離心萃取器在廢潤滑油再生工藝中的應(yīng)用

離心萃取器在廢潤滑油再生工藝中的應(yīng)用

　　劉威風(fēng)1，高艷芳2

　　(1.中國石化潤滑油有限公司西北分公司，河南鄭州450001;2.鄭州天一萃取科技有限公司，河南鄭州450001)

　　摘要：簡要概述了廢潤滑油再生的方法，并介紹了離心萃取器的工作原理及離心萃取精制潤滑油的原理。通過168h的連續(xù)中試試驗(yàn)，萃取精制的基礎(chǔ)油滿足Ⅱ類油的指標(biāo)要求，得出離心萃取器可在廢潤滑油再生工藝中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：離心萃取器;廢潤滑油;溶劑精制;再生

　　潤滑油是由基礎(chǔ)油(71.5%～96.2%)和添加劑組成，其質(zhì)量取決于基礎(chǔ)油的組成和性質(zhì)及添加劑之間的配比關(guān)系。潤滑油在使用過程中會發(fā)生一些物理、化學(xué)反應(yīng)使?jié)櫥屠匣?，如顏色變深、酸值上升、閃點(diǎn)下降、產(chǎn)生沉淀物、油泥、漆膜等，達(dá)不到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，而變?yōu)閺U潤滑油。但廢潤滑油中的主要成分(基礎(chǔ)油)并沒有變質(zhì)，若直接倒掉或者燃燒，不僅會造成極大的浪費(fèi)，也對環(huán)境造成很大的危害。廢潤滑油的再生對節(jié)約有限石油資源、防止廢油污染、保護(hù)環(huán)境等具有重要的意義。國家對廢潤滑油的再生回收制定了相應(yīng)的處理標(biāo)準(zhǔn)[1]。

　　溶劑精制是一種物理分離過程，利用溶劑活性極性分子的選擇性溶解能力，溶解廢潤滑油中非理想成分，并將其分離出來。溶劑精制中常用的溶劑有糠醛、苯酚和N-甲基吡咯烷酮(NMP)[2-3]。該工藝使用的設(shè)備價廉且操作簡便，溶劑無毒，可以多次回收利用，其精制得到的潤滑油收率高，品質(zhì)較好。以上特點(diǎn)使得溶劑精制法在眾多廢潤滑油再生工藝中脫穎而出，并迅速被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐。廢潤滑油基礎(chǔ)油精制主要依靠萃取塔來完成，利用重力實(shí)現(xiàn)潤滑油與溶劑的混合與分離;但存在傳質(zhì)效率低、料液存留量大、返混嚴(yán)重、分相困難等問題，導(dǎo)致精制效率低、有機(jī)相損失大。離心萃取器是新一代高效快速的混合與分離設(shè)備，可以快速建立相平衡，易于實(shí)現(xiàn)多種萃取方式，具有傳質(zhì)效率高、存流量小、適應(yīng)密度差、流比范圍寬、節(jié)能環(huán)保、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)[4-5]。

　　1 離心萃取器工作原理

　　離心萃取器是一種新型、高效液液混合與分離連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，其利用電機(jī)帶動轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動，密度不同且互不相溶的兩種液體(密度大的一相稱為重相，密度小的一相稱為輕相)按照一定的流比分別從兩個進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓和殼體之間的混合區(qū)，使兩相快速混合，完成萃取傳質(zhì)過程?；旌弦涸跍u流盤的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，混合液與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，密度大的重相在向上流動過程中逐步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓中心而靠向轉(zhuǎn)鼓壁;密度小的輕相逐步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓壁而靠向中心，澄清后的兩相液體最終通過各自堰板進(jìn)入收集室并由出料管分別引出機(jī)外，完成兩相分離過程。離心萃取器設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1離心萃取器設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

