小試研究情況

1、附件 3技術報告摘要“分子蒸餾 -固定床吸附工藝，較“分子蒸餾 - 白土法工 藝更具先進性，無“廢水 、“廢氣、“廢渣三廢排放，較“分 子蒸餾 - 加氫法相比具有投資少，平安高，見效快等優(yōu)點。且 提純的根底油，各項性能指標到達國標I類潤滑油根底油標準， 對該項技術開展和普及對我國及世界經(jīng)濟可持續(xù)具有里程碑意 義。一、技術開發(fā)背景 節(jié)能環(huán)保是當今社會可持續(xù)開展的兩大主題， 廢潤滑油的再 生利用工程同時擁有這兩大主題。能源緊張是經(jīng)濟開展的瓶頸。 隨著我國現(xiàn)代化步伐的加快， 經(jīng)濟飛速開展， 石油資源的日益枯 竭，人類環(huán)保意識的增強把，有限資源重復利用，打造一個良性 的循環(huán)經(jīng)濟，這是社會開展的方向。廢

2、潤滑油再生利用正適合了這一方向， 廢潤滑油的回收、 提 純和循環(huán)利用也受到了世界各國的高度重視。 保護環(huán)境是關系生 存、造福子孫千秋的頭等大事， 中國及至全世界都在為之而努力。 廢潤滑油的統(tǒng)一管理、 統(tǒng)一回收、 集中處置利用在各個環(huán)節(jié)上達 到環(huán)保要求，也是社會開展的必然趨勢。 廢潤滑油再生加工利用， 將對節(jié)約能源、保護環(huán)境，做出重大奉獻。廢潤滑油經(jīng)過適當?shù)墓に囂幚恚?除去變質成分和雜質等有害 成分后， 成為再生潤滑油或者潤滑油調和組分。 本技術符合國家 的產(chǎn)業(yè)政策、能源政策、環(huán)境政策和“節(jié)能減排型原料路線及 資源高效合理循環(huán)利用的國民經(jīng)濟可持續(xù)開展的根本國策； 工程 布局有序，做到了功能區(qū)域明

3、確，收運、處置、銷售、三廢處理 集于一體化，防止了產(chǎn)生二次污染，生產(chǎn)環(huán)境友好。工程產(chǎn)品質 量與傳統(tǒng)的國內“酸堿白土精制法和“蒸餾溶劑精制白 土精制法技術相比，產(chǎn)品質量好、能耗低、收率高，根本無污 染，廢渣易于綜合處理利用，與國外“蒸餾加氫精制法工藝 技術相比，工藝過程簡單、設備投資少。二、國內外研究開發(fā)現(xiàn)狀 國內外對廢潤滑油再生利用己經(jīng)多年的研究， 有幾種方法回 收利用廢潤滑油， 20 世紀 60 年代，硫酸白土再生工藝曾經(jīng)是廢 油再生的主要工藝， 但由于硫酸精制時產(chǎn)生粘稠黑色的難以處置 的酸渣，同時還產(chǎn)生有害氣體二氧化硫， 對環(huán)境污染嚴重。 目前， 這種方法整體上已經(jīng)淘汰，但是國內外還有一些

4、作坊在繼續(xù)使 用。隨著石油資源的缺乏和人們環(huán)保意識的提高， 傳統(tǒng)的硫酸精 制及其衍生工藝逐漸不能適應生產(chǎn)生活的需要。絮凝吸附別離法是廢潤滑油再生工藝改革中出現(xiàn)的一種新 型工藝，相對于硫酸精制，具有工藝簡單、腐蝕性小、污染小等 優(yōu)點。但在油液再生中需篩選適宜的絮凝劑，對于油液來說，絮 凝劑本身就是一種污染， 并會對油液中添加劑造成損害， 甚至使 這些添加劑失去作用，形成二次污染。更重要的是，對于不同用 途油液， 由于成分和污染物的不同， 需要開發(fā)不同的絮凝劑來對 其凈化，這很大程度上限制了絮凝工藝在廢油再生中的推廣應 用。溶劑精制利用某些有機溶劑對廢油中的根底油組分與添加 劑、氧化產(chǎn)物、油泥等雜

