ES2629851B1 - Procedimiento de triple destilación para la regeneración de aceites usados incluyendo tratamiento cáustico en línea en la segunda destilación - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso de regeneración de aceites lubricantes usados que consiste en un procedimiento de triple destilación incluyendo una segunda columna de desasfaltado y activación de reactivo cáustico.#La invención se caracteriza básicamente por la fase de desasfaltado independiente, que se describe en la figura. Este desasfaltado se realiza en una columna independiente, obteniendo un fondo asfáltico sin aditivo, ya que la aditivación del reactivo cáustico se realiza también en la columna de desasfaltado, pero en una fase inmediatamente posterior a la extracción del fondo asfáltico.#El proceso permite obtener bases lubricantes de elevada calidad empleando bajas concentraciones de reactivo cáustico y produce un fondo asfáltico en la segunda columna de elevada calidad, debido a que no contiene reactivo cáustico. De esta manera se reduce también de forma muy importante la producción de residuos.

Description

PROCEDIMIENTO DE TRIPLE DESTILACiÓN PARA LA REGENERACiÓN DE ACEITES USADOS INCLUYENDO TRATAMIENTO CÁUSTICO EN LíNEA EN LA SEGUNDA DESTILACiÓN

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere al sector de regeneración de aceites minerales usados, operación industrial que consiste en recuperar, a partir de aceites lubricantes usados, procedentes de la automoción y de la industria, que han perdido sus propiedades iniciales y que resultan altamente contaminantes , bases lubricantes que pueden ser reutilizadas de nuevo.

En concreto la invención se refiere a un proceso que mejora notablemente los procedimientos actualmente existentes, aumentando la cantidad y calidad de productos reutilizables y reduciendo notablemente el volumen de residuos generados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Los aceites minerales usados, debido a su volumen y dispersión, son uno de los residuos industriales de mayor importancia y de mayor potencial contaminante. Por ello, históricamente, se han desarrollado muchos métodos de gestión de los mismos.

A diferencia de la valorización , que supone un paso inferior en la jerarquización de los residuos, la regeneración, que en algunos países se denomina re-refinado, es un proceso de reciclado en el que se obtienen bases lubricantes similares a las del primer refino del petróleo, es decir se trata de un proceso de reciclado material de retorno al producto original.

Los primeros procesos de regeneración o re-refinado de los aceites lubricantes usados aparecieron sobre los años 60 y fueron bien acogidos porque contribuian a disminuir la contaminación de terrenos yaguas donde, hasta ese momento, iban a parar una parte de esos aceites usados, mientras que otra parte importante se quemaba como combustibles alternativos de forma incontrolada, lo que trasladaba la contaminación que contenían a la atmósfera.

En España, país pionero en este campo, se comenzó la recogida y regeneración de los aceites usados ya en los años 60. Los procesos desarrollados en España producían bases de buena calidad, comparados con otros procesos de otros países, pero adolecían del mismo defecto de generar residuos altamente contaminantes, debido a que se utilizaban reactivos químicos (ácido sulfúrico) que daban lugar a unos residuos ácidos de difícil eliminación. Todavía en muchos países en desarrollo están en funcionamiento plantas con estos procesos.

Con los años, fueron necesaríamente cambiando las técnicas de regeneración, entre otras razones porque también iban cambiando las caracteristicas de los aceites usados. En los aceites lubricantes, fue aumentado notablemente la proporción de aditivos que aparecian en su formulación, como respuesta a las mayores exigencias de los motores donde se utilizaban, lo que daba lugar a que los procesos utilizados hasta entonces dejaran de ser operativos.

De todos los procesos que actualmente se utilizan, uno de los más avanzados es un proceso que en su dia fue patentado por la sociedad italiana Viscolube con número de publicación internacional WO 94/07798, del que es coautor el autor de la presente solicitud de patente.

El proceso indicado consiste en:

1) Adición al aceite usado de un reactivo alcalino

2) Deshidratación térmica del aceite usado y posterior condensación de agua y ligeros. (Preflash)

3) Desasfaltado-desmetalizado-fraccionamiento por destilación a vacío que da lugar a la separación de un fondo asfáltico que contiene todos los productos de oxidación y contaminación que contiene el aceite usado, los aditivos del lubricante degradado y los reactivos añadidos en el propio proceso, Al mismo tiempo se separan los destilados en varias fracciones lubricantes de viscosidades crecientes.

4) Tratamiento de decoloración de las fracciones destiladas con tierras decolorantes para obtener las bases lubricantes regeneradas.

