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TWI397581B - 油再精製系統及方法 - Google Patents

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TWI397581B
TWI397581B TW098126605A TW98126605A TWI397581B TW I397581 B TWI397581 B TW I397581B TW 098126605 A TW098126605 A TW 098126605A TW 98126605 A TW98126605 A TW 98126605A TW I397581 B TWI397581 B TW I397581B
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Antony Louis Marden
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Cleanoil Ltd
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Description

油再精製系統及方法
本發明大體而言係關於石油工業及特定言之係關於多級製程之用途，其併入大量包含旋風分離器及多反應器之組件以從廢油中回收有用的油份。
潤滑油需求之急劇增加及全世界有限的石油儲量已經致使石油產品價格之急劇增加及強烈地關注有限的供給量將無法滿足未來來自開發中及已開發國家需求之急劇增加引起的需求。近年來，大的開發中國家已經變得更工業化且此已經致使在此類國家石油產品之需求顯著地上升。另外，全世界每年產生大量(如150百萬桶或更多)經使用及處理不符合其所期之用途之廢潤滑油，如汽車用油、齒輪用油、渦輪用油及水力用油。來源於150百萬輛汽車或更多及其他機器之廢油累積於成千上萬之服務站、修理車間及工廠。
在使用期間潤滑油不會用完，但其經時會受到重金屬、水、燃料、碳顆粒及分解的添加劑之污染。最終，潤滑油受到此類污染以致其不能滿意地執行其之潤滑功能及因此必須經更換。公眾輿論及政府干預及新法規逐漸要求材料回收而不係燃燒或傾倒廢產品。廢潤滑油可含有60%至97%極其有價值之材料(其通常呈礦物油及合成的油份之形式)，其顯著地超過重燃料油之價值。因此需要回收及再利用該有價值之材料。
除經非法傾倒以外，廢潤滑油可以大量不同的方法處理，該方法包括(但不限於)：(1)在從中汽提污泥及水後，作為燃料燃燒潤滑油；(2)直接燃燒潤滑油；及(3)再精製廢潤滑油變成基本原料。當廢油或者經直接燃燒或者在汽提處理後作為燃料，油中的污染物作為大氣污染物排放。此亦致使基礎油之浪費，否則其可經回收及再利用。
因此，需要再精製以收集潤滑油及再精製廢油變成優質材料以減少未經使用之基礎油之消耗及因此保護能源及自然資源。遺憾的係，迄今原油之精製機尚未積極地執行及進行基礎油之回收。此部份由於，儘管廢油代表用於再精製之相當大的原材料來源，但其之容量較全世界原油市場相當微小。另外，廢油受到加入的物質及雜質之污染，其可導致昂貴的分裂費用及在習知精製設施之停工時間。
自90年代早期以來早已知，可回收來自發動機與機械裝置廢潤滑油。然而，儘管多年來實施大量不同的再精製技術以從潤滑油中回收基礎油，但大多數此類技術(1)具有低產品收率；(2)不能解決潛在污染；(3)製造較未經使用之基礎油品質差之基礎油；及(4)實施花費大。
根據本發明，一種潤滑油再精製系統及方法提供用於回收及再利用廢油極其有效及對環境無害之替代方案。該再精製方法有利地自該廢潤滑油去除添加劑、水、磨損金屬及其他污染物，同時恢復基礎油份，其可再次經重新組成至較高品質至其原始品質規格且可與添加劑混合以製造具有特殊功能及特徵之潤滑油。
