废润滑油溶剂再生的研究进展

李余才，赵瑞玉，鲍元旭，刘晨光

(中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室，山东 青岛 266580)

润滑油的功能要求决定适宜生产润滑油的原油为石蜡基原油，而该类原油的产量逐年降低。随着经济发展，润滑油需求量逐渐增加，而大量废润滑油被不合理地抛弃或者燃烧，这既造成了资源的浪费也污染了环境，因此，对废润滑油再生技术的研发也随之展开。废润滑油中通常含有多环短侧链烃类，硫、氮、氧化合物以及胶质、沥青质等杂质和非理想组分，这些物质的存在会影响润滑油的粘温性、抗氧化安定性和颜色的稳定性等，通过物理或化学方法除去废油中变质污染物和杂质，就能把废润滑油再生成符合质量要求的基础油。

在废润滑油再生方法中，传统工艺为硫酸-白土组合工艺［1］，废润滑油先进行预处理，然后通过硫酸与胶质、硫化物、烯烃等非理想组分作用来精制废润滑油，然后再使用具有多孔吸附功能的活性白土进行补充精制以获得再生基础油，但其存在酸渣、白土废渣后续处理以及设备腐蚀等问题。蒸馏-加氢工艺［2-3］可以除去大部分废润滑油重组分中所含S、N、氧化产物以及金属等化合物杂质，较大程度的改善废润滑油的品质，但操作条件较为苛刻，且加氢工艺的氢源、操作、投资等方面均存在较大挑战。由此，新的处理方法不断涌现，刘星［4］利用膜技术，通过制备聚酰亚胺超滤膜在合适条件下处理废润滑油，获得了较好的再生效果，其它的再生技术如:超临界技术［5］、分子蒸馏［6］、短程蒸馏［7］等，但均存在设备复杂、投资大、适应性弱等缺点。溶剂精制具有操作简便、投资小、溶剂可循环利用、环境友好型等优点正受到越来越多科研工作者的关注。

1 溶剂精制

凭借抽提-絮凝作用，废润滑油通过溶剂精制，能够除去大多数杂质，其具有操作简单、投资小、溶剂可回收再利用，以及再生效果好等特点，同时溶剂精制与其它工艺复合再生废润滑油，其再生油品质会得到进一步的提升。

1.1 单一溶剂精制

1.1.1 萃取 废润滑油中含有多环短侧链芳烃等杂质，可通过溶剂精制抽提出润滑油基础油中非理想组分，常用溶剂为糠醛、苯酚和NMP 等。与杂质极性相接近的糠醛利用相似相容原理，能够一定程度上除去芳烃、喹啉氧化产物以及含氧化合物等物质。作为传统工业常用的萃取剂，糠醛虽有着较好的精制效果但仍有自身的不足，颜晓潮［8］在针对糠醛对设备具有腐蚀性以及对人体有危害的缺点，研究了具有类似结构且损害较小的糠醇再生废润滑油效果，精制温度与剂油比分别为80 ℃、3∶2，沥青质及短侧链芳烃等不利于润滑油性能的杂质经再生后得到有效的去除，且废油回收率超过90%。

在溶解力、热稳定性以及选择性上，NMP(N-甲基吡咯烷酮)［9］比苯酚等溶剂具有较明显的优势，能有效地萃取出废润滑油中的杂环化合物、酸性氧化物质以及多环短侧链的芳烃等非理想成分，为了降低基础油粘度，提升色度，改善品质，所得基础油还需白土进一步精制。李志东等［10］针对NMP 萃取剂，优化了操作工艺条件，去除了基础油中的有机酸等杂质，改善了基础油的品质。

极性较强的乙醇溶剂，其对废润滑油中氧化物选择性强，但存在去除其它杂质效果差、油与溶剂不易分离等缺点，与之相比，糠醛和NMP 回收后的油品较光亮且精制程度深，达到我国基础油HVI 标准，另外，就糠醛和NMP 而言，在剂油比和精制温度等方面NMP 要较糠醛更具优势［11］。

1.1.2 絮凝 废润滑油再生专用絮凝剂为有机和无机絮凝剂两大类，加入剂后因物理化学的电中和、架桥吸附、网捕和卷扫等作用使胶质粒子失稳并相互碰撞凝聚、沉淀而除去杂质［12］。陈世江［13］针对废润滑油选取了无机和有机两种絮凝剂，一次絮凝利用Na2CO3二次絮凝使用聚酰胺树脂进行两级连续处理，大量杂质絮凝沉淀，这给后续处理减小了阻碍。

1.1.3 萃取-絮凝 溶剂精制废润滑油是无酸工艺中目前应用较广泛的一类。较常用的是酮类和醇类等溶剂［14-15］，它利用自身弱极性将废润滑油有效组分溶解抽提出来，同时使固体颗粒、胶质、沥青质等杂质絮凝沉淀，因此，常被称为萃取-絮凝法。

彭怡［16］研究得到以单溶剂正丁醇为抽提-絮凝的最佳溶剂，选取剂油比3∶1，温度为30 ℃的操作条件。在此工艺下，再生润滑油收率为87.0%，与废油相比，酸值降低71.2%，钙、锌、镁金属元素含量分别降低83.7%，63.0%和73.0%，达到了较好的再生效果。使用非极性溶剂也可达到类似的再生效果，丙烷在超临界状态下，萃取塔压力30 kg/cm2，温度为90 ℃可萃取废润滑油中的基础油，从而达到分离添加剂、金属杂质和氧化产物的目的［17］。

