用某些有機溶劑對廢油中的基礎(chǔ)油組分與添加劑、氧化產(chǎn)物、油泥等雜質(zhì)溶解度不同的特性，分離出雜質(zhì)，獲得再生油的，操作簡便，能耗低，再生油質(zhì)量好，無污染。Jesusa等［17－19］利用乙烷、丙烷對廢油進行再生精制，并探究了不同溫度、壓力對廢油中去除含金屬化合物、氧化產(chǎn)物的量及產(chǎn)率、效率的影響。結(jié)果表明:氧化產(chǎn)物的分離效率可通過低壓提高，但對于去除金屬化合物無影響;且在液態(tài)、超臨界狀態(tài)、氣態(tài)3種不同狀態(tài)下精制再生油時，液態(tài)效果最佳，再生油產(chǎn)率達80%。楊鑫等［20］以三碳醇(正丙醇、異丙醇)精制廢油，結(jié)果顯示:優(yōu)選異丙醇再生精制廢油的最佳工藝條件下，閃點、傾點、黏度指數(shù)、酸值、灰分等性能指標得到明顯改善，重金屬含量明顯降低，基本符合HVI150基礎(chǔ)油指標，并考察了精制時間、精制溫度、劑油質(zhì)量比等因素對再生油產(chǎn)率及質(zhì)量的影響。

2．4 分子蒸餾

分子蒸餾是根據(jù)液體分子受熱后從液面逸出時的平均自由程不同而實現(xiàn)輕重組分分離的。通過高真空使沸點大幅度降低，從而使廢油中雜質(zhì)脫除時不發(fā)生分子斷鏈和降解，既保證再生油粘度、閃點、色度等指標符合標準，又無污染物的產(chǎn)生。尹英遂等［21］針對廢油再生過程設(shè)計了多級分子蒸餾的新工藝，進行了基礎(chǔ)油餾分的窄分技術(shù)研究，結(jié)果表明，廢油再生分子蒸餾窄分工藝可靠，能得到多種優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)油產(chǎn)品，且產(chǎn)率較高，為進一步完善分子蒸餾技術(shù)在廢潤再生中的工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。吳云等［22］利用刮膜式分子蒸餾技術(shù)考察了溫度、真空度、進料流量等分子蒸餾操作參數(shù)對廢內(nèi)燃機油、廢液壓油再生基礎(chǔ)油色度的影響，并對其影響原理進行了分析。

但此技術(shù)也有其局限性:要求在高真空下進行分離，且設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，相應(yīng)的配套設(shè)備較多，因此設(shè)計技術(shù)要求高，投資大;受設(shè)備結(jié)構(gòu)和加熱面積的限制，設(shè)備體積比常規(guī)蒸餾設(shè)備體積大，在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用中較困難。

2．5 超臨界流體萃取

超臨界流體作為一種特殊的溶劑，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及分離效果。CO2作為常用萃取劑，具有無毒無味、無腐蝕性、不燃燒、萃取效率高等特點。Monica等［23］將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)對比，得出超臨界流體萃取具有高效、快速、用量少和無污染等優(yōu)點。Jesusa等［24］研究了分別以甲醇、乙醇、丙酮、正己烷為助劑，CO2為主溶劑精制廢油的效果，結(jié)果表明，正己烷為最佳助劑，且在壓力為300 kg/cm2，溫度為40℃，濃度為10%條件下，再生油質(zhì)量最好。

2．6 加氫精制

加氫精制，指在一定溫度、壓力、氫氣及催化劑存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的硫化氫、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，具有再生油產(chǎn)率高、品質(zhì)好、無污染等優(yōu)點，但設(shè)備昂貴、操作費用大。

姚光明等［26］提供了一種廢油加氫再生方法，方法主要是:將廢油進行脫水、過濾和吸附處理;在裝有保護劑的反應(yīng)器中進行預(yù)加氫精制進一步脫除雜質(zhì);進入加氫主反應(yīng)器，在加氫催化劑的作用下實現(xiàn)加氫精制，使廢油中的非理想組分加氫飽和，產(chǎn)物進行分餾切割。利用方法可將廢油再生為潤滑油基礎(chǔ)油或調(diào)和組分，再生油產(chǎn)率可達90%以上，且具有操作方便、不污染環(huán)境的特點。梁長海等［27］將蒸餾與加氫精制相結(jié)合以生產(chǎn)高品質(zhì)基礎(chǔ)油，工藝的催化劑活性及選擇性高，得到的再生油質(zhì)量優(yōu)良，但是需雄厚的資金、復雜的技術(shù)來建立加氫裝置。

3 結(jié) 論

廢油再生不僅使得廢棄資源得到充分利用，又可減輕環(huán)境的壓力，且有很大的經(jīng)濟及社會效益，在石油資源日益枯竭、能源供求矛盾突出的今天意義重大。廢油再生目前的發(fā)展方向是:完善相關(guān)法律法規(guī)體系，加強廢油的回收與管理，實現(xiàn)廢油再生業(yè)的正?；?、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展;根據(jù)油品劣化程度、含雜質(zhì)情況及對再生油質(zhì)量要求等，選用操作簡便、成本低、能耗少、污染小、再生油產(chǎn)率高質(zhì)量好的方法，以提高其經(jīng)濟效益;根據(jù)我國廢油再生廠規(guī)模小、資金少的基本情況，研發(fā)出更有效的再生技術(shù)。

參考文獻:

［1］王鑫，郭忠華，段少華．廢潤滑油的回收與利用技術(shù)綜述［J］．煉油與化工，2012，23(3):3-5

［2］金佳佳，隋秀華，鄂紅軍，等．廢潤滑油的回收與再生利用［J］．能源與節(jié)能，2012(3):29-31

［3］柳楊華．廢潤滑油再生的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．廣州化工，2010，38(10):66-67，69

