廢潤滑油再生技術的分析進展論文

　　1引言

　　潤滑油在使用過程中，由于要與金屬器件和空氣接觸，被水分、灰塵污染和汽油稀釋，同時暴露在溫度、壓力和電場等環境中，從而導致其理化性能和使用性能發生改變，成為廢油。廢潤滑油中絕大部分是有用組分，可作為一種寶貴的再生資源和能源，而目前我國廢潤滑油的回收率很低，造成了極大的資源浪費和環境污染，其實這些廢油并沒有完全變質，只是其中一部分變質了，因此只要采用合適的再生技術把其中有害、變質的部分去除，就能達到回收利用的目的。本文對近年來廢潤滑油再生技術的最新研究進展進行了綜述，并探討各種再生技術的優缺點和應用前景。廢潤滑油再生利用的狀況目前國內對廢潤滑油的處理主要有以下幾種方式:直接丟棄、燃燒掉、回收再生處理。由于廢油中含有重金屬離子、硫磷氮氧化合物、石油類飽和烴等有害雜質，直接丟棄到環境中會造成土壤和水體污染，危害人體健康，破壞水生動植物鏈，趙玉霞等總結了主要的石油污染土壤修復技術，對修復已被廢潤滑油污染的土壤等有一定的參考價值。而燃燒產生的廢氣和煙塵中所含的，重金屬氧化物和多環芳烴氧化物等，會造成大氣污染，危害生態環境和人體健康。因此，只有將廢潤滑油集中回收起來，根據廢油的變質程度，采用合適的再生技術對其進行再生處理，所得再生油的循環利用可以節約物質和能源資源，在提高資源利用率的同時，最大限度地也減少了有害物質的排放。

　　世界各國根據自己的發展情況，對廢潤滑油的再生加工利用采取了不同的對策。國外側重點是從環境保護來考慮，求得廢油不污染環境，或在再生時不再產生二次污染，同時節約了資源，開發了以加氫精制為主的再生工藝;而我國則是從廢潤滑油再生利用中獲得經濟效益來考慮.并且由于技術和資金等不足，對廢油再生中所產生的二次污染考慮較少或者處理不力，從而造成了目前國內大部分廠家仍采用以硫酸——白土精制為主的再生工藝技術，容易產生嚴重的二次污染，而且回收產率不高，能耗較大。因此，開發一種適合我國國情的經濟、環保的廢潤滑油再生工藝是很有必要的。

　　2國內外主要再生技術的研究進展

　　廢潤滑油再生行業發展至今，主要經歷了有酸工藝、無酸工藝和加氫工藝3個階段，朝著少污染、無污染方向發展。

　　2.1傳統的硫酸——白土精制技術

　　污染廢潤滑油再生工藝的研究始于1935年，美國是世界上研究廢潤滑油再生最早的國家，最初采用的是硫酸——白土精制工藝。硫酸精制雖然可以很好的去除堿性氮化物、膠質和大部分環烷烴等有害雜質，但同時也會除去部分良好的組分，如芳香烴和異構烷烴，而且還會產生嚴重的二次污染，如產生大量的酸性氣體二氧化硫及大量的難以處理的酸渣、酸水等，危害操作人員身心健康，腐蝕設備、污染環境。同時后續的白土精制也會產生大量難以處理的白土渣，而且吸油率較高，導致油品收率較低。

　　針對以上問題，國內外一些再生工藝進行了改進，其中，法國的IFP工藝是在硫酸酸化之前先采用丙烷進行凈化處理，從而減少了硫酸和白土的用量，降低了生產的成本和環境的壓力。國內的白土高溫接觸無酸再生工藝則是取消了HZSOQ精制工藝，油品經帶土預蒸餾后，即送入管式爐——蒸餾釜聯合精制裝置在高溫下(360—380℃)精制。但該工藝存在白土用量大、油收率較低、設備腐蝕嚴重、操作條件較苛刻等問題。針對廢白土污染問題，加氫補充精制技術應運而生，而且已成為目前國外廢潤滑油再生的主流工藝，并逐漸取代或部分取代了白土精制。與白土精制技術相比，加氫精制具有工藝簡單、操作方便、油品收率高、沒有廢白土污染等優點。在國外，白土精制幾乎全部被加氫精制所取代。但加氫工藝流程較復雜，對設備和操作的要求高，不符合目前國內廢油再生行業的狀況。

