廢潤滑油再生工藝技術

趙麥玲，鄧義林

（上海華西化工科技有限公司，上海 204315）

廢潤滑油再生工藝技術

趙麥玲，鄧義林

（上海華西化工科技有限公司，上海 204315）

介紹了國內外幾種廢潤滑油再生技術，并對廢潤滑油陶瓷膜過濾和加氫工藝進行了描述。

廢潤滑油；預處理；加氫；再生

潤滑油一般是由基礎油和添加劑兩部分組成，基礎油是潤滑油的主要組成部分，決定著潤滑油的基本性質，添加劑則是用來彌補和改善基礎油性質方面的不足的，是潤滑油的重要組成部分。當潤滑油在使用過程中產生污染物時，會使油品進一步裂化、分解，產生有害氣體，使油液顏色、酸值、黏度等性質發生變化。當這種污染物含量在一定的范圍時，對油品的使用并不會有太大的影響，但當油中的污染物含量進一步增加達到一定程度時，就必須停止使用污染油液。例如潤滑油中的固體顆粒含量較多時，可能會破壞起到潤滑作用的油膜，從而增大了設備零件之間的摩擦，引起機器故障。這種不能再使用的油就成為廢油。其實廢油并不廢，用過的潤滑油中真正變質的只是其中很小一部分烴類。如果利用合理的廢油加工技術將這些變質組分除去，可生產出高質量的基礎油，然后采取與天然油同樣的添加劑配方，則可以生產出高質量的高檔油品。

我國潤滑油產量約占石油產品產量的2%，每年在5 000 kt左右，其中一半以上是內燃機潤滑油。各種潤滑油的使用壽命不同，用到一定時限就得更換，換下來的廢油占新油用量的比例為25%～40%。這些廢油常作為無用的廢物倒掉或被當作燃料燃燒，許多廢潤滑油中加有重金屬鹽添加劑，還有些加有含氯、含硫或含磷的有機化合物等，這些重金屬、磷硫氯的化合物都屬于有毒物，對人體及生物有害，不僅對能源造成浪費，而且對環境造成嚴重污染。因此，對廢潤滑油進行再生有著十分重要的意義。

1 國內外廢潤滑油再生工藝概況

世界各國對廢潤滑油的處理、再生先后研究開發了眾多處理工藝。目前有些常用的簡單的再生工藝主要有蒸餾→酸洗→白土精制；沉降→酸洗→白土蒸餾；沉降→蒸餾→酸洗→鈣土精制；白土高溫接觸無酸再生，蒸餾→乙醇抽提→白土精制；蒸餾→糠醛精制→白土精制；沉降→絮凝→白土精制等。上述無論哪種工藝都產生大量的廢酸渣和廢水，要達到清潔再生的目的，就要減少酸渣的產生，或對酸渣進行綜合利用。無論是酸堿精制還是無酸精制，技術經濟效益差，產品利用率不高，附加值低，造成資源的極大浪費，同時在生產過程中又會造成二次污染。

20世紀80年代報道的最大廢油再生處理量為100 kt/a左右，20世紀90年代報道的最大廢油再生處理量已經達到300 kt/a。再生廠規模越大，勞動生產率越高，成本就越低，同時由于規模大，有利于采用現代化的生產設備和生產技術，易于滿足環境保護的要求。

2010年之前廢潤滑油再生的潤滑油不超過廢潤滑油回收的15%，有80%用來煉制柴油，余下的5%用來做模板油等其他用途。近幾年廢潤滑油回收利用做潤滑油所占比例得到大幅提升，2015年不完全統計達到30%以上，用來煉制柴油的比例在下降，在廢油回收比例中由原來的80%下降到60%，并且進一步下降的趨勢明顯。主要原因是：

