L-QB300合成導熱油的再生處理研究

揭斌華，林國就，李紹松，王鵬

(中國石化潤滑油有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525011)

0 引言

隨著國家汽車產業、工程機械、石油化工等行業的快速發展，潤滑油的需求量日益增多，廢潤滑油的產生量也隨之增加[1]；由于潤滑油在使用過程中，受到空氣、高溫、高速剪切、金屬磨損、雜質污染等惡劣工作環境的影響，添加劑被氧化、熱解、水解、蒸發而逐漸損耗，基礎油中的烴類和極性化合物經高溫氧化生成醛、酮、酚、羧酸、膠質、瀝青質等，致使潤滑油性能劣化而成為廢潤滑油，根據《國家危險廢物名錄》( 2016 版) 規定，廢潤滑油屬于危險廢物，代號為HW08[2]。2018 年我國潤滑油的消費總量達到了690萬t，產生約420萬t的廢潤滑油[3]；而廢潤滑油中80%～90%的組分可通過再生技術實現回收利用[4]。

作為潤滑油系列產品之一，導熱油作為一種熱量的傳遞介質，廣泛應用于石油化工、化纖、紡織印染、木材加工等領域[5]。同時，在國內合成型導熱油市場中，L-QB300合成導熱油即重烷基苯導熱油，由于其進入市場歷史較悠久，影響力深厚，而且組分相對簡單、黏度較小、傾點低于-55 ℃、價格與礦物型導熱油幾近相當等特點，使其在合成導熱油市場中具有較高的占有率。國內常見的L-QB300合成導熱油品牌及其理化性能見表1。

表1 國內常見的L-QB300合成導熱油品牌及其理化性能

導熱油在使用過程中因受熱不均勻而發生裂解、縮合反應，從而產生低沸物、高沸物，油品閃點下降，殘炭升高；同時，高溫導熱油與空氣接觸時發生氧化反應，油品酸值增加，且促進裂解、縮合反應，產生油泥沉渣，油品黏度增長[6]。當在用導熱油的指標處于停止使用指標時，將直接影響到導熱油系統的安全運行，如未得到及時處置，會導致導熱油深度加速劣化，誘發爐管、用熱管道等受熱面結焦并引發傳熱系統的各種安全隱患，不僅降低系統熱傳導效率，浪費能源，而且易燒損爐管，導致爆管或導熱油泄漏，進而引發火災等各種安全事故，造成重大人身傷害和財產損失[7]。同時，由于導熱油一次性裝填量較大，停工換油成本、廢油處理成本較高，不少企業為節約成本，即使在用導熱油的指標超過停止使用指標，卻依然冒著安全運行風險繼續使用，因此，科學地對在用導熱油進行再生處理，對導熱油系統的安全、高效運行，乃至企業的節能減耗、降本增效均具有十分重要的實際意義[8]。

本文以四種殘炭值均處于停止使用的L-QB300合成導熱油在用油為研究對象，通過考察不同再生處理條件對再生油指標的影響，并與新油進行對比，確定最佳處理工藝條件，用于指導L-QB300合成導熱油的再生處理。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

本實驗所采用的實驗儀器見表2所示。

表2 主要所需實驗儀器

1.2 實驗原料

本實驗所采用的高效活性白土技術指標見表3所示。

表3 高效活性白土技術指標

1.3 導熱油再生實驗步驟

1.3.1 抽濾處理

抽濾處理的原理是利用微孔材料將廢導熱油中的大顆粒焦炭、瀝青顆粒等攔截達到分離的效果[9]。具體步驟：將一定量的油品倒入全玻璃微孔濾膜過濾器的濾杯中，采用1.2 μm的濾膜進行抽濾，待濾杯中的油品全部過濾完全后，對積液瓶中的濾液進行稱重，并開展性能分析。

1.3.2 白土吸附處理

白土吸附處理的原理是采用活性白土做吸附劑將廢導熱油中的瀝青質、膠質等吸附在表面，再用過濾的方法將吸附劑連同表面的物質從油中分離[10]。具體步驟：在一定量的油品中加入5%的高效活性白土，加熱至90 ℃攪拌1.5 h后，將油品倒入全玻璃微孔濾膜過濾器的濾杯中，采用1.2 μm的濾膜進行抽濾，待濾杯中的油品全部過濾完全后，對積液瓶中的濾液進行稱重，并開展性能分析。

1.3.3 減壓蒸餾處理

減壓蒸餾處理的原理是利用廢導熱油中各組分的沸點不同，將低閃點的輕組分、膠質和瀝青質等重組分從油中分離，實現凈化提純[11]。具體步驟：取一定量的油品盛入蒸餾瓶中，調節真空泵的壓力為10 kPa，并開始加熱，待餾出口的溫度達到要求溫度時，開始收集餾出液，直至餾出口不再有液體餾出為止。減壓蒸餾結束后，將接收瓶中的油品加入5%的高效活性白土，加熱至90 ℃攪拌1.5 h后，將油品倒入全玻璃微孔濾膜過濾器的濾杯中，采用1.2 μm的濾膜進行抽濾，待濾杯中的油品全部過濾完全后，對積液瓶中的濾液進行稱重，并開展性能分析。

1.4 回收率計算方法

L-QB300合成導熱油再生處理后的回收率按如下計算：

X=G1/G0*100%

式中：X——回收率，%；

G0——處理前油品的重量，g；

G1——再生油的重量，g。

2 實驗結果與討論

2.1 再生處理原料的性能分析

分別收集L-QB300合成導熱油在四個不同企業使用后的在用油作為再生處理的原料，對油品開展性能分析，并與GB 24747-2009《有機熱載體安全技術條件》在用導熱油的質量指標[12]要求進行對比，分析數據見表4。

