废润滑油及其再生技术

中图分类号:TE626.3 文献标识码：AWaste Lubricating Oil and Regeneration TechnologyZHAO Wei1, YANG Jun-jie2(1. Tianjin Research Institute for Advaneed Equipment, Tsinghua University, Tianjin 300300, China；2. PetroChina Lubricant Company, Beijing 100028, China)Abstract: According to the national hazardous waste list(2016 edition), waste lubricating oil belongs to hazardous waste

and its code name is HW08. Waste lubricating oil mainly comes from transportation waste oil and industrial waste oil, which

account for 55% and 45% respectively. After scientific, reasonable and appropriate tech nology, waste lubricati ng oil can be refi ned into the qualified base oil in line with API base oil stan da rd, forming an environme ntal protection “closed loop” of lu­

bricati ng oil. Standard collect!on and regenerating of waste oil has significant environmental protection and economic bene­fits. This paper mainly introduces the sources of waste lubricati ng oil and various regeneration tech nologies.Key words: waste lubricati ng oil； regeneration tech nology； distillation and refini ngo引言油具有显著的环保和经济效益。废润滑油中可再生 废润滑油是废矿物油重要的组成部分,它一方

基础油的比例在80%以上，再生工艺的生产能耗显

面污染危害更大，但又是最具再生利用潜力的社会 著低于从原油中提炼基础油，成本要显著低于原油 资源。提炼加工。以意大利为例，其每年消费基础油约40

废矿物油（简称废油）是指从石油、煤炭、油页

万l/a,其中再生基础油已达约13万t/a,较好地实 岩中提取和精炼,在开采、加工和使用过程中，由于 现了润滑油的环保“闭环”，非常值得借鉴。中国进

外在因素作用导致改变了原有的物理和化学性能, 口基础油约250万t/a,使用再生基础油能降低进口

不能继续被使用的矿物油。如机动车、工具、机械设 资源依存度。备维修保养以及工矿企业等在生产经营中产生的各 1废润滑油的来源及再生技术路线种机油、废柴油、废齿轮油、废液压油等，根据《国家

产生废油的领域相当广泛，按来源和收集渠道 危险废物名录＞（2016版）规定属于危险废物，代号 可以粗略分为交通运输废油和工业废油两大部分, 为 HW08。在废油中所占的比重分别约为55%和45%。在交

废润滑油对土壤和水的污染严重,1 L废油可以

通运输方面主要包括汽车、机车、船舶、航空器等;而 造成100万L水体的污染。规范收集、再生处理废

工业废油主要来源于大型工矿企业，包括矿山、冶

MARKET & TREND市场与趋势2

润滑油2019^ 第 34 卷金、有色金属加工、汽车制造、机械加工等⑷O之一或组合。预处理看上去技术含量不高，有些企

废润滑油形成的原因多种多样，大致有5个主 要原因:①被外来杂质污染，润滑油在使用过程中， 由于系统和机器外壳封闭不严，灰尘、沙砾浸入油

业以为可有可无并不重视，其实它的设计和运行到 位是废润滑油再生真正的核心之一。沉降预处理，通常采用加热自然沉降的方法，将 废油中存在的大量固体颗粒物，如磨损下来的金属 微粒、燃烧生成的炭粒、灰尘及其他来源的机械杂质

中，或者被各种机械杂质污染，如金属屑末、纤维物 质等。②吸水，机械设备的润滑系统、液压传动系统

或水冷却装置不够严密,使水分流入矿物油中，形成 油水混合物；或者，空气中的水分也能被矿物油吸

等。这些固体颗粒物分散在废油中，特别是发动机 油中的清净分散添加剂，非常有效地保持着这些固

收。③热分解，当矿物油和机械设备在高温下接触 体颗粒物的分散状态。加热废油时,热处理作用破 坏了清净分散剂之后，这些悬浮的固体杂质就沉淀 在塔板、填料、炉管及加氢反应床上，造成堵塞,影响

时,矿物油会发生热分解，产生胶质和积炭,从而使 油品变质。④氧化，矿物油在使用过程中发生高温 氧化和催化氧化等氧化反应，生成酸类和稠环芳桂 等化合物,使油品变质。⑤燃油稀释,主要指内燃机 润滑油，由于部分燃油没有完全燃烧而渗入到润滑 油中，使润滑油失去原有的润滑特性，变质失效。了生产操作,必须对废油进行沉降预处理，才能保证

