废内燃机油再生方法的研究

任雅琳，郭大光，王利芳

(辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001)

目前我国是世界第3大润滑油消费国[1]，随着润滑油消费量的增长，车辆及设备等换下来的废油量也越来越大。若对产生的废油处理不当，不仅会造成资源的浪费，也会对环境造成不可回复的破坏。

目前，国外的加氢再生技术是废油再生这一领域最先进的技术，但由于我国油源分散，废润滑油品种多数量少、质量不稳定，因此并不适合我国使用。国内目前仍在使用的有酸再生工艺，其产生的废渣危害甚大；溶剂再生虽然精制效果好但仍存在着不足，如糠醛：溶解能力小、用量大、溶剂的回收能耗大、热稳定性较差[2-4]；NMP：设备腐蚀严重、溶剂依赖进口，价格昂贵。

实验室研究的一些再生方法，如Recyclon法，由于金属钠非常活泼极易被氧化，而且金属钠必须以极细微的颗粒均匀分散于废油中才可保证回收油的质量和收率，因此该方法并未得到推广并使用到工业生产中。在本试验中，以饱和的钠的液氨溶液代替金属钠，保证其在废油中的分散程度，从而也就保证了反应的充分。

本试验着重考虑低能耗、无二次污染而且适用原料范围较广。在分析润滑油变质的原因后，对废油进行化学精制，选取钠的液氨溶液为化学试剂还原废润滑油中的变质部分，从而达到再生的目的。

1　机理

将碱金属作为电子源还原有机化合物早已有研究[5]，而其中钠和锂的应用较多。金属钠溶解于无水液氨中，当钠的浓度较低时形成蓝色的液氨溶液，而随着钠的加入量增大，溶液颜色加深直至青铜色，其反应式如下。

Na+ (x+y)NH3=Na(NH3)+x(碱金属正离子)
+ e(NH3)-y(溶剂合电子)

溶剂合电子的寿命比较长，在没有杂质或金属表面存在时每天仅分解1%左右，且还原能力相当强[6]，可与废润滑油中变质产物发生还原反应。而碱金属正离子则可与废油中的各种极性物质、有机分子中的杂元素反应，转变成为钠有机化合物及缩合的胶质状物质，经蒸馏后可除去。

2　试验部分

由于钠的液氨溶液加入量和反应温度是影响该试验的重要因素，所以本试验着重对这2个因素进行考察。

2.1　试验仪器

所用试验仪器见表1。

表1　试验仪器

2.2　试验流程

2.2.1废润滑油预处理

把废润滑油于室温静置48 h，经自然沉降去除机械杂质后进行常压蒸馏，去除水及轻组分后，剩余部分为本试验的试验原料。

2.2.2钠的液氨溶液(以下简称溶液)精制

该溶液配制的整个过程需要在通风橱内进行，并使用冷浴保证液氨的温度维持在-35 ℃。在氩气保护下将金属钠切割成小块，投入液氨中，直至反应完全，溶液完全呈青铜色，此时钠的液氨溶液为饱和状态。根据钠的投入量，得到该溶液质量浓度为248.4 g/L。

将溶液加入经过预处理的废油中进行反应，再将反应后的油品减压蒸馏，对所得到的润滑油馏分进行指标检测，以考察最适宜的反应条件。

本研究中的结果与讨论皆是针对这一步骤进行的，本研究中的回收油是指减压蒸馏后得到的润滑油馏分油。

2.2.3回收油后续处理

由于减压蒸馏后得到的回收油的色度不是很理想，因此对回收油进行白土补充吸附[7]，经试验确定白土吸附的最适宜工艺条件为：白土加入量1%(质量分数)、吸附温度80 ℃、吸附时间30 min，色度可达到1.5。

经此3步后得到的再生油可达到我国润滑油基础油QSHR001-95标准中HVI标准。

3　结果与讨论

初步试验后，将钠的液氨溶液(以下简称溶液)加入量定为1.6～4.8 mL(本试验均以100 g废油为基准)，精制温度确定为25～50 ℃，操作时间定为10 min。此条件下的收率与精制的温度关系见表2，该收率为废油经钠精制与减压蒸馏后所得回收油与原废油的质量百分比。

表2　收率与精制的温度关系

由表2可以看出，在相同温度下随着溶液加入量的增大，再生油的收率是增加的。说明随着溶液加入量的增加，废油中的变质组分发生还原断裂，在减压时随润滑油馏分蒸出，因而收率呈上升趋势。经检测所得再生油各指标后，综合考虑收率较高、黏度指数较大、凝点较低与残炭值较小的情况下，认为精制温度为40 ℃时油品的各项指标较好。现就40 ℃时各项数据对试验结果进行分析讨论，具体见表3。

