废润滑油吸附再生技术研究

废润滑油吸附再生技术研究

王仕仙

徐建生

摘要废润滑油的回收再生利用，不仅可以防止废油污染，保护环境，同时可以节约人类有限的石油资源。在对当前国内外废润滑油再生吸附工艺分析研究的基础上，提出多孔纳米添加剂的制备方法以及废润滑油再生工艺流程。关键词废润滑油吸附工艺多孔纳米

中图分类号X7一、前言

目前，我国废润滑油再生工艺，多数仍是沿用传统的硫酸－白土再生工艺。使用浓硫酸会生成相当数量的三废产物（酸渣、酸气、废水）。如机械油料，要生成150～250kg/t酸渣。废内燃机油料产生的酸渣更多，达400～600kg/t。废油再生本是废物处理，采用传统的再生工艺将伴生新的三废和环境污染。在节约资源以及人们对环保要求日益严格的条件下，高效率、低成本、少污染或无污染的废油再生工艺受到人们的重视。为了避免废油再生造成对环境的二次污染，国内外对再生工艺的改进有两种倾向，一是改进工艺操作条件和设备，减少酸渣产量，并做到综合

三、封油防线

在旋转所产生的惯性力和离心力作用下，抛油唇将锥套缝隙间排出润滑油，导入由轴承座和密封环组成的回油槽内，平面端用于确定轧辊、锥套和脚封的相对位置，该平面端通常设有10个半圆油槽，可以让轧辊与锥套间的润滑油通过，并经抛油唇带进回油槽，主唇与轧辊形成的静密封用于阻挡轧辊与锥套间流出的润滑油向外泄漏，被抛油唇甩开的呈飞溅状的润滑油由封油唇与密封环（图1）形成的接触式动密封所阻挡，封油唇、封水唇、与密封环凸缘形成最后一道迷宫屏障，确保封油可靠性。

四、封水防线

可能向油膜轴承内部侵入的冷却水和氧化铁皮等杂物，首先被水封与轧辊端面所形成的接触式动密封所阻隔，这是封水防线的第一道防线；由水封、铝环和密封环构成的迷宫回路组成了封水的第二道防线；封水唇与密封环形成的接触式动密封形成了第三道封水防线，确保了封水的可靠性。

五、脚封的三种状态

脚封是DF密封装置的标志性零件，也是制造、使用中难以控制的零件，从制造到使用呈现三种状态，这三种状态对其尺寸和性能都有影响，任何一种状态控制不好都会影响其使用。

1.自由状态脚封是由特定配方复合的合成橡胶与骨架材料一起经模具加热、加压硫化而成。硫化过程由物理变化过程和化学变化过程构成，物理变化过程是橡胶材料在压力、热能作用下发生流动、充满形腔的过程。化学变化过程是橡胶线性高分子在热能、促进

文献标识码

B

利用。而国外的低酸精制工艺要用丙烷抽提，无酸再生工艺实际是废油预处理（沉降、丙烷脱杂物或溶剂精制）后进行加氢精制

或加氢处理，适合于大处理量装置，投资大，操作条件苛刻，要求有熟练的技术人员操作，显然不符合我国国情，也不适于发展中目前的无酸精制工艺研究，均有缺欠，不尽国家状况，难于照搬。如人意，难于在我国全面推广。

二、吸附工艺的现状润滑油的劣化过程是一个复杂的物理化学过程，其中包含了多种类型的反应，总结起来有两大类。（1）烷烃、环烷烃和带长侧链的芳香烃的氧化类型：烃→过氧化物→羟基酸类→沥青质剂、活性剂的作用下与交联剂反应形成网状分子结构的过程。

脱模冷却后的脚封存在内应力和尺寸收缩。影响尺寸收缩率的因素有橡胶配方、工艺过程、制品形状、制品尺寸。脱模后的脚封其化学状态并未停止，处于常温状态时，材料基本上是稳定的，在热、光、活性介质的作用下，脚封的材料性能会发生变化。所以，脚封应保存在避光、常温、不接触活性介质（如强氧化剂）条件下。

