CN101861373B - 用于再精炼废润滑油的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种润滑油再精炼系统和方法提供了一种用于再生和再利用废油的高效且环境友好的替代方案。该再精炼方法有利地从废润滑油中除去添加剂、水、磨损金属和其它污染物，同时回收再一次能够与添加剂掺混且能够恢复到其初始高质量规格以进行再利用同时不会导致二次污染的基础油馏分。

Description

用于再精炼废润滑油的方法和系统
技术领域
本发明一般涉及石油工业，并且更具体地涉及使用结合许多组件，包括旋风分离器和多个反应器，以从废油(使用过的油，used oil)中回收有用油馏分(部分，fraction)的多阶段工艺(多级工艺，multi-stage process)。
背景技术
润滑油需求的急剧增长和全球有限的石油储量已经引起石油产品价格的急剧升高，并导致有限供给将不能满足在发展中国家和发达国家中既定需求急剧增长下的未来需求的高度担忧。在近年来，发展中的大国已经更加工业化而这已导致了在这些国家中对石油产品的需求显著增加。另外，在世界范围内每年产生大量(例如，1.5亿桶或更多)的废润滑油，如汽车(润滑)油、齿轮油、涡轮油和液压油，其通过使用或处理并不适合其预定用途。来源于1.5亿辆或更多的车以及其它机器的废油在数以千计的加油站、修理车间和工厂中累积。
润滑油在使用期间并未消耗，但是随着时间过去，其确实被重金属、水、燃料、碳颗粒和降解的添加剂污染。最后，润滑油被污染以至于其不能令人满意地实施其润滑功能，并因此必须进行替换。舆论和政府干涉以及新的立法日益要求材料回收，而不是烧掉或抛弃废品。废润滑油能够含有60％～97％的高价值物质(一般是以矿物油和合成油馏分的形式)，其价值显著高于重质燃料油。因此，期望提取和再利用这些有价值的物质。
除了非法废弃之外，废润滑油能够按照许多不同方式进行处理，包括但不限于：(1)在从其中汽提油泥和水之后，作为燃料烧掉这些润滑油；(2)直接烧掉这些润滑油；和(3)将废润滑油再精炼成基础油料(base stock)。当废油被直接烧掉或在汽提处理之后作为燃料烧掉时，油中的污染物作为大气污染物排放。这也导致产生本该能够回收和再利用的废基础油(wasting base oil)。
因此，需要再精炼以收集润滑油并将废油再精炼成优质原料，从而降低原始基础油的消耗，由此节约能量和天然资源。不幸的是，迄今，原油精炼者还没有积极地实施和从事基础油的回收。这部分地因为，虽然废油代表相当大比例的用于再精炼的原料源，但是其量相比于全球原油市场仍然相对较小。另外，废油杯添加物质和杂质污染，这在传统精炼设施中能够导致代价高昂的破坏和停工期。
自从20世纪早期，人们就已知来自引擎和机械的废润滑油能够被再循环。然而，尽管多年来已经实施许多不同的再精炼技术以从润滑油中提取基础油，但是这些技术大多数(1)低产；(2)未能解决潜在的污染；(3)生产的基础油比原始基础油质量差；和(4)实施成本高。
发明内容
根据本发明，一种润滑油再精炼系统和方法，提供一种用于再生和再利用废油的高效且环境友好的替代方案。该再精炼方法有利地从废润滑油中除去添加剂、水、磨损金属和其它污染物，同时回收基础油馏分，其能够被重整成比其原始质量规格更高的质量并且能够与添加剂掺混而生产具有特定功能和特性的润滑油。
根据一个实施方式，一种再精炼废油的方法包括以下步骤：
(1)通过多层过滤器过滤废油；(2)在废油过滤之后，在旋风分离器中处理废油以降低废油的水含量；(3)在通过旋风分离器去除大量水之后，在闪蒸塔中处理废油以从该废油中除去所有的水和轻质有机馏分；(4)将液化丙烷引入到废油中以形成油/丙烷混合物；(5)在包括多个串联连接的提取塔的多阶段提取工艺中处理该废油，其中每一个提取塔具有倒置锥形形状以促进增强去除在塔中沉降并被排放到储存容器的不期望组分；以及(6)将来自串联的(最后一个)提取塔的油/丙烷混合物转移到丙烷回收工艺，在这里丙烷从混合物中被回收，而废油用于进一步处理。
该方法还可以包括以下步骤：(7)在丙烷提取工艺之后，在蒸馏设备中蒸馏所述油；(8)从所述蒸馏设备回收(撤回，withdraw)至少一种馏出馏分(distillate fraction)的至少一部分；(9)将该至少一种回收的馏出馏分的至少一部分递送到串联布置的至少一个其它蒸馏设备，以从该至少一个其它蒸馏设备回收至少一种馏出馏分的至少一部分；和(10)将至少一种回收的馏出馏分的至少一部分递送到加氢精制工艺(hydro-fining process)。
