CN102504930B - 一种设置有超声式膜分离器的废润滑油再生处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废润滑油再生处理装置，依次包括相连接的第一加热器、沉降器、第二加热器、固液分离器、电脱水器、超声式膜分离器、第三加热器、催化裂化反应器和分馏塔，超声式膜分离器内的滤膜前侧设置有超声部件，所述超声式膜分离器内的滤膜为中空纤维膜，可耐80-100℃，耐油腐蚀，其平均孔径为0.1-0.5μm；废润滑油经超声式膜分离器分离得到轻质油与重质油，轻质油由油料出口排出收集利用，重质油由浓缩油料出口排出至催化裂化反应器中反应成为轻质油、润滑油基础油及烃类气体经分离分别加以利用；本装置适用于废润滑油的回收利用领域。

Description

一种设置有超声式膜分离器的废润滑油再生处理装置

技术领域

本发明涉及一种废油再生处理装置，具体涉及一种设置有超声膜分离器的废润滑油再生处理装置，属于化工技术领域。

背景技术

润滑油是一种液体润滑剂，用于各种类型的机械上，主要起到减小摩擦、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，因此润滑油广泛应用于运输、制造、橡胶、化工等行业。随着经济的增长，润滑油的需求量与消耗量也在日益增长。但润滑油在使用过程中不可避免地承受着机械与高温作用，其高分子的碳链连续在上述条件下容易断裂，导致润滑油失效；并且使用环境中的废水、金属和其他杂质的污染会导致润滑油的粘度上升，出现乳化，影响润滑油使用效果；因此润滑油在使用一段时间后需要进行更换。以国内润滑油年销售量500万吨计算，每年至少有400万吨的废润滑油产生。更换下来的废润滑油要么直接排放、要么当作燃料油焚烧，使得废润滑油没有得到合理的利用，污染了环境，浪费了资源，同时也增加了企业与社会运行的成本。实际上，废润滑油中的有效成分含量达到90%左右，只要对废润滑油进行再生处理，回收其中的有效成分，则废润滑油又能重新变为油品进行利用。

就废润滑油再生处理工艺而言，常用的技术为酸-白土精制法，在该精制生产过程中，会伴随处理工艺产生大量的二氧化硫废气和大量酸渣，二氧化硫直接排放造成了对大气的污染，而大量酸渣的排放则会造成对土壤的污染。

随着技术的发展，膜分离技术被引入到废润滑油再生工艺中，与传统方法相比，该技术在低温低压下运行、操作简单、能耗低、污染小。

现有技术中，中国专利CN101240222B公开了一种废润滑油资源再生的方法，其工作流程包括：先将废润滑油在储油加热池中加热到90℃，然后打入到旋流器中进行初步除杂脱水，再打入真空蒸发器进一步脱水从而将废润滑油的含水量降低至1%以下，最后将经过除杂脱水的废润滑油打入振动式膜过滤装置进行膜分离，通过该过滤装置将除杂脱水后的润滑油分离为清油和浓缩废润滑油，实现废润滑油的再生。

需要进一步说明的是，尽管在使用膜过滤装置对废油进行分离前已使用物理或机械方法对废油中的杂质进行了脱除，但其中仍存在有一定量的杂质，且这种杂质在进行膜分离时会对滤膜产生影响，其中废油中尺寸与滤膜孔径相近的杂质往往容易堵塞滤膜孔道，而且废油中尺寸大于滤膜孔径的杂质会在滤膜两侧压差的作用下吸附在滤膜表面上，覆盖住滤膜孔道，从而使滤膜的渗透通量减小，滤膜分离效率降低，因此如何避免或减轻杂质所造成的滤膜通量降低的现象成为利用膜过滤装置处理废油工艺中的关键点。

