废润滑油再生工艺分类与研究进展

冯 全，马章杰，赵庆祥，赵 林，郭大光

（辽宁石油化工大学 石油化工学院，辽宁 抚顺 113001）

基于全球经济的快速发展，润滑油的使用量不断攀升。2010年，我国的润滑油使用量已达到530万t·a-1，2011年我国的润滑油实际消费量是710万t，由此产生废润滑油量约有350万t。据预测2020年我国废润滑油将达到 720万 t·a-1[1，2]。

润滑油属于宝贵的石油资源，它是仅次于燃料油的第二大石油产品。润滑油在使用过程中会慢慢失去减摩擦耐磨损的能力，当其不能满足工作需要时就会失去应用价值而成为废润滑油。由于人们对废润滑油的价值认识不够，常常会把废润滑油当做废物倒掉或者当做燃料直接烧掉，这样不仅会造成资源的浪费，而且还会对环境造成严重的污染。废润滑油具有污染性和资源性的双重特性，所以对废润滑油进行回收再利用，不仅可以使资源得到了重复再利用，而且还减少了对环境的污染。所以对废润滑油进行回收再利用是一件利国利民的大事。废润滑油再生项目也得到了国家的大力支持，该项目享受国家免税政策。

1 废润滑油再生工艺的分类

现有的废润滑油再生工艺可以分为再净化、再精制以及再炼制3类，其划分主要是依据润滑油的变质的程度和变质的机理。

1.1 再净化工艺

润滑油在使用的过程中会因各种原因而进水，并且还会有尘埃、机械磨损下来的金属粉末及铁金属锈蚀产生的铁锈浸入。因此，需要对设备中的润滑油定期进行再净化，来除去润滑油中的水及机械杂质后再循环使用。再净化工艺是一种简易的再生废润滑油的工艺，它主要是以脱水除杂为目的，其中也包括脱臭、脱溶解气。

以脱水除杂为目的的再净化工艺，一般是先将废油加热至适当的温度，然后用沉降或离心或过滤，或将3种分离手段中的两种结合起来使用，甚至3种结合起来使用。还有一类常见的的脱水除杂工艺，是采取真空热闪蒸快速脱水与过滤相结合的方法，这种装置在工厂中多数是定型装置，而且很多都有专利权。对于单纯用沉降、离心法难以奏效的废油，脱水除杂可采取加入絮凝剂后沉降或离心的方法，这种方法现在在再净化工艺中应用广泛。至于脱气及脱臭，常常采取减压汽提或真空下循环的方法[3]。

1.2 再精制工艺

再净化工艺适用于劣化初期的润滑油再生，但对变质严重的润滑油采用再净化技术是不能除去一些非理想组分和胶质杂质的，对于这些废润滑油单纯的采用物理方法进行净化再生已不能达到再生的目的，这时就需用化学方法进行精制再生。

废润滑油的再精制工艺是包含化学精制或吸附精制的工艺流程，不包含蒸馏、加氢等设备复杂的单元操作。有酸和无酸两种精制工艺是两种主要的再精制工艺，其中无酸环保精制工艺发展较快。目前，国内绝大数的的废润滑油再生企业都采用混合溶剂精制法。美国能源部研究中心开发的BERC工艺就属于再精制工艺，该工艺就是用正丁醇、异丙醇、甲乙酮3种溶剂按照50∶25∶25的比例配成混合溶剂来精制废润滑油的。Zahrani[4]和Jesusa Rincon[5，6]等分别用2-丙醇、1-丁醇及甲乙酮作为萃取剂，考察了萃取剂与废润滑油的比例不同时再生油的产率及质量。有酸精制工艺是比较早的废润滑油再生工艺，该工艺是先将废润滑油用浓H2SO4进行酸洗，但是该工艺产生的酸渣会对环境造成严重的危害，并且强酸会对设备造成严重的腐蚀，所以，目前废润滑油再生企业基本都不采用该工艺。

1.3 再炼制工艺

再炼制工艺，是指在工艺流程中包括蒸馏、加氢等复杂工艺在内的废油回收工艺，能除去废油中全部添加剂及变质产物和外来杂质，得到质量与天然基础油相近的再生基础油，在加入与新油配方相同的添加剂后，可达到与天然润滑油相同的质量水平。再炼制工艺最为复杂，可加工原料范围较宽。其处理工艺主要包括：蒸馏-白土工艺、预蒸馏－抽提絮凝-蒸馏-白土工艺、闪蒸—热处理—超临界抽提-白土工艺、加氢精制工艺。

1.3.1 蒸馏-白土工艺 该工艺也是在大型废油再生厂采用较多的工艺。它不受规模的限制，在较小的再生厂中也可以用。废白土虽然也有环境问题，也需要处置，但是比酸渣要好处理很多。