后续装置的连续运转⑵。行业内通常采用的方式是 加热进行自然沉降脱水、脱杂;或加入一定量的絮凝

剂进行强化除杂。闪蒸主要去除废润滑油中可能残存的轻质燃油 组分、裂解成分，包括可能混入的一些轻质化工组

废润滑油，一般可以采用物理、化学等方法进行 再精炼，脱除和转化其中的水分、机械杂质、灰分、胶 质以及重金属化合物等非理想组分，获得符合相应

分，以改善后续蒸憎和精制的设计和运行。标准要求的润滑油基础油，称为再生基础油。生产 再生基础油的活动在国内危废处置行业称为“废矿

3蒸憾分离蒸憎分离的具体实现方法较多，有釜式蒸憎、分 子蒸憎、薄膜蒸发、减压精憎等，各有优缺点，见表

lo蒸懈的原理非常清楚，但因为废润滑油组分复

物油综合利用”，在生产工艺技术上主要分为预处 理、蒸憎分离和精制处理等3个模块，其中蒸憎与精 制的前后顺序可以有不同的组合。杂，行业内还没有完全针对废矿物油物料的成熟有 效、能够长周期运行的工艺技术，仍需要结合实际开 发新的应用技术，满足废矿物油综合利用的需求。2废润滑油预处理废润滑油的预处理，一般主要是沉降、闪蒸两者

表1不同蒸僧分离方法的技术优点及缺点工艺釜式蒸憎管式炉+减压蒸憎技术优点

操作简单、投资小（几十万元） 处理量相对较大、可生产出基础油

技术缺点工艺落后、产品质量差、收率低、污染严重、存在安全隐患炉管易结焦、真空度低、温度高、收率低、产品质量差分子蒸懈真空度高、温度低，油品高温停留时间短,质量好 设计加工难度大、操作条件不好控制、产品质量难控制，尤其不适宜于较大规模薄膜蒸发熔盐、导热油加热，高温停留时间短，不易产生二 操作条件不易控制、产品质量不稳定

次反应3.1釜式蒸懾釜式蒸憎就是所谓的土式炼油炉，通常包含置

态环境部明令禁止使用的工艺技术。3.2减压精憎减压蒸憎是石油化工行业经典的工艺技术，原 理比较成熟,但是由于物料特性完全不同于原油，废

于炉体上的卧式釜或立式釜，导汽管，冷凝器、冷却

器，阻火器,油水分离器等，其特点是：①间歇式操 作;②能耗高，热效率低;③废油受热时间长,油品简 单裂化，油品质量低;④直接明火加热，火灾、爆炸风

矿物油直接采用减压精懈工艺技术，容易出现加热

炉温度过高，炉管结焦，产品收率低，质量差等实际 问题，并不非常适用。实际采用减压蒸憎工艺方案

险高;⑤收率低，污染物排放多;⑥常压蒸憎;⑦通常 生产劣质汽、柴油燃料。由于釜式蒸憎二次污染严 重,资源利用率差，安全隐患高，产品质量低下，是生

进行废润滑油再生的企业基本都存在结焦和收率过

低的现象，装置不能实现长周期连续运行。市场与趋势MARKET & TKEND第5期赵巍等•废润滑油及其再生技术33.3分子蒸憎分子蒸憎是近年来开发出的新技术，来源于医 药精细加工，由于操作条件不好控制、对于废润滑油 的再生处理，小规模尚可，大规模装置设计及生产还

不稳定，效果波动很大。采用分子蒸憎工艺方案的 再生油企业典型存在生产效率低下、分离精度不够、 憎分油质量没有保证、设备结焦、装置不能实现长周

期连续运行的问题。3.4薄膜蒸发薄膜蒸发采用熔盐或导热油加热，高温停留时

间短,不易产生二次反应，是较好的废润滑油再生技 术，但操作要求高,工艺条件不好控制。采用薄膜蒸 发工艺方案，由于分离效果好,憎分油产品质量有一 定的保证。但是,也同样存在设备结焦，装置不能实

