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废润滑油再生工艺研究
高秀军[1],2  郭丽梅1#  蒋明康1
（1.天津科技大学材料科学和化学工程学院，天津 300222；
2.大庆油田化工精细化工厂，黑龙江  大庆 163411）
摘要  采取硫酸精制－碱中和－活性白土吸附－过滤工艺步骤处理废齿轮润滑油。酸洗温度40 ℃，98％浓硫酸用量为废油量6％（质量分数）；碱中和温度80 ℃，中和剂为10％氢氧化钠；吸附条件：活性白土用量为15％（质量分数），温度150 ℃，时间1 h；再生润滑油粘度40 ℃时为128 Mpa·s，80 ℃为19.2 MPa·s，凝点为－33 ℃。同时用废碱处理酸渣，采取阳离子絮凝剂处理废水。
关键词  废润滑油  再生  酸碱精制  白土吸附
Study on regenerated technics of waste lube oil  Gao Xiejun1,2, Guo Limei1, Jiang Mingkang1. (1.College of Material Science and Chemical Engineering，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222；2. Daqing Oil field Fine chemicals Factory，Daqing  Heilongjiang 163411)
Abstract：The lube oil of waste gear was treated by using vitriol refining-alkali neutralization-the active white soil adsorption–filtration as the technical flow . The temperature of acid wash was 40 ℃, the dosage of vitriol of the content 98% was 6%，the temperature of alkali neutralisation was 80 ℃，and the neutralizer was the alkali of the content 10%. The condition of adsorption：the dosage of active white soil was 15%，the temperature was 150 ℃，and time was 1 h. The viscosity of regenerated lube oil was 128 MPa·s for 40 ℃ and 19.2 MPa·s for 80 ℃，and its solidifying point was -33 ℃. Acid-dreg was neutralized with waste alkali. The waste water was treated using the cationic flocculant.
Keywords：Waste lube oil  Regeneration  Acid and alkali refining  White soil adsorption
多年来，伴随石油资源日益降低和对石油污染问题重视和保护环境呼声日益强烈，世界各国对废润滑油回收和净化再生利用工作十分支持。中国在油液净化再生方面也作了不少工作[1-3]，商业、铁道、部队、机械工业等部门全部不停进行润滑油净化再生工艺研究，找出了部分适合中国国国情废油净化再生方法。但总来说，中国在这个领域还比较落后，远远不能适应飞速发展经济要求，所以研究润滑油劣化原因、主动探索新型高效、低污染废油净化再生工艺方法，对于缓解中国石油资源担心情况、降低废弃油液对环境污染有着关键意义[4-6]。
