废润滑油的糠醇抽提再生精制工艺研究优秀毕业论文 可复制黏贴.pdf

废润滑油的糠醇抽提再生精制工艺研究 t e c h n o l o g yo fu s e dl u b r i c a t i n go i lr e - r e f i n i n gb yf u r f u r y l a l c o h o le x t r a c t i o n 颜晓潮 指导教师姓名： 申请学位级别： 论文定稿日期： 学位授予单位： 学位授予日期： 程正载副教授 武汉科技大学化学工程与技术学院 答辩委员会主席： 评阅人： 伍林教授 吕早生教授 王国成教授 吴晓琴副教授 指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：龇日期： 矶t 1 日 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查 阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。 论文作者签名： 指导教师签名： 日 7 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 润滑油是原油中价值最高的组分，但含量却很少，它在使用一段时间后因发生复杂的 物理和化学变化变质成为废油。废润滑油中的重金属、多氯联苯、多环芳烃含量很高，如 释放到环境中尤其是水体中时对人和环境的污染和危害极大。一旦水体受到废润滑油污 染，很难采用常规方法去除污油。减少废润滑油对环境的影响的最好办法是回收废油并再 精炼成为再生基础油，减少废油的排放。 废润滑油再生方法较多，如白土工艺、溶剂抽提、蒸馏白土过滤工艺、化学处理和白 土吸附结合工艺、膜分离处理和加氢精制等。最近几年溶剂抽提精制废油受到广泛关注。 这种再生工艺成功取代易产生污染性酸渣的硫酸一白土处理工艺。溶剂抽提精制废油工艺 简单，抽提剂和废油以适当比例混合，一定条件下就可以使废润滑油中的理想组分和非理 想组分分离。溶剂通过蒸馏可以回收后循环使用。抽提精制的关键是抽提溶剂和抽提剂组 分体系的选择和抽提参数( 如抽提温度、剂油比等) 评选。溶剂精制萃取回收废润滑油的 有用组分是废油回收再生工艺中最经济、最有效的手段。 本文根据萃取缔合原理，经过理论分析和实验探究，选取含有一个呋喃基的糠醇作为抽 提溶剂，通过单因素实验分析和正交实验手段，探索了废内燃机油和废真空泵油采用糠醇 抽提方法再生精制的工艺方法和条件，结果表明影响废机油糠醇抽提再生精制的主要工艺 条件是剂油比和精制温度。其中，对废机油的糠醇抽提再生而言，最佳工艺条件为：剂油 比为1 5 ，精制温度为8 0 。红外光谱1 7 4 5 c m a n d1 1 6 0c l l l 。1 两处峰的消失表明了废油中非 理想胶质和沥青质的脱除。最优工艺条件下，废机油回收后再生油的性质：运动粘度( 4 0 ) 为6 0 5 6 m m 2 s ，折光率( 2 5 ) 为1 4 8 4 ，回收率9 3 9 ，凝点为一1 7 ，密度为0 8 7 8 1 k g m 3 。 回收后的油品质量较好，经添加适当的添加剂调和后可循环使用。对废真空泵油的糠醇抽 提再生而言，最佳工艺条件为：剂油比为1 5 ，精制温度为8 0 。在此工艺条件下，回收 油的性质：运动粘度( 4 0 ) 为5 7 2 5m m 2 s ，折光率( 2 5 ) 为1 4 7 9 ，回收率9 2 3 。 关键词：废润滑油；再生；溶剂精制；糠醇 第1 i 页 武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t l u b eo i l sa r et h em o s tv a l u a b l eb u tm i n o rc o n s t i t u e n t si nc r u d eo i l b e c a u s eo fc o m p l i c a t e d p h y s i c sa n dc h e m i s t r yc h a n g e sl u b eo i l sb e c o m et ou s e dl u b eo i l s ( u l o ) a f t e rb e i n gu s e df o ra l o n gt i m e ，i ts h o u l db en o t e dt h a th e a v ym e t a l s ，p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s ( p c b s ) ，p o l y c y c l i c a r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) a r em a i nc o n