废油的净化与再生处理

关于废油的净化与再生处理第2页,共57页，2024年2月25日，星期天废油：一般称为“用过的油”。这部分油中氧化产物只占很少一部分，一般占总量的1%～25%，其余75%～99%都是理想组分。如果采用简单的工艺将这些变质物和杂质除去，废油就可以得到再生，重新利用。通常人们把废油变为好油的工艺过程称之为油的再生处理。废油第3页,共57页，2024年2月25日，星期天第4页,共57页，2024年2月25日，星期天第5页,共57页，2024年2月25日，星期天第6页,共57页，2024年2月25日，星期天第7页,共57页，2024年2月25日，星期天第8页,共57页，2024年2月25日，星期天一、再生方法的分类（1）物理净化法。

主要包括沉降、过滤、离心分离和水洗等。具体再生时，可根据油质的劣化程度、设备条件等，选择其中一种或几种单元操作作为废油的再生方法。（2）物理-化学净化法。

主要包括凝聚、吸附等单元操作。（3）化学再生法。

主要包括硫酸处理、硫酸─白土处理和硫酸—碱—白土处理等。第一节废油的再生处理第9页,共57页，2024年2月25日，星期天二、再生方法的选择（1）油的氧化不太严重，仅出现酸性或极少的沉淀物时，可采用过滤和吸附处理等方法。（2）油的氧化较严重，含杂质较多，酸值较高时，除采用沉降（凝聚）法外，还可采用净化处理的其他方法。（3）酸值很高，颜色较深、沉淀物多、劣化严重的油品，应采用化学再生法。第10页,共57页，2024年2月25日，星期天第二节油的物理净化处理

废油的净化处理：通过简单的物理方法除去油中的污染物，使油品某些指标达到要求。一、沉降法净化油沉降法是从油中除去水分和机械杂质的常用方法。利用水分和机械杂质与油的密度差进行分离的。混杂物的密度通常都比油品大，当油品长时间处于静止状态时，利用重力作用的原理，可使大部分密度大的混杂物从油中自然沉降而分离。第11页,共57页，2024年2月25日，星期天液体中悬浮颗粒的沉降速度可根据斯托克斯定律，用下式表示：式中ω——颗粒沉降速度，m/s；

d——颗粒直径，m；

ρ1——颗粒密度，kg/m3；

ρ2——油密度，kg/m3；

η——油在沉降温度下的绝对黏度，Pa·s。一、沉降法净化油第12页,共57页，2024年2月25日，星期天沉降与油的温度和黏度有关温度升高，沉降速度增加；温度过高（>80℃），沉降速度增加不明显，油的氧化速度显著增大，且水汽化产生热对流，不利沉降。沉降分类：常温自然沉降——低黏度、气温>15℃加温沉降——高黏度一、沉降法净化油第13页,共57页，2024年2月25日，星期天加温沉降设备分为卧式罐或立式罐，罐底设有蒸汽盘管。沉降快占地小第14页,共57页，2024年2月25日，星期天二、离心分离法净化油当油内含有过多的水分，特别是含有乳化水分时，利用压力式滤油机不能达到高效率的净化，必须采用离心分离法。离心分离是基于油、水及固体杂质三者密度不同，在离心力的作用下，其运动速度和距离也各不相同的原理。第15页,共57页，2024年2月25日，星期天在离心机旋转时，离心力的大小可以按下式计算：式中F——离心力，N；