上述技术中，采用振动式膜过滤装置进行废润滑油过滤时，高频振动在滤膜表面产生的剪切波使得废油中与滤膜孔径相近的尺寸较小的杂质处于悬浮状态，不会堵塞住滤膜孔道，但大于滤膜孔径的尺寸较大的杂质无法在高频振动的作用下悬浮在废润滑油中，受自身重力作用会沉积到滤膜表面，进而在滤膜两侧压差的作用下吸附到膜表面，并且这种吸附作用在高频振动下不易解吸，进而会覆盖住滤膜孔道，使滤膜的通量降低，分离效率下降。

其次，经脱水后的废润滑油温度已经降低下来，粘度较大，流动性差，这样的废油在流入振动式膜分离器后流速很慢，延长了工艺运行的周期，而且粘稠的废润滑油中油分子紧密聚集在一起，废润滑油通过滤膜时聚集的油分子容易堵塞住滤膜的孔道，另外，由于废润滑油很粘稠，与滤膜孔径相近的尺寸小的杂质难以悬浮在其中而容易堵塞住滤膜的孔道。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是现有技术中用振动式膜过滤装置进行废润滑油过滤时，高频振动在滤膜表面产生的剪切波使得废油中与滤膜孔径相近的尺寸较小的杂质处于悬浮状态，不会堵塞住滤膜孔道，但大于滤膜孔径的尺寸较大的杂质无法在高频振动的作用下悬浮在废润滑油中，受自身重力作用会沉积到滤膜表面，进而在滤膜两侧压差的作用下吸附到膜表面，并且这种吸附作用在高频振动下不易解吸，进而会覆盖住滤膜孔道，使滤膜的通量降低，分离效率下降；进而提出一种使大于滤膜孔径的杂质不易沉积、吸附在滤膜表面的废润滑油再生处理装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中经脱水后的废润滑油温度已经降低下来，粘度较大，流动性差，这样的废油在流入振动式膜分离器后流速很慢，延长了工艺运行的周期，而且粘稠的废润滑油中油分子紧密聚集、不易分开，废润滑油通过滤膜时聚集的油分子容易堵塞住滤膜的孔道，另外，由于废润滑油很粘稠，与滤膜孔径相近的尺寸小的杂质难以悬浮在其中而容易堵塞住滤膜的孔道；进而提出一种降低废润滑油的粘度，提高其流动性的废旧润滑油处理系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种废润滑油再生处理装置，其包括：第一加热器、沉降器和固液分离器，所述沉降器的油料进口与所述第一加热器的油料出口相连接，所述沉降器的油料出口与所述固液分离器的油料进口相连接；还包括电脱水器和超声式膜分离器；所述超声式膜分离器的超声波频率在20000Hz以上；所述电脱水器的油料进口与所述固液分离器的油料出口相连接；所述电脱水器与所述超声式膜分离器相连接，所述超声式膜分离器具有浓缩油料出口；所述超声式膜分离器内设置有超声部件，所述超声式膜分离器的油料进口与所述电脱水器的油料出口相连接；所述超声式膜分离器内的滤膜为中空纤维膜，所述中空纤维膜耐80-100℃高温，耐油腐蚀，其平均孔径为0.1-0.5μm。

所述超声部件包括超声波发生器与换能器。

沿所述废润滑油经滤膜的流动方向，所述超声部件位于所述滤膜的前部。

所述超声式膜分离器与催化裂化反应器相连接，所述催化裂化反应器的油料进口与所述超声式膜分离器的浓缩油料出口相连接。

所述催化裂化反应器与分馏塔相连接，所述分馏塔的油料进口与所述催化裂化反应器的油料出口相连接。

所述沉降器通过第二加热器与所述固液分离器相连接，所述第二加热器的油料进口与所述沉降器的油料出口相连接，所述第二加热器的油料出口与所述固液分离器的油料进口相连接。

在所述超声式膜分离器与所述催化裂化反应器之间设置有第三加热器，所述第三加热器的油料进口与所述超声式膜分离器的浓缩油料出口相连接，所述第三加热器的油料出口与所述催化裂化反应器的油料进口相连接。

