潤滑油作為一種緩和機(jī)械配件之間摩擦, 維護(hù)機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行的石油制品, 在工業(yè)發(fā)展中有著不可替代的作用。 機(jī)械制造業(yè)的蓬勃發(fā)展以及機(jī)動車消費(fèi)的增長, 國內(nèi) 對潤滑油需求呈逐年遞增的趨勢。 然而, 潤滑油在使用一段時間后, 由于機(jī)械設(shè)計(jì)及長期在高溫狀態(tài)運(yùn)行原因, 不僅會受到工作環(huán)境中水分、灰塵、機(jī)械磨合產(chǎn)物的污染且潤滑油中的烴類物質(zhì)、 各類添加劑也會發(fā)生氧化反應(yīng), 形成有機(jī)酸、 瀝青質(zhì)、 炭黑、多環(huán)芳烴、醛酮等劣化產(chǎn)物。 潤滑油受到上述污染物質(zhì)影響, 其功能不斷下降, 終被替換成為廢潤滑油 。 就我國而言, 每年替換下來的廢潤滑油數(shù)量巨大, 這些廢潤滑油如果直接排入環(huán)境中, 不僅會造成資源浪費(fèi), 對生態(tài)系統(tǒng)也會造成嚴(yán)重的危害, 而合理再生廢潤滑油既能避免環(huán)境污染還能產(chǎn)生巨 大的經(jīng)濟(jì)效益 。
我國的廢潤滑油再生技術(shù)始于 20 世紀(jì) 40 年代, 經(jīng)過幾十年的發(fā)展, 廢油再生業(yè)在規(guī)模上有了顯著變化, 但再生技術(shù)仍以硫酸-白土工藝、 溶劑萃取-吸附工藝為主, 再生過程中存在硫酸用量大、二次污染物排放量大、環(huán)境污染重、再生產(chǎn)品品質(zhì)不理想、再生產(chǎn)品產(chǎn)值較低等問題。 針對上述問題, 以加氫工藝、分子蒸餾、微波熱解、膜吸附為代表的廢潤滑油無酸再生工藝, 憑借環(huán)境友好, 再生產(chǎn)品品質(zhì)高的特點(diǎn), 逐漸成為廢潤滑油再生研究的熱點(diǎn), 工業(yè)應(yīng)用的新方向。
1 加氫精制工藝再生廢潤滑油
加 氫精制 工藝早應(yīng)用于天然潤滑油加工, 得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異, 種類豐富。 作為無污染再生精制工藝的代表, 近年來在廢潤滑油再生中也得到了廣泛地應(yīng)用, 其工藝流程如圖 1 所示。 由 于廢潤滑油中含有水分、金屬屑、瀝青質(zhì)等固體雜質(zhì)以及汽油、柴油等輕質(zhì)組份, 因此在加氫精制前需要對廢潤滑油進(jìn)行沉淀、減壓蒸餾等預(yù)處理。 經(jīng)過預(yù)處理后得到的廢潤滑油依然含有多種氧化物, 主要以羧基酸、羥基酸、羧酸酯類、醛酮類為主。 這類含氧化物加氫難度低, 經(jīng)過加氫反應(yīng)并伴隨著縮合開環(huán)、脫烷基異構(gòu)化等反應(yīng), 終形成相應(yīng)的烴類。 而廢潤滑油中含量較高的飽和烴、芳香烴, 在加氫條件下一般不發(fā)生反應(yīng); 而廢潤滑油中存在的少量烯烴, 則在加氫過程會發(fā)生加成反應(yīng)生成相應(yīng)的飽和烴。 由 于含有的潤滑油基礎(chǔ)油種類及添加劑的不同廢潤滑油中可能還含有含硫化合物、含氮化合物、氯烴等其他化合物。 這些化合物在加氫后, 會形成相應(yīng)的烴、硫化物、氮化物及氯化氫, 在相同的加氫反應(yīng)條件下, 含硫化合物加氫的難度與氯烴相當(dāng), 而含氮化合物的加氫則相對比較困難, 且只有在較嚴(yán)苛的加氫反應(yīng)條件下, 才能徹底地脫除這些化合物