该加氢精制工艺包括以下步骤：(1)在所述油从串联的最后一个蒸馏设备排放之后，将氢与所述油进行混合；(2)将氢和油的混合物引入到至少一个加氢精制反应器中，该反应器经过装填(pack)并允许油中的所选化合物发生氢化；(3)将加氢处理的油引入到高压分离器中，该分离器被构造成在高压环境下从所述加氢处理的油中分离一种或多种气体，和(4)将已从高压分离器排放的油引入到低压分离器中，该低压分离器被构造成在低压环境下从所述油中分离一种或多种气体(主要是氢气)。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的一种用于实施再精炼工艺的再精炼装置(再精炼车间，re-refining plant)的示意图示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施方式用于实施再精炼工艺的一种装置或系统100，用于从废油中除去添加剂、水、磨损金属(wearmetal)和其它污染物并回收能够被再利用的基础油馏分。装置100包括设备的许多布置成限定再精炼工艺的不同阶段的不同组件或部件。正如以下的描述，该设备的组合和布置产生了相比于传统工艺改进的再精炼性能结果，以及成为其它工艺的环境友好替代方案。
系统(装置)100包括废油的来源110。来源110能够是以任何数目的不同形式，包括大容量贮存容器，其具有管道(管)112和用于将废油从该容器转移到另一位置以开始处理工艺的泵送机构。图1示出了与用于过滤从来源110递送至其的废油的粗滤器(滤网，strainer)114流体联通的管道112。粗滤器114构建成过滤甚至是来自废油的最小固体颗粒。例如，粗滤器114能够被构造成包括多个过滤层(金属筛网)，并且在一个实施方式中，粗滤器114被构造成包括具有不同过滤特性的4个层。例如，粗滤器114能够包括由60、80、100和120目筛网过滤介质构成的4个层。这导致废油渐进性过滤，导致外来颗粒和其它废料从废油中被过滤掉。应该理解，可以使用其它尺寸化的过滤介质。
在通过粗滤器114过滤之后，废油随后被递送至加热器120，该加热器120在导致废油密度降低的温度下工作。例如，加热器120能够经过编程而在导致废油被加热至约50℃～约60℃的温度的温度下工作。被加热的废油随后递送至分离器130。用于石油生产的分离器是一种典型地被设计成将处理的流体分成它们的组成组分的设备。这类型的设备基于两种组分具有不同密度的工作原理进行工作，这允许它们基于重力而分层，其中油在上层，而水在下层。在废油中存在的任何固体也会沉降到分离器的底部。分离器130能够是构造成从油中分离水的任何数量的传统分离器，并且在一个实施方式中，分离器130是旋风分离器。如已知的，旋风分离器利用离心力而将一种组分与另一种组分分开。旋风分离器130的运行导致油与大量水分开。分离的水能够在这里除去。
在旋风分离工艺之后，废油随后被递送至一个或多个用于在旋风分离工艺之后储存废油的沉降器140。在图1中，示出了两个沉降器140a、140b，其每一个都与分离器130流体联通，以从其接收废油。根据具体的储存需求，可以使用一个或多个沉降器140a、140b。
在沉降器140a、140b中储存之后，废油随后递送至加热器150，该加热器150在将废油的温度提高到使油中的水和轻质馏分蒸发的温度的温度下工作。运行加热器150以将废油加热至约200℃～约220℃的温度。
在通过加热器150预热至约200℃～220℃之后，废油被递送至促进废油中的水和轻质组分蒸发的设备160，如闪蒸塔。闪蒸塔160在约200℃～220℃的温度以及约-101.1kPa的真空下工作。闪蒸塔在这样的温度和压力下工作，因为这些参数大约相当于闪蒸塔约150℃的温度下在大气压下运行。这导致废油的进一步分离和精炼。水和轻质组分的蒸汽随后被递送至冷凝水和轻质组分的蒸气的冷凝器170。运行真空泵180以在闪蒸塔160内部建立真空。运行冷却器190以冷却来自闪蒸塔160的废油。
提供混合器211并接收冷却的废油，并将其与液化丙烷混合。在一个实施例中，混合器211在以下参数下工作：温度为约20℃～约40℃，而压力为约4.0MPa～约4.4MPa。丙烷对油的比率按体积比为约6∶1～约8∶1。应该理解，根据其它考虑，其它工作参数同样是可能的。在混合器211是丙烷/油混合塔的情况下，废油通过进料泵泵送至塔底部，同时，丙烷通过进料泵泵送至塔底部(如下所述的，丙烷能够被再利用)。一旦丙烷和废油进料到塔底部，丙烷和废油流经该塔并充分混合，因为该塔是用惰性物质装填以增大两种物质的混合效率。
在废油与液化丙烷混合后，将该混合物从混合器211顶部转移到加热器200。运行加热器200以将混合物加热至约80℃～约90℃的温度。