t a m i n a n t si nu l o ；t h e s ec o m p o n e n t sa r eh i g h l y t o x i cw h e nr e l e a s e dt ot h ee n v i r o n m e n t ，p a r t i c u l a r l yt ow a t e rc o u r s e sa st h i s c a u s e st h e o b s t r u c t i o no fs u n l i g h ta n do x y g e nf r o mt h ea t m o s p h e r et ow a t e r , w h i c hc o n s e q u e n t l yp o s e s h a r m f u le f f e c t st oa q u a t i cl i v e s d i 伍c u r i e sa l s oa r i s ed u r i n gt h et r e a t m e n t 够u l oi sn o te a s i l y r e m o v e df r o mt h ec o n t a m i n a t e dw a t e rb yc o n v e n t i o n a lt r e a t m e n tm e t h o d s h e n c e , t h eb e s t s o l u t i o nf o ru l oi st h er e c o v e r yo fw a s t el u b eo i l sa n dr e - r e f i n i n gt ob a s eo i li n s t e a do f d i s c a r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n t d i f f e r e n tt e c h n i q u e sh a v eb e e np r a c t i c e df o rr e c y c l i n gu s e dl u b r i c a t i n go i l s e g a c i dc l a y p r o c e s s ，s o l v e n te x t r a c t i o n , d i s t i l l a t i o n - - c l a yf i l t r a t i o n , c h e m i c a la n dc l a yt r e a t m e n t , m e m b r a n e t e c h n o l o g y a m o n gt h ea l t e r n a t i v ep r o c e s s e sp r o p o s e dd u r i n gr e c e n ty e a r s ，s o l v e n te x t r a c t i o n p r o c e s sh a sr e c e i v e dc o n s i d e r a b l e a t t e n t i o n t k sp r o c e s sr e p l a c e ss u c c e s s f u l l yt h e c l a s s i c a c i d c l a yt r e a t m e n tw h e r e b yau s e f u lo r g a n i cs l u d g ei sp r o d u c e di n s t e a do ft h e t o x i ca c i d i c s l u d g e s o l v e n te x t r a c t i o ni sas i m p l ep r o c e s s ；u s e do i l a n ds o l v e n ta l em i x e di na p p r o p r i a t e p r o p o r t i o n st oa s s u r ec o m p l e t em i s c i b i l i t yo ft h eb a s eo i li nt h es o l v e n t t h es o l v e n ti s t h e n r e c o v e r e db yd i s t i l l a t i o nf o rr e c y c l ep u r p o s e t h em o s tc r i t i c a l s t a g ei nd e s i g n i n g t h i sp r o c e s si s d e v e l o p i n ga p p r o p r i a t es o