轧制油再生技术在铝加工行业的运用

贾 巡

（上海大屯能源股份有限公司铝板带厂，江苏 徐州 221600）

1 轧制油再生的意义

对于铝加工等冶金产业而言，轧制油具有冷却、退火去污以及润滑的作用。在高温高压的作用下其退火去污的作用能提升加工表面的清洁度与精度，使用润滑的方式则能有效降低表面摩擦，提升轧制的稳定性，提升金属产品的质量，而冷却则能带走轧制产生的大量热量，降低轧辊磨损，从而使机械设备能正常工作。轧制油的主要成分是基础油，将其和多种添加剂混合在一起，可起到改善轧制油性质的作用。在轧制过程中，在高温高压条件下，添加剂与基础油都可能出现老化、污染等问题，在这些过程中，基础油与添加剂因为发生氧化、异构化、聚合等反应而同时失去效用[1]。与此同时，机械设备受到磨损，其产生的金属颗粒与粉尘就会进入到轧制油中，从而进一步加重轧制油污染。在轧制油污染、老化以后，其产生的是低分子量的化合物，这些化合物被叫做污泥或胶体，轧制油的理化性质也会产生严重变化，其润滑的性能大大降低而无法继续被使用，否则还会对机械设备造成进一步的损伤。

这部分无法继续被使用的轧制油叫作废轧制油，但是鉴于我国大量油田已被开发、石油生产成本日益增加，石油产量有所下降，而石油消费量却日益增多，在这种情况下这些废弃的轧制油若能被重新利用到冶金行业生产中，可提高资源的利用率，缓解石油资源紧张的问题。同时，考虑到废轧制油特性各不相同，其中含有不同种化学添加剂，如果没有经过任何处理或不合适的处理就被排放出去就会加剧环境污染的问题。目前对废轧制油的主要处理方式包括：直接排放到废水系统、土壤或垃圾堆中，但是这种方式当废油进入下水道和污水混合后，会和污水一起流入到江河湖泊中去，而被排放到土壤中，除了微生物分解了一部分外其他大量废油被雨水冲刷进入到江河湖泊中，对土壤以及水资源造成极其严重的破坏。大部分废油中又含有氯、硫、磷酸等有机化合物和多环芳烃，同时含有大量重金属添加剂，一旦被人体吸收就会造成极严重的危害。其他方式还有直接将废油作为燃料在燃烧炉中燃烧、经脱重金属处理后作为燃料使用，以及从废油中提取基础油，将去再生后进行循环使用的[2]。其中从废润滑油中提取基础油，利用再生技术使废油经过适当处理后再转为可用资源，不但提高了资源的利用率，而且随着再生废油规模的增大，产率不断提升、成本不断降低，而且现代化生产技术及其设备也更加适用，对于促进社会和环境的发展具有十分重要的意义。

2 轧制油再生情况概述

我国石油资源十分缺乏，将废弃轧制油进行回收后经过恰当的处理可被循环使用到冶金生产中，不但减少了环境污染，也提高了资源利用率，为企业降低成本。我国这几年来一直子啊倡导对废油的回收利用，也专门制定了相关政策和法律法规。但是因为这些政策缺乏强制性和惩罚性，使得润滑油回收利用可操作性较低，而且各个地区对于废润滑油的回收利用执行情况不同，采取的回收利用方式也不相同。目前，大部分冶金企业对于润滑油的再生工艺的应用，主要采用的是蒸馏提纯、加氢的工艺技术，但是对于废油的回收利用市场不够明朗，废油的再生利用前景还不确定。国内大部分的废油再生都被高温裂解后成为了燃料油，使得润滑油质量大大下降，而且还会因为生产工艺与操作的不规范，在回收利用的过程中引起环境二度污染。废油的价格也会因为不正规的市场竞争不断升高，从而使得一部分冶金生产企业的废润滑油回收利用工艺缺乏足够的原料，不利于正常生产运行。所以，对废润滑油的回收再利用需要经过长期的建设和探索，是一项系统的、长期的综合性强的工程，也需要企业各个部门的配合[3]。

