廢汽油機油再生工藝研究

謝海群，馬忠庭，韓 云,代 敏

(中國石油克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

廢汽油機油再生工藝研究

謝海群，馬忠庭，韓 云,代 敏

(中國石油克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

對廢汽油機油再生工藝進行了考察，結果表明：電脫鹽脫鈣和白土吸附不適合廢汽油機油的預處理，蒸餾-加氫工藝適合廢汽油機油再生；再生油滿足VHVI 5潤滑油基礎油性能指標要求，其中潤滑油餾分(大于360 ℃)收率為77.09%，蒸餾塔塔底殘渣在現有的90號瀝青產品中添加量3%時仍可以滿足90號 JTG F40—2004道路瀝青標準，添加量5%時滿足110號JTG F40—2004道路瀝青標準。該方法潤滑油回收率高，產生的廢渣得到利用。

廢機油 再生工藝 蒸餾 加氫精制

2015年底全國汽車保有量達1.72億輛。據潤滑油行業調查報告顯示，每輛汽車行駛5 000～7 000 km就需要更換一次潤滑油，因而產生大量的廢汽油機油。由于廢潤滑油對環境產生的污染日趨嚴重，因此對廢潤滑油進行回收再利用不僅對環境保護有著重要的意義，而且還會節約有限的石油資源。

廢汽油機油比其它廢潤滑油的金屬、硫、氮、瀝青質等含量高[1]，而且廢機油中的基礎油質量較高，因此相對于再生成燃料油而言更適合再生為潤滑油基礎油。以基礎油為目的的再生方法主要包括預處理、減壓蒸餾、溶劑萃取、薄膜蒸發、加氫補充精制等工序。

本研究考察電脫鹽脫鈣、白土精制預處理和減壓蒸餾-加氫精制對廢機油的處理效果，選擇合適的工藝后對油品進行再加工，以得到性能優良的潤滑油基礎油。

1 實 驗

1.1 原 料

廢汽油機油潤滑油(4S店提供)；脫鈣劑KR-1；破乳劑OX-2；加氫催化劑A 300 mL裝填在第2～5段。

1.2 實驗裝置和實驗方法

1.2.1 電脫鹽脫鈣工藝 取原料油70 g，加熱到90 ℃，與10%的水、一定量的破乳劑和脫鈣劑 KR-1(按劑鈣質量比3～5)，用均質分散乳化機混合后進入電脫鹽系統。在脫水溫度130 ℃下分別經強電場、弱電場進行電脫鹽。一級電脫鹽結束后分離底部水，加注10%的水混勻后進行二級電脫鹽，取水和油進行分析。

1.2.2 白土工藝 取一定量的原料油，加熱到140 ℃，緩慢加入10%的白土，攪拌30 min后過濾。

1.2.3 蒸餾工藝 對原料油進行減壓蒸餾，去除大于490 ℃餾分油(根據廢汽油機油餾程，終餾點493 ℃，體積收率90.1%)，取初餾點～490 ℃餾分進行分析。

1.2.4 加氫工藝 采用固定床300 mL 中型加氫實驗裝置，催化劑A裝填在一級反應器第2～5段(二級反應器切除)，在一定的反應壓力、反應溫度、氫油比、體積空速下，原料油和新氫一次通過。裝置流程如圖1所示。

圖1 中型加氫試驗裝置流程1—一級反應器； 2—二級反應器； 3—定壓閥； 4—氣體質量流量計；5—原料罐； 6—原料泵；7—振動式液位計； 8—高分罐； 9—脫油罐；10—尾氣減壓閥； 11—尾氣表； 12—產品罐

2 結果與討論

2.1 廢潤滑油預處理工藝考察

2.1.1 電脫鹽脫鈣工藝的影響 由于原料油中鈣含量較高(2 347 μgg)，對后續加工過程的影響十分嚴重，不僅加劇設備的腐蝕，影響安全生產，而且導致催化劑失活[2]，所以考慮用電脫鹽脫鈣的方法對原料進行預處理，結果見表1。由表1可以看出，原料經過二級電脫鹽脫鈣處理后效果并不明顯，鈣含量仍較高。可能是廢機油中的鈣主要是添加劑帶入，原油中的鈣以環烷酸鹽[(RCOO)2M]的形式存在，環烷酸鈣易與有機酸反應后脫除[3-4]，廢機油中添加劑帶入的鈣不易脫除。經過以上分析認為電脫鹽脫鈣工藝不適宜做廢潤滑油再生原料預處理。

