程百惠子，顏曉潮，王 云，唐 然，胡 海，曾 勝，劉盼盼，楊艷萍

（1.武漢市第四十九中學，湖北 武漢 430080；2.武漢科技大學化學與化工學院，湖北 武漢 430081；3.湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室，湖北 武漢 430081）

研究與開發(fā)

新型雙溶劑抽提廢潤滑油再生工藝研究

程百惠子1，顏曉潮2,3，王 云2，唐 然2，胡 海2，曾 勝2，劉盼盼2，楊艷萍2

（1.武漢市第四十九中學，湖北 武漢 430080；2.武漢科技大學化學與化工學院，湖北 武漢 430081；3.湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室，湖北 武漢 430081）

以乙酰呋喃與糠醛構成雙溶劑，對廢潤滑油進行抽提回收處理。根據(jù)萃取締合原理，經(jīng)過理論分析和實驗探究，選取不同復配參數(shù)的雙溶劑作為抽提溶劑，通過單因素實驗分析，確定最佳的雙溶劑抽提潤滑油再生工藝方法和條件。實驗結果表明，復配溶劑比V(乙酰呋喃)∶ V(糠醛)=1∶1、精制溫度80℃、劑油比1.5∶1時精制效果最佳。廢潤滑油和精制再生油樣的紅外譜圖比較表明，廢潤滑油樣品經(jīng)過溶劑精制后，非理想組分被分離，達到潤滑油再生的目的?；厥沼完P鍵質量指標經(jīng)測定，能達到再生潤滑油基礎油標準，添加恰當?shù)奶砑觿┖罂蛇_到潤滑油的再使用要 求。

廢潤滑油；溶劑精制；雙溶劑；糠醛；乙酰呋喃

潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦、保護機械及加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用[1]。潤滑油一般由基礎油和添加劑兩部分組成?；A油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質；添加劑則可彌補和改善基礎油性能方面的不足，賦予某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。潤滑油在使用一段時間后發(fā)生某些物理和化學變化，油中生成了酮、醛、碳黑、瀝青膠態(tài)物質、樹脂及有機酸、鹽、水、金屬屑等雜質[2-3]。變質后的潤滑油因其潤滑性能大大降低、不能繼續(xù)使用而成為廢潤滑油。廢潤滑油中主要的有害物有重金屬、多氯苯化合物和多環(huán)芳烴，這些有毒物釋放到環(huán)境中，危害很大[4]。我國傳統(tǒng)的廢油回收法是硫酸 /白土法，該方法設備投資較少，技術要求較低，生產(chǎn)能力可大可小，是我國較為普遍采用的一種方法。但該方法存在著酸渣難以治理、再生油質量低、白土消耗量大和環(huán)境污染嚴重等問 題[5]。 相 比 硫 酸 /白土法，溶劑抽提精制的方法處理廢潤滑油有許多優(yōu)點，不但消除了傳統(tǒng)工藝帶來的環(huán)境污染問題，而且工藝簡單、操作簡便靈活、效率高，再生油質量好，能接近潤滑油基礎油質量標準[6]。

本文在前人溶劑抽提法再生廢潤滑油工藝研究的基礎上，根據(jù)締合理論分析和實驗探索，選取出糠醛和乙酰呋喃構成雙溶劑，進行廢潤滑油抽提實驗，取得了比較理想的結果。

1 實驗部分

1.1 試劑及儀器

試劑：廢潤滑油（武漢汽車修理廠），乙酰呋喃（分析純），糠醛（分析純）。

儀器：調溫恒溫電熱套，電子分析天平，阿貝折光儀，NDJ-31 型旋轉黏度儀，磁力加熱攪拌器，SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水真空泵，VERTEX 70 型傅立葉變換紅外光譜儀。

1.2 實驗流程

廢潤滑油經(jīng)自然沉降去除機械雜質后，在266～530Pa 壓力下進行減壓蒸餾，取 250～330℃之間的潤滑油餾分進行實驗研究。在潤滑油餾分中加入不同劑油比（體積比）的雙溶劑，在不同溫度下加熱攪拌一定時間。將加熱后的混合液倒入分液漏斗進行分層，并取上層精制油進行減壓蒸餾，蒸出油中的溶劑，得到回收油。其再生工藝流程見圖 1。

圖1 廢潤滑油抽提再生工藝流程

1.3 實驗內(nèi)容

1.3.1 樣品預處理與減壓蒸餾

將廢潤滑油用濾網(wǎng)過濾除去其中的機械雜質后置于容器中加熱到 60℃，自然沉降一段時間后脫去明水。預處理后的廢潤滑油置于減壓蒸餾容器中進行減壓蒸餾，進一步脫除水分并蒸出輕質組分（汽油、柴油餾分），釜底留下結焦縮合物，得到潤滑油餾分。減壓蒸餾裝置見圖2。

圖2 減壓蒸餾裝置

1.3.2 溶劑抽提精制

As mentioned,two design optimizations are done in this study.The first optimization is a deterministic optimization,and the second is a robust optimization.The considered objective functions and constraints are the same for both design optimizations.