现长周期连续运行的实际问题。4精制处理废矿物油的精制，在外观上要改善蒸憎后的产 品——憎分油的颜色和气味，实质上要去除润滑油

使用中的降解产物等不理想组分，提高油品抗氧化 性、破乳化性等内在质量指标。废矿物油的精制工 艺技术，主要有酸碱精制、溶剂精制、白土精制和加

氢精制。其中酸碱精制已经被淘汰,环保部门明令 禁止使用,溶剂精制仍将有相当的市场，而加氢精制

工艺与其他处置工艺相比，不产生废渣、酸水、废气 等环境问题,基础油质量好、收率高,特别是需要处

理的废物很少是其显著优势，是国际上通用的清洁 生产工艺。但是，该技术的使用设备较昂贵，一次性

投资较大，所以国内很多企业望而却步。4.1酸碱精制⑶酸洗是利用浓硫酸的强氧化性,在一定条件下

可以和油品中的含氧、含硫、含氮化合物发生硫化、 氧化、酯化和溶解作用，生成沉淀。硫酸对油品中的 沥青和胶质主要起溶解作用，对油品中各种悬浮的 固体杂质起凝聚作用，基本上不会破坏油中的理想 组分,但是可以去除其中的沥青和胶质等杂质。经

酸洗后的油品呈酸性，在实际生产中常采用碱洗的 方法来处理酸性油，这就是常说的酸碱精制。该精

制方法产生一定量的酸渣和碱渣,且油品质量较差, 是环保部门禁止使用的工艺方法。4.2溶剂精制溶剂精制是指利用溶剂对废矿物油中的理想组

分和非理想组分选择性的不同，除去废矿物油中的

非理想组分,废矿物油溶剂精制所采用的溶剂很多, 常见的有丙烷、糠醛、N -甲基毗咯烷酮等,该工艺

会产生一定量的废有机溶剂，同时能耗较高、收率较 低,但一次投入小，需要配套条件少，容易实现。丙烷在常温常压下为气体,因此丙烷装置操作压 力通常保持在4 MPa左右，丙烷相对分子质量较小, 它对相对分子质量较大的有机物不能溶解，但能溶解

润滑油憎分及更轻的憎分。当其与废油混合时，能将 废油中的高分子添加剂、氧化缩合产物、胶质、沥青质 等大分子和极性物质沉淀析出,而将润滑油憎分溶解

在丙烷中，丙烷挥发后就得到丙烷精制油。糠醛精制可以改善油品的黏温性能，降低残炭

值和酸值，提高油品的抗氧化安定性和降低油品颜 色。废油中含有的表面活性物质在糠醛精制时容易

产生乳化，使两相分相困难，界面模糊，需要对废油 进行溶剂脱沥青或者蒸憎以降低废矿物油的灰分到

0.02%以下再进入糠醛工艺为好。糠醛精制的不足

之处主要表现在三个方面:一是达到一定的精制深

度，糠醛用量大，从而使溶剂回收的能耗高；二是纯 糠醛精制所得到的精制油收率比较低；三是纯糠醛 精制对油品中的碱性氮和环烷酸等抽提深度不够,

加重了后续工序的负荷，导致生产成本的增加⑷。NMP是N -甲基毗咯烷酮的简称，是一种具有

较高溶解能力、优良选择性、毒性很小的溶剂，精制 工艺具有产品质量好、收率高等特点,在润滑油溶剂

精制中有较大的优越性。NMP精制的原理和糠醛 精制原理类似，发达国家中NMP精制在溶剂精制中

占很大比例。NMP精制相对于糠醛对极性物质溶 解度好、溶剂消耗低、抽提温度低、可利用低温位热

源等特点，但存在着价格较贵、会分解产生酸性物质 引起设备腐蚀、脱氮能力较差等缺点。在实际生产 中，由于溶剂氧化分解和水解生成酸性产物，以及所

处理原料中含有较多环烷酸，溶剂回收系统特别是抽 出液回收系统管线和设备经常发生较为严重的腐蚀。

4.3吸附精制吸附精制是再生基础油的最后一道工艺，在润

滑油的精制中所采用的吸附剂有白土、氧化铝、活性 炭甚至废弃的催化裂化催化剂等，能够脱除废油中 存在的胶质、酸类、脂类、含氮化合物等不理想的组

分，降低油品的色度并脱臭。目前，白土精制占废油 吸附精制的绝大多数，方式有接触精制和渗滤精制 两种。接触精制是最常用的吸附精制方法，是将一 定量的活性白土投入一定温度的废油中，在选定的 温度下搅拌30 -90 min,然后用沉降、离心、过滤等

