離心萃取器在廢潤滑油再生工藝中的應(yīng)用

劉威風 ， 高艷芳

(1.中國石化潤滑油有限公司 西北分公司 ， 河南 鄭州 450001 ; 2.鄭州天一萃取科技有限公司 ， 河南 鄭州 450001)

潤滑油是由基礎(chǔ)油(71.5%～96.2%)和添加劑組成，其質(zhì)量取決于基礎(chǔ)油的組成和性質(zhì)及添加劑之間的配比關(guān)系。潤滑油在使用過程中會發(fā)生一些物理、化學(xué)反應(yīng)使?jié)櫥屠匣?，如顏色變深、酸值上升、閃點下降、產(chǎn)生沉淀物、油泥、漆膜等，達不到應(yīng)用的標準，而變?yōu)閺U潤滑油。但廢潤滑油中的主要成分(基礎(chǔ)油)并沒有變質(zhì)，若直接倒掉或者燃燒，不僅會造成極大的浪費，也對環(huán)境造成很大的危害。廢潤滑油的再生對節(jié)約有限石油資源、防止廢油污染、保護環(huán)境等具有重要的意義。國家對廢潤滑油的再生回收制定了相應(yīng)的處理標準[1]。

溶劑精制是一種物理分離過程，利用溶劑活性極性分子的選擇性溶解能力，溶解廢潤滑油中非理想成分，并將其分離出來。溶劑精制中常用的溶劑有糠醛、苯酚和N-甲基吡咯烷酮(NMP)[2-3]。該工藝使用的設(shè)備價廉且操作簡便，溶劑無毒，可以多次回收利用，其精制得到的潤滑油收率高，品質(zhì)較好。以上特點使得溶劑精制法在眾多廢潤滑油再生工藝中脫穎而出，并迅速被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)實踐。廢潤滑油基礎(chǔ)油精制主要依靠萃取塔來完成，利用重力實現(xiàn)潤滑油與溶劑的混合與分離；但存在傳質(zhì)效率低、料液存留量大、返混嚴重、分相困難等問題，導(dǎo)致精制效率低、有機相損失大。離心萃取器是新一代高效快速的混合與分離設(shè)備，可以快速建立相平衡，易于實現(xiàn)多種萃取方式，具有傳質(zhì)效率高、存流量小、適應(yīng)密度差、流比范圍寬、節(jié)能環(huán)保、占地面積小等優(yōu)點[4-5]。

1 離心萃取器工作原理

離心萃取器是一種新型、高效液液混合與分離連續(xù)運行的設(shè)備，其利用電機帶動轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動，密度不同且互不相溶的兩種液體(密度大的一相稱為重相，密度小的一相稱為輕相)按照一定的流比分別從兩個進料口進入轉(zhuǎn)鼓和殼體之間的混合區(qū)，使兩相快速混合，完成萃取傳質(zhì)過程?；旌弦涸跍u流盤的作用下進入轉(zhuǎn)鼓，混合液與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，密度大的重相在向上流動過程中逐步遠離轉(zhuǎn)鼓中心而靠向轉(zhuǎn)鼓壁；密度小的輕相逐步遠離轉(zhuǎn)鼓壁而靠向中心，澄清后的兩相液體最終通過各自堰板進入收集室并由出料管分別引出機外，完成兩相分離過程。離心萃取器設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 離心萃取器設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2 離心萃取精制廢潤滑油的原理

初步凈化的毛油與溶劑NMP在離心萃取器中充分混合，毛油與NMP互不相溶，在離心萃取器中存在兩種液相。通過高轉(zhuǎn)速的攪拌，使兩相充分接觸，毛油中的非理想成分(雜質(zhì))在萃取過程中溶解在NMP中，與理想組分(基礎(chǔ)油)分離，從而達到精制的目的。由于毛油與溶劑油之間有密度差，在離心力作用下會分層，從而實現(xiàn)兩相的分離。以溶劑為主并含有較多雜質(zhì)的為萃取相，以基礎(chǔ)油為主并殘留少量雜質(zhì)的為萃余相。

3 在廢潤滑油精制中的應(yīng)用

本試驗所用的原料取自某環(huán)保公司回收的廢潤滑油，經(jīng)過初步凈化及蒸餾處理后的毛油，基礎(chǔ)油成分為250SN型，呈深紅色，密度0.84 kg/m3。精制溶劑為毒性小、選擇性及穩(wěn)定性高的NMP溶劑。經(jīng)過試驗優(yōu)化出最佳的溶劑精制工藝條件：溫度65～75 ℃，劑油比為1∶1。經(jīng)五級逆流萃取，分別得到萃取相(含雜質(zhì))和萃余相(基礎(chǔ)油)。萃取相經(jīng)精餾后分別得到萃取溶劑和抽出油(雜質(zhì)為主)，抽出油作為燃料油產(chǎn)品，萃取溶劑返回萃取工序循環(huán)使用；萃余相中經(jīng)過進一步的精餾，得到滿足指標要求的基礎(chǔ)油。

根據(jù)試驗用料的物化參數(shù)，選用實驗型離心萃取器即CWL50-M型，并選配合適材質(zhì)及混合分離部件。主體設(shè)備技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓直徑50 mm，混合通量0～50 L/h，電機功率0.18 kW，主機質(zhì)量32 kg，外形尺寸400 mm×370 mm×900 mm。離心萃取精制毛油的工藝流程如圖2所示。

圖2 廢潤滑油離心萃取精制試驗裝置流程簡圖

離心萃取器轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2 800 r/min，兩相混合通量在25～30 L/h運行，控制劑油比1∶1，精制溫度65～75 ℃。進行五級逆流萃取，驗證兩相分相情況及精制效果，同時進行長時間運行，驗證指標的穩(wěn)定性。試驗連續(xù)運行168 h，設(shè)備運行穩(wěn)定，指標正常，毛油的回收率均達93%以上。萃余相即精制油經(jīng)過精餾后得到的250SN基礎(chǔ)油可以達到Ⅱ類油的指標要求，具體指標分析結(jié)果見表1。

表1 精制后得到的250SN型基礎(chǔ)油質(zhì)量分析

4 結(jié)論

采用離心萃取精制潤滑油不僅可以大幅度降低生產(chǎn)成本，同時，也解決了廢潤滑油中基礎(chǔ)油的資源浪費。離心萃取機應(yīng)用于廢潤滑油回收再生工藝的溶劑精制工序，與傳統(tǒng)的萃取設(shè)備如萃取塔或攪拌釜相比，可以實現(xiàn)連續(xù)化運行，精制效率高，回收率高，操作簡便，適宜進行市場推廣應(yīng)用。