废润滑油再生技术现状

徐大鹏，闫厚春，韩媛媛，桂欢欢，李青松

(中国石油大学(华东) 重质油国家重点实验室，山东 青岛 266580)

随着国家汽车产业、机械工程等领域的快速发展，润滑油的需求量日益增多。2018年我国润滑油的消费总量达到了690万t[1]，同时产生约420万t的废润滑油。废润滑油中80%～90%可通过再生技术实现回收利用[2]，这既减少了我国石油资源的消耗，也减轻了对环境的污染。

废润滑油的产生原因主要有两类：一是润滑油在日常使用时会混入水、灰尘、金属粉末等杂质；二是随使用时间增长润滑油逐渐变质，产生了有机酸、胶质和沥青类物质，使润滑油的黏温性和抗氧化安定性变差，腐蚀性增强，颜色变黑[3]。目前废润滑油再生的方法有酸洗法、溶剂精制法、加氢精制法等方法。本文对以上方法进行了总结并分析了几种废润滑油再生方法和成熟的润滑油回收工艺。

1 废润滑油再生方法

1.1 酸洗法

由于废润滑油中的非理想组分如含硫、氮、氧化合物等与浓硫酸会发生氧化、磺化、酯化、缩合、中和和溶解等作用，生成溶于硫酸等物质。而且，硫酸会使废润滑油中悬浮的固体杂质絮凝产生沉淀后分离[4]。

此方法具有设备投资少、生产工艺简单等特点，适用于小规模化生产。因此，存在许多个体企业如家庭作坊采用此法处理废润滑油。该技术的缺点在于产品质量不高，收率较低。而且会产生大量含酸废水等污染物。由于其对环境造成较严重的污染，目前该技术已被淘汰。

1.2 溶剂精制法

由于某些有机溶剂易溶解极性含氧化物、胶质、沥青质等组分，而对其中如饱和烃、长侧链环烷烃和长侧链芳香烃等理想组分具有较差的溶解能力。通过选择合适的萃取溶剂和萃取条件便可从废润滑油中将理想组分和非理想组分进行分离。目前按照溶剂的种类可分为单一溶剂法和复合溶剂法。

1.2.1 单一溶剂精制 糠醛精制技术是一种工业中常用而且成熟的废油再生技术，具有广泛的应用。王利芳等[5]以糠醛为溶剂对废润滑油进行精制，在85 ℃，2∶1的剂油比的条件下得到黏温性最佳、收率最高的润滑油。糠醛精制的优点在于对油品具有很好的适应性而且价格低廉。不足之处在于糠醛溶解度较小，需要的剂油比大，增加了溶剂回收的能耗负担。而且其对装置会造成腐蚀，对人体会造成一定的伤害[6]。

相较于糠醛和乙醇等溶剂，在溶解能力、热稳定性和选择性上，N-甲基吡咯烷酮具有明显的优势。苏佩汝等[7]使用NMP为溶剂，通过优化操作条件，去除了油品中胶质、沥青质、含S、N化合物等有害杂质。NMP作为溶剂精制的优点是其具有良好的选择性，而且其化学性质稳定、受热不易分解、具有较低的毒性等特点。不足之处是其对装置具有一定的腐蚀性、回收时需要能耗较高等问题[8]。

1.2.2 复合溶剂精制法 润滑油的理想组分主要是饱和烃。在极性较高的萃取剂中加入少量烃类物质可以降低溶液黏度，改善对废润滑油的溶解能力。复合溶剂精制法相较于单一溶剂精制法，其优点一般体现在具有更高的收率和选择性。

刘莹等[9]采用四甘醇作为主溶剂，加入20%的环丁砜作为助溶剂。在优化实验条件后，所得再生油收率>85%、黏度指数为135、凝点为-21.6 ℃、残炭量低于0.6%，符合润滑油基础油HVI105标准。杨茜雯等[10]采用DMSO为主溶剂，向其中加入10%的DMF作为助溶剂。在优化实验条件后，所得再生油收率>85%，黏度指数>130，残炭量低于0.6%，符合润滑油基础油HVI105标准。赵琳等[11]向糠醛中加入15%DMF和0.2%聚醚2070作为复合萃取剂，与传统糠醛精制对比收率提高3.9%。再生油黏度指数为100～120之间，符合我国润滑油基础油HVI标准。

1.3 吸附法

活性炭、硅胶、富里酸等吸附剂所具有较多的含氧官能团以及多样的空隙结构等，可以将废润滑油中胶质、沥青质、有机酸等化合物吸附脱除。

Yu等[12]使用硝酸改性活性炭，使其增加含氧官能团，提高其对有机杂质的吸附能力。改性后的活性炭可与废油中多环芳烃类化合物结合成键从而达到除杂的目的。刘国清等[13]采用硅胶作为吸附剂，加入10%硅胶吸附后所得再生润滑油酸值可低于0.01 mg KOH/g。吴云等[14]制备了新型土壤负载富里酸的复合吸附剂。结果表明，油品理化性质大幅提升，达到国家标准。

目前吸附剂的制备和改性技术日趋成熟，但是对于废润滑油吸附脱除非理想组分过度依赖于吸附剂的含氧官能团，对其孔道结构的作用研究较少[15]。吸附法日后研究重点应该在于孔结构的吸附作用、吸附剂的再生利用以及降低部分吸附剂的成本等问题。

1.4 加氢精制法

加氢精制法包括加氢处理、临氢降凝及后精制、补充精制三部分组成。加氢处理主要为了降低废油中的含S、N、O等杂原子化合物的含量，使芳烃类物质饱和，从而改善润滑油的黏温性和氧化安定性。临氢降凝主要是除去油品中分子量较高的正构烷烃，从而降低油品凝点。最后补充精制是指改善油品色度等其他指标。