l v e n t e x t r a c t i o ns y s t e mt h a tc o n s i s t so ft y p eo fs o l v e n t ( s ) ，e x t r a c t i o np a r a m e t e r s ( t e m p e r a t u r e ，a n d s o l v e n t ：o i lr a t i o e t c ) s o l v e n te x t r a c t i o nt e c h n i q u ei so n eo ft h ec h e a p e s ta n dm o s te f f i c i e n t p r o c e s s e se x p e r i e n c e di nr e c y c l i n go fu s e dl u b r i c a t i n go i l s i nt h i sp a p e r , t h ep e r f o r m a n c eo f f u r f u r y la l c o h o li nr e c y c l i n gu s e dv a c u u mp u m po i lw a se v a l u a t e de x p e r i m e n t a l l y t h ee f f e c to f t h em o s tc r i t i c a lp a r a m e t e r s ( s o l v e n tt oo i lr a t i o ，a n de x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ) w a si n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tv i s c o s i t yi n d e xa n dr e f r a c t i v ei n d e xo f r e f i n e do i lw a sr e l a t e dt ot h es o l v e n t t oo i lr a t i o v i s c o s i t yi n d e xa n dt h er e f r a c t i v ei n d e xc o m et oaf e a s i b l ev a l u ea t8 0 w h e n s o l v e n tt oo i lr a t i oe q u a lt o1 5 t h ed i f f e r e n c eo f i rs p e c t r u mo ft h eu s e dv a c u u mp u m po i la n d i rs p e c t r u mo fr e f i n e dv a c u u mp u m po i ls h o wt h a ta b s o r p t i o np e a k sa t17 4 5 e m 叫a n d116 0 c l r l 一 1 d i s a p p e a r e da f t e rs o l v e n te x t r a c t i o n u n d e rt h eo p t i m a lp r o c e s sc o n d i t i o n s ，t h ep r o p e r t i e so f t h er e c o v e r e do i lw e r el i s t e da sf o l l o w s ：v i s c o s i t y ( 4 0 ) 6 0 5 6m m 2 s ，2 5 r e f r a c t i v ei n d e x 1 4 8 4 ，r e c o v e r yy i e l d9 3 9 s o l i d i f y i n gp o i n t - 1 7 c ，d e n s i t y0 8 7 8 1 k g m 3 t h er e c o v e r yo i lh a s ag o o dq u a l i t y ，i tc a l lb er e u s e df o rn e wb a s eo i l sa f t e ra d d i n ga p p r o p r i a t ea d d i t i v e s a n dt h e r e s u l t so fr e c o v e r yo fu s e dv a c u u mp u m po i lw i t hf u r f u r y la l c o h o la r ea sf o l l o w ；t h es o l v e n t ：o i l r a t i o1 5 ，r e f i n