加热的油随后被递送至多阶段提取工艺。例如，多阶段提取工艺包括许多不同的设备，这些设备被构造和布置成从加热的废油中除去重物质。例如，多个提取塔能够串联布置以从油中提取某些组分。在图1中，第一提取塔210实施沥青、树脂、添加剂和金属化合物从废油中的一次沉降(主要沉降，primary sedimentation)。第一提取塔210在约80℃～约90℃的温度和约4.0MPa～约4.4MPa的压力下工作。随着温度升高，丙烷溶解度下降，并且混合物中的不期望馏分进一步在该设备底部沉降。在第一提取塔210中，被加热的油的停留时间在约30min的级别。处理后的油从第一提取塔210递送至实现沥青、树脂、添加剂和金属化合物从油中的二次沉降的第二提取塔220。第二提取塔220在约80℃～约90℃的温度和约4.0MPa～约4.4MPa的压力下工作。在第二提取塔220中，被加热的油的停留时间在约20min的级别。处理后的废油从第二提取塔220递送至实施沥青、树脂、添加剂和金属化合物从油中的另外的三次沉降的第三提取塔230。第三提取塔230在约80℃～约90℃的温度和约4.0MPa～约4.4MPa的压力下工作。在第三提取塔230中，被加热的油的停留时间在约20min的级别。
在一个实施方式中，该多阶段提取工艺使用具有倒置锥形外形的塔210、220、230，以确保从底部完全除去树脂和沥青。
废油随后从第三提取塔230递送至将油加热至预定温度的加热器240。在一个实施方式中，废油被加热至约97℃～约102℃的温度。在通过加热器240加热之后，废油被递送至用于从混合物中回收丙烷的回收阶段。与提取工艺一样，丙烷回收阶段能够通过多个回收设备限定，尤其是一系列的回收塔。在所示的实施方式中，第一回收塔250提供用于从混合物回收丙烷的主要装置(primary means)。第一回收塔250在约97℃～约102℃的温度和约4.0MPa～约4.4MPa的压力下工作。第一冷凝器260操作性地连接至第一回收塔250，用于从第一回收塔250接收丙烷气体。冷凝器260将丙烷气体冷凝成液体。混合物从第一回收塔250递送至运行以进一步从混合物中回收丙烷的第二回收塔270。换句话说，第二回收塔270起到从混合物中第二次丙烷回收的作用。第二回收塔270能够在约130℃～约170℃的温度和约0.8MPa～约1.3MPa的压力下工作。
与第一回收塔250一样，第二回收塔270操作性地连接至第二冷凝器280，用于从第二回收塔270接收丙烷气体。冷凝器280将存在的另外的丙烷气体冷凝成液体。丙烷提取有助于去除附加聚合物和氧化性缩合化合物，这大大降低了废油的酸性和金属含量。
在通过第二回收塔270之后，混合物被递送至储存罐290，储存罐290储存在丙烷处理后的废油。第一冷凝器260经由管道262连接至丙烷再循环罐300，而第二冷凝器280经由管道264连接至罐300。在第一和第二冷凝器260、280中回收的丙烷由此送到并收集在罐300中。罐300经由管道302连接至混合器211，以使从冷凝器260、280回收并储存在罐300中的丙烷能够被送回到混合器211，如前讨论的，在这里它与废油混合。
另外，装置100包括沥青回收装置，更具体地，提供沥青收集容器310，用于接收沥青(来自提取工艺的沉降)。具体而言，第一沥青管道312将第一提取塔210连接至容器310，第二沥青管道314将第二提取塔220连接至容器310，而第三沥青管道316将第三提取塔连接至容器310。这允许在第一、第二和第三提取塔210、220和230处收集的沥青被集中收集。这些沥青随后能够从容器310移出并在另一位置进行再利用或再加工。换句话说，沥青是一种再循环材料。
储存罐290能够操作性地连接于以气体汽提塔(气提塔，gasstripping tower)形式的分离器281。在气提工艺中，某些组分能够从物流(如烃物流，在本情形下，是润滑油物流)中，通过用气体物流汽提烃物流而移出。具体而言，加热的进料物流(在本情形下是加热的润滑油)进料至汽提塔281。预热的物流通过管道283引到汽提塔281上部处或上部附近。汽提气体通过管道285引到塔281下部处或附近。汽提气体能够是氮气或氢气或另一种合适的气体，并以足够提供产生汽提的烃(润滑油)物流的分压的相对较高速率进料，该汽提的烃物流在向下流动通过塔内部之后在塔281底部处或附近通过管道292移出。汽提的气体鼓泡通过塔281中的液体烃而富含于将从塔281移出的组分(例如，丙烷和水)中并作为富含气体的物流从塔顶排出。富含气体的物流能够在塔281顶部处或顶部附近通过管道287排出。管道287流体地连接至管道而富含气体的物流能够被递送至另一位置，如焚化炉。
