CN101511987A - 用于去除油中污染物的方法 - Google Patents

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CN101511987A CNA2007800328758A CN200780032875A CN101511987A CN 101511987 A CN101511987 A CN 101511987A CN A2007800328758 A CNA2007800328758 A CN A2007800328758A CN 200780032875 A CN200780032875 A CN 200780032875A CN 101511987 A CN101511987 A CN 101511987A
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Abstract

一种用于从油中去除有色和非有色污染物的工艺，包括的步骤为，使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。

Description

用于去除油中污染物的方法
技术领域
本发明通常涉及用于去除例如用过电机油的油中污染物的方法。
背景技术
包括在海洋、采矿、钢厂、机械、石化、能源、汽车、建筑和航空工业等许多工业过程产生大量的废油。废油的一些实例包括合成油、发动机油、涡轮机油、传动液、导热油、冷冻油、压缩机油、金属加工液体和油、层压油、工业液压油等等。
在使用和运送期间，例如水、化学制剂、污垢和金属碎屑等污染物以及氧化有机化合物进入到油中，从而影响到油的正常工作。由于存在例如苯、铅、锌、铬和镉等重金属和芳香族化合物，这种油目前被认为是有毒的工业材料。
废油的燃烧和倾倒可使污染加重，并对环境具有严重影响。由于废油一般都包含有毒化学品，因此，废油存在于水路和土壤中可污染水和食物来源。这将损害接触到这种污染物的人类的健康。因此，所希望的是，对废油再精炼或者再循环，以便可再使用。
从节约角度看，废油可包含多于90％的基油。基油的有效利用是特别希望的。
废油可通过各种方法精炼。传统上，已经使用了这种酸处理，例如添加硫酸以从废油有用烃类组分中分离或者溶解金属盐和颗粒、芳族化合物、有机酸、极性化合物和污垢。然而，这导致必须在填埋场中处理掉的高毒性酸渣的产生，导致严重的清理和环境问题。此外，通过这种方法产生的废油必须经过附加步骤，即添加粘土来去除一些剩余的有色污染物。
废油可通过使用薄膜式蒸发器的蒸发/蒸馏法来再次精炼。然而，这样一个蒸发器对焦化作用敏感，这可能使蒸发器的机构和生产装置结垢。焦化由于在废油中污染物导致烃类裂化而引起，通常在供入液流中废油温度升高到300℃以上而出现。然而，这种蒸发器必须定期地清洁，而这又可导致大量停机时间。
废油可进行加氢处理工艺，以提高颜色、颜色稳定度，并且减少润滑油活性。在加氢处理期间，出现例如脱硫、氮去除和发色体、烯烃和芳族化合物氢化的若干反应。这些反应去除不良成分，并导致精制油品质改善。然而，过多的接触时间或者温度将引起焦化，而焦化的催化剂在去除前不得不进行附加的处理步骤。此外，还可能的是，如果出现外泄或者意外释放，则例如硫化氢和氨气的气体副产品可能释放到环境中。此外，由于化学副产品的酸性特性，用于处理废油的生产装置可能被腐蚀。
再精炼废油的另外方法是包括去除粉尘的薄膜步骤和去除颜色和气味的吸收步骤的两步工艺。此方法具有的缺陷是，必须依赖两步单元操作，以去除有色污染物和非有色污染物两者。
需要提供一种废油回收工艺，以克服或者至少改善如上所述一个或多个缺陷。
如果在这里公开的实施例提供在一个单元操作中用于去除有色污染物和非有色污染物的工艺，则将是有益的。
发明内容
根据第一方面，提供一种用于从油中去除有色和非有色污染物的工艺，包括的步骤为，使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
有益的是，过渡金属氧化物膜选择成在单个单元操作中允许去除有色和非有色污染物两者。