目前对于废轧制油再生，采用的主要技术有常规单元操作、酸-白土工艺、蒸馏-白土工艺和蒸馏-加氢工艺、膜分离技术等。其中常规单元操作比较常用的物理方式有过滤、沉降、离心分离、水洗、吸附、蒸馏，化学方式包括絮凝、加氢等。其中沉降是最简便的方式可有效去除废油中的水分和机械杂质，通常将该操作作为再生技术路线中的第一步。离心分离则是利用油与杂质密度差进行分离，过滤是通过外部作用力使液体全部通过过滤介质，而使悬浊液中的固体和大颗粒被截留在过滤介质上实现固液分离的效果。蒸馏工艺是根据不同化合物不同的沸点差异实现分离，蒸馏不仅可以去除废油中的水分、轻质烃、沥青质、胶质以及添加剂等杂质，而且还能分离不同基础油馏分，废油在经过预处理后通过蒸馏工艺处理，使油品本身变得清澈透明，质量较好。加氢工艺一般是废油再生处理中的最后一步，但是加氢装置容易在高温高压条件下出现泄漏甚至爆炸，安全性问题较多，对设计安装和检修维护的要求较高，一般只应用在规模大且具有足够废油来源的废油再生厂中。酸白土工艺是比较传统的废油再生工艺，其最大缺点是再生的废油质量较差且再生率较低，而且对硫酸和白土的需求量很大，操作不当还会产生大量废气，不仅导致资源浪费还会造成环境污染，为此该方式已经被弃用。蒸馏-加氢工艺，主要通过蒸馏的方式去除废油中的轻质烃和水分，还能将再生后的基础油分成不同的馏分。最后利用加氢工艺去除废油中不理想的部分，通过加氢精制、闪蒸、干燥等流程来得到高质量的再生油[4]。

3 轧制油再生技术原理

轧制油再生的原理是，根据轧制油的各个组分的性质，使用真空蒸馏的方式使混合物中的溶液与溶质分离，及时将废轧制油中的胶质、颗粒、沥青质和氧化化合物等提取出来，达到净化和分离提纯的作用。经过分离提纯后的轧制油，重新被使用到冶金生产中，不仅提高了资源的利用率，而且对于提高生产效率、企业的经济效益具有十分重要的意义。

4 轧制油再生技术在铝加工行业中的应用

4.1 工厂概况

某铝制工厂在生产铝带材等铝制品加工产品时，工厂主要使用的机械设备为六辊冷轧机组，铝板带材在轧制的过程中要用到轧制油冷却面板。在生产时对轧制油的需求很大，在轧制机组运行时因为设备的振动和设备本身存在的质量问题，使得液压系统液压油渗透到轧制油系统中，对轧制油的质量产生不利影响。为了确保铝加工产品的质量以及生产的安全有序性，必须定期更换轧制油，确保轧制油的性能、质量稳定，避免轧制油遭污染破坏后影响其润滑和冷却的作用。根据该铝制厂每年的生产状况来看，该厂每个月要生产5000 吨铝材，冷轧机组运行需要消耗掉35 吨轧制油，轧制油消耗量极大，若每个月定期更换废轧制油，不仅造成极大的资源浪费，而且还可能产生污染问题。此外，在铝制厂生产水平提高的情况下，对于轧制油的消耗量会越来越大，而且还会造成轧铝生产时轧制油的泄漏，产生严重的油液浪费和污染的问题[5]。对于这种问题，为了降低企业的生产成本，企业决定引入铝带箔轧机轧制油再生装置，该装置可实现对废轧制油的高温蒸馏，蒸馏分离出来的轧制油在经过合适的处理后可被轧制机组重新利用，从而可有效减少废轧制油的浪费，降低企业的生产成本。

