OA10185A - Procédé et installation de régénération d'huiles lubrifiantes - Google Patents

Description

PCI <’,<£>o 7' 7 ··> ·. ) "? " ’· ·. > 7. Λ \ - ' pCT/FR 94/0Π308 010185

Procédé et installation de régénération d'huileslubrifiantes L'invention concerne un procédé et uneinstallation de régénération d’huiles lubrifiantesusagées.

Les huiles lubrifiantes subissent généralementdes modifications et des altérations lors de leursutilisations, ce qui implique leur renouvellement plusou moins fréquent. 10 15 25 L'élimination ou la régénération de ces huilesusagées est jusqu'à présent une source 'de pollutionimportante.

Après utilisation, ces huiles contiennentgénéralement des résidus solides, des additifs, desrésidus de combustion, etc.....

Différents procédés de récupération ont étédéveloppés jusqu'à présent. Les huiles dégradées sonttout. d'abord récupérées et ces huiles d'originesdiverses sont quelquefois mélangées à des produits plusou moins étrangers susceptibles de perturber lesprocédés de régénération.

Jusqu'à présent les procédés les plus utiliséscomportent une étape de traitement des huiles usagées etrécupérées par l'acide sulfurique puis leurneutralisation à la chaux et au carbonate de sodium etenfin la décoloration à la terre activée et lafiltration.

On connaît notamment l'installation et le procédédécrit dans le document GB-A-243.656. Cette installationcomprend deux bacs, permettant deux traitements, l'un à.la soude et l'autre à la terre, et deux centrifugeuses,assurant la séparation, l'une de l'eau et l'autre desterres usagées, de l'huile à traiter.

JVIJB feÛ!LLE MOD/F/ff 2 010185

Ce type de procédé permet la récupération d'une'partie des huiles usagées, mais génère des déchets nonréutilisables fortement polluants.

Le taux de récupération des installations5 industrielles mettant en oeuvre ces procédés ne dépasse pas 85% et leur coût de mise en oeuvre est élevé.

On connaît également par ailleurs, d'autresprocédés de récupération basés sur 1'hydrofinissage del'huile après traitement thermique et sa distillation 10 sous vide. L'hydrogénation de l'huile est produite pardes catalyseurs d'hydrodésulfuration et d'hydrodésazotation.

Au cours de la mise en oeuvre de ces procédés,les catalyseurs sont progressivement épuisés et donnent 15 finalement naissance à des produits non réutilisablesfortement polluants.

Par ailleurs, ces procédés sont encore pluscoûteux.

On connaît encore le procédé décrit dans le 20 document GB-A-2.022.131. Dans ce procédé de régénérationd'huiles usagées une première phase de déshydratation etd'élimination d'hydrocarbures chlorés est réalisée dansun intervalle de température compris entre 100’ et 200’.Puis un traitement alcalin est réalisé en. système fermé 25 à 300’C par un mélange de soude et de potasse. Unedistillation sous vide thermique atteignant unetempérature de 480’C s'effectue ensuite. L'objectif de la présente invention est donc lamise au point, d'un procédé de régénération d'huiles 30 lubrifiantes usagées peu ou non polluant et dont la miseen oeuvre puisse être faite dans- de bonnes conditionséconomiques. C'est également un but de la présente inventionde proposer un procédé de régénération d'huiles usagées 35 permettant un taux de récupération en huile élevé. 18! SB !! Il 1Γ PCT/FR 04/00308

Dr. 297D PCT 200 cht rci £c 010185 2a A cet effet, l'invention concerne un procédé derégénération d'huiles lubrifiantes usagées comportantune étape de traitement par une base forte.

