廢潤滑油殘渣油與廢白土在廢潤滑油再生的應用

李維寧，李茁，李建忠，張佳，陳坤

(中國石油大學(華東) 化學工程學院，山東 青島 266580)

目前，廢潤滑油精制處理主要有加氫精制、白土吸附精制、溶劑精制、蒸餾等工藝[1-4]，其中白土精制技術要求低以及廉價的處理廢潤滑油的工藝是現如今主流的處理工藝，但是其產生的大量的廢白土對環境產生巨大的壓力。隨著環保法規的日益嚴格，這無形中增加了企業利用吸附法處理廢潤滑油的經濟成本，所以怎樣解決廢白土的問題成為了現如今亟待解決的一個重要的問題[5-11]。

企業在對重廢潤滑油進行蒸餾處理后所剩余的廢潤滑油殘渣油處理利用問題也成為了一個棘手的問題。這源于其含有大量的雜質以及較高的含氧量(30%左右)無法對其進行調和瀝青等高附加值的處理，而對其進行焚燒處理又會產生大量的飛灰以及煙氣的處理問題。

本研究中將兩者按照不同的比例進行共炭化活化，制得了高吸附能力的吸附劑，通過考察吸附處理后的廢潤滑油的酸值以及色度，確定了最優的工藝條件。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

廢潤滑油殘渣油、廢白土、新鮮白土、廢潤滑油均由魯南渤瑞危險廢棄物處理有限公司提供；氫氧化鉀，分析純；去離子水(自制)。

JA3003型電子天平；YHG-400型恒溫干燥箱；titrando905型電位滴定儀；Sirion 200掃描電子顯微鏡；ASAP 2010 Plus HD88 N2等溫吸附儀；宏達HDG-7-12型管式爐。

1.2 實驗方法

1.2.1 吸附劑的制備 將廢潤滑油殘渣油與廢白土按照質量比3∶1攪拌混合均勻，放入管式爐中，在800 ℃、N2條件下保溫4 h，得到炭化產物。研磨至150目，將其與KOH按照1∶2的比例進行混合研磨，在800 ℃、N2條件下保溫活化2 h。用去離子水洗滌至pH值呈中性，100 ℃下真空干燥6 h。

1.2.2 廢潤滑油吸附精制 將50.0 g的廢潤滑油與10 g所制得的吸附劑混合，在室溫下以500 r/min的速率攪拌吸附1 h，靜置分離。上層油相進行過濾，得到精制油品。

1.3 精制油品的指標測定

酸值根據《石油產品和潤滑劑酸值測定法(電位滴定法》(GB/T 7304—2014) 在全自動電位滴定儀上進行測定。色度按GB/T 6540—1986標準測定。水分含量、機械雜質以及運動黏度的測定分別由GB/T 260(石油產品水含量的測定)、GB/T 511(石油和石油產品及添加劑機械雜質測定法)與GB/T 265(石油產品運動黏度測定法和動力黏度計算法)進行測定。

2 結果與討論

2.1 吸附精制

2.1.1 殘渣油與廢白土不同比例的影響 殘渣油與廢白土在不同比例所制得吸附劑對廢潤滑油精制后酸值、水含量、機械雜質、黏度指數、色度以及收率的影響見圖1～圖6。

圖1 殘渣油與廢白土的比例對酸值的影響Fig.1 Effect of proportion of residual oil towaste clay on acid value

由圖1可知，當殘渣油∶廢白土比例為3∶1時，精制后油品的酸值最小，為1.6 mg KOH/g，當比例增加至5∶1時，酸值有小幅度的上升，這可能是由于殘渣油量的增加會增加吸附劑中的一些酸性離子，進而導致其酸值的增加。

圖2 殘渣油與廢白土的比例對水含量的影響Fig.2 Effect of proportion of residual oil towaste clay on water content

由圖2可知，含水量變化不是特別明顯，這說明殘渣油的含量對水分的去除影響不大。

圖3 殘渣油與廢白土的比例對機械雜質的影響Fig.3 Effect of proportion of residual oil to wasteclay on mechanical impurities

由圖3可知，機械雜質的含量的趨勢與圖1較為相似，當比例達到5∶1時機械雜質的增加可能是由于殘渣油的大量增加導致其中的金屬雜質的引入。

圖4 殘渣油與廢白土的比例對黏度指數的影響Fig.4 Effect of proportion of residual oil towaste clay on viscosity index

圖4與圖5的趨勢變化與酸值以及金屬雜質的變化有關，這在圖2與圖3中已經給出了相關的解釋。

圖5 殘渣油與廢白土的比例對色度的影響Fig.5 Effect of proportion of residual oil towaste clay on chromaticity

由圖6可知，收率變化趨勢也比較符合圖1～圖3的趨勢。

圖6 殘渣油與廢白土的比例對收率的影響Fig.6 Effect of proportion of residual oil towaste clay on yield

表1為5種比例所制得的吸附劑的比表面積。

表1 5種吸附劑的比表面積Table 1 Specific surface area of 5 adsorbents

由表1可知，比例為3∶1的吸附劑的比表面積最大，為601 m2/g。符合上述所吸附精制后油品性質的趨勢。

綜上所述，殘渣油與廢白土比例為3∶1的吸附劑為最優吸附劑。

2.1.2 吸附劑與活性白土的對比實驗 將新鮮白土按照上述同樣的實驗條件下對廢潤滑油進行精制吸附，然后與殘渣油∶廢白土為3∶1的吸附劑精制吸附后所得油品的各項參數進行對比，結果見表2。

表2 吸附劑與新鮮白土吸附廢潤滑油實驗對比參數Table 2 Adsorption comparison of waste lubricating oilby adsorbent and fresh clay

制得的吸附劑與新鮮活性白土對廢潤滑油的吸附能力相差無幾，由此可知，在本研究中所制得的吸附劑具有良好的吸附能力，而且成本低廉，具有大規模使用的潛力。

2.2 吸附劑的表征

圖7為殘渣油∶廢白土為3∶1所制得吸附劑的SEM圖。

由圖7可知，此吸附劑的表面具有豐富的孔結構，具有較為均勻的孔道結構。

圖7 殘渣油∶廢白土為3∶1的SEMFig.7 SEM with the ratio of residual oil to waste clay of 3∶1

圖8為殘渣油∶廢白土為3∶1所制得吸附劑的氮氣吸附脫附曲線圖以及孔徑分布圖。

圖8 氮氣吸附脫附曲線圖以及孔徑分布圖Fig.8 Nitrogen adsorption desorption curve andpore diameter distribution diagram

由圖8可知，吸附劑具有較高的比表面積(達到601 cm2/g)以及良好的孔結構。

3 結論

殘渣油∶廢白土為3∶1時所制得的吸附劑為最優吸附劑，吸附精制后，潤滑油的酸值、水含量、機械雜質、色度、黏度指數以及收率與新鮮白土相差無幾，此工藝不僅原料廉價，制備工藝簡單，而且解決了廢潤滑油殘渣油與廢白土的處理問題，具有雙重的經濟效益和大規模工業化的可能。