i n gt e m p e r a t u r e8 0 ；u n d e rt h eo p t i m a lt e c h n o l o g yc o n d i t i o n s ，t h ep r o p e r t i e s o ft h er e c o v e r e do i lw e r e1 i s t e d 弱f o l l o w s ：v i s c o s i t y ( 4 0 ) 5 7 2 5m m 2 s ，2 5 1 2r e f r a c t i v e 武汉科技大学硕士学位论文第1 i i 页 i n d e x1 4 7 9 ，h e l d9 2 3 k e yw o r d s ：w a s t eo i l ；r e g 删o n ； s o l v e l l tr e f i n e d ， f u r f h r y lf l c o h o l 第1 v 页武汉科技大学硕士学位论文 录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章综述l 1 1 润滑油及其作用1 1 1 1 摩擦与润滑1 1 1 2 润滑油及其组成l 1 2润滑油的分类。1 1 2 1润滑油的分类与作用l 1 2 2 润滑油在内燃机中的作用2 1 2 3 润滑油基础油的工业制备3 1 3 废润滑油的产生及其负面影响。4 1 3 1废润滑油的产生。4 1 3 2 废润滑油的负面影响4 1 4 废润滑油的再生工艺技术4 1 4 1 废润滑油的再生。4 1 4 2 废润滑油再生工艺技术5 1 5 润滑油溶剂精制概述1 0 1 5 1 溶剂精制原理1 0 1 5 2 溶剂抽提法精制润滑油技术的优势1 0 1 6 课题背景与问题的提出1 0 1 7 本课题的研究内容1 1 1 8 本课题的研究意义。1 2 第二章润滑油的使用性能和检测评定方法1 3 2 1 一般理化性能13 2 1 1外观( 色度) 13 2 1 2 密度。1 3 2 1 3 粘度指数13 2 1 4闪鼻曩13 2 1 5酸值和水溶性酸或碱1 4 2 1 6 水分。1 4 2 1 7 机械杂质l4 2 1 8 灰分和硫酸灰分1 4 2 1 9残炭15 武汉科技大学硕士学位论文第v 页 2 2 特殊的物理和化学性质1 5 2 2 1粘度15 2 2 2 粘一温性质1 6 2 2 3 抗氧化安定性1 6 2 2 4 清净分散性1 7 2 2 5 低温流动性1 7 2 2 6 抗磨性l7 第三章实验部分1 9 3 1实验试剂与仪器1 9 3 1 1原料性质1 9 3 1 2 废润滑油的有害成分及其成因2 0 3 1 3 实验仪器2 2 3 2 糠醇精制工艺原理2 2 3 3 溶剂精制工艺流程2 3 3 4 实验内容2 3 3 4 1 样品预处理一2 3 3 4 2 减压蒸馏2 3 3 4 3 溶剂精制一。2 4 3 4 4 精制效果评价一2 5 第四章实验结果与讨论2 6 4 1 废内燃机油的糠醇精制研究实验结果与讨论2 6 4 1 1 剂油比对粘度、折光率、回收率、凝点及色度的影响2 6 4 1 2 精制温度对粘度、折光率的影响2 8 4 1 3正交试验2 9 4 1 4 润滑油基础油与再生润滑油主要性能指标比较3 0 4 2 废真空泵油的糠醇精制研究31 4 2 1 剂油比对粘度、折光率的影响3 1 4 2 2 精制温度对粘度、折光率的影响3 3 4 2 3 润滑油基础油与再生真空泵油主要性能指标的比较3 4 4 3 红外光谱检测分析3 5 第五章总结与展望3 6 参考文献3 7 在职攻读教育硕士期间发表及待发表学术论文3 9 致谢4 0 武汉科技大学硕士学位论文第l 页 1 1 润滑油及其作用 第一章综述 1 1 1 摩擦与润滑 转动的机器中两个互相接触而相对运动的部件叫摩擦副。每个摩擦件的表面即使经过 精密加工，放大来看还是凹凸不平的，总有一定的粗糙度。如不加润滑剂，那么互相压紧 的摩擦副在发生相对运动时会产生干摩擦。机械部件之间的干摩擦会无谓消耗有效的能量 使之转化为热能，降低机械效率。 1 1 2 润滑油及其组成 减少各种类型机械的摩擦，保护机械及加工件的最适宜方法是使用液体润滑剂，对机 器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。润滑油是 一类具有高附加值的石化产品，一般由基础油和添加剂两部分组成，其中基础油占百分 之七十多至将近百分之百，是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，而添加 剂可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，成为润滑油的重要组成 部分。润滑油基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。