5、質溶解度不同的特性，在一定工藝條件 下，將根底油與雜質分開，獲得再生油。劑油比、溫度及溶劑輔 助添加劑都是影響溶劑精制潤滑油根底油性質的重要因素， 溶劑 處理不僅需要消耗大量試劑，還要增加污水處理的負擔。加氫精制對裝置的建設、 運行、檢修、維護都要求比擬嚴格， 假設是附近沒有氫氣來源， 還需要自建昂貴的制氫裝置， 假設非大規(guī) 模連續(xù)生產(chǎn)難以實現(xiàn)，目前國內外應用還相對較少。近年來，世界很多國家對廢油的再生工藝進行了深人的研 究，側重于環(huán)境保護，研發(fā)一種大型化、高品質、高效率且不污 染環(huán)境的綠色工藝設備是廢油再生的主要研究方向之一。分子蒸餾技術是一種新型的液 - 液別離或精制技術，是利用 混合物組

6、分中不同分子運動的平均自由程的差異不同而進行分 離的。其特征是蒸發(fā)面與冷凝面之間的距離小于被別離物料分子 的平均自由程， 根據(jù)被別離物系各組分的分子量不同， 分子平均 自由程的差異進行別離。液體受熱后， 輕分子的平均自由程大， 重分子的平均自由程 小，在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程 處設置捕集器， 使得輕分子不斷被捕集， 從而破壞了輕分子的動 態(tài)平衡而使混合液中的輕分子不斷逸出， 而重分子因達不到捕集 器很快趨于動態(tài)平衡，不再從混合液中逸出，這樣，液體混合物 便到達了別離的目的。三、研究開發(fā)試驗情況3.1 成立研究課題組組織成立 “分子蒸餾 - 固定床吸附課題研究小組，組

7、織工 藝人員、檢驗人員、生產(chǎn)人員、設備人員及其他相關人員在研究 組統(tǒng)一部署下分工合作，有序推動工程開展工作。制定詳細的廢礦物油系統(tǒng)研究開發(fā)方案， 明確職責及具體負 責人，明確任務內容、考核指標及時間節(jié)點。各負責人要直接參 與工程研究，并負責各部門內部的方案實施考核。同時，根據(jù)課題總體規(guī)劃制定詳細的實施進度方案， 嚴格按 照方案實施，定期對實施情況進行核查， 發(fā)現(xiàn)問題及時調整方案。 在進度方案實施前， 進行工程組全員方案交底， 使各有關負責人 都明確方案的關鍵節(jié)點， 能夠在規(guī)定的時間完成任務， 從而保證 整個研究進度方案在控制范圍內。3.2 小試研究情況本技術需采用固定床吸附， 針對吸附劑的選用

8、及工藝控制參 數(shù)，課題研究組進行了大量的小試實驗。根據(jù)固定床吸附脫色的特殊性， 需選用具有一定粒徑的固體 脫色物質， 并根據(jù)市場的局限性， 選用了脫色砂和活性炭進行脫 色實驗，脫色效果的有效判據(jù)是脫色油的色度 ISO 色號。針對暨定的兩大類脫色物質，首先，要進行選型，采用具有高效吸 附能力的一種脫色物質；然后，需對脫色條件進行設計，選取最 佳的脫色條件溫度、配比、時間；最后，考慮到實驗的可持 續(xù)性，可以對吸附過的脫色物質進行再生實驗，運用有效的溶劑，洗脫脫色物質中的膠質、瀝青質，復原脫色物質的脫色性能，達 到循環(huán)再利用。通過小試實驗，根本確定了脫色物質，并選取了最正確的溫度、 配比、脫色時間。