2.装机状态

脚封处于装机状态时：轴向上存在压缩，径向上存在拉伸，这些作用影响到脚封装配后的尺寸。脚封装配状态与自由状态的尺寸关系，是脚封设计者必须掌握的。

3.运行状态

在运行状态中，油膜轴承油通过橡胶材料分子间隙侵入橡胶内部，对橡胶材料有溶胀作用，同时油膜轴承油对橡胶材料中添加的增塑剂有溶吸作用，这两个作用的效果正好相反，前者使密封体积增加、尺寸变大，后者使密封体积减小、尺寸变小。这两个作用都会对橡胶的性能带来不良影响。所以，用于制造脚封的胶料，必须通过ASTM标准油试验。

六、效果

DF型辊颈密封，在板带轧机上使用后，效果明显，基本解决

W09.03-32油膜轴承进水问题。

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作者通联：莱钢集团型钢有限公司板带厂山东莱芜市271126

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酸类→碳化物；（2）带短侧链的芳香烃和无侧链芳香烃所经历的氧化类型：烃→过氧化物→酚类→胶质→沥青质→半焦油质。反应的生成物主要有：羟基酸缩合产物、沥青胶质、有机酸盐、炭及石墨等。由于烃类分子氧化劣化以后，其分子结构由非极性分子变为极性分子，因此界面张力下降成为润滑油氧化劣化的特征之一。

吸附是在油液净化中常用的一种工艺过程。它可除去废润滑油中的酸性氧化物、水分等非理想物质。吸附剂的微观结构特点是多孔性。它的比表面积很大。一克白土的表面积就可以达到100～300m2，一克硅胶的面积可达300～450m2。在吸附过程中，吸附剂与油液相接触，将油液中沥青、环烷酸、磺酸、胶质以及各种不饱和烃类等物质去除。且吸附是油液脱色的有效方法。白土是废油净化吸附分离法中最重要的吸附剂[5]。白土是膨润土的一种，其化学成分主要为：氧化硅、氧化铝、氧化铁以及少量的氧化钙、氧化镁等，分子式为Al（OH）·nH2O·mSiO2。白土能够有效地3除去油液中的胶质、环烷酸、磺酸、磺酸盐等极性分子物质。徐高扬等[6]对船用废润滑油进行了再生工艺研究，仅用白土处理，即可使劣化程度不同的废油得到再生，再生效果较好。再生条件：温度80℃，搅拌时间2h，白土用量8%～20%。同时，对废油再生的过滤也进行了研究，用复配助滤剂可大幅提高过滤速度，达到了实用的水平。周松锐等[7]采用短程蒸馏加白土补充精制工艺对废润滑油再生进行试验研究，再生润滑油达到了新润滑油技术指标表明该工艺回收率高，再生周期短，清洁环保，不产生二次污染，具有很好的经济效益和社会效益。张圣领等[8]以两种表面活性剂作絮凝剂、活性白土为吸附剂，经絮凝、吸附再生处理了废润滑油。考察了影响絮凝、吸附的各种因素。确定最佳絮凝条件：温度85℃、150g废润滑油所需两种絮凝剂用量分别为3.7g和1.3g；最佳吸附条件：活性白土12.3%、温度110℃、时间90min。经元素分析，净化精制后油品的Zn、Pb、Ca、P等元素的含量显著降低。精制油理化指标符合国家标准。费庆志等[9]采用AG破乳吸水剂，脱除乳化溶解态的水分，再经白土吸附处理，使废润滑油再生。该工艺对太连二家工厂的废润滑油进行了最佳操作条件的研究，经过预沉的废油中加入1%的AG剂和6%的白土。在70℃下搅拌20min，静截24h后再过滤可得到理化指标合格的再生油。无污染，收率高。操作费用低，已转让生产。何水清[10]利用粉煤灰干灰代替其他多种吸附剂，对于不同标号的废润滑油再生时加入不同量的粉煤灰后，效果都非常显著。它不但能大幅度地降低生产成本与劳动强度，同时使再生油的重要指标都有所提高。粉煤灰对大量废润滑油油的再生利用，达到以废治废，一举多得，效果显著，有一定的推广前景。生产工艺流程：废油→粗滤→细滤→加温→搅拌→加粉煤灰→沉降→脱水，排污→精滤→成品。

