廢潤(rùn)滑油再生工藝現(xiàn)狀及發(fā)展方向展望

陳海波

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司

本文依據(jù)廢潤(rùn)滑油再生的反應(yīng)機(jī)理，介紹了近年來(lái)廢潤(rùn)滑油再生工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，展望了廢潤(rùn)滑油再生工藝的發(fā)展方向。

潤(rùn)滑油用于機(jī)械設(shè)備中，起到減磨、降溫、防銹、密封等作用，確保機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但隨著潤(rùn)滑油的使用，油中的部分組分被氧化，油中混入機(jī)械雜質(zhì)、水分等，使得潤(rùn)滑油性能下降，達(dá)不到繼續(xù)使用的標(biāo)準(zhǔn)，從而成為廢潤(rùn)滑油。目前，隨著國(guó)家環(huán)保法律法規(guī)的嚴(yán)苛和企事業(yè)單位環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，廢潤(rùn)滑油的處置規(guī)范性有大幅提升。同時(shí)，廢潤(rùn)滑油中還有相當(dāng)數(shù)量的有效組分可以循環(huán)利用，若將該部分組分有效利用，也是對(duì)石油資源的保護(hù)。因此，規(guī)模性的廢潤(rùn)滑油再生處置已替代了燃燒等低效處置方式。

廢潤(rùn)滑油再生工藝現(xiàn)狀

隨著分離、提純等技術(shù)的發(fā)展，廢潤(rùn)滑油再生工藝越來(lái)越先進(jìn)。目前，常見(jiàn)的廢潤(rùn)滑油再生工藝按照反應(yīng)機(jī)理可大致分為物理處置工藝、化學(xué)處理工藝和物理化學(xué)混合工藝。

物理處理工藝

物理處理工藝是指廢油再生處置過(guò)程均為物理反應(yīng)，不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不改變油品分子結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的物理處置工藝有蒸餾、吸附和萃取。

蒸餾（分子蒸餾、薄膜蒸發(fā)）

蒸餾工藝是最早使用的廢潤(rùn)滑油再生利用工藝之一，是利用廢油中各組分的沸點(diǎn)不同實(shí)現(xiàn)廢油的凈化提純。具體的蒸餾實(shí)現(xiàn)方法較多，常見(jiàn)的蒸餾方式有釜式蒸餾、塔式蒸餾、分子蒸餾、薄膜蒸發(fā)等[1]：

◇釜式蒸餾。釜式蒸餾是最為簡(jiǎn)單的蒸餾工藝，一般為單釜間歇生產(chǎn)或多釜循環(huán)生產(chǎn)。釜式蒸餾投資少，操作簡(jiǎn)單，但再生處置后的產(chǎn)品質(zhì)量較差，收率低，污染嚴(yán)重。環(huán)境保護(hù)部（環(huán)辦土壤函[2017]559號(hào)）明確表示：采用釜式蒸餾工藝的廢礦物油綜合利用企業(yè)不符合申請(qǐng)領(lǐng)取危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證的條件，不能頒發(fā)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證。

◇塔式蒸餾。塔式蒸餾屬精餾提純方式，利用蒸餾塔內(nèi)配備的塔盤(pán)或填料，將廢潤(rùn)滑油進(jìn)行多次部分汽化和冷凝，從而將可利用的組分提純分離出來(lái)。同時(shí)，還可通過(guò)降低塔內(nèi)壓力，降低廢潤(rùn)滑油沸點(diǎn)，防止油品組分結(jié)焦和氧化分解，進(jìn)一步分離廢潤(rùn)滑油中的高沸點(diǎn)組分。

◇分子蒸餾。分子蒸餾也叫做短程蒸餾，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代，其原理是借助不同物質(zhì)分子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下平均自由程的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的分離操作[2]。分子蒸餾一般需要在高真空度下進(jìn)行，以降低油品沸點(diǎn)，并通過(guò)刮板將油品分布均勻，提高油品中輕組分的蒸發(fā)速度，并通過(guò)內(nèi)置的冷凝管將蒸發(fā)的輕組分冷凝下來(lái)進(jìn)行回收分離。此外，還有一種叫薄膜蒸發(fā)的蒸餾方式與分子蒸餾類(lèi)似，只是蒸餾設(shè)備內(nèi)未配置冷凝器，蒸發(fā)出來(lái)的輕組分氣體需要進(jìn)入外置冷凝器中進(jìn)行冷凝。

吸附

吸附分離的機(jī)理是利用吸附材料將廢潤(rùn)滑油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等雜質(zhì)吸附在其表面，以桶蓋過(guò)濾的方式將吸附材料及其表面的雜質(zhì)從油品中去除[3]。白土吸附是最為常見(jiàn)的吸附方式。

白土是膨潤(rùn)土的一種，外觀為乳白色粉末，具有較高的比表面積。白土經(jīng)過(guò)活化處理后，具有較強(qiáng)的吸附能力，能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)和極性物質(zhì)[4]。白土吸附精制一直是API I類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)工藝中的重要組成部分，而且也是廢潤(rùn)滑油再生過(guò)程中精制的重要方法。白土吸附精制可改善油品的顏色和氧化安定性，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，但會(huì)產(chǎn)生廢白土等固體危險(xiǎn)廢棄物，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生環(huán)保壓力。