G——旋转物体的质量，kg；

r——旋转半径（离心机半径），m；

n——旋转速度，r/min。同一离心机，同一转速，处理量越大，离心效果越差，去除率越低。第16页,共57页，2024年2月25日，星期天离心分离主要用于汽轮机油的净化，一是含水多，二是乳化油。其特点如下：（1）方法简单，操作方便；（2）可以装在油系统管路上，在汽轮机正常运行中使用；（3）离心分离旋转速度快，能甩掉油中大量水分和固体污染物（包括氧化产物——油泥），因而延缓了油品的氧化。优点：占地少效率高设备紧凑可连续沉降缺点：设备复杂造价高消耗动力第17页,共57页，2024年2月25日，星期天三、过滤法净化油利用油泵压力将油通过具有吸附及过滤作用的滤纸（或其他滤料），除去油中混杂物，达到油净化之目的，称为压力式过滤净化。过滤法利用过滤介质两边的压力差，使油通过过滤介质，而将固体杂质阻留下来。过滤速度公式如下（波塞立公式）：式中ω——过滤速度，m/s；

p——过滤介质两边的压力差，Pa；

η——油在过滤温度下的绝对黏度，Pa·s；

A——过滤面积，m2；

L——过滤介质中的毛细管的长度，m；

r——过滤介质中的毛细管半径，m。第18页,共57页，2024年2月25日，星期天过滤介质毛细管半径对过滤速度影响极大，应根据废油所含杂质颗粒的粒径，选择过滤材料，一般应选择孔隙小于杂质颗粒的过滤材料；过滤速度很慢时，可以考虑加助滤剂，如白土、珍珠岩等，助滤剂的作用在于其与油混合后，可以使被压缩的沉淀层获得必要的疏松性。提高过滤温度，降低油的黏度，可以加快过滤速度，一般过滤温度为常温至100℃，即使黏度很大的油，也不宜超过140℃。为了保证足够高的过滤温度，在过滤之前，先用清洁的热油暖热过滤机；第19页,共57页，2024年2月25日，星期天过滤材料有滤纸（粗孔、细孔和碱性）、致密的毛织物、钛板和树脂微空滤膜等。这些过滤材料的毛细孔必须小于油中颗粒的直径。压力式滤油多采用滤纸作过滤材料，因为它不仅能除去机械杂质，而且吸水性强，能除去油中少量水分。若采用碱性滤纸还能中和油中微量酸性物质。钛板和树脂微孔滤膜是近几年发展起来的过滤材料。电力系统刚刚开始引用这些材料，它们对除去油中微细混杂物（过滤精度为0.8~5μm）和游离碳有明显效果。第20页,共57页，2024年2月25日，星期天滤纸一般采用工业用吸附纸。由于它的纤维结构组织稀松，形成纵横交错的多孔状，水分就可能渗入滤纸孔内。在不太高的压力下（0.15～0.3MPa），以毛细作用始终附着于孔内。如果油的预热温度达到80～100℃，则由于水分的活度特别加强，在油压的作用下，所能流动的力完全大于水分的毛细吸附力，油中水分就可能直接通过滤纸，而不被滤纸所吸附。压力式滤油机的正常工作压力为0.1～0.4MPa。在过滤中，如果压力逐渐升高，甚至超过0.5～0.6MPa时，说明油内的污染物过多，填满了滤纸孔隙。此时必须更换新鲜的干燥滤纸。当油通过滤纸时，既可滤掉了水分，又可滤除油中固体污染物，如机械杂质、游离碳、油泥等，从而提高绝缘油的绝缘强度。第21页,共57页，2024年2月25日，星期天四、真空过滤法净化油借助于真空滤油机，油在高真空和不太高的温度下雾化，脱除油中微量水分和气体；因为真空滤油机也带有滤网，所以亦能除去杂质污染物，如果与压力式滤油机串联使用，除杂效果更好。第22页,共57页，2024年2月25日，星期天真空滤油机的工作原理：按油路流程，当热油经真空罐的喷雾管，喷出极细的雾滴后，油中水分（包括气体）便在真空状态下因蒸发而被负压抽出，而油滴落下又回到下部油室，由出油泵排出。油中水分的汽化和气体的脱除效果取决于真空度和油的温度，真空度越高，水的汽化温度越低，脱水效果越好。第23页,共57页，2024年2月25日，星期天五、蒸馏法净化油蒸馏是利用各种油品的馏程不同，将废油中的汽油、煤油、柴油等轻质燃料油蒸出来，以保证再生油具有合格的闪点和黏度。水蒸气蒸馏（减压蒸馏）常压蒸馏第24页,共57页，2024年2月25日，星期天六、水洗水洗的目的除水溶性氧化物除低分子酸类除炭粒子除酸碱中和后的盐类除水溶性酸碱水洗的操作条件温度——60-70℃水量——废油的10-20%搅拌时间——10-15min油中水分>0.05%，应停止水洗，用离心分离未乳化，则用沉降等分离即可第25页,共57页，2024年2月25日，星期天七、联合方法净化油以上介绍的几种净化油的方法各有其特点。至于采用哪种方法净化油，一方面取决于油品的污染程度，另一方面还要考虑对处理后油质的要求。如大型变压器用绝缘油对油中含水量、含气量要求较严格，在采用净化油的方法时，可采用压力过滤法（主要去掉杂质）和真空过滤或二级真空过滤法（主要去掉水分和气体）联合净化，才能达到满意的效果。又如汽轮机油含水量较多时，可采用离心分离净化法（先甩去大量水分）和压力过滤净化法联合净化，既经济（节约滤油纸）又可得到较好的效果。第26页,共57页，2024年2月25日，星期天第三节废油的物理化学再生处理

