廢潤(rùn)滑油殘?jiān)团c廢白土在廢潤(rùn)滑油再生的應(yīng)用

李維寧，李茁，李建忠，張佳，陳坤

(中國(guó)石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266580)

目前，廢潤(rùn)滑油精制處理主要有加氫精制、白土吸附精制、溶劑精制、蒸餾等工藝[1-4]，其中白土精制技術(shù)要求低以及廉價(jià)的處理廢潤(rùn)滑油的工藝是現(xiàn)如今主流的處理工藝，但是其產(chǎn)生的大量的廢白土對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的壓力。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，這無(wú)形中增加了企業(yè)利用吸附法處理廢潤(rùn)滑油的經(jīng)濟(jì)成本，所以怎樣解決廢白土的問題成為了現(xiàn)如今亟待解決的一個(gè)重要的問題[5-11]。

企業(yè)在對(duì)重廢潤(rùn)滑油進(jìn)行蒸餾處理后所剩余的廢潤(rùn)滑油殘?jiān)吞幚砝脝栴}也成為了一個(gè)棘手的問題。這源于其含有大量的雜質(zhì)以及較高的含氧量(30%左右)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行調(diào)和瀝青等高附加值的處理，而對(duì)其進(jìn)行焚燒處理又會(huì)產(chǎn)生大量的飛灰以及煙氣的處理問題。

本研究中將兩者按照不同的比例進(jìn)行共炭化活化，制得了高吸附能力的吸附劑，通過考察吸附處理后的廢潤(rùn)滑油的酸值以及色度，確定了最優(yōu)的工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

廢潤(rùn)滑油殘?jiān)?、廢白土、新鮮白土、廢潤(rùn)滑油均由魯南渤瑞危險(xiǎn)廢棄物處理有限公司提供；氫氧化鉀，分析純；去離子水(自制)。

JA3003型電子天平；YHG-400型恒溫干燥箱；titrando905型電位滴定儀；Sirion 200掃描電子顯微鏡；ASAP 2010 Plus HD88 N2等溫吸附儀；宏達(dá)HDG-7-12型管式爐。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 吸附劑的制備 將廢潤(rùn)滑油殘?jiān)团c廢白土按照質(zhì)量比3∶1攪拌混合均勻，放入管式爐中，在800 ℃、N2條件下保溫4 h，得到炭化產(chǎn)物。研磨至150目，將其與KOH按照1∶2的比例進(jìn)行混合研磨，在800 ℃、N2條件下保溫活化2 h。用去離子水洗滌至pH值呈中性，100 ℃下真空干燥6 h。

1.2.2 廢潤(rùn)滑油吸附精制 將50.0 g的廢潤(rùn)滑油與10 g所制得的吸附劑混合，在室溫下以500 r/min的速率攪拌吸附1 h，靜置分離。上層油相進(jìn)行過濾，得到精制油品。

1.3 精制油品的指標(biāo)測(cè)定

酸值根據(jù)《石油產(chǎn)品和潤(rùn)滑劑酸值測(cè)定法(電位滴定法》(GB/T 7304—2014) 在全自動(dòng)電位滴定儀上進(jìn)行測(cè)定。色度按GB/T 6540—1986標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。水分含量、機(jī)械雜質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)黏度的測(cè)定分別由GB/T 260(石油產(chǎn)品水含量的測(cè)定)、GB/T 511(石油和石油產(chǎn)品及添加劑機(jī)械雜質(zhì)測(cè)定法)與GB/T 265(石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定法和動(dòng)力黏度計(jì)算法)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附精制

2.1.1 殘?jiān)团c廢白土不同比例的影響 殘?jiān)团c廢白土在不同比例所制得吸附劑對(duì)廢潤(rùn)滑油精制后酸值、水含量、機(jī)械雜質(zhì)、黏度指數(shù)、色度以及收率的影響見圖1～圖6。

圖1 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)酸值的影響Fig.1 Effect of proportion of residual oil towaste clay on acid value

由圖1可知，當(dāng)殘?jiān)汀脧U白土比例為3∶1時(shí)，精制后油品的酸值最小，為1.6 mg KOH/g，當(dāng)比例增加至5∶1時(shí)，酸值有小幅度的上升，這可能是由于殘?jiān)土康脑黾訒?huì)增加吸附劑中的一些酸性離子，進(jìn)而導(dǎo)致其酸值的增加。

