CN106669622A

CN106669622A - 一种润滑油复合助滤剂及其制备方法

Info

Publication number: CN106669622A
Application number: CN201710057841.XA
Authority: CN
Inventors: 毕东苏; 石磊; 曹月; 张帆
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-05-17

Abstract

本发明公开了一种润滑油复合助滤剂及其制备方法。本发明的复合助滤剂通过配料、酸化、洗涤、干燥、焙烧、筛分、混合等步骤制备得到。配料由无机矿物质和有机纤维素组成，无机矿物质质量百分比为50～90％，选自活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、沸石、凹凸棒土、海泡石、蛙石、活性氧化铝、粉煤灰、钢渣微粉或矿渣微粉中的至少两种；有机纤维素比例为10～50％，选自锯末、木屑、蔗渣、麸皮、纸粕、稻壳、竹屑、秸秆碎渣或木质纤维素中的一种或多种。本发明的润滑油复合助滤剂制作成本低、使用方便，过滤速度快，净化油质量好，可作为润滑油白土精制阶段的过滤剂，也适用于其它石油产品的吸附过滤处理工艺。

Description

一种润滑油复合助滤剂及其制备方法

技术领域

本发明属于废润滑油的净化技术领域，具体涉及一种润滑油复合助滤剂及其制备方法。

背景技术

润滑油在设备中主要起润滑、散热、调速、冲洗、减震、绝缘灭弧和防锈、防尘、保护及密封等作用，在轧钢、机械、电力、运输、化工、石油等领域应用广泛。润滑油使用过程中，受到空气、温度、金属、摩擦等作用，一定时间后，会发生劣化变质，成为废油。

鉴于能源枯竭的严峻形势及废润滑油对环境的污染，废润滑油的再生已引起各国的重视。废润滑油的再生工艺主要包括物理沉降净化、硫酸-白土精制、溶剂精制和加氢精制等。在这些工艺中，润滑油的过滤处理是重要的一环。

由于润滑油粘度大、微细颗粒和高分子有机物含量高，过滤难度较大。在过滤操作中，过滤器的过滤层通常分为两层：下层为滤布、滤带或滤网，用来支撑助滤剂及过滤尺寸较大的杂质；上层为助滤剂，用来帮助降低过滤阻力和快速形成滤层。常用的废润滑油助滤剂有：活性白土、硅藻土、膨润土、珍珠岩、活性炭、海泡石等。这些助滤剂一般具有较大的比表面和较强的选择性吸附能力，在废油的脱色、除味、杂质截留和流体助滤方面具有重要作用。

为提高过滤速度，改善净化液质量，无机矿物质常活化后，采取单一或复合的形式，用于液体净化的助滤中，但实际使用中尚存在一些不足，如：中国专利CN102167993A中公开的含磷化膜废机油净化方法，活性白土比例为废油的3％，滤后油质量较差，还存在油温过高致使油品氧化的现象；中国专利CN 102580680A公布的一种污油助滤剂组合物，因过滤介质通透性较差，助滤剂使用周期短，导致过滤成本大大提高；中国专利CN 1108149A公开了的助滤剂由硅藻土、皂土和硅酸钠溶液复合而成，专为啤酒过滤开发，因未特别焙烧处理，难以适用于油品净化；中国专利CN 102580398公开了一种铝箔轧机的轧制油过滤方法，选取硅藻土和白土的添加比例为4:1，主要为避免轧制油箱因局部高温产生静电，进而引发安全隐患而开发的，尤其适合边震荡边搅拌的过滤模式；中国专利CN 1440829A和CN1442225A公开了一种全流式深度吸附纤维质净化器滤芯及其制备方法，采用了木屑、棉纤维、麻纤维、椰子壳压膜成型制得滤芯，但滤层刚性和通透性较差，过滤阻力较大，导致使用周期较短；中国专利CN 102000554A将硅藻土助滤剂废渣与用于制造纸板用的纸浆混合成固形物后，在1100℃焙烧，实际上纸浆已灰化，再生之后的助滤剂已经没有纸质纤维素的协同作用；中国专利CN 1244443A公布的复合矿物型助滤剂系将矿物经过破碎、风选、煅烧、膨化、助熔煅烧等工艺过程加工后混配而成，制备过程较为复杂。

分析已报道的涉及润滑油过滤的助滤剂，发现在实际使用过程中，都在一定程度上存在通透性不理想、使用周期短、工艺性欠佳(如1000℃以上的焙烧能耗高)、过滤效果有待进一步提高等不足之处。