考虑到废润滑油中杂质的种类，一般催化剂的活性组分选择Ni-Mo和Ni-W。冯全等[16]研制的废润滑油加氢催化剂的活性组分为Ni-Mo，采用γ-Al2O3为载体，通过加氢制得品质较好的润滑油。罗继刚等[17]研制的废润滑油加氢催化剂的活性组分为Ni-W，采用Al2O3作为载体，对硫、氮、氧等杂原子化合物脱除效果很好。柳云骐等[18]以Ni-Mo为活性组分，分子筛为载体制备的加氢改质催化剂可以使基础油具有较高的黏度指数，能够满足Ⅱ类基础油的各项指标。加氢精制法所生产出来的再生润滑油产品质量高，对环境污染小。目前需要解决的问题在于催化剂要兼顾多种精制要求，这就需要提高催化剂的使用寿命和改善油品预处理操作。

1.5 膜分离法

膜分离技术是一项新型分离技术，其具有高效无污染的特点。其工作原理主要是利用膜两侧物质的浓度差异、负载的电荷以及外界施加的压力等作为传质动力，将废润滑油中非理想组分截留于膜上，从而实现废油再生。常见的膜材料有：TiO2、聚丙烯腈、SiO2等。其优点在于设备简单、分离效率高、具有较低的能耗等特点。目前亟待解决的有：膜易被污染、膜通量较小和再生润滑油品质等问题。

2 国内外成熟再生工艺

2.1 国内再生工艺

目前国内常用的废润滑油再生工艺分为有酸工艺、无酸工艺和加氢工艺。有酸工艺一般采用蒸馏-酸洗-白土精制联合工艺。蒸馏阶段通过常压蒸馏脱除废润滑油中的水分以及混有的汽油、柴油等其他轻质油品。然后通过减压蒸馏脱除沥青质、胶质等重组分或者切割馏分段用作不同种类的润滑油基础油。酸洗和白土精制即上文中提到方法。本工艺需要消耗大量的硫酸和白土，并且产生废酸和废白土无法回收，对环境污染较严重。随着我国对环境保护意识的日益提高，这种方法正在逐渐被取缔，但仍为我国采用最多的工艺。

无酸工艺的代表是白土高温接触无酸再生工艺、蒸馏-糠醛精制-白土精制工艺、沉降-絮凝-白土精制工艺。白土高温接触无酸再生工艺的工艺步骤是废润滑油与白土混合先经过预热蒸馏，然后在加入抗氧化剂和水蒸气条件下与白土高温接触吸附其中的非理想组分。该工艺的优点在于取消了酸的加入，减轻了环境污染。但是其仍存在白土用量大、收率低、操作困难等问题，所以并未推广使用。沉降-絮凝-白土精制工艺是通过加入絮凝剂，将其中的碳粉、胶质、沥青质等絮凝、离心后使用白土精制分离。此工艺所得再生润滑油的质量较差，而且絮凝剂的选择困难，难以回收。

加氢工艺的代表是溶剂抽提-蒸馏-加氢工艺。通过溶剂抽提和蒸馏可以将大部分胶质、沥青质等杂质除去，然后经过加氢脱除S、N、O以及金属杂质，改善再生润滑油的品质。此工艺制得再生润滑油性质较好，但是操作复杂，投资成本偏高。

2.2 国外再生工艺[19]

回收再生工艺在发达国家中提出较早，有酸工艺有德国的Meinken工艺和法国的IFP工艺。与国内不同的是，Meinken工艺在酸洗过程中对溶液进行较强的搅拌，IFP工艺使用丙烷先对废润滑油进行萃取后再进行酸洗。这两个工艺都使酸洗过程中的酸用量大大降低，但仍然存在污染现象。

无酸工艺有意大利的Snamprogeti工艺和瑞士的Recyclon工艺。Snamprogeti工艺采用蒸馏-丙烷抽提-真空蒸馏的技术，而Recyclon工艺采用蒸馏后使用金属钠与废油中氧化物反应生成钠盐而过滤除去。这两种方法均避免了白土和酸的使用，因此具有成本低、污染小等特点。

加氢工艺有KTI工艺、Kleen工艺、美国的BERC工艺和PROP工艺。其区别在于加氢前处理不同。KTI工艺采用常压蒸馏-刮膜蒸馏器蒸馏-加氢精制的方法，此工艺所得再生润滑油质量好、回收率高但是工艺复杂、难以大规模生产；Kleen工艺采用蒸馏-加氢精制的方法，此工艺自动化程度高但是成本较高，操作复杂；BERC工艺采用溶剂精制-减压蒸馏-加氢精制的方法；PROP工艺采用化学脱金属-加氢的方法，该工艺成本较高，操作困难。

3 结束语

通过总结目前废润滑油的再生方法和成熟的再生工艺，在分析其中的优缺点之后，总结并提出了关于今后废润滑油再生利用应注意的几点问题。

(1)环境保护方面，由于目前国内废润滑油回收工艺仍采用酸洗等老旧工艺，对环境造成很大负担。因此，国家和政府势必要加强管理，取缔不环保的私人作坊。

(2)技术方面，国内技术发展偏向于复合溶剂萃取技术，主要以NMP混合物溶剂为主且已处于国内领先水平，但日后仍需提高再生润滑油收率和溶剂回收率等问题。国外成熟的回收技术发展方向趋近于加氢技术。加氢技术具有再生润滑油的品质高，但是存在能耗高、操作困难等问题并不适用于国内再生企业。因此要开发新型催化剂，提高加氢效率，降低能耗。

(3)经济成本问题，当前废润滑油再生的先进技术仍然存在成本高的问题，如加氢技术、膜分离技术。这类再生工艺需要较大的前期投资成本，使得再生回收企业的发展受阻。