汽提的烃(润滑油)物流通过管道292而至加热器320，该加热器320将来自气体汽提塔281的废油加热至预定温度。在一个实施方式中，废油被加热至约297℃～约300℃的温度。在加热至预定温度之后，废油被递送至第一真空蒸馏塔330。第一真空蒸馏塔330将废油蒸馏成具有不同馏分的基础油，例如，轻、中和重油馏分。在一个实施方式中，第一真空蒸馏塔330在约297℃～约300℃的温度和约0.5mmHg的压力下工作。第一塔330经由管道342操作性地连接至冷凝器340。冷凝器340被构造成冷却和冷凝蒸馏的基础油。第一塔330还经由管道352连接至冷却器350。运行冷却器350以冷却来自真空蒸馏塔330的基础油，并且通过冷却器350冷却的物质随后能够作为残余物被递送至另一位置。
冷凝器340经由管道362连接至储存罐360。储存罐360收集来自塔330的基础油。一部分基础油经由管道364从罐360递送至另一设备和/或位置。例如，预选定的部分油能够经由管道364递送至焚化炉370。另一部分基础油经由管道366转移到用于加热来自罐360的油的加热器380。在一个实施方式中，油被加热至约275℃的温度。在通过加热器380之后的这种加热的油随后被递送至另一(第二)真空蒸馏塔390，在这里基础油被进一步蒸馏。具体而言，第二真空蒸馏塔390被构造成蒸发轻油和中油(不同油馏分)，而重油停留在塔390底部。第二真空蒸馏塔390的一种副产物是挥发的润滑油，因此真空蒸馏塔390操作性地连接至再冷凝润滑油的冷凝器400。在冷凝器400中被再冷凝后，润滑油经由管道402行进至储存冷凝的润滑油的储存罐410。
第二真空蒸馏塔390还连接至另一冷却器420，该冷凝器420在将润滑油经由管道422被递送至储存罐430之前冷却降低润滑油的温度。
在所示的实施方式中，真空蒸馏塔实际上由包括塔330、390的一系列塔的限定。另外，还可选地存在第三真空蒸馏塔440。第三塔440借助于管道442并沿着管道442连接至储存罐410，来自储存罐410的润滑油在递送至第三塔440之前，再次通过加热器150加热至约250℃的温度。在第三塔440，轻质润滑油再次挥发成轻油和中油，并且挥发的润滑油经由管道445从第三塔440排放至冷凝器460，在这里挥发的润滑油在经由管道462递送至收集再冷凝油的储存罐470之前被再冷凝。
也应该理解，储存罐360、410、470每一个流体地连接至管道364，以允许未冷凝的气体被递送至焚化炉370。在到达焚化炉之前，在管道364中行进的未冷凝气体被引入真空泵中以形成真空压力。
与塔330、390一样，第三塔440也连接至冷却降低来自第三塔440的润滑油温度的冷却器480。在通过冷却器480冷却之后，润滑油穿过管道482而到达储存罐496。
容纳在储存罐470内的油经由管道472递送至另一储存罐500。如图1中所示，在真空蒸馏工艺之后收集和储存润滑油的储存罐430、496、500每一个连接至共同管道502。换句话说，储存的润滑油从储存罐430、496、500每一个排放到共同管道502以递送至另一组件/位置。
例如，管道502能够操作性地连接至装置100的另一处理阶段。在所示的实施方式中，管道502将从真空蒸馏工艺收集的润滑油递送至加氢精制(氢化)处理阶段。除了本文之前描述的其它工艺之外，采用加氢精制以进一步修整再精炼的油。在加氢精制中，硫-、氮-、氯-基化合物、氧化性化合物和烯烃都被氢转化成其对应的饱和碳。
因此，管道502连接至将润滑油(基础油)与氢混合的混合器510(例如，静态混合器)。在一个实施方式中，混合在约20℃～约40℃的温度和约4.0～约4.2MPa的压力下发生。氢对基础油的比率(氢∶油)按体积计(v/v)为约200∶1～约400∶1。
由润滑油和氢组成的混合物经由管道512从混合器510递送至热交换器520，随后进入加热器560以达到约260℃～约290℃的温度。
在被加热之后，润滑油混合物经由管道522递送至一个或多个被构造成与在混合的润滑油中存在的氢发生反应的反应器。例如，能够存在一系列的两个或多个反应器，其每一个接收包括氢的混合的润滑油并用引起在化合物和氢之间发生特定反应的反应物装填。在所示的实施方式中，存在一系列的三个反应器；然而，应该理解，在线放置的反应器的数量能够基于许多因素，包括正进行的特定再循环操作而进行选择。在所示的实施方式中，氢反应器工艺包括串联放置的三个反应器。更具体而言，管道522借助于连接(器)管道531操作性地连接至接收混合的润滑油的第一反应器530。这里，润滑油含有许多包括不同元素的不同组分。例如，润滑油含有硫、氮、氧和氯，并且这些元素都与在润滑油中混合的氢发生反应。一种或多种催化剂能够存在于第一反应器530中以增大反应速率并提高润滑油质量。在一个实施方式中，第一反应器530在约260℃～约290℃的温度和约4.0MPa～约4.2MPa的压力下工作。第一反应器530的空速能够为约0.5h-1～约1.0h-1。