废油再生工艺中，经常使用的吸附剂有白土、硅胶、黏土、活性炭、铝矾土、水矾土、氧化铝等（当前常用的吸附剂有活性白土、活性氧化铝、氯化铝、硅铝胶、高铝微球、木质纤维素等，但用于废油再生中综合效果理想的并不多，而且价格也很高）。以吸附为主的废润滑油净化再生过程为：废油→自然沉淀→吸附→过滤→调和→成品油。采用吸附再生废润滑油工艺与传统工艺相比，具有三方面优点：（1）再生润滑油的效率高，工艺流程简

单，再生周期短；（2）废润滑油不经酸洗、碱中和、水洗等工序，不产生酸渣、废水、废气，降低了二次污染，能达到很好的环保效果；（3）再生后产生的残渣可用于调和沥青炭黑等，使资源能得到充分的利用。

正是由于用于废油再生吸附工艺中综合效果理想的吸附剂很少，所以本文的目的就是配置出一种新型吸附剂—多孔微纳米添加剂，达到直接加入废润滑油中使之脱水、聚合出渣、沉淀、清洗并大部分恢复其理化性能的效果。

三、多孔纳米添加剂

多孔材料是20世纪发展起来的新材料体系，包括金属多孔材料(即常说的泡沫金属)和非金属多孔材料(如泡沫塑料和多孔玻璃等)。其显著特点是具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量，在大分子催化、吸附与分离、纳米材料组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。近年来对多孔材料的研究已经全方位地展开，到目前为止，在这一领域的研究已经取得明显进步。

针对我国油源分散、混杂严重、种类多、数量少、原料质量不稳定的情况，基于多孔材料的特殊性能，提出了开发出一种多孔纳米添加剂，这种废润滑油再利用技术不同于传统意义上的再生技术。主要研究开发能直接加入废润滑油中使之脱水、聚合出渣、沉淀、清洗并大部分恢复其理化性能的多孔微纳米材料添加剂。这种再利用技术的应用无需废油收集，无需重新炼制，对环境不会造成污染，用户可以在达到换油周期时，自行添加，使用方便，延长机油使用寿命。多孔纳米添加剂工艺流程如图1。

图1

多孔纳米添加剂的制备采用有机分子或聚合物修饰的陶瓷、稀土化合物、钙盐、金属等微纳米材料的技术路线和工业化生产工艺；采用水热、溶剂热等方法制备具有较大比表面积的，具有较强吸水能力和超黏附能力的，有机、无机，有机-无机复合的多孔材料，将多孔材料进行表面活性剂修饰。

1.试验材料凹凸棒土（Mg5Si8O20（OH）（）·4H2O）；表面改性剂（偶2OH24

联剂）：对苯二甲基磷酸四乙酯、三乙胺、环己醇；蒸馏水；无水乙醇。

2.试验设备

内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜、数字式烘箱、干燥箱。3.多孔纳米添加剂制备试验程序及方法（1）选择反应前驱物，确定反应前驱物的计量比；（2）摸索前驱物加入顺序，混料搅拌；（3）装釜、封釜、置入烘箱；（4）确定反应温度、时间、状态(静态或动态晶化)进行反应；（5）取釜、冷却