其组成 一般为烷烃( 直链、支链、多支链) 、环烷烃( 单环、双环、多环) 、芳烃( 单环芳烃、 多环芳烃) 、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类 化合物。润滑油基础油具备了润滑油的基本特征和某些使用性能，但并不能都符合使用要 求。为弥补润滑油某些性质上的缺陷并赋予润滑油一些新的优良性质，润滑油中加入各种 不同功能的添加剂，添加量从百万分之几到百分之几十。添加剂品种很多，主要类型有清 净分散剂、抗氧抗腐剂、抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度指数改进剂、金属钝化剂，乳化 剂，防锈剂、降凝剂、倾点下降剂、摩擦缓和剂、极压剂、抗泡沫剂、破乳化剂等。添加 剂的作用主要有两个方面：一是改变了润滑油的物理性能，如粘度，凝点等；二是增加或 增强了润滑油的化学性质，如抗氧抗腐等。润滑油添加剂的使用，不仅满足了各种新型机 械和发动机的要求，而且延长了润滑油的使用寿命，使润滑油的需求量在石油产品中的比 重减少。 1 2 润滑油的分类 1 2 1 润滑油的分类与作用 各类润滑油的性质各异，均有其特定的用途，而各种机械的使用条件相差很大，对所 需润滑油的要求不一样。润滑油按其使用的场合和条件的不同，分为很多种类。为方便起 见，我国将润滑油按其使用场合分为以下几类： ( 1 ) 内燃机润滑油 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 内燃机润滑油简称内燃机油，也称发动机油或曲轴箱油，它是润滑油中耗量最大的一 类。由于其在汽油机或柴油机中的工作条件相当苛刻，对它的质量要求也就比较高，所以 往往除需经过严格精制外，还要加入一系列一定量的各类添加剂后，才能符合其质量指标。 内燃机润滑油具有以下特征：使用温度高。汽油机活塞顶部的温度可达2 5 0 ，而柴油 机的条件苛刻，其活塞顶部的温度更要高一些，约为3 0 0 左右。曲轴箱油温也在1 0 0 上下。摩擦件间的负荷较大，主轴承处的负荷为5 , - - 一1 2 m p a ，连杆轴承处可达3 5 m p a 。 运动速度多变。活塞在气缸中的运动速度是周期性变化的，其速度最快时达每秒数十 米，而在上止点和下止点时其速度为零。所处的环境复杂。内燃机润滑油是循环使用的， 长时间与空气中的氧以及多种能对氧化反应起催化作用的金属相接触。 ( 2 ) 齿轮油 在齿轮传动装置上使用的润滑油，其特点是它在机件间所受的压力很高。 ( 3 ) 液压油及液力传动油。 传动、制动装置及减震器中用来传递能量的液体介质，同时也起润滑及冷却作用。 ( 4 ) 工业设备用油 包括机械油、汽轮机油、压缩机油、汽缸油以及并不起润滑作用的电绝缘油、金属加 工油等。 1 2 2 润滑油在内燃机中的作用 ( 1 ) 润滑与减摩作用 使用润滑油，可以减少内燃机各运动部件之间的磨损和因摩擦引起的功率损失和摩擦 热。这样就增加了机械的有效功率，降低了燃料的消耗。 ( 2 ) 冷却发动机部件作用 燃料在内燃机中燃烧产生很高的温度，如不对机件加以冷却，内燃机就不能正常工作。 内燃机的冷却介质是润滑油、水或空气等。新近设计的内燃机常采用风冷而不是水冷，这 就更增加了润滑油冷却作用的负荷，要求润滑油有更好的耐高温性能和冷却发动机的性 能。 ( 3 ) 密封作用 发动机中的活塞环与缸套、活塞环与环槽之间都有一定的间隙，如得不到密封，燃气 就会窜入曲轴箱内，使燃烧室压力降低，从而降低发动机的功率。润滑油在这些部位能起 到密封作用，防止窜气，保证发动机的正常工作。 ( 4 ) 保持摩擦部件清洁作用 在内燃机工作时，其各个部件都会出现各种类型由润滑油及燃料形成的沉淀物。这就 要求内燃机润滑油具有将这些沉淀物从机件上清洗下来并分散在油中的能力。 ( 5 ) 防锈和抗腐蚀作用 燃料在发动机中燃烧会产生一定量水和氧化硫。它们随着窜气进入曲轴箱，对各金属 部件起腐蚀作用。为此，内燃机润滑油要求还具有防锈和抗腐蚀性能。 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 1 2 3 润滑油基础油的工业制备 天然石油是极其复杂的碳氢化合物的混合物。除含有大量轻质组分和固体烃外，还含 有胶质、沥青质、硫、氮、氧的化合物等。这些物质的存在对润滑油的颜色、热安定性、 氧化安定性、抗腐蚀性都是有害的，必须进行精制，除掉有害组成。其生产工艺大体如下： ( 一) 蒸馏 1 蒸馏：首先将原油经过常压蒸馏，从石油中分离出气体燃料、汽油、煤油和柴油。 剩余的釜残油可用作生产润滑油原料，亦可进行裂化制取轻质油品。 2 减压蒸馏：把常压蒸馏得到的釜残油( 重油) 再采用减压蒸馏的方法进一步加工， 进行一级减压蒸馏，从减压塔最高侧线出来的馏出油称为减一线，可作为变压器油油料； 次高侧线出来的馏出油称为减二线；依次为减三线；减四线；塔底残渣油可作为锅炉燃料 油。 ( 二) 精制 减压蒸馏得到的润滑油馏出物仅仅是半成品，需要进一步加工才能得到相应的润滑油 料。这些以减压馏出物为原料的润滑油通称为馏份润滑油料。从渣油中得到的润滑油则为 残渣润滑油料。不管是馏份润滑油料或残渣润滑油料，其中都含有许多必须除去的有害物 质，所以要进一步精制。 目前，作为基础油的精制方法，按照生产工艺的特点可分为两大类：一类是老三套， 即溶剂精制、溶剂脱蜡、白土补充精制三种；另一类是新发展起来的加氢工艺。 1 溶剂精制：利用一种溶剂将润滑油料中含氧、氮、硫化物等非理想组分溶解分离， 保留理想组分。 2 溶剂脱沥青：用减压渣油生产残渣润滑油料，因残渣润滑油料中含有大量沥青质， 所以在脱蜡、精制之前应先把它除去。脱除沥青质的油叫做脱沥青油。 3 脱蜡：为使润滑油在低温条件下保持良好的流动性，必须将其中易凝固的蜡除去， 这一工艺叫脱蜡。 4 白土精制：润滑油原料经过溶剂精制、脱蜡等工艺处理后，其质量已基本上达到 要求，但所得的油品还含有少量没有分离掉的溶剂，以及因回收溶剂被加热产生的缩合物、 胶质等。为去掉杂质，进一步改善润滑油的颜色、提高安定性、降低残炭，需要白土补充 精制。 5 润滑油加氢：润滑油原料与氢气发生反应，借以除去硫、氧、氮等有害元素，保 留润滑油理想组分或将非理想组分转化为理想组分，从而使润滑油的质量提高。目前用于 润滑油的加氢过程分为加氢补充精制、加氢处理( 或叫加氢裂化) 和加氢降凝三种。我国 大都采用加氢补充精制，即在溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡的基础上，以加氢精制取 代白土补充精制。 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 1 3废润滑油的产生及其负面影响 1 3 1 废润滑油的产生 废润滑油回收与再生利用技术导则( g b 厂r1 7 1 4 5 1 9 9 7 ) 对废润滑油的规定：润滑油在 各种机械、设备使用过程中，由于受氧化、热分解作用和杂质污染，其理化性能达到各自 的换油指标，被换下来的油统称废润滑油( u s e do i l ) 根据g b t1 7 1 4 5 1 9 9 7 ，废润滑油的产 生主要源于油品长期氧化、受热分解和受杂质污染两方面因素，润滑油中的烃类或非烃类 物质在使用一段时间后发生某些物理和化学变化，产生了酮、醛、碳黑、沥青胶态物质、 树脂及有机酸、盐、水、金属屑等杂质【3 】。以润滑油中烃类的氧化反应为例，介绍润滑油 变质的原因和过程： ( 1 ) 烷烃、环烷烃和带长侧链( c 5 以上) 的芳香烃的氧化：其特点是烷基的氧化， 大致的过程为：烃_ 过氧化物_ 单官能团含氧化合物( 醇、醛、酮、酸) 一双官能团含 氧化和物( 羟基酸、酮酸等) 一半交酯、酯类等一缩合产物； ( 2 ) 无侧链或短侧链芳香烃的氧化，其特点是芳香基的氧化，大致过程为：烃_ 过 氧化物一酚类_ 胶质一沥青质。遵循这两个方向生成的氧化产物对机械都是有害的。生成 的酸性物质对金属部件有腐蚀作用；产生的缩合产物和胶质会附着于金属表面，从而导致 机件过热、磨损加剧；同时也会使润滑油的粘度增大，损耗更多的功率。研究表明，在 高温条件下，润滑油所含的各类烃单独存在时，以烷烃最易氧化，环烷烃次之，芳香烃最 不易氧化。而在混合条件下，其氧化的结果就与单体烃氧化有显著区别。当饱和烃与多环 芳烃同时存在时，饱和烃易于氧化生成过氧化物而促进多环芳烃的氧化，而多环芳烃的氧 化产物酚类又能抑制饱和烃的氧化。 1 3 2 废润滑油的负面影响 废润滑油中主要的有害物有重金属、多氯苯化合物和多环芳烃。这些有毒物释放到环 境中，危害很大。尤其水体受废弃润滑油污染时，水生生物受害最深。水体一旦受废油污 染，常规方法很难处理。 由于废润滑油再生利用必须经过一系列处理工序且成本比较高，所以更换的废油往往 被直接丢弃或作为燃料直接燃烧，这样既浪费了宝贵的能源，又污染了环境。其实废润滑 油中变质的成分只占很小的比例，只要将其中的杂质和变质的成分除去就可以作为润滑油 基础油继续使用。 1 4 废润滑油的再生工艺技术 1 4 1 废润滑油的再生 1 9 9 8 年7 月1 日实施的废润滑油回收与再生利用技术导则( g b 厂r1 7 1 4 5 1 9 9 7 ) 规定， “废润滑油的再生”定义为：将废润滑油经处理或精制，除去变质的和混入的杂质，根据需 武汉科技大学 硕士学位论文第5 页 要，加入适量的添加剂，使其达到一定种类新油标准的过程。废润滑油经处理或精制后， 一般要求达到各类润滑油基础油的标准。本文所述的废润滑油的再生特指废油处理后达到 或基本达到基础油的要求，不包括添加剂的加入。废润滑油中变质的成分只占很小的比例， 只要将其中的的杂质和变质的成分除去就可以作为润滑油基础油继续使用。 