润滑油及其工艺：第九章 废润滑油再生

1、第九章 废润滑油再生9.1 概述9.2 废润滑油的组成、性质和报废标准9.3 废润滑油再生工艺 废润滑油的预处理方法 废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 蒸馏-硫酸-白土工艺 预处理-蒸馏-糠醛-白土工艺 加氢精制工艺1废润滑油（used oil）：润滑油在各种机械、设备使用过程中，由于受的氧化、热分解作用和杂质污染，其理化性能达到各自的换油指标，被换下来的油统称废润滑油（通常简称废油）第九章废润滑油再生 9.1 概述一、范畴 废内燃机油； 废齿轮油； 废液压油； 废专用油（包括废变压器油、废压缩机油、废汽轮机油、废热处理油等）二、种类2第九章废润滑油再生 9.1 概述废润滑油处理前后的效果对比3第九章

2、废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质一、废润滑油的组成和性质以废柴油机油为例，废柴油机油一般是黑墨液状，原因：柴油机工作温度较高，机油变质较深。（内因）柴油燃烧不完全产生的炭微粒，随燃气泄漏入曲轴箱，或者粘附在汽缸壁上被循环流动的润滑油带入曲轴箱。（外因） 根据活塞环密封情况，废柴油机油中可能基本不含柴油，也可能含柴油量高达15%及以上，前者的粘度可能上升（见下表），后者粘度则明显下降。 4第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质废柴油机油和新油的组成/性质对比与新润滑油相比，废润滑油的黏度、闪点、密度有所改变，酸值、机械杂质、多环芳烃、胶质沥青质、金属含量、残炭、灰分、戊烷不溶物、

3、总沉淀物有所增加，但是新旧润滑油的主要组成都是基础油，可再生利用率一般可达70%左右组成/性质柴油机油1柴油机油2新油工作100小时后工作900小时后新油工作100小时后粘度（100C， mm2/s）10.9811.6715.5810.9811.02酸值（mgKOH/g）0.0220.430.400.160.53残炭（%）0.470.701.460.310.57灰分（%）0.0720.032-0.0600.009机械杂质（%）0.0060.044-0.0160.113总沉淀物（%）00.371.0200.40化学组成（%）饱和烃53.352.154.9-70.5轻芳烃10.912.510.9-

4、4.9中芳烃16.215.916.0-6.9重芳烃15.716.012.0-11.5胶质2.83.26.2-5.65第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质二、废润滑油中杂质的分类1. 按杂质的物理化学来源可分为两类： 1）机油在使用中混入了水分、尘土、燃油、燃油产生的炭微粒（积炭）和机件磨损产生的金属粉末等杂质 2）机油逐渐变质，生成了氧化物、有机酸、胶质和沥青状物质。 6第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质二、废润滑油中杂质的分类2. 按杂质的溶解度可分为三类： 1）可溶于润滑油的过氧化物、羟基酸、无机酸、胶质 2）微溶于润滑油的羟基酸、沥青质酸 3）悬浮于润滑油中的沥青质

5、、半油胶质、碳青质、尘土、金属屑及其它磨粒等杂质7第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质二、废润滑油中杂质的分类3.将废润滑油所含的杂质成分分为11类：1）灰尘、泥沙、纤维、金属粉末等机械杂质；2）轻质油（汽油、煤油、柴油）；3）水分；4）炭粒；5）碳青质、油焦质；6）氧化发生的胶质及沥青质；7）酸类：主要是油溶性有机酸，有时也含有水溶性酸（包括无机酸和低分子量有机酸）；8）过氧化物和氢过氧化物；9）中性含氧化物，包括脂类、醚类和某些羧基化合物；10）皂类；11）添加剂消耗后产生的化合物。8第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准1.内燃机油的报废标准（即更换

6、依据）： 1）合理的换油期首先以保证对机械设备提供良好的润滑为前提。由于机械设备的设计、结构、工况和润滑方式的不同，润滑油在使用过程中的变化也各有差异。一般说来，换油周期必须视具体的机械设备在长期运行中积累和总结的实际情况，形成国家标准或行业标准，制定必须换油的特定极限值，凡是超过此极限值，就该换油。9第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准1.内燃机油的报废标准（即更换依据）： 2）常用的换油依据有两种： 按时换油：我国车用汽油机油的换油周期一般为5000公里，如果是合成油则可以达到10000公里以上；车用柴油机油一般为8000-15000公里，而挖掘机和推土机用柴