Este proceso ha sido durante muchos años uno de los más adecuados para plantas de regeneración de dimensiones relativamente pequeñas (Hasta 50.000 Uaño de tratamiento) y, tanto los rendimientos como las calidades de los productos obtenidos, eran de los mejores entre todos los procesos entonces utilizados para la obtención de bases del Grupo 1, según la clasificación API (American Petroleum Institute). Viscolube posteriormente modificó el proceso sustituyendo el tratamiento con tierras decolorantes por un tratamiento de hidrogenación, obteniéndose de esta manera bases lubricantes del grupo 11 API. Sin embargo, los cambios de composición de la materia prima (aceite usado) han ido provocando problemas en el tratamiento, dando lugar a un aumento en el coste de elaboración y una disminución de la calidad y rendimientos de los productos obtenidos. Esta variación en la composición de los aceites usados, provoca también problemas de ensuciamiento en el interior de la columna de desasfaltadofraccionamiento.

Una de las mayores causas de la variación de las características de los aceites usados, es la utilización en los lubricantes de origen de, cada vez mayor cantidad de fluidos sintéticos tipo ésteres que, al ser mezclados en la recogida con los aceites minerales, ocasionan graves problemas de tratamiento.

Por esta razón, unos procesos que eran óptimos hace unos años, han pasado a presentar dificultades en el tratamiento, dando lugar a un menor rendimiento, mayor consumo de reactivos y, en algunos casos, la imposibilidad de tratar determinados aceites usados por su elevada proporción en contaminantes.

Otro esquema de procesos muy utilizado en la regeneración de aceites usados son los procesos que utilizan sistemas de extracción con disolventes. Estos procesos se utilizan también en muchas instalaciones a nivel mundial, si bien son procesos notablemente diferentes al de la presente solicitud de patente.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

El objeto de la invención, consiste en un proceso de regeneración de aceites minerales usados, en el que las etapas de desasfaltado y adición de reactivo alcalino, se realizan en una columna independiente diseñada especial y exclusivamente para estas funciones. De esta manera, se independiza la fase de desasfaltado de la fase de fraccionamiento, mientras que la adición del reactivo alcalino pasa, de estar en cabeza del proceso, a esta unidad. Esta columna se sitúa inmediatamente después de una columna de deshidratación convencional.

El desasfaltado y la adición de reactivo alcalino se produce, dentro de la columna, en dos fases sucesivas, de manera que la eficacia del tratamiento alcalino se incrementa al haberse realizado con posterioridad a la eliminación de la mayor parte de los contaminantes con los que podría reaccionar. Se consigue de esta forma una mayor eficacia en la actividad del reactivo, disminuyendo de forma muy importante la cantidad de reactivo y mejorando la calidad de los productos finales obtenidos.

Por otro lado, el hecho de que el reactivo se añada con posterioridad a la extracción de los productos del desasfaltado por el fondo de esta columna, tiene como consecuencia que en la composición de este fondo estén ausentes, tanto el reactivo alcalino, como sus compuestos de reacción, lo cual convierte este producto de desasfaltado en un producto utilizable de mayor calidad, evitando que deba ser gestionado, en muchos casos, como un subproducto de baja calidad, o como un residuo.

A continuación, la fracción destilada junto con el reactivo se llevan a la tercera columna de destilación, donde se separan por la parte inferior los metales contaminantes que todavía han podido ser arrastrados junto con el reactivo y, lateralmente, una serie de fracciones lubricantes que por su alta calidad pueden ser utilizadas sin más tratamiento como bases para la fabricación de lubricantes comerciales.

En consecuencia , las ventajas que se obtienen con la utilización del proceso revindicado son las siguientes:

1) La fracción asfáltica que se extrae del fondo de la columna de desasfaltado no lleva restos del reactivo alcalino ni de los metales o compuestos que reaccionan con este producto. Se obtiene por lo tanto una fracción asfáltica de mucha mayor calidad que permite su empleo en aplicaciones no alcanzables con el obtenido con los sistemas existentes.

2) Eliminar la fracción asfáltica antes de la incorporación del reactivo alcalino, permite que este reaccione mucho mejor, puesto que se han eliminado gran parte de los compuestos que se encontraban en el fondo de la destilación y que reaccionaban con este reactivo sin provecho alguno y con un mayor consumo del mismo. Esto da lugar a que el consumo de reactivo es notablemente inferior y la calidad de los productos obtenidos mucho más alta.

