WO1994021761A1 - Procede et installation de regeneration d'huiles lubrifiantes - Google Patents

Procede et installation de regeneration d'huiles lubrifiantes Download PDF

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WO1994021761A1
WO1994021761A1 PCT/FR1994/000308 FR9400308W WO9421761A1 WO 1994021761 A1 WO1994021761 A1 WO 1994021761A1 FR 9400308 W FR9400308 W FR 9400308W WO 9421761 A1 WO9421761 A1 WO 9421761A1
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oils
extraction
lubricating oils
strong base
impurities
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PCT/FR1994/000308
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Med Hedi Merchaoui
Naceur Khalef
Abdelhafidh Jaafar
Achour Ouazzane
Med Ali Boufahja
Salah Meziou
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Societe Tunisienne De Lubrifiants-Sotulub
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
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    • C10M175/0025Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by thermal processes

Definitions

  • the invention relates to a method and an installation for regenerating used lubricating oils.
  • Lubricating oils generally undergo modifications and alterations during their use, which implies their more or less frequent renewal.
  • oils After use, these oils generally contain solid residues, degraded additives, combustion residues, etc.
  • the objective of the present invention is therefore the development of a process for the regeneration of used lubricating oils which are low or non-polluting and whose implementation can be carried out under good economic conditions.
  • the invention relates to a process for regenerating used lubricating oils in which used lubricating oils are subjected to the following successive treatment steps: a) preheating, b) addition of a strong base, c) extraction of impurities .
  • the invention comprises the following characteristics taken in all their possible combinations:
  • the oils to be regenerated are brought to a temperature between 120 and 250 ° C. This temperature is preferably between 140 and 160 ° C. -
  • the strong base is in aqueous solution.
  • the strong base is added at a rate of 1 to 3% by mass of pure base.
  • the treated mixture is subjected to a step of extraction and recovery of gas oil (stripping).
  • gas oil stripping.
  • the elimination of waste is obtained by fractional vacuum distillation ensuring the separation into lubricating base oils, on the one hand, and in residue concentrating all the impurities, on the other hand.
  • the vacuum distillation column cooperates with a column bottom exhaust evaporator.
  • the strong base is sodium or potassium hydroxide.
  • the invention also relates to an installation for regenerating used oils allowing the implementation of the process mentioned above.
  • This installation includes: - a used oil storage tank,
  • this installation also comprises, between the means for mixing the strong base with the used oils and the means for eliminating waste, a unit for extracting water and light hydrocarbons by expansion (flash ) and a gas oil extraction unit (stripping).
  • the means for extracting impurities preferably comprise a distillation unit associated with a column bottom exhaust evaporator.
  • the waste oils collected can have various origins, for example motor oil, gear oil or hydraulic oil, turbine oil,
  • the regeneration process of the invention essentially aims at eliminating light components, such as petrol, diesel and water, but does not allow components as heavy as the oils themselves to be eliminated. - same but having different physical properties. It could be, for example, fuel whose elimination or treatment could only be obtained by a complete refining process. Excessive chlorine content in the mixtures could lead to premature wear of the installation.
  • Chlor Test which makes it possible to detect the presence of chlorides.
  • a copper wire dipped in used oil is presented to the flame.
  • a greenish flame indicates the presence of chlorides.
  • the "Drop Test” detects the presence of fuel. A drop of oil is deposited on a chromatographic paper. A concentric spot with a yellowish halo indicates the presence of fuel.
  • the "Fat Test” can detect the presence of fatty acids in oils. 2 ml of used oil is heated in the presence of a soda tablet: when the oil freezes, after cooling, this means that fatty acids are present. The waste oils collected 1 having successfully undergone these various tests are combined in a tank 2.
  • Preheating means 3 bring the oils taken from the tank 2 to a temperature between 120 and 250 “C and preferably between 140 and 160" C.
  • a base stored elsewhere in a tank 4 is supplied and mixed by means 5 with the preheated waste oil.
  • a quantity of pure base of between 1 and 3% by mass is added to the used oils.
  • This rate can advantageously be specified according to the quality of the used oils and the nature of the base used.
  • the base used is a strong base, preferably sodium or potassium hydroxide.
  • a strong base preferably sodium or potassium hydroxide.
  • Used oils brought to a high temperature, added with a strong base, feed a unit 6 for the extraction of water and light hydrocarbons by flash (flash).
  • flash the evaporation of water is produced by the sudden expansion of the mixture in a balloon.
  • Water and light hydrocarbons are extracted and the remaining mixture is directed to a gas oil extraction unit (stripping). This elimination is carried out by distillation in a column.
  • the gas oil 9 is then evacuated and the remaining mixture is led to a distillation column 10 allowing the fractionation of the mixture into lubricating base oil sections and the separation of the residue where all the impurities are concentrated.
  • Base oils can be separated at different levels depending on the number of cuts desired. Good results have been obtained by separating, on the one hand, a base oil of 150 Neutral 11 and a base oil of 400 to 500 Neutral 12.
  • the distillation column 10 is a traditional vacuum column which allows the dissociation and extraction of the residues, which are directed to an accumulation flask 14.
  • the residues 15 are then removed and are capable of being used, for example, as tar or bitumen for the construction of roads. They can also be used as fuels.
  • the vacuum distillation column 10 is preferably associated with a column bottom exhaustion evaporator 13 making it possible to improve its efficiency.
  • Part of the energy required to raise the temperature of the used oils before adding the pure base preferably comes from the energy recovery carried out on the lubricating base oil cups 11, 12 of the outlet. of column 10.
  • the used oils are advantageously filtered during their recovery and when they leave the storage tank 2, so as to remove the solid particles which they may contain.
  • the process and the installation of the invention therefore make it possible, from used oils, to obtain base oils of various reusable qualities, usable residues, water, light hydrocarbons and gas oil.
  • This process provides a minimum recovery rate of 90%. This rate is the mass ratio of quantities of oils recovered by this industrial process, compared to that of oils recovered in the laboratory, under optimum conditions independent of any economic consideration.
  • the elimination of waste is carried out by a centrifuge device.
  • the preferred embodiment uses the vacuum distillation column associated with a column bottom exhaust evaporator. It is thus possible to obtain an excellent recovery rate in terms of lubricating base oil, to reduce investment and operating costs compared to other known regeneration processes, to obtain regenerated oils as efficient as new base oils and to remove from them almost all of the metals.
  • the installation of the invention can be implemented easily under the best conditions of reliability.
  • Yield represents their yield (Mass ratio of the quantity recovered compared to the initial quantity of used oil to be regenerated).
  • T.A.N. represents their acidity (acid number content).
  • VIS 40 * C represents their viscosity at 40 * C expressed in centistocks.
  • Color is expressed relative to standard reference colors. The lower the numerical value indicated, the better the color and appearance is a qualitative indication.
  • Ba represents barium, Ca calcium, Pb lead, Zn zinc, P phosphorus, Cr chromium, Fe iron and Si silicon.
  • Comparison of table c) with table d) shows the superior quality of the base oil cuts obtained according to the invention.
  • the metal contents in the oils recovered are much lower and the yield is greater.
  • all of the cups are easily reusable.