方法将废白土与精制油分离。由于接触精制设备简 单、操作简单易行，被广泛应用于润滑油的补充精

MARKET & TREND市场与趋势4润滑油2019^ 第 34 卷制。渗滤精制是使用颗粒状吸附剂填充在吸附柱 中,将废油通过吸附柱从而获得精制油，吸附剂直径

要以羟基酸、竣酸酯类、醛酮类为主。这类含氧化合

物加氢难度最低,经过加氢反应并伴随着缩合开环、 脱烷基异构化等反应，最终形成相应的桂类。而废 油中含量较高的饱和桂、芳香姪，在加氢条件下一般

应在0. 5 mm左右，最大不超过10 mm。粒径大的吸 附剂，床层阻力小但是精制作用下降。渗滤精制的

设备比接触精制庞大复杂，而且吸附剂床层再生很 麻烦,在废油再生中的应用有限。白土精制最大缺点是产生大量的含油废渣，需

不发生反应;而废油中存在的少量烯怪,则在加氢过 程发生加成反应生成相应的饱和怪。废润滑油种类 及添加剂的不同，可能还含有含硫化合物、含氮化合

要送到有资质的处置单位处置，通常采用的处置方 物、氯姪等其他化合物不同。这些化合物在加氢后，

式是焚烧，在一定程度上增大了企业的运行成本和 社会环境成本。形成相应的桂、硫化物、氮化物及氯化氢。目前，废

润滑油加氢工艺包括加氢处理、临氢降凝及后精制、 补充精制三种工艺过程及产品分憾过程，可以饱和

4.4加氢精制勺在一定的压力、温度、氢气和催化剂等条件下， 将废油中的氮、氧、硫等有害的物质转变为氨、水以

芳怪，改善油品的黏温性能和氧化安定性⑵。目前，废润滑油再生工艺相对比较成熟的工艺

及硫化氢,从而将这些杂质除去，还能使烯桂、二烯 方案是蒸憎+溶剂精制、蒸懈+加氢精制两种。对 于蒸憎技术，目前国内尚没有完全满足工业化连续

绘、部分芳怪加氢达到饱和，加氢精制作为无污染再 生精制工艺的代表，近年来在废润滑油再生中也得

生产的可靠技术,无论减压蒸憎、分子蒸懈还是薄膜 蒸发都具有一定的局限性,结焦现象严重，不能实现 装置的长周期连续运行，已成为行业内公认的难题;

到了广泛地应用。加氢精制流程如图1所示。对于精制技术，目前NMP溶剂精制和加氢精制的工 业化技术都相对成熟，但是仍有溶剂回收对溶剂精

制工艺管线材料腐蚀以及氯含量较高对加氢精制整

加氢II类再生基础油个工艺影响的实际问题存在。图1加氢精制流程经过预处理后的废油依然含有多种氧化物，主表2列出了一组经溶剂精制和加氢精制工艺进 行废油再生后的再生基础油数据。表2废油再生基础油典型数据项目废油溶剂精制产品加氢精制产品中国石化I类 中国石化加氢II类

基础油指标基础油指标运动黏度/mm2 - s'1loo r7.985.4331.534. 118报告3.5-4.5报告40 X.黏度指数色度闪点/七18.1200.534 ~42不小于85不大于1.5不低于200不高于-9108黑色不小于1001.0不大于0.5不低于185不高于-12167220-9220

倾点/%水分/%-15痕迹1.6痕迹蒸发损失/%氧化安定性（旋转氧弹法,150 t）/min11.211.5报告不小于180不高于182200.012900.01不小于280机械杂质/%灰分/%1.22.21酸（f/mgKOH - g-'硫含量/%0.01小于0.01不大于0.05不大于0.010.31263.240.01298.0报告不大于0.03不小于90饱和姪含量/%报告5结束语废润滑油是我国危废处置行业可以进行资源化

