废润滑油再生加工技术

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国资源综合利用　●　2000/03●

废润滑油再生加工技术

任天辉　王大璞

(上海交通大学,上海　200030)

1　废润滑油再生加工的重要意义1.1　国内外润滑油的消耗情况

占润滑油总量50%以上。

润滑油产量的增加和质量的提高,给废润滑油再来考虑,求得废油不污染环境,或再生时不再产生二次污染,同时节约了资源。一些国家如联邦德国等在润滑油是润滑剂中最主要、用量最大的一类物质,生加工工艺带来新的课题。国外侧重点是从环境保护在国内外均呈持续增长的趋势。美国Texaco公司W.D.Durant等预测,全世界润滑剂的需求量将从1989年

的3773×104t增长到2000年的4880×104t。我国润滑1986年就颁布了废油法,将废油处理提到立法的高度,油产量在1990年总量已达228.8×104t,而1993年即而我国侧重点是从废润滑油再利用以获得经济效益来达268×104t。随着润滑油量的增加,用过的润滑油或考虑,对于处理废油所产生二次污染的环境问题较少称之谓废润滑油量也相应增加,根据美国环境保护局考虑,或处理不力。这两个不同的侧重点,促使了废油的统计,1985年美国废润滑油量约4.4×104m3,约占美再生加工工艺朝两个不同方向发展,产生了不同的加国润滑油量的45%,我国废润滑油量难于统计,但根据工工艺路线。

在中高档润滑油中,添加剂的加入量大大超过普我国近年能源状况,我国废润滑油量的比例不会低于45%。

1.2　废润滑油再生加工的经济效益和社会效益

通的润滑油,大多为10%左右,给再生工艺带来不利因素,从另一侧面加速了国内外再生工艺的不同发展方

润滑油本身并不是能源,但它是由石油提炼的一向。

国外废润滑油再生向大型化、无二次污染工艺发种产品,所以合理回收再生利用废润滑油,实质上就是

节约能源。据估计,美国Alabama州每年产生废汽车展,年千吨级的再生厂已大多被淘汰,年万吨级厂已不

改进硫酸精制工艺或机油1700万加仑,如果把这些废机油回收,将可为鲜见;国内废油再生则向小型化、5000辆汽车提供动力。我国的废润滑油如果回收50%的话,实际上相当于建了12个炼油厂,或相当于

更退步的工艺发展。近几年来,废油再生加工战线上有识之士大声疾呼,力图改变我国这种不正常的状况,

节约了一个中等的石油基地。由此看来,废润滑油的也进行了有效的工作,出现了XXS废油再生工艺等先

再生加工利用可以产生巨大的经济效益。此外,废润进技术,但尚未普及,主要局面未改观。

国外废油再生加工情况滑油回收再生的另一重要意义在于保护环境,减少大2.1　

国外废油再生并不是全部再生为润滑油。以美国气和土壤的污染。如果废润滑油直接排放,会对土壤

和江河造成污染,一般每升废液可污染30～40亩水1985年为例,其废油量尽管占润滑油产量45%左右,

面;如果采用燃烧法处理废润滑油也会产生苯并芘等但再生加工处理的仅占废油的4.0%,其余被作为燃料致癌物质和铅、锌、硫等的化合物,从而对大气产生污等。联邦德国再生润滑油量在润滑油消耗量中的比例染。显然每年国内外如此大量的废油,如不加以回收则逐年提高,由1960年的9.6%增加到1979年的19.利用,将对环境产生极大的污染,因此开展废润滑油的2%。可以估计,国外随着环境保护日益苛刻,随着废再生利用及加工技术的研究是一件利在当今功在千秋油中含有毒添加剂量的增加,焚烧燃料法日益受到限的大事。

2　国内外废润滑油再生加工情况

制,使得废油再生承受了更大压力,同时也创造了发展的机会,现将国外再生工艺简述如下。

Meinken工艺近年来,不仅润滑油产量增加,而且润滑油的质量2.1.1　

国外早期也沿用了酸—白土精制工艺,因为它必也明显提高,国外已经普及了中高档润滑油,质量级别

不断提高;我国经过“七五”重点科技攻关,已先后研制竟是把添加剂从油中分离出来的较简单和投资较少的成功数十种中高档新品润滑油,中高档润滑油比例已办法,该办法目前在国外并未全部淘汰,仍然在有的国・8・