根据第二方面，提供使用渗透性过渡金属氧化物膜来从油中去除有色和非有色污染物，该工艺包括的步骤为，使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
根据第三方面，提供一种在包括以下步骤的工艺制造的油，该步骤为使含有有色和非有色污染物油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
在一个实施例中，提供一种用于处理废油的工艺，该工艺包括的步骤为：
(a)提供渗透性过渡金属氧化物膜；
(b)在所述渗透性过渡金属氧化物膜一侧提供高压侧，其中该高压侧相对于与所述高压侧相对的低压侧处于较高的压力；以及
(c)把废油引入到所述高压侧，以允许部分所述废油穿过所述过渡金属氧化物膜，由此在所述低压侧形成油渗透，其中所述油渗透相对于所述废油具有较少污染物。
在一个实施例中，提供一种用于处理废油的工艺，该工艺包括的步骤为：
(a)提供渗透性过渡金属氧化物膜；
(b)在所述渗透性过渡金属氧化物膜一侧提供高压侧，其中该高压侧相对于与所述高压侧相对的低压侧处于较高的压力；以及
(c)把废油引入到所述高压侧，以允许部分所述废油穿过所述过渡金属氧化物膜，由此在所述低压侧形成油渗透，其中所述油渗透相对于所述废油具有较少污染物。
(d)在油滞留物中从所述高压侧中把没有穿过所述过渡金属氧化物膜的废油去除。
(e)在所述高压侧把所述油滞留物一部分返回到所述废油供料流中；以及
(f)重复所述步骤(d)和(e)，直到实现来自所述废油供料流的所述油渗透的选择回收速率。
定义
在这里使用的以下单字和术语应该具有的含义是：
在这里使用的术语“油”是指包括各种化学或者生物合成的以及矿物油，包括原油、润滑油和用于内燃机、涡轮发动机、发电机和加热器的燃料油，以及还包括液压传送油、食用油等等。
术语“废油”将广泛地解释成包括含有有色污染物和非有色污染物的任何油，其中这些污染物可至少部分地去除，以使油改良并使其再利用。有色污染物是那些引起或者促进油变色的污染物，包括而不局限于作为燃烧过程副产品的炭渣、例如氧化铁(即铁锈)的金属氧化物以及存在于油中的退化或者氧化的有机添加剂。非有色污染物将广泛地解释成包括任何非油组分，例如可存在于油中作为它使用的副产品以及没有损害油颜色的组分。例如，油用在内燃机中时，产品可以是粉尘、固相颗粒、碎屑、金属微粒、水以及还可以引起臭味的混合物。典型的污染物包括由于发动机磨损或者磨蚀产生的金属颗粒、抗磨损添加剂、来自发动机和储存容器的水、溶解气油和气体-油、溶剂、芳族化合物以及清洗液、外部灰尘、由于汽车燃料燃烧产生的由含碳颗粒组成的沉积物、用于粘性改良或者淤泥散布的聚合物添加剂、来自气油和抗爆添加剂中的铅、抗氧化剂以及洗涤剂-分散添加剂。在一个实施例中，主要的非有色污染物是粉尘。在一些实施例中，废油是从若干源中收集的油的不规则产物。
在这里使用的术语“滞留物”和“油滞留物”是指没有穿过过渡金属氧化物膜组件中过渡金属氧化物膜的那些油。例如，在具有液流串联的多个过渡金属氧化物膜，油滞留物可以是从来没有穿过任何过渡金属氧化物膜组件的过渡金属氧化物膜，或者它可包括已经穿过上游过渡金属氧化物膜组件的过渡金属氧化物膜，而不是它所处的过渡金属氧化物膜组件的过渡金属氧化物膜。
术语“再生油”包括污染物已经去除到油能够再使用程度的任何油，例如用作内燃机润滑剂的油。
除非另外规定外，术语“包括”及其语法变形是用来表示“开放”或者“内含性”语言，因此它们包括叙述元件，并且还允许包含其他未叙述元件。
如在这里使用的那样，术语“大约”在配方组分浓度角度上，一般是指描述值的+/-5％，更一般地是指描述值的+/-4％，更一般地是指描述值的+/-3％，更一般地是指描述值的+/-2％，更一般地是指描述值的+/-1％，甚至更一般地是指描述值的+/-04％，更一般地是指描述值的+/-0.5％。