先以不同比例的糠醛和乙酰呋喃配制成雙溶劑，選取雙溶劑的配比分別為：雙溶劑配比Ⅰ的配比比例為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1；雙溶劑Ⅱ的配比為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1.5∶1，雙溶劑Ⅲ的配比為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1.5。然后分別將上述3種溶劑與潤滑油餾分按不同的比例，在一定的精制溫度下進行加熱攪拌。加熱攪拌一段時間后，再將得到的混合液體置于分液漏斗中靜置分層[7-9]，分離出上層淡黃色透明液體即得抽余油（含少量抽提溶劑），抽提物和大部分溶劑進入下層。在160～170℃下蒸去溶于其中的溶劑成分，分別得到再生潤滑油和殘渣[10]。

2 結果與討論

本文探討不同的復配溶劑比、劑油比、溶劑精制溫度對精制油黏度、折光率、回收率的影響，以確定最佳的溶劑抽提工藝條件。

2.1 劑油比對黏度的影響

劑油比對黏度的影響見圖 3。由圖 3 可知，進行溶劑精制后，隨劑油體積比逐漸減小，回收油的黏度指數(shù)逐漸變大，說明隨劑油體積比的增大，精制程度變深，去除了大部分多環(huán)短側鏈芳香烴和膠質等非理想組分，同時也消耗了過多的天然抗氧劑和尚未變質失活的添加劑，使得精制油中的抗氧劑太少，于是精制油的黏度逐漸下降。由圖3還可看到，溶劑配比Ⅰ[V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1]抽提后的再生油黏度比同條件下的配比Ⅱ、Ⅲ稍低。

圖3 劑油比對黏度的影響

2.2 劑油比對折光率的影響

劑油比對折光率的影響見圖 4。由圖 4的折光率數(shù)據(jù)可知，隨著劑油體積比增大，折光率減小，說明精制程度隨劑油體積比增大而逐漸變深，即對非理想組分的去除能力逐漸增強。雙溶劑精制的折光率較低，處理油的質量較好。由圖 4 還可看到，劑油比大于 1.5 后，雙溶劑配比為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1 時，抽提后再生油的折光率比同條件下的配比Ⅱ、Ⅲ稍低。

圖4 劑油比對折光率的影響

2.3 劑油比對回收率的影響

實驗中的回收率是指對廢潤滑油中的潤滑油餾分進行精制的回收率。劑油比對回收率的影響見圖 5。由圖 5 的回收率數(shù)據(jù)可知，隨劑油比增大，回收率是降低的，說明隨劑油比增大，精制程度變深，去除的多環(huán)短側鏈芳香烴和膠質的非理想組分也多。在劑油比達到 1.5 時，回收率已經(jīng)達到較小的數(shù)值。綜合考慮，可以確定糠醇精制的最佳劑油比均為 1.5。由圖 5 還可看到，雙溶劑配比Ⅰ [V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1]抽提后，再生油的回收率比同條件下的配比Ⅱ、Ⅲ稍低。

圖5 劑油比對回收率的影響

由圖 3～ 圖 5 可知，適當增大劑油體積比有利于非理想組分的去除，但劑油體積比過大，不僅增大了溶劑的用量，而且過多地消耗回收油中的理想組分，降低了精制油品的回收率。對比溶劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的精制效果可知，溶劑Ⅰ的精制效果最佳。由此確定雙溶劑精制的最佳溶劑體積比為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )= 1∶1，最佳劑油比為 1.5∶1。

2.4 精制溫度對黏度、折光率的影響

雙 溶 劑 采 用 配 比 Ⅰ [V(乙 酰 呋 喃 )∶V(糠醛 )=1∶1]，混合溶劑、廢潤滑油體積比為 1.5∶1，不同抽提精制溫度下萃取廢油，所得油品的黏度與折光率變化見圖 6和圖 7。由圖 6和圖 7的實驗數(shù)據(jù)可知，隨溫度增大，精制油品的黏度先減小后增大，80℃時的黏度和折光率較好，因此可確定其最佳精制溫度為 80℃。