1 4 2 废润滑油再生工艺技术 废润滑油中变质的成分只占很小的比例，只要将其中的杂质和变质的成分除去就可以 作为润滑油基础油继续使用。国外对废润滑油再生利用已经有近2 0 年的研究，有几种方 法回收利用废润滑油，如白土工艺、溶剂抽提、蒸馏白土过滤工艺、化学处理和白土吸附 结合工艺、膜分离处理工艺等【2 卅统称为废润滑油的再精炼工艺。h a m a d 等【5 】提出在溶 剂抽提工艺中采用液化石油气凝缩油和稳定化凝缩油。根据废油中沥青质、残渣、灰分和 需脱除的重金属残留量，在溶剂抽提工艺中使用液化石油气凝缩油和稳定化凝缩油双溶 剂，比化学手段如酸白土工艺或无白土工艺处理废油都有效得多。硫酸白土精制法是一种 常规废润滑油处理和再生回收工艺，其最大特点是成本较低，但会产生大量含重金属的酸 渣和废自土，对环境毒害大，二次污染相当严重。新开发的白土高温接触再生工艺，虽然 可以减少污染但是仍然存在润滑油收率低、设备腐蚀严重、白土用量大和能耗较高等缺点。 所以，硫酸白土精制法只被几个发展中国家如泰国等国采用【5 】。传统的硫酸精制工艺则会 产生大量难以处理的固体酸渣，会带来严重的环境污染。在提倡节能环保的今天，高效低 污染的废润滑油再生工艺开发势在必行。 国外对废润滑油再生利用已经有多年的研究，各类技术都较成熟。但其大部分技术都 需要蒸馏或加氢处理，成本较高且操作比较复杂 6 1 。在世界各发达国家废润滑油再生工业 已经成为非常重要的工业。大型化、高收率以及节能减排已成为其发展趋势。德国m e i n k e n 公司开发的m e i n k e n 工艺基于硫酸精制和蒸馏，其硫酸法精制工艺生产的再生润滑油质量 较好而且产生的固体酸渣和废白土的量较少；荷兰、美国k t i 工艺则是高真空蒸出润滑油 后加氢精制，其产品质量好，但工艺条件要求高，投资大，设备操作较复杂。其中加氢精 制必须大规模连续生产，否则过高的加工成本无法消化。 我国在废油再生领域处于比较落后的技术状态，国外已淘汰的蒸馏硫酸白土精制工 艺仍占我国废油再生的主导地位【_ 7 1 。新开发的白土高温接触再生工艺，虽然可以减少酸污 染但是仍然存在润滑油收率低、设备腐蚀、白土用量大和能耗较高等缺点。近年来国内也 出现一些较先进的废润滑油再生工艺。逐渐将减压蒸馏、溶剂精制与白土精制工艺相结合。 例如新开发的薄膜蒸馏一糠醛精制一白土工艺比普通的减压蒸馏和丙烷抽提技术的基础 油收率更高。西方发达国家都把蒸馏- 力口氢工艺作为废油再生首选最环保、最具操作性的工 艺，并在实际生产中得到了很好的应用，因此蒸馏加氢工艺是未来废润滑油再生的主流技 术，我国应当抓住机遇，适时推进废油再生新技术。废润滑油再生技术可分为再净化工艺，再 精制工艺以及再炼制工艺。再生技术的一般工艺过程如下： 沉降分离较大的固体杂质和水_ 常压蒸馏分离挥发性成分_ 酸精制、溶剂抽提、减压 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 蒸馏叶加氢精制。 下面是国内外几种典型的废润滑油再生工艺技术： 1 4 2 1m e i n k e n 工艺技术 据文献【8 】介绍，德国m e i n k e n 工艺基于化学预处理。脱水后的废润滑油再以9 6 硫酸精 制，之后再用减压蒸馏除去其中的低沸点馏分。原料在进行硫酸精制前必须完全脱水以避 免浓硫酸被稀释。另外不必将添加剂成分在硫酸精制步骤前去除因为在白土高温接触处理 阶段可以轻易将其除去。在硫酸精制过程中添加剂成分可以降低废润滑油的流速而使酸渣 更易分离。然而其硫酸精制和白土补充精制步骤还是不可避免会产生酸性气体和废白土， 对环境仍然会有一定污染。m e i n k e n 工艺与以前的酸精制法相比，各工艺步骤减少了酸性 淤浆量和废白土量，润滑油产率更高，因此在世界范围内应用相当广泛。 图1 1m e i n k e n 工艺方框流程图 1 4 2 2k l e e n 工艺技术 k l e e n 工艺采用常压闪蒸脱水和溶剂。设备包括减压燃油汽提塔、带两台薄膜蒸发器 的减压蒸馏装置和n i m o 催化剂固定床式加氢反应器。加氢反应器可以减少废油中的多环 芳香烃，并脱除高沸点氯化石蜡烃【9 】。 1 4 2 3k t i 工艺 k t i 是荷兰的国际动力技术公司。据文献介绍【8 】，k t i 工艺首先以常压蒸馏除去原料中 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 的水和汽油，再用特殊的薄膜蒸发器进行减压蒸馏以去除含金属残渣和沥青质。然后在进 行加氢处理后再分馏除去轻质组分后即得到润滑油基础油。 图1 2k t i 工艺方框流程图 1 4 2 4i f p 工艺 法国石油研究院发明的i f p 工艺在硫酸精制之前加入一个丙烷萃取净化工序，降低了 硫酸和白土的消耗量，增加了再生油收率，大大减少了环境污染。 