Selon l'invention, le procédé comprend les étapes5 de traitements successives suivantes: a) évaluation des concentrations en fuel, acidegras et chlore et élimination des huiles contenant unpourcentage trop élevé de l'un de ces composés; b) préchauffage dans lequel les huiles à10 régénérer sont portées à une température comprise entre 120 et 250’C; c) adjonction d'une base forte en solutionaqueuse en raison de 1 à 3% de base pure, en massed'huile lubrifiante; 15 d) déshydratation et extraction des hydrocarbures légers ; e) extraction et récupération de gas-oil(stripping); f) extraction des impuretés par distillation20 fractionnée sous vide assurant la séparation en huiles de base lubrifiantes, d'une part, et en résiduconcentrant toutes les impuretés, d'autre part.

Dans différents modes de réalisation préférés,l'invention comporte les caractéristiques suivantes 25 prises toutes selon toutes leurs combinaisons possibles: - Avant le préchauffage les huiles usagées sonthomogénéisées. - Lors de l'étape de préchauffage, les huiles àrégénérer sont portées à une température comprise entre 30 120 et 250’C. Cette température est de préférence comprise entre 140 et.160’. - La base forte est en solution aqueuse. - La base forte est ajoutée à raison de 1 à 3% ennasse de base pure. •ci fer te 3 010185

Une étape de détente (flash) réalisée aprèsl'adjonction de la base forte et avant l'extraction desimpureté.1; assure la déshydratation et l'extraction deshydrocarbures légers du mélange traité. - La colonne de distillation sous vide coopèreavec un évaporateur d'épuisement de fond de colonne. - La base forte est 1 'hydroxyde de sodium ou de potassium. - La base forte est de 1'hydroxyde de sodium. - La base forte est de 1'hydroxyde de potassium. L'invention concerne également une installationde régénération d'huiles usagées permettant la mise enoeuvre du procédé mentionné plus haut.

Cette installation comporte: - un réservoir de stockage des huiles usagées, - des moyens de mélange et d'homogénéisation çleshuiles initialement contenues dans le réservoir destockage, - des moyens de préchauffags des huiles usagées, - des moyens de stockage d'une base forte, - des moyens de mélange de la base forte en uneproportion déterminée, aux huiles usagées, - une unité d'extraction de l'eau et déshydrocarbures légers par détente (flash), - une unité d'extraction du gas-oil (stripping), - des moyens d'extraction des impuretéscomportant une unité de distillation sous vide.

De préférence l'unité de distillation sous videest associée à un évaporateur d'épuisement de fond decolonne.

Un mode de réalisation de l'invention sera décrit plus en détail en référence à la Figure unique qui est une représentation schématique de l'installation de régénération d'huiles usagées selon l'invention. 4 010185

Les huiles usagées collectées peuvent avoir desorigines diverses, il peut s'agir par exemple d'huile-moteur,d'huile d'engrenages ou d’huile hydraulique, d'huile turbine,etc... . A l'arrivée de ces huiles à l'unité de régénération,leur aptitude au traitement est vérifiée.

En effet, le procédé de régénération de l’inventionvise essentiellement l'élimination des composants légers, telsque l'essence, le gas-oil et l’eau, mais ne permet pasd'éliminer des composants aussi lourds que les huiles elles-mêmes mais ayant des propriétés physiques différentes,, Ilpourrait s'agir, par exemple, de fuel dont l'élimination c>u letraitement ne pourrait être obtenu que par un procédé deraffinage complet.

Une teneur excessive des mélanges apportés en chlorepourrait être susceptible de provoquer une usure prématurée de1'installation.

Des huiles collectées contenant donc un pourcentagetrop élevé de fuel, d'acide gras ou de chlore devraient êtreéliminées. Afin d'évaluer les concentrations en ces différentscomposés, on pratique les tests bien connus en eux mêmes enusage dans le domaine.

Parmi ceux-ci on peut citer le "Chlor Test" qui permetde détecter la présence des chlorures. Un fil de cuivre trempédans l'huile usagée est présenté à la flamme. Une flammeverdâtre indique la présence de chlorures.