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Abstract

Procédé et installation de régénération d'huiles usagées comportant: un réservoir (2) de stockage des huiles usagées, des moyens de préchauffage (3) des huiles usagées, des moyens de stockage (4) d'une base forte, des moyens de mélange (5) de la base forte en une proportion déterminée aux huiles usagées, des moyens d'élimination des déchets (10, 14).

Description

Procédé et installation de régénération d'huiles lubrifiantes
L'invention concerne un procédé et une installation de régénération d'huiles lubrifiantes usagées.
Les huiles lubrifiantes subissent généralement des modifications et des altérations lors de leurs utilisations, ce qui implique leur renouvellement plus ou moins fréquent.
L'élimination ou la régénération de ces huiles usagées est jusqu'à présent une source de pollution importante.
Après utilisation, ces huiles contiennent généralement des résidus solides, des additifs dégradés, des résidus de combustion, etc.. .
Différents procédés de récupération ont été développés jusqu'à présent. Les huiles dégradées sont tout d'abord récupérées et ces huiles d'origines diverses sont quelquefois mélangées à des produits plus ou moins étrangers susceptibles de perturber les procédés de régénération.
Jusqu'à présent les procédés les plus utilisés comportent une étape de traitement des huiles usagées et récupérées par l'acide sulfurique puis leur neutralisation à la chaux et au carbonate de sodium et enfin la décoloration à la terre activée et la filtration.
Ce type de procédé permet la récupération d'une partie des huiles usagées, mais génère des déchets non réutilisables fortement polluants.
Le taux de récupération des installations 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'autres procédés de récupération basés sur l'hydrofinissage de l'huile après traitement thermique et sa distillation sous vide. L'hydrogénation de l'huile est produite par des catalyseurs d'hydrodésulfuration et d'hydrodésazotation.
Au cours de la mise en oeuvre de ces procédés, les catalyseurs sont progressivement épuisés et donnent finalement naissance à des produits non réutilisables fortement polluants. Par ailleurs, ces procédés sont encore plus coûteux.
L'objectif de la présente invention est donc la mise au point d'un procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées peu ou non polluant et dont la mise en oeuvre puisse être faite dans de bonnes conditions économiques.
C'est également un but de la présente invention de proposer un procédé de régénération d'huiles usagées permettant un taux de récupération en huile élevé.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées dans lequel des huiles lubrifiantes usagées sont soumises aux étapes de traitement successives suivantes: a) préchauffage, b) adjonction d'une base forte, c) extraction des impuretés.
Dans différents modes de réalisation préférés, l'invention comporte les caractéristiques suivantes prises selon toutes leurs combinaisons possibles:
- Avant le préchauffage les huiles usagées sont homogénéisées.
Lors de l'étape de préchauffage, les huiles à régénérer sont portées à une température comprise entre 120 et 250*C. Cette température est de préférence comprise entre 140 et 160'C. - La base forte est en solution aqueuse.
- La base forte est ajoutée à raison de 1 à 3% en masse de base pure.
- Une étape de détente (flash) réalisée après l'adjonction de la base forte et avant l'extraction des impuretés assure la déshydratation et l'extraction des hydrocarbures légers du mélange traité.
- Avant l'extraction des impuretés, le mélange traité est soumis à une étape d'extraction et de récupération du gas¬ oil (stripping). - L'élimination des déchets est obtenue par distillation fractionnée sous vide assurant la séparation en huiles de base lubrifiantes, d'une part, et en résidu concentrant toutes les impuretés, d'autre part. - La colonne de distillation sous vide coopère avec un evaporateur d'épuisement de fond de colonne.
- L'élimination des déchets est réalisée par centrifugation.
- La base forte est l'hydroxyde de sodium ou de potassium.
L'invention concerne également une installation de régénération d'huiles usagées permettant la mise en oeuvre du procédé mentionné plus haut.
Cette installation comporte: - un réservoir de stockage des huiles usagées,
- des moyens de mélange et d'homogénéisation des huiles initialement contenues dans le réservoir de stockage,
- des moyens de préchauffage des huiles usagées,