9、3.3工程應用情況課題研究組通過大量的分析研究， 比照國內外廢礦物油回收 處置技術，最后設計出“預處理一一薄膜蒸餾一一分子蒸餾一一 固定床脫色的技術路線，其應用實施情況大致如下。原料與檢測儀器331.1 原料性質本工程以北京市內汽車 4S店更換下的廢潤滑油為原料，原 料的參數(shù)如下表所示：廢礦物油品指標情況分析工程指標檢測方法密度20C , kg/m3880.7-885GB/T 1884運動粘度mrl/s40 r40-67.28GB/T265100C11-14.23GB/T265傾點，C-24GB/T3535殘?zhí)浚?1.76GB/T17144酸值，mgKOH/g1.61GB/T4945閃點開，C

10、192GB/T3536331.2廢潤滑油的主要有害成分廢機油中雜質可能有：1、膠質、瀝青質、瀝青酸、碳微粒；2、含氧化合物；3、含硫化合物；4、含氮化合物；5、芳烴、烯 烴。工作時，潤滑油由于長期與金屬接觸， 受到四周空氣、溫度、 光線及其它因素的影響，在油中逐漸增加了外來的雜質， 其結果 在油中會有水分、灰塵、沙粒、金屬屑末，并在長期使用中逐漸 氧化，使得化學成分發(fā)生了變化，產(chǎn)生變質物和有害雜質。具體 來看，廢油的成因有:1被外來雜質污損油在系統(tǒng)使用過程中，最容易被各種機械雜質弄臟。 這些雜 志有金屬屑末、灰塵、沙粒、纖維物質等。這是由于摩擦機件上 磨掉下來的金屬粉末落入油中， 或者由于系統(tǒng)

11、和機器外殼密封不 嚴，使灰塵、沙粒侵入油中。2被水分混濁油在機械設備中工作時，常有水分滲入，這是由于各種機械設備的潤滑系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)，或水冷裝置不夠嚴密，使水分 流入場油中。此外，空氣中的水分也能被油吸收，因為油有吸水 性，其吸水性的大小由環(huán)境溫度所決定。3熱分解有很多種油，當它和機械設備的高溫部件接觸時，例如，處在發(fā)動機燃料的燃燒區(qū)域時，當在淬火和熾熱的金屬直接接觸時，以及在油的開關中與高壓電弧直接接觸時，便會遭受極大的局部過熱，直至發(fā)生局部燃燒的現(xiàn)象， 且能使油熱到相當高的溫 度。這時的油便發(fā)生熱分解裂化，其結果會生成膠質和焦碳， 這叫做積碳。4氧化系統(tǒng)油在使用過程中，發(fā)生化學變化的主

12、要原因是空氣中氧氣的作用。油在工作時，隨著油溫的增加、接觸時間的增長、接 觸面積的加大、與空氣接觸壓力的增大等因素的作用，都會使油的氧化程度加快和加深，其結果使油生成了一些有害物質， 如酸 類、膠質、瀝青質等。由于油中氧化物的不斷增加，引起油的顏 色變暗，粘度增加，酸值增大，油中出現(xiàn)沉淀泥渣，所以雜質含 量會不斷增加。5重金屬灰分油中金屬物質來源有兩個方面， 一是新根底油中自帶的重金 屬成分和添加劑中的重金屬， 二是設備金屬的磨損脫落。 重金屬 的存在使再生油中灰分含量超標。331.3檢測儀器本實驗所采用主要的儀器設備見表。主要儀器設備列表儀器名稱型號原油含水快速測定儀DGH1000-A4石油

13、餾程試驗機SYP2001-I電気式水分計SK-100石油產(chǎn)品密度試驗機SYA-1884石油產(chǎn)品閃點和燃點試驗機SYP1001B習全自動開口閃點測定儀3536A石油產(chǎn)品運動粘度測定器SYP1003帀 A石油產(chǎn)品水分試驗機SYP1015-IV332分子蒸餾-固定床吸附技術工藝流程由于本工程技術特點和工藝過程的純物理性，本工程擬采用“原料預處理-薄膜蒸發(fā)分子蒸餾-固定床吸附的純物理工藝路線，如下圖工藝流程圖廢潤滑油不僅要脫除其中的機械雜質、水分等，還要脫除高分子縮合物、酸性氧化物、添加劑降解物和極細微的固體顆粒物。根據(jù)這種生產(chǎn)工藝要求，利用分子蒸餾技術處置廢潤滑油提純根底油生產(chǎn)工藝裝置由 如下局部組

