CN101775331A - 一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，本发明涉及一种从废机油提取基础油的方法。本发明包括如下步骤：除去废机油中少量的废塑料以及固体颗粒等杂质；将废机油预热；预热后的废机油进入常压蒸馏装置，切取390℃以下的轻质馏分；将低于390℃的轻质馏分，加入催化剂反应，然后进行固液分离；固液分离后的滤液再进行常压蒸馏装置，经过蒸馏过程，将390℃以下的馏分作为产品。本发明把原料油中的水分在催化氧化反应中，通过吸附作用吸附在催化剂表面，工艺过程没有“废水、废渣”排放。

Description

一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法
技术领域
本发明涉及一种从废机油提取基础油的方法。具体地说，通过对机动车废机油、零件清洗后油、废润滑油及同等类型的废油加工获得可再次利用的基础油组分。
背景技术
废机油是指从各种机械、车辆、船舶更换下来的废润滑油。润滑油广泛用于汽车、船舶、各种工业设备和各种机械的传动部位等等，使用范围十分广泛。据不完全统计，我国现有机动车一点六亿多辆，运输船舶十多万艘，机动渔船近三十万艘，仅此三项每月需更换的机油就达四百多万吨，数量之大却很少有回收利用，既浪费了大量资源又造成了严重环境污染。
废机油加工产品是交通、冶金、化工、建材等领域的重要基础原料，在国内外有着广阔的市场前景。特别是深加工产品-清洁燃料、重质燃料油和炭黑高附加值产品等，在能源替代转换中更具有重要的战略地位。废机油加工产业在迎来良好发展机遇的同时，也面临着一些亟待解决的问题。
由于废旧机油具有天然原油的部分特性，国内众多加工企业正在寻找一种将废机油加工成基础油的经济方法。但与普通原油相比，润滑油在使用过程中受外界污染产生大量胶质、氧化物从而失去了其应有的功效因此质量很差，以废机油为原料制取基础油比较难于实现。
目前，我国废机油加工企业的加工处理方法大致有三种途径：第一种途径，先将油脚皂、脱模油、废机油混合加热熔融，再加入水乳化成为混凝土脱模剂。这类加工方法工艺流程简单、投资小，但是加工规模小，同时不能达到废旧机油的高效利用。相关专利见CN1021972C等。
第二种途径，废机油经过常压蒸馏后，轻质馏份油经过酸碱精制作为燃料油(色度高、有刺激性气味，质量差)直接燃烧或乳化后作为燃料燃烧。与此同时，其中所含的硫、氮杂质在燃烧过程中变成SOx、NOx，对环境造成污染。而且酸碱精制过程又产生了大量的酸渣、碱渣和污水。
中国发明专利申请CN1364862A公开了一种采用蒸馏加酸碱洗涤生产柴油的方法。全球正在面临着重大生态环境问题及我国生态环境面临随工业发展而日趋恶化的现状，在目前普遍重视环境保护的前提下，这种废机油加工途径很难有更好的发展。国内有部分企业采用此方法，由于生产过程产生酸渣和碱渣，容易造成环境污染，处于关停状态。这种技术不但经济效益差，而且污染环境。
第三条途径，以废机油为原料油，利用高温加热的方法使废机油产生气化，然后通过条形Y型分子筛硅酸铝催化剂床层来使其浅度裂解，最后经过冷凝而生产出柴油组分产品。但是这种方法，本身存在两个不足，其一是由于废机油存在着胶质，容易使硅酸铝催化剂产生结焦，从而影响其反应活性。其二是废机油中的含氮、含硫化合物未去掉，而影响了产品的质量。
中国专利申请CN1078973A、CN101182429、CN1510118A都公开了一种废机油经过催化裂解催化剂，其工艺特征主要在于一般采取两段级配的催化剂装填方案，上部装保护剂，下部为裂解催化剂。而其核心就是裂解催化剂。
国内武汉、河南、上海相关科技公司等科研机构对废机油精制柴油催化剂的研发和生产进行了深入的研究。与石油二次加工馏份油精制相比，废机油精制催化剂需解决的关键问题是：一是废机油中胶质、残炭含量高容易促使催化剂积炭，易造成催化剂的快速失活；二是废机油中硫、氮含量高，必须进行深度脱氮、脱硫，否则会影响柴油组分的安定性。这些问题的存在，使废机油精制催化剂与石油催化裂化粗柴油的催化剂相比，废机油催化裂化工艺很难实现工业化。