本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：

（1）本发明所述的废润滑油再生处理装置，所述电脱水器与超声式膜分离器相连接，所述超声式膜分离器内设置有超声部件，所述超声式膜分离器的油料进口与所述电脱水器的油料出口相连接，所述超声式膜分离器内的滤膜为中空纤维膜，可耐80-100℃，耐油腐蚀，其平均孔径为0.1-0.5μm。由于通过物理或机械方法去除杂质后的废润滑油中仍然含有会对滤膜造成影响的杂质，现有技术中将上述废润滑油输入到振动式膜分离器中进行分离时，其中与滤膜孔径相近的尺寸小的杂质在高频振动的作用下悬浮在油液中不会堵塞滤膜的孔道，而大于滤膜孔径的尺寸大的杂质受自身重力的作用会沉积在滤膜表面，靠高频振动的能量无法阻止大颗粒杂质的沉积，这样随着滤膜使用时间的延长，所沉积的杂质会逐渐增多，从而杂质会覆盖住滤膜表面的孔道，降低滤膜的通量；本发明的所述废润滑油经电脱水器脱水后，水含量降至3‰以下，之后将废润滑油输入超声式膜分离器中，在所述的超声式膜分离器内设置有超声部件，并进一步限定超声部件发出的超声波频率在20000Hz以上，大于高频振动的频率，可以使废油中的大颗粒杂质因受迫振动而粉碎成为小颗粒，悬浮在油液中，解决了大颗粒杂质沉积的问题；而且现有技术中，因滤膜两侧压力差的作用，会有尺寸大的杂质以较强的吸附力吸附在滤膜的表面上，在高频振动或反冲作用下均不易解吸，无法进行清理，本发明所述的超声式膜分离器的超声部件所发出的超声波在油液中产生空化作用，在这种作用下油液微粒发生剧烈的振动，所产生的一系列震荡波引起液流的湍动，可以有效的去除吸附在滤膜上的杂质，并且油液微粒的振动使油液微粒之间发生猛烈撞击，这种撞击作用使油液的温度骤然升高，可以降低超声式膜分离器中废润滑油的粘度，增加油液的流动性，有利于缩短废油在装置中的运行周期。

（2）本发明所述的废润滑油再生处理装置，所述超声部件包括超声波发生器与换能器。超声波发生器发出的超频振荡信号通过换能器转换成超频机械振动传播到油液中，带动油液、杂质微粒发生振动。

（3）本发明所述的废润滑油再生处理装置，沿所述废润滑油经滤膜的流动方向，所述超声部件位于所述滤膜的前部；在超声式膜分离器中，沿所述废润滑油经滤膜的流动方向，滤膜前部的器腔内存储有待分离的废润滑油，滤膜后部的器腔中为废润滑油经分离得到的轻质油，杂质主要存在于滤膜前部的废润滑油中，且滤膜前部的压力较滤膜后部更大，杂质在滤膜两侧压力差的作用下会吸附在滤膜前部一侧的表面上，因此将超声部件设置于滤膜的前部，可以更为有效地利用超声波粉碎尺寸较大的杂质、去除吸附在滤膜前部一侧表面上的杂质。

（4）本发明所述的废润滑油再生处理装置，在所述超声式膜分离器之后设置有催化裂化反应器，所述催化裂化反应器的油料进口与所述超声式膜分离器的浓缩油料出口相连接。现有技术中经振动式膜分离器分离后的浓缩油中仍有大量的油品有效成分没能得到回用，本发明中由超声式膜分离器的浓缩油料出口排出的重质油经过催化裂化反应器的处理后较长的碳链被打断，重质油被转化成为轻质油、润滑油基础油以及烃类气体，使得这部分重质油中的油品有效成分得到了利用，从而使废润滑油得到了更充分的回收和利用。