14、成：預處理局部、薄膜蒸餾及分子蒸餾局部、全自動固定床吸附局部。整個回收系統(tǒng)中薄膜及分 子蒸餾器配置的真空機組，排放出的不凝性氣體經(jīng)活性炭吸附器吸附后排空。333工藝控制要點333.1 預處理預處理的目的就是除去水分和機械雜質。 一般情況下廢潤滑油中潤滑油組分占7278%瀝青膠質機雜占1417%汽柴油 組分38%水分占3危右。本工藝中水分是通過閃蒸塔去除的， 常壓下水在100C臨界點會發(fā)生相變，從液態(tài)變成氣態(tài)，廢潤滑 油仍然保持液態(tài)； 由于廢潤滑油在薄膜和分子蒸餾器內， 在同一 溫度和真空工況下沸點差會更大， 氣相分壓及理化指標不同， 兩 者在一起會產(chǎn)生“爆沸現(xiàn)象，當油含水共沸時，由于二種物質

15、氣相分壓差異， 水蒸汽爆沸會導致飛濺， 從而導致別離效果不好， 因此在進薄膜和分子蒸餾前必須把廢油中水分脫除。 水分含量要 求越低越好，要求控制在 0.1%以下。廢油中的機械雜質會導致薄膜蒸餾器、 分子蒸餾器內部機構 積垢， 會導致物料泵的磨損和卡死。 本系統(tǒng)采用震動膜系統(tǒng)框式 離心機去除，指標要求過 200目濾網(wǎng)，機雜含量W 0.5%。本工藝是采用閃蒸脫水， 由于一次閃蒸脫水效率不高， 脫水 不徹底，故采用反復循環(huán)閃蒸方式。3.3.3.2 薄膜蒸餾工序 薄膜蒸餾的目的就是把預處理后的物料中的輕組分別離出 去，以免影響分子蒸餾別離效果。廢潤滑油中含有一定量的非理想組分 燃料油組分 , 必須 別

16、離出去，否那么會使?jié)櫥驼扯认陆?、閃點降低，且由于分子量 差異過大，會使輕組分在分子蒸餾器內產(chǎn)生“爆沸現(xiàn)象，導致 根底油顏色加深。 本工藝裝置是通過薄膜蒸餾器來實現(xiàn)輕組分分離。預處理合格后的原料油品進初級產(chǎn)品罐，經(jīng)預熱換熱器蒸汽換熱器預熱和導熱油換熱器 加熱后進入薄膜蒸餾器， 操作溫 度為175190C之間，真空壓力為 200400Pa之間條件下，燃 料油組分被汽化別離， 在外置冷凝器中冷凝收集， 別離后的重質 組分泵入薄膜重組分罐 20m3 罐，再去分子蒸餾器進行處置。 操作中根據(jù)真空度的上下靈活調整蒸餾溫度， 真空度高， 蒸餾溫 度可以降低，真空度低，蒸餾溫度需提高，從而使廢油中的輕組 分

17、徹底蒸出。 別離程度是根據(jù)實驗室檢測結果判斷， 主要控制指 標為薄膜重組分中輕組分含量質量百分數(shù)，即常壓下0350 C餾段組分含量不超過 1.5%為宜，過高會影響分子蒸餾別離根底 油的效果，就會導致分子蒸餾出油顏色深輕組分“爆沸帶入 的少量瀝青膠質局部 。3.3.3.3 分子蒸餾工序本工藝采用二級分子蒸餾； 2 臺 3m2 分子蒸餾器并聯(lián)作第一 級，別離經(jīng)過薄膜蒸餾器蒸餾后的重組分物料， 得到潤滑油根底 油和一次分子蒸餾重組分， 1 臺 2 m2 子蒸餾器作為第二級，別離 一次分子蒸餾重組分，得到潤滑油根底油和重油。薄膜蒸餾重組分經(jīng)換熱器提溫至230240 C進入一級分子蒸餾器， 別離出的潤滑

