流体机械毕业论文

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废润滑油再生工艺的研究高秀军 ,2 郭丽梅1# 蒋明康1（1.天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津 300222；2.大庆油田化工有限公司精细化工厂，黑龙江 大庆 163411）摘要 采用硫酸精制－碱中和－活性白土吸附－过滤的工艺流程处理废齿轮润滑油。酸洗温度40 ℃，98％浓硫酸用量为废油量的6％（质量分数）；碱中和温度80 ℃，中和剂为10％氢氧化钠；吸附条件：活性白土用量为15％（质量分数），温度150 ℃，时间1 h；再生润滑油粘度40 ℃时为128 Mpa•s，80 ℃为 MPa•s，凝点为－33 ℃。同时用废碱处理酸渣，采用阳离子絮凝剂处理废水。关键词 废润滑油 再生 酸碱精制 白土吸附Study on regenerated technics of waste lube oil Gao Xiejun1,2, Guo Limei1, Jiang Mingkang1. ( of Material Science and Chemical Engineering，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222；2. Daqing Oil field Fine chemicals Factory，Daqing Heilongjiang 163411)Abstract：The lube oil of waste gear was treated by using vitriol refining-alkali neutralization-the active white soil adsorption–filtration as the technical flow . The temperature of acid wash was 40 ℃, the dosage of vitriol of the content 98% was 6%，the temperature of alkali neutralisation was 80 ℃，and the neutralizer was the alkali of the content 10%. The condition of adsorption：the dosage of active white soil was 15%，the temperature was 150 ℃，and time was 1 h. The viscosity of regenerated lube oil was 128 MPa•s for 40 ℃ and MPa•s for 80 ℃，and its solidifying point was -33 ℃. Acid-dreg was neutralized with waste alkali. The waste water was treated using the cationic flocculant. Keywords：Waste lube oil Regeneration Acid and alkali refining White soil adsorption近年来，随着石油资源的日益减少以及对石油污染问题的重视和保护环境的呼声日益强烈，世界各国对废润滑油的回收和净化再生利用工作十分支持。中国在油液净化再生方面也作了不少工作[1-3]，商业、铁道、部队、机械工业等部门都不断的进行润滑油的净化再生工艺研究，找出了一些适合中国国国情的废油净化再生方法。