表1 電脫鹽對鈣含量的影響

2.1.2 白土吸附 白土具有特殊的吸附能力和離子交換性能，可吸附不飽和烴、硫化物、膠質及瀝青質等，工業應用較多。由于原料顏色較深，瀝青質等雜質含量高，考慮用白土吸附降低雜質含量，結果見表2。由表2可見，原料經白土吸附后，閃點升高13 ℃，傾點降低2 ℃，酸值由6.28 mgKOHg降低至3.51 mgKOHg，降低了44.1%，氮質量分數由2 215 μgg降低至1 946 μgg，脫氮率12.1%，金屬含量略有降低，其它指標并沒有明顯變化，白土吸附對原料預處理效果也不理想。

2.1.3 蒸餾工藝 電脫鹽脫鈣和白土吸附對原料預處理效果不佳，考慮用減壓蒸餾方法去除雜質，結果見表2。由表2可見，經減壓蒸餾后脫硫率為68.1%，脫氮率為68.3%，脫金屬率達99.7%，除黏度指數和傾點外，其它指標均有明顯改善。油品的黏度指數下降和傾點升高，主要是因為油品中的添加劑被脫除。由此可以看出，通過減壓蒸餾可以顯著提高油品質量，適合做為廢潤滑油再生的預處理工藝。

表2 白土吸附及蒸餾對油品性質影響

2.2 餾出物處理工藝考察

2.2.1 白土補充精制 廢汽油機油原料經減壓蒸餾后，取初餾點～490 ℃的餾分用白土補充精制，結果見表3。由表3可見：廢汽油機油經過蒸餾-白土工藝后，硫質量分數可由5 821 μgg降低至1 870 μgg，脫硫率達67.9%；氮質量分數由2 215 μgg降低至195 μgg，脫氮率達91.2%；酸值由6.28 mgKOHg下降至0.58 mgKOHg；總金屬質量分數由3 706 μgg降低至小于6.77 μgg，脫除率為99.8%；再生后餾分油運動黏度(100 ℃)和黏度指數對應于HVIP 5基礎油，但其硫含量和酸值不符合HVIP 5號基礎油標準；蒸餾-白土精制工藝總收率為78.34%。

2.2.2 加氫工藝[5]由于蒸餾-白土工藝再生后的油品硫質量分數(1 870 μgg)和氮質量分數(195 μgg)仍較高，不能達到潤滑油基礎油標準，需要加氫對其精制以符合潤滑油基礎油指標，結果見表3。由表3可以看出：廢汽油機油經過蒸餾-白土精制-加氫工藝處理后，硫質量分數進一步降低至5.1 μgg，脫硫率達99.9%；氮質量分數降低至1.2 μgg，脫氮率達99.9%；酸值下降至0;總金屬質量分數降至1.13 μgg，脫除率為99.9%。加氫后的油品基本符合VHVI 5號基礎油指標要求；由于加氫精制損失可忽略，蒸餾-加氫工藝總收率為83.25%，加氫后(大于360 ℃)油品的收率為77.09%。

表3 廢汽油機油蒸餾-白土精制-加氫工藝后性質

蒸餾-白土精制處理后油品外觀由黑色變成棕色，經蒸餾-加氫精制后，油品外觀變成透明，符合潤滑油外觀指標要求。

2.3 蒸餾后釜底殘渣物的應用

對廢汽油機油經蒸餾后大于490 ℃的塔底殘留物進行瀝青常規性質分析，結果見表4。由表4可見，塔底殘留物的針入度和延度都不符合瀝青的標準，不宜直接作為瀝青使用。為了減少對環境的污染，考察殘渣加入量對瀝青性質的影響。