4.2 设备信息

为降低生产成本，提高资源的利用率，企业决定在铝制加工生产中使用铝带箔轧制机组轧制油再生装置，这种装置采用真空加热来分离液体，使已被污染的轧制油在高温分馏的作用下将污染轧制和轧制油分离开来，即根据轧制油与液压油组分特征，采用加热、冷却和凝固的方式使轧制油从混合油中被分离提纯出来。为避免轧制油在加热时出现碳化裂解的问题，使用真空轧制的方法来降低轧制油的沸点。经过分馏提纯的轧制油，在其中加入添加剂可重新被冷轧机使用。关于铝带箔轧机轧制油再生装置的技术参数，该装置的处理量约260L/h～300L/h，处理油进口温度约0℃～35℃，真空度为2-6Mbar，循环水量为4m3/h～6.5m3/h，循环水温度在32℃之下，导热油功率为44kw，电机功率为30kw。

4.3 装置工艺原理

铝带箔轧机轧制油再生装置运行工艺原理是，按照轧制油和重油组分的不同特征，在精馏后使轧制油从混合油中被分离提纯出来。精馏的原理是，利用混合物中各个组分的不同挥发性能，在液汽回流的作用下使液汽能够逆向多级接触，在热能驱动以及平衡约束下实现各个组分从液相向汽相转移，从而将混合物的不同组分分离开来。在精馏操作时，传热和传质同时开展，使原料可以从再生塔的合适位置进入，然后将再生塔分成上下两个部分，上面部分实现对混合油的精馏，下部分则对含有进料的提馏。冷凝器从再生塔的塔顶为再生装置提供液相回流，沸器再从再生塔底部提供汽相回流。在上部分精馏操作时，汽相在上升时气体优化、浓度提升，在再生塔顶部获得组分产品。精馏操作的主要优势是，再生塔两端可同时提供纯度高的液相和汽相回流，为传质操作提供重要支持，也为人们提供更加纯度的回流。

4.4 工艺流程

轧制油再生装置的工艺流程包括：第一，由供油泵将污油管中的污油运送到再生塔中，利用前置过滤器对输送过来的污油过滤，初步去除污染油中的杂质。第二，在经过前置过滤器初步处理后，污油进入到换热器中，使其和再生塔塔顶的油气换热，污染油被加热后油气被冷凝，以实现热量交换的目的。被加热后的污染油进入到再生塔中，然后再在再生塔的中间安装分布器，在真空环境下，被低蒸馏的轧制油有一部分经过蒸发进入到再生塔的塔顶，高馏程的则流向塔底，以实现两者分离，提纯轧制油的作用。再生塔中设置了2～3 级真空泵组，在操作时按照控制阀合理调整真空的大小来满足污油分离的作用。在再生塔塔顶的油气经过换热器、冷凝器、分离器的处理后进入成品罐中，成品罐中的液位到了设定值后将其定量送到成品油箱中，而再生塔塔底的油在也达到液位值以后经过离心泵将这些废弃物输送到废油箱中。经过再生装置处理后的轧制油性能稳定、外观透明清澈，可被重新利用到铝加工生产中。

4.5 效能分析

铝加工厂在引入废轧制油再生装置及其轧制油再生技术以后，不仅提高了轧制机组的运行稳定性，而且使再生以后的轧制油性能稳定，满足轧制工艺生产的要求。铝制厂在引入再生技术以后，不仅可以消除因为液压油渗漏导致的铝材表面黄斑的问题，使铝制加工品生产质量得到大大提高，而且也因为提高了轧制油的利用率，减少资源浪费，有利于减少企业生产的成本。企业每年一台冷轧机组就需要消耗掉400 吨的轧制油，再应用再生装置后每年可再生轧制油达300 多吨，虽然再生率没有达到80%，但是每一年产出的再生轧制油可被循环使用到轧制机组生产运行中，可为企业解决上百万的资金，具有显著的节能效果[6]。

5 结语

综上所述，本文对废油再生的意义、废油再生技术应用情况进行了简要介绍，并结合具体铝制工厂，分析轧制油再生技术在铝加工中的具体应用，采用铝带箔轧机轧制油再生装置，通过精馏的方式将轧制油从混合油中分离提纯出来重新被应用到铝制加工中，不仅可以减少轧制油资源的浪费和对环境的污染，而且也降低了企业的生产成本，优化了产品的加工工艺，对于提高企业的经济效益、促进企业及其铝加工行业的可持续发展具有十分重大的作用。