一、凝聚凝聚（絮凝）即向废油中加入少量的表面活性物质或电解质，使分散的杂质颗粒凝聚成为较大颗粒，更易在沉降时分离除去。凝聚对象主要是微小悬浮物和胶体杂质。凝聚原理：中和粒子的电荷杂质离子带同种电荷，受相斥的电性力和相引的万有引力。应用：废油的预处理

可代替加热沉降

与机械分离合用（凝聚-沉降、凝聚-离心、凝聚-离心-过滤）第27页,共57页，2024年2月25日，星期天第三节废油的物理化学再生处理

一、凝聚无机凝聚剂：磷酸三钠、煅烧苏打、硫酸、水玻璃、氯化锌和氯化铝等。磷酸三钠、煅烧苏打——只适用于污染或变质程度不深、

机械杂质含量不高的废油

处理后，需水洗除游离的碱硫酸——最有效的凝聚剂

处理后，需用白土处理，或碱性凝聚再处理有机凝聚剂：阳离子聚合物的脂肪酸盐、烃基季铵盐等。第28页,共57页，2024年2月25日，星期天二、吸附剂再生法1．吸附剂法原理吸附剂法是典型的物理—化学净化法。它利用吸附剂有较大的活性表面积，对废油中的酸性组分、树脂、沥青质、不饱和烃和水分等有较强的吸附能力的持点，使吸附剂与废油充分接触，从而除去上述有害物质，达到净化再生的目的。第三节废油的物理化学再生处理