第一反应器530还连接至充当排出管并从第一反应器530移出反应的润滑油的管道532。管道532的相对端在将管道522流体地连接至第二反应器540的第二连接器管道533的上游的点处连接至管道522。第二反应器540与第一反应器530相同或类似之处在于，其被设计成使润滑油组分与氢发生反应。更具体地，在润滑油中的硫、氮、氧和氯都与混合的氢发生反应并且催化剂能够存在以增大反应速率。第二反应器540也连接至从第二反应器540移出反应后的润滑油的排出管542。排出管542在连接器管道533的下游且在流体地将管道522连接至第三反应器550的连接器管道535的上游的点处连接至管道522。
第三反应器550与第一和第二反应器530、540相同或类似之处在于，其被设计成使润滑油组分与氢发生反应。更具体地，在润滑油中的硫、氮、氧和氯与混合的氢发生反应，并且催化剂能够存在以提高反应速率。第三反应器550也连接至从第二反应器540移出反应后的润滑油的排出管542。排出管542在管道533连接器的下游且在流体地将管道522连接至第三反应器550的连接器管道535的上游的点处连接至管道522。
因此，三个反应器530、540、550串联地定位并因此提供串联运行的氢反应工艺。这允许润滑油连续地发生反应以促进润滑油的组分(硫、氮、氧和氯)和润滑油混合物中存在的氢之间的反应。在一个实施方式中，第一、第二和第三反应器530、540、550在如同反应器530的相同条件下工作，它们在约260℃～约290℃的温度和约4.0MPa～约4.2MPa的压力下工作。反应器530、540、550的空速能够为约0.5h-1～约1.0h-1。
氢化或加氢精制是一种具有处理各种原料的能力的有效再精炼油工艺。加氢精制有利于硫-、氮-基和氧化性化合物的氢化；烯烃和芳香烃向饱和烃的转化；以及沥青的除去。相比于其它油再精炼方法，加氢精制还能够以相对高收率产生优质产品基础油。加氢处理的油能够分馏成不同粘度的馏分，并与合适的添加剂掺混以生产满足不同工业应用规格的润滑油。
在经过一系列反应器步骤之后，反应器润滑油通过排出管562排放到热交换器560，其利用来自反应器润滑油的热来加热如图1中所示用于后续工艺的原料(油和氢的混合物)。在所示的实施方式中，热交换器520至少用于加热原料(油和氢的混合物)。反应器润滑油被注入到分离工艺中，在这里润滑油混合物的组分被分离。更具体地，将反应器润滑油注入到高压分离器570中，该高压分离器570被构造成在高压环境中从润滑油中分离氢，尤其是从润滑油中移出(回收)氢。分离器570能够在约120℃～约150℃的温度和约4.0MPa～约4.2MPa的压力下工作。
分离器570的一种副产物是氢气，其从分离器570通过具有沿其路径定位的冷却器580的气体排出管572排出。冷却器580被设计成冷却从分离器570排出并在将其递送至另一位置之前的氢。
分离器570还包括在其相对端流体地连接至另一分离器590，尤其是连接至低压分离器的另一排出管574。低压分离器590被构造成在低压环境下从润滑油中分离气体。低压分离器590能够在约120℃～约150℃的温度和约0.3MPa～约0.5MPa的压力下工作。
分离器590被设计成从润滑油排出无用的气体，并包括第一排出管592，通过其气体如硫化氢、水、氨和其它无用气体从基础油中被排出。这些气体能够被递送至另一位置，在那里设置诸如焚化炉的设备以处置这些气体，因为这些气体是不受欢迎的工艺副产物并因此不进行再循环。润滑油自身从分离器590通过第二排出管594排放，并被引导至进一步下游处理，在那里更多的组分从润滑油中被排出。沿着第二排出管594是加热器610，该加热器610被构造成在进一步处理润滑油之前将润滑油加热至预定温度。在一个实施方式中，润滑油被加热至约180℃～约220℃的温度。
在所示的实施方式中，第二排出管594连接至气体汽提塔形式的另一分离器600。在气体汽提工艺中，某些组分能够通过用气体物流汽提烃物流而从该物流(如烃物流，在本情形下，是润滑油物流)中除去。具体而言，加热的进料物流(在本情形下是加热的润滑油)进料至汽提塔600。预热的物流在气体汽提塔600顶部处或顶部附近通过管道594引入。汽提气体在气体汽提塔600底部处或底部附近通过管道602引入。汽提气体能够是氮气或氢气或另一合适的气体，并以足够提供产生汽提烃(润滑油)物流的分压的相对较高速率进料，该汽提烃(润滑油)物流在向下流过该塔内部之后在塔600顶部或顶部附近通过管道604移出。汽提气体鼓泡通过塔600中的液体烃，变成富含于将从塔600移出的组分(例如，硫化氢和湿气(水)，氨和其它无用的气体)中并作为富气体物流从塔顶排出。富含气体的物流能够在塔600顶部处或顶部附近通过管道606排出。管道606流体地连接至管道592，并且富含气体的物流能够悲递送至另一位置，如焚化炉。