废润滑油净化再生过程比从石油中提炼润滑油要简单得多。变质较轻润滑油只要经过沉淀、过滤、脱水等物理净化过程即可恢复其原有品质；变质严重润滑油，则需要经过化学精制去除变质后生成酸类、酚类及胶质、沥青质等，然后补充一定数量添加剂，也可成为再次使用润滑油。假如净化再生工艺条件适当，完全能够能把用过废润滑油再生成为质量靠近或达成新油标准且性能良好润滑油[7]。
世界各国对废润滑油处理、再生前后研究开发了众多处理工艺。现在应用再生工艺关键有蒸馏－酸洗－白土精制，沉降－酸洗－白土蒸馏，沉降－蒸馏－酸洗－钙土精制，白土高温接触无酸再生，蒸馏－乙醇抽提－白土精制，蒸馏－糠醛精制－白土精制，沉降－絮凝－白土精制等[8-12]。
上述不管哪种工艺全部产生大量废酸渣和废水，要达成清洁再生目标，就要降低酸渣产生，或对酸渣进行综合利用。本文采取硫酸精制－碱中和－活性白土吸附－过滤再生工艺，联合有机中间体制备中剩下大量催化剂－废碱处理废酸渣，加浮选剂法处理废水，从而达成清洁再生废润滑油目标；原料起源于油田抽油机废油，起源广，易得到；常压和中温条件下操作，工艺简单，操作费用低，安全可靠；产品质量好，达成中性油水平，实用性强；投资少，经济效益显著。
1  实  验
1.1  关键仪器药品
烧杯，温度计，电热套，滴定管，封闭电炉，280号齿轮油、活性白土、蒸馏水，98％浓硫酸（化学纯），氢氧化钠（化学纯），氧化钙粉末（化学纯）。
1.2  试验方法
1.2.1  工艺步骤
工艺步骤见图1。
图1  工艺步骤
1.2.2  工艺过程
1.酸洗：将废润滑油加热至30 ℃左右，加入硫酸若干，搅拌30 min。恒温静置，待分层后，分出下层胶质、沥青质。反复操作3次，统计总酸渣排放量。
2.碱中和：将酸洗过润滑油加热，加碱水溶液进行中和至中性。静止分出水层。
3.白土吸附：将碱洗过润滑油加热，1次或分次缓慢加入白土，搅拌若干分钟。
4.过滤：将白土吸附后高温润滑油静止，上层油趁热抽滤，滤后润滑油即为合格再生润滑油。白土吸附和过滤操作可反复进行，直至得到油满意为止。
2  结果和讨论
2.1  硫酸浓度对酸渣排放量影响
硫酸处理关键目标在于去除废润滑油中氧化物、缩合物和聚合物。在使用过程中产生不饱和化合物和残余添加剂和添加剂热分解或降解产物等。硫酸处理能把这些物质变成重质粘性物，沉淀析出。所以酸渣排放量越大，废润滑油除杂质、沥青效果越好，但过多排酸渣会减低再生率。试验考察了硫酸浓度对酸洗效果影响，结果见表1。
表1  硫酸浓度对酸渣排放量影响
序号
硫酸浓度/％
精制温度/℃
酸渣排放量/％
1
98
35
22.6
2
70
35
15.8
3
98
40
30.2
4
70
40
21.8
由表1能够看出，精制温度相同时，硫酸浓度越高，酸渣排放量越大，精制效果越好。
2.2  硫酸精制温度对酸渣排放量影响
通常认为酸洗适宜在低温下进行，试验采取98％浓硫酸，加入量为废油量6％（质量分数），考察温度对酸洗效果影响，结果见表2。
表2 硫酸精制温度对酸渣排放量影响
序号
精制温度／℃
酸渣排放量／％
1
20
16.4
2
25
15.8
3
30
21.8
4
35
22.6
5
40
30.2
6
50
11.1
由表2能够看出，伴随温度上升，酸渣排放量呈逐步增加趋势，但不是越高越好。温度低时，在短时间内，废油中酸渣沉降不够根本，酸渣排放量少，温度过高时，废油中一些成份和硫酸反应生成磺酸盐，使油乳化程度较大，酸渣不能正常沉降排出。
2.3 不一样碱中和对油品酸值影响
试验选择氧化钙粉末、氢氧化钠和石灰乳，以酸值为考察指标，结果见表3。
表3  不一样碱中和对油品酸值影响
序号
碱
酸值
1
氧化钙粉末
1.214
3
氢氧化钠固体
1.388
4
10％氢氧化钠水溶液
1.066
5
石灰乳
1.205
新油
—
1.189
加入碱中和后酸值基础符合新油标准，使用氧化钙粉末，因为固体中和反应时间长，短时间内中和得到油透明度稍差，可能有部分乳化原因，不易抽滤。采取石灰乳替换氧化钙粉末效果得到部分改善，酸值靠近新油，能够达成再生油标准，不过过滤情况没有得到显著改善，所以效果不十分理想。使用氢氧化钠固体进行中和，考虑到油中水含量过高会影响其质量，试验中发觉，因为使用氢氧化钠固体，两相反应时间长，缩短时间效果较差。综合以上原因，采取10％氢氧化钠水溶液进行碱中和最为适宜。从表3能够看出，采取10％氢氧化钠水溶液进行碱中和油酸值优于新油。