18、油根底油泵入根底油罐， 別離出的重組分 進一次蒸餾重組分罐，經(jīng)過導熱油換熱器加熱至260280 C,進 2 m2 分子蒸餾器作二級別離， 輕組分為潤滑油根底油泵入根底 油罐，重質組分為重油，泵入重油產(chǎn)品貯罐。重組分主要含量為瀝青膠質局部，可用于鋪設道路等。分子蒸餾器別離描述：到達進分子蒸餾條件的廢潤滑油物料 在高真空和適宜溫度下，經(jīng)布料器布料至分子蒸餾器內部圓周鏡 面，有轉動的刮板使之形成薄膜狀液面，根據(jù)分子自由程大小差 別，油膜中的輕質組分以油蒸汽形式脫出液面，在分子蒸餾器內置冷凝器被急速冷凝變成液態(tài)下流收集，這局部為根底油。由于刮板的攪拌刮板有斜角溝槽，混合液膜在旋轉刮板的動力作 用下延分

19、子蒸餾圓周器壁自上而下作螺旋離心運動，重組分沿壁而流下被收集。II It分子蒸餾器剖面圖分子蒸餾產(chǎn)品指標如下：分子蒸餾產(chǎn)品指標分析工程指標檢測標準色度，號< 4.5GB/T6540輕組分350 C以下組分,%< 1.5機雜、殘?zhí)考皹O性物質，%< 0.05GB 511-88氣味無明顯異味運動粘度40C, mm2/s22 30GB/T265粘度指數(shù)> 90GB/T1995傾點，C原料油土 2 CGB/T3535酸值，mgKOH/g< 0.03GB/T49453.334固定床吸附精制工序全自動固定床吸附器設備采用自動定位、自動提升、自動拉緊、自動壓縮風空吹、自動卸固定床

20、，真空保溫等功能，它是通 過壓力傳感器確定密封面之間壓力，同時配置粗、精過濾器，過 濾出口油品到達國標液壓設備使用油含雜質標準。經(jīng)加熱的根底油從固定床下部沿切線方向進入固定床層，自下而上流動可以使根底油將固定床松動，不至于板結導致的死 角，流體處于紊流狀態(tài)，充分到達混合吸附目的。根底油經(jīng)吸附 砂層后去粗過濾器再到精過濾器后，再進入下一個循環(huán)，根底油顏色到合格為止泵入罐區(qū)成品油罐。3.335 產(chǎn)品質量經(jīng)過分子蒸餾-固定床吸附處置后，出口油能夠到達通用基礎油I類油根底標準工程試驗結果試驗方法外觀黃色透明目測色度，號L1.5GB/T6540運動粘度40C, mm2/s21.30GB/T265運動粘度

21、100°C, mm2/s4.403GB/T265粘度指數(shù)118GB/T1995開口閃點，C231GB/T3536殘?zhí)?，m/mV 0.01GB/T17144傾點，C-18GB/T3535總酸值，mgKOH/g0.001GB/T4945334系統(tǒng)物料平衡圖系統(tǒng)物料平衡圖見下列圖:系統(tǒng)物料平衡圖根底油等產(chǎn)品平衡圖四、主要技術經(jīng)濟指標本技術符合國家的產(chǎn)業(yè)政策、能源政策、環(huán)境政策和“節(jié)能 減排型原料路線及資源高效合理循環(huán)利用的國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā) 展的根本國策。產(chǎn)品質量與傳統(tǒng)的國內“酸堿白土精制法和 “蒸餾-溶劑精制-白土精制法技術相比，產(chǎn)品質量好、能耗 低、收率高，根本無污染，廢渣易于綜合處理利