发明内容
本发明的目的在于提出一种废机油提取基础油的工艺，从而有效地解决废旧机油深加工过程中对环境造成的二次污染问题，为废旧机油的再生利用提供一种科学的解决方案。
为实现上述发明目的，本发明的废机油深加工工艺顺序包括如下步骤
除杂步骤：除去废机油中少量的废塑料以及固体颗粒等杂质；
预热步骤：除杂后的废机油与蒸馏过程的冷凝器进行换热，将废机油预热到80-100℃；
蒸馏步骤：将预热后的废机油进入常压蒸馏装置，蒸馏温度为380-410℃，切取390℃以下的轻质馏分，高于390℃的重质馏分作为渣油排出常压蒸馏装置；
催化氧化步骤：将低于390℃的轻质馏分，加入催化剂，催化剂加入量为轻质馏分重量的1％-3％；在40-60℃温度范围内反应3小时，然后进行固液分离。
再蒸馏步骤：固液分离后的滤液再进行常压蒸馏装置，蒸馏温度为380-410℃，经过蒸馏过程，将390℃以下的馏分作为产品。将高于390℃的馏分作为渣油排出。
所述催化剂为辽阳华路催化技术研发有限公司(公司地址在辽宁省辽阳市文圣区)开发的DOC-1型催化剂。
所购买的废机油，含水率小于3％，更优选为1％左右。在所述除杂步骤中，去除废机油中的铁屑或固体颗粒，减少蒸馏过程中的管线结焦。
在所述除杂步骤之后预热步骤之前将废机油加热到30-40℃。从而使废机油的粘度降低，流动性能增中，降低原料油在管线中的流动阻力，起到节能的目的。
在所述预热步骤中，原料油与蒸馏装置的冷凝器进行换热，以便为加快下一步蒸馏提供基础热能，同时使原料油的粘度降低，减小原料油在管线中的流动阻力，达到节能的目的。
在所述工艺过程中，原料油经换热后，不经过脱水过程，直接进行蒸馏。因为脱水过程后产生部分水与轻油，这部分水会溶解部分轻油，如果直接排放则会造成环境污染，而如果这部分污水进行处理，由于这部分水产量小，目前并没有运行成本低的小规模处理污水的方法。
一个更为理想处理废机油中少量水的方式是在所述催化氧化反应过程中，还进行吸附和催化氧化过程，将蒸馏过程中产生的少量水分进行吸附。达到环境保护的目的。
进一步地，蒸馏温度控制在390℃，蒸馏剩余的重质组分是可流动的重油，从而可以提高生产处理量，同时减少蒸馏装置中结焦的生成量。
有益效果：
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，；蒸馏温度控制在380-410℃，蒸馏剩余的组分是常温下可以流动的重油，可以直接销售给陶瓷厂作为加热热源使用。整个工艺过程没有“废水、废渣”排放。不对环境造成污染；不经过脱水过程，而是把原料油中的水分在催化氧化反应中，通过吸附作用吸附在催化剂表面，从而达到环境保护的目的；采用催化氧化反应处理废机油，具有创新意义。
附图说明
图1是本发明的一个最佳实施方式的工艺路线图。
具体实施方式：
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图1，对本发明作进一步详细的说明。
收购来的废机油原料油输入有一个格栅的除杂分离器中，除去废油中的固体颗粒和塑料袋等杂质。分离后的原料油泵入原料储罐中，并在原料储罐中将所述废油加热到30-40℃，因为在这一温度下，废油的粘度降低，流动性能增中，降低原料油在管线中的流动阻力，起到节能的目的。
初步加热到30-40℃的原料油输送到一个容量为20m3的换热器，进一步利用蒸馏装置产生的回收热进一步升温，温度升高到90-100℃，进一步降低原料油的粘度，为加快蒸馏装置提供更多的基础热能，进一步起到节能的目的。
加热的的原料油泵入到蒸馏装置中，经过加热，油温升高到390℃左右，在升温的过程中，产生的蒸气经过蒸馏塔，并经冷凝器将油气冷凝，冷凝器产生的热与上一步中的换热器进行热量回收。蒸馏装置剩余的重质馏分送往重油储罐中。
冷凝器中蒸气冷凝后的轻质馏分，送往催化氧化反应罐，进行催化氧化反应，DOC-1型催化剂的加入比例为馏分重量的1％-3％，将轻质馏分中影响油品性质的硫化物和氮化物，在50℃左右的温度下进行催化氧化反应，将硫化物和氮化物进行去除，同时把轻质馏分中的少量水进行物理吸附，通过吸附作用吸附在催化剂表面。催化氧化催化剂的机械强度高，硫化物和氮化物的催化氧化反应活性好，催化剂的性质见附表1。