　　2 離心萃取精制廢潤滑油的原理

　　初步凈化的毛油與溶劑NMP在離心萃取器中充分混合，毛油與NMP互不相溶，在離心萃取器中存在兩種液相。通過高轉(zhuǎn)速的攪拌，使兩相充分接觸，毛油中的非理想成分(雜質(zhì))在萃取過程中溶解在NMP中，與理想組分(基礎(chǔ)油)分離，從而達(dá)到精制的目的。由于毛油與溶劑油之間有密度差，在離心力作用下會分層，從而實(shí)現(xiàn)兩相的分離。以溶劑為主并含有較多雜質(zhì)的為萃取相，以基礎(chǔ)油為主并殘留少量雜質(zhì)的為萃余相。

　　3 在廢潤滑油精制中的應(yīng)用

　　本試驗(yàn)所用的原料取自某環(huán)保公司回收的廢潤滑油，經(jīng)過初步凈化及蒸餾處理后的毛油，基礎(chǔ)油成分為250SN型，呈深紅色，密度0.84kg/m3。精制溶劑為毒性小、選擇性及穩(wěn)定性高的NMP溶劑。經(jīng)過試驗(yàn)優(yōu)化出最佳的溶劑精制工藝條件：溫度65～75℃，劑油比為1∶1。經(jīng)五級逆流萃取，分別得到萃取相(含雜質(zhì))和萃余相(基礎(chǔ)油)。萃取相經(jīng)精餾后分別得到萃取溶劑和抽出油(雜質(zhì)為主)，抽出油作為燃料油產(chǎn)品，萃取溶劑返回萃取工序循環(huán)使用;萃余相中經(jīng)過進(jìn)一步的精餾，得到滿足指標(biāo)要求的基礎(chǔ)油。

　　根據(jù)試驗(yàn)用料的物化參數(shù)，選用實(shí)驗(yàn)型離心萃取器即CWL50-M型，并選配合適材質(zhì)及混合分離部件。主體設(shè)備技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓直徑50mm，混合通量0～50L/h，電機(jī)功率0.18kW，主機(jī)質(zhì)量32kg，外形尺寸400mm×370mm×900mm。離心萃取精制毛油的工藝流程如圖2所示。

圖2廢潤滑油離心萃取精制試驗(yàn)裝置流程簡圖

　　離心萃取器轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2800r/min，兩相混合通量在25～30L/h運(yùn)行，控制劑油比1∶1，精制溫度65～75℃。進(jìn)行五級逆流萃取，驗(yàn)證兩相分相情況及精制效果，同時進(jìn)行長時間運(yùn)行，驗(yàn)證指標(biāo)的穩(wěn)定性。試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行168h，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，指標(biāo)正常，毛油的回收率均達(dá)93%以上。萃余相即精制油經(jīng)過精餾后得到的250SN基礎(chǔ)油可以達(dá)到Ⅱ類油的指標(biāo)要求，具體指標(biāo)分析結(jié)果見表1。

　　4 結(jié)論

　　采用離心萃取精制潤滑油不僅可以大幅度降低生產(chǎn)成本，同時，也解決了廢潤滑油中基礎(chǔ)油的資源浪費(fèi)。離心萃取機(jī)應(yīng)用于廢潤滑油回收再生工藝的溶劑精制工序，與傳統(tǒng)的萃取設(shè)備如萃取塔或攪拌釜相比，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化運(yùn)行，精制效率高，回收率高，操作簡便，適宜進(jìn)行市場推廣應(yīng)用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]谷慶寶，王禹，高豐，等.廢潤滑油再生利用的現(xiàn)狀與面臨的問題[J].中國資源綜合利用，2003(7)：11-16.

　　[2]熊道陵，楊金鑫，張團(tuán)結(jié)，等.廢潤滑油再生工藝的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2014，33(10)：2778-2784.

　　[3]周惠娟.廢潤滑油再生技術(shù)的分析與比較[J].潤滑油與燃料，2010，20(4/5)：37-39.

　　[4]楊鵬飛，李瑞琛，高艷芳，等.工業(yè)含酚廢水離心萃取脫酚工藝研究[J].工業(yè)用水與廢水，2018，49(1)：28-31.

　　[5]高艷芳，李瑞琛，楊鵬飛，等.離心萃取法處理高濃度DMF廢水[J].河南化工，2020，37(1)：33-35.