軋制油再生技術在鋁加工行業(yè)的運用

賈 巡

（上海大屯能源股份有限公司鋁板帶廠，江蘇 徐州 221600）

1 軋制油再生的意義

對于鋁加工等冶金產業(yè)而言，軋制油具有冷卻、退火去污以及潤滑的作用。在高溫高壓的作用下其退火去污的作用能提升加工表面的清潔度與精度，使用潤滑的方式則能有效降低表面摩擦，提升軋制的穩(wěn)定性，提升金屬產品的質量，而冷卻則能帶走軋制產生的大量熱量，降低軋輥磨損，從而使機械設備能正常工作。軋制油的主要成分是基礎油，將其和多種添加劑混合在一起，可起到改善軋制油性質的作用。在軋制過程中，在高溫高壓條件下，添加劑與基礎油都可能出現(xiàn)老化、污染等問題，在這些過程中，基礎油與添加劑因為發(fā)生氧化、異構化、聚合等反應而同時失去效用[1]。與此同時，機械設備受到磨損，其產生的金屬顆粒與粉塵就會進入到軋制油中，從而進一步加重軋制油污染。在軋制油污染、老化以后，其產生的是低分子量的化合物，這些化合物被叫做污泥或膠體，軋制油的理化性質也會產生嚴重變化，其潤滑的性能大大降低而無法繼續(xù)被使用，否則還會對機械設備造成進一步的損傷。

這部分無法繼續(xù)被使用的軋制油叫作廢軋制油，但是鑒于我國大量油田已被開發(fā)、石油生產成本日益增加，石油產量有所下降，而石油消費量卻日益增多，在這種情況下這些廢棄的軋制油若能被重新利用到冶金行業(yè)生產中，可提高資源的利用率，緩解石油資源緊張的問題。同時，考慮到廢軋制油特性各不相同，其中含有不同種化學添加劑，如果沒有經過任何處理或不合適的處理就被排放出去就會加劇環(huán)境污染的問題。目前對廢軋制油的主要處理方式包括：直接排放到廢水系統(tǒng)、土壤或垃圾堆中，但是這種方式當廢油進入下水道和污水混合后，會和污水一起流入到江河湖泊中去，而被排放到土壤中，除了微生物分解了一部分外其他大量廢油被雨水沖刷進入到江河湖泊中，對土壤以及水資源造成極其嚴重的破壞。大部分廢油中又含有氯、硫、磷酸等有機化合物和多環(huán)芳烴，同時含有大量重金屬添加劑，一旦被人體吸收就會造成極嚴重的危害。其他方式還有直接將廢油作為燃料在燃燒爐中燃燒、經脫重金屬處理后作為燃料使用，以及從廢油中提取基礎油，將去再生后進行循環(huán)使用的[2]。其中從廢潤滑油中提取基礎油，利用再生技術使廢油經過適當處理后再轉為可用資源，不但提高了資源的利用率，而且隨著再生廢油規(guī)模的增大，產率不斷提升、成本不斷降低，而且現(xiàn)代化生產技術及其設備也更加適用，對于促進社會和環(huán)境的發(fā)展具有十分重要的意義。

2 軋制油再生情況概述

我國石油資源十分缺乏，將廢棄軋制油進行回收后經過恰當?shù)奶幚砜杀谎h(huán)使用到冶金生產中，不但減少了環(huán)境污染，也提高了資源利用率，為企業(yè)降低成本。我國這幾年來一直子啊倡導對廢油的回收利用，也專門制定了相關政策和法律法規(guī)。但是因為這些政策缺乏強制性和懲罰性，使得潤滑油回收利用可操作性較低，而且各個地區(qū)對于廢潤滑油的回收利用執(zhí)行情況不同，采取的回收利用方式也不相同。目前，大部分冶金企業(yè)對于潤滑油的再生工藝的應用，主要采用的是蒸餾提純、加氫的工藝技術，但是對于廢油的回收利用市場不夠明朗，廢油的再生利用前景還不確定。國內大部分的廢油再生都被高溫裂解后成為了燃料油，使得潤滑油質量大大下降，而且還會因為生產工藝與操作的不規(guī)范，在回收利用的過程中引起環(huán)境二度污染。廢油的價格也會因為不正規(guī)的市場競爭不斷升高，從而使得一部分冶金生產企業(yè)的廢潤滑油回收利用工藝缺乏足夠的原料，不利于正常生產運行。所以，對廢潤滑油的回收再利用需要經過長期的建設和探索，是一項系統(tǒng)的、長期的綜合性強的工程，也需要企業(yè)各個部門的配合[3]。