贯穿此说明书，某些实施例可以范围形式公开。应该理解的是，以范围形式描述仅仅为了方便和简洁起见，不应该解释为对公开范围的固定的限制。因此应该考虑范围描述，以精确地公开所有可能子范围以及在该范围内的单独数值。例如，例如从1到6的范围描述应该考虑精确地公开例如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等等的子范围，以及还公开在该范围内的单独数字，例如1、2、3、4、5和6。不管范围大小如何，都如此。
可选择实施例的公开
下面将公开用于去除有色污染物和非有色污染物的典型的、非限制的实施例。该工艺包括的步骤为：
(a)使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
在一个实施例中，该工艺包括的步骤为：
(a)提供渗透性过渡金属氧化物膜；
(d)在所述渗透性过渡金属氧化物膜一侧提供高压侧，其中该高压侧相对于与所述高压侧相对的低压侧处于较高的压力；以及
(b)把废油引入到所述高压侧，以允许部分所述废油穿过所述过渡金属氧化物膜，由此在所述低压侧形成油渗透，其中所述油渗透相对于所述废油具有较少污染物。
有益的是，该工艺不需要使用吸附剂来去除有色污染物。因此，该工艺可除去把油渗透物与吸附剂接触的步骤。
该过渡金属氧化物膜可由具有过渡金属氧化物涂层的多孔金属衬底组成。
所述过渡金属氧化物膜的过渡金属可从以下组中选择，该组包括IIIB组、IVB组、VB组、VIB组。在一个实施例中，过渡金属可以是钛(Ti)、锆(Zr)或者铪(Hf)。
在一个实施例中，该过渡金属氧化物是二氧化钛。由于钛可处于一个以上价态，因此，二氧化钛可以是钛(II)氧化物、钛(III)氧化物或者钛(IV)氧化物。在一个实施例中，过渡金属氧化物为从以下组中选择的钛(IV)氧化物，该组包括锐钛矿钛(IV)氧化物、金红石钛(IV)氧化物、板钛矿钛(IV)氧化物和其混合物。
有益的是，使用的过渡金属氧化物可以是超纯品质，并能够在用于形成薄膜的多孔金属衬底熔点以下温度烧结，其中该薄膜可具有非常狭窄的孔径分布。此狭窄孔径分布可保证在处理流中的某些颗粒不穿过薄膜。
该多孔金属衬底可由不锈钢组成。使用的不锈钢可以从AISI分级的300系列中选择。在一个实施例中，使用的不锈钢是316L型。
该薄膜可通过把干燥多孔金属衬底注入过渡金属氧化物颗粒，并通过加热而把该过渡金属氧化物颗粒烧结一起形成，对于过渡金属氧化物颗粒，用于烧结的温度应该足够高，以在金属衬底的孔内形成整体结构。
钛(IV)氧化物，烧结温度可从大约900℃到大约1200℃。在一个实施例中，温度可从大约1050℃到大约1200℃。烧结时间可从大约5分钟到大约50分钟。在一个实施例中，烧结时间可从大约10分钟到大约20分钟。在第6，309,546号、第4,888,114号和第6,432,308号美国专利中公开了形成膜组件的典型方法，其中这些专利在这里通过参考引入。
生成的薄膜可具有纳尺寸或者微尺寸孔。在一个实施例中，所述薄膜孔径可在以下组中选择的范围内，其中该组包括大约0.001μm到大约0.1μm、大约0.005μm到大约0.1μm、大约0.01μm到大约0.1μm、大约0.05μm到大约0.1μm、大约0.001μm到大约0.05μm、大约0.001μm到大约0.01μm以及大约0.001μm到大约0.005μm。在一个实施例中，所述薄膜孔径在大约0.002μm到大约0.01μm。
所述薄膜的水接触角可在大约30°和大约44°之间，表明具有高度亲水性表面。高度亲水性表面可有助于充分地阻止由于无极性物质所导致的结垢。因此，这可导致颜色的明显去除。
在一个实施例中，膜组件可具有管状结构。所述过渡金属氧化物膜组件的管直径可以在从以下组中选择的范围，其中该组包括大约0.01英寸到大约1.0英寸、大约0.2英寸到大约1.0英寸、大约0.4英寸到大约1.0英寸、大约0.6英寸到大约1.0英寸、大约0.8英寸到大约1.0英寸、大约0.01英寸到大约0.8英寸、大约0.01英寸到大约0.6英寸、大约0.01英寸到大约0.4英寸以及大约0.01英寸到大约0.2英寸。在一个实施例中，管直径可在大约0.25到大约0.75英寸之间。
