废汽油机油再生工艺研究

谢海群，马忠庭，韩 云,代 敏

(中国石油克拉玛依石化有限责任公司炼油化工研究院，新疆 克拉玛依 834000)

废汽油机油再生工艺研究

谢海群，马忠庭，韩 云,代 敏

(中国石油克拉玛依石化有限责任公司炼油化工研究院，新疆 克拉玛依 834000)

对废汽油机油再生工艺进行了考察，结果表明：电脱盐脱钙和白土吸附不适合废汽油机油的预处理，蒸馏-加氢工艺适合废汽油机油再生；再生油满足VHVI 5润滑油基础油性能指标要求，其中润滑油馏分(大于360 ℃)收率为77.09%，蒸馏塔塔底残渣在现有的90号沥青产品中添加量3%时仍可以满足90号 JTG F40—2004道路沥青标准，添加量5%时满足110号JTG F40—2004道路沥青标准。该方法润滑油回收率高，产生的废渣得到利用。

废机油 再生工艺 蒸馏 加氢精制

2015年底全国汽车保有量达1.72亿辆。据润滑油行业调查报告显示，每辆汽车行驶5 000～7 000 km就需要更换一次润滑油，因而产生大量的废汽油机油。由于废润滑油对环境产生的污染日趋严重，因此对废润滑油进行回收再利用不仅对环境保护有着重要的意义，而且还会节约有限的石油资源。

废汽油机油比其它废润滑油的金属、硫、氮、沥青质等含量高[1]，而且废机油中的基础油质量较高，因此相对于再生成燃料油而言更适合再生为润滑油基础油。以基础油为目的的再生方法主要包括预处理、减压蒸馏、溶剂萃取、薄膜蒸发、加氢补充精制等工序。

本研究考察电脱盐脱钙、白土精制预处理和减压蒸馏-加氢精制对废机油的处理效果，选择合适的工艺后对油品进行再加工，以得到性能优良的润滑油基础油。

1 实 验

1.1 原 料

废汽油机油润滑油(4S店提供)；脱钙剂KR-1；破乳剂OX-2；加氢催化剂A 300 mL装填在第2～5段。

1.2 实验装置和实验方法

1.2.1 电脱盐脱钙工艺 取原料油70 g，加热到90 ℃，与10%的水、一定量的破乳剂和脱钙剂 KR-1(按剂钙质量比3～5)，用均质分散乳化机混合后进入电脱盐系统。在脱水温度130 ℃下分别经强电场、弱电场进行电脱盐。一级电脱盐结束后分离底部水，加注10%的水混匀后进行二级电脱盐，取水和油进行分析。

1.2.2 白土工艺 取一定量的原料油，加热到140 ℃，缓慢加入10%的白土，搅拌30 min后过滤。

1.2.3 蒸馏工艺 对原料油进行减压蒸馏，去除大于490 ℃馏分油(根据废汽油机油馏程，终馏点493 ℃，体积收率90.1%)，取初馏点～490 ℃馏分进行分析。

1.2.4 加氢工艺 采用固定床300 mL 中型加氢实验装置，催化剂A装填在一级反应器第2～5段(二级反应器切除)，在一定的反应压力、反应温度、氢油比、体积空速下，原料油和新氢一次通过。装置流程如图1所示。

图1 中型加氢试验装置流程1—一级反应器； 2—二级反应器； 3—定压阀； 4—气体质量流量计；5—原料罐； 6—原料泵；7—振动式液位计； 8—高分罐； 9—脱油罐；10—尾气减压阀； 11—尾气表； 12—产品罐

