废润滑油残渣油与废白土在废润滑油再生的应用

李维宁，李茁，李建忠，张佳，陈坤

(中国石油大学(华东) 化学工程学院，山东 青岛 266580)

目前，废润滑油精制处理主要有加氢精制、白土吸附精制、溶剂精制、蒸馏等工艺[1-4]，其中白土精制技术要求低以及廉价的处理废润滑油的工艺是现如今主流的处理工艺，但是其产生的大量的废白土对环境产生巨大的压力。随着环保法规的日益严格，这无形中增加了企业利用吸附法处理废润滑油的经济成本，所以怎样解决废白土的问题成为了现如今亟待解决的一个重要的问题[5-11]。

企业在对重废润滑油进行蒸馏处理后所剩余的废润滑油残渣油处理利用问题也成为了一个棘手的问题。这源于其含有大量的杂质以及较高的含氧量(30%左右)无法对其进行调和沥青等高附加值的处理，而对其进行焚烧处理又会产生大量的飞灰以及烟气的处理问题。

本研究中将两者按照不同的比例进行共炭化活化，制得了高吸附能力的吸附剂，通过考察吸附处理后的废润滑油的酸值以及色度，确定了最优的工艺条件。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

废润滑油残渣油、废白土、新鲜白土、废润滑油均由鲁南渤瑞危险废弃物处理有限公司提供；氢氧化钾，分析纯；去离子水(自制)。

JA3003型电子天平；YHG-400型恒温干燥箱；titrando905型电位滴定仪；Sirion 200扫描电子显微镜；ASAP 2010 Plus HD88 N2等温吸附仪；宏达HDG-7-12型管式炉。

1.2 实验方法

1.2.1 吸附剂的制备 将废润滑油残渣油与废白土按照质量比3∶1搅拌混合均匀，放入管式炉中，在800 ℃、N2条件下保温4 h，得到炭化产物。研磨至150目，将其与KOH按照1∶2的比例进行混合研磨，在800 ℃、N2条件下保温活化2 h。用去离子水洗涤至pH值呈中性，100 ℃下真空干燥6 h。

1.2.2 废润滑油吸附精制 将50.0 g的废润滑油与10 g所制得的吸附剂混合，在室温下以500 r/min的速率搅拌吸附1 h，静置分离。上层油相进行过滤，得到精制油品。

1.3 精制油品的指标测定

酸值根据《石油产品和润滑剂酸值测定法(电位滴定法》(GB/T 7304—2014) 在全自动电位滴定仪上进行测定。色度按GB/T 6540—1986标准测定。水分含量、机械杂质以及运动黏度的测定分别由GB/T 260(石油产品水含量的测定)、GB/T 511(石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法)与GB/T 265(石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法)进行测定。

2 结果与讨论

2.1 吸附精制

2.1.1 残渣油与废白土不同比例的影响 残渣油与废白土在不同比例所制得吸附剂对废润滑油精制后酸值、水含量、机械杂质、黏度指数、色度以及收率的影响见图1～图6。

图1 残渣油与废白土的比例对酸值的影响Fig.1 Effect of proportion of residual oil towaste clay on acid value

由图1可知，当残渣油∶废白土比例为3∶1时，精制后油品的酸值最小，为1.6 mg KOH/g，当比例增加至5∶1时，酸值有小幅度的上升，这可能是由于残渣油量的增加会增加吸附剂中的一些酸性离子，进而导致其酸值的增加。

图2 残渣油与废白土的比例对水含量的影响Fig.2 Effect of proportion of residual oil towaste clay on water content

由图2可知，含水量变化不是特别明显，这说明残渣油的含量对水分的去除影响不大。

图3 残渣油与废白土的比例对机械杂质的影响Fig.3 Effect of proportion of residual oil to wasteclay on mechanical impurities

由图3可知，机械杂质的含量的趋势与图1较为相似，当比例达到5∶1时机械杂质的增加可能是由于残渣油的大量增加导致其中的金属杂质的引入。

图4 残渣油与废白土的比例对黏度指数的影响Fig.4 Effect of proportion of residual oil towaste clay on viscosity index

图4与图5的趋势变化与酸值以及金属杂质的变化有关，这在图2与图3中已经给出了相关的解释。

图5 残渣油与废白土的比例对色度的影响Fig.5 Effect of proportion of residual oil towaste clay on chromaticity

由图6可知，收率变化趋势也比较符合图1～图3的趋势。

图6 残渣油与废白土的比例对收率的影响Fig.6 Effect of proportion of residual oil towaste clay on yield

表1为5种比例所制得的吸附剂的比表面积。

表1 5种吸附剂的比表面积Table 1 Specific surface area of 5 adsorbents

由表1可知，比例为3∶1的吸附剂的比表面积最大，为601 m2/g。符合上述所吸附精制后油品性质的趋势。

综上所述，残渣油与废白土比例为3∶1的吸附剂为最优吸附剂。

2.1.2 吸附剂与活性白土的对比实验 将新鲜白土按照上述同样的实验条件下对废润滑油进行精制吸附，然后与残渣油∶废白土为3∶1的吸附剂精制吸附后所得油品的各项参数进行对比，结果见表2。

表2 吸附剂与新鲜白土吸附废润滑油实验对比参数Table 2 Adsorption comparison of waste lubricating oilby adsorbent and fresh clay

制得的吸附剂与新鲜活性白土对废润滑油的吸附能力相差无几，由此可知，在本研究中所制得的吸附剂具有良好的吸附能力，而且成本低廉，具有大规模使用的潜力。

2.2 吸附剂的表征

图7为残渣油∶废白土为3∶1所制得吸附剂的SEM图。

由图7可知，此吸附剂的表面具有丰富的孔结构，具有较为均匀的孔道结构。

图7 残渣油∶废白土为3∶1的SEMFig.7 SEM with the ratio of residual oil to waste clay of 3∶1

图8为残渣油∶废白土为3∶1所制得吸附剂的氮气吸附脱附曲线图以及孔径分布图。

图8 氮气吸附脱附曲线图以及孔径分布图Fig.8 Nitrogen adsorption desorption curve andpore diameter distribution diagram

由图8可知，吸附剂具有较高的比表面积(达到601 cm2/g)以及良好的孔结构。

3 结论

残渣油∶废白土为3∶1时所制得的吸附剂为最优吸附剂，吸附精制后，润滑油的酸值、水含量、机械杂质、色度、黏度指数以及收率与新鲜白土相差无几，此工艺不仅原料廉价，制备工艺简单，而且解决了废润滑油残渣油与废白土的处理问题，具有双重的经济效益和大规模工业化的可能。