在渗透性过渡金属氧化物膜的高压侧，施加的压力可在从以下组中选择的范围内，其中该组包括大约3巴到大约25巴、大约5巴到大约25巴、大约10巴到大约25巴、大约15巴到大约25巴、大约20巴到大约25巴、大约3巴到大约20巴、大约3巴到大约15巴、大约3巴到大约10巴以及大约3巴到大约5巴。在一个实施例中，在渗透性过渡金属氧化物膜高压侧的压力可在大约4巴到大约15巴的范围。
当使废油穿过薄膜时，存在于废油中可来自两种源的有色污染物可通过薄膜去除。第一有色源可来自于炭渣，以非常微小的颗粒存在，而第二有色源可来自于降解的有机添加剂和金属氧化物。在没有受理论上限制情况下，碳颗粒可不穿过薄膜，因为它们可能比薄膜截止孔径大，这可确保它们从废油中被去除。降解有机添加剂和金属氧化物可吸附在细小非极性颗粒上，例如细小粉尘、蜡滴、共聚合降解添加剂，这些颗粒可存在于废油流中，并可随着油滞留流出现，因此它们可能不存在于油渗透物中。
在从以下组中选择的范围内，废油可引入渗透性过渡金属氧化物膜的所述高压侧，其中该组包括大约30℃到大约300℃、大约50℃到大约300℃、大约100℃到大约300℃、大约150℃到大约300℃、大约200℃到300℃、大约250℃到大约300℃、大约30℃到大约250℃、大约30℃到大约200℃、大约30℃到大约150℃、大约30℃到大约100℃和大约30℃到大约50℃。在一个实施例中，废油温度可在大约80℃到大约150℃之间范围。
引入到渗透性过渡金属氧化物膜的所述高压侧供给流速可在从以下组中选择的范围内，其中该组包括大约1m/s到大约10m/s、大约2m/s到大约10m/s、大约4m/s到大约10m/s、大约6m/s到大约10m/s、大约8m/s到大约10m/s、大约1m/s到大约8m/s、大约1m/s到大约6m/s、大约1m/s到大约4m/s和大约1m/s到大约2m/s。在一个实施例中，供给流速可以在大约2m/s到大约6m/s的范围内。
在这种状态下，由于被引入膜组件的废油原料流具有比较高的线速度，可在原料流中形成紊流，并可导致防止结垢或者至少抑制结垢。由于具有高线速度，可产生强力流，因此该速度可在以下组中选择的范围内，其中该组包括大约5L/m2/h到大约25L/m2/h、大约10L/m2/h到大约25L/m2/h、大约10L/m2/h到大约25L/m2/h、大约15L/m2/h到大约25L/m2/h、大约20L/m2/h到大约25L/m2/h、大约5L/m2/h到大约20L/m2/h、大约5L/m2/h到大约15L/m2/h以及大约5L/m2/h到大约10L/m2/h。在一个实施例中，供给流的流量可在大约12L/m2/h到大约20L/m2/h。
此外，在40℃，供油可在从以下组中选择的范围，其中该组包括大约20cSt到大约200cSt、大约40cSt到大约200cSt、大约60cSt到大约200cSt、大约80cSt到大约200cSt、大约100cSt到大约200cSt、大约120cSt到大约200cSt、大约140cSt到大约200cSt、大约160cSt到大约200cSt、大约180cSt到大约200cSt、大约20cSt到大约40cSt、大约20cSt到大约60cSt、大约20cSt到大约80cSt、大约20cSt到大约100cSt、大约20cSt到大约120cSt、大约20cSt到大约140cSt、大约20cSt到大约160cSt以及大约20cSt到大约180cSt。在一个实施例中，在40℃，供油粘性可在大约40cSt到大约150cSt的范围内。
从废油中除去污染物的百分比可以在从以下组选择的范围内，其中该组包括大约70％到大约99％、大约75％到大约99％、大约80％到大约99％、大约85％到大约99％、大约90％到大约99％、大约95％到大约99％、大约70％到大约95％、大约70％到大约90％、大约70％到大约85％、大约70％到大约80％以及大约70％到大约75％。在一个实施例中，从废油中除去污染物的百分比可以大于大约85％。
在一个实施例中，在成品油中炭渣量与原料油中相比减少了大约90％。
在另一个实施例中，在成品油中重金属量与废油中相比减少了大约90％。
在又一个实施例中，成品油ASTM色度分级与原料油相比少5，其中原料油ASTM色度至少为8。