但总的来说，中国在这个领域还比较落后，远远不能适应飞速发展的经济的要求，因此研究润滑油劣化的原因、积极探索新型高效、低污染废油净化再生工艺方法，对于缓解中国石油资源紧张状况、减少废弃油液对环境的污染有着重要的意义[4-6]。废润滑油的净化再生过程比从石油中提炼润滑油要简单得多。变质较轻的润滑油只要经过沉淀、过滤、脱水等物理净化过程即可恢复其原有品质；变质严重的润滑油，则需要经过化学精制去除变质后生成的酸类、酚类及胶质、沥青质等，然后补充一定数量的添加剂，也可成为再次使用的润滑油。如果净化再生工艺条件得当，完全可以能把用过的废润滑油再生成为质量接近或达到新油标准且性能良好的润滑油[7]。世界各国对废润滑油的处理、再生先后研究开发了众多处理工艺。目前应用的再生工艺主要有蒸馏－酸洗－白土精制，沉降－酸洗－白土蒸馏，沉降－蒸馏－酸洗－钙土精制，白土高温接触无酸再生，蒸馏－乙醇抽提－白土精制，蒸馏－糠醛精制－白土精制，沉降－絮凝－白土精制等[8-12]。上述无论哪种工艺都产生大量的废酸渣和废水，要达到清洁再生的目的，就要减少酸渣的产生，或对酸渣进行综合利用。本文采用硫酸精制－碱中和－活性白土吸附－过滤的再生工艺，联合有机中间体制备中剩余的大量催化剂－废碱处理废酸渣，加浮选剂法处理废水，从而达到清洁再生废润滑油的目的；原料来源于油田的抽油机废油，来源广，易得到；常压和中温条件下操作，工艺简单，操作费用低，安全可靠；产品质量好，达到中性油水平，实用性强；投资少，经济效益显著。1 实 验 主要仪器药品烧杯，温度计，电热套，滴定管，封闭电炉，280号齿轮油、活性白土、蒸馏水，98％浓硫酸（化学纯），氢氧化钠（化学纯），氧化钙粉末（化学纯）。 实验方法 工艺流程工艺流程见图1。 图1 工艺流程 工艺过程1.酸洗：将废润滑油加热至30 ℃左右，加入硫酸若干，搅拌30 min。恒温静置，待分层后，分出下层胶质、沥青质。重复操作3次，记录总酸渣排放量。2.碱中和：将酸洗过的润滑油加热，加碱水溶液进行中和至中性。静止分出水层。3.白土吸附：将碱洗过的润滑油加热，1次或分次缓慢加入白土，搅拌若干分钟。4.过滤：将白土吸附后高温的润滑油静止，上层油趁热抽滤，滤后润滑油即为合格再生润滑油。白土吸附和过滤操作可重复进行，直至得到的油满意为止。2 结果与讨论 硫酸浓度对酸渣排放量的影响硫酸处理的主要目的在于去除废润滑油中的氧化物、缩合物和聚合物。在使用过程中产生的不饱和化合物以及残余添加剂和添加剂热分解或降解产物等。硫酸处理能把这些物质变成重质粘性物，沉淀析出。所以酸渣排放量越大，废润滑油的除杂质、沥青效果越好，但过多排酸渣会减低再生率。实验考察了硫酸浓度对酸洗效果的影响，结果见表1。表1 硫酸浓度对酸渣排放量的影响序号 硫酸浓度/％ 精制温度/℃ 酸渣排放量/％1 98 35 70 35 98 40 70 40 由表1可以看出，精制温度相同时，硫酸浓度越高，酸渣的排放量越大，精制效果越好。 硫酸精制温度对酸渣排放量的影响一般认为酸洗适宜在低温下进行，实验采用98％浓硫酸，加入量为废油量的6％（质量分数），考察温度对酸洗效果的影响，结果见表2。表2 硫酸精制温度对酸渣排放量的影响序号 精制温度／℃ 酸渣排放量／％1 20 25 30 35 40 50 由表2可以看出，随着温度的上升，酸渣排放量呈逐渐增加的趋势，但不是越高越好。温度低时，在短时间内，废油中酸渣沉降的不够彻底，酸渣排放量少，温度过高时，废油中某些成分和硫酸反应生成磺酸盐，使油乳化程度较大，酸渣不能正常沉降排出。 不同碱中和对油品酸值的影响实验选用氧化钙粉末、氢氧化钠和石灰乳，以酸值为考察指标，结果见表3。