第29页,共57页，2024年2月25日，星期天第30页,共57页，2024年2月25日，星期天2．吸附剂法分类（1）接触法在搅拌下，废油与吸附剂混合，使其充分接触进行再生。接触法的再生效果与温度、接触搅拌时间以及吸附剂性能、用量等因素有关，应根据油质劣化程度并通过小型试验确定再生时的最佳工艺条件。只适合再生从设备上换下来的油。在油劣化不太严重，油色不深，酸值0.1mgKOH/g油以下，油中出现水溶性酸或tgσ明显升高时，实践证明可采用此种方法进行再生。吸附剂为粉末状或微球状设备为接触再生搅拌罐。第31页,共57页，2024年2月25日，星期天（2）渗滤法将吸附剂装在柱形渗滤器内，强迫油连续地通过渗滤器而获得再生效果。既适合再生换下来的油，也适合再生运行中的油。对于处理运行中的油，可以在设备不停电的情况下，带电过滤吸附处理，这对轻度劣化油效果很明显。吸附剂是颗粒状设备为渗滤器。渗滤器中吸附剂必须充填均匀，渗滤器高度与直径之比宜在4以上，以防油短路。第32页,共57页，2024年2月25日，星期天绝缘油在变压器中带电吸附过滤处理的原则流程：带电吸附过滤处理由加温、吸附罐和过滤机3部分组成。变压器油从变压器底部抽出，经过预热，至净油器再生，再经过滤机过滤后打回油忱，依次反复循环，直至油获得再生。第33页,共57页，2024年2月25日，星期天汽轮机油运行中吸附过滤再生原则流程：第34页,共57页，2024年2月25日，星期天3．吸附剂的再生（1）硅胶吸附有机酸饱和后可用如下方法再生：①直接火燃烧法：把废硅胶装在底部有铁丝网的桶内，利用硅胶吸附的油进行燃烧，将废油和有机酸烧尽即得再生硅胶。②蒸汽冲洗及水煮沸法：将废硅胶装在容器内并注入一定量的水，然后通入蒸汽加热煮沸，废硅胶吸附的有机酸随废油析出并分离，再将硅胶焙烧脱水即得再生硅胶。此法的缺点是容易造成硅胶破裂。③还可以用其他加热设备加热焙烧。第35页,共57页，2024年2月25日，星期天（2）硅胶吸附水分饱和后。硅胶吸附水分失效后，可以用各种加热设备，如电热炉、烘箱、烟道气、热风等进行加热脱水。一般硅胶干燥再生的最高温度极限如下：①粗孔硅胶＜600℃；②细孔硅胶＜250℃；③变色硅胶＜120℃。第36页,共57页，2024年2月25日，星期天4．吸附剂废渣的处理废白土渣中含油量较大，有的高达30%直接用作燃料；回收利用，即将废白土渣用蒸汽直接加热将其“蒸煮”，浮集于水面的油回收，作为废油重新再生，而去油的白土渣可作为制造砖瓦的原料、铺设沥青路面的填料等。其他吸附剂也可采用类似方法处理。第37页,共57页，2024年2月25日，星期天三、硫酸再生法1．硫酸再生法原理重要的化学再生方法。原理：其对油的某些成分有相当强的反应能力，甚至在一定条件下，几乎对油中所有成分都能起作用。因此，再生效果较好。第38页,共57页，2024年2月25日，星期天硫酸主要作用：（1）对油中含氧、硫、氮化合物起磺化、氧化、酯化及溶解等作用。（2）对油中的胶质及沥青质主要起溶解作用，同时也发生氧化、磺化、缩合等复杂的化学反应。（3）对芳香烃起磺化反应。（4）对油中悬浮的各种固体杂质起凝聚作用。（5）芳香烃、环烷烃和烷烃都能略溶于硫酸。第39页,共57页，2024年2月25日，星期天2．硫酸再生设备及工艺流程

第40页,共57页，2024年2月25日，星期天3．操作条件（1）温度

应根据油品的粘度选择硫酸再生温度及沉降温度。温度低，反应不充分，沉降慢；温度高，反应剧烈，产率低，磺酸多，中和难（2）硫酸浓度浓度越大，精制能力越强浓度过大，磺化反应强烈，收率低，磺酸多，中和难。常用的硫酸浓度为93%～98%第41页,共57页，2024年2月25日，星期天（3）硫酸用量。应根据废油的种类、废旧程度、硫酸浓度、再生油质量要求等因素确定。硫酸用量越大，精制程度越好硫酸用量过大，收率低，成本高一般情况，废油质量尚好，硫酸用量就少一些；对再生油质量要求高，硫酸用量就多一些；硫酸浓度大，用量就少一些。（4）加硫酸的方式一次加酸，较常用多次加酸，不常用

