吳云，張賢明

(1.重慶工商大學(xué) 廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067;2.解放軍后勤工程學(xué)院 化學(xué)工程與技術(shù)博士后流動(dòng)站，重慶 401311)

短程蒸餾是一種較為新型的非平衡蒸餾技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛［1-7］。該技術(shù)具有操作溫度低、分離效率高、生產(chǎn)過(guò)程污染排放少等優(yōu)勢(shì)，適合廢油再煉制工藝采用［8-10］。但是，目前對(duì)于短程蒸餾工藝條件對(duì)再生餾分關(guān)鍵品質(zhì)的影響仍不十分清楚。粘溫性能是再生餾分的關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)，如何通過(guò)調(diào)整短程蒸餾工藝參數(shù)來(lái)提高再生餾分的粘溫性能，是工程上存在的問(wèn)題。本文采用兩級(jí)短程蒸餾考察工藝參數(shù)對(duì)幾種廢油再生餾分粘溫性能的影響，并初步分析其影響機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油、廢混合油，中餾點(diǎn)分別為386，287 ℃和332 ℃。

兩級(jí)短程蒸餾實(shí)驗(yàn)裝置流程見(jiàn)圖1。

圖1 短程蒸餾實(shí)驗(yàn)裝置流程圖Fig.1 Flow chart of experiment equipment of short path distillation

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

進(jìn)料流量60 kg/h，一級(jí)真空度10 Pa，一級(jí)溫度220 ℃，保持二級(jí)操作單元溫度和真空度不變，并對(duì)再生餾分的粘度指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。原料油及再生餾分各項(xiàng)理化指標(biāo)的測(cè)定參照國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度的影響

由圖2 可知，隨著操作溫度的升高，一級(jí)再生餾分的粘溫性能呈下降趨勢(shì)，其中，廢液壓油再生餾分的下降幅度最大，廢內(nèi)燃機(jī)油再生餾分下降幅度最小，廢混合油再生餾分居中。3 種一級(jí)再生餾分的收率均呈上升趨勢(shì)。

圖2 溫度對(duì)一級(jí)餾分粘溫性能及收率的影響Fig.2 Effect of the temperature on viscosity properties and yield of the first stage cut fraction

幾種廢油一級(jí)再生餾分收率和粘度指數(shù)曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度分別約為230，219 ℃和215 ℃。因此，對(duì)于一級(jí)餾分，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)操作溫度應(yīng)分別控制在230 ℃和215 ～220 ℃。

圖3 溫度對(duì)二級(jí)餾分粘溫性能及收率的影響Fig.3 Effect of the temperature on viscosity properties and yield of the second stage cut fraction

由圖3 可知，隨著溫度的升高，二級(jí)再生餾分的粘溫性能均呈逐漸上升趨勢(shì)，收率呈下降趨勢(shì)。幾種廢油二級(jí)再生餾分收率和粘度指數(shù)曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度分別為213，208 ℃和218 ℃。因此，對(duì)于二級(jí)餾分，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)操作溫度應(yīng)分別控制在215，210 ℃和220 ℃左右。

隨著一級(jí)操作溫度升高，再生餾分切割段將向高溫區(qū)移動(dòng)，餾分中大分子支鏈烷烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)將增多，粘溫性能變差［11］。此外，溫度越高，切割段的餾程范圍越寬，混合程度越高，粘溫性能也將下降［12］。對(duì)于廢內(nèi)燃機(jī)油，由于中餾點(diǎn)較高，當(dāng)溫度升高時(shí)，切割段向高溫餾分區(qū)的移動(dòng)速度相對(duì)較慢，粘度指數(shù)變化較小。對(duì)于廢液壓油，由于中餾點(diǎn)較低，當(dāng)溫度升高時(shí)，切割段向高溫餾分區(qū)的移動(dòng)速度更快，粘度指數(shù)變化更大。廢混合油的中餾點(diǎn)雖然較高，但由于餾程范圍較寬，導(dǎo)致切割段組成復(fù)雜，粘度指數(shù)變化也較大。對(duì)于二級(jí)餾分，隨著溫度升高，原先的一部分輕質(zhì)餾分會(huì)進(jìn)入到一級(jí)餾分中，使其混合程度下降，粘度指數(shù)緩慢上升。一級(jí)餾分收率隨溫度上升是由于溫度升高導(dǎo)致其拔出率增加的緣故，而二級(jí)餾分收率下降則與一級(jí)操作溫度升高使得二級(jí)餾分的分配率下降有關(guān)。