废润滑油再生

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国资源综合利用　●　2000/03●

家使用。但是,我们应该看到,即使和我们相似的酸—法国石油研究院(IFP)开发的工艺,即用丙烷抽提

白土工艺,在国外也有所改进,从联邦德国哈尔特尔废油以除去其主要杂质,再用H2SO4精制,使H2SO4Meinken工厂便可见一斑。和白土耗量显著减少,再生油收率提高10%。

Meinken工艺改变了H2SO4混合工艺,采取了强2.1.3　Snamprogetti工艺力搅拌混合器,减少了H2SO4耗量和酸渣量,含酸油加意大利SnamprogettiS.P.A.公司将IFP工艺进入2%白土在减压塔中加热分馏;热量用导热油供入,装置部分自动化。令人头痛的酸渣与废白土混合被送去水泥厂作燃料。2.1.2　IFP工艺

一步发展,废油先经常压蒸馏除水和轻油后,再用丙烷

抽提,残油再用丙烷抽提一次,得残油料润滑油组分,全部组分送去加氢精制即可得润滑油。该工艺已去掉了H2SO4精制。具体工艺见图1。图1　Snamprogetti工艺流程

2.1.4　KTI工艺剂的废油,如含氯化石蜡的油则不能用本工艺加工。

该工艺将废油沉降后经常压、减压蒸馏,再将减压具体工艺见图2。馏分油进行加氢精制,收率为80%～85%,但有损催化

图2　KTI工艺流程

2.1.5　DCH工艺100%,润滑油生产率则为60%,产品质量上乘。对

XUOP开发了直接接触加氢再生工艺,将废油直238m3/日处理量的DCH装置,安装费用为1000万美接进行加氢脱金属和加氢处理,以获得包括轻、重润滑元,该工艺可与用原油生产润滑油的工艺竞争。具体油料的各种石油产品,产率以废油类部分计可达工艺见图3。

・9・

废润滑油再生

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国资源综合利用　●　2000/03●

2.1.6　DCH与炼油厂联合工艺

图3　DCH工艺流程油调合和经营,而把废油再生当作“副业”,一年仅夏天

即将DCH工艺或与润滑油厂,或与催化裂化装加工几个月,而新办厂大部分无技术力量、无检测手置,或与催化裂化—加氢裂化装置进行联合,以生产不段,而且只顾眼前既得利益,把比较落后的酸土工艺搞同目的产品。2.1.7　BERC工艺得更加落后;80年代后期到90年代,我国有识之士对此状况忧心如焚,通过各种方式大声疾呼,希望国家制

美国能源部能源中心开发了BERC工艺,即用混定废油再生加工策略,改变废油工艺状况,探讨了各种

合溶剂(正丁醇∶异丙醇∶甲乙酮=50%∶25%∶25%)3∶无酸精制工艺,并取得了一定进展,如出现可供发展中1对废油进行萃取—离心除去杂质,用溶剂精制油再

国家推广的XXS新工艺等。

鉴于以上状况,我国废油再生厂多为百吨级厂,千吨级厂已不多见,最大的上海润滑油厂也仅6000t/a,

减压分馏后加氢精制或白土精制即得润滑油组分。2.1.8　Recyclon工艺

该工艺系用细粉状金属钠与油混合反应除去油中而几十吨级的厂则大大增加。再生油质量远低于中性氧化物和添加剂,工艺采用常压蒸馏塔除去反应产物,油水平,而再生油量则更难于统计,估计约为我国润滑再采用3个薄膜分子蒸馏塔即获得目的产品。2.1.9　其它工艺

油量的30%。

现将目前主要的再生工艺简介如下。

蒸馏—酸洗—白土精制工艺目前在国外已经获得应用的新工艺还有超滤工2.2.1　

这是一条传统而古老的工艺路线,目前国内约有艺,15000t/a的超滤机已获应用;离心分离工序;分子

设备蒸馏工艺,5000t/a的分子蒸馏塔已获应用;馏出油已2/3的厂家采用这种工艺,该工艺流程较为简单、不含添加剂。此外,尚有絮凝处理,溶剂精制等工艺的费用较低,可以适用于任何类型的废油,H2SO4加入量报导。

2.2　国内废润滑油再生加工状况

因油而异,一般在10%以下,白土用量也因油品质量和对再生油所要求的质量而异,一般亦在10%以下。再

我国废油再生加工状况经历了发展—稳定—萎缩生油的收率一般在80%以下,再生油质量不高,仅能作—探讨四个阶段。鉴于废油再生能节约资源和具有较低档油品。这种工艺所产生的酸渣问题迄今未完全解大的经济效益,故从50年代起逐步被重视,从回收废决,形成了废酸渣和废白土、废水的二次污染。油到再生工艺探讨,都取得了一定进展,如制定了以废2.2.2　沉降—酸洗—白土蒸馏工艺油换取新油等措施,加工工艺也在硫酸精制工艺上作

