廢潤滑油再生工藝現狀及發展方向展望

陳海波

中國石化潤滑油有限公司

本文依據廢潤滑油再生的反應機理，介紹了近年來廢潤滑油再生工藝的發展現狀，展望了廢潤滑油再生工藝的發展方向。

潤滑油用于機械設備中，起到減磨、降溫、防銹、密封等作用，確保機械的正常運轉。但隨著潤滑油的使用，油中的部分組分被氧化，油中混入機械雜質、水分等，使得潤滑油性能下降，達不到繼續使用的標準，從而成為廢潤滑油。目前，隨著國家環保法律法規的嚴苛和企事業單位環保意識的增強，廢潤滑油的處置規范性有大幅提升。同時，廢潤滑油中還有相當數量的有效組分可以循環利用，若將該部分組分有效利用，也是對石油資源的保護。因此，規模性的廢潤滑油再生處置已替代了燃燒等低效處置方式。

廢潤滑油再生工藝現狀

隨著分離、提純等技術的發展，廢潤滑油再生工藝越來越先進。目前，常見的廢潤滑油再生工藝按照反應機理可大致分為物理處置工藝、化學處理工藝和物理化學混合工藝。

物理處理工藝

物理處理工藝是指廢油再生處置過程均為物理反應，不產生化學反應，不改變油品分子結構。常見的物理處置工藝有蒸餾、吸附和萃取。

蒸餾（分子蒸餾、薄膜蒸發）

蒸餾工藝是最早使用的廢潤滑油再生利用工藝之一，是利用廢油中各組分的沸點不同實現廢油的凈化提純。具體的蒸餾實現方法較多，常見的蒸餾方式有釜式蒸餾、塔式蒸餾、分子蒸餾、薄膜蒸發等[1]：

◇釜式蒸餾。釜式蒸餾是最為簡單的蒸餾工藝，一般為單釜間歇生產或多釜循環生產。釜式蒸餾投資少，操作簡單，但再生處置后的產品質量較差，收率低，污染嚴重。環境保護部（環辦土壤函[2017]559號）明確表示：采用釜式蒸餾工藝的廢礦物油綜合利用企業不符合申請領取危險廢物經營許可證的條件，不能頒發危險廢物經營許可證。

◇塔式蒸餾。塔式蒸餾屬精餾提純方式，利用蒸餾塔內配備的塔盤或填料，將廢潤滑油進行多次部分汽化和冷凝，從而將可利用的組分提純分離出來。同時，還可通過降低塔內壓力，降低廢潤滑油沸點，防止油品組分結焦和氧化分解，進一步分離廢潤滑油中的高沸點組分。

◇分子蒸餾。分子蒸餾也叫做短程蒸餾，最早出現在20世紀30年代，其原理是借助不同物質分子在運動狀態下平均自由程的差異來實現有效的分離操作[2]。分子蒸餾一般需要在高真空度下進行，以降低油品沸點，并通過刮板將油品分布均勻，提高油品中輕組分的蒸發速度，并通過內置的冷凝管將蒸發的輕組分冷凝下來進行回收分離。此外，還有一種叫薄膜蒸發的蒸餾方式與分子蒸餾類似，只是蒸餾設備內未配置冷凝器，蒸發出來的輕組分氣體需要進入外置冷凝器中進行冷凝。

吸附

吸附分離的機理是利用吸附材料將廢潤滑油中的膠質、瀝青質等雜質吸附在其表面，以桶蓋過濾的方式將吸附材料及其表面的雜質從油品中去除[3]。白土吸附是最為常見的吸附方式。

白土是膨潤土的一種，外觀為乳白色粉末，具有較高的比表面積。白土經過活化處理后，具有較強的吸附能力，能吸附有色物質、有機物質和極性物質[4]。白土吸附精制一直是API I類潤滑油基礎油的生產工藝中的重要組成部分，而且也是廢潤滑油再生過程中精制的重要方法。白土吸附精制可改善油品的顏色和氧化安定性，工藝簡單，操作簡便，但會產生廢白土等固體危險廢棄物，對生產過程產生環保壓力。

