常減壓蒸餾工藝在廢機(jī)油預(yù)處理中的應(yīng)用

常減壓蒸餾工藝在廢機(jī)油預(yù)處理中的應(yīng)用

隨著世界工業(yè)化程度的提高，各國對機(jī)械油的需求日益增加。油壓機(jī)的產(chǎn)量其次是燃料，已成為第二個(gè)石油產(chǎn)品。目前,我國汽車、船舶每年產(chǎn)生的廢機(jī)油達(dá)1500×104t,加上飛機(jī)、火車和各種大型機(jī)械產(chǎn)生的廢機(jī)油,每年產(chǎn)生廢機(jī)油2500×104~3000×104t。數(shù)據(jù)顯示,中國每年產(chǎn)生的廢機(jī)油以10%的速度增加,2020年后將超越美國。面對如此龐大的廢機(jī)油,我國目前的回收利用率卻只有20%左右,既污染環(huán)境,又浪費(fèi)可供循環(huán)利用的寶貴資源。近二十年來,隨著全球?qū)Νh(huán)境的重視和廢機(jī)油立法的規(guī)范,很多國家開發(fā)了廢機(jī)油再精煉工業(yè)技術(shù),其中一些技術(shù)還被授予了專利權(quán)。在發(fā)達(dá)國家,有力求把廢機(jī)油再生廠的規(guī)模越來越擴(kuò)大的趨勢。傳統(tǒng)的再生工藝(如直接焚燒、硫酸白土精制等)已無法滿足廢機(jī)油的再生需求,而且所產(chǎn)生的廢氣、廢渣會造成環(huán)境的再次污染。針對這一現(xiàn)狀,對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了改良,改良后的工藝不僅適用于大規(guī)模的再生,而且可極大地減少對環(huán)境的再次污染。1殘油回收和加工1.1廢機(jī)油的氧化程度廢機(jī)油由福建力浩能源有限公司提供,主要性質(zhì)見表1。由表1可以看出:廢機(jī)油的殘?zhí)亢退嶂蹈?說明油的氧化程度已經(jīng)很深;黏度指數(shù)很高,凝點(diǎn)很低,說明廢機(jī)油的主要成分是多級油。1.2傳統(tǒng)再生工藝根據(jù)原料廢機(jī)油的主要性質(zhì),實(shí)驗(yàn)采取再煉制工藝,流程包括預(yù)處理、常減壓蒸餾及補(bǔ)充精制在內(nèi)的再生工藝。用此工藝能夠脫除廢機(jī)油中全部的添加劑及變質(zhì)產(chǎn)物和外來雜質(zhì),得到質(zhì)量與天然基礎(chǔ)油相近的再生基礎(chǔ)油,再加入添加劑后,可達(dá)到與天然潤滑油相同甚至更好的質(zhì)量水平。1.2.1閃蒸金屬絲網(wǎng)的分離為了保護(hù)蒸餾設(shè)備,一般在蒸餾之前對廢機(jī)油進(jìn)行預(yù)處理,以除去水分和固體雜質(zhì)。最常見的預(yù)處理方法就是過濾和沉降。廢機(jī)油先經(jīng)過金屬絲網(wǎng)進(jìn)行粗過濾,除去較大的機(jī)械雜質(zhì);然后自然沉降,沉降分為三層,上層是不含雜質(zhì)的油層(簡稱上層油),中間層是油水乳化層,底層是水和雜質(zhì);排除水和雜質(zhì),將中間層與閃蒸輕汽油混合并進(jìn)行沉降,排出中間層中的水和雜質(zhì),然后與上層油一同加熱至170℃左右后送入閃蒸裝置;蒸出水與輕油后,將其送入混合罐循環(huán),脫水后的油進(jìn)入常壓蒸餾裝置。1.2.2為減壓塔底油作油為了將脫輕油后的廢潤滑油分割為幾個(gè)基礎(chǔ)油餾分,同時(shí)將廢機(jī)油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、添加劑、金屬鹽等與基礎(chǔ)油分離,實(shí)驗(yàn)采用常減壓蒸餾裝置對其進(jìn)行再煉制。如圖1所示,廢機(jī)油經(jīng)預(yù)處理后送入常壓蒸餾塔,蒸餾出沸點(diǎn)小于310℃的餾分:常頂1號油(≤180℃);常一線2號油(>180~250℃);常二線3號油(>250~310℃)。與此同時(shí),將常壓塔底油送入減壓塔,蒸出沸點(diǎn)小于520℃的餾分,劃分為減頂4號油(≤310℃),減一線5號油(>310~370℃),減二線6號油(>370~450℃),減三線7號油(>450~<520℃)等3個(gè)餾分。殘?jiān)涂勺鳛闉r青調(diào)料。常減壓蒸餾各餾分段的收率見表2。常壓蒸餾段1-3號的油品收率只占25%,但油品質(zhì)量較好,基本符合輕質(zhì)柴油的標(biāo)準(zhǔn),0號柴油和-20號柴油標(biāo)準(zhǔn)、常壓蒸餾段1-3號油的主要性質(zhì)見表3。減壓蒸餾段4-7號的油品收率雖然達(dá)到64%,但與潤滑油基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn)相比還存在很大差距,減壓蒸餾段出口油與標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)油的主要性質(zhì)見表4。由表3可知:常壓蒸餾段的1-3號油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、十六烷值及氧化安定性均達(dá)到了輕質(zhì)柴油的指標(biāo)。由表4可知:無論是色度、殘?zhí)窟€是氧化安定性,與潤滑基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn)均存在一定的差距。因而,針對減壓蒸餾段油品,還需進(jìn)行補(bǔ)充精制以提高其性能。另外,減二線6號油與減三線7號油的收率較大,應(yīng)作為重點(diǎn)進(jìn)行研究。