楊小平，張賢明，歐陽平

（重慶工商大學(xué)廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067）

廢潤滑油抽提再生精制的研究進展*

楊小平，張賢明**，歐陽平

（重慶工商大學(xué)廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067）

廢潤滑油的再生利用，對于緩解我國石油資源短缺的壓力和保護生態(tài)環(huán)境具有重大的社會意義；從傳統(tǒng)抽提溶劑、抽提溶劑助劑、新型抽提溶劑等方面闡述了國內(nèi)外基于抽提過程的廢油再生技術(shù)及工藝的研究現(xiàn)狀，最后指出了抽提溶劑復(fù)配是今后的研究趨勢。

廢潤滑油；抽提溶劑；精制

潤滑油在使用過程中，由于高溫下自身的氧化和添加劑的消耗產(chǎn)生的大量氧化物、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等，以及機械磨損和環(huán)境中帶來的金屬屑、灰塵等雜質(zhì)，會使得潤滑油降低乃至失去減少摩擦、降低磨損、冷卻降溫等功效，變質(zhì)達到一定程度后，就必須被更換，更換下來的油就變成廢油［1］。因廢油中含氯、硫、磷、芳烴聚合生成的稠環(huán)芳烴等有機化合物均有極強的毒性或致癌性，處理不當(dāng)，既造成資源浪費，又危害環(huán)境。其實廢油變質(zhì)成分僅百分之幾，其主體仍為基礎(chǔ)油，若經(jīng)適當(dāng)技術(shù)處理，除去變質(zhì)成分及外來污染物，即可再生成質(zhì)量符合要求的基礎(chǔ)油［2］。與將其處理成燃料油相比，再生油具有更高的附加值，且廢油再生比石油煉制潤滑油工藝流程簡單、成本低。此舉對于緩解我國資源急缺的局面，解決油品供不應(yīng)求的瓶頸問題，提高現(xiàn)有資源利用率，保護生態(tài)環(huán)境，都是可行而必要的選擇［3］。

1 抽提精制原理

廢油抽提精制是指利用一些對廢潤滑油中理想組分與非理想組分具有選擇性溶解特性的有機溶劑對廢油進行再生處理，以實現(xiàn)非理想組分（瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、短側(cè)鏈稠環(huán)芳烴等）與理想組分（飽和烴、長側(cè)鏈環(huán)芳烴等）分離的過程。抽提精制優(yōu)點：無需使用硫酸，不產(chǎn)生腐蝕設(shè)備、危害環(huán)境的酸性氣體及酸渣等；再生油產(chǎn)率高，且質(zhì)量可達到基礎(chǔ)油標難；相對于加氫精制及其它先進技術(shù)，投資少，操作簡便；溶劑毒性較低，且可循環(huán)使用，綠色環(huán)保［4］。

2 傳統(tǒng)抽提溶劑

傳統(tǒng)抽提溶劑是利用其極性更接近于非理想組分的極性的特性，在加熱攪拌過程中，使得非理想組分逐漸溶解于溶劑中，而理想組分不溶，以達到分離非理想組分和理想組分的目的。作為優(yōu)良的抽提溶劑必備條件是：選擇性好、抽提能力強；熱及化學(xué)安定性好，能耐酸、堿、氧化劑、還原劑的作用；操作安全簡便，毒性、腐蝕性、刺激性小，熔沸點較低；價格低廉，來源廣泛。

由于對溶劑要求的條件相當(dāng)苛刻，很難找出一種溶劑能滿足作為溶劑具備的全部條件，故往往抓住其主要性能而兼顧其他方面的要求，目前采用較多的溶劑是糠醛、苯酚、N－甲基吡咯烷酮（NMP），與糠醛結(jié)構(gòu)相似的糠醇也有研究。

2．1 糠 醛

糠醛抽提精制時，其與油品的重度差和界面張力皆足夠大，分散和分層性能好，且與油品的沸點差較大，易閃蒸，毒性、腐蝕性小，且易生物降解。不足之處是：選擇性好，但抽提能力弱，為得到質(zhì)量合格的再生油，需提高抽提溫度和增大溶劑比，以致能耗增大、裝置的生產(chǎn)能力降低；熱穩(wěn)定性較差，高于230℃時會分解，增加溶劑損耗；易氧化為糠酸，腐蝕設(shè)備，且糠醛分子中的雙鍵有聚合傾向，加熱時易結(jié)焦，堵塞管道和設(shè)備［5］。

2．2 苯 酚

苯酚抽提能力強，但選擇性差，為提高其選擇性，須在苯酚中添加少量水，但易造成乳化，使分層更緩慢還挾帶清油，增大溶劑回收能耗；熔點高，常溫下為晶體，操作不便；毒性大，生物降解比糠醛困難，且具有腐蝕性。