表3 不同碱中和对油品酸值的影响序号 碱 酸值1 氧化钙粉末 氢氧化钠固体 10％氢氧化钠水溶液 石灰乳 新油 — 加入碱中和后的酸值基本符合新油标准，使用氧化钙粉末，由于固体中和反应时间长，短时间内中和得到的油透明度稍差，可能有部分乳化的原因，不易抽滤。采用石灰乳代替氧化钙粉末效果得到一些改善，酸值接近新油，可以达到再生油的标准，但是过滤情况没有得到明显改善，所以效果不十分理想。使用氢氧化钠固体进行中和，考虑到油中水含量过高会影响其质量，实验中发现，由于使用氢氧化钠固体，两相反应时间长，缩短时间效果较差。综合以上因素，采用10％氢氧化钠水溶液进行碱中和最为适宜。从表3的可以看出，采用10％氢氧化钠水溶液进行碱中和的油酸值优于新油。 白土吸附温度对油品粘度的影响白土加入温度为80 ℃时，白土吸附温度对油品黏度的影响见表4。表4 白土吸附温度对油品粘度的影响序号 吸附温度／℃ 40 ℃时粘度／MPa•s 80 ℃时粘度／MPa•s1 100～120 158 120～130 146 130～140 124 140～160 121 新油 — 131 由表4可以看出，吸附温度对油品粘度有一定的影响。主要影响油的低温黏度，低温黏度过高，会影响油的凝点，成为不合格油。根据与新油粘度比较，白土吸附温度为130～140 ℃时，粘度与新油最为接近。 白土用量对油品颜色的影响白土用量对油品质量有一定的影响，实验以再生油颜色和凝固点为检验指标，结果见表5。表5 白土用量对油品颜色的影响序号 白土用量/％ 搅拌时间/min 油品颜色 凝点/℃1 4 30 棕红 －152 6 30 棕红－ －183 8 30 棕红－ －284 10 30 棕黄－ －295 15 30 浅黄＋ －38新油 — — 浅黄 －25油品颜色是衡量杂质高低的一个间接指标，颜色浅质量好，作者将新油的颜色定为浅黄色。“＋”表示颜色稍深，“－”表示颜色稍浅。加白土时间和搅拌时间不变的情况下，白土用量越大，油品颜色越浅。使用过多的白土，虽然油品颜色好，但对于再生油而言，指标达到要求即可满足需要，外观不是必要指标，所以在满足质量的前提下，选择白土用量为8％～10％（质量分数）。 白土加入方式对油品颜色的影响白土脱色的加入方式对油品颜色有一定影响，实验加入白土时间为30 min，搅拌时间为30 min，加入温度75～80 ℃，吸附温度130～140 ℃。结果见表7。表6 白土加入方式对油品颜色的影响白土用量／％ 加入方式 产品颜色15 1次加完 棕红15 先加50％（质量分数，下同）再加50％ 棕黄－加入温度和吸附温度不变的情况下，分两次加入白土吸附效果要比一次加入好，油品颜色更浅一些。 酸渣的中和处理再生工艺酸洗中产生大量的废酸渣，其主要成分是胶质和沥青质，中和后除去盐份，可以作为沥青使用。在进行废润滑油再生研究的同时，另外的研究也在进行，制备环氧中间体。由于采用固体氢氧化钠为催化剂，实验中产生了大量的废碱。实验尝试用废碱中和酸渣，水洗后沥青的各项指标基本达到了一般使用标准。如果有机中间体制备产生废碱的行业同时进行废油再生生产，可以做到以废治废的目的。本研究只是对此进行了一点尝试。 废水的治理再生工艺中各工序产生的废水主要含有油和无机盐，实验采用阳离子絮凝剂进行浮选，处理后水中油采用分光光度法分析，含油量小于5 mg/L，达到了排放标准。但对无机盐如何处理有待进一步研究。3 结 论（1）实验采用优化设计的再生工艺，得到的再生润滑油可以满足一般的使用环境，酸值达到对照油标准，凝点优于对照油品。再生油的理化指标符合国家标准。（2）最佳条件为：98％浓硫酸浓度，用量为废油量的6％（质量分数）；10％氢氧化钠水溶液为最佳中和剂；白土吸附温度为130～140 ℃，吸附时间为30～40 min为宜；白土分两次加入，用量为油品的8％～10％（质量分数）。