这条路线是70年代由上海市石油加工厂开创的,

了不同方案研究及其他工艺探讨,在70年代相对稳其主要特点在于将蒸馏和白土精制合并为一个工序,定,加工工艺则形成以蒸馏—酸洗—白土精制路线和和前工艺比较,减少一个加热高峰,节约了热能,工艺酸洗—白土蒸馏精制路线为主的工艺;但到80年代,

亦较简单。但它酸洗沉降较缓慢,洗油中可能含有一

由于大部分大型厂矿自办废油再生车间,一些企业以定量的酸渣,白土蒸馏后亦可能影响油品质量;特别是“灵活”的收购方式争夺废油资源,以致原各地区骨干目前中高档油品比例增加,更增加了使用此工艺的难厂收不到预计可收的废油,各厂为生计,纷纷转向润滑度,其它弊病如前工艺。目前,全国约有1/3工厂使用・10・

废润滑油再生

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国资源综合利用　●　2000/03●

此工艺。

2.2.3　沉降—蒸馏—酸洗—钙土精制工艺

该工艺亦是2.2.1的变异,其主要特点是在白土精制前,先用石灰石粉加入酸洗油中,使其中和游离H2SO4和石油磺酸,以减少价高的白土用量;待反应结束后再加入活性白土进行吸附精制。该工艺可以减少价高的白土用量,还有人认为生成的石油磺酸钙有助于内燃机油的质量提高。2.2.4　白土高温接触无酸再生工艺

这是近几年来开发的无酸精制工艺,国内有3个厂应用。其特点是取消了H2SO4精制工艺,油品经白土预蒸馏后,即送入管式—蒸馏联合精制装置循环加热精制,炉管中注入水蒸汽。精制终温为360～380°C,添加剂在高温下和白土催化接触中被分解,为了防止油品氧化,降温过滤后加入约0.2%T501。该工艺再生油品质量好,但由于该工艺实质上是蒸馏—白土精制工艺的改进工艺,存在着白土用量大(>10%)、润滑油收率较低(一般<80%)、设备腐蚀较重、炉管可能堵塞、操作条件较为苛刻等因素,故不宜于在我国全面推广该工艺。2.2.5　蒸馏一乙醇抽提一白土精制工艺

该工艺亦取消了H2SO4精制,其特点是采用乙醇对废油进行抽提,将含氧化合物抽提出来,再用白土精制,精制油质量较好,但由于乙醇选择性太强,并未起到溶剂精制作用,而将矛盾后移,加重了白土精制的作用,增加了白土用量(6%～12%),减少了应得的润滑油收率,故未推广。2.2.6　蒸馏—糠醛精制—白土精制工艺

该工艺特点是采用深度分馏而得的馏分油,用糠醛精制,溶剂比根据馏分油不同为1.5～3.5:1,然后再用白土补充精制即可获得N5主轴油,100SN、350SN、650SN基础油,抽出油可制70号工业齿轮油和11号汽缸油。产品综合收率达95%,其中润滑油达75%,抽出油12%。故该工艺具有收率高、质量好的优点。但是由于该工艺采用了传统的蒸馏和糠醛精制工艺设计,工艺流程和设备复杂,投资偏高,只宜于大处理量连续生产,投资回收年限长,笔者认为,在我国废油管理体制下,该工艺不可能工业化。2.2.7　沉降—絮凝—白土精制工艺

其特点系将沉降后油用絮凝剂将废油中的碳粒、胶质、沥青质、油泥等凝结,通过离心过滤除去,过滤出

的滤渣可作油墨原料。该工艺也去掉了H2SO4精制,

但由于絮凝只去除了部分油泥和炭粒,废油中大部分非理想组分并未得到精制,也产生了矛盾后移问题,故油品质量欠佳,需和好油混兑使用。该工艺需解决的另一难题是尚未找到一种可以通用的絮凝剂,以及絮凝溶剂回收问题,故迄今尚未见到用此工艺进行工业化生产的报导。2.2.8　其它工艺我国有少数单位因油品品质较好,也采用一些简易工艺对废油进行处理,处理后油品降质使用。这些工艺有沉降法、吸附法、碱洗法、过滤法、蒸馏—白土精制法等。以上工艺简述表明,我国废油再生加工状况不尽人意,体现了我国目前侧重眼前经济效益的特点。对于所探讨的无酸精制新工艺,亦是举步维艰,难于推广。究其原因,除了新工艺本身确有缺欠外,关键还是与我国废油回收和再生加工策略有关,需从废油再生体制和工艺本身两方面来探讨此课题。3　废润滑油再生加工新工艺XXS介绍3.1　国内外废油再生加工工艺评估