膜组件可通过把组件一部分焊接一起，从而在该组件中不存在密封材料。通过把膜组件焊接一起，该组件能够应付可能由于如上所述高流速导致的高振动。此外，由于薄膜壳体可由与薄膜材料相同的材料制成，因此这可保证膜组件能够经受高热振动。
附图说明
附图示出了公开的实施例，并用来解释公开实施例的原理。然而，将理解的是，附图仅仅是用于说明目的，而不是作为发明范围的限制。
图1为用于使用过渡金属氧化物膜组件来从废油中去除污染物的第一工艺的示意流程图；
图1A为用于图1中过渡金属氧化物膜组件的管状膜的示意剖视图；以及
图2为用于从废油中去除污染物的第二工艺。
具体实施方式
图1示出了由四个过渡金属氧化物膜组件(9，10，11，12)组成的全工艺100，其中每个膜组件均包括如图1A所示的管状薄膜200。
参见图1A，该管状薄膜200由管状渗透膜内壁202组成，而内壁202由钛(IV)氧化物颗粒围绕多孔316L不锈钢管状衬底制成。该管状渗透膜内壁202由外部管形套204包围。在渗透膜内壁202中维持高压，而在外部管形套204中维持相对的低压。在使用期间，如箭头210所示，废油1进入管状薄膜200的高压侧。当废油通过渗透膜内壁202长度时，小于薄膜截止点的油和颗粒通过外部管形套204，如箭头212所示，形成油渗透流。没有通过该外部管形套204的油和颗粒将被排到另一侧，如箭头214所示，形成油滞留流。
再次参考图1，废电机油原料流1在进入容纳槽4前经由泵2运送到前置过滤器3，以去除体积大的污染物(即0.1μm以上)，其中在容纳槽4，原料油受热以通过形成较小粘性而提高油流动性。受热的油然后通过闸阀5，并经由泵6并分别经由阀门8和7被抽吸到两个流(50，52)任何一个中，两个平行流分别具有过渡金属氧化物膜组件对(11，12)和(9，10)。从而，阀门7控制废油流向膜组件对(9，10)，同时阀门8控制废油流向膜组件对(11，12)。
两个平行流(50，52)允许使用一个流，同时清洁另一个流(参见下文)，或者关闭另一个流进行维修。从而平行流(50，52)使废油回收工艺100的中断和停机时间最小化。
受热的油进入每一膜组件(9，11)过渡金属薄膜200的高压侧。该高压侧大约为4巴到15巴，以强制油穿过渗透膜内壁202的孔。由于渗透膜内壁202具有的孔径(即0.002到0.01μm)和钛(iv)氧化物颗粒的无极性，因此有色污染物和非有色污染物被阻止或者至少被抑制通过渗透膜内壁202。从而，油渗透流212形成在渗透膜内壁202和外部管形套204之间的低压侧。在渗透膜内壁202封闭的区域中没有通过该渗透膜内壁202的油形成油滞留流214，而该滞留流214含有没有穿过该渗透膜内壁202的有色污染物和非有色污染物。由此，相对于渗透流212和原料流210，油滞留流214含有更多的有色污染物和非有色污染物。
来自第一阶段的膜组件(9，11)的部分油滞留流214进入第二阶段膜组件(10，12)的高压侧，同时其余的油滞留流经由阀门13再循环到废油原料流。
进入第二阶段膜组件(10，12)高压侧的来自第一阶段膜组件(9，11)的部分油滞留流形成第二阶段膜组件(10，12)的原料流。来自第二阶段膜组件(10，12)的部分合成的油滞留流经由相应的泵(18，17)反向循环到原料流，同时其余的油滞留流分别作为流20或者19被排出。由此，通过操作第一阶段膜组件(9，11)，然后操作相对于油滞留流串联的第二阶段膜组件(10，12)，就可能提高从废油原料流中油的回收量。可以理解的是，在其他实施例中，可液流串联操作多个渗透膜组件，以提高工艺100的生产力。重要的是，不需要在工艺100中设置单独的吸收单元操作来从废油中去除有色污染物和非有色污染物。
从膜组件(9，10)中渗透的油经由阀门14进入收集槽16，同时从膜组件(11，12)中渗透的油经由阀门15进入收集槽16。
下面参考图2来揭示第二典型的实施例。图2示出了全工艺100′，其中该工艺由四个过渡金属氧化物膜组件(9′，10′，11′，12′)、第一阶段膜组件(9′，11′)和第二阶段膜组件(10′，12′)组成。使用的膜组件(9′，10′，11′，12′)与对上面图1中示出的工艺100进行描述的那些相同，在这里使用相同参考数字但带有右上角小撇来描述。
