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废润滑油吸附再生技术研究

时间:2015-10-29 11:35来源:www.rhjspx.com 作者:花间一壶酒 点击:
王仕仙,徐建生(武汉工程大学机电工程学院,武汉 430073 ) 摘要: 废润滑油的回收再生利用,不仅可以防止废油污染,保护环境,同时可以节约人类有限的石油资源。在对当前国内外废润滑油再生吸附工艺分析研究的基础上,提出多孔纳米添加剂的制备方法以及废
 

 

王仕仙,徐建生(武汉工程大学机电工程学院,武汉430073
 
摘 要:废润滑油的回收再生利用,不仅可以防止废油污染,保护环境,同时可以节约人类有限的石油资源。在对当前国内外废润滑油再生吸附工艺分析研究的基础上,提出多孔纳米添加剂的制备方法以及废润滑油再生工艺流程。
关键词:废润滑油 吸附工艺 多孔纳米
 
一、前言
目前,我国废润滑油再生工艺,多数仍是沿用传统的硫酸-白土再生工艺。使用浓硫酸会生成相当数量的三废产物(酸渣、酸气、废水)。如机械油料,要生成150~250kg/t酸渣。废内燃机油料产生的酸渣更多,达400~600kg/t。废油再生本是废物处理,采用传统的再生工艺将伴生新的三废和环境污染。在节约资源以及人们对环保要求日益严格的条件下,高效率、低成本、少污染或无污染的废油再生工艺受到人们的重视。为了避免废油再生造成对环境的二次污染,国内外对再生工艺的改进有两种倾向,一是改进工艺操作条件和设备,减少酸渣产量,并做到综合利用。而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,投资大,操作条件苛刻,要求有熟练的技术人员操作,显然不符合我国国情,也不适于发展中国家状况,难于照搬。目前的无酸精制工艺研究,均有缺欠,不尽如人意,难于在我国全面推广。
二、吸附工艺的现状
润滑油的劣化过程是一个复杂的物理化学过程,其中包含了多种类型的反应,总结起来有两大类。(1)烷烃、环烷烃和带长侧链的芳香烃的氧化类型:烃→过氧化物→羟基酸类→沥青质酸类→碳化物;(2)带短侧链的芳香烃和无侧链芳香烃所经历的氧化类型:烃→过氧化物→酚类→胶质→沥青质→半焦油质。反应的生成物主要有:羟基酸缩合产物、沥青胶质、有机酸盐、炭及石墨等。由于烃类分子氧化劣化以后,其分子结构由非极性分子变为极性分子,因此界面张力下降成为润滑油氧化劣化的特征之一。
吸附是在油液净化中常用的一种工艺过程。它可除去废润滑油中的酸性氧化物、水分等非理想物质。吸附剂的微观结构特点是多孔性。它的比表面积很大。一克白土的表面积就可以达到100~300m2,一克硅胶的面积可达300~450m2。在吸附过程中,吸附剂与油液相接触,将油液中沥青、环烷酸、磺酸、胶质以及各种不饱和烃类等物质去除。且吸附是油液脱色的有效方法。白土是废油净化吸附分离法中最重要的吸附剂。白土是膨润土的一种,其化学成分主要为:氧化硅、氧化铝、氧化铁以及少量的氧化钙、氧化镁等,分子式为Al(OH)3·nH2O·mSiO2。白土能够有效地除去油液中的胶质、环烷酸、磺酸、磺酸盐等极性分子物质。徐高扬等对船用废润滑油进行了再生工艺研究,仅用白土处理,即可使劣化程度不同的废油得到再生,再生效果较好。再生条件:温度80℃,搅拌时间2h,白土用量8%~20%。同时,对废油再生的过滤也进行了研究,用复配助滤剂可大幅提高过滤速度,达到了实用的水平。周松锐等采用短程蒸馏加白土补充精制工艺对废润滑油再生进行试验研究,再生润滑油达到了新润滑油技术指标表明该工艺回收率高,再生周期短,清洁环保,不产生二次污染,具有很好的经济效益和社会效益。张圣领等以两种表面活性剂作絮凝剂、活性白土为吸附剂,经絮凝、吸附再生处理了废润滑油。考察了影响絮凝、吸附的各种因素。确定最佳絮凝条件:温度85℃、150g废润滑油所需两种絮凝剂用量分别为3.7g和1.3g;最佳吸附条件:活性白土12.3%、温度110℃、时间90min。经元素分析,净化精制后油品的Zn、Pb、Ca、P等元素的含量显著降低。精制油理化指标符合国家标准。费庆志等采用AG破乳吸水剂,脱除乳化溶解态的水分,再经白土吸附处理,使废润滑油再生。该工艺对太连二家工厂的废润滑油进行了最佳操作条件的研究,经过预沉的废油中加入1%的AG剂和6%的白土。在70℃下搅拌20min,静截24h后再过滤可得到理化指标合格的再生油。无污染,收率高。操作费用低,已转让生产。何水清利用粉煤灰干灰代替其他多种吸附剂,对于不同标号的废润滑油再生时加入不同量的粉煤灰后,效果都非常显著。它不但能大幅度地降低生产成本与劳动强度,同时使再生油的重要指标都有所提高。粉煤灰对大量废润滑油油的再生利用,达到以废治废,一举多得,效果显著,有一定的推广前景。生产工艺流程:废油→粗滤→细滤→加温→搅拌→加粉煤灰→沉降→脱水,排污→精滤→成品。
废油再生工艺中,经常使用的吸附剂有白土、硅胶、黏土、活性炭、铝矾土、水矾土、氧化铝等(当前常用的吸附剂有活性白土、活性氧化铝、氯化铝、硅铝胶、高铝微球、木质纤维素等,但用于废油再生中综合效果理想的并不多,而且价格也很高)。以吸附为主的废润滑油净化再生过程为:废油→自然沉淀→吸附→过滤→调和→成品油。采用吸附再生废润滑油工艺与传统工艺相比,具有三方面优点:(1)再生润滑油的效率高,工艺流程简单,再生周期短;(2)废润滑油不经酸洗、碱中和、水洗等工序,不产生酸渣、废水、废气,降低了二次污染,能达到很好的环保效果;(3)再生后产生的残渣可用于调和沥青炭黑等,使资源能得到充分的利用。
正是由于用于废油再生吸附工艺中综合效果理想的吸附剂很少,所以本文的目的就是配置出一种新型吸附剂—多孔微纳米添加剂,达到直接加入废润滑油中使之脱水、聚合出渣、沉淀、清洗并大部分恢复其理化性能的效果。
三、多孔纳米添加剂
多孔材料是20世纪发展起来的新材料体系,包括金属多孔材料(即常说的泡沫金属)和非金属多孔材料(如泡沫塑料和多孔玻璃等)。其显著特点是具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量,在大分子催化、吸附与分离、纳米材料组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。近年来对多孔材料的研究已经全方位地展开,到目前为止,在这一领域的研究已经取得明显进步。
针对我国油源分散、混杂严重、种类多、数量少、原料质量不稳定的情况,基于多孔材料的特殊性能,提出了开发出一种多孔纳米添加剂,这种废润滑油再利用技术不同于传统意义上的再生技术。主要研究开发能直接加入废润滑油中使之脱水、聚合出渣、沉淀、清洗并大部分恢复其理化性能的多孔微纳米材料添加剂。这种再利用技术的应用无需废油收集,无需重新炼制,对环境不会造成污染,用户可以在达到换油周期时,自行添加,使用方便,延长机油使用寿命。多孔纳米添加剂工艺流程如图1。
 

(责任编辑:花间一壶酒)
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