7、油机油一般为200-300小时。 按质换油：根据使用中润滑油的指标变化确定，凡是其中有一项不合格，就应该考虑换油。10第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准1.内燃机油的报废标准（即更换依据）： 3）换油依据标准：为了规范按质换油，润滑油的更换一般都有相应的国家标准或行业标准综合分析润滑油的换油标准，润滑油之所以不能提供良好润滑，是因为黏度、闪点、密度改变过大，酸值、机械杂质、多环芳烃、胶质沥青质、金属含量、残炭、灰分、戊烷不溶物、总沉淀物增加过多11第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准2.确定润滑油换油期的简单试验方法 1）黏度试验：

8、用直径0.5cm、长20cm的玻璃试管，装入高度19cm的新油，封好口；另用一只同样的玻璃试管，装入等量的使用中的内燃机机油，也封好口。在相同的温度下，将两者同时颠倒，记录其中气泡上升的时间，如果两者相差20%时，说明使用油的黏度已增加或减少20%，应该更换机油12第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准2.确定润滑油换油期的简单试验方法 2）斑点试验： 斑点试验是检验油品油泥和分散能力的简单试验方法。将一滴油样滴在滤纸上，即会产生2个或3个圆圈。油斑通常由沉淀圈、分散圈和油圈组成。 13第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准2.确定润滑油

9、换油期的简单试验方法 2）斑点试验： 油品随着使用时间的延长，逐渐老化变质。油品被氧化的同时，积聚的烟炱等污染物也越来越多，分散能力变弱直到完全丧失润滑油斑点试验序列模型图1图2图3图4是否达到换油期没有没有没有达到现象新油或使用时间很短的油使用一段时间，但油泥量很小的油：少量油泥、无沉淀圈、分散圈发达并接近油圈含大量油泥，接近换油期的油：大量油泥、沉淀圈为黑色、分散圈明显变黑、接近丧失分散能力达到换油期的油：沉淀圈为密集的黑斑、无分散圈、丧失了分散能力，报废14第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准3.辩证看待换油期 1）在内燃机油的应用管理中，如何确定合理的换油

10、期始终是最重要的课题之一。一方面内燃机油质量不断的升级换代使换油期延长；另一方面内燃机的热负荷和机械负荷不断提高，以及操作条件的苛刻化使换油期缩短。这两个因素相互交替的变化使得不能一劳永逸地确定一个可长期执行的换油期。 2）换油期过短，浪费油的质量、浪费劳动力、不利环保。 3）换油期过长会使机器受到损害而增加维修费、缩短其使用寿命。15第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准 在汽车的操作费用中，内燃机油费用占的比例很小(1%)。 燃料零部件轮胎及管件维修润滑油其它35.418.410.911.51.522.3管理养路费维修燃料润滑油保险轮胎大修基金30162270.

11、51.5419燃料轮胎维修贬值管理润滑油3762716131表1 美国卡车联合会报告中汽车操作费用 %表3 美国对115个主要车队操作费用比例调查结果 %表2 茂名石化公司运输公司汽车运行费用调查结果 %16第九章废润滑油再生 9.2废润滑油的组成和性质三、废润滑油报废标准 内燃机油过度变质而不换油，对内燃机的使用寿命及维修费用影响很大康明斯公司做过试验，如果换油期从15000km延长到50000km，其发动机寿命随油质量高低可减至5080%。在过度延长换油期后，磨损部位的磨损值成数倍增加，活塞清洁性也大大下降。结果发动机大大增加维修费用或提前报废17第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺

12、 一、概述 废润滑油再生：将废油经处理或精制，除去变质的和混入的杂质，同时根据需要，加入适量的添加剂，使其达到一定种类新润滑油标准的过程综合各国文献，废油有以下几种处置方法： 丢弃 道路油化 焚烧和作为脱模油 废润滑油经脱重金属后作为燃料 再生成为润滑油18第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 一、概述 近年国际上将废油再生工艺分为三类： 第一类：再净化工艺（Reclamation），包括沉降、离心、过滤、絮凝，可以一个或几个联用，也称为简易再生、预处理，目的在于脱去水分、悬浮的机械杂质和由于乳化剂和清净分散剂的作用而以胶体状态稳定分散的机械杂质 第二类：再精制工艺(Reprocessi

13、ng)，在再净化的基础上增加化学精制或吸附精制，即以酸、碱、白土、加氢、化学脱金属或化学破乳等为基础的精制，可生产非苛刻条件下使用的润滑油、金属加工液、脱模油、清洁的燃料、清洁的道路油等19第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 一、概述 近年国际上将废油再生工艺分为三类： 第三类：再炼制工艺(Rerefining)，包括蒸馏在内的再生工艺流程，例如蒸馏-酸-白土、蒸馏-加氢等，生产符合天然油基础油质量要求的再生基础油，调制低、中、高档的油品，质量与从天然油中生产的相近。再炼制工艺最为复杂，可加工原料范围较宽20第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 沉降、离

14、心和过滤是脱除润滑油中的水分和机械杂质最常用的方法，而絮凝和抽提絮凝法是除去胶体状态的固体粒子的有效方法1.废润滑油的沉降 废润滑油的沉降是利用油、机械杂质和水比重的不同，通过加温降低粘度等手段使水分和机械杂质等沉淀出来。 沉降进行时，升高温度可以降低废润滑油粘度，利于沉降，沉降温度常以70左右为宜。 沉降法可以减少后续工艺的处理难度，具有设备简单，操作方便，成本低廉，处理效果好等特点，是除去油液中大颗粒杂质的必要过程。 21第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 2.废润滑油的离心 离心法和沉淀法一样是也是按照两相的密度差实现固液或液液的分离，不同点在于离心分离

15、的推动力为较重力大很多的离心力。 废润滑油的离心法分为清洗法和澄清法。清洗法适用于分离含水量较大的油品，废润滑油在离心机中分离为两个密度不同的液相，实现连续的分离。澄清法适用于含有大量固体杂质、炭粒、油泥的废润滑油，此方法不能连续的分离出沉淀，需要定期清理。 离心机处理废润滑油的处理能力与废润滑油中的含水量有关，含水量较低时效率下降。 22第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 3.废润滑油的过滤 废润滑油的过滤是采用过滤介质的两边压差为驱动力，使大颗粒机械杂质截留在过滤介质上，将机械杂质颗粒与油液分开的过程。为改善过滤速度，通常采用升高温度、加入助滤剂的方法4.

16、废润滑油的絮凝 带同种电荷的机械杂质等颗粒以胶体状态分布在油中，因此粒子之前存在电斥力和分子间引力，絮凝剂所起的作用就是中和这些粒子使其丧失斥力，距离缩小到其引力半径，发生絮凝，小颗粒变大析出。絮凝后澄清油收率在75-95，澄清油可用适量吸附剂如活性炭、活性氧化铝、硅胶、白土等处理23第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 5.抽提絮凝 抽提絮凝是利用有机极性溶剂的选择溶解能力，将废油中的固体颗粒絮凝，同时由于所选溶剂对相对分子质量高的物质溶解力有限，使相对分子质量大的生灰物质、聚合型添加剂等沉淀下来。抽提絮凝既抽出基础油又絮凝出杂质，抽提絮凝溶剂一般采用甲乙酮、

17、正丁醇、醇酮混合物（含正丁醇、异丁醇、甲乙酮）、正己烷与异丙醇的混合物等24第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 6.化学脱金属 废润滑油尤其是内燃机油通常又含有金属盐型清净分散剂、抗氧抗腐剂，通常为钙、锌、钡盐类，废润滑油中还有来自燃料的有机盐类，这些重金属盐容易在蒸馏塔流速缓慢的地方形成沉积物，也会对加氢催化剂产生毒害，因此对某些工艺要考虑脱除重金属的问题。 内燃机油的脱金属通常采用硫酸铵或硫酸氢铵水溶液处理，脱金属过程是一个复分解反应，即重金属盐与硫酸铵复分解，生成不溶性的重金属盐25第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 二、废润滑油的预处理方法 7

