WO2023242057A1 - Fluides caloporteurs à base d'huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées - Google Patents

Fluides caloporteurs à base d'huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées Download PDF

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WO2023242057A1
WO2023242057A1 PCT/EP2023/065462 EP2023065462W WO2023242057A1 WO 2023242057 A1 WO2023242057 A1 WO 2023242057A1 EP 2023065462 W EP2023065462 W EP 2023065462W WO 2023242057 A1 WO2023242057 A1 WO 2023242057A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lubricating oil
refined
partly
heat transfer
equal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/065462
Other languages
English (en)
Inventor
Paula USSA ALDANA
Arnaud RONCELIN
David KUPIEC
Original Assignee
Totalenergies Onetech
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Filing date
Publication date
Application filed by Totalenergies Onetech filed Critical Totalenergies Onetech
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat transfer fluids. More precisely, the present invention relates to the use of re-refined lubricating oils for the formulation of heat transfer fluids.
  • Heat transfer fluids find application in many systems, in which they allow heat to be transported between different temperature sources.
  • heat exchangers for example cooling systems for thermal or electric motors, such as vehicle engines, refrigerators, boilers, air conditioners, thermal solar collectors, radiators of electrical circuits, in particular in the case of high-power electrical or electronic transformers, coal, fuel oil, gas or nuclear thermal power plants, wastewater heat exchangers.
  • thermal or electric motors such as vehicle engines, refrigerators, boilers, air conditioners, thermal solar collectors, radiators of electrical circuits, in particular in the case of high-power electrical or electronic transformers, coal, fuel oil, gas or nuclear thermal power plants, wastewater heat exchangers.
  • heat transfer fluids must satisfy two requirements: on the one hand, they must allow thermal energy to be transferred efficiently and, on the other hand, it is essential that the heat transfer fluid does not damage the system in which it is used, or does not itself degrade during use.
  • the efficiency of heat transfer depends mainly on the thermo-physical properties of the base fluid, in particular the specific heat capacity, thermal conductivity, density and viscosity of the fluid, but also on the hydraulic performance of the heat transfer fluid.
  • a heat transfer fluid must remain pumpable over the temperature range in which it must circulate in a given system.
  • the viscosity and the viscosity profile with the temperature of the heat transfer fluid thus determine its hydraulic performance.
  • Water is commonly used as a base liquid for heat transfer fluids, due to its natural availability and the lack of impact of its implementation on the environment. In fact, water is an excellent vector of thermal energy due to its thermal capacity high specificity, its high thermal conductivity and its low viscosity.
  • a significant limitation of the use of water as a heat transfer fluid is that it freezes at a relatively high temperature of 0°C, making it unsuitable for use in many systems requiring operating temperatures below 0°C. Additionally, water-based heat transfer fluids are naturally corrosive and can cause significant damage to the systems in which they operate. To get around these limitations, a large number of heat transfer fluids have been developed in which freezing point depressants are added to water to lower its freezing temperature, along with various additives to control corrosion.
  • Mineral oils from petroleum refining have also been proposed as base liquids for heat transfer fluids, in particular for applications in systems in which the fluid is likely to be brought to high temperatures.
  • the present invention aims to propose new heat transfer fluids meeting these expectations. More particularly, the inventors have discovered that recycled lubricating base oils are particularly suitable for their use as heat transfer fluids.
  • the invention concerns, according to a first of its aspects, the use of a composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined as a heat transfer fluid.
  • lubricating oil at least partly re-refined also called more simply in the remainder of the text "re-refined oil”, “regenerated oil” or even “recycled oil”, designates a oil derived at least in part from a used lubricating composition having been subjected to one or more treatment steps known as re-refining treatment.
  • used lubricating composition (or more simply “used lubricant” or “used lubricating oil”) is intended to mean any lubricating composition having been used for the lubrication of moving parts, in particular metal parts, of a mechanical system, such as and not limited to bearings, gears or motors.
  • Used lubricating oil can come from different sources.
  • it may be a lubricant used for the lubrication of a motor system, in particular "mobile”, or even for the lubrication of a so-called industrial system, especially “stationary”.
  • used lubricating oils include a number of degradation products derived from the oil itself or from the additives it contains, as well as metal particles, metal oxides and other elements, for example from the engine.
  • a used oil may contain in particular a high content of undesirable elements, for example calcium (Ca), iron (Fe), magnesium (Mg), sodium (Na), nickel (Ni), phosphorus (P ), silicon (Si), chlorine (Cl), zinc (Zn) etc.
  • a re-refined lubricating oil is thus an oil obtained at the end of one or more stages of treatment of a used lubricant, aimed at eliminating, at least in part, a certain number of contaminating elements present there, such as dust, water, fuel fractions, metallic elements and other residues resulting from the degradation of the additives present in the lubricant.
  • thermo-physical properties in particular in terms of volatility, density, viscosity index , flash point and thermal conductivity, which make them particularly suitable as heat transfer fluids.
  • recycled lubricating oils even exhibit thermo-physical properties for their use as a heat transfer fluid, superior to those of refined base oils, in other words virgin or new base oils.
  • a refined base oil also called “virgin” or “new” base oil, unlike re-refined lubricating oils, is an oil directly resulting from petroleum refining and not yet used.
  • the use of recycled lubricating oils as heat transfer fluids meets current expectations for reducing environmental impact and conserving resources.
  • the use of heat transfer fluids based on regenerated lubricating oils advantageously makes it possible to reduce the carbon footprint of the products, compared to the use of virgin base oils.
  • said re-refined lubricating oil(s) can be used as such, that is to say alone, in other words without additives, as a heat transfer fluid.
  • the invention thus concerns the use of at least one lubricating oil at least partly re-refined as a heat transfer fluid.
  • Said re-refined lubricating oil(s) may further be used in combination with one or more other ingredients. They may in particular be added with one or more additives, for example intended to promote the compatibility of the heat transfer fluid with the materials of the system for which it is intended, such as for example and without limitation anti-corrosion additives, antioxidant additives. , etc.
  • the heat transfer fluid according to the invention is advantageously formed mainly from said re-refined lubricating oil(s).
  • said re-refined lubricating oil(s) may represent more than 80% by weight of the total mass of the heat transfer fluid, in particular more than 90% by weight and more particularly more than 95% by weight, of the total mass of the heat transfer fluid.
  • Said re-refined lubricating oil(s) can also be used in combination with at least one new base oil.
  • the present invention also relates to the use of at least one lubricating oil at least partly re-refined to formulate or prepare a heat transfer fluid.
  • It also relates to a process or method for preparing a heat transfer fluid comprising at least one step consisting of obtaining a lubricating oil at least partly re-refined from a used lubricant.
  • the process for preparing a heat transfer fluid according to the invention may more particularly comprise the steps consisting of:
  • step (iii) optionally, supplement said at least partly re-refined lubricating oil from step (i), or the mixture of lubricating oils from step (ii), with at least one additive, in particular chosen from among anti-corrosion additives, friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improving agents, pour point lowering agents ( PPD), dispersants, antifoaming agents, and mixtures thereof.
  • the heat transfer fluid formulated according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil can be used for multiple applications, in particular as a coolant for a vehicle engine, as a heat transfer liquid in an air conditioning or heating circuit. of a building, etc.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to the use of a heat transfer fluid according to the invention, based on at least one lubricating oil at least partly re-refined, as a coolant.
  • a heat transfer fluid according to the invention based on at least one lubricating oil at least partly re-refined, as a coolant.
  • a coolant for a vehicle engine, for example an electric or hybrid vehicle.
  • the percentages are mass percentages. The percentages are therefore expressed in mass relative to the total mass of the composition.
  • Lubricating oil at least partly re-refined
  • the oil used to formulate a heat transfer fluid according to the invention is a lubricating oil at least partly re-refined, also called “regenerated oil” or “recycled oil”, in other words a lubricating oil derived from A used lubricating composition having been subjected to one or more re-refining treatment steps can be used according to the invention.
  • a used lubricating composition may be a mixture of several used lubricating compositions, coming from the same source or from several different sources.
  • the used lubricating compositions and, consequently, the regenerated lubricating oils comprise, in majority quantity, one or more base oils conventionally used in the field of lubricants, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or mixtures thereof. .
  • It can be a mixture of several base oils, for example a mixture of two, three, or four base oils.
  • base oils can be of natural origin, for example from plants or animals, such as vegetable, animal, fish oils, and their mixtures.
  • oils are rapeseed oil, canola oil, tall oil, sunflower oil, soybean oil, hemp oil, olive oil, linseed oil, mustard oil, palm oil, peanut oil, castor oil, coconut oil, animal fats, and mixtures thereof.
  • these base oils are oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) and presented in the following table, or their mixtures.
  • the used lubricating composition from which the regenerated lubricating oil used according to the invention is derived, may comprise at least 50% by weight of base oil(s) relative to its total weight, in particular at least 60% by weight of base oil(s), and more particularly between 60 and 99% by weight of base oil(s).
  • the re-refined lubricating oils used according to the invention advantageously have characteristics in terms of content of saturated compounds, sulfur content and viscosity index, satisfying the criteria defined by the API classification for group I oils. , II, III, IV and/or V, in particular for oils from groups I, II, III and/or IV.
  • the invention thus aims at the use as a heat transfer fluid of a composition formed in whole or in part from at least one lubricating oil at least in part re-refined, obtained at the end of one or more stages of treatment of a used lubricant based on one or more oils from groups I to V according to the API classification.
  • the re-refined lubricating oil used according to the invention can result from the treatment of a used lubricating composition having been used for the lubrication of a motor system, in particular "mobile”, that is to say including light vehicles, heavy goods vehicles, mobile machines called “off road”, or even marine vehicles.
  • the re-refined lubricating oil used according to the invention can come from the treatment of a used lubricating composition having been used for the lubrication of a so-called industrial system, in particular "stationary” ", that is to say including without limitation turbines, compressors, hydraulic systems, gears, or even forming or cutting machines.