3) Como se ha indicado, en los aceites usados que se utilizan como materia prima aparecen cada vez en mayor proporción compuestos sintéticos tipo éster. Estos compuestos son procedentes en gran parte del vaciado de los sistemas hidráulicos. Cuando estos esteres reaccionan con el reactivo alcalino dan lugar a la producción de jabones que dificultan o incluso prohíben el tratamiento de determinados aceites usados. Como en el caso de esta invención el reactivo alcalino se añade después de la etapa de desasfaltado, y, puesto que gran parte de estos ésteres se han eliminado como fondo de esta destilación, el problema desaparece o se atenúa notablemente, lo que permite tratar aceites usados que de otra forma no serían regenera bies.

4) La alta calidad de las fracciones obtenidas hace innecesario, o disminuye de forma drástica, el consumo de tierras decolorantes para el acabado de las fracciones, teniendo como consecuencia una disminución drástica en la cantidad de residuos y, por consiguiente, en el coste de su eliminación.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS

Se representan dos esquemas que ilustran la posibilidad de realización y aplicación de la invención:

La figura 1, describe las etapas del proceso completo de regeneración completas, con las tres columnas de destilación: Deshidratación, desasfaltado y fraccionamiento. Adicionalmente, tal como se indica en la propia figura 1, se puede incluir de forma opcional una fase de hidrogenación con objeto de conseguir aceites Grupo" API.

La figura 2 describe en detalle la fase de desasfaltado térmico, incluyendo la columna y la aditivación del reactivo, desde la entrada del producto deshidratado hasta el envío a la columna de fraccionamiento.

APLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

En la figura 1 se representa un esquema de funcionamiento de una planta de regeneración de aceites usados con tres columnas de destilación, tal como figura en la presente invención. Las fases que indica son las siguientes:

Deshidratación: En esta etapa, que es habitual en muchos de los procesos de regeneración , se elimina el agua y los hidrocarburos ligeros que se encuentran presentes en el aceite usado. Tanto e agua como los hidrocarburos ligeros se eliminan por evaporación en una columna de destilación, que normalmente trabaja a baja temperatura y vacío moderado. El agua y los disolventes evaporados se condensan y llegan a un decantador donde se separan. El agua se somete a tratamiento para su recuperación o se elimina como residuo. Los hidrocarburos se procesan para su utilización posterior. Desasfaltado y aditivación del reactivo: En esta fase se obtienen tres productos: Componentes tipo asfálticos por el fondo de la columna, corriente de fracción ligera tipo gasoil por la parte superior de la columna y corte de fracciones lubricantes por el centro de la columna. La destilación se realiza a alto vacío (10 mbar) y se consigue la separación de un producto asfáltico que no contiene metales procedentes del reactivo caustico ni los productos de reacción con el citado reactivo. Esto da lugar a que se obtenga un producto apto para su uso como aditivo asfáltico en la preparación de asfaltos soplados y como componente de telas asfálticas de impermeabilización. La columna está diseñada para conseguir una buena separación de estos componentes asfálticos que no destilan, del resto de los hidrocarburos más ligeros que se extraen por la parte superior mientras que por una extracción lateral se obtiene el corte que comprende todas las fracciones lubricantes. Durante el proceso de desasfaltado se aditiva el reactivo caustico que reacciona con los compuestos indeseables que destilan a la misma temperatura que el corte de las fracciones lubricantes. La adición del reactivo en línea se ha hecho para facilitar la reacción reactivo-aceite y al mismo tiempo evitar la brusca vaporización del agua que acompaña al reactivo. Esta fase se explica más detalladamente en la figura 2. Desmetalizado-Fraccionamiento: Destilación fraccionada a alto vacío del producto aditivado (Tercera destilación), obteniéndose una mínima corriente de fondo residual y tres tipos de corte de bases lubricantes de elevada calidad. El diseño y funcionamiento de esta tercera columna de destilación permite la eliminación de un residuo semisólido por la parte inferior de la columna y la obtención de las bases lubricantes por las extracciones laterales. Sin embargo, el fondo de columna residual representa un volumen mucho menor que en otras tecnologías debido a la existencia en el proceso de una fase de desasfaltado independiente. Tratamiento de Hidrogenación a alta presión: Esta etapa es opcional y solamente en caso de que se desee obtener bases del Grupo II API. No obstante, esta invención hace que disminuyan notablemente los consumos de catalizadores e hidrógeno en la fase de hidrogenación respecto a los procesos con dos destilaciones.