（3）工艺简单，安全可靠，实用性强。（4）原料易得，操作费用低。产品质量好，达到中性油水平。（5）对以废治废的工艺进行了初步尝试，效果理想。（6）采用阳离子絮凝剂对废水进行处理，水中残余油含量小于5 mg/L，达到了排放标准。（7）投资少，经济效益显著。参考文献[1] 任天辉，王大璞．废润滑油再生加工技术[J]．中国资源综合利用，2000（3）：141-145．[2] 唐光阳，施跃坚，刘满红．废润滑油的回收工艺初探[J]．云南师范大学学报，2001（4）：23-25．[3] 杨嘉谟．废润滑油再生[J]．适用技术之窗，1998（6）：7-8．[4] 司妍杰．浅谈废润滑油再生[J]．润滑油，2002（3）：63-64．[5] 张圣领，刘宏文，赵旭光．废润滑油絮凝—吸附再生工艺的研究[J]．化学世界，2002（10）：527-529．[6] 谭蔚，刘丽艳，朱企新．废润滑油再生中过滤分离工艺技术研究[J]．流体机械，2003，31（7）：5-7[7] 杨树杉．石油和石油化工技术实用手册石油化工篇[M]．北京：中国石化出版社，1998．[8] 卡尔．石油和化学工程师实用手册[M]．北京：化学工业出版社，1995．[9] 商业部燃料局．润滑油的回收与再生[M]．贵阳：贵州人民出版社，1980．[10] 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．[11] 刘发起．废润滑油再生工艺技术与研究[J]．贵州化工，2004，29（2）：8-10．[12] 张鹏辉．车用润滑油的再生研究[J]．节能，2003（1）：24-26．责任编辑：黄 苇 （收到修改稿日期：2007-02-05）©版权所有 《环境污染与防治》杂志社

1 前言：敝公司为流体机械专业工厂，产品有真空泵浦、齿轮泵浦、离心泵浦及柱塞泵浦等，每一项产品皆经严格品管试验，故性能优越，品质稳定。泵浦为流体输送之中心枢纽，其使用与保养方法之不当，皆影响泵浦之寿命，对泵浦运转影响甚大，甚至造成不可弥补之损失。为期防止无形之损失，有赖您对泵浦的了解，正确的使用，及平时的保养工作。若有任何使用及保养上的问题，请立刻与敝公司连络，敝公司将为您提供最热诚完善的服务。2 安装： 安装前请检视机体各部零件是否齐全，若因搬运中短缺或受损时，请立即通知敝公司，将马上补全或派员处理。 安装地点宜选乾燥通风，装卸及保养便利之场所。 安装泵浦之基础须平直，水平，使共同底座能平均安置於基础台，以免底座承受变形之应力。 埋设基础螺丝时，须等水泥硬化后，共同底座与基础没有间隙才可锁紧基础螺丝。 检查泵浦是否水平，联轴器 (皮带轮) 是否对正，皮带的紧度是否适中，泵浦与基础台是否稳固。 泵浦安装位置距液面愈近愈好。 管接合处应确实锁紧，入口管的外部不宜外加荷重致使管路弯曲。 联轴器之检查要领∶联轴式泵浦一般以挠性联轴器传动，泵浦与马达之中心线角度必需正确，以避免联轴器之不正常损坏及噪音震动。3 配管： 吸入管内为负压，故应使用钢管或其它硬质材料。 泵浦入口尽可能靠近液体，以减少管路损失。 管路完成后，迫紧封闭不可先除去，须等配管完成清洁后才可除去。 入口管路太重时，须作支架，以免泵浦受负荷变形。 入口管路完成后，须作气密探漏，以避免使用时空气漏入，造成流量减少或不能自吸。 管路与泵浦出路口接合处，务必加装防震软管，管路也要加以支撑固定，以避免泵浦受外力变形产生故障。 液体之蒸气压太高时，须以正压流入泵浦，足够的压力才可避免蒸气及吸力不够之情形。 入口真空计及出口压力计之装置，对使用保养甚为便利，最好装置备用。 吸水槽内各泵浦原则上以单独并列安装最为理想。 由小管路进入较大吸水槽时应使向吸入管的水路方向平均流入。 