2．3 N－甲基吡咯烷酮

NMP的溶解性、選擇性、化學(xué)安定性、熱穩(wěn)定性均較糠醛、苯酚具更大優(yōu)勢，且揮發(fā)度低、毒性小、生物分解性優(yōu)良，但沸點高，使回收困難，并挾帶清油，腐蝕性強，且來源困難，價格亦高，面臨被淘汰的趨勢。

2．4 糠 醇

糠醇與糠醛的分子結(jié)構(gòu)近似，均含有一個呋喃基，作為抽提溶劑分離廢油中的非理想組分的效果可與糠醛相當(dāng)，且糠醇不易被氧化。顏曉潮［6］根據(jù)萃取締合原理，經(jīng)理論分析及實驗探究，選取糠醇作為抽提溶劑，通過單因素實驗分析和正交實驗手段，探索了廢內(nèi)燃機油采用糠醇抽提精制的工藝方法和條件。結(jié)果表明，最佳工藝條件下，廢油回收率達93．9%，且再生油品質(zhì)量較好。

3 抽提溶劑助劑

鑒于以上溶劑的不足，眾多學(xué)者開展了大量改善抽提效果的研究工作，其中加入助溶劑成為了研究的熱點。經(jīng)驗證，助劑的加入可增強傳統(tǒng)溶劑的選擇性，改善再生油的質(zhì)量，提高再生油的產(chǎn)率，主要介紹有關(guān)環(huán)氧氯丙烷、十二烷基苯磺酸鈉、乙醇胺等助劑的研究。

3．1 環(huán)氧氯丙烷

李璐等［5］研究了糠醛、環(huán)氧氯丙烷與助劑糠醛組成雙溶劑精制廢油的效果。實驗結(jié)果表明，糠醛精制時最佳工藝條件下劑油比為1．5（體積），雙溶劑精制時最佳工藝條件下劑油比為1．0（體積）；且后者的再生油品質(zhì)量更好。另外，環(huán)氧氯丙烷和糠醛組成雙溶劑有如下特點：沸點、比熱容較糠醛低，從而降低能耗，并避免糠醛分解；對廢油中的非理想組分的選擇性及溶解能力強，可降低糠醛精制溫度，從而降低能耗；密度不小于糠醛的密度，利于精制過程的逆向流動和相分離。

3．2 十二烷基苯磺酸鈉

劉洋等［7］對比了以糠醛單一溶劑及以糠醛作主溶劑、十二烷基苯磺酸鈉為助溶劑精制廢油時的抽提效果，且探討了劑油體積比、溫度、助劑質(zhì)量分數(shù)等因素對再生油收率、粘度指數(shù)等性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，雙溶劑精制時產(chǎn)率為91．26%，比單一的糠醛精制增加2．43%，且再生油可達到我國潤滑油基礎(chǔ)油標準。

3．3 乙醇胺

韓麗君等［8］將乙醇胺和NMP配成雙溶劑，對再生廢油進行研究。結(jié)果表明，在溶劑精制過程中，NMP與乙醇胺不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在C－X鍵、羰基及呋喃基的共同作用下，使混合溶劑更容易發(fā)生締合作用，從而對廢油中非理想組分的分離效果更顯著，進而提高溶劑的精制效果，再生油產(chǎn)率達89．85%。

3．4 其 他

王利芳等［9］選取了正丁醇輔助糠醛精制廢油，實驗結(jié)果表明，由于糠醛的極性相對于非理想組分偏高，加入適量正丁醇能使得溶劑極性適當(dāng)下降，從而增大對非理想組分的溶解度；且正丁醇本身對非理想組分有一定的溶解性，因此改善了精制效果。楊樹花［10］研究了糠醛－雜醇混合溶劑和糠醛溶劑精制再生廢油，產(chǎn)品理化指標優(yōu)于酸洗－白土吸附工藝精制油指標，但再生油回收率偏低。莫婭南等［11］研究了乙醇、糠醛、NMP再生廢油，劑油質(zhì)量比為1∶1，精制溫度為60℃時，再生油指標達到QSHR001－1995HVI標準，回收率達90%以上。

4 新型抽提溶劑

新型抽提溶劑是利用醇、酮、烴類等有機極性溶劑的選擇性溶解能力，分離廢油中基礎(chǔ)油與雜質(zhì)的，其對相對分子量較低的物質(zhì)，即對廢油中的基礎(chǔ)油溶解能力強，對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、生物灰質(zhì)、聚合性添加劑等相對分子量較大的物質(zhì)溶解能力差。因此，在抽提過程中，溶劑既從廢油中抽提出基礎(chǔ)油，又將廢油中的雜質(zhì)沉降下來。一般，溶劑的相對分子質(zhì)量越大，對基礎(chǔ)油的溶解性就越好，但對雜質(zhì)的沉降能力會下降；碳原子數(shù)為3或3以下的溶劑，由于不能完全溶解基礎(chǔ)油，很少單獨進行抽提過程；通常以4個碳原子的醇、酮或烴為抽提溶劑，但其沉淀能力較差，因此常采用混合溶劑來改善單一溶劑的不足［12－14］。