22、用，與國外“蒸 餾-加氫精制法工藝技術相比，工藝過程簡單、設備投資少。運用該技術處置提純出的根底油， 在性能上得到了很大的提升，其具體比照參數(shù)見下表。工程廢礦物油提純根底油指標參數(shù)試驗方法外觀黑色黃色透明透明目測色度號> 81.5< 1.0GB/T6540運動粘度40 C,mm/s 40-6721.30GB/T265運動粘度100C,11-144.403GB/T265mm/s )粘度指數(shù)118> 80GB/T1995開口閃點°C192231> 170GB/T3536殘?zhí)?m/m1.76V 0.01< 0.03GB/T17144傾點C-24-18<

23、-12GB/T3535酸值mgKOH/g1.610.001< 0.05GB/T4945本技術已在工程工程上成功運用，建成年處置能力3000噸的廢礦物油提出高品質油品示范工程。目前，該工程年運行本錢327萬元，可增加年收入 2115萬元。五、國內外技術比擬國外對廢潤滑油再生利用已經(jīng)有多年的研究，各類技術都較成熟。但其大局部技術都需要加氫處理， 本錢較高且操作比擬復 雜。在世界各興旺國家廢潤滑油再生工業(yè)已經(jīng)成為非常重要的工 業(yè)。大型化、高收率以及節(jié)能減排已成為其開展趨勢。德國開發(fā) 的回收工藝基于硫酸精制和蒸餾，其硫酸法精制工藝生產(chǎn)的再生 潤滑油質量較好而且產(chǎn)生的固體酸渣和廢白土的量較少；荷蘭

24、、 美國的回收工藝那么是高真空蒸出潤滑油后加氫精制，其產(chǎn)品質量好，但工藝條件要求高，投資大，設備操作較復雜。其中加氫精 制必須大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，否那么過高的加工本錢無法消化。我國在廢油再生領域處于比擬落后的技術狀態(tài)，國外已淘汰的蒸餾-硫酸-白土精制工藝仍占我國廢油再生的主導地位。新開發(fā)的白土高溫接觸再生工藝， 雖然可以減少酸污染但是仍然存在 潤滑油收率低、設備腐蝕、白土用量大和能耗較咼等缺點。廢舊 油回收、提純、循環(huán)利用率不到 5 ，不僅工藝技術落后、回收 率低、質量差、又導致二次污染。由于傳統(tǒng)的廢油處理方法能耗 高、污染大、效率低，甚至未經(jīng)任何處理當作燃燒，這不僅造成 能源、資源的巨大浪費，而

25、且嚴重污染環(huán)境。另外，潤滑油是石 油加工中的高附加值產(chǎn)品， 提煉工藝復雜、 投資大、分析費用高。本技術創(chuàng)新性地將“閃蒸離心 - 薄膜及分子蒸餾 - 固定床吸 附多種工藝組合形成成套工藝， 并在國內首次采用固定床吸附 技術對再生根底油進行精制。相比于“分子蒸餾 - 白土法，本技 術具有質量好、 能耗低、收率高、 無三廢排放等優(yōu)點； 相比于“分 子蒸餾 - 加氫工藝，本技術具有工藝流程簡潔、平安性高、投 資運行本錢低等優(yōu)點。本技術研發(fā)的固定床吸附脫色技術在廢油提純技術領域具 有里程碑式的意義， 它解決了采用以往精制技術時所存在的或能 耗高、環(huán)境污染風險大，或投資高、平安風險大等問題，采用具 有高孔隙率和高比外表積的非金屬礦吸附劑對別離出的根底油 進行精制，吸附效果好， 吸附劑可重復利用， 減少了固廢產(chǎn)生量， 節(jié)省了固廢處理本錢和吸附劑的本錢。本技術獲得了兩項創(chuàng)造專利和一項實用新型專利。 同時， 獲 得首都職工自主創(chuàng)新成果一等獎、中國質量評價協(xié)會科技創(chuàng)新 獎、北京市建材行業(yè)科技二等獎、中國循環(huán)經(jīng)濟專利一等獎，并 取得中關村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)重大應用示范工程聯(lián)盟專項資 金 100 萬元。本技術進行了科技成果鑒定， 鑒定專家認為本技術所述固定床裝置具有結構簡單、自動化程度高、污染小、吸附性能好等優(yōu) 點；本技術首次采用“分子蒸餾 - 固定