设备数增多，操作繁琐，酸渣分离困难第42页,共57页，2024年2月25日，星期天（5）搅拌方式和搅拌时间

用压缩空气或机械搅拌均可

加酸时搅拌应激烈一些，以保证加入的酸能均匀地分散在油中。

再生搅拌时间一般为10～20min即可，随着再生油黏度增加，时间可偏长些。（6）助凝剂为了加速酸渣的沉降，可以使用助凝剂来帮助某些很难沉降的酸渣微粒凝聚为较大的颗粒。常用的助凝剂为水、苛性钠水溶液、食盐、白土或丙酮等。第43页,共57页，2024年2月25日，星期天（7）沉降分渣条件沉降时间越长，酸渣分离越彻底，但不易过长，应及时排渣。沉降过程中，不易再次加温，易采取保温措施上层-酸性油上部排出中层-酸渣微粒油参与下次酸洗底层-酸渣底部排出第44页,共57页，2024年2月25日，星期天4．酸渣的处理用水稀释（1:1），蒸汽搅拌加热（70～80℃），至二氧化硫气味消失，静置沉降，酸渣液分为3层。下层：酸渣生产代用涂料或作铺设低级路面的沥青。中层：稀硫酸（20%～60%）

通氨气，100℃下，pH为中性停止，得硫酸铵；

处理铁屑，生产绿矾（硫酸亚铁）上层：酸性油。

水洗至中性，可用作木材防腐或大车的车轴润滑或燃料油；第45页,共57页，2024年2月25日，星期天四、联合再生的方法1．硫酸—白土法包括沉降、加酸处理、白土处理和过滤4步。适用于油质老化较严重的情况，尤其适用于高黏度的汽轮机油。白土吸附处理可以解决高黏度油碱洗时的乳化问题。第46页,共57页，2024年2月25日，星期天第47页,共57页，2024年2月25日，星期天2．硫酸—碱法将经硫酸再生后的酸性油用碱溶液中和，然后水洗。适用于黏度小，不易被碱中和时发生乳化的油。3．硫酸—碱—白土法经硫酸再生的酸性油用碱中和后，若需水洗的次数太多（为了使油的抗乳化时间合格），则可以减少水洗次数，而采用白土处理。亦可在碱中和后沉降20～30h，取上部澄清液直接进行白土处理。可再生酸值很高的废油。第48页,共57页，2024年2月25日，星期天第四节其他方法处理油一、油品的脱硫处理（1）油中的H2S气体可采用加热的方法或以5%的苛性钠溶液碱洗除掉，其反应如下：H2S+2NaOH=Na2S+H2O（2）油中的硫醇（RSH）等可用20%以上的浓碱液除掉，其反应如下：RSH+NaOH=RSNa+H2O（3）油中的硫醚（RSH’）等能溶于浓硫酸中被除掉。（4）元素硫可采用加热的方法除掉。第49页,共57页，2024年2月25日，星期天二、低闪点绝缘油的处理油品闪点降低的原因有：①油中混入轻质油（汽、煤油等）；②电气设备中内部产生故障。局部过热引起油分解，产生低分子的气休（H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等），它们溶于油中，从而造成油的闪点降低。低闪点油的处理方法有：①采用减压蒸馏法；②采用真空脱气法。第50页,共57页，2024年2月25日，星期天第五节再生油过程中的有关问题一、再生油中添加剂的消耗状况

（1）以沉降、过滤、离心、碱中和等方法对油进行再生的过程中，不消耗再生前油中仍保留着的抗氧化添加剂。（2）吸附法对油中抗氧化添加剂的消耗量，取决于吸附剂的种类及油再生条件，如采用白土处理，在不高的温度下白土不吸附T501(2，6─二叔丁基对甲酚）抗氧化添加剂，LWX-801吸附剂对其也不吸附，而硅胶则吸附一些。因此应通过试验测定消耗量。（3）硫酸再生会消耗较多的抗氧化添加剂。

第51页,共57页，2024年2月25日，星期天二、再生油中添加剂的补加废油再生无论采用何种方法，由于废油本身在使用过程中已经消耗掉部分添加剂，再生油一般都需要补加添加剂，补加量通过试验并按照如下规定确定。(l)T501抗氧化添加剂：再生油中的含量应不低于0.03%～0.05%，当含量低于此规定值时，应进行补加。再生变压器油补加此添加剂