在此工艺100′中，来自第一阶段膜组件(9′，11′)的油渗透流212′进入相应第二阶段膜组件(10′，12′)的高压侧，形成第二阶段膜组件(10′，12′)的原料流。
来自第一阶段膜组件(9′，11′)的部分油滞留流214′经由阀门13′反向循环到流54′，经由泵6′被抽到第一阶段膜组件(9′，11′)，同时其余的油滞留流214′作为相应的流20和19′排出。
来自第二阶段膜组件(10′，12′)的部分油滞留流214′反向循环到第二阶段膜组件(10′，12′)高压侧，同时其余的滞留流214′经由阀门21′反向循环到流54′。
来自第二阶段膜组件12′的油渗透流212′经由阀门15′(9′，11′)进入收集槽16′，同时来自第二阶段膜组件10′的油渗透流212′经由阀门14′进入收集槽16′。
废油回收工艺而选择的阶段数目取决于废油流状态。在一个实施例中，如果废油流粘性在40℃下为从40cSt到150cSt范围内时，使用二个阶段。在另一个实施例中，如果在40℃下废油流粘性高于150cSt，则使用三个或更多阶段。这确保了系统性能最佳化，节省了能量消耗。
为了连续工作，可设置清洗系统(图中未示出)，以去除可在薄膜结垢期间出现的任何残渣的形成。正如以上讨论的那样，在回收工艺期间使用一个流(例如通过阀门7控制)时，可清洁第二流(例如通过阀门8控制)。在一个实施例中，可在反冲洗定置洗净(CIP)机构中使用惰性气体来清洁液流。流量快到大约固有流量的40％到70％，则启动CIP。在流量减少取决于运送性能。进行清洁的流的压力将减低，而滞留流的再循环速率将维持。惰性气体将提供给膜组件低压侧。在CIP期间惰性气体将维持在高压上，从而在正常操作中组件低压侧将此刻变成高压侧。惰性气体穿过膜壁，它将剥落在膜表面上的一些结垢残渣。根据运送性能与操作条件，该CIP工艺将持续大约20分钟到大约120分钟，以保证在膜表面上全部结垢残渣被去除。Th结垢残渣将通过高流速循环流被带到CIP槽。
实例
通过参照具体实例进一步详细描述发明的非限制实例，而这些实例不应该以任何方式看成是限制发明范围。
实例1
用于此实验中的废油供料混杂从位于新加坡废油收集器中获得的废电机油。因此，废电机油是废电机油的混合物，它的组合物在以下表1中给出。
使用的过渡金属氧化物膜通过以下形成：把干燥多孔不锈钢316L型衬底注入二氧化钛(TiO2)颗粒，并通过加热而把TiO2颗粒烧结一起形成TiO2涂层。形成的膜孔径是0.02μm。一个膜组件用于此实验。
废油受热到100℃到130℃，并且被引入维持在8巴到11巴之间的膜组件高压侧上。废油再循环流速在2m/s到5m/s之间，产生9L/m2/h到15L/m2/h的流量。
在下面表1中示出了废油和成品油的性能。能够看出，与在废油中那些相比，在成品油中污染物外观、颜色和数量明显改进。例如，与废油相比，成品油的颜色提高三个等级(从>8到<5)。此外，水、微型炭渣和硫酸灰分以至少88％减少的高效率去除。
1：废油和成品油特性
 
测试 方法 单位 粗废油 成品油 减少量(％)
外观 黑色 红褐色
运动粘性@400C    cSt 99.58 57.05
水含量(％) ASTM D95-99 Vol％ 8.1 <0.1 99％
总的氯化物 ASTMD4929-99 Wt.ppm 343 50 85％
微碳滞留物 ASTMD4530-03 Wt％ 1.8 0.03 98％
硫酸化粉尘 ASTM D874-00 Wt％ 0.99 0.12 88％
ASTM色度 ASTMD1500-98 >8.0 <5.0 -3
比重(200C) 0.83 0.85
闪点，PMCC ASTM D93-02 0C 90 182
无机成分 ASTM5185-02 Mg/kg
Ag <1 <1
Al 12 <1 96％
B 52 2 96％
Ba 5 <1 90％
Ca 1162 34 97％
Cd <1 <1
Co 3 <1 83％
Cr 2 <1 75％
Cu 21 9 57％