  • a used lubricating composition, from which the regenerated lubricating oil used according to the invention is derived, may contain various conventional additives in the field of lubricants, such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressant (PPD) additives, dispersing agents, anti-foaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • friction modifier additives such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressant (PPD) additives, dispersing agents, anti-foaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • friction modifier additives such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressant (PPD) additives, dispersing agents, anti-foaming
  • the properties of the used lubricating composition are degraded due to its use, for a more or less long period, for the lubrication and/or cooling of a mechanical system, in particular a motor system, such as than a combustion engine.
  • used lubricating compositions may thus contain one or more additives described above and impurities resulting from the degradation of additives originally present in the lubricant, or resulting from wear of moving mechanical parts.
  • composition of the used lubricant can of course be different depending on the origin of the lubricant, its initial formulation and the fact that it may have been contaminated differently depending on its use.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention comes more particularly from a used lubricating composition having been subjected to one or more prior pre-treatment steps known in the field of re-refining used lubricants.
  • these treatment steps aim to eliminate, at least partially, water, solid particles, fuel and/or other contaminants, such as hydrocarbons.
  • polycyclic aromatics PAHs
  • PAHs polycyclic aromatics
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention comes from a used lubricant having been subjected to one or more prior stages of dehydration, distillation, filtration, hydrogenation, extraction liquid/liquid, decantation and/or passage of the used lubricant over an adsorbent material, preferably as detailed below.
  • the invention relates to the use, as a heat transfer fluid, of a composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined, in particular formed of at least one lubricating oil at least in re-refined part, preferably as described above, said at least partly re-refined lubricating oil being obtained from a used lubricating composition having been subjected to at least one or more stages of dehydration, distillation, filtration , hydrogenation, liquid/liquid extraction, decantation and/or passage of said used lubricating composition over an adsorbent material, preferably carried out under the conditions detailed below.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one dehydration step.
  • This dehydration step eliminates any water present in the used lubricant.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention thus comprises a water content less than or equal to 10% by mass, in particular less than or equal to 5% by mass, in particular less than or equal to 2% by mass and more particularly less than or equal to 1% by weight, relative to the total mass of said regenerated lubricating oil.
  • This dehydration can be carried out by any method known to those skilled in the art, for example by distillation, evaporation, decantation, heating or passing a flow of hot air through the used lubricating composition.
  • the dehydration step can be carried out at a temperature between 50°C and 250°C, preferably between 100°C and 200°C.
  • she can be operated at a pressure of between 50,000 and 150,000 Pa, preferably at atmospheric pressure.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior filtration step.
  • This filtration can be implemented by any method known to those skilled in the art.
  • This filtration step may or may not be a particle filtration step. It can for example be implemented by diatomaceous earth type systems.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one distillation step, preferably which follows a prior dehydration step.
  • Said distillation step(s) can be carried out by any technique known to those skilled in the art. This may, for example, be atmospheric distillation or even distillation under reduced pressure.
  • the distillations can for example be carried out at a temperature between 100°C and 500°C, preferably between 200°C and 400°C, more preferably between 300°C and 380°C. In particular, they can be operated at a pressure of between 25 and 2000 Pa, preferably between 50 and 1000 Pa, more particularly between 50 and 250 Pa.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior step of passing said used lubricating composition over an adsorbent material.
  • the adsorbent material advantageously makes it possible to selectively adsorb aromatic compounds, in particular PAHs.
  • an adsorbent material preferably over activated carbon
  • PAH polycyclic aromatic hydrocarbons
  • benzo[b]fluoranthene in particular chosen from chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[j]fluoranthene, benzo[k ]fluoranthene, benzo[e]pyrene, benzo[a]pyrene, dibenz[a,h]anthracene and/or benz[a]anthracene, of the used lubricating composition.
  • PAH polycyclic aromatic hydrocarbons
  • bypassage of the used lubricating composition over an adsorbent material is meant the flow of the used lubricating composition onto the adsorbent support.
  • the adsorbent materials can be, for example, activated carbon, zeolites, clays or functionalized porous compounds. Preferably, it is activated carbon.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention can be obtained from the treatment of a used lubricating composition according to the process described in document WO 2018/109208.
  • the quantity of activated carbon used is preferably between 0.5 and 60 g of activated carbon per liter of used lubricating composition, preferably between 0.5 and 50 g/L, preferably 1 to 50 g/L, preferably between 1 and 30 g/L, for example between 5 and 60 g/L, preferably between 5 and 50 g/L.
  • the flow rate of the used lubricating composition can be between lm 3 /h and 15 m 3 /h, for example between 5 and 10 m 3 /h.
  • the activated carbon is characterized by a density of between 200 and 500 kg/m 3 , for example measured according to the ASTDM D2854 standard.
  • the activated carbon is a coal coal, preferably comprising from 70 to 95%, advantageously from 80 to 90% by weight of carbon.
  • the step of passing the used lubricating composition onto an adsorbent support, preferably onto activated carbon, is advantageously preceded by the following preliminary steps:
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior stage of hydrogenation (or hydrotreatment), preferably which follows a prior stage of dehydration and/or of distillation.
  • Said hydrogenation step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art and consist, in general, of treating the lubricating oil with hydrogen generally in the presence of a catalyst.
  • a catalyst may contain for example at least one oxide or sulphide of at least one Group VI metal and/or at least one Group VIII metal, such as molybdenum, tungsten, nickel or cobalt, and a support, for example alumina, silica-alumina or a zeolite.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior step of liquid/liquid extraction using a solvent, preferably which follows a prior step of dehydration and/or or distillation.
  • a solvent preferably which follows a prior step of dehydration and/or or distillation.
  • liquid/liquid extraction using a solvent advantageously makes it possible to lighten a dark-colored used oil, to eliminate at least in part the bad odor or aromatic compounds, in particular PAHs.
  • Said extraction step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art. Extraction is generally carried out in a mixer-settler or in an extraction column, using a suitable extraction solvent.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior decantation step.
  • Said decantation step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art.
  • a re-refined lubricating oil used according to the invention is distinguished from a used lubricating oil, in particular due to the reduced content of certain undesirable contaminating elements, for example water, fuel, metallic elements or even certain heteroatoms.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention is in particular characterized by a silicon content of between 0 ppm and 300 ppm, in particular between 1 and 300 ppm.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention is in particular characterized by a phosphorus content less than or equal to 100 ppm, in particular between 0 ppm and 100 ppm, for example 0 ppm.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention can also be characterized by its content of one or more other elements chosen from chlorine, oxygen and nitrogen. It can for example have a chlorine content of between 0 ppm and 50 ppm, for example 0 ppm.
  • XRF X-ray fluorescence
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention is distinguished, due to its formation from a used lubricant, from a virgin or new base oil, oil directly from petroleum refining, or still native base oils, for example of natural origin, both in terms of its composition and its physicochemical properties.
  • thermo-physical and hydraulic properties particularly in terms of viscosity index, density, Noack volatility, flash point and/or thermal conductivity, and advantageously thermo-physical and hydraulic properties superior to those of a virgin base oil.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention has a kinematic viscosity measured at 100°C according to the ASTM D445 standard of between 2 and 12 mm 2 /s -1 , in particular between 3 and 10 mnr/s ' 1 .
  • the kinematic viscosity measured at 100°C according to the ASTM D445 standard of the at least partly re-refined lubricating oil is greater than or equal to 5 mm 2 /s, for example between 5 and 12 mm 2 /s , more particularly between 5 and 10 mm 2 /s.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention has a kinematic viscosity measured at 40°C according to the ASTM D445 standard of between 20 and 40 mm 2 /s, in particular between 25 and 35 mm 2 /s.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a viscosity index greater than or equal to 110.
  • the viscosity index of the lubricating oil at less partly re-refined can thus be between 110 and 130, in particular between 112 and 125.
  • the viscosity index can in particular be determined according to standard NF ISO 2909.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a Noack volatility less than or equal to 15%.
  • the Noack volatility of the at least partly re-refined lubricating oil can thus be between 8% and 15%.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a Noack volatility strictly less than 12%.
  • the Noack volatility of the at least partly re-refined lubricating oil can thus be between 8% and 11.9%.
  • the Noack volatility can in particular be determined according to the CEC L-40-93 standard.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a sulfur content of between 0.02% and 0.2% by weight, relative to the total mass of said regenerated lubricating oil.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a content of aromatic compound(s), greater than or equal to 0.5% by mass, in particular greater than or equal to 1% by mass, relative to the total mass of said regenerated lubricating oil.
  • the content of aromatic compound(s) in the regenerated lubricating oil can thus be between 1% and 25% by weight, in particular between 2.5% and 20% by weight, relative to the total mass of said oil. regenerated lubricant.
  • contents of these different elements can be determined using any method known to those skilled in the art, for example by X-ray fluorescence (RFX) or by infrared or ultraviolet spectroscopy.
  • RFX X-ray fluorescence
  • infrared or ultraviolet spectroscopy RFX-ray fluorescence
  • the re-refined lubricating oil used according to the invention advantageously has at least one, at least two, at least three, or even all of the following characteristics:
  • - a kinematic viscosity measured at 100°C according to the ASTM D445 standard greater than or equal to 5 mm 2 /s, for example between 5 and 12 mm 2 /s, more particularly between 5 and 10 mm 2 /s; - a viscosity index greater than or equal to 110, in particular between 110 and 130, in particular between 112 and 125;
  • Noack volatility less than or equal to 15%, in particular between 8% and 15%, preferably strictly less than 12%, more particularly between 8% and 11.9%;
  • a content of aromatic compound(s) greater than or equal to 0.5% by mass, in particular greater than or equal to 1% by mass, in particular between 1% and 25% by mass, more particularly between 2.5% and 20% by mass, relative to the total mass of said regenerated lubricating oil.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a density less than or equal to 870 kg/m 3 , in particular less than or equal to 860 kg/m 3 .
  • the density of the at least partly re-refined lubricating oil can thus be between 830 and 870 kg/m 3 , in particular between 840 and 860 kg/m 3 .
  • the density can in particular be determined according to standard NF EN ISO 12185.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a flash point greater than or equal to 225°C, in particular greater than or equal to 228°C.