1.3.2 预蒸馏-抽提絮凝-蒸馏-白土工艺 这是美国能源部研究中心开发的废油再生工艺。用这个工艺生产的基础油配制的发动机润滑油，通过了SE级的发动机试验。

1.3.3 闪蒸-热处理-超临界抽提-白土工艺 废润滑油先经过蒸馏，将水及汽柴油馏分拔出，拔头油再经过200～420℃的温度进行热处理，然后再进行超临界抽提。超临界抽提后的馏分经过白土处理后，可得到合格的基础油。

1.3.4 加氢精制工艺 采用加氢精制工艺处理废润滑油设备和维修费用较其它工艺高，但现在世界上最大最现代的废油再炼制装置都是采用蒸馏－加氢精制工艺，美国和德国的两个世界上最大的废油再生厂用的就是此工艺。主要的加氢工艺有：KTI、Snamprogetti、HyLubre、REVIVOIL工艺。

（1）KTI工艺：该工艺是需要分别在常压和减压两种条件下进行蒸馏，再将减压得到的馏分油进行进一步的加氢精制，回收率能达到80%～85%，但是该工艺的反应条件比较苛刻，要求不超过250℃的温度，并且如油品中含氯化石蜡就不可以采用该工艺进行处理。

（2）Snamprogetti工艺：该工艺是意大利SnamprogettiS.P.A.公司将IFP工艺进行了进一步的优化得到的新工艺。该工艺将废油先经常压蒸馏除水和轻油后，再用丙烷进行抽提、真空蒸馏，这时可获得少量的润滑油的基础油，残余组分再用丙烷抽提1次，然后将剩余部分全部送去加氢精制即可。

（3）HyLube工艺：该工艺[7]首先在高温高压环境中使含有沥青质和金属的重质油与润滑油及其轻组分分离，再进行催化加氢，并且在加氢过程中也进行了脱硫脱氮的处理。该工艺可得到高质量的润滑油基础油，该基础油达了到Ⅱ类基础油要求，收率可达到70%左右，同时还会得到十六烷值较高的低硫柴油。PURALUBE股份有限公司曾获得UOP的HyLube技术授权，可生产高标准基础润滑油。

（4）REVIVOIL工艺：该工艺是由意大利的Viscolube公司开发的，该工艺能够炼制出高质量润滑油。该工艺得到的润滑油的回收率达72.63%，得到沥青收率12%，并且没有造成环境污染，还能大大的减少能源及额外材料的消耗。

2 国内外的新型废润滑油再生工艺

2.1 Recyclon工艺

Recyclon工艺是将钠在有机还原反应中的机理应用于废润滑油再生当中，先向常减压蒸馏脱去水和轻油的废润滑油中加入细粉状的金属钠，利用利用金属钠高化学性除去废润滑油中的氧化物。然后将生成的各种钠盐过滑油基础油滤掉，再进行常压蒸馏，常压蒸馏分再通过3个膜蒸馏分离,可得到不同等级的润。这个过程属于环保再生过程,没有酸和白土精制过程,但是Recyclon工艺条件太苛刻,所以这个工艺没有被用于工业生产。

2.2 分子蒸馏技术的应用

分子蒸馏技术属于非平衡蒸馏技术它需要在高真空条件下进行，它不是依靠沸点差进行分离，而是由物质分子运动平均自由程的差别实现分离的，是一种新型分离技术。Zuogang Guo等[8]将分子蒸馏技术运用于处理生物质燃料油，并取得了一定的进展，为真空条件分离重质油了提供了相关的参数。国内外许多学者对该技术进行了深入研究，得了一定的进展。山东理工大学化工学院设计的0.8m2三级分子蒸馏分离废润滑油中试装置[9]，可以分别分离出汽柴油、轻质润滑油基础油、重质润滑油基础油，最后将未蒸馏出来的残渣作为重质燃料油处理。该装置分离出来的轻质油组分汽柴油部分占8%；重质润滑油基础油部分占76%；胶质重质油部分占13%。

2.3 短程蒸馏技术的应用

短程蒸馏和分子蒸馏一样也需要高真空条件，使加热面上被蒸发的分子经过尽可能短的距离达到冷凝面进行冷凝，进而实现液-液分离的蒸馏过程。该工艺主要采用旋转式刮膜式短程蒸馏器。四川大学的周松锐[10]等人采用短程蒸馏加白土补充精制工艺对废润滑油再生工艺进行试验研究，利用该技术得到的再生润滑油达到了新润滑油的技术指标。他们研发的短程蒸馏设备包含两级膜处理过程，一级膜蒸发出来轻质润滑油基础油，二级膜蒸馏出重质润滑油基础油，经过短程蒸馏器蒸馏出的重质润滑油馏分中剩余的杂质，还需要通过补充精制将其除去。利用该技术可以得到高质量的再生润滑油，并且工艺流程简单，回收周期短，在反应过程中不会有酸碱的加入，所以反应过程中不会对设备造成腐蚀，是一种环保、高效的再生工艺。目前，四川久远化工技术有限公司就主要以生产短程蒸馏设备为主，在2010年5月，由该公司开发研制的DZ-3600型短程蒸馏设备是当时国内最大的整体式短程蒸馏设备，该设备最后被用于山东淄博60kt·a-1废润滑油再生项目。

