KR930004165B1

KR930004165B1 - 침전 처리공정에 의한 폐윤활유의 정제방법

Info

Publication number: KR930004165B1
Application number: KR1019900010134A
Authority: KR
Inventors: 윤현희
Original assignee: 윤현희
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1993-05-21
Also published as: KR920002753A

Abstract

내용 없음.

Description

침전 처리공정에 의한 폐윤활유의 정제방법

첨부도는 본 발명의 공정 개략도이다. 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명은 다음과 같다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 예열기 2 : 1단계 반응기

3 : 2단계 반응기 4 : 액-액 분리기

5 : 수증기 증류기 6 : 여과기

본 발명은 폐윤활유(이하 "폐유"라 칭한다)의 정제방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 화학적 침전처리 공정에 따라 폐유 중의 유해한 금속성분 등을 제거하여 무공해 연료 혹은 윤활유 기유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

각종 차량의 증가와 비례하여 날로 폐유의 발생량이 증가하고 있다. 따라서 석유자원의 재활용과 환경보호의 차원에서 폐유의 재생처리는 매우 중요한 과제가 되고 있다. 폐유는 매우 오염된 상태이지만 높은 열량을 가지고 있으므로 재생처리에 의하여 깨끗한 연료로 변환 가능하다. 또한 단순한 재생처리공정에 의하여 본래의 윤활유와 같은 정도의 질을 가진 윤활유 기유 혹은 다른 석유화학제품의 원료를 얻을 수 있다.

폐유는 높은 농도의 금속성분을 포함하고 있으며, 이들 금속은 대부분 폐유 중에 용해 혹은 에멀존 상태로 존재하므로 단순히 여과 또는 침전 등의 방법으로 고형물을 제거하여 연료로 사용할 경우 심각한 공해문제를 유발시킨다. 또한 직접 석유화학제품의 원료로 사용할 경우 공정을 오염 시키게 된다. 따라서 폐유처리공정은 이러한 유해 금속성분의 제거에 주안점을 두어 연구 개발되고 있다.

현재 널리 사용되고 있는 폐유처리공정으로는 가장 오래된 황산/백토 처리공정, 용매추출 처리공정, 증류 및 수소첨가 처리공정, 그리고 화학적 처리방법인 침전처리공정 등이 있다.

황산/백토 처리공정은 다량의 산-슬러지가 부산물로 발생되기 때문에 심각한 환경오염원이 되고 있으며, 또한 윤활유 제조시 윤활유 첨가제 사용량의 증가로 인하여 보다 많은 황산과 백토가 요구되므로 비교적 단순한 폐유처리공정으로서의 장점을 잃어 가고 있다. 용매추출 처리공정은 또한 많은 양의 용제를 필요로 하여 경제성이 문제가 되며 유기용매에 의한 환경오염 문제가 제기되고 있다. 증류 및 수소첨가 처리공정은 많은 에너지가 요구되고 처리공정이 복잡하며 높은 처리비가 문제가 되고 있다.

이에 반하여 화학적 침전처리공정은 비교적 처리공정이 간단해서 시설비 및 운전비가 적게 들며 재생수율이 높고 또한 환경 오염문제를 최소화 할 수 있다는 커다란 장점을 갖고 있다. 특히 폐유로부터 연료유의 생산공정으로서 화학적 침전처리공정은 매우 효과적이라 하겠다.

화학적 침전처리공정의 기본 개념은 금속과 음이온과를 화학 반응시켜서 폐유중의 금속성분을 침전으로 분리 및 제거하는데 있다. 즉, 폐유에 염수용액을 첨가하여 폐유중의 금속성분과 염수용액의 음이온과의 침전반응을 이용하는 방법이다.

현재 이러한 기본적인 화학반응을 이용하여 여러가지 폐유 처리방법이 개발되었다. 미합중국 특허 제 3,930,988호는 침전제인 염수용액으로서 황산암모늄을 500°F에서 사용하고 있으며, 미합중국 특허 제4,151,072호는 인산암모늄 또는 황산 암모늄을 60-120℃에서 사용하였다. 이러한 방법들은 공통적으로 에멀죤 생성으로 인하여 침전물의 분리가 매우 어려운 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 미합중국 특허 제3,835,035호는 알콜을 첨가하였으며, 미합중국 특허 제4,250,021호는 계면활성제인 에톡시레이티드 노닐알코올 또는 페놀을 첨가하였다.

미합중국 특허 제4,151,072호는 침전반응 후 300-400℃ 정도까지 가열한 다음 여과하였다. 그러나 이와 같은 방법들을 결과적으로 처리 비용이 증가되어 저가의 연료유 생산시에는 경계성이 낮아지며 또한 고품질의 윤활유 기유를 생산하기 어려운, 즉 효율성이 부족한 단점이 있다.

폐유중의 금속성분을 염수용액을 이용하여 분리함에 있어서, 염수용액의 음이온은 윤활유첨가제에 포함된 대부분의 유기성 금속성분과 반응하여 불용성 침전물을 형성한다. 이러한 불용성 침전물은 여과 등에 의하여 분리하게 된다. 그러나 폐유중에는 유기성 금속성분 이외에도 많은 양의 금속이 산화된 상태로 존재하며, 이러한 금속산화물은 위와 같은 침전반응에 의하여 제거할 수 없다.

본 발명의 목적은 이러한 화학적 침전처리공정의 단점을 보완하여 보다 효율적인 폐유처리공정 즉 비교적 단순하고 소량의 화학물질을 사용한 연속적 처리공정을 제공하는데 있다. 본 발명의 폐유처리공정은 폐유로 부터 수분과 금속성분을 제거하여 청정한 연료유의 생산에 특히 유효한 공정이지만, 폐유로부터 석유 화학제품의 원료 혹은 윤활유 기유의 생산에 사용될 수 있다.