Le "Drop Test" permet de détecter la présence de fuel.Une goutte d'huile est déposée sur un papierchromatographique. Une tache concentrique avec une auréolejaunâtre indique la présence de fuel.

Le "Fat Test" permet de détecter la présence des acides gras dans les huiles. On chauffe 2 ml d’huile usagée en présence d'une pastille de soude: lorsque l'huile se fige, après refroidissement, cela signifie que des acides gras sont présents. 5 010185

Les huiles usagées collectées 1 ayant subi avec succèsces différents tests sont réunies dans un réservoir 2.

Elles sont alors mélangées soit à l’intérieur même duréservoir, soit lors de leur extraction par des moyensclassiques non représentés sur la Figure.

Des moyens de préchauffage 3 portent les huilesprélevées du réservoir 2 à une température comprise entre 120et 250"C et de préférence entre 140 et 160’C.

Une base stockée par ailleurs dans urt réservoir 4 estapportée et mélangée par des moyens 5 aux huiles usagéespréchauffées.

De préférence, une quantité de base pure comprise entre1 et 3% en masse est ajoutée aux huiles usagées.

Ce taux peut être avantageusement précisé en fonctionde la qualité des huiles usagées et de la nature de la baseutilisée.

La base utilisée est une base forte, de préférence del'hydroxyde de sodium ou de potassium. On peut égalementenvisager d’utiliser un mélange de ces bases.

Les huiles usagées, portées à une température élevée,additionnées de base forte, alimentent une unité 6d'extraction de l'eau et des hydrocarbures légers par détente(flash). Dans une telle unité, l'évaporation de l'eau estproduite par l'expansion brutale du mélange dans un ballon. L'eau et les hydrocarbures légers sont extraits et lemélange restant est dirigé vers une unité 8 d'extraction degas-oil (stripping). Cette élimination est réalisée pardistillation dans une colonne.

Le gas-oil 9 est alors évacué et le mélange restant estconduit vers une colonne de distillation 10 permettant lefractionnement du mélange en coupes d'huile de baselubrifiantes et la séparation du résidu où se concentrenttoutes les impuretés.

Les huiles de base peuvent être séparées à différentsniveaux selon le nombre de coupes recherché. 6 010185

On a obtenu de bons résultats en séparant, d'une part,une huile de base de 150 Neutral 11 et une huile de base de400 à 500 Neutral 12.

La colonne de distillation 10 est une colonnetraditionnelle sous vide qui permet la dissociation etl'extraction des résidus, qui sont dirigés vers un ballond'accumulation 14.

Les résidus 15 sont alors évacués et sont susceptiblesd'être utilisés par exemple comme goudron ou bitume pour laréalisation des routes. Ils peuvent être également utiliséscomme combustibles.

La colonne de distillation sous vide 10 est depréférence associée à un évaporateur d'épuisement de fond decolonne 13 permettant d'améliorer son efficacité. Une partiede l'énergie nécessaire à l'élévation de la température deshuiles uîjagées avant l’adjonction de la base pure provient depréférence de la récupération d'énergie effectuée sur lescoupes d'huile de base lubrifiantes 11, 12 de la sortie decolonne 10.

Les huiles usagées sont avantageusement filtrées lorsde leur récupération et lors de leur sortie du réservoir destockage 2, de manière à éliminer les particules solidesqu'elles peuvent contenir.

Différentes pompes non représentées assurent lacirculation du mélange et des produits extraits à traversl'installation décrite.

Le procédé et l'installation de l'invention permettentdonc à partir des huiles usagées d'obtenir des huiles de basede qualités diverses réutilisables, des résidus utilisables,de l'eau, des hydrocarbures légers et du gas-oil.

Tous les produits obtenus sont donc réutilisables, c'est la raison pour laquelle ce procédé permet d'éviter les principaux risques de pollution.