入口管的位置尽量安装於吸水槽的中央。 水路只有一条时，尽量避免各入口管直接排於此水路口。 入口管尽量采用直的短管，假如必须用弯管时，则采用曲率半径大的弯管且距泵浦入口不可太近。 不能在入口管的中途有高低起伏的情形，应从泵浦开始稍做向下倾斜(斜度约 1/50－1/100)，以避免中途积存空气。 吸入管之直径大小与泵浦吸入口不同时，应以偏心异径管连接，否则空气将滞留於异径管及管路上部。底阀不得距离水槽的排出口太近，否则会吸入空气。水槽水位至底阀的距离不得太短以免水呈涡流而吸入空气。为防止异物堵塞底阀或叶轮，应使用面积充足的滤器，在树枝、树叶、杂草多的地方，应於上流装设金属网，以防滤器之阻塞。4 电器配线： 依照电动机之额定电流容量，选择适当配线材料。（按电气法规） 保险丝之容量须为马达额定电流容量之2－3倍。 最好使用电磁开关起动泵浦，大容量泵浦请用Star delta starting。 检视转向是否依照箭头指示。5 运转： 运转前： 润滑油的检查:如有异物存在，将在短时间内伤害轴承。a) 采用机油润滑时，油量以填充至油面表之中间程度为宜，不能太多或太少。b) 采用油脂润滑时，油脂不可填满轴承箱以免轴承发热。 检查旋转体间是否有摩擦。a) 如有异物入内，会产生摩擦，影响运转。b) 检查电动机之转向，若转向相反易使装於轴上之叶轮防松螺帽脱落，试转前需灌满水后，才能试转，以免损坏轴封。 试转完毕以上各程序后：a) 引水充满泵浦本体及入口管并抽尽空气，否则无法扬水，且将烧毁轴封。b) 运转时要徐徐转开阀，并注意电流表的读数，不可快速旋开阀引起电动机过负荷现象。 运转中: 轴承部份：a) 最初运转一小时左右应对过热作严密注意，轴承温度不得超过周温+40度C，一般设法维持75度C以下为宜。b) 再次确认全部轴承是否有润滑油作润滑之作用。 填料部份：a) 填料不能过紧以避免过热、损伤或主轴磨耗。b) 填料之松紧程度，通常以填料盖漏出少量之水为宜。c) 填料函之温度通常维持在40℃以下为宜。 本体部份：a) 运转中应时常旋开本体顶端之空气拷克(Air Cock)，以检查空气是否漏入。b) 如有空气漏入则应检查入口处有否裂痕或吸水槽有否旋涡发生。 停止: 采用自吸式泵浦於停止时，应先关闭出口阀，然后关闭电源，否则会发生水鎚作用，增加泵浦负荷。 采用涡卷式泵浦时，应於出口管处加装止回阀，防止液体逆流。 操作上之其他注意事项： 填料函所用之封水必须是清水，否则会损伤主轴及填料。如填料受损时，应依液体性质迅速给予更换。 应随时注意轴承用润滑油的污染程度，初期运转时每两星期更换一次。应时常检查轴承之磨耗程度，轴承磨耗不平为造成震动之主要原因。 要避免泵浦长时期运转於与设计点远离之点。 要避免关闭出口阀而长时运转，否则水温会上升而发生蒸气。 将液体排出於液体易凝固之气候，运转需停止时，要打开本体底部之排泄旋塞。 要避免出口阀关闭长时间运转时，会使泵浦体内温度升高，温度一直上升会使压力一直提升到无法负荷下，泵浦本体会爆裂，危险相当高。6 长期停用处理： 切掉主电源。 清除泵浦内部残留液体。 泵浦易生锈部份，请涂防锈油。 每半个月运转三至五分钟。 再使用时，按运转说明操作。7 定期检查及保养事项： 每周检查轴封、压力、轴承、电流，各部螺丝等是否正常。 入口真空计及出口压力计之装置，对使用保养甚为便利，平时关闭，测定时再开。 每个月注入适量黄油在每个黄油嘴上。 运转中若有异常状况产生，请立即停车检查，待故障排除后再继续使用。 使用於高温液体之泵浦，各部位间隙须予适当配合，详情请洽敝公司。 填料及机械轴封之保养∶ 填料∶填料（迫紧）之作用为防止轴封部之泄漏，其保养之好坏，直接影响泵浦之性能及轴心的寿命，应注意如下事项∶a) 填料经长期使用后磨损，须增加圈数或全数换新。