2 结果与讨论

2.1 废润滑油预处理工艺考察

2.1.1 电脱盐脱钙工艺的影响 由于原料油中钙含量较高(2 347 μgg)，对后续加工过程的影响十分严重，不仅加剧设备的腐蚀，影响安全生产，而且导致催化剂失活[2]，所以考虑用电脱盐脱钙的方法对原料进行预处理，结果见表1。由表1可以看出，原料经过二级电脱盐脱钙处理后效果并不明显，钙含量仍较高。可能是废机油中的钙主要是添加剂带入，原油中的钙以环烷酸盐[(RCOO)2M]的形式存在，环烷酸钙易与有机酸反应后脱除[3-4]，废机油中添加剂带入的钙不易脱除。经过以上分析认为电脱盐脱钙工艺不适宜做废润滑油再生原料预处理。

表1 电脱盐对钙含量的影响

2.1.2 白土吸附 白土具有特殊的吸附能力和离子交换性能，可吸附不饱和烃、硫化物、胶质及沥青质等，工业应用较多。由于原料颜色较深，沥青质等杂质含量高，考虑用白土吸附降低杂质含量，结果见表2。由表2可见，原料经白土吸附后，闪点升高13 ℃，倾点降低2 ℃，酸值由6.28 mgKOHg降低至3.51 mgKOHg，降低了44.1%，氮质量分数由2 215 μgg降低至1 946 μgg，脱氮率12.1%，金属含量略有降低，其它指标并没有明显变化，白土吸附对原料预处理效果也不理想。

2.1.3 蒸馏工艺 电脱盐脱钙和白土吸附对原料预处理效果不佳，考虑用减压蒸馏方法去除杂质，结果见表2。由表2可见，经减压蒸馏后脱硫率为68.1%，脱氮率为68.3%，脱金属率达99.7%，除黏度指数和倾点外，其它指标均有明显改善。油品的黏度指数下降和倾点升高，主要是因为油品中的添加剂被脱除。由此可以看出，通过减压蒸馏可以显著提高油品质量，适合做为废润滑油再生的预处理工艺。

表2 白土吸附及蒸馏对油品性质影响

2.2 馏出物处理工艺考察

2.2.1 白土补充精制 废汽油机油原料经减压蒸馏后，取初馏点～490 ℃的馏分用白土补充精制，结果见表3。由表3可见：废汽油机油经过蒸馏-白土工艺后，硫质量分数可由5 821 μgg降低至1 870 μgg，脱硫率达67.9%；氮质量分数由2 215 μgg降低至195 μgg，脱氮率达91.2%；酸值由6.28 mgKOHg下降至0.58 mgKOHg；总金属质量分数由3 706 μgg降低至小于6.77 μgg，脱除率为99.8%；再生后馏分油运动黏度(100 ℃)和黏度指数对应于HVIP 5基础油，但其硫含量和酸值不符合HVIP 5号基础油标准；蒸馏-白土精制工艺总收率为78.34%。

2.2.2 加氢工艺[5]由于蒸馏-白土工艺再生后的油品硫质量分数(1 870 μgg)和氮质量分数(195 μgg)仍较高，不能达到润滑油基础油标准，需要加氢对其精制以符合润滑油基础油指标，结果见表3。由表3可以看出：废汽油机油经过蒸馏-白土精制-加氢工艺处理后，硫质量分数进一步降低至5.1 μgg，脱硫率达99.9%；氮质量分数降低至1.2 μgg，脱氮率达99.9%；酸值下降至0;总金属质量分数降至1.13 μgg，脱除率为99.9%。加氢后的油品基本符合VHVI 5号基础油指标要求；由于加氢精制损失可忽略，蒸馏-加氢工艺总收率为83.25%，加氢后(大于360 ℃)油品的收率为77.09%。

表3 废汽油机油蒸馏-白土精制-加氢工艺后性质

蒸馏-白土精制处理后油品外观由黑色变成棕色，经蒸馏-加氢精制后，油品外观变成透明，符合润滑油外观指标要求。

2.3 蒸馏后釜底残渣物的应用

对废汽油机油经蒸馏后大于490 ℃的塔底残留物进行沥青常规性质分析，结果见表4。由表4可见，塔底残留物的针入度和延度都不符合沥青的标准，不宜直接作为沥青使用。为了减少对环境的污染，考察残渣加入量对沥青性质的影响。