Ce procédé permet d'obtenir un taux minimum de récupération de 90%. Ce taux est le rapport en masse des 7 010185 quantités d'huiles récupérées par ce procédé industriel, parrapport à celui des huiles récupérées en laboratoire, dans desconditions optimum indépendantes de toute considérationéconomique.

Dans un mode de réalisation alternatif, l'éliminationdes déchets est réalisée par un dispositif de centrifugation.

Les deux modes d'élimination des déchets, colonne dedistillation et centrifugation peuvent être combinées.

Toutefois, le mode de réalisation préféré met en oeuvrela colonne de distillation sous vide associée à un évaporateurd'épuisement de fond de colonne. Il est ainsi possibled'obtenir un taux de récupération en coupe d'huile de baselubrifiante excellent, de diminuer les coûts d'investissementet d'exploitation par rapport aux autres procédés derégénération connus, d'obtenir des huiles régénérées aussiperformantes que les huiles de base neuves et dréliminer decelles-ci la quasi-totalité des métaux.

De plus, toutes les impuretés sont contenues dans leursrésidus qui, comme déjà indiqué,, sont facilementvalorisables. L'installation de l'invention peut être mise en oeuvreaisément dans les meilleures conditions de fiabilité. L'exemple chiffré suivant illustre la mise en oeuvre de1'invention.

En a), on a indiqué le résultat de la distillation sousvide des huiles usagées en laboratoire en fournissant lescomposants et leurs caractéristiques précises.

En b) , on a représenté le résultat de la distillationobtenu par un procédé antérieur, sans adjonction de base. Ceprocédé doit, selon l'art antérieur, être suivi du traitementchimique de finition, par un procédé traditionnel à l'acide età la terre dont on a indiqué plus haut les inconvénients. Lesrésultats de ce traitement sont représentés en c).

En d), on a représenté la régénération des huiles selon le procédé industriel revendiqué. 8 010185

Dans ces différents tableaux, les produits sont lescomposants récupérés.

Rdt représente leur rendement (Rapport en masse de laquantité récupérée par rapport à la quantité initiale d’huileusagée à rénégérer). T.A.N. représente leur acidité (teneur acid number). VIS 40*C représente leur viscosité à 40,’C exprimée encentistocks.

La couleur est exprimée par rapport à des couleurs deréférence normalisées. Plus la valeur numérique Indiquée estfaible, meilleure est la couleur et l'apparence est uneindication qualitative.

Ba représente le baryum, Ca le calcium, Pb le plomb, Znle zinc, P le phosphore, Cr le chrome, Fe le fer et Si lesilicium.

La. comparaison du tableau c) avec le tableau d) faitressortir la qualité supérieure des coupes d'huiles de baseobtenues selon l'invention. En particulier les teneurs enmétaux dans les huiles récupérées sont très inférieures et lerendement est plus Important. De plus l'ensemble des coupesest aisément réutilisable.

Le;s essais moteurs des huiles régénérées selonl'invention ont montré leur équivalence aux huiles neuves.Elles sont plus performantes que celles régénérées par lesprocédés connus.

Les signes de référence insérés après les caractéris-tiques techniques mentionnées dans les revendications, ontpour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières,et n'en limitent aucunement la portée. 010185 A)

VI *Η

οP<ΰΜΟΛ(0ι—I 3 (0 tn Φ 'Φ Ο «β η 3 ηΦΓ—ι•Η3Λ Λ Φ Ό

C Ο •Η Ρ «3 Ρ en •ri a <Ü

APPARENCE H Λ 3 O H P trouble g in W X A in ·# «T 5 V I i 1 O υ u • t" m O σι o 00 ·* P X s X en CS P» en u 'N 1 1 1 H v-* > Cn • Z K rH in σ> • O O r- < « X X X • en CS O O 1 i I P· 6 KO in O O en O P O rH n Ό en ΙΠ Ό OP s s X X X X PC —' •4< m n en CO rH es r-i Φ en Φ Φ U E« h Ό d H 'Φ M Φ □ tjl 3 tn û 'Φ O tn O i—i rH r-1 W a •K 3 w ü O Φ Φ T3 + Φ 1 eu Ci •H P n 3 3 tn 3 n cd 0 0 'Φ CtJ Φ O t_> U ai W PU