　　2.2溶劑精制技術

　　目前，工業上主要采用溶劑精制來生產潤滑油，溶劑精制主要有糠醛精制、酚精制和N——甲基毗咯烷酮( NMP)精制，在美國，大部分溶劑精制裝置采用NMP作溶劑，其余主要采用糠醛。這種工藝利用物理抽提的方法，不改變油品中烴類的結構，具有無廢渣、溶劑循環利用、精制深度可以調節等優點，故直到現在仍是潤滑油精制的主要手段，但糠醛精制存在糠醛用量大，溶劑回收能耗高，所得精制油收率比較低，精制深度不夠，而且有毒性，對皮膚有刺激性等不足之處，而NMP精制則存在NMP價格昂貴，易水解，易被氧化生成酸性物質而腐蝕設備等問題近年來，隨著我國重質原油開發規模的擴大，潤滑油餾分油質量下降，溶劑精制的不足更加凸顯。因此，溶劑精制助劑技術成為了研究熱點，助劑的加入提高了糠醛和NMP的選擇性，能夠改善潤滑油的質量，降低精制的條件。目前助劑技術多還處于實驗室小試和中試階段，對各種助劑技術的反應機理，助劑的性質和效果等基礎研究還很大的提升空間。

　　2.3膜分離技術

　　2.3.1膜分離的特點和再生廢潤滑油的效果

　　膜分離技術以選擇性透過膜為分離介質，在膜兩側推動力(如壓力差、濃度差或電位差)的作用下，原料側的組分可選擇性地透過膜，實現分離和提純的目的。膜分離技術是20世紀中期發展起來的新型分離技術，由于其設備簡單、操作方便、分離效率高、溫度低(室溫左右)、能耗低、環境友好等特點，逐漸成為不可替代的分離技術。因此，鑒于前面所述的廢潤滑油再生工藝中所存在的各種缺點和不足之處，采用膜分離技術應用于廢潤滑油再生，根據廢油的特點和種類選擇合適的膜材料來處理廢潤滑油，將會有很大的發展應用前景。但目前由于廢潤滑油粘度大，導致過濾通量較小，因此膜分離技術在廢潤滑油處理方面的研究報道較少，只是在國內外的專利中有所報道。筆者分別采用不同孔徑的陶瓷微濾膜進行了廢機油的再生試驗，所得再生油的粘度等理化指標有了很大的改善。MYELIN等在實驗室條件下采用以石墨和陶瓷為基體的無機膜處理廢工業用潤滑油、變壓器潤滑油、發動機機油，操作壓力0.4-0.6 Map，溫度50——80℃。結果表明:無機陶瓷膜可以恢復工業潤滑油和變壓器潤滑油的質量并能再次使用，發動機機油也得到了有效的回收利用。甘露等采用一種在香港地區已得到廣泛使用的震動膜技術來處理廢礦物油，在通過膜過濾之后，污染物如水分、灰炭、金屬及殘余添加劑含量將大幅降低，并且其過濾液油品本身的物理指標將不會有重大改變。在南京工業大學的范益群等[n}的發明專利中，廢潤滑油經過粗濾后.將其加熱到50——150 ℃.然后將加熱后的廢潤滑油輸入裝有改性陶瓷膜的膜組件中進行分離，最后在操作壓力為0.001——0.07 MPa,脫水溫度為40——150℃的低真空罐中進行真空脫水，得到凈化油。

　　2.3.2膜材料的選擇

　　廢潤滑油的組成成分比較復雜，含有各種各樣的雜質，尤其是在使用過程中被氧化產生的各種酸，具有很強的腐蝕性，因此選擇合適的膜材料是一個關鍵，膜的性質對再生油的效果也有很大影響。根據成膜材料的不同，可將膜分為有機膜和無機膜，其中有機膜也稱高分子分離膜，是由聚合物或高分子復合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜，通常包括醋酸纖維素、芳香族聚酞胺、聚醚颯、氟聚合物等成膜材料。無機膜是指以金屬、金屬氧化物、陶瓷、沸石、多孔玻璃等無機材料為分離介質制成的半透膜，常用材料包括有機膜相比，無機膜的材質特點及優良性能體現為以下幾方面。