La figura 2 representa de forma detallada la fase de desasfaltado y aditivación del reactivo cáustico, según se describe a continuación:

El aceite que proviene de la fase de deshidratación se almacena previamente en un tanque de alimentación (1). Este tanque está provisto de aislamiento para evitar el enfriamiento de aceite y, con objeto de homogeneizarlo y mantener su temperatura en 120 oC, existe un equipo de recirculación provisto de bomba (2) y un calentador (3). Posteriormente, con una bomba de alta presión (4), se envía el aceite al horno (5). La temperatura del aceite se eleva a 360 oC y, a través de la línea transfer llega a la columna (6) . Un equipo de vacío permite que la Zona de Flash de esta columna esté a una presión absoluta de 10 mm de mercurio. En estas condiciones de presión-temperatura se realiza una separación de todos aquellos compuestos que no destilan los cuales se extraen por la parte inferior de la columna mediante la bomba (7). La fracción de fondo está compuesta fundamentalmente por hidrocarburos de alto punto de destilación, aditivos presentes en el aceite lubricante inicial que se incorporaron para mejorar las características del mismo (detergentes, antioxidantes, etc.) así como los aditivos mejoradores de índice de viscosidad utilizados en los aceites multigrado. También están presentes otros contaminantes tales como polvo, carbón, etc. que contaminan el aceite usado y hacen necesario su cambio. Esta fracción fondo de la destilación puede ser utilizada en diversos usos, tales como componente en la fabricación de impermeabilizantes para telas asfálticas, y aplicaciones similares. También puede ser utilizada como combustible en instalaciones en las que sus equipos lo permitan. La fracción volátil en las condiciones de la Zona de Flash pasa a la parte inmediatamente superior de la columna y allí se encuentra con una corriente descendente de líquido frio que produce la condensación parcial de la misma. La fracción condensada se extrae con la bomba (8). Esta bomba envía el aceite al refrigerante (9) y una parte del mismo se envía nuevamente a la columna (6). En controlador de nivel situado en la columna envía el exceso de producto (aceite desmetalizado) al tanque de almacenamiento intermedio (10). A la corriente que se recircula a la columna se le incorpora mediante la Bomba

(11) una determinada cantidad de solución de Reactivo, que se mezcla y homogeniza en el mezclador (12). Con la incorporación de este reactivo se mejoran notablemente las características de las fracciones destiladas. La columna está diseñada específicamente para evitar que se produzca ensuciamiento a causa del aditivo cáustico y de los compuestos de reacción de este reactivo con los componentes presentes en los destilados con los que actúa este reactivo.

Por lo tanto, en lugar de relleno o platos, se ha diseñado con deflectores inclinados, estos deflectores están perforados para mejorar el intercambio vaporllíquido, así como para disminuir el ensuciamiento de los mismos. La parte que no condensa de los vapores ascendentes pasa a la parte superior de

5 la columna , en donde se encuentra con otra corriente descendente fría . Esta corriente fría proviene de la recirculación del líquido mediante la bomba (13) que hace pasar la corriente a través del Refrigerante (14) . El exceso de producto, indicado por un controlador de nivel, se lleva al tanque de almacenamiento de gasoil.

10 El vapor de agua que no condensa en las condiciones mantenidas en la parte superior de la columna y algunos hidrocarburos incondensables llegan al condensador (15). Este condensador se alimenta con líquido refrigerante (Brine) a 2°C para condensar la mayor parte de agua e hidrocarburos ligeros con lo que consigue un mejor vacío y una disminución del tamaño del equipo de vacío.

15 Los vapores incondensados llegan al equipo de vacío (16) que está compuesta por una Bomba de Anillo Líquido y dos Boosters. Todos los condensados, así como los vapores incondensables se retornan a llevan al decantador (17) de la fase de deshidratación para su separación y tratamiento. Por tanto, en la fase de desasfaltado se obtienen las siguientes fracciones:

20 1) Agua e hidrocarburos ligeros: En los condensadores de cabeza 2) Gasoil: En la parte superior de la columna 3) Aceites desmetalizados: En la parte central de la columna. 4) Fracción Fondo: En la parte inferior de la columna.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. Nuevo procedimiento para la regeneración de aceites minerales usados con triple destilación, que consiste en una columna de deshidratación, una

   columna de desasfaltado y una columna de fraccionamiento, en el que el diseño de la columna de desasfaltado permite la adicción dentro de la propia columna de un reactivo cáustico en lugar de tener que hacerlo antes de la destilación en la columna de desasfaltado como se tenía que hacer en procesos anteriores.

   10 2. Procedimiento según la reivindicación anterior en que la columna de desasfaltado incluye un procedimiento para la aditivación de reactivo cáustico con posterioridad a la extracción de los compuestos contaminantes presentes en el aceite usado. De esta forma dicho reactivo no interfiere con el producto extraído por el fondo de la columna.

   15 3. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores en que la adición del reactivo cáustico en bajas concentraciones, inferiores al 3%, permite tenga una alta eficacia por hacerse después de haberse eliminado todos los productos contaminantes presentes en el aceite usado.