圖6 精制溫度與黏度（40℃）的關系

圖7 精制溫度與折光率（25℃）的關系

2.5 精制溫度對色度的影響

色度是指示潤滑油性質的重要指標。隨精制溫度升高，色度先增大后減小，說明升高溫度有利于去除廢潤滑油中的非理想組分，從而改善回收油的質量。但是當溫度達到一定程度后，非理想組分在溶劑中的傳質將對溫度不再敏感，繼續(xù)升溫，回收油的色度將不會再有明顯改善。溫度過高時色度變差，可見溫度過高不僅浪費能耗還不利于非理想組分的去除。

2.7 紅外譜圖分析

采用溴化鉀壓片、液體樣品涂抹法，分別對廢潤滑油和精制再生油進行紅外光譜分析，結果見圖 8。由圖 8 可知，廢潤滑油的紅外譜圖中出現(xiàn)在1745cm-1處的吸收峰，表征脂肪族酯類含有的 C=O鍵，1160 cm-1處的吸收峰表征醇羥基的 C-OH 鍵，在精制后蒸出糠醇的油樣的紅外譜圖中，這兩個吸收峰均已消失，說明廢潤滑油樣品經(jīng)過溶劑精制后，其中的脂肪族酯類等非理想組分已經(jīng)在溶劑的強極性締合作用下，與潤滑油中的理想組分分離進入溶劑層中，達到了潤滑油再生的目的。

圖8 廢潤滑油和精制再生油樣的紅外光譜比較

3 結論

1）本文探索以乙酰呋喃和糠醛構成雙溶劑，對廢潤滑油進行溶劑精制，研究了劑油比、精制溫度、反應時間等因素對精制油各性質 (黏度、折光率、回收率等)的影響。探討并優(yōu)化了乙酰呋喃和糠醛雙溶劑對廢潤滑油進行精制的最佳反應條件。通過測定精制油的理化指標，探討廢潤滑油溶劑精制再生工藝的可行性，為開發(fā)低污染低能耗廢潤滑油再生工藝提供科學依據(jù)和理論指導。

2）經(jīng)過正交實驗得出雙溶劑精制的最佳工藝條件為：精制溫度為 80℃，劑油比為 1.5，復配溶劑比為 V(乙酰呋喃 )∶V(糠醛 )=1∶1。在此工藝條件下，回收的油品質量較好，可以達到潤滑油基礎油的要求。

3）未來溶劑精制的發(fā)展方向是高效低污染，應致力于開發(fā)與其他先進工藝相結合的高效低能耗低污染的精制新工藝。

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A Novel Extraction Method for Regeneration Process of Lubricating Oil with Double Solvents

CHENG Baihuizi1, YAN Xiaochao2,3, WANG Yun2, TANG Ran2, ZENG Sheng2, HU hai2, LIU Panpan2, YANG Yanping2
(1.Wuhan No.49 High School, Wuhan 430080, China; 2. Institute of Chemistry & Chemical Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China; 3.Key Laboratory of Coal Conv ersion and Novel Carbon Materials of Hubei Province, Wuhan 430081, China)

Recovery and regeneration experiments of waste lubricating oil were completed with acetyl furan and furfural double solvent. According to the extraction and association principle, based on theoretical analysis and experimental research, the double solvent with different parameters was selected as the extraction solvent, and the optimum solvent extraction technology and conditions were determined by single factor experiment. The experimental results showed that the mixed solvent V(acetyl furan): V(furfural)=1:1, the ref i ning temperature 80℃ , and the ratio of solvent to waste lubricant oil was 1.5:1, were the best regeneration experiments conditions of waste lubricating oil. The comparison of infrared spectra of waste lubricating oil and ref i ned regenerated oil showed that the non ideal components of waste lubricating oil samples were separated by solvent ref i ning, and the purpose of lubricating oil regeneration was achieved. The key quality indexes of the recovered oil could reach the standard of the regenerated lube base oil, and the lubricating oil could be reused again after adding the appropriate additives.

waste lubricating oil; solvent ref i ning; double solvent; furfural; acetyl furan

TE 626.3

：A

：1671-9905(2017)06-0001-04

湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室開放基金（WKDM201509）；武漢科技大學?；痦椖?(250089)

顏曉潮（1980-），男，碩士，工程師，主要從事精細石油化工方向的研究，發(fā)表專業(yè)論文 10 余篇，獲得石油化工方面發(fā)明專利 2 項，E-mail: hbchengzz@163.com

2017-03-29