2.4  白土吸附温度对油品粘度影响
白土加入温度为80 ℃时，白土吸附温度对油品黏度影响见表4。
表4  白土吸附温度对油品粘度影响
序号
吸附温度／℃
40 ℃时粘度／MPa•s
80 ℃时粘度／MPa•s
1
100～120
158
19.5
2
120～130
146
19.2
3
130～140
124
19.6
4
140～160
121
19.0
新油
—
131
19.3
由表4能够看出，吸附温度对油品粘度有一定影响。关键影响油低温黏度，低温黏度过高，会影响油凝点，成为不合格油。依据和新油粘度比较，白土吸附温度为130～140 ℃时，粘度和新油最为靠近。
2.5  白土用量对油品颜色影响
白土用量对油品质量有一定影响，试验以再生油颜色和凝固点为检验指标，结果见表5。
表5  白土用量对油品颜色影响
序号
白土用量/％
搅拌时间/min
油品颜色
凝点/℃
1
4
30
棕红
－15
2
6
30
棕红－
－18
3
8
30
棕红－
－28
4
10
30
棕黄－
－29
5
15
30
浅黄＋
－38
新油
—
—
浅黄
－25
油品颜色是衡量杂质高低一个间接指标，颜色浅质量好，作者将新油颜色定为浅黄色。“＋”表示颜色稍深，“－”表示颜色稍浅。加白土时间和搅拌时间不变情况下，白土用量越大，油品颜色越浅。使用过多白土，即使油品颜色好，但对于再生油而言，指标达成要求即可满足需要，外观不是必需指标，所以在满足质量前提下，选择白土用量为8％～10％（质量分数）。
2.6  白土加入方法对油品颜色影响
白土脱色加入方法对油品颜色有一定影响，试验加入白土时间为30 min，搅拌时间为30 min，加入温度75～80 ℃，吸附温度130～140 ℃。结果见表7。
表6  白土加入方法对油品颜色影响
白土用量／％
加入方法
产品颜色
15
1次加完
棕红
15
先加50％（质量分数，下同）再加50％
棕黄－
加入温度和吸附温度不变情况下，分两次加入白土吸附效果要比一次加入好，油品颜色更浅部分。
2.7  酸渣中和处理
再生工艺酸洗中产生大量废酸渣，其关键成份是胶质和沥青质，中和后除去盐份，能够作为沥青使用。
在进行废润滑油再生研究同时，另外研究也在进行，制备环氧中间体。因为采取固体氢氧化钠为催化剂，试验中产生了大量废碱。试验尝试用废碱中和酸渣，水洗后沥青各项指标基础达成了通常使用标准。假如有机中间体制备产生废碱行业同时进行废油再生生产，能够做到以废治废目标。本研究只是对此进行了一点尝试。
2.8  废水治理
再生工艺中各工序产生废水关键含有油和无机盐，试验采取阳离子絮凝剂进行浮选，处理后水中油采取分光光度法分析，含油量小于5 mg/L，达成了排放标准。但对无机盐怎样处理有待深入研究。
3  结　论
（1）试验采取优化设计再生工艺，得到再生润滑油能够满足通常使用环境，酸值达成对照油标准，凝点优于对照油品。再生油理化指标符合国家标准。
（2）最好条件为：98％浓硫酸浓度，用量为废油量6％（质量分数）；10％氢氧化钠水溶液为最好中和剂；白土吸附温度为130～140 ℃，吸附时间为30～40 min为宜；白土分两次加入，用量为油品8％～10％（质量分数）。
（3）工艺简单，安全可靠，实用性强。
（4）原料易得，操作费用低。产品质量好，达成中性油水平。
（5）对以废治废工艺进行了初步尝试，效果理想。
（6）采取阳离子絮凝剂对废水进行处理，水中残余油含量小于5 mg/L，达成了排放标准。
（7）投资少，经济效益显著。
参考文件
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责任编辑：黄  苇  （收到修改稿日期：-02-05）
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