18、.热处理 热处理能破坏润滑油中的添加剂，热处理的方法通常有两种，高温热处理（320370、30min）和低温热处理（280320、60min）。 经过热处理的废润滑油清净分散剂失效，机械杂质等成灰物质沉淀析出，容易滤去，因此处理油的灰分显著下降。 热处理油直接去蒸馏，可大大减少塔板结焦，直接去酸洗或溶剂精制也比较容易。 热处理并不能破坏所有的添加剂，热处理油直接去加氢会造成催化剂的结焦失活和管路堵塞26第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 在废润滑油的再生过程中，蒸馏是很关键的一步单元操作，蒸馏效果的优劣直接影响到后续的精制操作。 蒸馏可脱去预处理中残存的水

19、分，除去混入的轻馏分油，将废润滑油中的胶质、沥青质、添加剂、重金属盐大部分留在减压渣油中与减压馏分油分离，减少后续工艺的负荷。 通常废润滑油蒸馏前都要进行前述的预处理操作，除去大量的固体颗粒，减少结焦。 用于废润滑油蒸馏的通常有釜式蒸馏，常减压蒸馏等，薄膜蒸发，分子蒸馏，带土蒸馏等27第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 1.釜式蒸馏 釜式蒸馏是一种简单蒸馏，属于间歇操作，具有灵活方便的特点，适用于小规模处理2.闪蒸-减压蒸馏 平衡闪蒸是油品经过加热进入闪蒸罐，在一定温度和压力下迅速分离，除去废润滑油中的水和轻馏分油。平衡闪蒸采用平衡汽化，在实际情况下无法达

20、到相平衡，分离能力有限。28第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 3.分子蒸馏 分子蒸馏是一种高效的非平衡蒸馏技术，依靠不同物质分子运动平均自由程的差别（即分子质量的差别）来实现物质的分离，具有真空度高（0.13Pa，相对于传统蒸馏的2007000Pa）、受热时间短（几秒几分钟）、拔出率高的优点分子蒸馏原理图29第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 3.分子蒸馏分子蒸馏的这些优点正好适用于废润滑油的蒸馏。对于混杂有多种性质不同的废内燃机油，适合采用多级分子蒸馏进行不同切割得到更多馏分。分子蒸馏用于废润滑油蒸馏，可得到更窄的

21、馏分，并提高收率，得到多个黏度性质不同的基础油馏分，增加了馏分数量，有利于润滑油的复配。30第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 3.分子蒸馏 分子蒸馏再生废旧润滑油技术的整个工艺装置由过滤器(去除固体杂质)、薄膜蒸馏器(分离轻质组分汽柴油部分和水分)、分子蒸馏器(分离润滑油基础油和重质部分)、制冷机组、导热油炉、高真空机组、自动控制、循环泵主要设备组成。 主要工作过程为分离轻油和分离重油31分子蒸馏再生废润滑油生产工艺流程图 32第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 三、废润滑油的蒸馏与分子蒸馏 3.分子蒸馏 利用分子蒸馏技术再生废旧润滑油经济效益远

22、高于其他方法。 某废旧润滑油经分子蒸馏出的产品成分：汽柴油部分占14，润滑油基础油占78，重质组分(重质油)占5，水分和机械杂质占3。33第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 该工艺由蒸馏处理、硫酸精制和白土精制三个单元构成。 蒸馏硫酸精制白土精制废油再生油34第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 蒸馏处理：除掉水分和轻油。可以用单独釜施行，先常压蒸出水分、汽油和煤油馏分，再在减压或水蒸气蒸馏之下将轻质润滑油和柴油馏分蒸出，此时控制液相温度在330340C保持2h以上，同时采样分析，至釜内残油粘度达到预期值为止。这里的热处理作用，