根據一實施例，一種再精製廢油之方法包含以下步驟：(1)通過一多層過濾器過濾該廢油；(2)在過濾該油後，於一旋風分離器內處理該廢油以減少廢油之水含量；(3)在藉由該旋風分離器將大量水去除後，於一閃蒸塔內處理該廢油以蒸發所有的水及來自廢油之輕有機份；(4)將液化丙烷引入至該廢油以形成油/丙烷混合物；(5)於一多級萃取製程中處理該廢油，該多級萃取製程包括複數個串聯連接之萃取塔，其中各塔具有一倒圓錐體形狀以加快移除在該塔內沉澱之不必要之組份及經排放至一儲存容器；及(6)將該油/丙烷混合物從該串聯的萃取塔轉移至一丙烷回收製程，其中丙烷從該混合物中回收且該廢油備用供進一步處理。
該方法亦包含以下步驟：(7)在該丙烷萃取製程後，於一蒸餾裝置中蒸餾該油；(8)從該蒸餾裝置中萃取至少一部份至少一餾份；(9)將至少一部份該至少一經回收的餾份輸送於至少一其他經串聯配置之蒸餾裝置用以從該至少其他蒸餾裝置中回收至少一餾份中至少一部份；及(10)將該至少一經回收的餾份中至少一部份輸送至一加氫精製製程。
該加氫精製製程包含以下步驟：(1)在從該串聯中最後的蒸餾裝置中將油排出後，將氫氣與該油混合；(2)將該氫氣與油混合物引入於至少一經填充的加氫精製反應器及允許在該油中經選擇之化合物發生氫化反應；(3)將加氫處理的油引入至一高壓分離器，其經架構成在高壓環境下分離一或多種來自該加氫處理的油之氣體；及(4)將該已經從該高壓分離器排出之油引入至一低壓分離器，其經架構成在低壓環境下分離一或多種來自該油之氣體(主要為氫氣)。
圖1描述依據本發明之一實施例用於執行再精製方法之一工廠或系統100，其用於自廢油去除添加劑、水、磨損金屬及其他污染物及恢復可再利用之基礎油份。該工廠100包含大量不同的組件或機件設備，其經配置以界定該再精製方法之不同階段。如下所述，該設備之組合及配置得到較習知方法改良的再精製性能結果及與其他方法相比其為對環境無害之替代方案。
該系統(工廠)100包含一廢油源110。該源110可呈任一數目之不同形式，其包含一大的吸入及裝納容器，其具有一導管(管)112及用於從該容器將該廢油轉移至另一位置以開始處理製程之泵送機構。圖1顯示導管112與一過濾器114流體連通，該過濾器用於過濾從該源110輸送至其之該廢油。該過濾器114經構造以過濾甚至最小的來自該廢油之固體顆粒。例如，該過濾器114可經架構成包含多個過濾器層(金屬篩)，及在一實施例中，該過濾器114係經構造成包含四個具有不同過濾特徵之層。例如，該過濾器114可包含四層由60、80、100及120網目過濾器介質組成之過濾器。此致使該廢油之漸進過濾，其致使外來顆粒與其他廢材料從該廢油中過濾出。應了解可使用其他大小之過濾器介質。
在藉由該過濾器114進行過濾後，然後將該廢油輸送至一加熱器120，其在致使該油之密度減少之溫度下操作。例如該加熱器120可經編程以於致使該油經加熱至約50℃與約60℃間之溫度的溫度下操作。然後將該經加熱的油輸送至一分離器130。供石油生產使用之一分離器為一典型設計以分離處理之流體變成其等構成的組份之裝置。此類型裝置以該兩組份具有不同密度之原則工作，其允許其等依靠重力分層，油在頂層同時水在底層。任一存於該廢油中之固體將亦沉澱於該分離器之底層。該分離器130可為任一數目之習知分離器，其經架構成從油中分離水及在一實施例中，該分離器130為一旋風分離器。眾所周知，一旋風分離器使用離心力以從另一組份分離一組份。操作該旋風分離器130致使從大量水中分離出油。此時可去除該經分離的水。
在該旋風分離處理後，然後將該廢油(廢油)輸送至一或多個沉降罐140，其用來在該旋風分離處理後儲存該廢油。在圖1中，有兩個沉降罐140a、140b，其顯示每一者皆與該分離器130流體連通，由此用於容納油。取決於具體的儲存需求，可使用一或多個沉降罐140a、140b。
在將該廢油儲存於該沉降罐140a、140b後，然後將其輸送至一加熱器150，其於升高該廢油之溫度以使在油中之水及輕份汽化之溫度下操作。操作該加熱器150以將該廢油加熱至約200℃至約220℃之溫度。
在藉由該加熱器150將該油預加熱至約200℃至約220℃後，將其輸送至一裝置160(如一閃蒸塔)以促進油中水及輕組份汽化。該閃蒸塔160在約200℃至約220℃之溫度下及在約-101.1kPa之真空下操作。該閃蒸塔在該溫度及壓力下操作，係因為此等參數大致與在大氣壓及在約150℃之溫度下操作該閃蒸塔之參數相等之故。此致使該廢油之進一步分離與再精製。然後將水及輕組份之蒸汽輸送至一冷凝器170，其冷凝該水及該輕組份之該蒸汽。操作一真空泵180以在該閃蒸塔160內部建立真空。操作一冷卻器190以冷卻來自該閃蒸塔160之油。