气体汽提塔600能够在约180℃～约220℃的温度和大气压下工作。
汽提后的烃(润滑油)物流行进通过管道604。冷却设备如冷却器611沿着管道604定位，并被设计成在将基础油转移到另一位置如掺混室(在这里能够实施进一步的润滑油处理)之前对其进行冷却降温。
在通过冷却器580之后，冷却的氢进料到储存罐620，在这种情况下是氢储存罐，其储存从高压分离器570回收的氢。除了进料至罐620的氢之外，少量的润滑油也可以递送至和储存于罐620中。压缩机630操作性地连接至氢罐620和混合器510以提高再循环氢的压力。例如，压缩机能够在4.2～4.4MPa的压力下工作。
加氢精制技术提供了若干优点，如增加了基础油的转化率和收率、不饱和化合物的稳定化以及降低了硫含量。利用本发明，能够提供三个不同规格的反应器530、540、550，并因此允许操作员根据原料(引入到装置100的进料物流)而选择这些反应器的最佳组合。更具体地，反应器可以是氢化反应器的形式，其包含与基础油相互作用并引起基础油进行深度化学处理从而实现更佳产品质量的氢化催化剂。
应该理解，尽管图1示出了作为装置100的部件的三个氢化反应器530、540、550，但是仅一个反应器(例如，反应器530)能够使用或两个或三个反应器能够使用以实施氢化处理。例如，能够使用不同反应器的组合，如反应器1和2、或1和3、或2和3等。如已知的，氢化是导致氢气(H2)加成的还原性化学反应，通常是为了使有机化合物饱和。该工艺构建了通过使用催化剂而将氢原子加成到分子双键的氢加成。氢化的典型实例是氢加成到碳原子之间的不饱和键上(将烯烃转化成烷烃)。因而氢化具有三个要件，即，不饱和底物、氢(氢源)和催化剂。
每一反应器因此能够装填特定的催化剂或催化剂的组合装填，其加速反应的速率而且导致性能改进和生产产品质量的提高。在一个实施方式中，本发明中所用的催化剂包括但不限于以下的氢化催化剂：(1)RL-1；(2)RJW-2；和(3)RN-32V。RL-1是润滑油氢化催化剂，其能够改进润滑油的性能并提供高的芳烃饱和度，以及良好的脱硫和脱氮活性。这种催化剂在HP和MP条件下还提供良好的异构化能力和活性。RL-1催化剂在脱硫和脱色能力方面具有相对较高的性能。其改进油的颜色和气味，并且还增强了在不同应用温度下的粘度性质。RJW-2是一种微晶石蜡加氢精制催化剂，其具有高氢化和芳烃饱和度、较弱的裂化能力、较低的阻抗以及良好的形状和强度。RJW-2催化剂是一种专用的“孔隙体积”设计，因此抑制了碳沉积。其防止油裂化的高性能也起作用以从分子中去除杂原子。RN-32V是一种配制以去除氮原子的催化剂。这种催化剂具有改进氧化稳定性、蒸发损失、颜色以及增强浇注性质的强度的优异能力。
如之前提及的，加氢精制涉及通过与氢反应而将化合物转化成它们的饱和的碳。例如，不同类型的氧化性化合物，例如，羧酸、羧酸酯、醛、酮、醇、过氧化物、酚和其它加入润滑油中的酚类添加剂。这些氧化性化合物是一些更容易通过加氢精制而转化成其对应的饱和烃和水的化合物。同时，也会发生不同类型的反应如脱烷基化、异构化、缩合和开环反应。
关于在废润滑油中发现的硫基化合物，最常见的是噻吩和氢化噻吩。废油也含有少量的硫化物、二硫化物和其它硫基化合物，包括添加剂如硫代磷酸盐和硫化烯烃以及含硫磷烯烃。当相比于氧化性化合物时，硫基化合物是更难通过加氢精制工艺进行处理。硫化物和二硫化物易于转化成其对应的饱和碳和硫化氢。氢化噻吩的转化是更难的，其中应该是首先发生开环反应。
合适的RL-1，RJW-2和RN-32V催化剂可以从中国石油化工科学研究院和中国长岭县长岭催化剂生产厂(Petrochemical ScienceResearch Institute of China and ChangLing Catalyst Manufacture ofChangling city，China)商购获得。
所用的润滑油也包含氮基化合物。典型地，在废油中仅存在少量的氮基化合物。这些化合物包括胺类、吡啶类和吡咯类，主要源自基础油和添加剂。脱氮比脱硫更难。转化将生成对应的饱和烃和氨。另外，废润滑油包含卤素基化合物和转化成其对应饱和烃的烃。
