無酸法回收車用廢潤(rùn)滑油的工藝研究

韓忠義，金月昶

無酸法回收車用廢潤(rùn)滑油的工藝研究

韓忠義1，金月昶2

（1. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001； 2. 中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006 ）

該實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的廢潤(rùn)滑油再生方案是以廢油預(yù)處理—糠醛精制—減壓蒸餾為主要流程進(jìn)行的，利用溶劑溶解度的不同進(jìn)行萃取從而達(dá)到對(duì)廢潤(rùn)滑油的再生，實(shí)驗(yàn)是分別在不同劑油比；不同溫度下對(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行糠醛精制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為當(dāng)劑油比為2∶1；精制溫度為85 ℃時(shí)為糠醛精制的最佳工藝條件，回收后的油品經(jīng)添加適當(dāng)?shù)奶砑觿┱{(diào)和后可循環(huán)使用。

廢潤(rùn)滑油; 糠醛精制; 劑油比; 精制溫度

石油是重要的戰(zhàn)略資源，從石油中生產(chǎn)潤(rùn)滑油產(chǎn)品的產(chǎn)率很低。我國(guó)是僅次于美國(guó)和俄羅斯的世界第三大潤(rùn)滑油消費(fèi)國(guó)，2013年我國(guó)潤(rùn)滑油的總需求量約為425～435萬t,預(yù)計(jì)2016年將達(dá)到490～510萬 t［1］。隨著潤(rùn)滑油消費(fèi)量的增長(zhǎng),車輛及設(shè)備等每年換下來的廢油量增加,如將這些廢油丟棄必將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此廢油的回收利用將是我國(guó)環(huán)保與節(jié)能所面臨的現(xiàn)實(shí)問題［2］，各種廢潤(rùn)滑油的再生收率見表1。

1 廢潤(rùn)滑油再生

1.1 廢潤(rùn)滑油再生方法

廢油處理的幾種方法中，現(xiàn)在比較普遍采用的有兩類。一類是生產(chǎn)脫去重金屬的清潔液體燃料或道路油，一類是生產(chǎn)再生潤(rùn)滑油。這兩類處理方法在環(huán)境保護(hù)上和經(jīng)濟(jì)上都可以滿足要求［3,4］，幾種常見廢潤(rùn)滑油的再生工藝見表2。

1.2 廢潤(rùn)滑油再生工藝技術(shù)

目前比較成熟的廢潤(rùn)滑油再生工藝有: 蒸餾—酸洗—白土精制，沉降—酸洗—白土精制，沉降—蒸餾—酸洗—鈣土精制，白土高溫接觸無酸再生，蒸餾—溶劑抽提—白土精制，蒸餾—糠醛精制—白土精制，沉降—絮凝—白土精制，蒸餾—白土精制等［2,3］。

1.3 糠醛精制的機(jī)理分析假設(shè)

溶劑精制過程比較復(fù)雜，其微觀機(jī)理尚不能詳盡表述，本文從原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，大膽提出一種假設(shè)：對(duì)于糠醛而言，它含有一個(gè)呋喃基，構(gòu)成一個(gè)大鍵，而大部分的負(fù)電荷分布在氧原子上，由于氧原子上存在兩對(duì)孤對(duì)電子，使其具有比較強(qiáng)的極性，極易與廢潤(rùn)滑油中的非理想組分發(fā)生締合作用。引入締合作用理論，可以從物理吸附的角度解釋糠醛精制的一般機(jī)理，即在精制溫度下，糠醛與廢油中的非理想組分發(fā)生締合作用，對(duì)其進(jìn)行物理吸附，以促進(jìn)理想組分和非理想組分的分離 ；而在溶劑回收溫度下，締合作用減弱或消失，又可以使糠醛和非理想組分分離開來，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的回收［5,6］。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要利用糠醛溶劑精制廢潤(rùn)滑油，設(shè)計(jì)在五個(gè)不同劑油比和不同溫度下對(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行再生，得到的基礎(chǔ)油測(cè)量其性能參數(shù)，進(jìn)而對(duì)比得出最佳劑油比與最佳溫度。

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

實(shí)驗(yàn)試劑：糠醛（分析純）（物理性質(zhì)見下表3）、廢潤(rùn)滑油（來自撫順汽車維修廠）（物理性質(zhì)簡(jiǎn)介見下表4）。