国外的低酸精制工艺要用丙烷抽提,无酸再生工艺实际是废油预处理(沉降、丙烷脱杂物或溶剂精制)后进行加氢精制或加氢处理,适合于大处理量装置,投资高,操作条件苛刻,要求有熟练的技术人员和工人操作,显然不符合我国情况,也不适于发展中国家状况,难于照搬;而目前如前所述的无酸精制工艺研究,均有缺欠,难尽人意,难于在我国全面推广。故我们认为有必要研究出一条适合我国及发展中国家的废油再生加工状况的工艺路线。

这条种线必须满足如下条件:(1)必须是无酸精制工艺;(2)投资少、见效快;(3)工艺简单、安全可靠;

(4)原料易得,操作费用较低;

(5)产品质量好,接近或达到中性油水平;(6)产品综合产率高,润滑油收率亦高;

(7)装置适应性强,可在百吨级至千吨级废油再生厂使用;易于在现有装置上进行改建或扩建;

(8)采用可能采用的炼油新技术,效率高;

(9)经济效益显著,装置投资回收期不超过一年;3.2　废油再生新工艺—XXS工艺研究

其工艺见图4。

・11・

废润滑油再生

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国资源综合利用　●　2000/03●

图4　XXS废油再生工艺

　　鉴于我国目前润滑油体制和废油再生厂状况,高达20mm2/s以上,可作特种油料,润滑油组分色泽XFG溶剂精制装置仅提倡在条件较好、处理量较大、要淡黄透明,绝无酸败气味,经约5%白土精制后获得了求再生油质量完全达到中性油的厂家建设,对一般厂润滑油组分、残炭、灰分等指标完全达到基础油的要仅按沉降脱水—蒸馏—白土精制进行加工,目前已经求,经调配,已作为机械油和普通内燃机油出厂。有2000t/a和1000t/a级装置各1座投产,2个2000～XXS工艺之XFG溶剂精制工业化装置采用了目3000t/a级废油再生厂在新建中。前世界上亦属先进的溶剂萃取和回收新工艺,即D型

已投产的2套装置完全达到了设计要求,废油在静态混合器———罐式溶剂精制工艺,实现了溶剂精制有独特特点的蒸馏中获得了约80%的轻、重润滑油料,小型化和简易化的工作,并为大型润滑油溶剂装置实其粘度根据原料状况和要求可以在V100℃～10mm2/s现溶剂回收新工艺开创了基础。具体工艺见图5。之间调节,燃料油组分可作柴油组分,渣油100℃粘度

图5　XXS工艺溶剂精制工艺流程3.3　XXS废油再生工艺的发展前景精制工艺,二次污染严重。废油再生加工行业基本上

XXS废油再生新工艺的实践证明,它完全符合我处于自发自流状态,无酸再生加工工艺难尽人意,举步国和发展中国家发展废油再生技术的9项条件,蒸馏维艰。一白土精制工艺路线将得到迅速发展推广。4.3　XXS工艺路线是一条适合我国和发展中国家国

需提出的是,XXS工艺的开发不仅适合于无污染情的废油无酸精制新工艺路线,有良好的前景,建议加废油再生新工艺,而且也适合于润滑油改质工艺,为我速该工艺的开发。国部分地区劣质润滑油优质化找到了一条出路,如果4.4　我国废油再生加工落后状况的关键还在于我国再与XFW非临氢降凝新工艺组合起来,将对我国润滑废油再生策略,建议改变策略,制定我国的废油再生加油资源的充分利用,提高我国润滑油质量产生颇大影工法规,切实把立足点移到环境保护上来。从中央到响。地方采取强有力措施,管理好废油再生加工业,加速4　结论和建议XXS工艺等无酸精制工艺的开发,提高废油再生企业4.1　国外废油再生工艺立足于制止环境污染,废油再的活力和经济效益。生工艺大型化和无污染化发展,加氢技术已逐渐成为4.5　加强包括废油再生企业在内的调合型润滑油厂废油再生工艺主流。的技术合作与交流,建立全国性废油再生企业联合机4.2　国内废油再生工艺立足于眼前经济效益,废油再构。开展国际学术交流活动。生工艺处于萎缩和小型化状态,再生工艺仍多为硫酸

(责任编辑/荆小旦)

・12・