萃?。ㄈ軇┚啤⒊R界萃?。?/p>

萃取也叫抽提，是利用油品各組分在溶劑中的溶解度不同，從而對(duì)廢潤(rùn)滑油各組分進(jìn)行分離提純。常見(jiàn)的萃取方式有溶劑精制、超臨界萃取等：

◇溶劑精制。溶劑精制是典型的萃取分離提純技術(shù)，通過(guò)溶劑萃取去除蒸餾處理后的潤(rùn)滑油或基礎(chǔ)油中的膠質(zhì)和酸洗氧化物。常見(jiàn)的萃取溶劑油糠醛、N-甲基吡咯烷酮。其中，以糠醛作為精制溶劑在廢潤(rùn)滑油溶劑再生領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，且價(jià)格低、對(duì)油品適用性好；以N-甲基吡咯烷酮作為精制溶劑，對(duì)硫化物和不飽和烴等有較好的選擇性和溶解性，相對(duì)糠醛有較好的穩(wěn)定性[5]。但溶劑精制在萃取及溶劑精制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生溶劑的損耗，需要定期補(bǔ)加溶劑。

◇超臨界萃取。超臨界萃取是利用超臨界流體在其臨界壓力和溫度附近對(duì)不同組分的溶解度，從而將其從油品中分離出來(lái)。程健[6]等以丙烷、異丁烷餾分為溶劑，在超臨界狀態(tài)下對(duì)兩種廢潤(rùn)滑油進(jìn)行了萃取試驗(yàn)，并對(duì)抽取油進(jìn)行了分析，結(jié)果表明超臨界萃取后的油品具有較好的脫除酸性氧化物質(zhì)和殘留添加劑的能力。邵敏[7]等采用丙烷作為溶劑，采用超臨界萃取對(duì)三種廢潤(rùn)滑油進(jìn)行精制，再生后的油品理化指標(biāo)接近中性油指標(biāo)，而且具有較強(qiáng)的脫除酸性氧化物和金屬的能力。

化學(xué)處理工藝

化學(xué)處理工藝，是指在廢潤(rùn)滑油再生處理過(guò)程中發(fā)生了酸堿中和、催化加氫等化學(xué)反應(yīng)，從而降低其雜質(zhì)含量，提升油油品品質(zhì)。常見(jiàn)的化學(xué)處理工藝有酸洗、催化加氫等。

酸洗

酸洗是早期的廢潤(rùn)滑油再生工藝之一，使用濃硫酸與廢潤(rùn)滑油中的氧化物、硫化物等發(fā)生硫化、氧化、酯化等反應(yīng)，將廢潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)反應(yīng)或溶解并形成沉淀。硫酸主要對(duì)油品中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)起溶解作用，對(duì)固體雜質(zhì)起凝聚作用，基本上不會(huì)對(duì)油品中的理想組分產(chǎn)生破壞[1]。但酸洗處理會(huì)產(chǎn)生酸渣和堿渣，而且處理后油品質(zhì)量不高，目前已被環(huán)保部門(mén)禁止使用。

加氫精制

加氫精制是現(xiàn)有廢潤(rùn)滑油處置工藝中應(yīng)用較為廣泛的一種工藝，是在一定的溫度、壓力下，在催化劑作用下，將廢潤(rùn)滑油中的含氧、含硫、含氮化合物及不飽和系統(tǒng)和部分芳香烴與氫氣反應(yīng)，生成氨、硫化氫、水、烷烴等，從而去除廢潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)，達(dá)到油品精制提純的目的。為確保加氫催化劑的長(zhǎng)時(shí)間使用和加氫反應(yīng)的順利進(jìn)行，還需要對(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行脫水、去雜質(zhì)、脫除金屬等預(yù)處理。在進(jìn)行加氫反應(yīng)時(shí)經(jīng)常會(huì)分為兩段：第一段反應(yīng)為預(yù)加氫，主要目的是去除含硫、含氮化合物，避免加氫催化劑中毒失活；第二段反應(yīng)為加氫精制反應(yīng)，主要發(fā)生不飽和鍵加氫、環(huán)烷烴開(kāi)環(huán)等反應(yīng)。根據(jù)加氫精制的反應(yīng)壓力、溫度和催化劑不同，加氫精制可生產(chǎn)API II、III類(lèi)基礎(chǔ)油。

展望

《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2016版）已經(jīng)明確將各類(lèi)廢潤(rùn)滑油確定為危險(xiǎn)廢物，代號(hào)HW08。隨著國(guó)家環(huán)保法律法規(guī)的完善，廢潤(rùn)滑油再生將越來(lái)越規(guī)范，再生工藝也將進(jìn)一步完善。在物理處理工藝方面，塔式蒸餾將仍是大規(guī)模處理廢潤(rùn)滑油的主要方式，而且是加氫精制處理后的分離提純經(jīng)典配套工藝。此外，分子蒸餾因其熱效率較高，操作簡(jiǎn)便，方便間歇性操作，將逐步得到更為廣泛的應(yīng)用。在化學(xué)處理工藝方面，因加氫精制處理后的油品品質(zhì)高、質(zhì)量可靠，加之催化劑向長(zhǎng)周期使用和可再生化發(fā)展，加氫精制將逐步成為廢潤(rùn)滑油再生的主要工藝。今后，廢潤(rùn)滑油處理工藝勢(shì)必將融合物理、化學(xué)處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，逐步向無(wú)污染、低能耗、高效率和普適性方向發(fā)展。