- des moyens de stockage d'une base forte, - des moyens de mélange de la base forte en une proportion déterminée, aux huiles usagées,
- des moyens d'élimination des déchets.
Dans un mode de réalisation préféré, cette installation comprend également, entre les moyens de mélange de la base forte aux huiles usagées et les moyens d'élimination des déchets, une unité d'extraction de l'eau et des hydrocarbures légers par détente (flash) et une unité d'extraction du gas¬ oil (stripping) .
Les moyens d'extraction des impuretés comportent de préférence une unité de distillation associée à un evaporateur d'épuisement de fond de colonne.
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. Les huiles usagées collectées peuvent avoir des origines diverses, il peut s'agir par exemple d'huile-moteur, d'huile d'engrenages ou d'huile hydraulique, d'huile turbine,
6 C • • • • 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'invention vise essentiellement l'élimination des composants légers, tels que l'essence, le gas-oil et l'eau, mais ne permet pas d'éliminer des composants aussi lourds que les huiles elles- mêmes mais ayant des propriétés physiques différentes. Il pourrait s'agir, par exemple, de fuel dont l'élimination ou le traitement ne pourrait être obtenu que par un procédé de raffinage complet. Une teneur excessive des mélanges apportés en chlore pourrait être susceptible de provoquer une usure prématurée de 1'installation.
Des huiles collectées contenant donc un pourcentage trop élevé de fuel, d'acide gras ou de chlore devraient être éliminées. Afin d'évaluer les concentrations en ces différents composés, on pratique les tests bien connus en eux mêmes en usage dans le domaine.
Parmi ceux-ci on peut citer le "Chlor Test" qui permet de détecter la présence des chlorures. Un fil de cuivre trempé dans l'huile usagée est présenté à la flamme. Une flamme verdâtre indique la présence de chlorures.
Le "Drop Test" permet de détecter la présence de fuel. Une goutte d'huile est déposée sur un papier chromatographique. Une tache concentrique avec une auréole jaunâtre 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. Les huiles usagées collectées 1 ayant subi avec succès ces différents tests sont réunies dans un réservoir 2.
Elles sont alors mélangées soit à l'intérieur même du réservoir, soit lors de leur extraction par des moyens classiques non représentés sur la Figure.
Des moyens de préchauffage 3 portent les huiles prélevées du réservoir 2 à une température comprise entre 120 et 250"C et de préférence entre 140 et 160"C.
Une base stockée par ailleurs dans un réservoir 4 est apportée et mélangée par des moyens 5 aux huiles usagées préchauffées.
De préférence, une quantité de base pure comprise entre 1 et 3% en masse est ajoutée aux huiles usagées.
Ce taux peut être avantageusement précisé en fonction de la qualité des huiles usagées et de la nature de la base utilisée.
La base utilisée est une base forte, de préférence de l'hydroxyde de sodium ou de potassium. On peut également envisager d'utiliser un mélange de ces bases. Les huiles usagées, portées à une température élevée, additionnées de base forte, alimentent une unité 6 d'extraction de l'eau et des hydrocarbures légers par détente (flash). Dans une telle unité, 1'évaporation de l'eau est produite par l'expansion brutale du mélange dans un ballon. L'eau et les hydrocarbures légers sont extraits et le mélange restant est dirigé vers une unité 8 d'extraction de gas-oil (stripping). Cette élimination est réalisée par distillation dans une colonne.
Le gas-oil 9 est alors évacué et le mélange restant est conduit vers une colonne de distillation 10 permettant le fractionnement du mélange en coupes d'huile de base lubrifiantes et la séparation du résidu où se concentrent toutes les impuretés.
Les huiles de base peuvent être séparées à différents niveaux selon le nombre de coupes recherché. On a obtenu de bons résultats en séparant, d'une part, une huile de base de 150 Neutral 11 et une huile de base de 400 à 500 Neutral 12.
La colonne de distillation 10 est une colonne traditionnelle sous vide qui permet la dissociation et l'extraction des résidus, qui sont dirigés vers un ballon d'accumulation 14.
Les résidus 15 sont alors évacués et sont susceptibles d'être utilisés par exemple comme goudron ou bitume pour la réalisation des routes. Ils peuvent être également utilisés comme combustibles.