1）利潤的驅使，現在全國大多數地方回收1 t廢潤滑油做成柴油，利潤200～300元，回收成潤滑油基礎油1 t大約500～600元。

2）國家政策限制廢潤滑油裂解生產柴油。因為生產柴油大多數采用大罐煉油，也就是國家明令禁止的小煉化。

3）產品質量。回收利用生產潤滑油基礎油，產品質量可達到或接近國家標準。而市場上煉制的柴油絕大部分無法達到國家標準，只能當調和柴油原料或船用柴油。

鑒于以上原因，廢潤滑油做燃料油將逐漸被生產基礎油替代。

2 目前國內采用的廢潤滑油再生潤滑油的主要工藝

2.1 釜式焦化

釜式焦化除生產柴油外，也有在真空下生產潤滑油的，工藝比較落后，投資少，工藝簡單，在國內不少地方仍在采用，但生產潤滑油基礎油從質量和能耗上都很差。

2.2 常減壓管式爐生產工藝

生產潤滑油基礎油國內有多家采用，其優點是生產量大，缺點是結焦嚴重，產品質量較差。

2.3 薄膜蒸發—分子蒸餾

該工藝2000年后開始在國內應用，分子蒸餾最初應用在精細化妝品生產中，因為常減壓管式爐生產工藝存在很多缺點，所以國內有廠家試用分子蒸餾工藝生產潤滑油。經過幾年的實際應用，也逐漸顯露出分子蒸餾的優點，但也存在著致命的缺點，據了解，國內有幾百家分子蒸餾工藝生產潤滑油廠家，有一半多沒能正常開車，有少部分經過改造，配合精制工藝才能正常生產合格產品。

2.4 高真空蒸餾

此工藝是近幾年發展比較好的工藝，既吸收了常減壓管式爐生產工藝中產品攜帶較輕的問題，并與常減壓工藝一樣連續生產，又吸收了分子蒸餾真空度高蒸餾溫度低的優點，唯一的不足是生產量還不能過大，單套裝置每年不超過30 kt。

以上工藝共同面臨的問題是基礎油精制難題。酸堿洗+白土過濾工藝首先是產品質量不達標，其次是產生二次污染，國家明令禁止。糠醛精制同樣存在二次污染，且收率低，能耗高。

可以看出，在世界范圍內，廢油再生工藝技術的發展大體經歷了酸土法→無酸法→加氫法的過程。目前，西方發達國家都把蒸餾→加氫工藝作為廢油再生中最環保、最具操作性的工藝，并在實際中得到了很好的應用。隨著技術的發展，我國已自主開發了廢油加氫工藝路線。

雖然國內外的各種廢潤滑油再生工藝各有特點，但都正在向無污染、環保的方向發展，加氫法的流程合理，產品質量好，技術經濟指標先進，成為未來廢潤滑油再生的主流技術。

3 廢潤滑油加氫工藝

3.1 廢潤滑油的預處理

由于廢潤滑油中存在大量的固體顆粒物，如磨損下來的金屬微粒、燃燒生成的炭粒、灰塵及其他來源的機械雜質等，這些固體顆粒物分散在廢油中，特別是非發動機油中的清凈分散添加劑，非常有效地保持著這些固體顆粒物的分散狀態，加熱廢油時，熱處理作用破壞了清凈分散劑之后，這些懸浮的固體雜質就沉淀在塔板、填料、爐管及加氫反應床上，造成堵塞，影響了生產操作。因此，必須對廢潤滑油進行預處理。

預處理工藝采用的流程見圖1。

圖1 廢潤滑油預處理工藝流程框圖

原料廢潤滑油經泵送至緩沖罐，經低壓蒸汽加熱至80～130℃，至閃蒸罐閃蒸，將廢潤滑油中的水分除去，再經泵加壓至0.8～1.5MPa（G），經加熱器加熱至150～200℃后，至陶瓷膜過濾系統。

陶瓷膜過濾系統包括循環罐、循環泵、陶瓷膜過濾器、濃縮油罐等。加壓泵輸送的廢潤滑油首先至循環罐，經循環泵輸送至陶瓷膜過濾器，過濾精度0.005μm，過濾后的清油至脫色罐，過濾后的濃縮油至循環罐，當濃縮油濃度達到一定含量時，至原料廢潤滑油緩沖罐與原料混合。