2.2 真空度的影響

由圖4 可知，隨著真空度的提高，一級(jí)再生餾分粘溫性能呈上升趨勢(shì)，收率呈下降趨勢(shì)。幾種廢油一級(jí)再生餾分收率和粘度指數(shù)曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空度分別在12，19 Pa 和18 Pa 左右。因此，對(duì)于一級(jí)餾分，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)操作溫度應(yīng)分別控制在12，19 Pa 和18 Pa 左右。

圖4 真空度對(duì)一級(jí)餾分粘度指數(shù)及收率的影響Fig.4 Effect of vaccum degree on the viscosity index and yield of the first stage cut fraction

圖5 真空度對(duì)二級(jí)餾分粘度指數(shù)及收率的影響Fig.5 Effect of vaccum degree on viscosity properties and yield of the second stage cut fraction

由圖5 可知，隨著真空度的提高，二級(jí)餾分的粘溫性能呈逐漸下降趨勢(shì)，收率呈上升趨勢(shì)。其中，內(nèi)燃機(jī)油再生餾分的下降幅度略小，二級(jí)再生餾分的收率呈緩慢上升趨勢(shì)。幾種廢油一級(jí)再生餾分收率和粘度指數(shù)曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空度分別在18.5，15 Pa 和14.5 Pa 左右。因此，對(duì)于二級(jí)餾分，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)操作溫度應(yīng)分別控制在18 Pa 和15 Pa 左右為宜。

對(duì)于一級(jí)餾分，一級(jí)真空度升高使切割段向低溫區(qū)移動(dòng)，導(dǎo)致進(jìn)入餾分的高溫組分減少，混合程度下降，粘度指數(shù)隨之上升，這與溫度對(duì)粘度指數(shù)的影響原理類似，結(jié)果相反。同理，對(duì)于二級(jí)餾分而言，其影響原理也與溫度的影響相似，結(jié)果相反。兩級(jí)收率變化的原因也與溫度的影響類似。

2.3 進(jìn)料流量的影響

由圖6 可知，隨著進(jìn)料流量的增加，一級(jí)餾分的粘度指數(shù)和收率均呈先緩降后急降趨勢(shì)。

圖6 進(jìn)料流量對(duì)一級(jí)餾分粘度指數(shù)及收率的影響Fig.6 Effect of feed flow on viscosity index and yield of the first stage cut fraction

圖7 進(jìn)料流量對(duì)二級(jí)餾分粘度指數(shù)及收率的影響Fig.7 Effect of feed flow on viscosity index and yield of the second stage cut fraction

由圖7 可知，隨著進(jìn)料流量的增加，二級(jí)再生餾分的粘度指數(shù)和收率仍然呈先緩降后急降趨勢(shì)。

對(duì)于兩級(jí)餾分而言，其粘度指數(shù)和收率隨進(jìn)料流量下降的原因可能與其分離效率降低，高低溫餾分分離不完全導(dǎo)致餾分混合程度增加有關(guān)［13］，特別是當(dāng)操作流量超過(guò)設(shè)計(jì)流量后，系統(tǒng)分離效能受限嚴(yán)重，致使再生餾分混合程度快速上升，粘溫性能急劇下降。

3 結(jié)論

(1)隨著溫度的升高，一級(jí)餾分的粘溫性能呈下降趨勢(shì)，二級(jí)餾分的粘溫性能呈逐漸上升趨勢(shì)。綜合兩級(jí)單因素優(yōu)化控制點(diǎn)的平均值，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)操作溫度應(yīng)分別控制在221，213 ℃和216 ℃左右。

(2)隨著真空度的升高，一級(jí)餾分的粘溫性能呈上升趨勢(shì)，二級(jí)餾分的粘溫性能呈下降趨勢(shì)，綜合兩級(jí)單因素優(yōu)化控制點(diǎn)的平均值，廢內(nèi)燃機(jī)油、廢液壓油和廢混合油的一級(jí)真空度應(yīng)分別控制在15 Pa和17 Pa 左右。

(3)對(duì)于以刮膜式短程蒸餾為基礎(chǔ)的廢油再生工藝，應(yīng)在不影響產(chǎn)能要求的情況下，盡可能地維持較低流量。

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