  • the flash point of the at least partly re-refined lubricating oil can thus be between 225°C and 245°C.
  • the flash point can in particular be determined according to standard NF EN ISO 2592.
  • a regenerated lubricating oil used according to the invention has a thermal conductivity, measured at 100°C and at atmospheric pressure, greater than or equal to 125 mW/mK, in particular greater than or equal to 128 mW/mK.
  • the thermal conductivity of the at least partly re-refined lubricating oil can thus be between 125 and 145 mW/mK, in particular between 128 and 140 mW/mK.
  • the thermal conductivity can in particular be determined according to the ASTM D7896-19 standard. Due to these properties in terms of viscosity index, density, thermal conductivity, flash point, Noack volatility and density, the re-refined lubricating oils used according to the invention have excellent performances both in terms of heat transfer efficiency and hydraulic performance, and advantageously increased performance compared to virgin base oils.
  • a high viscosity index makes it possible to have a heat transfer fluid whose viscosity varies little with temperature, thus ensuring good hydraulic properties of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid according to the invention can be used in systems that can be subjected to strong temperature variations, for example as a coolant in vehicles, and remains pumpable over the temperature range in which it must circulate. in said system.
  • the re-refined lubricating oils advantageously have a low density, in particular lower than that of virgin base oils, and a high viscosity index, in particular higher than that of virgin base oils, which makes it possible to reduce pumping costs, while having better thermal properties.
  • the said re-refined lubricating oil(s) used according to the invention can be used as such as a heat transfer fluid, or be formulated in a composition intended to be used as a heat transfer fluid.
  • composition used as a heat transfer fluid may thus comprise one or more base oils distinct from the at least partly re-refined lubricating oil and/or one or more additives.
  • said re-refined lubricating oil(s) can be formulated in combination with one or more distinct base oils, in particular one or more new base oils.
  • base oils conventionally used in the field of lubricants, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or mixtures thereof.
  • these base oils are oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) and presented in table 1 above, or their mixtures.
  • a composition implemented according to the invention according to the invention can thus comprise, or even be formed, of a mixture of one or more lubricating oils at least partly re-refined and one or more new base oils, for example at least one mineral oil.
  • a composition used according to the invention may comprise between 0% and 80% by weight, in particular between 5% and 75% by weight of new base oil(s), distinct from re-refined lubricating oils required according to the invention and defined above, relative to the total weight of the composition.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention comprises less than 50% by weight of new base oil(s), distinct from re-refined lubricating oils.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention is formed mainly from said re-refined lubricating oil(s).
  • said re-refined lubricating oil(s) advantageously represent more than 80% by weight of the total mass of the heat transfer fluid, in particular more than 90% by weight and more particularly more than 95% by weight, of the total mass of the heat transfer fluid.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention advantageously comprises more than 80% by weight, in particular between 90% and 100% by weight, more particularly between 95% and 100% by weight of at least one lubricating oil. at least partly re-refined, relative to the total mass of the composition.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention is completely devoid of base oil distinct from re-refined lubricating oils.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention may comprise, in addition to said re-refined lubricating oil(s), one or more additives, in particular intended to promote the compatibility of the heat transfer fluid with the materials. of the system for which it is intended.
  • additives may in particular be chosen from anti-corrosion additives, friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, agents improving the viscosity index (VI), pour point depressants (PPDs), dispersants, antifoaming agents, and mixtures thereof.
  • additives can be added to the said regenerated base oil(s) used according to the invention or to the mixture of the said regenerated base oil(s) and at least one new base oil in an appropriate quantity, determined by the skilled person. It is understood that the nature and quantity of the additives used are chosen in such a way that the advantageous properties, as a heat exchange fluid, of the composition based on said re-refined lubricating oil(s), do not are not or substantially not altered by the planned addition.
  • a composition used as a heat transfer fluid according to the invention may comprise between 0% and 20% by weight, in particular between 0.01% and 10% by weight, of additives, in particular as described above, for example relative to the total weight of the composition.
  • the invention thus relates, according to another of its aspects, to a process or method for preparing a heat transfer fluid, comprising at least one step consisting of obtaining a lubricating oil at least partly re-refined from a lubricant. use.
  • such a process or method comprises at least the steps consisting of:
  • step (iii) optionally, supplement said lubricating oil at least partly re-refined with step (i) or the mixture of lubricating oils from step (ii), with at least one additive, in particular as described above.
  • an at least partly re-refined lubricating oil is particularly suitable for its use as a heat transfer fluid, due to its thermo-physical properties.
  • a fluid based on at least one re-refined lubricating oil according to the invention can be used for various systems and applications, in particular at the level of the heat transfer fluid circuit(s), in substitution for conventional heat transfer fluids. .
  • the heat transfer fluid circuits conventionally comprise means of forced or free circulation of the heat transfer fluid, for example a pump, or any other equivalent means, and evacuation means, such as for example exchangers or any other equivalent means allowing diffusion calories.
  • the present invention relates to the use of a composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined as a heat transfer fluid, also called a heat exchange liquid, in a mobile or stationary mechanical system, in other words to transfer heat in a mobile or stationary mechanical system.
  • a heat transfer fluid also called a heat exchange liquid
  • a fluid according to the invention can for example be used to ensure heat exchanges in “stationary” mechanical systems, such as boilers, air conditioners, in particular in data processing centers (“Data Centers” in English). English), solar thermal collectors, photovoltaic solar collectors, radiators of electrical circuits, in particular electrical transformers, thermal power plants burning coal, oil, gas or nuclear, waste water heat exchangers, turbines , compressors, hydraulic systems, gears or even forming or cutting machines.
  • a fluid according to the invention can, for example, also be used to ensure heat exchanges in “mobile” mechanical systems, including the components of light vehicles, heavy-duty vehicles, so-called “off-road” mobile machines, or still marine vehicles, in particular their motorization systems.
  • the invention relates in particular to a process or method for transferring heat in a mobile or stationary mechanical system, in particular as described above, comprising at least one circulation step at said mechanical system, as heat transfer fluid, of a composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined, in particular as described above.
  • Such a process or method comprises in particular the steps consisting of: a) having a composition comprising, or even being formed of at least one lubricating oil at least partly re-refined, in particular as defined above; b) implement said composition of step a) at the level of a mechanical system, in particular as described above, more particularly at the level of one or more heat transfer fluid circuits; and c) putting said composition into circulation to ensure thermal exchanges during the operation of said mechanical system.
  • the fluid formulated according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil is used as a cooling liquid.
  • the fluid formulated according to the invention can be used as a cooling liquid for moving parts in a mechanical system, and more particularly at the level of a mobile or stationary motor system. .
  • a heat transfer fluid based on at least one re-refined lubricating oil according to the invention can thus be used as a coolant for cooling gears, bearings, bearings, such as rolling or roller bearings. sliding or even motors.
  • motor system within the meaning of the present invention, we mean a system comprising all the mechanical parts necessary for the targeted mobile or stationary application and including at least one motor. It may be a motorization system combustion, gas, in particular hydrogen, ammonia, electric or hybrid, depending on the nature of the engine(s) included in the motor system: combustion engine, gas, in particular hydrogen, ammonia and/or electric.
  • propulsion system within the meaning of the present invention, we mean a system comprising the mechanical parts necessary for the propulsion of a vehicle.
  • the propulsion system more particularly includes a motor, for example an electric motor comprising the rotor-stator assembly of the power electronics (dedicated to speed regulation), a transmission and possibly a battery.
  • the battery itself is generally made up of a set of electrical accumulators, called cells.
  • a heat transfer fluid based on at least one re-refined lubricating oil according to the invention can be used as a coolant to cool the battery present in an electric or hybrid vehicle.
  • a heat transfer fluid according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil can be used for cooling a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, and more particularly the engine, the power electronics, the transmission and/or the battery.
  • a fluid according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil can be used as a cooling liquid, in the working of metals, such as aluminum, steel , stainless steel, galvanized steel, yellow metals, in particular in any metal machining operation, for example in shaping, cutting, joining or any other metal transformation processes such as forming, stamping, lamination, etc.
  • metals such as aluminum, steel , stainless steel, galvanized steel, yellow metals, in particular in any metal machining operation, for example in shaping, cutting, joining or any other metal transformation processes such as forming, stamping, lamination, etc.
  • compositions used in metal machining processes are also commonly referred to as “metal working compositions or fluids”, “machining fluids” or even “cutting fluids”.
  • a fluid according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil can be used, in particular as a cooling liquid in a hydraulic system. It thus ensures heat transfer between the different components of a hydraulic system, in particular in hydraulic actuators (cylinders/motors) or machine assemblies on request.
  • a composition according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil can be used jointly as a heat transfer fluid, in particularly as a coolant, and as a lubricant, for all of the mechanical systems described above, for example in a propulsion system of an electric or hybrid vehicle and/or in a hydraulic system.
  • composition according to the invention based on at least one re-refined lubricating oil makes it possible to jointly access good properties in terms of cooling and lubrication of the parts of such mechanical systems, in particular in a propulsion system of 'an electric or hybrid vehicle, such as an electric motor of an electric or hybrid vehicle.
  • the present invention also relates, according to another of its aspects, to a heat transfer or thermal management device, in which a composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined is used as of heat transfer fluid.
  • the device implements at least one heat transfer or thermal management circuit in which the composition based on at least one lubricating oil at least partly re-refined is implemented.
  • the kinematic viscosity of oils is measured at 40°C (KV40) and 100°C (KV100) using a viscometer, according to the NF EN ISO 3104 standard. This standard is technically equivalent to ASTM D445. The results are expressed in mm 2 /s (equivalent to the centistoke, denoted cSt).
  • Volatility is used to determine the evaporation loss of oils at high temperatures. It is determined by the NOACK volatility test, carried out according to the CEC L-40-93 standard. During the test, the oil sample is subjected to a constant flow of air, heated to approximately 250°C, for approximately 60 minutes. The result is expressed as a fraction of weight loss, in mass percentage.
  • the density of the oils is measured at 15°C using a U-tube densimeter, according to the NF EN ISO 12185 standard. It is expressed in kg/m 3 .
