溫度壓力在廢油再生分子蒸餾中的影響研究

張賢明，李江華，李平，郭豫川，熊少軍

(重慶工商大學廢油資源化技術與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

我國是世界第二大潤滑油消費市場，消費量以年均約5.5%的增長速度從2000年的3.42 Mt增長到了2009年的6.15 Mt［1］。作為潤滑油主要來源的石油，其安全卻面臨嚴峻的形勢，對外依存度已經從21世紀初的32%上升至目前的57%。在油液的使用過程中，雜質的混入致使潤滑油的一些理化指標發生改變，進而成為廢油;通過廢油再生技術重新得到潤滑油基礎油，經過調配后重復利用，在當今資源緊缺的情況下，顯得十分必要。

廢油再生分子蒸餾技術是根據分子碰撞理論，分子運動平均自由程與分子有效直徑d和分子所處的環境溫度T、空間壓力P滿足:k為玻爾茲曼常數。并通過提高溫度、降低壓力來增大分子運動平均自由程和利用物質之間的分子有效直徑d的不同來蒸餾出輕組分和重組分，以達到再生油液的目的。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

廢齒輪機油，取自廢油資源化技術與裝備教育部工程研究中心車間。

實驗室0.05 m2分子(短程)蒸發器;SYD-265B石油產品運動粘度測定器;SYB1013石油產品色度測定器;ZHL1302石油產品凝點、傾點自動測定儀。

1.2 實驗方法

利用分子蒸餾蒸發器，廢油在210～240℃、30～90 Pa，以溫度5℃、壓力5 Pa為梯度，通過廢油再生控制系統［2］逐步改變溫度、壓力，得到不同的油液樣本，檢測理化性能指標。

1.3 檢測方法

色度測定采用GB 6540—86;運動粘度測定采用GB 265—88;凝點測定采用GB 510—83。

1.4 數據處理

1.4.1 可疑測量值 實驗測量值的分布應該服從以真值為μ，尺度參數為σ的正態分布。多次的測量結果，通過格拉布斯準則剔除粗大誤差，顯著性水平 a采用0.05。

1.4.2 回歸分析 對于自變量 x1，x2，L，xp與因變量y之間存在相關關系，就意味著每當x1，x2，L，xp取定值后，y便有相應的概率分布與之對應。因變量y與自變量 x1，x2，L，xp之間的概率模型為:y=f(x1，x2，L，xp)+ε，ε 為隨機誤差，項目中自變量為溫度、壓力，因變量為運動粘度和凝點等，建立多元線性回歸模型:

其中，x1表示溫度，x2表示壓力，yi(i=1，2，3，4)分別表示運動粘度、凝點。

2 結果與討論

2.1 方差分析

圖1～圖3分別是溫度210～240℃、壓力30～90 Pa內進行的91次分子蒸餾廢油得到的再生油液檢測指標散點圖。

由圖1～圖3可知，再生潤滑油基礎油的色度基本上都在4.5號左右，不隨溫度、壓力的變化而變化;凝點和密度則隨著溫度、壓力的變化而變化。

借助excel無重復雙因素方差分析函數，得到蒸餾溫度(T)和蒸餾壓力(P)對凝點(SP)、運動粘度(γ)的雙因素方差分析表見表1、表2。

圖1 凝點散點圖Fig.1 Scatter diagram of condensation point

圖2 運動粘度散點圖Fig.2 Scatter diagram of kinematic viscosity

圖3 色度散點圖Fig.3 Scatter diagram of chroma

表1 SP方差分析表Table 1 Variance analysis of SP

表2 γ方差分析表Table 2 Variance analysis of γ

由表1、表2可知，蒸餾溫度和蒸餾壓力對凝點和運動粘度均有顯著影響。

2.2 回歸分析

凝點和運動粘度等與蒸餾溫度和蒸餾壓力相關，但未必是線性關系，為了研究這些指標與實驗條件的數學關系，利用 T、P、1/T、1/P、T/P、P/T 作為自變量T、P的自定義函數，γ和SP作為因變量，定量分析再生油液運動粘度、凝點與溫度、壓力之間的關系。

通過逐步回歸，確定凝點(SP)與T、T/P線性相關，運動粘度(γ)與 T、P、T/P存在線性相關關系。回歸方程分別如下:

圖4 凝點殘差圖Fig.4 Residual plot of condensation point

圖5 運動粘度殘差圖Fig.5 Residual plot of kinematic viscosity

表3 SP、γ線性歸回統計表Table 3 Statistics linear return of SP＆γ

由表3和圖4、圖5可知，回歸方程是有意義的。

2.3 模型驗證

在溫度212℃、壓力56 Pa;溫度222℃、壓力48 Pa;溫度232℃、壓力64 Pa下進行分子蒸餾，實驗檢測數據及模型分析數據見表4。

表4 驗證數據對比Table 4 Contrast of experimental data

3 結論

相對傳統油液再生技術，廢油再生分子蒸餾技術具有操作溫度低、蒸餾壓強低、油液受熱時間短、分離效果好等特點，是目前廢油再生技術的主要研究方向之一［3］。通過數值定量分析再生油液理化指標與實驗條件的關系，得到再生油液指標與油液再生條件之間的函數，可以為廢油再生提供理論參考。

［1］侯芙生.中國煉油技術［M］.3版.北京:中國石化出版社，2011:800.

［2］張賢明，郭豫川，李平，等.廢油再生分子蒸餾設備遠程監控系統［J］.化工自動化及儀表，2013，40(7):876-878.

［3］張賢明，郭豫川，陳彬，等.分子蒸餾技術在廢潤滑油再生中的應用［J］.應用化工，2012，41(8):1452-1455.