提供一混合器211並容納該經冷卻的廢油及將其與液化丙烷混合。在一實例中，該混合器211在以下參數下操作：在約20℃至約40℃之溫度及在約4.0MPa至約4.4MPa之壓力下操作。丙烷與油之比例按體積計約為6：1至約8：1。應了解其他操作參數同等可能地取決於其他考慮事項。在混合器211為一丙烷/油混合塔之情況下，藉由一進料泵將油泵送至該塔之底層及同時藉由一進料泵將丙烷泵送至該塔之底層(如下所述丙烷可經重複使用)。一旦將丙烷與油進料至該塔之底層，丙烷與油兩者流過該塔及由於該塔係用惰性材料填裝以增加該兩種材料之混合效力，故其混合良好。
在用液化丙烷與該廢油混合後，將混合物從該混合器211之頂層轉移至一加熱器200。操作該加熱器200以加熱混合物至約80℃至約90℃之間之溫度。
然後將經加熱的油輸送至一多級萃取製程。例如該多級萃取製程包含大量不同的裝置，其經架構及經配置以從該經加熱的油中去除重物質。例如複數個萃取塔可經串聯配置以從油中回收某些組份。在圖1中，第一萃取塔210執行來自該油中之瀝青、樹脂、添加劑及金屬化合物之初級沉澱。在約80℃至約90℃之間之溫度下及在約4.0MPa至約4.4MPa之壓力下操作該第一萃取塔210。當溫度增加時，丙烷的溶解性下降及混合物中不需要之份於該裝置之底層進一步沉澱。該經加熱的油在該第一萃取塔210之滯留時間約30分鐘左右。將該經處理之油從第一萃取塔210輸送至一第二萃取塔220，其執行來自該油中之瀝青、樹脂、添加劑及金屬化合物之二次沉澱。在約80℃至約90℃之間之溫度下及在約4.0MPa至約4.4MPa之壓力下操作該第二萃取塔220。該經加熱的油在該第二萃取塔220中之滯留時間約為20分鐘左右。將該經處理的油從該第二萃取塔220輸送至一第三萃取塔230，其執行來自該油中之瀝青、樹脂、添加劑及金屬化合物之額外的三次沉澱。在約80℃至約90℃之間之溫度下及在約4.0MPa至約4.4MPa之壓力下操作該第三萃取塔230。該經加熱的油在該第三萃取塔230中之滯留時間約為20分鐘左右。
在一實施例中，該多級萃取製程使用塔210、220、230，其等具有倒圓錐體形之輪廓以確保從該底層完全去除樹脂及瀝青。
然後將該油從該第三萃取塔230輸送至一加熱器240，其將該油加熱至預設定之溫度。在一實施例中，將該油加熱至約97℃至約102℃之間之溫度。在藉由加熱器240將該油加熱後，將其輸送至一用於從混合物中回收丙烷之回收階段。至於該萃取製程，該丙烷回收階段可藉由複數個回收裝置及特定言之串聯之回收塔而加以界定。在所述之實施例中，一第一回收塔250提供一用於從混合物中回收丙烷之初級構件。在約97℃至約102℃之間之溫度下及在約4.0MPa至4.4MPa之壓力下操作該第一回收塔250。一第一冷凝器260操作上與該第一回收塔250連接用於容納來自該第一回收塔250之丙烷。該冷凝器260將丙烷氣體冷凝成液體。將混合物從該第一回收塔250輸送至一第二回收塔270，操作該第二回收塔以進一步從混合物中回收丙烷。換言之，該第二回收塔270作為一從該混合物進行二次丙烷回收之裝置。該第二回收塔270可在約130℃至約170℃之間之溫度下及在約0.8MPa至約1.3MPa之壓力下操作。
如與該第一回收塔250一樣，該第二回收塔270操作上與一第二冷凝器280連接用於容納來自該第二回收塔270之丙烷氣體。該冷凝器280將存在的額外丙烷氣體冷凝變成液體。丙烷萃取促進添加劑聚合物及氧化冷凝的化合物之去除，其大為降低該廢油之酸度及金屬含量。
在通過該第二回收塔270後，將混合物輸送至一儲存貯器290。該儲存貯器290儲存丙烷處理後之廢油。經由一導管262將該第一冷凝器260連接至一丙烷回收貯器300及經由一導管264將該第二冷凝器280連接至該貯器300。因此在該第一及第二冷凝器260、280內回收之丙烷經通向並經收集於該貯器300中。經由一導管302將該貯器300連接至該混合器211以致從該冷凝器260、280回收及儲存於該貯器300之丙烷可經返回輸送至該混合器211，於該處其與先前所述之油混合。