經陶瓷膜過濾后的澄清油，經換熱器后再進入減壓加熱爐加熱至380℃后，進入減壓塔進料段。減頂油氣經過減頂氣水冷器冷凝冷卻，進入三相分離罐。氣相經抽真空再進入減壓塔頂吸收罐進行脫臭后，高點放空。油相經輕油泵增壓送至罐區，水相去注水罐。

減壓塔設三條側線，經泵抽出，分別經與原料換熱、冷卻后作為加氫的原料油。塔底渣油可直接作為副產品燃料油。

3.2 廢潤滑油加氫

廢潤滑油中含有的雜原子、多核芳烴、硫化物、氧化物（羧酸類、羧酸酯類、醛類、酮類、醇類、酚類、過氧化物類）、氮化物等，當加熱至一定溫度會發生多種裂解和脫氫縮合反應，產生難處理的焦炭、瀝青，很容易使爐管和熱交換器結垢，其沉積在催化劑表面會降低催化劑的活性。因此，需要采用加氫工藝將其脫除雜原子（O、N、S），降低縮合芳烴體系，從而保證催化劑有較長的壽命。

加氫反應主要目的是：

（1）烯烴和芳烴飽和：將不飽和的烯烴和芳烴加氫，生成飽和的烷烴及環烷烴；

（2）脫硫脫氯：將原料中的硫化物及氯化物氫解，轉化成烴和硫化氫、氯化氫；

（3）脫氮：將原料中的氮化物氫解，轉化成烴和氨；

（4）脫氧：將原料中的氧化物氫解，轉化成烴和水。還伴隨著脫烷基異構化、縮合開環等反應。

目前廢潤滑油加氫工藝包括加氫處理、臨氫降凝及后精制、補充精制三種工藝過程及產品分餾過程。

一段加氫部分包含加氫處理和臨氫降凝以及后精制，加氫處理反應器的主要功能是脫除原料中含硫、氮、氧等雜環化合物、飽和芳烴，改善油品的黏溫性能和氧化安定性。加氫處理后進入臨氫降凝反應器，選擇性除去凝點高的大分子正構烷烴，使油品的傾點符合要求。然后經后精制反應器進一步脫除雜質。

一段加氫生成油脫除組分后進入二段加氫進行補充精制，通過深度芳烴飽和，改善油品的色度和氧化安定性，最后經分餾得到產品。

工藝流程如圖2所示。

（1）一段加氫反應部分

自減壓蒸餾來的加氫原料油進入一段原料油濾前緩沖罐，然后經原料油增壓泵升壓后再經干燥塔底油/冷原料油換熱器換熱后，再經原料油過濾器除去原料中大于25 μm的顆粒物后，進入經干燥塔底油/熱原料油換熱器換熱后與混合氫混合，經一段反應器流出物/混合進料換熱器換熱，再經一段反應進料加熱爐加熱至反應所需溫度后依次通過加氫反應器、臨氫降凝反應器、后精制反應器，原料油和氫氣在較高溫度、壓力和催化劑的條件下發生反應，脫除原料中的金屬等雜質，將原料中的硫、氮、氧等化合物轉化為硫化氫、氨、水，對烯烴、芳烴進行加氫飽和。由底部出來的反應流出物經一段反應流出物/混合進料換熱器換熱后，進入一段熱高壓分離器進行氣、液分離。熱高分油在液位控制下進入一段熱低壓分離器；熱高分氣經一段熱高分氣/混合氫換熱器、一段熱高分空冷器冷至50℃后進入一段冷高壓分離器中進行油、氣、水三相分離。為了防止熱高分氣在冷卻過程中析出銨鹽堵塞管路和設備，通過注水泵將脫鹽水注入熱高分氣空冷器的上游管線。