본 발명은 잘 알려진 화학반응인 금속과 염수용액의 음이온 사이의 반응을 이용하였으며, 이때 중화제를 첨가하므로서 금속성분의 제거효율과 침전물의 여과속도가 현저히 향상됨을 발견하였다. 즉 본 발명의 개요는 인산염과 황산염 등을 포함한 수용액과 중화제를 폐유와 혼합 반응시켜 폐유중의 금속성분을 분리하는 것이다.

폐유는 윤활유로서 사용되는 동안 생성된 다양한 형태의 유기산화물을 포함하고 있다. 이러한 유기산화물은 금속성분을 산화시키고, 산화된 금속성분을 폐유중에 용해된 상태로 존재하게 한다. 또한 유기산화물은 분자량이 큰 화합물로 슬러지, 수지, 바니쉬 등으로 구성되어 있어 침전물의 여과를 저해하게 된다.

따라서 유기산화물을 중화시키면 용해되어있는 금속산화물을 침전형태로 전환시킬 수 있으며, 더불어 침전물의 여과속도를 증대시킬 수 있겠다. 본 발명의 특징은, 이러한 관점으로부터, 유기산화물을 아민계통의 화합물을 사용하여 중화시키는 것이다.

중화제로는 염기성을 띤 모든 아민(Amine)계통의 화합물을 사용할 수 있으나, 특히 트리에탄올아민(Triethanol amine)이 가장 효과적이었다. 트리에탄올아민에 포함된 수산화기(hydroxyl기)는 증기압을 감소시켜 물에 대한 용해도를 감소시키고, 아미노기(amino기)는 유기산화물을 중화시키는데 필요한 염기성을 제공한다. 즉, 트리에탄올아민은 유기산화물과 중화반응을 하고 불용성의 염을 형성한다. 따라서 폐유중의 유기있던 금속산화물과 중화된 유기산화물이 침전으로 분리된다.

이러한 중화반응은 매우 빠르게 진행되어 낮은 온도와 짧은 시간에 폐유중의 금속성분을 제거할 수 있다.

따라서 이러한 화학적 침전처리공정과 일반적인 침전물의 분리공정에 의하여 폐유로부터 청정한 연료를 얻을 수 있으며, 금속성분이 제거된 폐유를 백토와 활성탄으로 처리하여 고품위의 윤활유 기유를 얻을 수 있다. 이때 부산물로 발생되는 고체폐기물은 산도가 중성이고 유해 금속 성분이 비활성 화합물의 형태로 전환되어 공해 유발의 염려없이 일반 토지매립에 사용될 수 있다.

본 발명의 폐유처리공정에서 사용되는 염수용액은 황산염, 인산염 등을 사용할 수 있고 염수용액의 양이온으로는 수소, 암모늄, 옥살산 등 회분을 형성하지 않는 화합물이 적절하다.

중화제로는 아민 계통의 화합물을 사용하며, 특히 트리에탄올아민이 가장 유효함을 발견하였다. 염수용액과 중화제의 농도는 폐유의 상태에 따라 다르지만 대부분의 경우 폐유 기준으로 각각 0.1-2.0% 정도가 적절하다. 이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

염수용액과 중화제의 혼합액(8)을 예열기(1)에서 예열된 폐유와 혼합하여 교반하면서 반응기(2,3)내에서 60-200℃의 온도에서 침전반응을 시킨 다음 분리기(4)에서 수용액층과 기름층을 분리한다. 분리된 수용액(9)은 원심분리기 혹은 여과기(6)에서 여과하여 고체폐기물(10)은 토지매립에 사용하고 여과액(7)은 재사용한다. 고품질의 윤활유 기유를 생산하고자할 경우에는 침전반응(2) 후 다음 단계의 반응기(3)에 백토/활성탄 혼합물을 폐유 기준으로 1-50%의 비율로 첨가하여 60-400℃의 온도에서 반응시킨다. 분리기에서 분리된 기름층(11)은 수증기(13)를 이용하여 스트리핑(5)하여 저비점 탄수화물 등을 제거한다. 본 공정에서 발생되는 저비점 화합물의 증기(12)는 응축시켜 분리한다. 스트리핑한 후 얻어진 기름(14)은 상태에 따라 연료유, 윤활유 기유, 또는 기타 석유화학제품의 원료가 된다.

[실시예 1]

1L의 용량의 둥근 플라스크에 폐유 500g과 침전제 수용액(20wt% DAP(디암모늄포스페이트), 10wt% TEA트리에탄올아민)) 25㎖를 가하고 100℃에서 30분 동안 교반하면서 가열하였다. 반응액을 분액깔때기에 옮겨 80℃에서 24시간 방치한 후 기름층과 수용액층을 분리하였다. 이때 얻어진 재생오일은 430g이었으며, 금속성분에 대한 분석결과는 표 1과 같다.

[표 1]

[실시예 2]

실시예 1과 같은 방법으로 다른 종류의 폐유에 대하여 실험 하였다. 분석 결과는 표 2와 같다.

[표 2]

[실시예 3]

실시예 1과 같은 방법으로 염수용액과 중화제의 농도 및 반응온도를 변경하여 실험하였다. 분석결과는 표 3과 같다.

[표 3]

Claims

폐유 중의 금속성분을 제거하기 위하여 염수용액과 중화제를 동시에 사용하며, 이때 염수용액으로 황산암모늄 혹은 옥살산염 그리고 중화제로서 알카놀 아민을 사용하는 공정.
청구범위 1에서 침전반응이 대기압, 60-300℃의 온도 범위에서 이루어지는 공정
청구범위 1에서 중화제의 사용량이 폐유기준으로 0.1-2.0% 범위인 공정.