  • the viscosity index is a dimensionless ratio, which gives an indication of the variation in the viscosity of oils as a function of temperature. This is calculated from the kinematic viscosity values at 40°C and 100°C, according to the NF ISO 2909 standard. The higher this index, the less the viscosity of the oils is influenced by temperature variations.
  • Thermal conductivity often denoted ⁇ , characterizes the ability of the oil to diffuse heat in environments. It is measured by a transient hot wire liquid thermal conductivity method, according to ASTM D7896-19. It is expressed in mW/mK.
  • the flash point gives an indication of the ability of a product to form a flammable mixture with air under controlled conditions. It is determined using a Cleveland open cup apparatus, according to standard NF EN ISO 2592.
  • the flash point at ambient atmospheric pressure is the lowest temperature at which the passage of a flame above the test vessel containing the oil causes the vapors above the surface of the liquid to ignite. It is expressed in degrees Celsius.
  • the contents of sulfur and aromatic compounds in the oil are determined by infrared or ultraviolet spectroscopic.
  • oils are obtained from used base oils and having undergone at least one step of dehydration, distillation, filtration, hydrogenation, liquid/liquid extraction, decantation and/or passage of the used lubricant through an adsorbent material, in particular at least one step of dehydration, distillation, liquid/liquid extraction and/or hydrogenation.
  • oils are Group I or II base oils according to the API classification, available commercially.
  • the kinematic viscosities at 40°C and 100°C, the viscosity index, density, volatility, flash point and thermal conductivity of these oils were measured according to the protocols detailed above.
  • All the at least partly re-refined oils required according to the invention have a higher viscosity index and thermal conductivity as well as a lower density, compared to virgin oils not suitable for the invention, and whose properties are otherwise equivalent.
  • oils that are at least partly re-refined have particularly advantageous thermophysical properties, allowing access to performance in as heat transfer fluids superior to those of new lubricating oils, which have not undergone any recycling.
  • oils that are at least partly re-refined have better properties in terms of energy saving, particularly fuel saving, than new lubricating oils.
  • the at least partly re-refined oils required according to the invention have reduced volatility and a higher flash point compared to those measured for oils not suitable for the invention. Consequently, oils that are at least partly re-refined provide increased safety compared to new lubricating oils.
  • a lubricating oil that is at least partly re-refined has particularly advantageous properties, in particular superior to those of a new oil, allowing its use as a heat transfer fluid, in particular as a coolant.

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Abstract

La présente demande concerne l'utilisation d'une composition à base d'au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à titre de fluide caloporteur. Elle concerne également un procédé pour transférer la chaleur dans un système mécanique mobile ou stationnaire, comprenant au moins une étape de mise en circulation au niveau dudit système mécanique, à titre de fluide caloporteur, d'une composition à base d'au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, ainsi qu'un dispositif de transfert de chaleur ou de gestion thermique, dans lequel une composition à base d'au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée est mise en œuvre à titre de fluide caloporteur.

Description

Description
Titre : Fluides caloporteurs à base d’huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des fluides caloporteurs. Plus précisément, la présente invention concerne la mise en œuvre d’huiles lubrifiantes re-raffinées pour la formulation de fluides caloporteurs.
Technique antérieure
Les fluides caloporteurs trouvent une application dans de nombreux systèmes, dans lesquels ils permettent de transporter la chaleur entre différentes sources de température.
Ces fluides interviennent classiquement dans les échangeurs de chaleur, par exemple les systèmes de refroidissement des moteurs thermiques ou électriques, tels que des moteurs de véhicules, les réfrigérateurs, les chaudières, les climatiseurs, les capteurs solaires thermiques, les radiateurs des circuits électriques, notamment dans le cas des transformateurs électriques de forte puissance, ou électroniques, les centrales électriques thermiques au charbon, au fioul, au gaz ou nucléaires, les échangeurs de chaleur d’eaux usées.
Un grand nombre de fluides caloporteurs ont été documentés et commercialisés, mettant en œuvre une grande variété de fluides de base et d’additifs de performance.
D’une manière générale, les fluides caloporteurs doivent satisfaire deux exigences : d’une part, ils doivent permettre de transférer efficacement l’énergie thermique et, d’autre part, il est essentiel que le fluide caloporteur ne dégrade pas le système dans lequel il est utilisé, ou ne se dégrade pas lui-même lors de son utilisation.
L’efficacité du transfert de chaleur dépend pour l’essentiel des propriétés thermo-physiques du fluide de base, notamment la capacité thermique spécifique, la conductivité thermique, la densité et la viscosité du fluide, mais également des performances hydrauliques du fluide caloporteur. Ainsi, un fluide caloporteur doit rester pompable sur la plage de températures dans laquelle il doit circuler dans un système donné. La viscosité et le profil de viscosité avec la température du fluide caloporteur déterminent ainsi ses performances hydrauliques. L’eau est couramment utilisée comme liquide de base de fluides caloporteurs, en raison de sa disponibilité naturelle et de l’absence d’impact de sa mise en œuvre pour l’environnement. De fait, l’eau est un excellent vecteur d’énergie thermique en raison de sa capacité thermique spécifique élevée, de sa conductivité thermique élevée et de sa faible viscosité. Une limitation significative de l’utilisation de l’eau comme fluide caloporteur est que celle-ci gèle à une température relativement élevée, de 0°C, ce qui la rend inadaptée pour une utilisation dans de nombreux systèmes requérant des températures de fonctionnement inférieures à 0°C. De plus, les fluides caloporteurs à base aqueuse sont naturellement corrosifs et peuvent causer des dommages importants aux systèmes dans lesquels ils fonctionnent. Afin de contourner ces limitations, un grand nombre de fluides caloporteurs ont été développés dans lesquels des abaisseurs de point de congélation sont ajoutés à l’eau pour abaisser sa température de congélation, ainsi que divers additifs permettant de contrôler la corrosion.
Il a également été proposé des huiles minérales issues du raffinage du pétrole comme liquides de base de fluides caloporteurs, en particulier pour des applications dans des systèmes dans lesquels le fluide est susceptible d’être porté à des températures élevées.
On peut citer par exemple le document US 7,972,999 qui propose de mettre en œuvre une huile de base préparée à partir d’une cire paraffinique pour former un liquide d’échange de chaleur, et présentant notamment une température d’ auto-inflammation supérieure à 329°C et un indice de viscosité élevé.
Néanmoins, une grande quantité de pétrole brut est généralement nécessaire afin d’obtenir des huiles raffinées. Typiquement, pour extraire 1 litre d’huile raffinée, 37 litres de pétrole brut sont nécessaires. En outre, les procédés de raffinage pétrolier sont très énergivores. Or, les problématiques actuelles de protection de l’environnement et de conservation des ressources poussent les industriels à proposer des solutions alternatives aux huiles conventionnelles, plus écoresponsables.
Il demeure ainsi un besoin de disposer de fluides caloporteurs plus respectueux de l’environnement, tout en présentant d’excellentes propriétés physicochimiques, voire des propriétés améliorées comparativement aux fluides caloporteurs connus.
Exposé de l’invention
La présente invention vise à proposer de nouveaux fluides caloporteurs répondant à ces attentes. Plus particulièrement, les inventeurs ont découvert que les huiles de base lubrifiantes recyclées sont particulièrement adaptées pour leur mise en œuvre comme fluides caloporteurs.
Ainsi, l’invention concerne, selon un premier de ses aspects, l’utilisation d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à titre de fluide caloporteur.
Dans le cadre de la présente invention, l’expression « huile lubrifiante au moins en partie reraffinée », également appelée plus simplement dans la suite du texte « huile re-raffinée », « huile régénérée » ou encore « huile recyclée », désigne une huile issue au moins en partie d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes de traitement connues comme traitement de re-raffinage.
On entend désigner selon l’invention par « composition lubrifiante usagée » (ou plus simplement « lubrifiant usagé » ou encore « huile lubrifiante usagée »), toute composition lubrifiante ayant été utilisée pour la lubrification de pièces en mouvement, en particulier de pièces métalliques, d’un système mécanique, tels que et de façon non limitative les roulements, les engrenages ou les moteurs.
Une huile lubrifiante usagée peut provenir de différentes sources. En particulier, comme détaillé dans la suite du texte, il peut s’agir d’un lubrifiant ayant servi à la lubrification d’un système de motorisation, en particulier « mobile », ou encore à la lubrification d’un système dit industriel, en particulier « stationnaire ».
Du fait de leur origine, les huiles lubrifiantes usagées, en particulier les huiles lubrifiantes moteurs, comprennent un certain nombre de produits de dégradation dérivés de l’huile elle- même ou des additifs qu’elle contient, ainsi que des particules de métal, des oxydes métalliques et autres éléments, issus par exemple du moteur. Une huile usagée peut contenir en particulier une teneur élevée en éléments indésirables, par exemple en calcium (Ca), en fer (Fe), en magnésium (Mg), en sodium (Na), en nickel (Ni), en phosphore (P), en silicium (Si), en chlore (Cl), en zinc (Zn) etc.
Des méthodes de re-raffinage ou de reconditionnement d’huiles lubrifiantes usagées ont été développées, afin de régénérer ces huiles et permettre leur réutilisation ultérieure.
Une huile lubrifiante re-raffinée est ainsi une huile obtenue à l’issue d’une ou plusieurs étapes de traitement d’un lubrifiant usagé, visant à éliminer, au moins en partie, un certain nombre d’éléments contaminants qui y sont présents, tels que la poussière, l’eau, des fractions de carburant, des éléments métalliques et autres résidus issus de la dégradation des additifs présents dans le lubrifiant.
A la connaissance des inventeurs, il n’a jamais été proposé de mettre en œuvre une huile lubrifiante recyclée pour formuler un fluide caloporteur.
La mise en œuvre selon l’invention d’une huile lubrifiante re-raffinée comme liquide de transfert de chaleur s’avère avantageuse à plusieurs titres.