另外，該工廠100包含一瀝青回收構件及特定言之一瀝青收集容器310，其經提供用以容納瀝青(來自萃取製程之沉澱)。特定言之，一第一瀝青導管312將該第一萃取塔210連接至該容器310，一第二瀝青導管314將該第二萃取塔220連接至該容器310，及一第三瀝青導管316將該第三萃取塔230連接至該容器310。此使得收集在該第一、第二及第三萃取塔210、220、230之瀝青可被收集。然後瀝青可經從該容器310中去除及在另一位置再利用或再處理。換言之，瀝青係回收材料。
該儲存貯器290可操作上與一呈汽提塔之形式的分離器281連接。在一汽提塔製程中，藉由用一氣流汽提烴流可從一流(如烴流、在此情況下為潤滑油流)中去除某些成份。特定言之，該經加熱的進料流(在此情況下為經加熱的潤滑油)經進料至該汽提塔281。將該經預加熱的流引入通過位在或接近於該汽提塔281的頂層之導管283。將汽提氣引入通過位在或接近於該塔281底層之導管285。該汽提氣可為氮氣或氫氣或其他適宜氣體及以足以提供分壓之較高速度注入，在該汽提氣向下流動通過該塔281內部後產生一經汽提的烴(潤滑油)流，其穿過位在或接近於該塔之底層之導管292而經去除。在該塔281內，該汽提氣起泡穿過液態烴，在成份(如丙烷與水)中變得富集，其經從該塔281去除及作為一富集氣流從該塔頂層排出。該經富集之氣流可穿過位在或接近於該塔281之頂層之一導管287排出。該導管287經流體地連接於一導管及該經富集的氣流可經輸送至另一諸如一焚化爐之位置。
該經汽提之烴(潤滑油)流穿過該導管292至一加熱器320，其將來自於該汽提塔281之油加熱至一預設定之溫度。在一實施例中，將該油加熱至約297℃至約300℃之間之溫度。在將該油加熱至預設定之溫度後，將其輸送至一第一真空蒸餾塔330。該第一真空蒸餾塔330蒸餾該油使其具有不同的基礎油份，如輕、中等及重油份。在一實施例中，在約297℃至約300℃之溫度下及在約0.5mmHg之壓力下操作該第一真空蒸餾塔330。經由一導管342將該第一塔330操作上與一冷凝器340連接。該冷凝器340經架構成冷卻及冷凝該蒸餾出的基礎油。經由一導管352亦可將該第一塔330連接於一冷卻器350。操作該冷卻器350以冷卻來自該真空蒸餾塔330的基礎油然後可將由該冷卻器350冷卻之材料作為殘留物輸送至另一位置。
經由一導管362將該冷凝器340連接於一儲存貯器360。該儲存貯器360收集來自該塔330之基礎油。經由一導管364將一部份基礎油從該貯器360輸送至另一裝置及/或位置。例如經由導管364將預選定之一部份油輸送至一焚化爐370。經由一導管366將另一部份基礎油轉移至一用以加熱來自該貯器360之油之加熱器380。在一實施例中，將該油加熱至約275℃之間之溫度。在此經加熱的油通過該加熱器380後，然後將其輸送至另一(第二)真空蒸餾塔390，於該處基礎油經進一步蒸餾。特定言之，該第二真空蒸餾塔390經架構成汽化輕及中等油(不同油份)及重油留在該塔390之底層。該第二真空蒸餾塔390之一副產物為經汽化的潤滑油及因此將該真空蒸餾塔390操作上與一冷凝器400連接，其再冷凝潤滑油。在該冷凝器400內將該潤滑油冷凝後，其經由一導管402穿過一儲存該經冷凝的潤滑油之儲存貯器410。
該第二真空蒸餾塔390亦經連接於另一冷卻器420，其在經由一導管422將潤滑油輸送至一儲存貯器430之前冷卻該潤滑油之溫度。
在所述實施例中，該真空蒸餾塔事實上藉由包含該等塔330、390之串聯的塔而界定。另外，視情況有一第三真空蒸餾塔440。利用一導管442將該第三塔440連接於該儲存貯器410及沿著該導管442，來自該儲存貯器410之潤滑油藉由一加熱器150在輸送至該第三塔440之前將其再次加熱至約250℃之溫度。在該第三塔440，輕潤滑油再次經汽化變成輕及中等油及經由一導管445將該經汽化之潤滑油從該第三塔440排出至一冷凝器460，於該處在經由導管462輸送至一儲存貯器470之前，將該經汽化之潤滑油再冷凝，該儲存貯器收集再冷凝之油。
亦應了解該等儲存貯器360、410、470之各者經流體地連接至該導管364以使不冷凝之氣體輸送至該焚化爐370。在到達該焚化爐之前，將行經該導管364之內部之該不冷凝之氣體引入至一真空泵以形成真空壓力。