圖2 廢潤滑油加氫工藝流程框圖

自一段冷高壓分離器頂部出來的冷高分氣經一段循環氫壓縮機入口分液罐分液后進入循環氫壓縮機升壓后再分成兩路，一路作為急冷氫去反應器各床層之間以控制反應器床層溫度，另一路與來自新氫壓縮機出口的新氫混合成為混合氫。

一段熱低壓分離器頂部出來的熱低分氣空冷器冷卻至50℃后與自一段冷高壓分離器底部出來的冷高分油混合進入一段冷低壓分離器；熱低壓分離器底部出來的熱低分油與自冷低壓分離器底部出來的冷低分油混合后進入一段汽提塔頂合并后送至氣體處理。

一段冷高壓分離器底部的含硫污水經含硫污水閃蒸罐脫氣后與一段汽提塔頂回流罐底部的含硫污水合并送至酸性水汽提裝置。

（2）一段加氫分餾部分

一段熱低分油與冷低分油混合后進入一段汽提塔，塔底用1.0MPa過熱蒸汽汽提。塔頂油氣經一段汽提塔頂空冷器、一段汽提塔頂后冷器冷卻至40℃后進入一段汽提塔頂回流罐中，進行氣、油、水三相分離，分離出的氣體與一段低分氣合并送至裝置外脫硫，含硫污水與含硫污水閃蒸罐底的含硫污水合并后送入酸性水汽提裝置，塔頂油相經一段汽提塔頂回流泵升壓后一部分作為塔頂回流，另一部分至穩定塔，穩定塔頂氣相至脫硫裝置，塔底液相為產品石腦油，經冷卻后送出裝置。一段汽提塔底油進入一段干燥塔，脫除水分后的干燥塔底油依次經干燥塔底油/熱原料油換熱器、干燥塔底油/冷原料油換熱器換熱后再經空冷器控制溫度后送至二段加氫反應工序。

（3）二段加氫反應部分

自一段加氫來的干燥塔底油作為二段原料油，經換熱器換熱后，再經過二段原料油過濾器除去原料中大于25 μm的顆粒后進入二段原料油緩沖罐。經二段加氫進料泵升壓后與混合氫混合，然后經二段反應流出物/混合進料換熱器換熱后再經二段反應進料加熱爐加熱至反應所需溫度后進入補充精制反應器，補充精制反應流出物經二段反應流出物/混合進料換熱器換熱后，進入二段熱高壓分離器進行氣、液分離。熱高分油在液位控制下進入二段熱低壓分離器，熱高分氣經二段熱高分氣/混合氫換熱器、一段熱高分氣空冷器冷卻至50℃后進入二段冷高壓分離器中進行油、氣、水三相分離。

自二段冷高壓分離器頂部出來的冷高分氣經二段循環氫精脫硫罐脫硫并分液后進入二段循環氫壓縮機升壓后分成兩路，一路作為急冷氫去補充精制反應器以控制反應器床層溫度，另一路與來自新氫壓縮機出口的新氫混合成為混合氫。

二段低壓分離器頂部出來的熱低分氣經二段熱低分氣空冷器冷卻至50℃后與自二段冷高壓分離器底部出來的冷高分油混合進入二段冷低壓分離器；熱低壓分離器底部出來的熱低分油與自冷低壓分離器底部出來的冷低分油混合后進入二段汽提塔。二段冷低壓分離器頂部出來的低分氣可返回至新氫壓縮機入口。

二段冷高壓分離器底部的含硫污水和一段反應部分的含硫污水合并送至含硫污水閃蒸罐，閃蒸脫氣后送至酸性水汽提裝置。

（4）二段加氫分餾部分

二段熱低分油和冷低分油混合后進入二段汽提塔。塔頂油氣經二段汽提塔頂空冷器、二段汽提塔頂水冷器冷卻至40℃后進入二段汽提塔頂回流罐中，進行氣、油、水三相分離，分離出的氣體可送至燃料氣總管作為燃料使用，含硫污水送至酸性水汽提裝置，塔頂油相經二段汽提塔頂回流泵升壓后作為塔頂回流。