D’une part, comme illustré dans les exemples qui suivent, les inventeurs ont montré que les huiles lubrifiantes re-raffinées présentent des propriétés thermo-physiques tout particulièrement avantageuses, en particulier en termes de volatilité, de masse volumique, d’indice de viscosité, de point éclair et de conductivité thermique, qui les rendent particulièrement adaptées comme fluides caloporteurs.
De manière surprenante, les huiles lubrifiantes recyclées présentent même des propriétés thermo-physiques pour leur usage en tant que fluide de transfert de chaleur, supérieures à celles d’huiles de base raffinées, autrement dit d’huiles de base vierges ou neuves.
Une huile de base raffinée, dite encore huile de base « vierge » ou « neuve », à la différence des huiles lubrifiantes re-raffinées, est une huile directement issue du raffinage pétrolier et n’ayant pas encore été utilisée.
D’autre part, de manière avantageuse, la mise en œuvre, à titre de fluides caloporteurs, d’huiles lubrifiantes recyclées répond aux attentes actuelles de réduction de l’impact environnemental et de conservation des ressources. Ainsi, l’utilisation de fluides caloporteurs à base d’huiles lubrifiantes régénérées permet avantageusement de réduire l’empreinte carbone des produits, comparativement à la mise en œuvre d’huiles de base vierges.
Comme détaillé dans la suite du texte, la ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées peuvent être utilisées en tant que telles, c’est-à-dire seules, autrement dit sans additivation, en tant que fluide caloporteur. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne ainsi l’utilisation d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée comme fluide caloporteur. La ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées peuvent encore être utilisées en combinaison avec un ou plusieurs autres ingrédients. Elles peuvent être en particulier additivées par un ou plusieurs additifs, par exemple destinés à promouvoir la compatibilité du fluide caloporteur avec les matériaux du système auquel il est destiné, tels que par exemple et de façon non limitative des additifs anti-corrosion, des additifs antioxydants, etc.
Dans le cadre de cette variante de réalisation, le fluide caloporteur selon l’invention est avantageusement formé majoritairement de la ou desdites huiles lubrifiantes re-raffinées. En particulier, la ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées peuvent représenter plus de 80 % massique de la masse totale du fluide caloporteur, en particulier plus de 90 % massique et plus particulièrement plus de 95 % massique, de la masse totale du fluide caloporteur.
La ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées peuvent également être utilisées en combinaison avec au moins une huile de base neuve.
La présente invention concerne encore l’utilisation d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée pour formuler ou préparer un fluide caloporteur.
Elle concerne également un procédé ou une méthode de préparation d’un fluide caloporteur comprenant au moins une étape consistant à obtenir une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à partir d’un lubrifiant usagé.
Le procédé de préparation d’un fluide caloporteur selon l’invention peut comprendre plus particulièrement les étapes consistant en :
(i) préparer une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à partir d’un lubrifiant usagé ;
(ii) éventuellement, mélanger ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec une ou plusieurs huile(s) de base neuve(s), distincte(s) d’huiles lubrifiantes re-raffinées, par exemple une ou plusieurs huiles minérales ; et
(iii) éventuellement, supplémenter ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée de l’étape (i), ou le mélange d’huiles lubrifiantes de l’étape (ii), avec au moins un additif, en particulier choisi parmi les additifs anti-corrosion, les additifs modificateur de frottement, les additifs extrême -pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les agents améliorant l’indice de viscosité (VI), les agents abaissant le point d’écoulement (PPD), les dispersants, les agents antimousse, et leurs mélanges. Le fluide caloporteur formulé selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante reraffinée peut être utilisé pour de multiples applications, en particulier comme liquide de refroidissement d’un moteur de véhicule, comme liquide caloporteur dans un circuit de climatisation ou de chauffage d’un bâtiment, etc.
Des exemples d’applications des fluides formulés selon l’invention sont décrits plus particulièrement dans la suite du texte.
En particulier, l’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, l’utilisation d’un fluide caloporteur selon l’invention, à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, comme liquide de refroidissement dans un système de motorisation mobile ou stationnaire, en particulier comme liquide de refroidissement d’un moteur de véhicule, par exemple de véhicule électrique ou hybride.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages de la mise en œuvre des huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées pour la formulation d’un fluide caloporteur selon l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de . . . à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.
Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages massiques. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Description détaillée
Huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée
Comme précisé précédemment, l’huile mise en œuvre pour formuler un fluide caloporteur selon l’invention est une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, dite encore « huile régénérée » ou « huile recyclée », autrement dit une huile lubrifiante issue d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes de traitement de re-raffinage peut être utilisée selon l’invention. Il est entendu qu’une composition lubrifiante usagée peut être un mélange de plusieurs compositions lubrifiantes usagées, provenant d’une même source ou de plusieurs sources différentes.
Les compositions lubrifiantes usagées et, par conséquent, les huiles lubrifiantes régénérées, comprennent, en quantité majoritaire, une ou plusieurs huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des lubrifiants, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.
Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.
Ces huiles de base peuvent être d’origine naturelle, par exemple issues de plantes ou d’animaux, telles que les huiles végétales, animales, de poisson, et leurs mélanges. Des exemples de telles huiles sont l’huile de colza, l’huile de canola, l’huile de tall, l’huile de tournesol, l’huile de soja, l’huile de chanvre, l’huile d’olive, l’huile de lin, l’huile de moutarde, l’huile de palme, l’huile d’arachide, l’huile de ricin, l’huile de coco, les graisses animales, et leurs mélanges.
Avantageusement, ces huiles de base sont des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau suivant, ou leurs mélanges.
[Tableau 1]
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En particulier, la composition lubrifiante usagée, de laquelle dérive l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention peut comprendre au moins 50 % en poids d’huile(s) de base par rapport à son poids total, en particulier au moins 60 % en poids d’huile(s) de base, et plus particulièrement entre 60 et 99 % en poids d’huile(s) de base.
Les huiles lubrifiantes re-raffinées mises en œuvre selon l’invention présentent avantageusement des caractéristiques en termes de teneur en composés saturés, de teneur en soufre et d’indice de viscosité, satisfaisant les critères définis par la classification API pour les huiles des groupes I, II, III, IV et/ou V, en particulier pour les huiles des groupes I, II, III et/ou IV.
L’invention vise ainsi l’utilisation comme fluide caloporteur d’une composition formée en tout ou partie d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, obtenue à l’issue d’une ou plusieurs étapes de traitement d’un lubrifiant usagé à base d’une ou plusieurs huiles des groupes I à V selon la classification API.
Selon un mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante re-raffinée mise en œuvre selon l’invention peut être issue du traitement d’une composition lubrifiante usagée ayant été utilisée pour la lubrification d’un système de motorisation, en particulier « mobile », c’est- à-dire incluant les véhicules légers, les véhicules poids-lourds, les machines mobiles dites « off road », ou encore les véhicules marins.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante re-raffinée mise en œuvre selon l’invention peut être issue du traitement d’une composition lubrifiante usagée ayant été utilisée pour la lubrification d’un système dit industriel, en particulier « stationnaire », c’est-à-dire incluant de façon non limitative les turbines, les compresseurs, les systèmes hydrauliques, les engrenages, ou encore les machines de formage ou de découpe.
Une composition lubrifiante usagée, de laquelle dérive l’huile lubrifiante régénérée utilisée selon l’invention, peut contenir différents additifs conventionnels dans le domaine des lubrifiants, tels que les additifs modificateurs de frottement, les additifs extrême pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents dispersants, les agents anti-mousse, les épaississants, et leurs mélanges.
Comme déjà évoqué précédemment, les propriétés de la composition lubrifiante usagée sont dégradées du fait de son usage, pendant une période plus ou moins longue, pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système mécanique, en particulier un système de motorisation, tel qu’un moteur à combustion.
Du fait de leur origine, les compositions lubrifiantes usagées peuvent ainsi contenir un ou plusieurs additifs décrits ci-dessus et des impuretés résultant de la dégradation d’additifs originellement présents dans le lubrifiant, ou résultant de l’usure des pièces mécaniques en mouvement.
La composition du lubrifiant usagé peut bien entendu être différente selon l’origine du lubrifiant, de sa formulation initiale et du fait qu’il ait pu être contaminé différemment en fonction de son usage.
L’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention provient plus particulièrement d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes préalables de pré-traitement connues dans le domaine du re-raffinage des lubrifiants usagés.
En particulier, ces étapes de traitement visent à éliminer, au moins partiellement, l’eau, des particules solides, le carburant et/ou d’autres contaminants, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs), qui sont indésirables dans le cadre de la formulation des lubrifiants.
Selon un mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention provient d’un lubrifiant usagé ayant été soumis à une ou plusieurs étapes préalables de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, de préférence telles que détaillées ci-après.
Ainsi, l’invention concerne l’utilisation, à titre de fluide caloporteur, d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée, en particulier formée d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, de préférence telle que décrite précédemment, ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée étant obtenue à partir d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à au moins une ou plusieurs étapes de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage de ladite composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant, de préférence opérées dans les conditions détaillées ci-après.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape de déshydratation. Cette étape de déshydratation permet d’éliminer l’eau éventuellement présente dans le lubrifiant usagé.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention comprend ainsi une teneur en eau inférieure ou égale à 10 % massique, en particulier inférieure ou égale à 5 % massique, notamment inférieure ou égale à 2 % massique et plus particulièrement inférieure ou égale à 1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
Cette déshydratation peut être mise en oeuvre par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par distillation, évaporation, décantation, chauffage ou passage d’un flux d’air chaud au niveau de la composition lubrifiante usagée.