20 世紀(jì)初西方發(fā)達(dá)國家對加氫精制法再生廢潤滑油進(jìn)行了深入的研究, 開發(fā)出了適用于大規(guī)模生產(chǎn)的各類加氫工藝。 在歐洲得到廣泛應(yīng)用的 Kleen 工藝, 將蒸餾工藝與加氫工藝結(jié)合, 以 Ni /Mo 催化劑為加氫催化劑, 對廢潤滑油進(jìn)行再生處理。 該工藝能夠顯著去除廢潤滑油中的多環(huán)芳烴, 得到品質(zhì)理想的基礎(chǔ)油、燃料油及瀝青油, 還能脫除高沸點(diǎn)氯化石蠟烴。 萬國油品公司研發(fā)的 Hylube 工藝, 通過閃蒸-蒸餾及兩步式催化加氫過程再生廢潤滑油, 得到的基礎(chǔ)油能夠達(dá)到Ⅱ 類基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn), 且潤滑油再生回收率可達(dá) 70%。 該工藝不僅可以得到品質(zhì)優(yōu)異的潤滑油基礎(chǔ)油, 還能得到含硫量極低的柴油。 由意大利 Viscolube 公司自 主研發(fā)的 REVIVOIL 工藝, 能夠很好地脫除廢潤滑油中的各類劣化產(chǎn)物, 對廢潤滑油有很好的脫色效果, 反應(yīng)后得到的殘?jiān)€可用作瀝青調(diào)和組份或重質(zhì)燃料, 整個工藝工程無二次污染物排放, 對環(huán)境無污染, 且該工藝的潤滑油再生回收率可72.63%, 瀝青收率可達(dá) 12% 。 中國石化撫順石油化工研究院采用加氫精制-吸附精制工藝再生廢潤滑油, 可得到品質(zhì)優(yōu)良的基礎(chǔ)油潤滑油, 基礎(chǔ)油回收率可達(dá)到 80%以上。 馮全等利用以 Ni-MO 為活性組分,Al2O3 為載體制備得到的 FDS-1 型加氫催化劑對廢潤滑油蒸餾所得組分進(jìn)行加氫精制, 實(shí)驗(yàn)表明: 在反應(yīng)溫度為 320 ℃ , 反應(yīng)壓力為 5 MPa, 氫 /油體積比為 400 ∶ 1, 空速為 1.2 h-1的理想條件下, 能夠得到閃點(diǎn)為 210 ℃ , 黏度( 40 ℃ ) 為 48.2 mm2 /s, 黏度指數(shù)為 117, 含硫質(zhì)量濃度為 103 mg/L 的淺黃色再生基礎(chǔ)油。 姚光明采用自 主研發(fā)的加氫催化劑,對廢潤滑油進(jìn)行再生處理,針對不同劣化程度的廢潤滑油,可得到基礎(chǔ)油或基礎(chǔ)油調(diào)和組份, 廢潤滑油再生回收率總體高達(dá) 90%。
2 分子蒸餾工藝再生廢潤滑油
分 子蒸餾是在高真空條件下進(jìn)行的一種非平衡蒸餾。 在分子蒸餾的過程中, 輕組份分子的平均自由程大, 重組份分子的平均自 由程小。 同一混合物體系內(nèi), 根據(jù)分子平均自 由 程的差別, 在分子蒸餾器內(nèi)部合理的設(shè)置加熱面與冷凝面間距, 可以使得重組份分子無法達(dá)到冷凝面而返回, 輕組份分子能夠不斷在冷明面冷凝, 繼而實(shí)現(xiàn)輕重組份相互分離的目 的, 具體原理示意圖如圖2所示。 在廢潤滑油中汽油、柴油、低碳飽和烴等屬于輕質(zhì)組份, 而瀝青質(zhì)、環(huán)烴、芳香烴類等劣化組份屬于重質(zhì)組份,應(yīng)用分子蒸餾工藝, 可以有效地去除廢潤滑油中的劣化組份,得到品質(zhì)理想的潤滑油基礎(chǔ)油, 且會產(chǎn)生酸渣、廢酸、廢水等二次污染物 。