Rendement de la distillation: 66,45% 10 010185 (Art antéri gni*)

Si i _l f" r~ va es va 327 ί 228 in en *. *» es tu «ί· O O in fe oo V V 00 uo in un en *· S H O O O va O in V V V m o rH > o un O en Λ CO V r-( es σ\ «n· uo G en N UD V V CS en CO CP en es Λ rH CA ift P. rS va un m es rH (S o fl en r—< rM <P U va V V V n· fl CS CS (S un ffl 00 V V V CO Φ Φ © 'Φ 1-i Ό Cn 'Φ fl CP 3 en '© 0 3 A rH iH Ή 3 Φ Φ Φ O Ό r-1 CU eu 1 •H •H 3 3 en en 3 O O fl Ό K U CJ O ai

Rendement de la distillation: 62,35% 11 010185

M

U

Z ë

CU Λ Φ

rH 43 3 Ο Μ Ε«

CQ «+ +U U ιη ιη

VI

G 3 vi

O

P 3

H

O 43 3 Η g ο υ ιΠ *» ιηκ η Φ (d ιη ιη ιη h Ο

V ιη κ Ο

V 3 3

G

O

•H

P 3 (Art Antérieur) ο <—«ί Ρη

ΙΛ U κ > ο ιη> ο C0 ·. κ *nomm ι-

Cm

G tsa ιη mν ν i

l—i rM

V V

Z

H

Cn

«>«✓ > H If)HO Ori* s *» O O ! Λ

Pi in in 4-1 X) c*°Pi — en vo m r- σ> <n i-H O CN m r-l K s S K «» *» vo cH «t o o rH «3 (S rd 3 rt

CM CN

V V w

El n § § eu « 3 4-» 3 VJ Φ W • P G Φ Φ υ •d P 'Φ 3 -Ut G •ü •d ε « +i ιφ U Φ *—* 3 G tn 3 U d G Φ 'Φ O V) VI P Φ /—K Φ i—l S H H w Φ 3 s •H Φ 3 P n en eu d 0 P φ Φ •o + M ai -d 04 3 1 h eu eu •d Φ p ε Φ n 3 3 3 « 3 eu d -d G G 3 M o o 'Φ 3 φ G φ Φ U POU Pi W + P< υ E- Φ

P 'Φ en 'Φ

Φeu3 iO

Φ

U

M 3

O Φ eu 3

O

U

•K

P

VJ

•H Ό 3 <3

P d

O eu eu 3

M

M <d eu >φ <#> r-l«d 3ΓΜ U"» rdin 3m o G <*» O en •d O P -3 md 03'Φ G ” 'Φ Gen o'Φ -dd P 3 3 d rd '<ü — Φ eu P3 G T3 U Φ P 'φ ε d φ G Φ PΦ -d ε xj 3 φ G dX P G 3 'Φ Φ 3 d ce Fn eu

12 010185 d) Régénération des huiles à l’usine selon 1'invention

H

Z

S £

Ai

O

O «a· +·>V} en o h > θ' v.