表4 废汽油机油蒸馏塔底残渣性质分析

在90号道路沥青中分别加入3%，5%，10%的塔底残渣，对90号沥青及调合样品进行沥青常规性质分析，结果见表5。由表5可见：当90号沥青中残渣加入量由3%增加到10%时，样品针入度增大，软化点和黏度降低，延度变小；当残渣加入量为3%时，样品针入度变大，延度变差，但各项指标仍可以满足90号沥青指标要求；当残渣加入量为5%时，样品针入度略高于90号JTG F40—2004道路沥青标准，各项指标可以满足110号JTG F40—2004道路沥青标准。因此，在90号道路沥青中塔底残渣加入量应不大于5%。

表5 塔底残渣加入量对90号沥青的影响

3 结 论

(1) 不同方法对废润滑油再生的效果表明，电脱盐脱钙和白土吸附对废汽油机油预处理效果不明显，蒸馏脱除了沥青等杂质，油品质量得到明显提高，适合做废汽油机油预处理工艺。

(2) 采用蒸馏-加氢工艺再生的油品其指标满足VHVI 5润滑油基础油标准，其脱硫率、脱氮率、脱金属率都达到99.9%，酸值降为0，油品质量得到大幅提升。通过蒸馏-加氢工艺再生的油品总收率为83.25%，其中润滑油馏分(大于360 ℃)收率为77.09%。蒸馏-白土精制工艺再生的油品具有较高的硫含量和酸值，不符合HVIP 5号基础油标准。

(3) 残渣具有较高的针入度和较低的延度，不宜直接作为沥青使用。在公司现有的90号沥青产品中残渣添加量为3%时可以满足90号JTG F40—2004道路沥青标准，残渣添加量为5%时满足110号JTG F40—2004道路沥青标准。

[1] 李艳红，吴戒骄，将国权，等.废润滑油再生技术的研究进展[J].石油化工，2016，45(2)：244-250

[2] 张学佳，纪巍，康志军，等.原油中钙的危害及脱钙技术[J].石油与天然气化工，2008，37(4)：307-311

[3] 张海兵，马忠庭，牛春革，等.高钙低硫原油循环脱金属工业化应用[J].石油炼制与化工，2011，42(2)：34-37

[4] 于曙艳，马忠庭，罗来龙，等.脱钙剂循环使用原油脱钙技术[J].炼油技术与工程，2006，36(8)：42-44

[5] 熊春珠，黄新平，何萍，等.润滑油高压加氢再生催化剂的再利用研究[J].石油炼制与化工，2016,47(9)：75-80

TEST OF REGENERATION PROCESSES OF WASTE GASOLINE ENGINE OIL

Xie Haiqun， Ma Zhongting， Han Yun,Dai Min

(PetrochemicalResearchInstituteofPetroChinaKaramayPetrochemicalCompanyLtd.，Karamay，Xinjiang834000)

Regeneration processes of used gasoline engine oil were investigated. The results show that the methods of electric desalting and clay adsorption for waste oil decalcification are not suitable. While the base oil on specification can be obtained by distillation-hydrotreating process. The regenerated oil meets the lubricating base oil standard of VHVI 5 with a yield (>360 ℃ fraction) of 77.09%. When the addition of the distillation residue is 3% in 90# asphalt product， the load asphalt in compliant with 90# JIG F40—2004 standard can be produced. Increasing the dope of residue to 5%， 110 load asphalt， meeting 110# JTG F40—2004 standard， can also obtained. It is concluded that the distillation-hydrotreating process is suitable for regeneration of waste lube oil with high recovery of base oil and utilization of distillation residue.

waste engine oil； regeneration process； distillation； hydrotreating

2016-07-11； 修改稿收到日期： 2016-09-05。

谢海群，硕士，主要从事油品研究开发工作。

谢海群，E-mail：xhqksh@petrochina.com.cn。