发明内容

针对已报道的复合助滤剂的不足，本发明的目的在于提供一种润滑油复合助滤剂及其制备方法。本发明的润滑油复合助滤剂能提高通透性、工艺性和过滤效果，并有更长的使用周期，从而提高净化油的产品质量，降低成本。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种润滑油复合助滤剂，其由无机矿物质和有机纤维素组成；所述无机矿物质的质量百分比为50～90％；所述有机纤维素的质量百分比为10～50％；其中：所述无机矿物质选自活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、沸石、凹凸棒土、海泡石、粉煤灰、钢渣微粉或矿渣微粉中的至少两种；所述有机纤维素选自锯末、木屑、蔗渣、麸皮、纸粕、稻壳、竹屑、秸秆碎渣或木质纤维素中的一种或多种。

本发明中，优选的，无机矿物质选自活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、粉煤灰或矿渣微粉中的四种或五种。有机纤维素选自锯末或木屑中的一种或两种。

本发明中，所述无机矿物质的粒径在0.05～1mm之间，有机纤维素的粒径在0.5～1mm之间。

本发明还提供一种上述的润滑油复合助滤剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将无机矿物质的配料混合后，依次进行酸化处理和焙烧处理；

(2)将有机纤维素配料混合；

(3)将无机矿物质和有机纤维素混合，得到润滑油复合助滤剂。

本发明中，步骤(1)中，酸化处理的具体方法如下：酸性溶液为1～5mol/L的硫酸溶液，处理温度为80～95℃，处理时间为8～24h，无机矿物质与酸液的固液质量体积比为1:5～1:20g/mL。

本发明中，步骤(1)中，焙烧处理时，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为1～4h。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明制作成本低、过滤速度快，净化质量好，滤渣可作为燃料再利用，无二次污染。

(2)本复合助滤剂为多种非金属矿物复配，并引入有机纤维素，如锯末，可以克服单一助滤剂(特别是颗粒状助滤剂)通透性较差、过滤范围狭窄、滤层刚性不足等缺点，能加快预滤层的形成，增加滤层韧性和刚性，保护下层滤布，改善过滤质量。

(3)本复合助滤剂粒度范围宽，多种无机矿物的复配，可在过滤时形成多孔饼层的刚性颗粒结构，使滤饼具有良好的化学稳定性、通透性及较低的流体阻力。

(4)本发明吸附、筛分性能好，可有效截留常规助滤剂难以滤除的微细杂质，对悬浮液中的冷、热凝固物、悬浮物、胶体物质，有较理想的筛分滤除效果。

(5)本发明使用十分方便，无需改变原有的生产工艺和生产设备，易于推广应用至啤酒、白酒、饮料、食用油等行业，尤其适用于其它石油产品的吸附过滤处理工艺。

附图说明

图1是制备润滑油助滤剂的工艺流程图。

具体实施方式

结合图1，对本发明做出进一步的说明。

一种润滑油复合助滤剂的制备方法，主要由配料；无机矿物质的酸化、洗涤、干燥、焙烧、筛分；有机纤维素的洗涤、干燥、筛分；以及无机矿物质和有机纤维素的混合等步骤组成。

1、配料

配料由无机矿物质和有机纤维素组成。无机矿物质比例为50～90％，至少为活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、沸石、凹凸棒土、海泡石、粉煤灰、钢渣微粉、矿渣微粉中的两种以上；有机纤维素比例为10～50％，选自锯末、木屑、蔗渣、麸皮、纸粕、稻壳、竹屑、秸秆碎渣、木质纤维素中的一种或多种。

活性白土俗称活性陶土，主要成分是蒙脱石族矿物，具有吸附有色物质、有机物质和某些矿物杂质的性能，常作为油脂和糖类漂白剂；

硅藻土主要矿物成份是蛋白石，具有细腻、松散、质轻、多孔、渗透性强、吸附能力大、油接触稳定性高等特点，是良好的吸附剂，可作炼油、制糖的吸附、净化剂；

膨润土又名斑脱岩，主要成份为蒙脱石，吸附能力极强，用于炼油的脱色剂以及食品等方面；

活性炭有多孔结构，对气体、蒸气或胶态固体有强大吸附本领，可用于糖液、油脂、药剂的脱色、净化；

珍珠岩是一种火山喷发形成的酸性熔岩，包括珍珠岩、黑曜岩和松脂岩，主要用作助滤剂；

沸石，工业上常将其作为分子筛，用以净化或分离混合成分的物质，如气体分离、石油净化等；

凹凸棒土又称坡缕石，是一种具链层状结构的富镁硅酸盐粘土矿物，具有较高的比表面积、吸附脱色能力、胶质价和膨胀容；

海泡石吸附性强，可做油脂的吸附剂、脱色剂和净化剂；

粉煤灰是从燃煤烟气中捕集下来的细灰，主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等，具有与无机矿物吸附剂相似的晶格骨架，可吸附废油中酸性物质、胶质等劣化物质；