利用的危险废物资源，它的有效利用受到国家生态（下转第11页）市场与趋势MARKET & TBENO第5期张丽娟等•通用型浅色钢丝绳润滑脂的研制11表2(续)项目指标要求典型数据国内普通产品试验方法腐蚀(45号钢,100 X ,3 h)合格合格合格SH/T 0331滑落试验(1 h)六面不滑六面不滑四面不滑SH/T 0387 附录 A水分/%痕迹痕迹痕迹GB/T 512低温性能(-30 t ,30 min)合格合格(-20 t)合格SH/T 0387极压性能(㈣球机法)Pb/N不小于5884.20429.36SH/T 0202盐雾试验(A级,钢片)/d不低于15167SH/T 0081黏附率/%不低于7087.7042.12SH/T 0469从表2对比情况可以看岀，本研究产品的外观 极压性能、盐雾试验及黏附性能方面均优于国内普 呈“浅黄色均匀油膏”，而国内普通产品呈现“深褐

通产品。色均匀油膏”，相比而言，本研究产品满足浅色的要 参考文献：求;本研究产品可以满足-30 -80 T的使用要求， [1]

王爱玲.钢丝绳表面脂和麻芯脂的研制[J].润滑油，

而国内普通产品只能满足-20 -50 r的使用要求；

2004,19(6) ：41,滑落试验方面，本研究产品满足了“六面不滑”的要 [2]

张丽娟，田建军，王越.钢丝绳表面脂组成对其黏附性能

求,而国内普通产品只满足了“四面不滑”的要求，

的影响[J].润滑油,2017,32(4):21.并且前者的黏附性能也明显好于后者;本研究产品 [3]

黄文轩.润滑剂添加剂应用指南[M].北京：中国石化出

的极压性能也明显优于国内普通产品。版社,2003:116.[4]

4朱延彬.润滑脂技术大全[M].2版.北京：中国石化出版

结论社,2009.本研究用两个牌号石油蜡C、D复配作为稠化

[5]

张丽娟，刘涛，周圆.高黏附性钢丝绳脂的研制[J].润滑 剂稠化黏附剂A和MVI500的调合油，并添加适合 与密封,2014,39(4) ：117.分子量的黏附剂F和高效的极压添加剂H、防锈剂

I制备的通用型浅色钢丝绳润滑脂,不但可以作为

钢丝绳表面脂使用，而且也可以满足麻芯脂的使用

收稿日期：2018-11 -12。要求，同时产品的外观呈“浅黄色”，可以避免对钢 作者简介：张丽娟.工程师.2004年毕业于辽宁石油化工大学

丝绳表面造成污染。通过与国内普通产品比较发

化工工艺专业，主要从事钢丝绳润滑脂的研究工作。E-mail：

现，本产品产品的外观、滴点、滑落试验、低温性能、

zhanglijuan_rhy@ petrochina, com. cn(上接第4页)[2]

赵麦玲，邓义林.废润滑油再生工艺技术[J].化工设计

环境部和国家节能环保部门的重视。对废润滑油的 通讯,2017,43(1):53 -55.有效综合利用一方面可以解决危险废物的环境污染

[3]

陈敏恒，丛德滋,方图南，等.化工原理[M].2版.北京：

问题，另一方面可以节约资源,有效利用废弃资源， 化学工业出版社,1999.对当前响应生态环境保护和资源综合利用各项国家

[4]

邹雯蚊，唐晓东，李林，等.润滑油糠醛加助溶剂精制技 具有重要现实意义。目前，国内废润滑油再生 术的研究进展[J].化工技术与开发,2008(1):30-33.利用技术整体工艺技术还不成熟,存在设备结焦,不 [5]

李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版 能长周期运行等实际问题。国内废油回收市场还处

社,2004.于低端和不规范收集的现状。因此,规范废油回收 市场,加强废油再生技术研究力量的投入，仍是未来

收稿日期:2019 -07 - 12。一段时间内，整个行业需要面临的实际问题。作者简介:赵巍，高级工程师，工学博士,2008年毕业于清华大 参考文献：学摩擦学国家重点实验室,近十年来主要从事废油再生工艺技

[1]博思数据研究中心.中国废油来源组成交通运输和工

术研发与市场研究,现任清华大学天津高端装备研究院表界面 业废油各占一半[EB/OL], (2014 -04 - 15) [2019 -07 微纳技术研究所副所长，中国石油润滑油公司再生科技首席专

一 15 ]. http：//www. bosidata. com/shiyoushichangl404/

家。E - mail: zhaoweipol@ 126. comX5161884VJ. html.OIL RESEARCH & APPLICATION油品研究与应用