目前對于廢軋制油再生，采用的主要技術有常規(guī)單元操作、酸-白土工藝、蒸餾-白土工藝和蒸餾-加氫工藝、膜分離技術等。其中常規(guī)單元操作比較常用的物理方式有過濾、沉降、離心分離、水洗、吸附、蒸餾，化學方式包括絮凝、加氫等。其中沉降是最簡便的方式可有效去除廢油中的水分和機械雜質，通常將該操作作為再生技術路線中的第一步。離心分離則是利用油與雜質密度差進行分離，過濾是通過外部作用力使液體全部通過過濾介質，而使懸濁液中的固體和大顆粒被截留在過濾介質上實現(xiàn)固液分離的效果。蒸餾工藝是根據(jù)不同化合物不同的沸點差異實現(xiàn)分離，蒸餾不僅可以去除廢油中的水分、輕質烴、瀝青質、膠質以及添加劑等雜質，而且還能分離不同基礎油餾分，廢油在經過預處理后通過蒸餾工藝處理，使油品本身變得清澈透明，質量較好。加氫工藝一般是廢油再生處理中的最后一步，但是加氫裝置容易在高溫高壓條件下出現(xiàn)泄漏甚至爆炸，安全性問題較多，對設計安裝和檢修維護的要求較高，一般只應用在規(guī)模大且具有足夠廢油來源的廢油再生廠中。酸白土工藝是比較傳統(tǒng)的廢油再生工藝，其最大缺點是再生的廢油質量較差且再生率較低，而且對硫酸和白土的需求量很大，操作不當還會產生大量廢氣，不僅導致資源浪費還會造成環(huán)境污染，為此該方式已經被棄用。蒸餾-加氫工藝，主要通過蒸餾的方式去除廢油中的輕質烴和水分，還能將再生后的基礎油分成不同的餾分。最后利用加氫工藝去除廢油中不理想的部分，通過加氫精制、閃蒸、干燥等流程來得到高質量的再生油[4]。

3 軋制油再生技術原理

軋制油再生的原理是，根據(jù)軋制油的各個組分的性質，使用真空蒸餾的方式使混合物中的溶液與溶質分離，及時將廢軋制油中的膠質、顆粒、瀝青質和氧化化合物等提取出來，達到凈化和分離提純的作用。經過分離提純后的軋制油，重新被使用到冶金生產中，不僅提高了資源的利用率，而且對于提高生產效率、企業(yè)的經濟效益具有十分重要的意義。

4 軋制油再生技術在鋁加工行業(yè)中的應用

4.1 工廠概況

某鋁制工廠在生產鋁帶材等鋁制品加工產品時，工廠主要使用的機械設備為六輥冷軋機組，鋁板帶材在軋制的過程中要用到軋制油冷卻面板。在生產時對軋制油的需求很大，在軋制機組運行時因為設備的振動和設備本身存在的質量問題，使得液壓系統(tǒng)液壓油滲透到軋制油系統(tǒng)中，對軋制油的質量產生不利影響。為了確保鋁加工產品的質量以及生產的安全有序性，必須定期更換軋制油，確保軋制油的性能、質量穩(wěn)定，避免軋制油遭污染破壞后影響其潤滑和冷卻的作用。根據(jù)該鋁制廠每年的生產狀況來看，該廠每個月要生產5000 噸鋁材，冷軋機組運行需要消耗掉35 噸軋制油，軋制油消耗量極大，若每個月定期更換廢軋制油，不僅造成極大的資源浪費，而且還可能產生污染問題。此外，在鋁制廠生產水平提高的情況下，對于軋制油的消耗量會越來越大，而且還會造成軋鋁生產時軋制油的泄漏，產生嚴重的油液浪費和污染的問題[5]。對于這種問題，為了降低企業(yè)的生產成本，企業(yè)決定引入鋁帶箔軋機軋制油再生裝置，該裝置可實現(xiàn)對廢軋制油的高溫蒸餾，蒸餾分離出來的軋制油在經過合適的處理后可被軋制機組重新利用，從而可有效減少廢軋制油的浪費，降低企業(yè)的生產成本。