3.1　溶液加入量对回收油性质的影响

表3　溶液加入量对回收油性质的影响Table 3　Infulence of solution amount on the index of recoveried oil

从表3可以看出，随溶液加入量增加，40 ℃和100 ℃的黏度均呈现下降的趋势，表示油品流动性变好。黏度指数表示油品黏度随温度变化的程度，黏度指数越高，表示油品黏度受温度的影响越小，其黏温性能越好。因而从黏度指数这一衡量润滑油质量的最重要指标来看，当溶液加入量为3.2 mL时，黏度指数为最大值。从而以溶液加入量3.2 mL为拐点分别进行讨论。

认为当溶液加入量小于3.2 mL时，由于溶剂合电子的作用，C=N、COR、COOH和NO2等得以还原，而胶质和沥青质的缩合碳环断裂，使得精制油的黏度下降，黏度指数得到改善。当溶液加入量大于3.2 mL时，溶剂合电子会与油品中的理想组分(如芳烃)继续反应，反而使得黏度继续减小，黏度指数也开始减小。

表3还列举了溶液加入量对再生油其他性质的影响。例如，折光率是评价润滑油质量的一个重要指标，它指示的是基础油中非理想组分的含量，折光率越低说明基础油中非理想组分越少，油品质量越好。润滑油中形成残炭的主要物质是胶质、沥青质及多环芳烃，残炭值越小说明油品中这些组分的含量越少。这些都说明了随着溶液用量增大，精制程度是变深的。

3.2　精制温度对再生油性质的影响

表4数据为溶液加入量为3.2 mL时，温度改变对再生油性质的影响。由表4可知，随着精制温度的升高，收率是增大的，这说明适当的升高精制温度，可以降低废油的黏度，有利于氨合电子和钠离子在废油中的分散，也就促使其与非理想组分的反应，但精制温度升高到40 ℃以后，各性能值并无明显变化。

由表3、表4中数据可确定溶液精制回收油的适宜工艺条件：溶液加入量为3.2 mL，精制温度为40 ℃。得到的回收油与原料油质量对比见表5。

表4　精制温度对回收油性质的影响Table 4　Infulence of reaction temperature on the index of recovered oil

表5　溶液精制回收油与原料油质量对比

4　结论

1)再生后的润滑油可以达到我国润滑油基础油的QSHR 001—95标准中HVI标准，添加适当的添加剂后可作为成品油继续使用。

2)本试验中选用钠的液氨溶液代替金属钠，既可以缓和反应条件，又可以保证钠的分散程度，以确保回收油的质量和收率。

3)本试验得到的回收油，收率相比溶剂回收等方法有所提高(以同一种原料做对比试验，以糠醛为溶剂，得到的总收率为81.7%)，并且不会产生二次污染。

参考文献：

[1]张春光，赵渊杰，邓永生，等. 废润滑油再生技术现状及行业发展思路[J]. 润滑油，2008，23(2):9-12

[2]翁汉波，夏春山. 改善润滑油馏分糠醛精制过程的研究[J]. 润滑油,2000，15(2): 32-35

[3]徐丽秋. 润滑油精制溶剂的研究进展[J]. 润滑油科技情报站论文专辑, 2000

[4]刘跃委. 润滑油糠醛精制萃取技术与应用[J]. 润滑油，2003，18(2):13-17

[5]SUBBA R G S R. Birch reduction and its application in the total synthesis of natural products[J]. Pure Appl Chem, 2003, 75( 10): 1 443-1 451

[6]李彦如. 钠的液氨溶液还原炔烃反应机理探讨[J]. 承德民族师专学报，2004，24(2):42-43

[7]刘丽艳，张志恒，谭蔚. 润滑油白土补充精制吸附过程[J].化工进展，2008， 27(12):2 008-2 012

全球首个二氧化碳合成聚酯项目启动

拜耳集团近日启动全球首个二氧化碳合成聚酯材料项目。项目位于其全球总部勒沃库森的化工园内，使用特殊催化剂将二氧化碳和多元醇合成为涤纶-聚碳酸酯，所需的二氧化碳由德能源企业RWE通过附近的煤电厂供应。

集团负责技术开发的董事普利施科表示，这项名为“梦幻反应”的研究开始于两年前，目前虽然产量很小，但技术上已取得突破，遥遥领先于竞争对手。这不仅有利于应对原油及其他化石能源价格上涨，而且可以使集团更好地进行碳排放交易。

拜耳计划建造一个更大的二氧化碳合成聚酯材料生产设备，2015年起成吨生产聚酯材料，从环保和成本核算角度来看都将产生更大效益。据有关专家预测，德国使用二氧化碳合成聚酯材料的市场容量约为2 000×104t。

[摘编]