1.2.3酸溶劑的添加量氮化物對油品的顏色和膠質(zhì)含量影響最大,也是成膠的主要因素之一,而硫化物對油品儲存安定性的影響較大。所以,降低氮化物和硫化物的含量是提升油品質(zhì)量的關(guān)鍵。采用酸溶劑中添加絡(luò)合劑的精制方法,使油品中影響油品安全性的化合物進(jìn)行磺化反應(yīng)或是與絡(luò)合劑反應(yīng)后溶解于酸中排除,以達(dá)到降低膠質(zhì)含量、改善油品色度的目的。由表4可知:4號油與5號油的性質(zhì)相近,兩者均采用絡(luò)合劑A進(jìn)行精制;6號油與7號油均采用絡(luò)合劑B進(jìn)行精制。因?yàn)榫圃硐嗤?而且后者所占的收率較大,所以實(shí)驗(yàn)僅取絡(luò)合劑B作為對象進(jìn)行研究。酸溶劑添加量(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)對收率和色度的影響如圖2所示。由圖2可知:隨著酸溶劑添加量的增大,收率逐漸減少,色度明顯降低,說明酸溶劑添加量少時(shí)反應(yīng)速度緩慢且不充分,不能完全去除油中的有害成分;當(dāng)酸溶劑添加量為4.5%時(shí),達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn),此時(shí)色度較低,收率較高。若加入過量的酸溶劑,因氧化油中的理想成分,所以收率下降明顯,同時(shí)增加成本,而且易腐蝕設(shè)備。絡(luò)合劑在酸溶劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對色度的影響如圖3所示。由圖3可以看出:添加絡(luò)合劑有助于再生,當(dāng)絡(luò)合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.5%時(shí),色度降至9號,達(dá)到潤滑油基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)絡(luò)合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.5%時(shí),色度并不隨著絡(luò)合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。所以,絡(luò)合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)以1.5%為宜。(2)堿液添加量的確定油品的酸值是衡量油品中酸性化合物多少的質(zhì)量指標(biāo)。減壓蒸餾段的油品酸值偏高,所以在補(bǔ)充精制部分進(jìn)行堿洗,不僅可以降低油品的酸值,還可以中和酸洗中過量的酸及反應(yīng)生成的酸類化合物。堿液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NaOH水溶液。為防止乳化現(xiàn)象的發(fā)生,堿洗溫度控制在40℃左右。堿液添加量(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)對收率和酸值的影響如圖4所示。從圖4可以看出:隨著堿液添加量的增加,收率逐漸變小,酸值明顯降低;在添加量為1.0%時(shí),酸值降到0.0695mgKOH/g,收率為84.13%,既符合再生油品的標(biāo)準(zhǔn),又可滿足工廠生產(chǎn)要求。(3)白土添加量對黃樹莓原汁微膠囊化的影響減壓餾分中存在大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等極性物質(zhì),所以通過白土精制進(jìn)一步改善油品的顏色與氣味。由于潤滑油餾分的黏度較大,因此極性分子的擴(kuò)散速度比較慢,而提高溫度可明顯降低油的黏度,加快擴(kuò)散速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在溫度小于120℃、攪拌時(shí)間為25~30min時(shí),白土可很好地進(jìn)行物理吸附。白土添加量(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)對收率和透光率的影響如圖5所示。由圖5可知:隨著白土添加量的增加,透光率增大;當(dāng)白土添加量較少時(shí),不能充分吸附廢機(jī)油中的雜質(zhì)、酸渣等;當(dāng)白土添加量小于3%時(shí),透光率隨著白土添加量的增加而大幅增大;當(dāng)白土添加量大于3%時(shí),隨著白土添加量的增加透光率的變化幅度不大。同時(shí),過量的白土還吸附廢油中的其他組分,降低再生收率。所以,白土的添加量以3%為宜。2添加劑的選擇再生油品與通用基礎(chǔ)油的主要性質(zhì)對比見表5。由表5可知:減壓蒸餾段油品的主要性質(zhì)基本達(dá)到了潤滑油基礎(chǔ)油的指標(biāo),再根據(jù)不同的需求加入一些添加劑進(jìn)行調(diào)和可獲得多種不同規(guī)格的產(chǎn)品。3廢機(jī)油再補(bǔ)充精制工藝(1)針對原料廢機(jī)油的主要性質(zhì),制定了預(yù)處理-閃蒸-常減壓蒸餾-補(bǔ)充精制的再煉制工藝,有效地對廢機(jī)油進(jìn)行切割再處理,極大地提高了再生油品的質(zhì)量。(2)廢機(jī)油通過常減壓蒸餾工藝后再進(jìn)行補(bǔ)充精制,可減少酸、堿及白土的用量,因而可將酸渣、堿渣的排放量降至最低,不但節(jié)約成本,還有利于保護(hù)環(huán)境。(3)通過理論分析