Fe 74 2 97％
K 20 <1 98％
Mg 236 13 94％
Mn 1 <1
Mo 19 <1 97％
Na 86 <1 99％
N1 5 <1 90％
P 541 124 77％
Si 22 3 86％
Sn <1 <1
Ti <1 <1
Zn 621 74 88％
V <1 <1
实例2
用于此实验中的废油供料混合有从位于印度尼西亚废油收集器中获得的废电机油。由此，废电机油是废电机油的混合物，而在以下表1中给出了它的组合物。
与实验1使用相同的膜组件，只是在此实验中，膜组件连续使用95小时。需要时，定置洗净处理使用氮气作为惰性气体。
废油受热到90℃到120℃，并且被引入维持在6巴到11巴之间的膜组件高压侧上。废油再循环流速在2m/s到5m/s之间，产生5L/m2/h到10L/m2/h的流量。
在表2中示出了废油和回收油的性能。能够看出，与在废油中那些相比，在回收油中污染物外观、颜色和数量显著改进。例如，与废油颜色相比，成品油的颜色提高至少三个等级(从>8到<4.5)。此外，水、微型炭渣和硫酸灰分以至少86％减少量的高效率去除(根据计算的水含量百分比)。
表2：废油和回收油特性
 
特性 方法 粗废油 成品油
外观 带有固体的黑色 明亮并且清澈
颜色 黑色 浅橙色
运动粘性@400C(CST)            ASTM D445 86.6 70.2
水含量(％) ASTM D95 0.7 <0.1
氯化物含量(ppm)      XRF/D4929 310 53
硫磺含量(％) XRF/D4294 0.61 0.438
微碳滞留物(wt％)     ASTM D4530 1.1 0.11
硫酸化粉尘(wt％)     ASTM D847 0.8 0.03
ASTM色度 ASTM D1500 >8 <4.5
比重(200C) ASTM D287 0.885 0.883
无机成分(PPM)    XRF/ICP/D5185
 
Ag <1 <1
Al 17 <1
B 17 <1
Ba 2 <1
Ca 1601 2
Cd <1 <1
Co <1 <1
Cr 2 <1
Cu 13 2
Fe 80 <1
K 3 2
Mg 77 <1
Mn 1 <1
Mo 11 <1
Na 18 <1
N1 2 1
P 840 242
Sn <1 <1
Ti 1 <1
Zn 858 34
应用
有益的是，公开的过渡金属氧化物膜组件能够在单个单元操作中使有色污染物(例如炭渣、金属氧化物等等)和非有色污染物(即粉尘、硫和无机元素)两者从废油中去除。因此，对于从废油中回收的油产品，不需要使用单独的颜色精滤单元操作(例如粘土吸附单元)以获得良好颜色等级和减少的污染物指标。
公开的工艺可用于从废油中去除污染物，这种废油来自例如海洋、石化、采矿、钢厂、机械、能源、汽车、建筑和航空等各种工业。
公开的工艺提供有效的工艺，以从油中去除污染物。由此，公开的工艺有助于减少废油燃烧和倾倒的影响，由此减少与废油处理有关部门的污染问题。
公开工艺不需要使用例如酸性物的任何化学试剂来从油中去除污染物。由此，公开的工艺可克服与已知用于油污染物清除的酸处理工艺有关的问题，并且由此避免高毒性酸渣的产生。
公开工艺不需要使用利用厚膜蒸发器的蒸发/蒸馏法。由此，公开的工艺避免了与焦化作用有关的问题，其中焦化作用易于使在这种已知工艺中使用的蒸发器结垢。
公开的工艺不需要使用加氢处理工艺来改进油的颜色和颜色稳定度。由此，不需要进行包括除硫、除氮和有色体氢化的一系列反应。
很明显，在阅读上面公开内容后，在没有脱离发明精神和范围情况下，各种其他变形和改进对于所属领域技术人员是显而易见的，而所有这些变形和改进均属于附加权利要求范围内。例如，尽管公开的实施例精确地描述废油的处理，然而，应该了解到，在其他实施例中，该工艺可被用于从原油或者部分精炼油中去除有色和非有色污染物。

Claims (26)

1.用于从油中去除有色和非有色污染物的工艺，包括使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜的步骤，其中穿过所述过渡金属氧化物膜之后的所述油具有相对于所述油供料的较少的有色污染物和非有色污染物。