应该理解，如图1所示的多站实施的，装置100包括指令和管理再精炼工艺的许多不同计算机操作系统。在一个实施方式中，装置100包括允许用户输入某些信息如操作参数和所要用的原料(润滑油)的类型和特性的控制器。例如，用于系统控制和监控的HollySys程序能够使用并且包括允许编程人员输入预定信息的人机接口。控制系统优选包括基于操作软件运行的处理器且包括存储器。控制系统能够具有准许多任务处理的图形控制界面。另外，控制系统和控制界面包括显示设备工作和状态的显示器。操作员能够浏览显示实时工艺而且能够在线显示警报状态显示器上的数据和图形。换句话说，显示器能够包含装置100的各个工作站和组件的地图或流程图，而图形用户界面允许用户收集有关装置100各个工作站的任何一个的附加信息。另外，当在一个工作站发生错误或误操作时，图形界面地图就能够加亮根本未运行或超出可接受的工作规范的具体工作站。例如，超出规范运行的具体工作站能够以红色加亮显示以指示错误和该站需要检查，同时其它正确工作的站点能够以中性颜色或根本没有颜色指示，或甚至能够以绿色标记或指示器指示以表示工作正常。
以上描述的再精炼工艺的工艺过程有利地去除了以下污染物：(1)由于金属磨损所致的机械杂质、空气污染物和添加剂；(2)来自空气和燃烧的水；(3)能够用于设备清洗材料(汽油，煤油，柴油和轻质有机溶剂)的轻油；(4)当润滑油在高温下使用时生成的树脂和沥青污染物；(5)氧化的化合物和由于高温工艺中发生化学变化而劣化的油；(6)由于添加剂的分解和氧化缩合而劣化的添加剂；(7)当润滑油在高温下使用时生成的残余化合物；(8)来自添加剂和燃油的含硫化合物；(9)(含)氧化合物，尤其是由于热导致的酚化合物；(10)含氮化合物，尤其是杂原子化合物；(11)由于橡胶部件产生的氯化合物；和(12)典型地在废润滑油中发现的其它污染物。
本发明的装置100和再精炼方法提供了优异的再生效果。部分基于丙烷提取工艺和加氢精炼工艺的组合，其确保了回收收率超过了约90％，尤其是约97％或更高。丙烷提取工艺纯化了废油中的沥青、树脂、添加剂和金属化合物，并且允许蒸馏工艺过程更容易，并防止了有害物质接触催化剂。另外，以上描述的加氢精制工艺利用了氢处理，从而改进色泽质量并从基础油中消除了不愉快气味。
申请人还发现了采用所描述的再精炼方法和如装置100中所示的设备布置获得的许多优点。例如，粗滤器114提供多次过滤而除去了机械杂质，而旋风分离器130从废润滑油中除去了大量的水。混合器211是有效设备，其确保了丙烷与废油的强烈混合。多阶段沉降工艺阶段，采用具有倒置锥形外形的塔，确保了树脂和沥青的完全去除。另外，用于氢和润滑油的静态混合器确保了氢与润滑油的强烈混合。
在使用本文此前描述的再精炼方法时还获得以下结果：(1)在去除含硫化合物和氧化之后，铜腐蚀水平能够达到1a-1b水平；(2)防锈能够达到低水平；(3)基于标准色码，再精炼的润滑油具有的色值为约0.5～约1.0；(4)消除了刺激性气味；(5)氧化稳定性超过120min；(6)倾点低于-15℃；(7)闪点高于200℃；(8)蒸发损失低于15％；和(9)酸值低于0.05mgKOH/g。
装置100也是完全气密性的系统，能够连续24h工作并且不需要任何化学物质的混合物。另外，利用装置100没有二次污染并且其适于从不同来源接收废油。另外，再生产物和再精炼的润滑油质量好，并且本发明的再精炼工艺提供高的回收率。
尽管本发明结合其某些实施方式进行了描述，但是本发明能够以其它形式以及采用其它物料和结构实现。因此，本发明通过所附权利要求及其等价物中的叙述进行限定。

Claims (15)

1.一种再精炼废油的方法，包括以下步骤：
通过多层过滤器过滤所述废油；
在所述废油已被过滤之后，在旋风分离器中处理所述废油以从所述废油中除去水；
蒸馏来自所述旋风分离器的给料以从所述废油中除去痕量的水和轻质烃馏分；
向所述废油中引入液化丙烷以形成油/丙烷混合物；
在包括多个串联连接的提取塔的提取工艺中处理所述油/丙烷混合物，其中每一个提取塔具有倒置锥形形状以促进在所述塔中沉降并被排放到储存容器的不期望组分的增强去除和回收；以及
将来自串联的最后一个提取塔的所述油/丙烷混合物转移到至少一个丙烷回收塔，在这里丙烷从所述混合物被回收，而所述废油用于进一步处理；
在所述丙烷提取工艺之后，在蒸馏设备中蒸馏所述油；
从所述蒸馏设备回收至少一种馏出馏分的至少一部分；
将所述至少一种回收的馏出馏分的至少一部分递送至串联布置的至少一个其它蒸馏设备，以从所述至少其它蒸馏设备回收至少一种馏出馏分的至少一部分；和