圖2 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)水含量的影響Fig.2 Effect of proportion of residual oil towaste clay on water content

由圖2可知，含水量變化不是特別明顯，這說明殘?jiān)偷暮繉?duì)水分的去除影響不大。

圖3 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)機(jī)械雜質(zhì)的影響Fig.3 Effect of proportion of residual oil to wasteclay on mechanical impurities

由圖3可知，機(jī)械雜質(zhì)的含量的趨勢(shì)與圖1較為相似，當(dāng)比例達(dá)到5∶1時(shí)機(jī)械雜質(zhì)的增加可能是由于殘?jiān)偷拇罅吭黾訉?dǎo)致其中的金屬雜質(zhì)的引入。

圖4 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)黏度指數(shù)的影響Fig.4 Effect of proportion of residual oil towaste clay on viscosity index

圖4與圖5的趨勢(shì)變化與酸值以及金屬雜質(zhì)的變化有關(guān)，這在圖2與圖3中已經(jīng)給出了相關(guān)的解釋。

圖5 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)色度的影響Fig.5 Effect of proportion of residual oil towaste clay on chromaticity

由圖6可知，收率變化趨勢(shì)也比較符合圖1～圖3的趨勢(shì)。

圖6 殘?jiān)团c廢白土的比例對(duì)收率的影響Fig.6 Effect of proportion of residual oil towaste clay on yield

表1為5種比例所制得的吸附劑的比表面積。

表1 5種吸附劑的比表面積Table 1 Specific surface area of 5 adsorbents

由表1可知，比例為3∶1的吸附劑的比表面積最大，為601 m2/g。符合上述所吸附精制后油品性質(zhì)的趨勢(shì)。

綜上所述，殘?jiān)团c廢白土比例為3∶1的吸附劑為最優(yōu)吸附劑。

2.1.2 吸附劑與活性白土的對(duì)比實(shí)驗(yàn) 將新鮮白土按照上述同樣的實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行精制吸附，然后與殘?jiān)汀脧U白土為3∶1的吸附劑精制吸附后所得油品的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表2。

表2 吸附劑與新鮮白土吸附廢潤(rùn)滑油實(shí)驗(yàn)對(duì)比參數(shù)Table 2 Adsorption comparison of waste lubricating oilby adsorbent and fresh clay

制得的吸附劑與新鮮活性白土對(duì)廢潤(rùn)滑油的吸附能力相差無(wú)幾，由此可知，在本研究中所制得的吸附劑具有良好的吸附能力，而且成本低廉，具有大規(guī)模使用的潛力。

2.2 吸附劑的表征

圖7為殘?jiān)汀脧U白土為3∶1所制得吸附劑的SEM圖。

由圖7可知，此吸附劑的表面具有豐富的孔結(jié)構(gòu)，具有較為均勻的孔道結(jié)構(gòu)。

圖7 殘?jiān)汀脧U白土為3∶1的SEMFig.7 SEM with the ratio of residual oil to waste clay of 3∶1

圖8為殘?jiān)汀脧U白土為3∶1所制得吸附劑的氮?dú)馕矫摳角€圖以及孔徑分布圖。

圖8 氮?dú)馕矫摳角€圖以及孔徑分布圖Fig.8 Nitrogen adsorption desorption curve andpore diameter distribution diagram

由圖8可知，吸附劑具有較高的比表面積(達(dá)到601 cm2/g)以及良好的孔結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

殘?jiān)汀脧U白土為3∶1時(shí)所制得的吸附劑為最優(yōu)吸附劑，吸附精制后，潤(rùn)滑油的酸值、水含量、機(jī)械雜質(zhì)、色度、黏度指數(shù)以及收率與新鮮白土相差無(wú)幾，此工藝不僅原料廉價(jià)，制備工藝簡(jiǎn)單，而且解決了廢潤(rùn)滑油殘?jiān)团c廢白土的處理問題，具有雙重的經(jīng)濟(jì)效益和大規(guī)模工業(yè)化的可能。