4.2 設備信息

為降低生產成本，提高資源的利用率，企業(yè)決定在鋁制加工生產中使用鋁帶箔軋制機組軋制油再生裝置，這種裝置采用真空加熱來分離液體，使已被污染的軋制油在高溫分餾的作用下將污染軋制和軋制油分離開來，即根據(jù)軋制油與液壓油組分特征，采用加熱、冷卻和凝固的方式使軋制油從混合油中被分離提純出來。為避免軋制油在加熱時出現(xiàn)碳化裂解的問題，使用真空軋制的方法來降低軋制油的沸點。經過分餾提純的軋制油，在其中加入添加劑可重新被冷軋機使用。關于鋁帶箔軋機軋制油再生裝置的技術參數(shù)，該裝置的處理量約260L/h～300L/h，處理油進口溫度約0℃～35℃，真空度為2-6Mbar，循環(huán)水量為4m3/h～6.5m3/h，循環(huán)水溫度在32℃之下，導熱油功率為44kw，電機功率為30kw。

4.3 裝置工藝原理

鋁帶箔軋機軋制油再生裝置運行工藝原理是，按照軋制油和重油組分的不同特征，在精餾后使軋制油從混合油中被分離提純出來。精餾的原理是，利用混合物中各個組分的不同揮發(fā)性能，在液汽回流的作用下使液汽能夠逆向多級接觸，在熱能驅動以及平衡約束下實現(xiàn)各個組分從液相向汽相轉移，從而將混合物的不同組分分離開來。在精餾操作時，傳熱和傳質同時開展，使原料可以從再生塔的合適位置進入，然后將再生塔分成上下兩個部分，上面部分實現(xiàn)對混合油的精餾，下部分則對含有進料的提餾。冷凝器從再生塔的塔頂為再生裝置提供液相回流，沸器再從再生塔底部提供汽相回流。在上部分精餾操作時，汽相在上升時氣體優(yōu)化、濃度提升，在再生塔頂部獲得組分產品。精餾操作的主要優(yōu)勢是，再生塔兩端可同時提供純度高的液相和汽相回流，為傳質操作提供重要支持，也為人們提供更加純度的回流。

4.4 工藝流程

軋制油再生裝置的工藝流程包括：第一，由供油泵將污油管中的污油運送到再生塔中，利用前置過濾器對輸送過來的污油過濾，初步去除污染油中的雜質。第二，在經過前置過濾器初步處理后，污油進入到換熱器中，使其和再生塔塔頂?shù)挠蜌鈸Q熱，污染油被加熱后油氣被冷凝，以實現(xiàn)熱量交換的目的。被加熱后的污染油進入到再生塔中，然后再在再生塔的中間安裝分布器，在真空環(huán)境下，被低蒸餾的軋制油有一部分經過蒸發(fā)進入到再生塔的塔頂，高餾程的則流向塔底，以實現(xiàn)兩者分離，提純軋制油的作用。再生塔中設置了2～3 級真空泵組，在操作時按照控制閥合理調整真空的大小來滿足污油分離的作用。在再生塔塔頂?shù)挠蜌饨涍^換熱器、冷凝器、分離器的處理后進入成品罐中，成品罐中的液位到了設定值后將其定量送到成品油箱中，而再生塔塔底的油在也達到液位值以后經過離心泵將這些廢棄物輸送到廢油箱中。經過再生裝置處理后的軋制油性能穩(wěn)定、外觀透明清澈，可被重新利用到鋁加工生產中。

4.5 效能分析

鋁加工廠在引入廢軋制油再生裝置及其軋制油再生技術以后，不僅提高了軋制機組的運行穩(wěn)定性，而且使再生以后的軋制油性能穩(wěn)定，滿足軋制工藝生產的要求。鋁制廠在引入再生技術以后，不僅可以消除因為液壓油滲漏導致的鋁材表面黃斑的問題，使鋁制加工品生產質量得到大大提高，而且也因為提高了軋制油的利用率，減少資源浪費，有利于減少企業(yè)生產的成本。企業(yè)每年一臺冷軋機組就需要消耗掉400 噸的軋制油，再應用再生裝置后每年可再生軋制油達300 多噸，雖然再生率沒有達到80%，但是每一年產出的再生軋制油可被循環(huán)使用到軋制機組生產運行中，可為企業(yè)解決上百萬的資金，具有顯著的節(jié)能效果[6]。

5 結語

綜上所述，本文對廢油再生的意義、廢油再生技術應用情況進行了簡要介紹，并結合具體鋁制工廠，分析軋制油再生技術在鋁加工中的具體應用，采用鋁帶箔軋機軋制油再生裝置，通過精餾的方式將軋制油從混合油中分離提純出來重新被應用到鋁制加工中，不僅可以減少軋制油資源的浪費和對環(huán)境的污染，而且也降低了企業(yè)的生產成本，優(yōu)化了產品的加工工藝，對于提高企業(yè)的經濟效益、促進企業(yè)及其鋁加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重大的作用。