二段汽提塔底油經常壓塔進料加熱爐加熱后送至常壓分餾塔，塔頂油氣經常壓塔頂空冷器、常壓塔頂水冷器冷卻至40℃后進入常壓塔頂回流罐中，少量含油污水送至含油污水總管，油相經常壓塔頂回流泵升壓后分成兩路，一路作為塔頂回流，一路作為W2—40輕質油產品送至罐區。

常壓分餾塔設置兩個側線抽出。常壓分餾塔第一側線產品為W1—TA輕質白油，經W1—TA輕質白油抽出泵抽出后，分為兩部分，一部分直接返回主塔，一部分進入W1—TA輕質白油側線塔。塔頂氣返回主塔，塔底采用重沸器提供熱源，塔底油經W1—TA輕質白油產品泵升壓后，經W1—TA輕質白油產品水冷器冷卻后送至罐區。

常壓分餾塔第二側線產品為3號工業白油，經3號工業白油泵抽出后，分為兩部分。一部分直接返回主塔。一部分進入3號工業白油側線塔。塔頂氣返回主塔，塔底通入汽提蒸汽，塔底油經3號工業白油產品泵升壓后，經3號工業白油產品空冷器冷卻后送至罐區。

常壓塔底油經常壓塔底油泵升壓后，經過W1—40輕質白油側線塔重沸器換熱后進入減壓塔進料加熱爐，加熱后進入減壓分餾塔，減壓塔由3個填料段和9塊塔板組成，采用機械抽真空方式進行抽真空，減壓塔頂油氣經大氣水封罐分離后，不凝氣送出裝置，含油污水經減壓烯烴水泵升壓后送出裝置；減頂輕油自流進入輕污油罐，減壓塔底通入1.0MPa過熱蒸汽。

減壓塔設置兩個側線抽出，第一側線為4號HVI Ⅱ潤滑油基礎油，經抽出泵抽出升壓后分為3股，一股直接返回主塔；一股經減壓塔頂回流空冷器返回減壓塔頂回流控制減壓塔頂溫度；一股進4號HVI Ⅱ潤滑油基礎油側線塔，側線塔頂氣返回主塔，塔底油經4號HVI Ⅱ潤滑油基礎油產品泵升壓并經40號變壓器油產品空冷器冷卻后作為產品送至罐區。

第二側線為6號HVI Ⅱ潤滑油基礎油，經6號HVI Ⅱ潤滑油基礎油抽出泵自減壓塔抽出后，分為兩股。一股進入減壓塔。一股進4號基礎油側線塔。塔頂氣返回減壓塔，塔底油經4號基礎油產品泵升壓并經4號基礎油產品空冷器冷卻后送出裝置。

減壓塔塔底油為8號HVI Ⅱ+潤滑油基礎油，經8號基礎油泵抽出升壓后，經二段原料油/8號基礎油換熱器換熱后，經8號基礎油產品空冷器冷卻后送至罐區。

4 結論

廢潤滑油的資源化利用不僅可以彌補源于不可再生的石油資源匱乏，滿足日益嚴格的環保要求，而且也可以經過再加工工藝生產高品質的潤滑油基礎油和清潔燃料，提高廢潤滑油的附加值，擴大產品用途，同時采用先進的廢潤滑油再生技術，是保護環境的需要，也是節約能源的需要，只要規模化、專業化地再生利用廢潤滑油才能獲得環境效益、社會效益和經濟效益的良好統一。

Regeneration technology of waste lubricating oil

Zhao Mai-ling，Deng Yi-lin

Introduce the regeneration of waste lubricating oil and describe the ceramic membrane filtration and hydrogenation process of waste lubricating oil

waste lubricating oil；pretreatment；hydrogenation；regeneration

TE624

A

1003-6490（2017）01-0053-03

2017-01-15

趙麥玲（1965—），女，山西運城人，高級工程師，主要從事化工和石化方面的設計工作。