（5）本发明所述的废润滑油再生处理装置，在所述催化裂化反应器之后设置有分馏塔，所述分馏塔的油料进口与所述催化裂化反应器的油料出口相连接。重质油在催化裂化反应器中反应后，裂化后的产物进入分馏塔进行分馏，分离后得到轻质油、润滑油基础油以及烃类气体，轻质油和润滑油可作为油品重新使用，烃类气体可作为燃料使用。

（6）本发明所述的废润滑油再生处理装置，所述沉降器通过第二加热器与所述固液分离器相连接，所述第二加热器的油料进口与所述沉降器的油料出口相连接，所述第二加热器的油料出口与所述固液分离器的油料进口相连接。废油经所述第一加热器加热，再经旋流分离器进行初步去除杂质和脱水后，废润滑油中仍含有固体杂质和与油品相结合的乳化水，此时流出旋流分离器的油品温度已经降低下来，同时其粘度增大，固体杂质被粘稠的油品包覆住不易分离，同时油品的乳化状态更稳定，油相包覆的水分子不易聚集沉降，这时如果直接进行进一步的固液分离以及电脱水过程，势必会降低废油脱除固体杂质与乳化水的效果；经第二加热器加热后，废油温度升高，粘度下降，流动性大大增强，将废油输入固液分离器中，使得废油中包覆住的固体杂质被分离出来，之后再将废油送入电脱水器中，由于油温升高后乳化液的乳化状态稳定性降低，原本包覆的水分子更容易释放出来，水分子更容易相互碰撞、聚集、沉降，和油相实现充分的分离，从而提高了电脱水的处理效果。

(7) 本发明所述的废润滑油再生处理装置，在所述超声式膜分离器与所述催化裂化反应器之间设置有第三加热器，所述第三加热器的油料进口与所述超声式膜分离器的浓缩油料出口相连接，所述第三加热器的油料出口与所述催化裂化反应器的油料进口相连接。由于催化裂化反应需要较高的温度，而由浓缩油料出口排出的重质油已经冷却下来，将重质油直接输送到催化裂化反应器内需要加热一段时间才能达到反应要求的温度，这会延长重质油在催化裂化应器中的停留时间，易造成催化剂层焦化碳化等问题。将重质油先经过第三加热器加热到催化裂化反应所需的温度后，再输入到催化裂化反应器进行反应，能够缩短重质油在催化裂化反应器中的停留时间，减少催化剂层焦化碳化问题的发生。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被理解，本发明结合附图和具体实施方式对本发明的内容进行进一步的说明；

图1为本发明所述废润滑油再生处理装置的结构示意图；

图2为本发明所述废润滑油再生处理装置中的超声式膜分离器的结构示意图；

其中附图标记为：1-第一加热器，2-沉降器，3-第二加热器，4-固液分离器，5-电脱水器，6-超声式膜分离器，7-第三加热器，8-催化裂化反应器，9-分馏塔，10-轻质油，11-重质油，12-滤膜，13-换能器，14-超声波发生器，15-油料进口，16-浓缩油料出口，17-油料出口。

具体实施方式

本发明所述的废润滑油再生处理装置结构如图1所示，包括：第一加热器1，沉降器2和固液分离器4，所述沉降器2的油料进口与所述第一加热器1的油料出口相连接，所述沉降器2的油料出口与所述固液分离器4的油料进口相连接；电脱水器5，用于脱除废润滑油中的乳化水，所述电脱水器5的油料进口与所述固液分离器4的油料出口相连接，所述固液分离器4选择为离心分离机；在所述电脱水器5之后设置有超声式膜分离器6，所述超声式膜分离器6具有浓缩油料出口16，所述超声式膜分离器6内设置有超声部件，所述超声式膜分离器6的油料进口15与所述电脱水器5的油料出口相连接，所述超声式膜分离器6内的滤膜12为中空纤维膜，可耐80-100℃，耐油腐蚀，其平均孔径为0.1-0.5μm。