附表1
Figure GSA00000038566700041
轻质馏分在催化氧化反应器中，在50℃、时间为3小时的条件下，经过催化氧化反应后，进行固液分离，将油中的固体催化剂分离出来，分离后的轻质馏分再进入再蒸馏装置，蒸馏温度为380-410℃，经过蒸馏过程，将390℃以下的馏分作为产品。将高于390℃的馏分作为渣油排出。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的单例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷列。而这些属于本发明的精神所引伸出来的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
产品性质如附表2所示。
附表2
  项目   -10号柴油   试验方法
  色度，号                      不大于   3.5   GB/T 6540
  氧化安定性，总不溶物，mg/100mL不大于   2.5   SH/T 0175
  硫含量，％(m/m)               不大于   0.2   GB/T 380
  酸度，mgKOH/100mL             不大于   7   GB/T 258
  10％蒸余物残碳1)，％(m/m)     不大于   0.3   GB/T268
  灰分，％(m/m)                 不大于   0.01   GB/T 508
  铜片腐蚀(50℃，3h)级          不大于   1   GB/T 5096
  水分，％(V/V)                 不大于   痕迹   GB/T260
  机械杂质   无   GB/T 511
  运动粘度(20℃)，mm2/S   2.5～8.0   GB/T 265
  凝点，℃                      不高于   -10   GB/T 510
  冷滤点，℃                    不高于   -5   SH/T 0248
  密度(20℃)，kg/m3   实测   GB/T

Claims (6)

1.一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，包括如下步骤：
除杂步骤：除去废机油中杂质；
预热步骤：除杂后的废机油与蒸馏过程的冷凝器进行换热，将废机油预热到80-100℃；
蒸馏步骤：将预热后的废机油进入常压蒸馏装置，蒸馏温度为380-410℃，切取390℃以下的轻质馏分，高于390℃的重质馏分作为渣油排出常压蒸馏装置；
催化氧化步骤：将低于390℃的轻质馏分，加入催化剂，加入量为轻质馏分重量的1％-3％；在40-60℃温度范围内反应3小时，然后进行固液分离；
再蒸馏步骤：固液分离后的滤液进行常压蒸馏，蒸馏温度为380-410℃，390℃以下的馏分作为产品，高于390℃的馏分作为渣油排出。
2.如权利要求1一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，其特征在于所述的催化氧化步骤中，温度为50℃。
3.如权利要求1所述一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，其特征在于所述催化剂为催化氧化催化剂。
4.如权利要求1所述一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，其特征在于所述催化剂加入量为馏分重量的1％-3％。
5.如权利要求1所述一种催化氧化从废机油中提取基础油的方法，其特征在于所述预热步骤中预热到90-100℃。
6.根据权利要求1所述的废油深加工工艺，其特征在于所述除杂步骤之后预热步骤之前将废机油加热到30-40℃。
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