Selon un mode de réalisation, l’étape de déshydratation peut être opérée à une température comprise entre 50 °C et 250 °C, de préférence entre 100 °C et 200 °C. En particulier, elle peut être opérée à une pression comprise entre 50 000 et 150 000 Pa, de préférence à pression atmosphérique.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de filtration. Cette filtration peut être mise en œuvre par toute méthode connue de l’homme du métier. Cette étape de filtration peut être une étape de filtration particulaire ou non. Elle peut par exemple être mise en œuvre par des systèmes de type terre de diatomée.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape de distillation, de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation. La ou lesdites étapes de distillation peuvent être mises en oeuvre par toute technique connue de l’homme du métier. Il peut s’agir par exemple d’une distillation atmosphérique ou encore d’une distillation sous pression réduite. Les distillations peuvent être par exemple opérées à une température comprise entre 100 °C et 500 °C, de préférence entre 200 °C et 400 °C, plus préférentiellement entre 300 °C et 380 °C. En particulier, elles peuvent être opérées à une pression comprise entre 25 et 2000 Pa, de préférence entre 50 et 1 000 Pa, plus particulièrement entre 50 et 250 Pa.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de passage de ladite composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant.
Le matériau adsorbant permet avantageusement d’ adsorber sélectivement les composés aromatiques, en particulier les HAPs.
En particulier, le passage sur un matériau adsorbant, préférentiellement sur du charbon actif, permet avantageusement de réduire la teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), notamment choisis parmi chrysène, benzo[b]fluoranthène, benzo[j]fluoranthène, benzo [k]fluoranthène, benzo[e]pyrène, benzo[a]pyrène, dibenz[a,h]anthracène et/ou benz[a]anthracène, de la composition lubrifiante usagée.
On entend par « passage de la composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant », l’écoulement de la composition lubrifiante usagée sur le support adsorbant. Les matériaux adsorbants peuvent être par exemple du charbon actif, des zéolites, des argiles ou des composés poreux fonctionnalisés. De préférence, il s’agit de charbon actif.
Par exemple, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention peut être obtenue à partir du traitement d’une composition lubrifiante usagée selon le procédé décrit dans le document WO 2018/109208.
Dans le cas du passage de la composition lubrifiante usagée sur du charbon actif, la quantité de charbon actif mise en œuvre est de préférence comprise entre 0,5 et 60 g de charbon actif par litre de composition lubrifiante usagée, de préférence entre 0,5 et 50 g/L, de préférence de 1 à 50 g/L, de préférence entre 1 et 30 g/L, par exemple entre 5 et 60g/L, de préférence entre 5 et 50 g/L.
Le débit de passage de la composition lubrifiante usagée peut être compris entre lm3/h et 15 m3/h, par exemple entre 5 et 10 m3/h.
De préférence, le charbon actif est caractérisé par une densité comprise entre 200 et 500 kg/m3, par exemple mesurée selon la norme ASTDM D2854.
De préférence, le charbon actif est un charbon de houille, de préférence comprenant de 70 à 95 %, avantageusement de 80 à 90 % en poids de carbone.
L’étape de passage de la composition lubrifiante usagée sur un support adsorbant, de préférence sur du charbon actif, est avantageusement précédée des étapes préalables suivantes :
- une ou plusieurs étapes de distillation ; et
- une étape de filtration, en particulier telles que définies précédemment.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable d’hydrogénation (ou hydro traitement), de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation et/ou de distillation. La ou lesdites étapes d’hydrogénation peuvent être mises en œuvre par toute technique connue de l’homme du métier et consistent, d’une manière générale, à traiter l’huile lubrifiante avec de l’hydrogène généralement en présence d’un catalyseur d’hydrotraitement. Un tel catalyseur peut contenir par exemple au moins un oxyde ou un sulfure d’au moins un métal de groupe VI et/ou d’au moins un métal du groupe VIII, tel que le molybdène, le tungstène, le nickel ou le cobalt, et un support, par exemple l’alumine, la silice-alumine ou une zéolithe. Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable d’extraction liquide/liquide par un solvant, de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation et/ou de distillation. En particulier, l’extraction liquide/liquide par un solvant permet avantageusement d’éclaircir une huile usagée de couleur sombre, d’éliminer au moins en partie la mauvaise odeur ou les composés aromatiques, en particulier les HAPs. La ou lesdites étapes d’extraction peuvent être mises en œuvre par toute technique connue de l’homme du métier. L’extraction est généralement réalisée dans un mélangeur-décanteur ou dans une colonne d’extraction, à l’aide d’un solvant d’extraction approprié.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de décantation. La ou lesdites étapes de décantation peuvent être mises en œuvre par toute technique connue de l’homme du métier.
Il est entendu que l’invention n’est nullement limitée à la mise en œuvre des huiles régénérées obtenues suivant les méthodes de traitement décrites précédemment. D’autres huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées, par exemple de groupe I et/ou II, issues d’étapes de traitement différentes de celles décrites ci-dessus, peuvent convenir à l’invention.
En tout état de cause, une huile lubrifiante re-raffinée mise en œuvre selon l’invention se distingue d’une huile lubrifiante usagée, notamment du fait de la teneur réduite en certains éléments contaminants indésirables, par exemple en eau, en carburant, en éléments métalliques ou encore en certains hétéroatomes.
Une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est notamment caractérisée par une teneur en silicium comprise entre 0 ppm et 300 ppm, notamment comprise entre 1 et 300 ppm.
Une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention est notamment caractérisée par une teneur en phosphore inférieure ou égale à 100 ppm, en particulier comprise entre 0 ppm et 100 ppm, par exemple de 0 ppm. Une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention peut également être caractérisée par sa teneur en un ou plusieurs autres éléments choisis parmi le chlore, l’oxygène et l’azote. Elle peut par exemple présenter une teneur en chlore comprise entre 0 ppm et 50 ppm, par exemple de 0 ppm.
La teneur en ces éléments peut être par évaluée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par fluorescence X (XRF), ou encore par spectroscopic Infrarouge ou Ultraviolet.
D’autre part, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention se distingue, du fait de sa formation à partir d’un lubrifiant usagé, d’une huile de base vierge ou neuve, huile directement issue du raffinage pétrolier, ou encore d’huiles de base native, par exemple d’origine naturelle, tant au niveau de sa composition que de ses propriétés physicochimiques.
En particulier, comme indiqué précédemment, de manière surprenante, une huile lubrifiante régénérée présente d’excellentes propriétés thermo-physiques et hydrauliques, en particulier en termes d’indice de viscosité, de masse volumique, de volatilité Noack, de point éclair et/ou de conductivité thermique, et avantageusement des propriétés thermo-physiques et hydrauliques supérieures à celles d’une huile de base vierge.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 2 et 12 mm2/s-1, en particulier entre 3 et 10 mnr/s'1.
De préférence, la viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée est supérieure ou égale à 5 mm2/s, par exemple comprise entre 5 et 12 mm2/s, plus particulièrement entre 5 et 10 mm2/s.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une viscosité cinématique mesurée à 40 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 20 et 40 mm2/s, en particulier entre 25 et 35 mm2/s.
De préférence, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède un indice de viscosité supérieur ou égal à 110. L’indice de viscosité de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être compris entre 110 et 130, en particulier entre 112 et 125.
L’indice de viscosité peut en particulier être déterminé selon la norme NF ISO 2909.
De préférence, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une volatilité Noack inférieure ou égale à 15 %. La volatilité Noack de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être comprise entre 8 % et 15 %.
Plus préférentiellement, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une volatilité Noack strictement inférieure à 12 %. La volatilité Noack de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être comprise entre 8 % et 11,9 %.
La volatilité Noack peut notamment être déterminée selon la norme CEC L-40-93.
De préférence, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention présente une teneur en soufre comprise entre 0,02 % et 0,2 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
De préférence, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention présente une teneur en composé(s) aromatique(s), supérieure ou égale à 0,5 % massique, en particulier supérieure ou égale à 1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée. La teneur en composé(s) aromatique(s) dans l’huile lubrifiante régénérée peut ainsi être comprise entre 1 % et 25 % massique, en particulier entre 2,5 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
Les teneurs en ces différents éléments peuvent être déterminées selon toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par fluorescence X (RFX) ou encore par spectroscopic Infrarouge ou Ultraviolet.
L’huile lubrifiante re-raffinée mise en œuvre selon l’invention présente avantageusement au moins une, au moins deux, au moins trois, voire l’ensemble des caractéristiques suivantes :
- une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 supérieure ou égale à 5 mm2/s, par exemple comprise entre 5 et 12 mm2/s, plus particulièrement entre 5 et 10 mm2/s ; - un indice de viscosité supérieur ou égal à 110, notamment compris entre 110 et 130, en particulier entre 112 et 125 ;
- une volatilité Noack inférieure ou égale à 15 %, en particulier comprise entre 8 % et 15 %, de préférence strictement inférieure à 12 %, plus particulièrement comprise entre 8 % et 11,9 % ;
- une teneur en soufre comprise entre 0,01 % et 0,3 % massique, en particulier comprise entre 0,02 % et 0,2 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée ;
- une teneur en composé(s) aromatique(s) supérieure ou égale à 0,5 % massique, notamment supérieure ou égale à 1 % massique, en particulier comprise entre 1 % et 25 % massique, plus particulièrement entre 2,5 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
Avantageusement, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une masse volumique inférieure ou égale à 870 kg/m3, en particulier inférieure ou égale à 860 kg/m3. La masse volumique de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être comprise entre 830 et 870 kg/m3, en particulier entre 840 et 860 kg/m3.
La masse volumique peut en particulier être déterminée selon la norme NF EN ISO 12185.
Avantageusement, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède un point éclair supérieur ou égal à 225 °C, en particulier supérieur ou égal à 228 °C. Le point éclair de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être compris entre 225 °C et 245 °C.
Le point éclair peut en particulier être déterminé selon la norme NF EN ISO 2592.
Avantageusement, une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention possède une conductivité thermique, mesurée à 100 °C et à pression atmosphérique, supérieure ou égale à 125 mW/mK, en particulier supérieure ou égale à 128 mW/mK. La conductivité thermique de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée peut ainsi être comprise entre 125 et 145 mW/mK, en particulier entre 128 et 140 mW/mK.
La conductivité thermique peut notamment être déterminée selon la norme ASTM D7896- 19. Du fait de ces propriétés en termes d’indice de viscosité, de densité, de conductivité thermique, de point éclair, de volatilité Noack et de densité, les huiles lubrifiantes reraffinées mises en œuvre selon l’invention présentent d’excellentes performances à la fois en termes d’efficacité de transfert de chaleur et de performances hydrauliques, et avantageusement des performances accrues comparativement aux huiles de base vierges.