1 - 4 2 5 预处理一蒸馏一糠醛抽提一白土工艺 该工艺已在国外大量采用，其工艺流程为：废油经预处理脱除水和机械杂质后，经高 效薄膜蒸发分离出汽、柴油馏分、润滑油馏分以及沥青质和残渣，然后将润滑油馏分进行 白土精制，精制后的带土油经过滤得到品质优良的基础油产品。沥青质和残渣可以出售到 沥青厂作为沥青调和料，废白土可以用来生产建筑密封剂、砖和水泥的原料，从而达到废 白土的无害化处理【1 0 j 。 武汉科技大学硕士学位论文第9 页 1 4 2 6m o h a w k - c e p 工艺 据文献介绍【8 】，m o h a w k - c e p 工艺首先脱除原料中水分。然后以蒸馏方式除去油中的轻 质烃组分。第三步减压蒸馏出润滑油馏分，剩下的沥青质残渣可以作为柏油用于铺路。再 将润滑油馏分进行加氢精制即可得到高质量的润滑油基础油。 图1 3 莫霍克- e e p 废润滑油再生工艺方框流程图 1 4 2 7 无机膜工艺 使用石墨和陶瓷膜处理废润滑油，首先经过絮凝沉淀离心分离，然后经过无机超滤膜 可使超细颗粒物质和胶体物质从原料中分离，最后添加适当的添加剂即可得到质量较好的 润滑油基础油i j 。 1 4 2 8 油脂型聚酰胺树脂絮凝工艺 在废油中加入具有环状结构的油脂一聚酰胺类树脂，通过该树脂的絮凝、沉淀作用， 将废油中的杂质等污染物絮凝沉淀下来，分离出基础油。缺点就是再生效果不好，成本相 对较高【12 1 。 1 0 页武汉科技大学硕士学位论文 5 润滑油溶剂精制概述 1 5 1 溶剂精制原理 各种来源的润滑油馏分，通常含有多环短侧链烃类，硫、氮、氧化合物以及胶质、沥 青质等杂质和非理想组分。这些物质的存在会影响润滑油的粘温性、抗氧化安定性和颜色 的稳定性等【1 3 】。在润滑油溶剂精制过程中，所选用的溶剂对润滑油中的杂质和非理想组 分的溶解度很大，而对油中的理想组分的溶解度则很小。通过液相萃取将非理想组分除去。 当所用润滑油馏分中蜡质含量较高( 如石蜡基或中间基原油得到的润滑油料) 时，除了进行 溶剂精制外，尚需经溶剂脱蜡与加氢精制( 或白土精制) ；对胶质、沥青质含量较大的润滑 油原料( 如减压渣油) ，需先经溶剂脱沥青再进行溶剂精制、溶剂脱蜡与加氢精制( 或白 土精制) 。润滑油精制常用的溶剂有糠醛、苯酚和n 一甲基吡咯烷酮等【l 引。 1 5 2 溶剂抽提法精制润滑油技术的优势 润滑油工业开始出现时主要手段是减压蒸馏，馏分油经过硫酸精制后补充白土吸附精 制。1 9 世纪3 0 年代才逐渐出现较为先进的选择性溶剂精制工艺。2 0 世纪初糠醛、苯酚逐 步成为润滑油溶剂精制工艺所使用的主要溶剂。之后苏联又针对渣油原料开发使用了双 溶剂精制工艺( 酚、甲苯丙烷) 引。n m p ( n 甲基吡咯烷酮) 作为新溶剂的应用研究开始于 2 0 世纪六七十年代，由n m p 溶剂取代糠醛溶剂的改造由得士古公司于1 9 7 6 年完成，效果 十分理想。到2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初n m p 溶剂精制技术逐渐被世界各国广泛应用。 在近年来出现的五花八门的废润滑油再生工艺技术中，废润滑油溶剂精制再生工艺脱颖而 出，备受关注。溶剂精制再生工艺以其高收率低污染低毒性已经成功地取代了比较落后的 废润滑油硫酸一白土再生工艺。采用溶剂精制工艺具有以下几个优点【2 叫：是不需要使用浓 硫酸，因此不会产生酸性气体和酸渣等污染物：二是再生油回收率高，回收油质量基本可以 达到基础油循环利用标准：三是相对于加氢精制工艺及其它的国外先进工艺来说，所需要 的设备费用较低，操作也较简便：四是溶剂毒性较低：五是精制后的溶剂可回收继续使用， 达到节能减排的目的。 1 6 课题背景与问题的提出 润滑油用在各种类型机械上以减少摩擦，是保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起 润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油在国民经济中发挥着重要作用，俗 称“工业血液 。国内每年单用于汽油机、柴油机和工业机械设备消耗的润滑油都超过3 0 0 万吨。但润滑油的产量在原油量中的比例并不大，世界平均比值只有1 2 ，我国润滑油产 量对原油处理量的比例约为2 ，所以，润滑油组分是原油中的宝贵资源，特别是高性能 润滑油基础油尤其珍贵。国内近5 年原油年加工量约为1 9 亿吨，年产润滑油量不足4 0 0 万 吨，而年均消耗量则超过5 0 0 万吨。寻求润滑油的广泛来源特别是高档润滑油的来源是摆 在润滑油加工工作者面前的一大任务。润滑油在使用一段时间后由于物理、化学或人为因 武汉科技大学硕士学位论文第1 1 页 素导致了润滑油的性能劣化，生成了如醛、酮、树脂、沥青胶态物质、碳黑及有机酸、盐、 水、金属屑等污染