1.2 复合溶剂精制

针对糠醛溶解能力小和易氧化等缺点，为改善其性能，王利芳［18］通过加入醇类辅助剂，如正丁醇，微调糠醛极性进一步提高萃取效率，改善再生润滑油质量。表氯醇结构近似于非理想组分且具有更好的选择性，与糠醛复配混合溶剂可以更好的萃取废润滑油中的喹啉、芳烃和含氧化杂质等并降低精制温度［19］。

在热稳定性和选择性等方面NMP 要好于糠醛，但为了降低成本，同时保证再生油质量，韩丽君等［20］采用双溶剂复配，NMP 和乙醇胺不发生化学反应，由于相互间缔合作用，明显改善了非理想组分的萃取效果。V(乙醇胺)∶V(NMP)=5∶95，精制油品收率为89. 85%，硫含量为0. 057%，闪点和凝点分别是219.6 ℃、－28. 8 ℃，在100，40 ℃下，其粘度分别为5.60 mm2/s 和30. 89 mm2/s，粘度指数达到120. 4，色 度 也 变 为2. 0，25 ℃下 折 光 率 为1.450，在硫含量和粘度指数等指标下，其符合API-1509 基础油分类标准II 类，而且也降低了操作成本。

醇酮作为良好的抽提-絮凝剂，常配以适宜的有机或无极絮凝剂以及烃类等溶剂加以协助，能达到更好的废油再生效果。杨鑫［21-22］用乙二胺作絮凝剂，三碳和四碳醇作萃取剂复合再生废润滑油，考察了剂油比、精制温度和精制时间等精制因素，在最优条件下再生后，再生油在粘度指数、闪点、灰分和金属元素等因素上基本符合HVI150 基础油指标，而且再生油收率均超过80%。有机胺可以絮凝废润滑油中金属盐和其他杂质并中和有机酸，常用有机胺絮凝剂还有:二乙烯三胺［23］、聚丙烯酰胺［24］和乙醇胺［25］等，另外，常用的有机溶剂还有季铵盐，该絮凝剂由于带正电荷能够与油样中的阴离子型清净分散剂发生竞争吸附进而使被清净分散剂吸附包裹的非理想成分释放絮凝出。

无机絮凝剂能够中和废润滑油中胶团的异种电荷，抵消胶团间的斥力，使颗粒凝聚。Jesusa Rincón等为更深度的去除氧化物和金属元素以异丙醇/MEK(甲乙酮)质量比3∶1 为复合萃取剂，并添加一定量的KOH，获得了标准为SN-130 的基础油［26］。

润滑油基础油的理想组分多为饱和烃，利用相似相容性质，可向极性萃取剂中加入少量烃来改善对废润滑油的溶解能力，在起萃取作用的同时还可降低溶液粘度［27］。

1.3 溶剂精制复合工艺

文献［28］用异丙醇和正丁醇作复合溶剂，通过实验得适宜溶剂精制操作条件:抽提时间和温度分别为30 min 和60 ℃，V(正丁醇)∶V(异丙醇)=1∶3，其中m(油)∶V(溶剂)=1∶5。处理后，胶质、沥青质和添加剂等杂质被有效的从废润滑油中除去，之后配以白土精制的复合工艺，再生油达到基础油100牌号的标准。

与典型溶剂异丙醇和正丁醇相比，丁酮的废油再生收率要比醇高但其油品质量较差，产物中残余较多的杂质，而醇对废润滑油的回收率又较低，溶解性较差。因此，为除去废油中非理想组分，美国能源部能源中心利用复合溶剂与白士或加氢组合工艺再生废油，最终得到了符合要求的基础油，采用配比为1∶1 ∶2 的甲乙酮、异丙醇和正丁醇组成的复合溶剂［29］。李瑞丽［30］使用异丙醇和丁酮质量比为1∶3的混合溶剂，在最适宜的再生条件下，异丙醇能够絮凝较多杂质但再生油收率低，相反，丁酮的再生油收率可高达92.68%但品质差，通过将溶解力强的丁酮和絮凝效果好的异丙醇溶剂进行复配，并经白土吸附精制后，再生油达到HIV400 基础油要求且油品收率达百分之六十多。

林月明等［31］通过溶剂跟极性物质、有机分子中的杂原子反应，利用钠的液氨液再生机动车废润滑油，并使杂质生成缩合的胶质状物质和钠有机化合物以此达到再生净化的效果。最后通过白土吸附精制使再生油达到基础油HVI 标准，运用钠的还原性能除去氧化物和添加剂的还有Recyclon 工艺。

意大利Snamprogetti S. P. A. 公司［32］将工艺常压蒸馏、丙烷抽提和加氢精制组合在一起，即利用丙烷萃取出润滑油有效组分后再经过加氢后得到基础油。此工艺的优势在于既节省了大量的能源和资源又不产生废白土渣和酸渣，保护了环境。

2 展望

随着环保问题的凸显以及废润滑油再生技术发展和研究的深入，传统酸处理工艺将逐渐被取代，加氢再生废润滑油仍需在提高基础油光安定性、研制高效催化剂等方面加大研究力度。同时，生成油产率高且精制程度深的高效复合溶剂及与其它方法相配套的优化组合工艺，将会成为溶剂再生废润滑油的发展方向。

再生废润滑油在一定程度上可以弥补石油资源短缺，减少环境污染，响应节能减排为促进世界经济的可持续发展发挥积极作用。

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