钢渣微粉和矿渣微粉是冶金渣磨细后的副产品，物性与矿相与无机矿物类似，粒度分布较宽，具有吸附性，因密度较大、沉降性好，并具有较好的通透性。

有机纤维素涵盖范围较宽，为大分子多糖网络状结构，如锯末、木屑、蔗渣、麸皮、纸粕、稻壳、竹屑、秸秆碎渣、木质纤维素等都是常见的有机纤维素类型。由于有机纤维素的强韧性和纤维性，在与颗粒状助滤剂混合使用时，纤维状表层会形成不规则的网络，能充分发挥架桥、交联、截留等作用，保障粒状滤床的离散性、分散安定性和通透性，从而可有效控制滤土带出和滤膜穿透现象。同时，有机纤维素的滑散性和柔顺性、可使滤饼剥离性能良好，大大降低了对滤布/滤层(垫物)的损伤，滤饼中待滤液体的滞留减少，提高了产品的收率。

有机纤维素优选锯末和木屑，以锯末为例，制备复合助滤剂的过程为：锯末洗涤后，干燥、筛分，保持其纤维直径20-100μm，纤维长度50-500μm，纤维含量99％以上。锯末在复合助滤剂的配比为10～50％，当过滤介质粘度较高时，因流动性差，易粘附，宜增加锯末的比例。

2、无机矿物质的配料、酸化、洗涤、干燥、焙烧、筛分

(1)酸化、洗涤和干燥

无机矿物质配料混合后，需经酸化处理。即将无机矿物质置于酸性溶液中，充分利用无机酸来改善无机矿物质的成分与结构。酸化处理可除去分布于无机矿物质通道中的杂质，疏通孔道，利于吸附质分子的扩散。同时，H原子半径小于Na，Mg，K，Ca等原子的半径，因此，体积较小的H⁺可置换矿物质层间的Na⁺，Mg²⁺，K⁺，Ca²⁺等离子，使孔容积增大，并削弱了原来层间的键力，由此提高了对有机物的吸附性能。

本发明中，酸性溶液为1～5mol/L的硫酸溶液，酸液温度为80～95℃，浸泡时间为8～24h，无机矿物质与酸液的固液比为1:5～1:20。

具体操作为：混合后的无机矿物质，置于硫酸溶液中，保持一定的浸泡温度，并匀速搅拌，溶液蒸发后，需及时补充。酸洗结束后，洗涤物料至中性，抽滤、70～105℃下干燥至恒重。

(2)焙烧和筛分

在干燥和焙烧过程中，随着温度升高，物料会先后失去表面水、水化水和结构骨架中的结合水，从而减小了水膜对有机物的吸附阻力。同时，随着水分的丧失也会带走一部分位于微孔通道和空隙中的杂质，提升了物料的吸附性能。焙烧温度是影响物料吸附性能的重要因素，在达到300～500℃时，物料膨润土的表面水及空隙中的一些杂质已基本除去，此时吸附性能达到最佳。继续升高温度，易导致孔道烧结和表面封堵，反而降低了空隙率和孔径，导致吸附性能降低。

在本发明中，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为1～4h，冷至常温后，筛分，控制物料粒度为0.05～1mm。

3、有机纤维素的洗涤、干燥、筛分；

有机纤维素配料无需焙烧，仅需洗涤干净，70～105℃下干燥至恒重后筛分，控制粒度为0.1～5mm。

4、无机矿物质和有机纤维素的混合

将无机矿物质配料和有机纤维素配料充分混合后，即得到一种新型助滤剂。

本发明的润滑油复合助滤剂的使用方法如下：

1)直接使用。将复合助滤剂直接加入废油中，然后加热废油，在专用过滤器中过滤；

2)作为预滤层使用。将复合助滤剂置于真空转鼓过滤机或带式压滤机的滤布/滤袋的表层，作为预滤层，然后加入废油进行过滤。

实施例1

一种适用于废润滑油过滤的复合助滤剂，其制备过程如下：

(1)配料：按重量百分比，包括下列组分：活性白土10％，硅藻土40％，活性炭10％，粉煤灰10％，锯末30％。

(2)无机矿物质的配料、酸化、洗涤、干燥、焙烧、筛分：将活性白土(10％)、硅藻土(40％)、活性炭(10％)和粉煤灰(10％)四种物料混合均匀后，置于5mol/L的硫酸溶液中，保持浸泡温度为80℃、固液比为1:5，匀速搅拌下酸浸8h。酸洗结束后，洗涤物料至pH值中性，抽滤、70～105℃下干燥至恒重。将无机混合物料在450℃焙烧2h，冷至常温后，筛分，控制物料粒度为0.1～0.5mm。