23、破坏了无灰添加剂和含磷化合物，利于后面的硫酸精制和白土精制。 硫酸精制：利用硫酸与饱和烃不起化学反应，而与胶质、沥青质、氧化产物、烯烃等非理想组分反应并形成酸渣，因此可用适量的硫酸脱除废油中的杂质。按通常条件进行反应即可。由于蒸馏时的热处理破坏了添加剂，硫酸用量相当低。 白土精制：通过吸附精制作用改善再生油颜色。加入白土2%，升温至120C搅拌90120min。35第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 1.白土精制原理： 利用活性白土具有选择性吸附的特性，易于吸附废油中存在的沥青质、胶质、有机酸、酯类、皂类、含氮化合物和含硫化合物等极性物质，而对油的吸附能力较弱

24、，从而达到精制废油的目的 天然白土的来源为白灰色粘土（蒙脱石、纳长石、石英），主要成分为 Al2O3和 SiO2。天然白土不宜直接作为吸附剂使用，要经过处理使其变为活性白土（比表面积大）才具有良好的吸附性能。 白土对烃类物质的吸附顺序由强到弱依次为：沥青质胶质芳香烃环烷芳烃环烷烃。活性白土36第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 2.白土精制工艺：分为接触法和渗滤法两大类 1）接触法： 最常用的吸附精制方法，该方法是将粉状的白土与油品搅拌混合成悬浮液，并在加热炉中加热到一定的温度，然后在蒸发塔中保持一段时间，达到吸附平衡后进行过滤，得到精制后的油品。该工艺主要包

25、括原料油与白土混合、加热吸附、过滤分离三个过程。37第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 2.白土精制工艺：分为接触法和渗滤法两大类 1）接触法： 具体流程：原料油经加热后进入混合器与白土混合20-30min，然后泵送到加热炉。加热温度因油品性质不同而相差很大。加热以后进入蒸发塔，从塔顶蒸出在加热炉中裂化产生的轻组分和残余溶剂，然后打入中间罐，进而打入史氏过滤机，滤掉绝大部分白土。由于这种过滤机滤布较粗，一般还需通过板框过滤机再过滤一次，以保证产品无固体颗粒存在。38第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 2.白土精制工艺：分为接触

26、法和渗滤法两大类 2）渗滤法：该方法是让油品通过装有粒状白土过滤层的吸附柱，在油品通过白土过滤层的过程中，油品中的杂质被白土吸附，从而达到除杂的目的。油品从吸附柱的上部进入，精制后的油品从柱的下部流出。此法缺点是效率太低，一次投资太大，油料损失大，故在大规模工业生产中已不见用。39第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 3.白土精制的主要工艺条件 主要工艺条件为：精制温度、白土用量和接触时间1）精制温度：油的粘度越低，白土吸附的速度就越快，杂质越容易吸附到活性白土的表面上。但是加热的温度过高，油料便容易分解。因此应针对具体情况，选择不同的精制温度。2）白土用量：白

27、土的添加量越高，精制油的质量就越好，但是白土添加到一定量后，精制油的质量提高就不再显著，而且随着白土添加量的增加，油的收率会降低，还会增加过滤机的负荷，因此白土的添加量并不是越大越好，应该根据实际情况选择适当的白土添加量。3）接触时间：为了保证精制油的质量，将杂质充分的吸附掉，必须保证足够的油品和白土的接触时间。但是接触时间的增加，会导致油品在蒸发塔中油品的氧化程度加深或者分解量的增加，因此，选择合适的接触时间也是非常重要的。 40第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 四、蒸馏-硫酸-白土工艺 4.蒸馏-硫酸-白土工艺总结 硫酸-白土精制工艺是废润滑油再生中较简单和成本较低的方法, 但是产生大量的酸性气体SO2及难以处理的酸渣、酸水等，污染环境，危害操作人员身心健康。在2010年以前，本方法在我国应用，目前由于环保法规的严格，主要采用低污染的洁净处理法41第九章废润滑油再生 9.3废润滑油再生工艺 五、预处理-蒸馏-糠醛-白土工艺 1.概述为了避免硫酸精制造成的环境污染（酸气酸渣和酸水），上海润滑油厂和洛阳石化工程公司炼制研究所共同开发了无污染工艺：预处理-蒸馏-糠醛-白土工艺42第九章废润滑油再生