［4］劉建錕，張忠清．廢潤滑油的再生工藝研究［J］．當代化工，2010，39(5):490-492．

［5］諸紅玉，吳佳妮，翟翔，等．廢汽輪機油的吸附處理［J］．中國西部科技，2011，10(1):6-7

［6］柴湘君，徐慶濤，高俊杰．廢油精制用脫色吸附劑聚硅酸鎂制備和測試［J］．廣州化工，2013，41(8):7-9

［7］張圣領(lǐng)，劉宏文，趙旭光．廢潤滑油絮凝-吸附再生工藝的研究［J］．化學世界，2002(10):527-529

［8］張賢明，焦昭杰，李川，等．絮凝-白土復合再生廢潤滑油［J］．環(huán)境工程，2008，26(2):47-49

［9］新疆奎屯新西亞石油化工有限公司．廢潤滑油再生的工藝方法［P］．中國，2011102011115，2012-10-17

［10］張傳斌，張賢明，李雪柏．無機膜應(yīng)用于廢潤滑油再生［J］．重慶工商大學學報:自然科學版，2009，26(4):364-367

［11］MYNIN V N，SMIRNOVA E B，KATSEREVA O V，et al．Treatment and Regeneration of Used Lube Oils with Inorganic Membranes［J］．Chem Technol Fuels Oils，2004，40(5):345-361

［12］南京工業(yè)大學．一種凈化廢潤滑油的方法［P］．中國，2008100249485，2008-05-22

［13］池曉峰．廢潤滑油再生工藝［J］．設(shè)備管理與維修，2013(4):57-59

［14］盧浩聞，張賢明，陳彬，等．真空濾油機研究現(xiàn)狀［J］．重慶工商大學學報:自然科學版，2012，29(3):75-78

［15］郭蕾，沈雷，徐善軍．真空濾油機關(guān)鍵技術(shù)的改進研究［J］．電力建設(shè)，2009，30(2):19-21

［16］張賢明，盧浩聞．油水分離設(shè)備“真空洗滌”工藝實驗研究［J］．重慶工商大學學報:自然科學版，2013，30(5):78-80

［17］JSEUSA R，PABLO C，MARIA T G，et al．Regeneration of used Lubricant oil by Propane Extraction［J］．Industrial＆Engineering Chemistry Research，2003，42(20):4867-4873

［18］JSEUSA R，PABLO C，MARIA T G．Improvement of the Waste Oil Vacuum Distillation Recycling by Continuous Extraction with Dense Propane［J］．Industrial＆Engineering Chemistry Research，2007，46(1):266-272

［19］Jesusa R，Pablo C，Maria T G．Regeneration of Used Lubricant Oil by Ethane Extraction［J］．Journal of Supercritical Fluids，2007，39(3):315-322

［20］楊鑫，陳立功，朱立業(yè)，等．基于三碳醇溶劑精制再生廢潤滑油［J］．石油學報，2012，28(6):1032-1036

［21］尹英遂，馮明，黃衛(wèi)星．廢潤滑油再生分子蒸餾窄分技術(shù)應(yīng)用研究［J］．現(xiàn)代化工，2010，30(2):66-69

［22］吳云，張賢明，陳國需．分子蒸餾條件控制對廢潤滑油再生餾分色度的影響［J］．應(yīng)用化工，2014，43(1):42-45，49

［23］MONICA A，IGNACIO P，F(xiàn)REDY Y，et al．Fast Supercritical fluid Extraction of Low and High Density Polyethylene Additives: Comparison with Conventional Reflux and Automatic Soxhlet Extraction［J］．Supercritical Fluids，2009，50(1):22-28

［24］JESUSA R，RAFAEL C，LUIS R，et al．Fractionation of Used Frying oil by Supercritical CO2and Cosolvents［J］．Industrial＆Engineering Chemistry Research，2010，49(5):2410-2418

［25］京福馬(北京)石油化工高新技術(shù)有限公司．廢潤滑油加氫再生方法［P］．中國，2007100989926，2007-09-26

［26］大連理工大學．一種廢潤滑油資源化利用的方法［P］．中國，2012102652797，2012-11-21

Research Progress in Recycling Technology of Waste Lubricating Oil

YANG Xiao-ping，ZHANG Xian-ming，OUYANG Ping
(Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment of Education Ministry，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China)

This paper expounds the status quo of the research on waste oil refinement technology based on extraction process at home and abroad in terms of the shortcoming of membrance separation，Vacum oil filteation solvent treating，molecular distillation，supercritical fluid snd so on，and finally proposes that recycling technology of waste lucricating oil in green and low cast way is the trend in the future．

waste lubricating oil;recycling technology;environmental protection

X383

A

1672－058X(2015)02－0096－04

10．16055/j．issn．1672－058X．2015．0002．020

責任編輯:田 靜

2014－08－01;

2014－09－10．

重慶市教委科技資助項目(KJZH14210;KJZH1400637);重慶市科委基礎(chǔ)與前沿研究計劃項目(CSTC2013jcyja50025);重慶工商大學研究生創(chuàng)新型科研項目(yjscxx2014－052－34);重慶市應(yīng)用開發(fā)計劃重點項目(CSTC2014yykfB90003)．

楊小平(1989－)，女，重慶市人，碩士研究生，從事廢棄物循環(huán)利用技術(shù)研究．

＊＊通訊作者:張賢明(1955－)，男，重慶市人，教授，從事廢油資源化技術(shù)的研究．E－mail:y759874519@126．com．