将所述至少一种回收的馏出物部分的至少一部分递送至加氢精制工艺。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个提取塔包括至少两个串联连接的提取塔。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取塔用于在120℃～150℃的温度和0.05MPa的压力下从所述油/丙烷混合物除去进入焚化炉的所述丙烷。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
在所述废油已经在所述旋风分离器中处理之后，将所述废油储存在至少一个沉降器中；和
从所述至少一个沉降器排出之后，在将所述废油加热到高达至少200℃之后，将所述废油引入到闪蒸塔中，所述闪蒸塔在绝对真空下工作，其中水和轻油馏分从所述废油中去除，在向所述废油中引入液体丙烷之前将所述废油引入到所述闪蒸塔，其中从所述废油中去除的所述水和轻油馏分使用冷凝器进行收集。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢精制工艺包括以下步骤：
在所述油从所述串联的最后一个蒸馏设备排出之后，将氢与所述油进行混合；
将所述氢和油的混合物引入到至少一个加氢精制反应器中，所述加氢精制反应器被装填并允许所述油中的所选化合物发生氢化作用；和
将加氢精制处理的油引入到被构造成在高压环境下从所述加氢处理的油中分离出氢的高压分离器；和
将已经从所述高压分离器排出的油引入到被构造成在低压环境下从所述油中分离一种或多种气体的低压分离器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述高压分离器在120℃～150℃的温度和4.0MPa～4.2MPa的压力下工作。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述低压分离器在120℃～150℃的温度和0.3MPa～0.5MPa的压力下工作。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个加氢精制反应器包括串联布置的多个装填的加氢精制反应器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个反应器包括串联连接的并且相互之间具有不同规格的反应器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述不同规格包括不同的催化剂组成，至少一个反应器具有不同于其它反应器的催化剂组成。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述将氢与所述油混合的步骤包括使用静态混合器以将所述氢与所述油进行混合。
12.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将来自所述低压分离器的所述废油递送至气体汽提塔的步骤，其包括氮气进料以产生汽提的烃物流。
13.一种再精炼废油的方法，包括以下步骤：
通过多层过滤器过滤所述废油；
在所述废油已被过滤之后，在旋风分离器中处理所述废油以从所述废油中除去水；
蒸馏来自所述旋风分离器的给料以从所述废油中除去痕量的水和轻质烃馏分；
向所述废油中引入液化丙烷以形成油/丙烷混合物；
在提取工艺中处理所述油/丙烷混合物；
将来自串联的最后一个提取塔的所述油/丙烷混合物转移到至少一个丙烷回收塔，在这里丙烷从所述混合物中被回收，而所述废油用于进一步处理；
在所述丙烷提取工艺之后，在蒸馏设备中蒸馏所述油；
从所述蒸馏设备回收至少一种馏出馏分的至少一部分；
将所述至少一种回收的馏出馏分的至少一部分递送至串联布置的至少一个其它蒸馏设备，以从所述至少其它蒸馏设备中回收至少一种馏出馏分的至少一部分；以及
将所述至少一种回收的馏出馏分的至少一部分递送至包括串联布置的多个装填的加氢精制反应器的加氢精制工艺，其中所述反应器包含不同的催化剂组成并操作性地连接至其它组件，以允许用户选择在所述加氢精制工艺中在线放置的加氢精制反应器的数量和数目，从而允许所述用户根据所述废油的规格而定制要使用的催化剂。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
将所述加氢处理的油引入到被构造成在高压环境下从所述加氢处理的油中分离氢的高压分离器；和
将从所述高压分离器排出的油引入到被构造成在低压环境下从所述油中分离一种或多种气体的低压分离器。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
将来自所述低压分离器的所述废油递送至气体汽提塔，其包括氮气进料以产生汽提的烃物流。
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