Un indice de viscosité élevé permet notamment de disposer d’un fluide caloporteur dont la viscosité varie peu avec la température, assurant ainsi de bonnes propriétés hydrauliques du fluide caloporteur. Ainsi, le fluide caloporteur selon l’invention peut être mis en œuvre dans des systèmes pouvant être soumis à de fortes variations de températures, par exemple comme liquide de refroidissement dans des véhicules, et reste pompable sur la plage de températures dans laquelle il doit circuler dans ledit système.
En particulier, les huiles lubrifiantes re -raffinées présentent avantageusement une densité faible, en particulier plus faible que celle des huiles de base vierges, et un indice de viscosité élevé, en particulier plus élevé que celui des huiles de base vierges, ce qui permet de réduire les coûts de pompage, tout en ayant de meilleures propriétés thermiques.
Fluide caloporteur
Comme évoqué précédemment, la ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées mises en œuvre selon l’invention, en particulier telles que définies et caractérisées précédemment, peuvent être utilisées en tant que telles comme fluide caloporteur, ou être formulées dans une composition destinée à être utilisée à titre de fluide caloporteur.
La composition utilisée à titre de fluide caloporteur peut ainsi comprendre une ou plusieurs huiles de base distinctes de l’huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée et/ou un ou plusieurs additifs.
Dans un mode de réalisation particulier, la ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées peuvent être formulées en combinaison avec une ou plusieurs huiles de base distinctes, en particulier une ou plusieurs huiles de base neuves.
Elles sont en particulier choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des lubrifiants, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges. Avantageusement, ces huiles de base sont des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau 1 ci-dessus, ou leurs mélanges.
Une composition mise en œuvre selon l’invention selon l’invention peut ainsi comprendre, voire être formée, d’un mélange d’une ou plusieurs huiles lubrifiantes au moins en partie reraffinées et d’une ou plusieurs huiles de base neuve, par exemple d’au moins une huile minérale.
En particulier, une composition mise en œuvre selon l’invention peut comprendre entre 0 % et 80 % massique, en particulier entre 5 % et 75 % massique d’huile(s) de base neuve(s), distincte(s) d’huiles lubrifiantes re-raffinées requise selon l’invention et définie ci-dessus, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition mise en œuvre comme fluide caloporteur selon l’invention comprend moins de 50 % massique d’huile(s) de base neuve(s), distincte(s) d’huiles lubrifiantes re-raffinées.
De préférence, une composition mise en œuvre à titre de fluide caloporteur selon l’invention est formée majoritairement de la ou desdites huiles lubrifiantes re-raffinées. En particulier, la ou lesdites huiles lubrifiantes re-raffinées représentent avantageusement plus de 80 % massique de la masse totale du fluide caloporteur, en particulier plus de 90 % massique et plus particulièrement plus de 95 % massique, de la masse totale du fluide caloporteur.
Ainsi, une composition mise en œuvre à titre de fluide caloporteur selon l’invention comprend avantageusement plus de 80 % massique, en particulier entre 90 % et 100 % massique, plus particulièrement entre 95 % et 100 % massique d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition mise en œuvre à titre de fluide caloporteur selon l’invention est totalement dénuée d’huile de base distincte d’huiles lubrifiantes re-raffinées.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition mise en œuvre à titre de fluide caloporteur selon l’invention peut comprendre, outre la ou lesdites huiles lubrifiantes reraffinées, un ou plusieurs additifs, en particulier destinés à promouvoir la compatibilité du fluide caloporteur avec les matériaux du système auquel il est destiné. Ces additifs peuvent notamment être choisis parmi les additifs anti-corrosion, les additifs modificateur de frottement, les additifs extrême-pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les agents améliorant l’indice de viscosité (VI), les agents abaissant le point d’écoulement (PPD), les dispersants, les agents antimousse, et leurs mélanges.
Ces additifs peuvent être ajoutés à la ou lesdites huiles de base régénérées mises en œuvre selon l’invention ou encore au mélange de la ou desdites huiles de base régénérées et d’au moins une huile de base neuve en une quantité appropriée, déterminée par l’homme du métier. Il est entendu que la nature et la quantité des additifs mis en œuvre sont choisies de telle manière que les propriétés avantageuses, en tant que fluide d’échange de chaleur, de la composition à base de la ou desdites huiles lubrifiantes re-raffinées, ne soient pas ou substantiellement pas altérées par l’adjonction envisagée.
Une composition mise en œuvre à titre de fluide caloporteur selon l’invention peut comprendre entre 0 % et 20 % massique, en particulier entre 0,01 % et 10 % massique, d’additifs, en particulier tels que décrits ci-dessus, par rapport au poids total de la composition.
L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, un procédé ou une méthode de préparation d’un fluide caloporteur, comprenant au moins une étape consistant à obtenir une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à partir d’un lubrifiant usagé.
Avantageusement, un tel procédé ou une telle méthode comprend au moins les étapes consistant à :
(i) disposer d’une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée obtenue à partir d’un lubrifiant usagé, en particulier formée en soumettant un lubrifiant usagé à au moins une ou plusieurs étapes de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, de préférence telles que détaillées précédemment ;
(ii) éventuellement, mélanger ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec une ou plusieurs huile(s) de base neuve(s), distincte(s) d’huiles lubrifiantes re-raffinées, par exemple une ou plusieurs huiles minérales ; et
(iii) éventuellement, supplémenter ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée de l’étape (i) ou le mélange d’huiles lubrifiantes de l’étape (ii), avec au moins un additif, en particulier tel que décrit précédemment.
Applications
Comme mentionné ci-dessus, une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, particulièrement est adaptée pour sa mise en œuvre comme fluide caloporteur, de par ses propriétés thermo-physiques.
En particulier, un fluide à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée selon l’invention peut être mis en œuvre pour divers systèmes et applications, en particulier au niveau du ou des circuits de fluide caloporteur, en substitution des fluides caloporteurs conventionnels.
Les circuits de fluide caloporteur comprennent classiquement des moyens de circulation forcée ou libre du fluide caloporteur, par exemple une pompe, ou tout autre moyen équivalent, et des moyens d’évacuation, tels que par exemple des échangeurs ou tout autre moyen équivalent permettant la diffusion des calories.
L’invention n’est ainsi pas limitée à une application particulière des fluides formulés selon l’invention, le développement qui suit étant donné uniquement à titre illustratif et non limitatif.
En particulier, la présente invention se rapporte à l’utilisation d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée comme fluide de transfert de chaleur, dit encore liquide d’échange de chaleur, dans un système mécanique mobile ou stationnaire, autrement dit pour transférer la chaleur dans un système mécanique mobile ou stationnaire.
Un fluide selon l’invention peut par exemple être mis en œuvre pour assurer les échanges thermiques dans des systèmes mécaniques « stationnaires », tels que les chaudières, les climatiseurs, en particulier dans les centres de traitement de données (« Data Centers » en langue anglaise), les capteurs solaires thermiques, les capteurs solaires photovoltaïques, les radiateurs de circuits électriques, notamment de transformateurs électriques, les centrales électriques thermiques au charbon, au fioul, au gaz ou nucléaires, les échangeurs de chaleur d'eaux usées, les turbines, les compresseurs, les systèmes hydrauliques, les engrenages ou encore les machines de formage ou de découpe. Un fluide selon l’invention peut par exemple également être mis en œuvre pour assurer les échanges thermiques dans des systèmes mécaniques « mobiles », incluant les organes des véhicules légers, des véhicules poids-lourds, des machines mobiles dites « off road », ou encore des véhicules marins, en particulier leurs systèmes de motorisation.
L’invention concerne en particulier un procédé ou une méthode pour transférer la chaleur dans un système mécanique mobile ou stationnaire, en particulier tel que décrit ci-dessus, comprenant au moins une étape de mise en circulation au niveau dudit système mécanique, à titre de fluide caloporteur, d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, en particulier telle que décrite précédemment.
Un tel procédé ou une telle méthode comprend en particulier les étapes consistant en : a) disposer d’une composition comprenant, voire étant formée d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, en particulier telle que définie précédemment ; b) mettre en œuvre ladite composition de l’étape a) au niveau d’un système mécanique, en particulier tel que décrit précédemment, plus particulièrement au niveau d’un ou plusieurs circuits de fluide caloporteur ; et c) mettre en circulation ladite composition pour assurer les échanges thermiques au cours du fonctionnement dudit système mécanique.
Selon un mode de réalisation avantageux, le fluide formulé selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée est utilisé comme liquide de refroidissement.
A titre d’illustration d’application envisageable, le fluide formulé selon l’invention peut être mise en œuvre comme liquide de refroidissement, de pièces en mouvement dans un système mécanique, et plus particulièrement au niveau d’un système de motorisation mobile ou stationnaire.
Un fluide caloporteur à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée selon l’invention peut ainsi être mis en œuvre comme liquide de refroidissement pour le refroidissement d’engrenages, de roulements, de paliers, tels que des paliers à roulement ou à glissement ou encore de moteurs.
Par « système de motorisation » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant toutes les pièces mécaniques nécessaires à l’application mobile ou stationnaire visée et incluant au moins un moteur. Il peut s’agir d’un système de motorisation à combustion, à gaz, notamment à hydrogène, à ammoniaque, électrique ou hybride, suivant la nature du ou des moteurs inclus dans le système de motorisation : moteur à combustion, à gaz, notamment à hydrogène, à ammoniaque et/ou électrique.
Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule. Le système de propulsion englobe plus particulièrement un moteur, par exemple un moteur électrique comprenant l’ensemble rotor-stator de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission et éventuellement une batterie. La batterie est elle- même généralement constituée d’un ensemble d’accumulateurs électriques, appelés cellules. Également, un fluide caloporteur à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée selon l’invention peut être mis en œuvre comme liquide de refroidissement pour refroidir t la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride.
A titre d’exemple d’application, un fluide caloporteur selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée peut être mis en œuvre pour le refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, et plus particulièrement du moteur, de l’électronique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie.