表4 廢汽油機油蒸餾塔底殘渣性質分析

在90號道路瀝青中分別加入3%，5%，10%的塔底殘渣，對90號瀝青及調合樣品進行瀝青常規性質分析，結果見表5。由表5可見：當90號瀝青中殘渣加入量由3%增加到10%時，樣品針入度增大，軟化點和黏度降低，延度變小；當殘渣加入量為3%時，樣品針入度變大，延度變差，但各項指標仍可以滿足90號瀝青指標要求；當殘渣加入量為5%時，樣品針入度略高于90號JTG F40—2004道路瀝青標準，各項指標可以滿足110號JTG F40—2004道路瀝青標準。因此，在90號道路瀝青中塔底殘渣加入量應不大于5%。

表5 塔底殘渣加入量對90號瀝青的影響

3 結 論

(1) 不同方法對廢潤滑油再生的效果表明，電脫鹽脫鈣和白土吸附對廢汽油機油預處理效果不明顯，蒸餾脫除了瀝青等雜質，油品質量得到明顯提高，適合做廢汽油機油預處理工藝。

(2) 采用蒸餾-加氫工藝再生的油品其指標滿足VHVI 5潤滑油基礎油標準，其脫硫率、脫氮率、脫金屬率都達到99.9%，酸值降為0，油品質量得到大幅提升。通過蒸餾-加氫工藝再生的油品總收率為83.25%，其中潤滑油餾分(大于360 ℃)收率為77.09%。蒸餾-白土精制工藝再生的油品具有較高的硫含量和酸值，不符合HVIP 5號基礎油標準。

(3) 殘渣具有較高的針入度和較低的延度，不宜直接作為瀝青使用。在公司現有的90號瀝青產品中殘渣添加量為3%時可以滿足90號JTG F40—2004道路瀝青標準，殘渣添加量為5%時滿足110號JTG F40—2004道路瀝青標準。

[1] 李艷紅，吳戒驕，將國權，等.廢潤滑油再生技術的研究進展[J].石油化工，2016，45(2)：244-250

[2] 張學佳，紀巍，康志軍，等.原油中鈣的危害及脫鈣技術[J].石油與天然氣化工，2008，37(4)：307-311

[3] 張海兵，馬忠庭，牛春革，等.高鈣低硫原油循環脫金屬工業化應用[J].石油煉制與化工，2011，42(2)：34-37

[4] 于曙艷，馬忠庭，羅來龍，等.脫鈣劑循環使用原油脫鈣技術[J].煉油技術與工程，2006，36(8)：42-44

[5] 熊春珠，黃新平，何萍，等.潤滑油高壓加氫再生催化劑的再利用研究[J].石油煉制與化工，2016,47(9)：75-80

TEST OF REGENERATION PROCESSES OF WASTE GASOLINE ENGINE OIL

Xie Haiqun， Ma Zhongting， Han Yun,Dai Min

(PetrochemicalResearchInstituteofPetroChinaKaramayPetrochemicalCompanyLtd.，Karamay，Xinjiang834000)

Regeneration processes of used gasoline engine oil were investigated. The results show that the methods of electric desalting and clay adsorption for waste oil decalcification are not suitable. While the base oil on specification can be obtained by distillation-hydrotreating process. The regenerated oil meets the lubricating base oil standard of VHVI 5 with a yield (>360 ℃ fraction) of 77.09%. When the addition of the distillation residue is 3% in 90# asphalt product， the load asphalt in compliant with 90# JIG F40—2004 standard can be produced. Increasing the dope of residue to 5%， 110 load asphalt， meeting 110# JTG F40—2004 standard， can also obtained. It is concluded that the distillation-hydrotreating process is suitable for regeneration of waste lube oil with high recovery of base oil and utilization of distillation residue.

waste engine oil； regeneration process； distillation； hydrotreating

2016-07-11； 修改稿收到日期： 2016-09-05。

謝海群，碩士，主要從事油品研究開發工作。

謝海群，E-mail：xhqksh@petrochina.com.cn。