上述废润滑油再生处理装置在使用时，首先将废润滑油加入到第一加热器1中，对废油进行加热，从而使废油的粘度降低且具有良好的流动性；之后经沉降器2对废油进行处理，以初步去除废油中的杂质和水，但此时废润滑油中仍含有固体杂质，然后用固液分离器4对废润滑油进行进一步的除杂过程，以去除废润滑油中固体杂质；经除水除杂后的废润滑油输送到电脱水器5中进行进一步脱水，以除去废油中剩余的大量水份，将废油中的含水量降低至3‰以下；脱水后的废油直接输送到超声式膜分离器6中进行分离，在超声的振动作用下不仅与滤膜12孔径相近的尺寸小的杂质悬浮在油液中，大于滤膜12孔径的尺寸大的杂质在超声波的受迫振动下破碎成为小颗粒也悬浮在油液中，并且受滤膜12两侧压力差影响而吸附在滤膜12表面的杂质在超声波空化作用所形成的液流湍动的带动下脱离开滤膜12表面也分散在油液中，从而防止了大尺寸杂质颗粒沉积或吸附在滤膜12表面而使滤膜12通量下降的现象，废润滑油经超声式膜分离器6分离后过滤后的产物-轻质油10由油料出口17排出收集利用，剩余的浓缩油和杂质作为重质油11由浓缩油料出口16排出器体。

在上述基础上，所述超声部件包括超声波发生器14与换能器13；进一步地，沿所述废润滑油经滤膜12的流动方向，所述超声部件位于所述滤膜12的前部。

在上述实施例中，所述超声式膜分离器6的结构如图2所示，该装置是发明人在原膜分离器结构基础上，在其内部加入了超声部件；油料进口15位于超声式膜分离器6的上部，油料出口17位于超声式膜分离器6的下部，可以控制启闭的浓缩油料出口16位于超声式膜分离器6的底部；在超声式膜分离器6内，箭头所示为废润滑油经滤膜12的流动方向，以滤膜12为界，所述滤膜12的左侧为滤膜12的前部，所述滤膜12的右侧为滤膜12的后部，所述超声部件安装在滤膜12的前部，所述超声部件与滤膜12的表面平行，且距离滤膜12前部一侧表面的距离为20mm。

在此基础上，作为可变换的实施方式，为了对重质油11中的油品有效成分进行更充分的利用，在所述超声式膜分离器6之后设置有催化裂化反应器8，所述催化裂化反应器8的油料进口与所述超声式膜分离器6的浓缩油料出口16相连接。

进一步地，为了分离催化裂化的产物，以便加以利用，在所述催化裂化反应器8之后设置有分馏塔9，所述分馏塔9的油料进口与所述催化裂化反应器8的油料出口相连接。

在上述基础上，作为可替换的实施方式，为了降低废润滑油的粘度，增加废油的流动性，所述沉降器2通过第二加热器3与所述固液分离器4相连接，所述第二加热器3的油料进口与所述沉降器2的油料出口相连接，所述第二加热器3的油料出口与所述固液分离器4的油料进口相连接。

在此基础上，在所述超声式膜分离器6与所述催化裂化反应器8之间设置有第三加热器7，所述第三加热器7的油料进口与所述超声式膜分离器6的浓缩油料出口16相连接，所述第三加热器7的油料出口与所述催化裂化反应器8的油料进口相连接。

