潤(rùn)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(dòng)車(chē)消費(fèi)的增長(zhǎng), 國(guó)內(nèi) 對(duì)潤(rùn)滑油需求呈逐年遞增的趨勢(shì)。 然而, 潤(rùn)滑油在使用一段時(shí)間后, 由于機(jī)械設(shè)計(jì)及長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)運(yùn)行原因, 不僅會(huì)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(rùn)滑油中的烴類(lèi)物質(zhì)、 各類(lèi)添加劑也會(huì)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(rùn)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(rùn)滑油 。 就我國(guó)而言, 每年替換下來(lái)的廢潤(rùn)滑油數(shù)量巨大, 這些廢潤(rùn)滑油如果直接排入環(huán)境中, 不僅會(huì)造成資源浪費(fèi), 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)造成嚴(yán)重的危害, 而合理再生廢潤(rùn)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(guó)的廢潤(rùn)滑油再生技術(shù)始于 20 世紀(jì) 40 年代, 經(jīng)過(guò)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?。焦に嚍橹鳎?再生過(guò)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(wèn)題。 針對(duì)上述問(wèn)題, 以加氫工藝、分子蒸餾、微波熱解、膜吸附為代表的廢潤(rùn)滑油無(wú)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(rùn)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(rùn)滑油
加 氫精制 工藝早應(yīng)用于天然潤(rùn)滑油加工, 得到的產(chǎn)品性能優(yōu)異, 種類(lèi)豐富。 作為無(wú)污染再生精制工藝的代表, 近年來(lái)在廢潤(rùn)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(rùn)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(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行沉淀、減壓蒸餾等預(yù)處理。 經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到的廢潤(rùn)滑油依然含有多種氧化物, 主要以羧基酸、羥基酸、羧酸酯類(lèi)、醛酮類(lèi)為主。 這類(lèi)含氧化物加氫難度低, 經(jīng)過(guò)加氫反應(yīng)并伴隨著縮合開(kāi)環(huán)、脫烷基異構(gòu)化等反應(yīng), 終形成相應(yīng)的烴類(lèi)。 而廢潤(rùn)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(rùn)滑油中存在的少量烯烴, 則在加氫過(guò)程會(huì)發(fā)生加成反應(yīng)生成相應(yīng)的飽和烴。 由 于含有的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油種類(lèi)及添加劑的不同廢潤(rùn)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(huì)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(duì)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(guó)家對(duì)加氫精制法再生廢潤(rùn)滑油進(jìn)行了深入的研究, 開(kāi)發(fā)出了適用于大規(guī)模生產(chǎn)的各類(lèi)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(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行再生處理。 該工藝能夠顯著去除廢潤(rùn)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(wàn)國(guó)油品公司研發(fā)的 Hylube 工藝, 通過(guò)閃蒸-蒸餾及兩步式催化加氫過(guò)程再生廢潤(rùn)滑油, 得到的基礎(chǔ)油能夠達(dá)到Ⅱ 類(lèi)基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn), 且潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油中的各類(lèi)劣化產(chǎn)物, 對(duì)廢潤(rùn)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(gè)工藝工程無(wú)二次污染物排放, 對(duì)環(huán)境無(wú)污染, 且該工藝的潤(rùn)滑油再生回收率可72.63%, 瀝青收率可達(dá) 12% 。 中國(guó)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(rùn)滑油, 可得到品質(zhì)優(yōu)良的基礎(chǔ)油潤(rùn)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(duì)廢潤(rùn)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(duì)廢潤(rùn)滑油進(jìn)行再生處理,針對(duì)不同劣化程度的廢潤(rùn)滑油,可得到基礎(chǔ)油或基礎(chǔ)油調(diào)和組份, 廢潤(rùn)滑油再生回收率總體高達(dá) 90%。
2 分子蒸餾工藝再生廢潤(rùn)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(guò)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(wú)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(rùn)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(lèi)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(rùn)滑油中的劣化組份,得到品質(zhì)理想的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油, 且會(huì)產(chǎn)生酸渣、廢酸、廢水等二次污染物 。