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润滑与密封

(空气冷或水冷)、取样；（6）过滤、洗涤、干燥。

多孔微纳米添加剂的广泛应用，将会有效的延长润滑油的使用寿命和换油周期，无需废油回收，无需酸洗炼制，省掉了炼制加工环节，再生费用大幅降低，避免了二次污染，是真正意义上的环保节能项目。同时，也会对润滑油清净剂的生产提供了一个新的技术平台，对于添加剂行业的技术进步具有重要的推动作用。符合新型的科技含量高、资源消耗低、经济效益好的工业化道路，在实现节约能源和环境保护，实现可持续发展的战略目标等方面具有重要意义。

四、结论与展望

1.多孔纳米添加剂吸附再生工艺流程简单、使用方便，再生周期短，克服了我国油源分散，回收难等一系列问题。2.废润滑油不经酸洗、碱中和、水洗等工序，不产生酸渣、废水、废气，降低了二次污染，能达到很好的环保效果；再生后产生的残渣可用于调和沥青炭黑等，使资源能得到充分的利用。

3.国内外工艺都正在朝着无污染、环保的方向发展，开发出适合我国国情的环保、经济的污染废油再生新工艺是亟待解决的研究课题，吸附工艺将是其中一个比较重要的研究方向。

参考文献

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2MendelevichA，ZamotailovVV，SarganovaRS，etal.Useofcentrifugesandseparationofturbineoils[J].ChemicalandPetroleumEngineering，2002，38：5-6

3张唏.矿用废润滑油再生利用现状综述[J].中国物资再生，1996，（6）22-24

4张贤明，焦昭杰，贾玉梅.工业污染废润滑油再生技术[J].环境科学与2008，31（3）：39-42技术，

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徐高扬，陆明.船用废润滑油的再生[J].中国资源综合利用，2003，）：14-16（12

周松锐，尹英遂，王媛媛.短程蒸馏技术在废润滑油再生工艺中的应用[J].化工进展，2006，25（l1）：1371-1374

张圣领，刘宏文，赵旭光.废润滑油絮凝－吸附再生工艺的研究[J].化学世界，2002，（10）：527-529

费庆志，刘卫东，许芝.废润滑油再生新工艺的试验研究[J].辽宁化工，1996，146（6）：26-27

10何水清.浅述粉煤灰在废润滑油再生中的应用[J].中国资源综合利用，2002（7）：23-24

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作者通联：武汉工程大学机电工程学院武汉市430073E-mail：[email protected]〔编辑利文〕

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（上接45页）必须绝缘好，改造

过程中易造成电极正、负极绝缘不好，使其报废；即使改造成功，点燃的煤气能否喷出烧嘴外不能确定，若煤气不能喷出烧嘴外，此电极将不能使用，造成浪费。

方案2，在点火电极的法兰与烧嘴法兰之间加一段400mm的钢管，相当于把点火电极向外抽出了400mm。该改造易实现且可

图2改造后的点火电极及煤气烧嘴结构图

使用表明，点火电极未再出现因反应炉酸气烧嘴严重变形及后续设备不通畅等原因被烧毁的情况，而且改善了以往反应炉不易点燃造成空气、煤气风机频繁启动的状况，保护了设备，节约了用电。W09.03-26———————————————作者通联：安阳钢铁股份有限公司焦化厂河南安阳市殷都区455004

E-mail：[email protected]

〔编辑

王其〕

及时调整钢管的长度，可操作性强，改造成本低。

最后决定采用方案2。制作一段总长400mm、管径Φ100mm的管接（带法兰），对接在点火电极的法兰与烧嘴法兰之间，既满足了将点火电极的放电端远离烧嘴前端小圆孔的位置的要求，同时避开了火焰回烧区域。经过在反应炉外模拟实际工况试点火，放电即可点着火，火焰燃烧稳定且火苗可以喷出烧嘴外，足以点燃煤气主烧。图2所示为改造后的点火电极与烧嘴结构图。

通过延长烧嘴解决了点火电极被经常烧毁和反应炉不好点火的问题，改造方法简单，投资小收效大。改造后经过4个月的

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