(3)锯末的洗涤、干燥、筛分：将锯末洗涤干净，80℃下干燥至恒重后筛分，控制粒度为0.1～1mm。

(4)无机矿物质和锯末的混合：将无机矿物质配料和锯末充分混合后，即得到一种新型复合助滤剂。

复合助滤剂的使用：

采用实施例1获得的复合助滤剂，按照与废油1:20的比例，投加至经硫酸—白土精制后的废润滑油中，保持油温80℃下，进行过滤，过滤前后，浊度由6NTU(散射浊度单位)降为0.6NTU，色泽由红棕色，变为淡黄色透明，而参照的两组(采用活性白土和硅藻土作为单一助滤剂，酸洗焙烧活化操作与本复合助滤剂相同，助滤剂和废油的比例均为1:20)，过滤后，浊度分别为1.8NTU和1.2NTU，色泽分别为黄色透明和深黄色透明。而且过滤速度分别是复合助滤剂的2倍和1.5倍。因此，可以发现，本复合助滤剂具有过滤速度快、脱色效果好，滤后油品质量高的特点。

实施例2

和实施例1相比，工艺条件相同，区别在于配料比例的不同；配料比例为：活性白土5％，硅藻土30％，活性炭20％，矿渣微粉20％，锯末25％。

复合助滤剂的使用：

采用实施例2获得的润滑油复合助滤剂，按照与废油1:20的比例，投加至经硫酸—白土精制后的废润滑油中，保持油温80℃下，进行过滤，过滤前后，浊度由6NTU(散射浊度单位)降为0.3NTU，色泽由红棕色，变为淡黄色透明，而参照的两组(采用活性白土和硅藻土作为单一助滤剂，酸洗焙烧活化操作与本复合助滤剂相同，助滤剂和废油的比例均为1:20)，过滤后，浊度分别为1.8NTU和1.2NTU，色泽分别为黄色透明和深黄色透明。而且过滤速度分别是复合助滤剂的2.4倍和1.8倍。因此，可以发现，本复合助滤剂具有过滤速度快、脱色效果好，滤后油品质量高的特点。

实施例3

和实施例1相比，工艺条件相同，区别在于配料比例的不同；配料比例为：膨润土15％，硅藻土25％，活性炭5％，珍珠岩25％，矿渣微粉20％，锯末10％。

复合助滤剂的使用：

采用实施例3获得的润滑油复合助滤剂，按照与废油1:20的比例，投加至经硫酸—白土精制后的废润滑油中，保持油温80℃下，进行过滤，过滤前后，浊度由6NTU(散射浊度单位)降为0.5NTU，色泽由红棕色，变为淡黄色透明，而参照的两组(采用活性白土和硅藻土作为单一助滤剂，酸洗焙烧活化操作与本复合助滤剂相同，助滤剂和废油的比例均为1:20)，过滤后，浊度分别为1.8NTU和1.2NTU，色泽分别为黄色透明和深黄色透明。而且过滤速度分别是复合助滤剂的2.2倍和1.7倍。因此，可以发现，本复合助滤剂具有过滤速度快、脱色效果好，滤后油品质量高的特点。

Claims

1.一种润滑油复合助滤剂，其特征在于，其由无机矿物质和有机纤维素组成；所述无机矿物质的质量百分比为50～90％；所述有机纤维素的质量百分比为10～50％；其中：所述无机矿物质选自活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、沸石、凹凸棒土、海泡石、粉煤灰、钢渣微粉或矿渣微粉中的至少两种；所述有机纤维素选自锯末、木屑、蔗渣、麸皮、纸粕、稻壳、竹屑、秸秆碎渣或木质纤维素中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的润滑油复合助滤剂，其特征在于，无机矿物质选自活性白土、硅藻土、膨润土、活性炭、珍珠岩、粉煤灰或矿渣微粉中的四种或五种。

3.根据权利要求1所述的润滑油复合助滤剂，其特征在于，有机纤维素选自锯末或木屑中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的润滑油复合助滤剂，其特征在于，所述无机矿物质的粒径在0.05～1mm之间，有机纤维素的粒径在0.5～1mm之间。

5.一种根据权利要求1所述的润滑油复合助滤剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将无机矿物质的配料混合后，进行酸化处理；

(2)将有机纤维素配料混合；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，酸化处理的具体方法如下：酸性溶液为1～5mol/L的硫酸溶液，处理温度为80～95℃，处理时间为8～24h，无机矿物质与酸液的固液质量体积比为1:5～1:20g/mL。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，焙烧处理时，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为1～4h。