S o « θ' g 4.Ί *·"·»•d d*>A v_. en &amp;<

H »

Q

O

Pi P<

tn « tq+ + +U U U un m

·» *HN(N I m tri hO CO Ch ««**·ms m <j· f> oq 1

(S H HOOO

H K K

OOOI rH t~~ ChG* > Ch «* *. K K *. m cm Φ Oh rr cm

Φ ΦΜ V-Φ hθ' 3'Φ O •rl 3 Ο Φ Φ XJI G Λ·Ηw 3 3 wG Ο Ο 'Φa u u « Φ u

G Φ « w w + 3 d w σ\ m x• 3+-> dUi 4->•ri 'ΦΌ 6 GU] φΦ

+J

M

Φ ΦA G Φ

+ H

•rl M ΓΌ m 122 | σι r- CM Φ m ·* 0 0,5 «* MS A V V rH MS tn in m M S 0 S 0 S 0 O U V V V "J" in in m <3· MS A V V σ> CM G iH r-H i-4 O O in N V V V m G CM CM co co C'· A V V ko CM (Cl rd r-J rH M· CM M> U V V V r-· <a <N CM CM (N m m V V V rH légère lourde r—l φ φ oi du G G i Ή 3 3 w w 0 0 ni 'Φ U U

0 A m

G

G tn Φ

M •ri o

P 3

M

O Λ

G

rH 3 3

G

O

H +» ni

rH r-i •ri

+J

Ui •ri Ό

G

rH '3

+J

H

O

G Ά

G

M

H 3

G 'ΦdP r-im> 3l> ü». r-iCM GMS ü

G

O

•H

+J 3

M 'Φ 'ϊ-'ί

LD M' σ> G ·· 'Φ G Cn 0'Φ ·Η M -P G G l-trH 'φ Z—Sr g+j φ 3 G T3 U Φ 'Φ E μ M Φ G +J Φ Φ •H H Ό G Φ M T3 X 4-1 G 3 'Φ Φ id M A Eh Ci

Claims (8)

13 010185 Procédé REVENDICATIONS de régénération lubrifiantes usagées comportant une d'huilesétape de traitement par une base forte, caractérisé en ce qu'ilcomprend les étapes de traitements successivessuivantes : a) évaluation des concentrations en fuel, acidegras et chlore et élimination des huiles contenant unpourcentage trop élevé de l'un de ces composés; b) préchauffage dans lequel les huiles àrégénérer sont portées à une température compriseentre 120 et 250"C; c) adjonction d'une base forte en solutionaqueuse en raison de 1 à 3% de base pure, en massed'huile lubrifiante; et d) déshydratationhydrocarbures légers; e) extraction et(stripping); f) extraction des extraction des récupération de gas-oil impuretés par distillation fractionnée sous vide assurant la séparation en huilesde base lubrifiantes, d'une part, et en résiduconcentrant toutes les impuretés, d'autre part.

2. Procédé de régénération d'huileslubrifiantes usagées selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'étape de déshydratation etd'extraction des hydrocarbures légers s'effectue pardétente (flash).

3. Procédé de régénération d'huileslubrifiantes usagées selon l'une des revendications 1et 2, caractérisé en ce que la colonne de distillationsous vide coopère avec un évaporateur d'épuisement defond de colonne.

4. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon une quelconque des PCT/FR 04/00308 Dr. 297D PCT 200 t<<. t CU 10 15 20 25 30 010185 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la baseforte est de 1'hydroxyde de sodium et/ou de potassium.

5. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon la revendication 4,caractérisé en ce que la base forte est de 1’hydroxydede sodium.

6. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon La revendication 4,caractérisé en ce que la base forte est de l'hydroxydede potassium.

7. Installation de régénération d'huilesusagées comportant: - un réservoir (2) de stockage des huilesusagées, - des moyens de préchauffage (3) des huilesusagées , - des moyens de stockage (4) d'une base forte, - des moyens de mélange (5) de la base forte enuns proportion déterminée aux huiles usagées, - une unité d'extraction de l'eau et deshydrocarbures légers par détente (6) (flash), - une unité d'extraction du gas-oil (8)(stripping, et - des moyens d'extraction des impuretés (10,14) comportant une unité de distillation sous vide(10).

8. Installation de régénération d'huilesusagées selon la revendication 7, caractérisée en ceque l'unité de distillation sous vide (10) estassociée à un évaporateur (13) d'épuisement de fond decolonne.