實(shí)驗(yàn)儀器（見表5）：

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟［8,9］

（1）將廢潤(rùn)滑油靜置數(shù)天，讓金屬顆粒及固體雜質(zhì)沉于底部。

（2）將靜置后的廢潤(rùn)滑油倒入蒸餾瓶?jī)?nèi)做常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾實(shí)驗(yàn)，切割350～550 ℃目的在于切割適宜溫度餾分并去除廢潤(rùn)滑油中的輕組分如汽油等。

（3）按照上述同樣操作對(duì)糠醛溶劑做簡(jiǎn)易常壓蒸餾，控制溫度在145 ℃以下。

（4）將上步得到的油品提取40 mL倒入錐形瓶，再按照劑油比（以3∶1為例）量取120 mL糠醛溶劑倒入錐形瓶混合，將轉(zhuǎn)子放入錐形瓶并插入溫度計(jì)，然后放在磁力加熱攪拌器上加熱攪拌，控制溫度在70 ℃并控制油品在此溫度20 min。

（5）將上步得到的油品倒入分液漏斗中進(jìn)行靜置分液。

（6）同理第4第5步，需要做5個(gè)不同劑油比下的5個(gè)不同溫度的實(shí)驗(yàn)，最后得到25個(gè)油品。

（7）分別對(duì)每個(gè)油品做減壓蒸餾實(shí)驗(yàn)，減壓蒸餾可以降低蒸餾溫度。

（8）由以上7個(gè)步驟便得到我們需要的基礎(chǔ)潤(rùn)滑油，接著需要對(duì)基礎(chǔ)潤(rùn)滑油的各個(gè)性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，其中包括油品密度、粘度（40 ℃和100 ℃）、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、殘?zhí)?、色度、折光率等?/p>

2.4 油品測(cè)定參數(shù)

2.4.1 粘度

粘度就是在一定溫度下潤(rùn)滑油流動(dòng)的速度，它會(huì)隨著溫度的變化而變化。一般國(guó)際上采用40 ℃和100 ℃時(shí)的粘度作為標(biāo)準(zhǔn)［9］。粘度是各種潤(rùn)滑油分類分級(jí)的指標(biāo)，對(duì)質(zhì)量鑒別和確定有決定性意義。

2.4.2 粘度指數(shù)

粘度指數(shù)是表示油品粘度隨溫度變化的一個(gè)約定量值。粘度指數(shù)高，表示油品的粘度隨溫度的變化小。

2.4.3 傾點(diǎn)和凝點(diǎn)

傾點(diǎn)是在規(guī)定的條件下被冷卻的試樣能流動(dòng)時(shí)的最低溫度，凝點(diǎn)是試樣在規(guī)定的條件下冷卻到停止移動(dòng)時(shí)的最高溫度，均以℃表示［9］。

2.4.4 閃點(diǎn)

潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)是潤(rùn)滑油的貯存、運(yùn)輸和使用的一個(gè)安全指標(biāo)，同時(shí)也是潤(rùn)滑油的揮發(fā)性指標(biāo)。

2.4.5 殘?zhí)恐?/p>

對(duì)于潤(rùn)滑油料來講，殘?zhí)恐悼砷g接表示潤(rùn)滑油的精制程度，精制程度越深的潤(rùn)滑油，殘?zhí)恐稻驮叫　?/p>

2.4.6 色度和折光率

色度和折光率是油品顏色和透明度的直接反映，是油品最基本的物理性質(zhì)［7］。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.5.1 再生后潤(rùn)滑油的凝點(diǎn)

再生后潤(rùn)滑油的凝點(diǎn)見下表6。

由表 6的油品凝點(diǎn)數(shù)據(jù)看出，當(dāng)精制溫度為95 ℃，劑油比2:1時(shí)油品的凝點(diǎn)較低，此時(shí)的低溫流動(dòng)性能較佳。

2.5.2 再生后潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)

再生后潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)測(cè)定值見下表7。

由表7的閃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在劑油比為1.5∶1時(shí)油品閃點(diǎn)最高，表現(xiàn)為油品不易揮發(fā)，不易著火，安全性好；劑油比為2∶1時(shí)也較高。

2.5.3 再生后潤(rùn)滑油的殘?zhí)?/p>

再生后潤(rùn)滑油的殘?zhí)繙y(cè)定值見下表8。

由表8殘?zhí)繉?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在劑油比為1∶1，1.5∶1，2∶1時(shí)油品的殘?zhí)苛烤^少，說明油品中膠質(zhì)和芳烴類物含量較少，而且精制程度較深。