b) 填料在运转中有少量泄漏，有利润滑，不必经常锁紧。c) 锁紧填料时，最好停车调整比较均匀，不可单边调整，避免填料盖卡住轴心，甚至使压盖断裂。d) 更换填料时，须将旧填料取出，清洁填料函，不可留残渣在内。e) 装入填料时，填料之切口须密接，每一环之切口须错开约120度，不可在同一线上。 机械轴封∶使用机械轴封防止泄漏时，必须充份维护与保养，如此寿命才可延长，注意事项∶a) 绝对禁止无液体时空转。b) 配管内之焊渣、铁屑、杂物等必须清除乾净，以防进入泵浦及轴封内部。c) 先用手转动泵浦，以确定泵浦没有异常状况，再起动泵浦。d) 确实防止轴封部液体之固化，以免损坏轴封。e) 长期停用时，务必将轴封部液体排除，并冲洗乾净。8 故障排除： 无法扬水：a) 泵浦无注水。b) 转速低於额定。c) 使用系统的扬程太高。d) 入口高度高於原先设计。e) 叶轮阻塞。f) 运转反向。g) 入口管泄入空气。h) 填料函泄入空气。i) 出入口堵塞或底阀卡死。 水量不足：a) 入口管或填料函泄入空气。b) 转速低於额定。c) 使用系统的扬程太高。d) NPSH(a)不足。e) 入口高度高於原先设计。f) 入口管路阻塞。g) 高温或挥发性液体时吸入扬程不够。h) 底阀太小或底阀故障。i) 叶轮阻塞。j) 叶轮破损。k) 底阀或入口管底端浸水不够深。l) 运转反向。 压力不足：a) 转速太低。b) 使用系统的扬程太低。c) 液体内混有气体。d) 叶轮破损。e) 叶轮外径太小。f) 运转反向。 吸程小：a) 入口管泄漏。b) 填料泄入空气。c) 入口高度过高或NPSH(a)不足。d) 叶轮破损。e) 本体衬料受损。f) 入口管阻塞。 马力超载：a) 转速过高。b) 使用系统的扬程低於额定。c) 液体比重或黏度太高。d) 电压降低致使电流增高。e) 轴弯曲变形。f) 填料盖锁得太紧。g) 旋转元件过紧。h) 泵浦的选用错误。i) 运转反向。 马力过小：a) 叶轮阻塞，无法送水。b) 入口侧阻塞。c) 空转没有液体。d) 底阀故障，注给不足。e) 压力过高出水小。 轴承温度过热：a) 循环油不够完全，循环系统不良。b) 机油不足。c) 润滑油品质不佳，杂质入内。d) 黄油加太满。 压力计、真空计、电流表的读数不正常：a) 压力过高时：a) 压力计故障。b) 实际扬程大於设计扬程。c) 出口阻塞。b) 压力过低且真空过低时：a) 转速降低。b) 叶轮阻塞。c) 运转反向。d) 空气漏入。e) 实际扬程小於设计扬程。f) NPSHA不足。g) 叶轮破损。c) 压力过低且真空过高时：a) 水位降低。b) 入口管路阻塞。c) 底阀故障。d) 液体黏度发生变化。d) 电流表不正常：a) 过高时：电压降低。泵浦内部故障。频率升高。b) 过低时：电压升高。水量太小。空转。空气泄入。e) 指针摆动不定时：a) 发生孔蚀现象。b) 吸入侧泄入空气。c) 入口损失大。 震动、噪音大：a) 机械原因：a) 主轴弯曲。b) 安装不良。c) 联轴器损坏。d) 叶轮破损。e) 轴承损坏。b) 水力原因：a) 孔蚀现象发生。b) 吸入空气。SKH 本体分解组立装配流程组合步骤如下：（数字为构造图之件号）1 轴承与轴组合 9000＆2102 轴承座安装 5003 调隙螺栓安装 99034 挡水环安装 94105 填料盖与中座组合 9906＆1106 中座与轴承座组合 110＆5007 叶轮安装 2008 叶轮键安装 叶轮固定垫圈安装 921610 叶轮固定螺帽锁紧 920511 迫紧安装 40012 机壳安装 10013 加填料 943014 键安装 901515 联轴器安装分解与以上步骤相反，填料与填料盖可不用拆下。