2.如在权利要求1中所述的工艺，包括选择废油用于油供料的步骤。
3.如权利要求1所述的工艺，其中所述穿过步骤包括的步骤为：
(a)在所述渗透性过渡金属氧化物膜一侧提供高压侧，其中该高压侧相对于与所述高压侧相对的低压侧处于较高的压力；以及
(b)把废油引入到所述高压侧，以允许部分所述废油穿过所述过渡金属氧化物膜，由此在所述低压侧形成油渗透，其中所述油渗透相对于所述废油具有较少污染物。
4.根据权利要求1的工艺，包括选择二氧化钛作为所述过渡金属氧化物的步骤。
5.根据权利要求4的工艺，包括选择钛(IV)氧化物作为所述二氧化钛的步骤。
6.根据权利要求1的工艺，其中所述渗透性过渡金属氧化物膜包括多孔金属衬底，在金属衬底上具有渗透性过渡金属氧化物涂层的。
7.根据权利要求6的工艺，其中所述金属衬底包括不锈钢。
8.根据权利要求1的工艺，其中所述渗透性过渡金属氧化物的孔径在0.001μm到0.1μm或者0.002μm到0.01μm之间的范围内。
9.根据权利要求1的工艺，其中渗透性过渡金属氧化物膜是管状膜。
10.根据权利要求9的工艺，包括的步骤为，从0.254mm(0.01英寸)到25.4mm(1英寸)或者6.35mm(0.25英寸)到19.05mm(0.75英寸)范围内选择所述管状膜的管子直径。
11.根据权利要求1的工艺，包括的步骤为，在穿过所述渗透性过渡金属氧化物膜前，把所述油加热到30℃到300℃范围的温度。
12.根据权利要求11的工艺，其中所述加热在80℃到150℃的范围内。
13.根据权利要求3的工艺，包括的步骤为，把所述渗透性过渡金属氧化物膜高压侧维持在3巴到25巴或者4巴到15巴的范围内。
14.根据权利要求1的工艺，包括的步骤为，以1m/s到10m/s或者2m/s到6m/s的范围的进给速率，使所述油经过所述渗透性过渡金属氧化物膜。
15.根据权利要求1的工艺，包括的步骤为，以5L/m2/h到25L/m2/h或者12L/m2/h到20L/m2/h的范围的流量，使所述油经过所述渗透性过渡金属氧化物膜。
16.根据权利要求1的工艺，包括的步骤为，以在40℃下20cSt到200cSt或者在40℃下40cSt到150cSt粘性，使所述油到达所述渗透性过渡金属氧化物膜。
17.根据权利要求1的工艺，在所述有穿过膜步骤后，包括通过去除吸附在其中的污染物来改良所述过渡金属氧化物膜的步骤。
18.根据权利要求3的工艺，包括的步骤为，使没有穿过所述过渡金属氧化物膜的油返回到所述高压侧的步骤。
19.根据权利要求18的工艺，包括的步骤为，重复所述返回步骤，直到选择的污染物清除指标已经实现。
20.根据权利要求1的工艺，其中设置彼此相对串联的至少两个过渡金属氧化物膜。
21.根据权利要求20的工艺，包括的步骤为，使没有穿过过渡金属氧化物膜其中之一的油输送到紧邻的上游过渡金属氧化物膜的步骤。
22.根据权利要求20的工艺，包括的步骤为，使没有穿过过渡金属氧化物膜其中之一的油输送到下游过渡金属氧化物膜的步骤。
23.根据权利要求20的工艺，包括的步骤为，使穿过过渡金属氧化物膜其中之一的油输送到紧邻的上游过渡金属氧化物膜的步骤。
24.根据权利要求20的工艺，包括的步骤为，使穿过过渡金属氧化物膜其中之一的油输送到下游过渡金属氧化物膜的步骤。
25.对渗透性过渡金属氧化物膜的使用，来从油中去除有色和非有色污染物，该工艺包括的步骤为，使油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜经过的步骤，其中穿过所述过渡金属氧化物膜经过的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
26.一种在包括以下步骤的工艺制造的油，该步骤为使含有有色和非有色污染物油供料穿过渗透性过渡金属氧化物膜，其中穿过所述过渡金属氧化物膜的所述油相对于所述油供料具有较少有色和非有色污染物。
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