2.5.4 再生后潤(rùn)滑油的色度

油品在1∶1時(shí)，油品的色度較差。在其余溶劑比下都可達(dá)到油品色度要求，由下圖1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出劑油比對(duì)折光率的影響。

根據(jù)上圖1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖可知，增大劑油比時(shí)，折光率先下降后略有上升 。而當(dāng)溫度為90 ℃左右時(shí)；溶劑比為2∶1時(shí)折光率最小，油品性能較好。

2.5.5 再生后潤(rùn)滑油的回收率

再生后潤(rùn)滑油的回收率（以 85℃為例），見下圖2。

由上圖2和精制溫度對(duì)回收率的影響（見圖3）兩組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)精制溫度為85 ℃；劑油比為2∶1時(shí)，產(chǎn)品回收率較高。而劑油比為1∶1、精制溫度為 75 ℃時(shí)，雖然回收率較高，但再生后的油各項(xiàng)參數(shù)（如粘度指數(shù)和折光率）都很差。

2.5.6 再生后潤(rùn)滑油的密度

再生后潤(rùn)滑油的密度見下表9。

2.5.7 再生后潤(rùn)滑油的粘度指數(shù)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及粘度指數(shù)計(jì)算方法計(jì)算出粘度指數(shù)，再繪制出不同劑油比下精制溫度對(duì)粘度指數(shù)的影響以及不同精致溫度下劑油比對(duì)粘度指數(shù)的影響，見圖4和圖5。

在圖4中可以看出當(dāng)精制溫度為85 ℃左右粘度指數(shù)較高，85 ℃時(shí)劑油比為2∶1和2.5∶1時(shí)油品粘度性能均可以達(dá)標(biāo)。

由圖4和圖5可知隨著劑油比和精制溫度的上升，粘度指數(shù)先上升后下降，圖5中85 ℃時(shí)劑油比為2∶1時(shí)油品粘度性能達(dá)到最好。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)再生后的油品性能參數(shù)（凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、色度、殘?zhí)俊⒄酃饴?、回收率、粘度指?shù)等）考慮，結(jié)果如下：① 當(dāng)精制溫度為95 ℃；劑油比為2∶1時(shí)凝點(diǎn)較低，低溫流動(dòng)性能較好；② 當(dāng)精制溫度85 ℃，劑油比為1.5∶1和2∶1時(shí)，閃點(diǎn)均較高；③ 在精制溫度為95 ℃，劑油比為2∶1時(shí)，折光率最小；④ 在劑油比為2∶1，精制溫度為85 ℃時(shí)，粘度指數(shù)最高。

綜合以上測(cè)量的性能參數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益來考慮，可以看出在劑油比為2∶1，精制溫度為85 ℃時(shí)，各項(xiàng)性能較好；再生效益較高。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)劑油比為2∶1；精制溫度為85 ℃時(shí)，精制效果較好，經(jīng)濟(jì)效益較高。在糠醛精制的最佳工藝條件下，回收的車用廢潤(rùn)滑油經(jīng)處理后的粘度指數(shù)為 126.0（25 ℃），折光率為 1.451，色度/GB6540號(hào)為 15，凝點(diǎn)為-16 ℃,閃點(diǎn)為210 ℃，殘?zhí)苛繛?.083%，回收率為85.3% ?；厥蘸蟮挠推方?jīng)添加適當(dāng)?shù)奶砑觿┱{(diào)和后可循環(huán)使用。

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Study on the Recovery Technology of Used Lubricating Oil of Vehicle With Acid-free Method

HAN Zhong-yi1，JIN Yue-chang2
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. China Huanqiu Contracting＆Engineering Corporation Liaoning Branch，Liaoning Fushun 113006，China）

The designed reclaiming scheme of used lubricating oil in the experiment included used oil pretreatment, furfural refining and reduced pressure distillation; the scheme used different solubility of the solvent to extract the used lubricating oil. The furfural refining of used lubricating oil was carried out under different catalyst-oil ratio and different temperature. The experiment results show that the optimum furfural refining conditions are as follows: the catalyst-oil ratio 2:1 and the temperature 85 ℃.The recycled oil after adding suitable additives can be reused.

Used lubricating oil；Furfural refining；Catalyst-to-oil ratio; Refining temperature

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）05-1165-04

2015-04-13

韓忠義（1987-），男，遼寧營(yíng)口人，遼寧石油化工大學(xué)2012級(jí)碩士研究生，研究方向：從事乙苯裝置模擬與優(yōu)化的研究。E-mail：357568687@qq.com。