La colonne de distillation sous vide 10 est de préférence associée à un evaporateur d'épuisement de fond de colonne 13 permettant d'améliorer son efficacité. Une partie de l'énergie nécessaire à l'élévation de la température des huiles usagées avant l'adjonction de la base pure provient de préférence de la récupération d'énergie effectuée sur les coupes d'huile de base lubrifiantes 11, 12 de la sortie de colonne 10. Les huiles usagées sont avantageusement filtrées lors de leur récupération et lors de leur sortie du réservoir de stockage 2, de manière à éliminer les particules solides qu'elles peuvent contenir.
Différentes pompes non représentées assurent la circulation du mélange et des produits extraits à travers l'installation décrite.
Le procédé et l'installation de l'invention permettent donc à partir des huiles usagées d'obtenir des huiles de base de 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 quantités d'huiles récupérées par ce procédé industriel, par rapport à celui des huiles récupérées en laboratoire, dans des conditions optimum indépendantes de toute considération économique. Dans un mode de réalisation alternatif, l'élimination des déchets est réalisée par un dispositif de centrifugation.
Les deux modes d'élimination des déchets, colonne de distillation et centrifugation peuvent être combinées.
Toutefois, le mode de réalisation préféré met en oeuvre la colonne de distillation sous vide associée à un evaporateur d'épuisement de fond de colonne. Il est ainsi possible d'obtenir un taux de récupération en coupe d'huile de base lubrifiante excellent, de diminuer les coûts d'investissement et d'exploitation par rapport aux autres procédés de régénération connus, d'obtenir des huiles régénérées aussi performantes que les huiles de base neuves et d'éliminer de celles-ci la quasi-totalité des métaux.
De plus, toutes les impuretés sont contenues dans leurs résidus qui, comme déjà indiqué,.., sont facilement valorisables.
L'installation de l'invention peut être mise en oeuvre aisément dans les meilleures conditions de fiabilité.
L'exemple chiffré suivant illustre la mise en oeuvre de 1'invention. En a) , on a indiqué le résultat de la distillation sous vide des huiles usagées en laboratoire en fournissant les composants et leurs caractéristiques précises.
En b) , on a représenté le résultat de la distillation obtenu par un procédé antérieur, sans adjonction de base. Ce procédé doit, selon l'art antérieur, être suivi du traitement chimique de finition, par un procédé traditionnel à l'acide et à la terre dont on a indiqué plus haut les inconvénients. Les résultats de ce traitement sont représentés en c) .
En d) , on a représenté la régénération des huiles selon le procédé industriel revendiqué. Dans ces différents tableaux, les produits sont les composants récupérés.
Rdt représente leur rendement (Rapport en masse de la quantité récupérée par rapport à la quantité initiale d'huile usagée à rénégérer) .
T.A.N. représente leur acidité (teneur acid number) .
VIS 40*C représente leur viscosité à 40*C exprimée en centistocks.
La couleur est exprimée par rapport à des couleurs de référence normalisées. Plus la valeur numérique indiquée est faible, meilleure est la couleur et l'apparence est une indication qualitative.
Ba représente le baryum, Ca le calcium, Pb le plomb, Zn le zinc, P le phosphore, Cr le chrome, Fe le fer et Si le silicium.
La comparaison du tableau c) avec le .tableau d) fait ressortir la qualité supérieure des coupes d'huiles de base obtenues selon l'invention. En particulier les teneurs en métaux dans les huiles récupérées sont très inférieures et le rendement est plus important. De plus l'ensemble des coupes est aisément réutilisable.
Les essais moteurs des huiles régénérées selon l'invention ont montré leur équivalence aux huiles neuves. Elles sont plus performantes que celles régénérées par les procédés connus.
Les signes de référence insérés après les caractéris¬ tiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée.
Figure imgf000011_0001
a) Distillation des huiles usagées au laboratoire
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0002
Rendement de la distillation: 66,45%
b) Distillation des huiles usagées à l'usine sans recours au pré-traitement alcalin
(Art antérieur)
Figure imgf000012_0001
Rendement de la distillation: 62,35%
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
Rendement de la régénération: 55,21%
Taux de récupération: 83,09% (calculé par rapport à la distillation au laboratoire sans prétraitement)
d) Régénération des huiles à l 'usine selon l ' invention
Figure imgf000014_0001
Rendement de la régénération: 62,76%
Taux de récupération: 9' ,Λ5% (calculé par rapport à la distillation au laboratoire sans prétraitement)