　　(1)化學穩定性好:在酸性和弱堿性條件下無機膜的穩定性好，pH值使用范圍較寬，耐有機溶劑，適合分離油相體系。

　　(2)溫度適用范圍廣:廢潤滑油粘度較高，在膜分離過程需要較高的溫度和壓力，而無機膜具有耐高溫等優點。

　　(3)耐污染能力強:而且無機膜污染后易于清洗，操作簡單方便。

　　(4)機械強度高，更適于高茹度、高固含量、含硬性顆粒的復雜流體物料的分離，對物料的預處理要求相對較低。

　　(5)分離效率高:可顯著提高對特征污染物或特定分子質量溶質的去除率。

　　(6)易于再生:可以通過清刷或者焙燒進行再生，使用壽命為有機膜的3—5倍以上。

　　根據無機膜以上的特點，而且廢潤滑油粘度較高，在過濾分離的過程中需要較高的溫度和壓力，因此應選取無機膜作為廢潤滑油再生的膜分離材料。

　　2.3.3膜分離的影響因素及強化措施

　　影響膜分離效果的主要因素包括:①膜分離的操作方式:死端過濾和錯流過濾，錯流過濾的分離效果比較好;②膜孔徑的大小:膜孔徑大小的選擇不僅關系到廢油再生的效果，而且與膜污染密切相關，為此選擇合適的膜孔徑非常重要;③膜分離操作條件:影響膜分離的操作條件主要為料液溫度、膜而流速和跨膜壓差。其中溫度對通量影響最大，其次是跨膜壓差和膜而流速。增大過濾壓差可以提高膜過濾廢潤滑油的滲透速通量，這需要一個在臨界壓力范圍以內的壓力膜過程。

　　廢潤滑油具有粘度大，雜質含量高等特點，在膜分離過程中存在過濾通量較低、膜污染嚴重等問題，因此為了獲得較好的分離效果和較高的分離效率，其中一種有效的方法是降低廢潤滑油的粘度，以提高膜的過濾通量。唐建偉等。根據國內外研究學者的研究成果，概括了以下幾種降低粘度的強化措施:①升高溫度;②應用超臨界流體技術;③應用超聲波技術;④加入有機溶劑;⑤其他方法:加入化學添加劑，超頻震動膜法等。因此，無機膜機械強度高、耐高溫等特點就得到了充分的發揮和利用。

　　2.4其他再生工藝

　　國內外研究較多的其他廢潤滑油再生工藝還有:周松銳等利用分子蒸餾技術對廢潤滑油再生處理進行了很多相關研究，張賢明等采用以絮凝為主的無污染再生技術對廢潤滑油進行脫色再生處理，汪廷貴等采用作為萃取劑，研究了亞臨界流體萃取工藝用于拔頭廢油再生潤滑油基礎油，等采用一種新技術——微波熱解對廢機油進行回收處理，MOHAMMAD A等利用微乳液改性硅藻土和活性炭聯合作為固體萃取劑來處理廢潤滑油，GERARDO M等采用選擇性分子篩作為吸附劑對礦物油進行再生，研究了溫度、處理時間、吸附劑用量和油的種類等影響因素。

　　3前景展望

　　綜上所述，目前國內外主要的廢潤滑油再生技術各有各的特點，但在石油資源日益緊缺，能源供求矛盾突出，人們環保意識逐漸加強的今天，國外的再生工藝都朝著以加氫精制為主的無污染、少污染、環保的方向發展，但其對設備要求較高、操作較復雜，條件要求苛刻。而國內仍處于以白土精制技術為主的相對落后狀態，二次污染較嚴重。因此，有必要開發一種適合國情的無污染、能耗小的再生技術。無機膜具有化學穩定性好、溫度適用范圍廣、耐污染能力強、機械強度高、分離效率高等特點，可以在高溫下使用，并可以通過清刷或焙燒再生，而且在操作過程中不需要添加任何物質，不會產生二次污染，是廢潤滑油再生比較好的一種工藝技術。但由于廢潤滑油粘度較大.因此目前膜分離技術應用于廢潤滑油再生主要存在膜過濾通量較低的問題，而且膜分離過程存在濃差極化和膜污染嚴重的問題，也會顯著降低膜過濾通量，降低膜的使用壽命。因此，能否通過膜改性，開發新的膜材料，提高膜的分離性能和抗污染性能，采用加入助濾劑等方法，改善膜過濾通量和減少膜污染等將成為未來研究膜分離應用于廢潤滑油再生的研究熱點。

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