表4 再生導熱油原料分析數據

從表4分析數據來看，L-QB300合成導熱油在4個企業使用后的在用油分析數據相差較大，但4個在用油的殘炭指標均處于停止使用指標內，且殘炭的大小依次為：油樣2#<油樣1#<油樣3#<油樣4#，按照GB 24747-2009《有機熱載體安全技術條件》中停止使用質量問題的判定與處置要求[7]，4個導熱油鍋爐系統均要求停止使用，并對在用導熱油進行處理或者更換。

2.2 再生處理工藝對再生油性能的影響

對油樣1#分別采用抽濾處理、白土吸附處理、減壓蒸餾處理三種再生處理工藝進行處理，并對處理后的油品考察再生處理工藝對再生油油品收率、油品性能的影響，考察結果見圖1和表5。

圖1 不同處理工藝對再生油收率的影響

表5 不同處理工藝對再生油性能的影響

由圖1和表5可知，不同的再生處理工藝得到的再生油油品收率不同，且油品性能的改善情況也不同，油品收率大小依次為：抽濾處理>白土吸附處理>減壓蒸餾處理，但油品性能的改善情況為：減壓蒸餾處理>白土吸附處理>抽濾處理，雖然抽濾處理、白土吸附處理對降低殘炭值改善有一定的效果，但處理后的油品殘炭值均大于1.5%，依然處于停止使用指標范圍內，而減壓蒸餾處理得到的油品外觀透明，殘炭為0.01%、酸值為0.01 mgKOH/g，說明通過減壓蒸餾處理對L-QB300合成導熱油在用油的殘炭、酸值改善情況非常顯著，效果最佳。

2.3 減壓蒸餾起始回收溫度對再生油性能的影響

2.3.1 起始回收溫度對收率、油品黏度的影響

將一定量的樣品1#盛入蒸餾瓶中，固定真空泵的壓力為10 kPa，分別在起始回收溫度270 ℃、280 ℃、290 ℃、300 ℃、310 ℃時進行收集餾出液，考察不同起始回收溫度對再生油油品收率、油品黏度的影響，考察結果如圖2所示。

圖2 起始回收溫度對再生油性能的影響

由圖2可知，隨著起始回收溫度的升高，油品的收率隨之下降，而再生油的黏度卻隨之升高，說明減壓蒸餾的起始回收溫度越高，再生油中的輕組分越少，但由于再生油中輕組分的減少，油品的收率下降[13]，當起始回收溫度為300 ℃時，油品收率為76.6%，而起始溫度為310 ℃時，油品收率下降為60.7%。

2.3.2 再生油與新油的性能對比

對樣品1#在真空壓力為10 kPa、起始回收溫度為300 ℃下減壓蒸餾處理得到再生油開展性能分析，并與L-QB300合成導熱油新油進行對比，對比結果如表6所示。

表6 再生油與新油的性能對比

據表6再生油與L-QB300合成導熱油新油的性能數據對比所示，再生油的黏度、殘炭、酸值、閉口閃點、密度、傾點均與新油基本相當，說明通過減壓蒸餾處理對L-QB300合成導熱油在用油的再生處理效果明顯，再生油基本可達到新油的性能。

2.3.3 再生油與新油的餾程對比

對樣品1#在真空壓力為10 kPa、起始回收溫度為300 ℃下減壓蒸餾處理得到再生油，按照 SH/T 0558-1993 《石油餾分沸程分布測定法(氣相色譜法)》[14]開展餾程分析，根據餾程分析數據繪制蒸餾曲線，與L-QB300合成導熱油新油進行對比，對比結果如圖3所示。

圖3 再生油與新油的蒸餾曲線

據圖3再生油與L-QB300合成導熱油新油的蒸餾曲線所示，在10%餾出溫度前以及80%餾出溫度后，再生油與新油的蒸餾曲線發生輕微偏離，而10%餾出溫度至80%餾出溫度，再生油與新油的蒸餾曲線疊合在一起，說明通過再生處理得到的再生油成分基本與新油相當。

2.4 不同殘炭值的導熱油再生處理

在真空壓力為10 kPa、起始回收溫度為300 ℃的減壓蒸餾處理條件下，分別對油樣1#、油樣2#、油樣3#、油樣4#進行再生處理，得到不同油樣的再生回收率如圖4所示，同時，對不同油樣的殘炭值與收率進行線性相關性分析，分析結果如圖5所示。

圖4 不同油樣的再生回收率

圖5 油品的殘炭與收率的相關性

由圖4可知，不同殘炭的L-QB300合成導熱油廢導熱油再生處理后的再生油收率明顯不同，油樣1#、油樣2#、油樣3#、油樣4#的收率分別為76.6%、86.4%、47.7%、29.2%。且從圖5可知，在用導熱油的殘炭與再生油的收率有較強的線性相關性，油樣的殘炭越大，收率越小，這是由于殘炭值是反映導熱油中膠質、瀝青質、多環芳烴等大分子的含量，衡量導熱油的結焦傾向性與裂解程度，殘炭值越大[15]，說明導熱油在使用過程中發生裂解、縮合反應的程度越深，因而在用導熱油中的有效組分越小，再生油的收率也越小。因此，為保證再生油的收率高于75%，在用導熱油的殘炭不宜超過3%，殘炭值過大時，將增加再生處理成本，且再生油的收率低。

3 結論

(1)殘炭值處于停止使用的L-QB300合成導熱油，可通過減壓蒸餾處理得到顯著的改善，且在真空壓力為10 kPa、起始回收溫度為300 ℃下減壓蒸餾處理得到再生油性能指標與新油相當，油品成分與新油基本相當。

(2)油品的殘炭與再生油的收率有較強的線性相關性，為保證減壓蒸餾處理的回收率，在用導熱油的殘炭值應適宜。