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées dans lequel les huiles lubrifiantes usagées sont soumises aux étapes de traitements successives suivantes: a) préchauffage dans lequel les huiles à régénérer sont portées à une température comprise entre 120 et 250'C, b) adjonction d'une base forte en solution aqueuse en raison de 1 à 3% en masse de base pure, c) extraction des impuretés.
2. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on effectue une étape de détente (flash) après l'adjonction de la base forte et avant l'extraction des impuretés, assurant ainsi la déshydratation et l'extraction des hydrocarbures légers du mélange traité.
3. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon la revendication 2, caractérisé en ce que, avant l'extraction des impuretés, le mélange traité est soumis à une étape d'extraction et de récupération de gas-oil (stripping).
4. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élimination des déchets est obtenue par distillation fractionnée sous vide assurant la séparation en huiles de base lubrifiantes, d'une part, et, en un résidu concentrant toutes les impuretés, d'autre part.
5. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon la revendication 6, caractérisé en ce que la colonne de distillation sous vide coopère avec un evaporateur d'épuisement de fond de colonne.
6. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élimination des déchets est réalisée par centrifugation.
7. Procédé de régénération d'huiles lubrifiantes usagées selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la base forte est de l'hydroxyde de sodium et/ou de potassium.
8. Installation de régénération d'huiles usagées comportant: - un réservoir (2) de stockage des huiles usagées,
- des moyens de préchauffage (3) des huiles usagées,
- des moyens de stockage (4) d'une base forte,
- des moyens de mélange (5) de la base forte en une proportion déterminée aux huiles usagées, - des moyens d'élimination des déchets (10, 14).
9. Installation de régénération d'huiles usagées selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend entre les moyens de mélange (5) de la base forte aux huiles usagées et les moyens d'élimination des déchets (10, 13, 14), une unité d'extraction de l'eau par détente (6) (flash) et une unité d'extraction du gas-oil (8) (stripping) et que les moyens d'extraction des impuretés (10, 13, 14) comportent une unité de distillation sous vide (10) associée à un evaporateur (13) d'épuisement de fond de colonne.
PCT/FR1994/000308 1993-03-22 1994-03-21 Procede et installation de regeneration d'huiles lubrifiantes WO1994021761A1 (fr)

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