Dans une autre variante d’application, un fluide selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée peut être utilisé à titre de liquide de refroidissement, dans le travail des métaux, tel l’aluminium, l’acier, l’acier inoxydable, l’acier galvanisé, les métaux jaunes, en particulier dans toute opération d’usinage des métaux, par exemple dans des procédés de conformation, de découpe, de jointage ou toute autre transformation du métal telle que le formage, l’estampage, le laminage, etc.
De telles compositions mises en oeuvre dans des procédés d’usinage des métaux, sont également couramment désignées sous les dénominations « compositions ou fluides de travail des métaux », « fluides d’usinage » ou encore « fluides de coupe ».
Dans une autre variante d’application, un fluide selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante re-raffinée peut être utilisé, en particulier à titre de liquide de refroidissement dans un système hydraulique. Il permet ainsi d’assurer le transfert thermique entre les différents organes d’un système hydraulique, en particulier dans des actionneurs hydrauliques (cylindres/moteurs) ou des assemblages de machines sur demande. Enfin, au regard des propriétés rhéologiques des huiles lubrifiantes re-raffinées mises en œuvre selon l’invention, une composition selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante re -raffinée peut être utilisée conjointement à titre de fluide caloporteur, en particulier à titre de liquide de refroidissement, et comme lubrifiant, pour l’ensemble des systèmes mécaniques décrits ci-dessus, par exemple dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride et/ou dans un système hydraulique.
En effet, une composition selon l’invention à base d’au moins une huile lubrifiante reraffinée permet d’accéder conjointement à de bonnes propriétés en termes de refroidissement et de lubrification des pièces de tels systèmes mécaniques, en particulier dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, tel qu’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride.
La présente invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un dispositif de transfert de chaleur ou de gestion thermique, dans lequel une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée est mise en œuvre à titre de fluide caloporteur.
En particulier, le dispositif met en œuvre au moins un circuit de transfert de chaleur ou de gestion thermique dans lequel la composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée est mise en œuvre.
Selon l’invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de ces huiles et compositions, permettent de définir des utilisations selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemple
Méthode de mesure de la viscosité cinématique
La viscosité cinématique des huiles est mesurée à 40 °C (KV40) et à 100°C (KV100) à l’aide d’un viscosimètre, selon la norme NF EN ISO 3104. Cette norme est techniquement équivalente à la norme ASTM D445. Les résultats sont exprimés en mm2/s (équivalent au centistoke, noté cSt).
Méthode de mesure de la volatilité
La volatilité permet de déterminer la perte par évaporation des huiles à haute température. Elle est déterminée par le test de volatilité NOACK, réalisé selon la norme CEC L-40-93. Au cours du test, l’échantillon d’huile est soumis à un flux d’air constant, chauffée à environ 250 °C, pendant environ 60 minutes. Le résultat est exprimé en fraction de perte pondéral, en pourcentage massique.
Méthode de mesure de la masse volumique
La masse volumique des huiles est mesurée à 15°C à l’aide d’un densimètre à tube en U, selon la norme NF EN ISO 12185. Elle est exprimée en kg/m3.
Méthode de mesure de l’indice de viscosité
L’indice de viscosité est un rapport sans dimension, qui donne une indication quant à la variation de la viscosité des huiles en fonction de la température. Celui-ci est calculé à partir des valeurs de viscosités cinématiques à 40 °C et à 100°C, selon la norme NF ISO 2909. Plus cet indice est élevé, et moins la viscosité des huiles est influencée par des variations de température.
Méthode de mesure de la conductivité thermique
La conductivité thermique, souvent notée À, caractérise la capacité de l’huile à diffuser la chaleur dans les milieux. Elle est mesurée par une méthode transitoire de conductivité thermique liquide à fil chaud, selon la norme ASTM D7896-19. Elle est exprimée en mW/mK.
Méthode de mesure du point éclair
Le point éclair donne une indication de la capacité d'un produit à constituer un mélange inflammable avec l'air dans des conditions contrôlées. Il est déterminé à l’aide d’un appareil Cleveland à vase ouvert, selon la norme NF EN ISO 2592. Le point éclair à la pression atmosphérique ambiante est la température la plus basse à laquelle le passage d’une flamme au-dessus du vase d’essai comprenant l’huile provoque l'inflammation des vapeurs au-dessus de la surface du liquide. Il est exprimé en degré Celsius.
Méthode de mesure de la teneur en soufre et en composés aromatiques
Les teneurs en soufre et en composés aromatiques dans l’huile sont déterminées par spectroscopic infrarouge ou ultraviolet.
Exemple 1
Les propriétés de six huiles lubrifiantes re-raffinées II à 16, conformes à l’invention et disponibles commercialement, ont été évaluées.
Ces huiles sont obtenues à partir d’huiles de base usagées et ayant subies au moins une étape de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, en particulier au moins une étape de déshydratation, de distillation, d’extraction liquide/liquide et/ou d’hydrogénation.
Trois huiles lubrifiantes neuves Cl à C3, non conformes à l’invention car n’ayant subies aucune étape de recyclage ou de re-raffinage, ont également été évaluées.
Ces huiles sont des huiles de base de groupes I ou II selon la classification API, disponibles commercialement.
En particulier, les viscosités cinématiques à 40 °C et à 100 °C, l’indice de viscosité, la densité, la volatilité, le point-éclair et la conductivité thermique de ces huiles ont été mesurées selon les protocoles détaillés ci-dessus.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 2 pour les huiles re-raffinées et vierges dont les caractéristiques sont équivalentes à celles définies par la classification API pour les huiles de base de groupe I et dans le Tableau 3 pour les huiles re-raffinées et vierges dont les caractéristiques sont équivalentes à celles définies par la classification API pour les huiles de base de groupe II, ci-dessous.
[Tableau 2]
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[Tableau 3]
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Résultats
Toutes les huiles au moins en partie re-raffinées requises selon l’invention présentent un indice de viscosité et une conductivité thermique supérieurs ainsi qu’une masse volumique plus faible, comparativement à des huiles vierges ne convenant pas à l’invention, et dont les propriétés sont par ailleurs équivalentes.
Par conséquent, les huiles au moins en partie re -raffinée présentent des propriétés thermophysiques tout particulièrement avantageuses, permettant d’accéder à des performances en tant que fluides de transfert de chaleur supérieures à celles d’huiles lubrifiantes neuves, n’ayant subies aucun recyclage.
Une masse volumique plus faible et un indice de viscosité élevé permettent également d’assurer de bonnes performances hydrauliques, en particulier de réduire les coûts associés au pompage de ces huiles au cours de leur mise en œuvre comme fluide caloporteur. En outre, les huiles au moins en partie re-raffinées présentent de meilleures propriétés en termes d’économie d’énergie, en particulier de carburant, que les huiles lubrifiantes neuves.
Par ailleurs, les huiles au moins en partie re-raffinées requises selon l’invention présentent une volatilité réduite et un point éclair plus élevé comparativement à ceux mesurés pour les huiles ne convenant pas à l’invention. Par conséquent, les huiles au moins en partie reraffinées permettent une sécurité accrue par rapport aux huiles lubrifiantes neuves.
En conclusion, une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée présente des propriétés tout particulièrement avantageuses, en particulier supérieures à celles d’une huile neuve, permettant son utilisation en tant que fluide caloporteur, notamment comme liquide de refroidissement.

Claims

Revendications
1. Utilisation d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée à titre de fluide caloporteur.
2. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée provient d’un lubrifiant usagé ayant été soumis à une ou plusieurs étapes préalables de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant.
3. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée présente une viscosité cinématique, mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445, supérieure ou égale à 5 mm2/s, en particulier comprise entre 5 et 12 mm2/s, plus particulièrement entre 5 et 10 mm2/s.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée possède un indice de viscosité supérieur ou égal à 110, notamment compris entre 110 et 130, en particulier entre 112 et 125.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée possède une volatilité Noack inférieure ou égale à 15 %, en particulier comprise entre 8 % et 15 %, de préférence strictement inférieure à 12 %, et plus particulièrement comprise entre 8 % et 11,9 %.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée présente une teneur en soufre comprise entre 0,02 % et 0,2 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée présente une teneur en composé(s) aromatique(s) supérieure ou égale à 0,5 % massique, notamment supérieure ou égale à 1 % massique, en particulier comprise entre 1 % et 25 % massique, plus particulièrement entre 2,5 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée possède une masse volumique inférieure ou égale à 870 kg/m3, notamment comprise entre 830 et 870 kg/m3, en particulier inférieure ou égale à 860 kg/m3, et plus particulièrement comprise entre 840 et 860 kg/m3.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée possède une conductivité thermique, mesurée à 100 °C et à pression atmosphérique, supérieure ou égale à 125 mW/mK, notamment comprise entre 125 et 145 mW/mK, en particulier supérieure ou égale à 128 mW/mK et plus particulièrement comprise entre 128 et 140 mW/mK.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite composition comprend une ou plusieurs huiles de base distinctes de l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée et/ou un ou plusieurs additifs, en particulier choisis parmi les additifs anti-corrosion, les additifs modificateur de frottement, les additifs extrême -pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les agents améliorant l’indice de viscosité (VI), les agents abaissant le point d'écoulement (PPD), les dispersants, les agents antimousse, et leurs mélanges.
11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite composition comprend plus de 80 % massique, en particulier entre 90 % et 100 % massique et plus particulièrement entre 95 % et 100 % massique d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, par rapport à la masse totale de ladite composition.
12. Procédé pour transférer la chaleur dans un système mécanique mobile ou stationnaire, comprenant au moins une étape de mise en circulation au niveau dudit système mécanique, à titre de fluide caloporteur, d’une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, en particulier telle que définie dans l’une quelconque des revendications 2 à 10.
13. Dispositif de transfert de chaleur ou de gestion thermique, dans lequel une composition à base d’au moins une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, en particulier telle que définie dans l’une quelconque des revendications 2 à 10, est mise en œuvre à titre de fluide caloporteur.
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