上述废润滑油再生处理装置在使用时，首先将废润滑油加入到第一加热器1中，对废油进行加热，从而使废油的粘度降低且具有良好的流动性；之后经沉降器2对废油进行处理，以初步去除废油中的杂质和水；经脱水除杂后的废润滑油温度已经降低，废油的粘度及乳化状态的稳定性都增大，经第二加热器3加热后废油的粘度降低，流动性良好，之后将其输入固液分离器4中进一步去除废润滑油中固体杂质，再将其输送到电脱水器5中进行进一步脱水，以除去废油中剩余的大量水份，将废油中的含水量降低至3‰以下；脱水后的废油直接输送到超声式膜分离器6中进行分离，位于滤膜12前侧的超声波发生器14发出的高频振荡信号通过换能器13转换成高频机械振动传播到滤膜12前侧的油液中，在超声的振动作用下不仅与滤膜12孔径相近的尺寸小的杂质悬浮在油液中，大于滤膜12孔径的尺寸大的杂质在超声波的受迫振动下破碎成为小颗粒也悬浮在油液中，并且受滤膜12两侧压力差影响而吸附在滤膜12表面的杂质在超声波空化作用所形成的液流湍动的带动下脱离开滤膜12表面也分散在油液中，从而防止了大尺寸杂质颗粒沉积或吸附在滤膜12表面而使滤膜12通量下降的现象，废润滑油经超声式膜分离器6分离后过滤后的产物-轻质油10由油料出口17排出收集利用，剩余的浓缩油和杂质作为重质油11由浓缩油料出口16排出器体；排出的重质油11温度已经降低下来，且粘度较大，经第三加热器7将重质油11加热到催化裂化的反应温度，既为催化裂化反应提供了热量，又增加了重质油11的流动性，缩短了废润滑油在系统中的运行时间；之后将加热后的重质油11送入催化裂化反应器8进行反应；将催化裂化的反应产物送入分馏塔9进行分馏，得到轻质油、润滑油基础油以及烃类气体，轻质油和润滑油基础油可作为油品分别使用，烃类气体可作为加热器的燃料循环使用。

虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (1)

1.一种废润滑油再生处理装置，其包括：

第一加热器（1）、沉降器（2）和固液分离器（4），所述沉降器（2）的油料进口与所述第一加热器（1）的油料出口相连接，所述沉降器（2）的油料出口与所述固液分离器（4）的油料进口相连接；

其特征在于，

还包括电脱水器（5）和超声式膜分离器（6）；所述超声式膜分离器（6）的超声波频率在20000Hz以上；

所述电脱水器（5）的油料进口与所述固液分离器（4）的油料出口相连接；

所述电脱水器（5）与所述超声式膜分离器（6）相连接，所述超声式膜分离器（6）具有浓缩油料出口（16）；

所述超声式膜分离器（6）内设置有超声部件，所述超声式膜分离器（6）的油料进口（15）与所述电脱水器（5）的油料出口相连接；

所述超声式膜分离器（6）内具有耐80-100℃高温且耐油腐蚀的中空纤维滤膜（12），所述中空纤维滤膜（12）的平均孔径为0.1-0.5μm。

2. 根据权利要求1所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，所述超声部件包括超声波发生器（14）与换能器（13）。

3. 根据权利要求1或2所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，沿所述废润滑油经滤膜（12）的流动方向，所述超声部件位于所述滤膜（12）的前部。

4. 根据权利要求3所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，所述超声式膜分离器（6）与催化裂化反应器（8）相连接，所述催化裂化反应器（8）的油料进口与所述超声式膜分离器（6）的浓缩油料出口（16）相连接。

5. 根据权利要求4所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，所述催化裂化反应器（8）与分馏塔（9）相连接，所述分馏塔（9）的油料进口与所述催化裂化反应器（8）的油料出口相连接。

6. 根据权利要求4或5所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，所述沉降器（2）通过第二加热器（3）与所述固液分离器（4）相连接，所述第二加热器（3）的油料进口与所述沉降器（2）的油料出口相连接，所述第二加热器（3）的油料出口与所述固液分离器（4）的油料进口相连接。

7. 根据权利要求6所述的废润滑油再生处理装置，其特征在于，在所述超声式膜分离器（6）与所述催化裂化反应器（8）之间设置有第三加热器（7），所述第三加热器（7）的油料进口与所述超声式膜分离器（6）的浓缩油料出口（16）相连接，所述第三加热器（7）的油料出口与所述催化裂化反应器（8）的油料进口相连接。

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