4．1 烷烴類

Jesusa等［15－17］以乙烷、丙烷為抽提溶劑探究了不同溫度及壓力對廢油中去除含金屬化合物、氧化產(chǎn)物的量及產(chǎn)率、效率的影響。結(jié)果表明，氧化產(chǎn)物的分離效率可通過低壓提高，但對于去除廢油中含有的金屬化合物的無影響；且在液態(tài)、超臨界狀態(tài)、氣態(tài)3種不同狀態(tài)下丙烷、乙烷精制再生油時，液態(tài)效果最佳。

4．2 醇 類

王華［18］選取異丙醇和正丁醇對廢油進行抽提絮凝，去除了廢油中大多數(shù)的添加劑、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等雜質(zhì)，并探討了溶劑配比、溫度、時間等因素對再生油性能的影響。

楊鑫等［19］對比了正丙醇、異丙醇抽提廢油時對再生油產(chǎn)率的影響。結(jié)果顯示，異丙醇再生油的產(chǎn)率為76．8%，比正丙醇高6．4%。這主要由于基礎(chǔ)油，極性較小。而異丙醇的極性參數(shù)明顯小于正丙醇，且更接近基礎(chǔ)油，因此異丙醇能更好地抽提出廢油中的基礎(chǔ)油，從而產(chǎn)率更高。且在以異丙醇為抽提溶劑的最佳工藝條件下，閃點、傾點、黏度指數(shù)、酸值、灰分等性能指標得到明顯改善，重金屬含量明顯降低，基本符合HVI150基礎(chǔ)油指標。

楊鑫等［20］以四碳醇（正丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇）也做了類似研究，最終選取了異丁醇為最佳抽提溶劑，再生油產(chǎn)率達82．1%。

4．3 醇與酮類

劉晶晶［21］篩選出正丁醇∶異丙醇∶甲乙酮＝2∶1∶1（體積比）的混合溶液作為抽提溶劑，對廢油再生處理，結(jié)果表明：抽提絮凝預(yù)處理能絮凝出大部分雜質(zhì)，為進一步再生奠定了基礎(chǔ)。

李瑞麗［22］以丁酮、異丙醇復(fù)合抽提溶劑對廢油進行處理，結(jié)果表明：使用復(fù)合溶劑減少了溶劑用量，提高了精制油的收率，再生油的性質(zhì)明顯改善。

Jordan等［23－25］以抽提溶劑正丁醇、丁酮進行再生廢油的試驗，結(jié)果表明：4個碳原子的醇、酮極性溶劑不僅能抽提出廢油中的基礎(chǔ)油，還能絮凝沉降部分添加劑和氧化產(chǎn)物，研究為以后科研人員篩選抽提溶劑提供了極具價值的參考。

5 展 望

基于溶劑抽提的廢油再生技術(shù)操作簡便，能耗較低，再生油質(zhì)量好，綠色無污染，因此在廢油處理中應(yīng)用廣泛，針對目前研究現(xiàn)狀，提出未來研究方向，即：廢油抽提再生技術(shù)目前仍處于初級階段，仍需大力開發(fā)出安全無毒、無污染、選擇性好、抽提能力強、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強的新型抽提溶劑；在研制抽提溶劑新品種、提高其性能的同時，必須加強抽提作用機理的研究，為工業(yè)應(yīng)用奠定更多的理論基礎(chǔ)；進一步加強不同種類抽提溶劑的復(fù)配使用。

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Research Progress in Waste Lubricating Oil Renewable Refining by Extraction

YANG Xiao-ping，ZHANG Xian-ming，OUYANG Ping

（Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment of Ministry of Education，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

Recycling of waste lubricating oil has great social significance for relieving the pressure of oil resources shortage and protecting ecological environment．The technologies and techniques on regeneration at home and abroad are summarized on the terms of traditional extraction solvent，extraction solvent addictives，renewed extraction solvent，etc．Finally，the paper points out that extraction solvent compounding is the research trend in the future．

waste lubricating oil；extraction solvent；refinement

X742

A

1672－058X（2015）03－0078－05

10．16055／j．issn．1672－058X．2015．0003．017

2014－07－11；

2014－07－18．

重慶市應(yīng)用開發(fā)計劃重點項目（CSTC2014yykfB0046）；重慶市科委基礎(chǔ)與前沿研究計劃項目（CSTC2013jcyja50025）；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目（KJ1400637）；重慶工商大學(xué)研究生創(chuàng)新型科研項目（yjscxx2014－052－34）．

楊小平（1989－），女，重慶市人，碩士研究生，從事廢棄物循環(huán)利用技術(shù)的研究．

**通訊作者：張賢明（1955－），男，重慶市人，教授，從事廢油資源化技術(shù)的研究．E－mail：y759874519＠126．com．