2.4 无机膜技术的应用

该技术是以具有选择透过性功能的薄膜为分离介质，通过在薄膜两侧施加一种或多种推动力，使薄膜两侧产生压力差，使原料中的某些组分选择性的优先透过膜进而达到混合物分离。早在1994年南京工业大学就成立了膜技术研究所，一直致力于对无机膜的开发及应用。该研究所开发的无机膜在国内处于领先水平。由于废润滑油的粘度高，所以应选用超滤型无机膜来除去废润滑油中的杂质成分。Mynin[11]等采用图1工艺处理工业润滑油、变压器润滑油、发动机机油，在实验室条件下除发动机润滑油外均达到再使用标准，再生的发动机机油则可以作为润滑油的基础油。

图1 膜法简单处理废润滑油的工艺简图Fig.1 Schematic drawing ofwaste lubricant disposal by membranemethod

利用无机超滤膜处理可以有效地除去废润滑油中的超细颗粒和胶体杂质。该工艺无污染，装置简单，属于环保高效工艺，有一定的推广价值。利用膜分离油品的前提是先制备出合适的无机膜，以提高分离效果，并且对环境不会造成污染。将无机膜技术应用于废润滑油的再生，需要考虑到废润滑油粘度比较高的问题，目前降低润滑油粘度的方法主要有3种：提高废润滑油温度，采用超临界技术，加入汽油进行稀释。无机膜处理废润滑油工艺，是一个新型的工艺，目前，国内对这方面的研究还处于实验阶段，距离工业化还有很长的路需要走。

3 结语

随着石油资源日益紧张及世界各国对环保要求的不断提高，无论从环境保护、资源利用还是经济的角度来看，废润滑油回收再利用都应得到重视。国外很多国家对废润滑油再生企业都有很多优惠政策，并且注入了大量的资金用于废润滑油再生工艺的研发，以保证废润滑油再生工艺朝着环保、高效、经济的方向发展。但是由于国外先进设备所需的设备要求和操作费用很高，因此国内多数废润滑油再生企业仍然采用高污染的白土工艺。我国应该加大多废润滑油再生的政策支持和引导，开发符合我国基本国情的废润滑油再生工艺。在近些年废润滑油再生新工艺中分子蒸馏技术和短程蒸馏技术都比较适合在国内进行推广，建议政府科技部门应加大对这两项技术的开发和推广的投入。山东理工大学化工学院设计的0.8m2三级分子蒸馏分离废润滑油已经进行了中试，并且得到高质量再生油。短程蒸馏技术处理废润滑油再生的研究也取得了很大的发展，其中北京化工大学和四川大学对该技术的研究取得了很大的进展，并且有一些设计已经通过了中试，实现了工业化。Recyclon工艺和无机膜技术还都只是在理论研究和实验阶段，相信在不久的将来也会有进一步的发展。

[1] 高小玫.关于废旧润滑油再生行业发展的提案[N].中国能源报（第004版），2012-03-12.

[2] 刘建芳，等.废润滑油再生技术与研究进展[J].武汉工业学院学报.，2010，29（3）.

[3] JLow Kun-She，LeeChnonogy-Kheng，Lee Yong Kong.Decolorisation of crude palm oil by acid-activated spent bleaching earth[J].Journal of Chemical Technology＆Biotechnology，2008，72（1）：67-73.

[4] SM Al Zahrani,NOElbashir,A EAbasaeed.AMethod ofPredicting Effective SolventExtraction Parame-Ters for RecyclingofUsed Lubricating Oils[J].Chemical Engineering and Processing,2002,41:765-769.

[5] Jesusa Rincon,Pablo Canizares,Maria Teresa Garcia,et al.Waste Oil Recycling Using Mixtures of Polar Solve-Nts[J].Industrial&EngineeringChemistry Research,2005,44（20）:7854-7859.

[6] Jesusa Rincon,Pablo Canizares,Maria TeresaGarcia,et al.Regeneration of Used Lubricant OIL by Polar Solvent Extraction[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2005,44（12）:4373-4375.

[7] New Dimension OfRe-refining[C].Germany:Christian Hartmann,2006:2-11.

[8] ZuogangGuo,ShurongWang,YuelingGu,GuohuiXu,Xin Li,Zhongyang Luo.Separation Characteristicsof Biomass PyrolysisOil in Molecular Distillation[J].Separation and Purification Technology,2010,76（1）:52-57.

[9] 孙红翠，傅忠君，王倩倩.国内外废润滑油的再生工艺技术[J].石油规划设计，2011，4（7）：17-21.

[10] 周松锐，尹英遂，王媛媛，等.短程蒸馏技术在废润滑油再生工艺中的应用[J].化工进展，2006,25（11）：1371-1374.

[11] MYNIN V N,SMINRNOVA E B,KATSEREVA O V,et al.Treatmentand regeneration ofused lubeoilswith inorganicmembranes[J].Chemical and technology of fuels and oils，2004,40（5）:345-361.