离心萃取器在废润滑油再生工艺中的应用
刘威风1，高艳芳2
(1.中国石化润滑油有限公司西北分公司，河南郑州450001;2.郑州天一萃取科技有限公司，河南郑州450001)
摘要：简要概述了废润滑油再生的方法，并介绍了离心萃取器的工作原理及离心萃取精制润滑油的原理。通过168h的连续中试试验，萃取精制的基础油满足Ⅱ类油的指标要求，得出离心萃取器可在废润滑油再生工艺中进行推广应用。
关键词：离心萃取器;废润滑油;溶剂精制;再生
润滑油是由基础油(71.5%～96.2%)和添加剂组成，其质量取决于基础油的组成和性质及添加剂之间的配比关系。润滑油在使用过程中会发生一些物理、化学反应使润滑油老化，如颜色变深、酸值上升、闪点下降、产生沉淀物、油泥、漆膜等，达不到应用的标准，而变为废润滑油。但废润滑油中的主要成分(基础油)并没有变质，若直接倒掉或者燃烧，不仅会造成极大的浪费，也对环境造成很大的危害。废润滑油的再生对节约有限石油资源、防止废油污染、保护环境等具有重要的意义。国家对废润滑油的再生回收制定了相应的处理标准[1]。
溶剂精制是一种物理分离过程，利用溶剂活性极性分子的选择性溶解能力，溶解废润滑油中非理想成分，并将其分离出来。溶剂精制中常用的溶剂有糠醛、苯酚和N-甲基吡咯烷酮(NMP)[2-3]。该工艺使用的设备价廉且操作简便，溶剂无毒，可以多次回收利用，其精制得到的润滑油收率高，品质较好。以上特点使得溶剂精制法在众多废润滑油再生工艺中脱颖而出，并迅速被广泛应用到生产实践。废润滑油基础油精制主要依靠萃取塔来完成，利用重力实现润滑油与溶剂的混合与分离;但存在传质效率低、料液存留量大、返混严重、分相困难等问题，导致精制效率低、有机相损失大。离心萃取器是新一代高效快速的混合与分离设备，可以快速建立相平衡，易于实现多种萃取方式，具有传质效率高、存流量小、适应密度差、流比范围宽、节能环保、占地面积小等优点[4-5]。
1 离心萃取器工作原理
离心萃取器是一种新型、高效液液混合与分离连续运行的设备，其利用电机带动转鼓高速转动，密度不同且互不相溶的两种液体(密度大的一相称为重相，密度小的一相称为轻相)按照一定的流比分别从两个进料口进入转鼓和壳体之间的混合区，使两相快速混合，完成萃取传质过程。混合液在涡流盘的作用下进入转鼓，混合液与转鼓同步旋转，在离心力的作用下，密度大的重相在向上流动过程中逐步远离转鼓中心而靠向转鼓壁;密度小的轻相逐步远离转鼓壁而靠向中心，澄清后的两相液体最终通过各自堰板进入收集室并由出料管分别引出机外，完成两相分离过程。离心萃取器设备结构如图1所示。
图1离心萃取器设备结构图
2 离心萃取精制废润滑油的原理
初步净化的毛油与溶剂NMP在离心萃取器中充分混合，毛油与NMP互不相溶，在离心萃取器中存在两种液相。通过高转速的搅拌，使两相充分接触，毛油中的非理想成分(杂质)在萃取过程中溶解在NMP中，与理想组分(基础油)分离，从而达到精制的目的。由于毛油与溶剂油之间有密度差，在离心力作用下会分层，从而实现两相的分离。以溶剂为主并含有较多杂质的为萃取相，以基础油为主并残留少量杂质的为萃余相。
3 在废润滑油精制中的应用
本试验所用的原料取自某环保公司回收的废润滑油，经过初步净化及蒸馏处理后的毛油，基础油成分为250SN型，呈深红色，密度0.84kg/m3。精制溶剂为毒性小、选择性及稳定性高的NMP溶剂。经过试验优化出最佳的溶剂精制工艺条件：温度65～75℃，剂油比为1∶1。经五级逆流萃取，分别得到萃取相(含杂质)和萃余相(基础油)。萃取相经精馏后分别得到萃取溶剂和抽出油(杂质为主)，抽出油作为燃料油产品，萃取溶剂返回萃取工序循环使用;萃余相中经过进一步的精馏，得到满足指标要求的基础油。
根据试验用料的物化参数，选用实验型离心萃取器即CWL50-M型，并选配合适材质及混合分离部件。主体设备技术参数：转鼓直径50mm，混合通量0～50L/h，电机功率0.18kW，主机质量32kg，外形尺寸400mm×370mm×900mm。离心萃取精制毛油的工艺流程如图2所示。
图2废润滑油离心萃取精制试验装置流程简图
离心萃取器转鼓转速2800r/min，两相混合通量在25～30L/h运行，控制剂油比1∶1，精制温度65～75℃。进行五级逆流萃取，验证两相分相情况及精制效果，同时进行长时间运行，验证指标的稳定性。试验连续运行168h，设备运行稳定，指标正常，毛油的回收率均达93%以上。萃余相即精制油经过精馏后得到的250SN基础油可以达到Ⅱ类油的指标要求，具体指标分析结果见表1。
4 结论
采用离心萃取精制润滑油不仅可以大幅度降低生产成本，同时，也解决了废润滑油中基础油的资源浪费。离心萃取机应用于废润滑油回收再生工艺的溶剂精制工序，与传统的萃取设备如萃取塔或搅拌釜相比，可以实现连续化运行，精制效率高，回收率高，操作简便，适宜进行市场推广应用。
参考文献：
[1]谷庆宝，王禹，高丰，等.废润滑油再生利用的现状与面临的问题[J].中国资源综合利用，2003(7)：11-16.
[2]熊道陵，杨金鑫，张团结，等.废润滑油再生工艺的研究进展[J].化工进展，2014，33(10)：2778-2784.
[3]周惠娟.废润滑油再生技术的分析与比较[J].润滑油与燃料，2010，20(4/5)：37-39.
[4]杨鹏飞，李瑞琛，高艳芳，等.工业含酚废水离心萃取脱酚工艺研究[J].工业用水与废水，2018，49(1)：28-31.
[5]高艳芳，李瑞琛，杨鹏飞，等.离心萃取法处理高浓度DMF废水[J].河南化工，2020，37(1)：33-35.