萃取（溶劑精制、超臨界萃取）

萃取也叫抽提，是利用油品各組分在溶劑中的溶解度不同，從而對廢潤滑油各組分進行分離提純。常見的萃取方式有溶劑精制、超臨界萃取等：

◇溶劑精制。溶劑精制是典型的萃取分離提純技術，通過溶劑萃取去除蒸餾處理后的潤滑油或基礎油中的膠質和酸洗氧化物。常見的萃取溶劑油糠醛、N-甲基吡咯烷酮。其中，以糠醛作為精制溶劑在廢潤滑油溶劑再生領域應用廣泛，且價格低、對油品適用性好；以N-甲基吡咯烷酮作為精制溶劑，對硫化物和不飽和烴等有較好的選擇性和溶解性，相對糠醛有較好的穩定性[5]。但溶劑精制在萃取及溶劑精制過程中會產生溶劑的損耗，需要定期補加溶劑。

◇超臨界萃取。超臨界萃取是利用超臨界流體在其臨界壓力和溫度附近對不同組分的溶解度，從而將其從油品中分離出來。程健[6]等以丙烷、異丁烷餾分為溶劑，在超臨界狀態下對兩種廢潤滑油進行了萃取試驗，并對抽取油進行了分析，結果表明超臨界萃取后的油品具有較好的脫除酸性氧化物質和殘留添加劑的能力。邵敏[7]等采用丙烷作為溶劑，采用超臨界萃取對三種廢潤滑油進行精制，再生后的油品理化指標接近中性油指標，而且具有較強的脫除酸性氧化物和金屬的能力。

化學處理工藝

化學處理工藝，是指在廢潤滑油再生處理過程中發生了酸堿中和、催化加氫等化學反應，從而降低其雜質含量，提升油油品品質。常見的化學處理工藝有酸洗、催化加氫等。

酸洗

酸洗是早期的廢潤滑油再生工藝之一，使用濃硫酸與廢潤滑油中的氧化物、硫化物等發生硫化、氧化、酯化等反應，將廢潤滑油中的雜質反應或溶解并形成沉淀。硫酸主要對油品中的膠質和瀝青質起溶解作用，對固體雜質起凝聚作用，基本上不會對油品中的理想組分產生破壞[1]。但酸洗處理會產生酸渣和堿渣，而且處理后油品質量不高，目前已被環保部門禁止使用。

加氫精制

加氫精制是現有廢潤滑油處置工藝中應用較為廣泛的一種工藝，是在一定的溫度、壓力下，在催化劑作用下，將廢潤滑油中的含氧、含硫、含氮化合物及不飽和系統和部分芳香烴與氫氣反應，生成氨、硫化氫、水、烷烴等，從而去除廢潤滑油中的雜質，達到油品精制提純的目的。為確保加氫催化劑的長時間使用和加氫反應的順利進行，還需要對廢潤滑油進行脫水、去雜質、脫除金屬等預處理。在進行加氫反應時經常會分為兩段：第一段反應為預加氫，主要目的是去除含硫、含氮化合物，避免加氫催化劑中毒失活；第二段反應為加氫精制反應，主要發生不飽和鍵加氫、環烷烴開環等反應。根據加氫精制的反應壓力、溫度和催化劑不同，加氫精制可生產API II、III類基礎油。

展望

《國家危險廢物名錄》（2016版）已經明確將各類廢潤滑油確定為危險廢物，代號HW08。隨著國家環保法律法規的完善，廢潤滑油再生將越來越規范，再生工藝也將進一步完善。在物理處理工藝方面，塔式蒸餾將仍是大規模處理廢潤滑油的主要方式，而且是加氫精制處理后的分離提純經典配套工藝。此外，分子蒸餾因其熱效率較高，操作簡便，方便間歇性操作，將逐步得到更為廣泛的應用。在化學處理工藝方面，因加氫精制處理后的油品品質高、質量可靠，加之催化劑向長周期使用和可再生化發展，加氫精制將逐步成為廢潤滑油再生的主要工藝。今后，廢潤滑油處理工藝勢必將融合物理、化學處理工藝的優點，逐步向無污染、低能耗、高效率和普適性方向發展。