如與該等塔330、390一樣，該第三塔440亦經連接於一冷卻器480，其冷卻來自該第三塔440之潤滑油之溫度。藉由冷卻器480將該潤滑油冷卻後，其穿過一導管482至一儲存貯器496。
經由一導管472將在該儲存貯器470內含有之油輸送至另一儲存貯器500。如圖1所示，該等儲存貯器430、496、500之每一者在該真空蒸餾製程經連接於一常用導管502之後收集及儲存該潤滑油。換言之，將該經儲存的潤滑油從該等儲存貯器430、496、500之每一者中排出進入該常用導管502用於輸送至另一組份/位置。
例如該導管502可經操作地連接於該工廠100之另一處理階段。在所述之實施例中，該導管502將從該真空蒸餾製程收集的潤滑油輸送至一加氫精製(氫化)製程階段。除了本文以上所述之其他製程以外，利用加氫精製以進一步精煉該再精製之油。在加氫精製中，藉由氫氣將硫-、氮-、氯-基化合物、氧化的化合物及烯烴轉化為其等相應的飽和碳。
因此，將該導管502連接於一混合器510(如靜態混合器)，其使氫氣與潤滑油(基礎油)混合。在一實施例中，混合在約20℃與約40℃之間之溫度下及在約4.0MPa與約4.2MPa之間之壓力下發生。氫氣與基礎油(氫氣：油)之比例按體積計為約200：1與約400：1之間。
經由一導管512將由潤滑油及氫氣組成之混合物從該混合器510輸送至一熱交換器520然後進入一加熱器560以達到約260℃與約290℃之間之溫度。
將潤滑油混合物加熱後，經由一導管522將其輸送至一或多個經架構成可使其與存於該混合的潤滑油中之氫氣反應之反應器。例如有二或多個串聯之反應器，每一者容納包含氫氣之混合的油及由可引起化合物及氫氣之間發生特定反應之反應物填裝。在所述之實施例中，有三個串聯之反應器，然而應瞭解置於線上之反應器之數目可基於大量包含待接受之特定再回收操作之因素而經選定。在所述實施例中，該氫化反應器製程包含三個串聯放置之反應器。更具體言之，利用一連接器導管531將該導管522操作上與一第一反應器530連接，其容納該混合潤滑油。就此，該潤滑油含有大量不同之包含不同元素之組份。例如該潤滑油含有硫、氮、氧及氯及與混合於該潤滑油之氫氣反應之該等元素。一或多種觸媒可存於該第一反應器530內以增加反應速度及改善油之品質。在一實施例中，在約260℃與約290℃之間之溫度下及在約4.0MPa至約4.2MPa之間之壓力下操作該第一反應器530。該第一反應器530之空間速度可為約0.5h-1 與約1.0h-1 之間。
該第一反應器530亦經連接於一作為一排出管及從該第一反應器530去除經反應的潤滑油之導管532。該導管532之另一端在某一點與該導管522連接，該點在一流體地將該導管522連接至一第二反應器540之第二連接器導管533之上游。該第二反應器540與該第一反應器530相同或相似，因其經設計以令氫氣與潤滑油成份反應。更具體言之，令混合的氫氣與潤滑油中硫、氮、氧及氯反應及可存在觸媒以增加反應速率。該第二反應器540亦經連接於一排出管542，其去除來自該第二反應器540之經反應的潤滑油。該排出管542在某一點與該導管522連接，該點在該連接器導管533之下游但在一流體地將該導管522連接至一第三反應器550之連接器導管535之上游。
該第三反應器550與該等第一及第二反應器530、540相同或相似，因其經設計以令氫氣與潤滑油成份反應。更具體言之，令混合的氫氣與潤滑油中的硫、氮、氧及氯反應及可存在觸媒以增加反應之速度。該第三反應器550亦經連接於一排出管542，其去除來自該第二反應器540之經反應的潤滑油。該排出管542在某一點與導管522連接，該點在該連接器導管533之下游但在將該導管522流體地連接於該第三反應器550之該連接器導管535之上游。
因此串聯放置該等三個反應器530、540、550及由此提供串聯實行之氫反應製程。此允許潤滑油成功地反應以促使潤滑油之成份與存於潤滑油混合物中的氫氣之間之反應。在一實施例中，在與該反應器530相同之條件下操作該等第一、第二及第三反應器530、540、550，其等在約260℃與約290℃之間之溫度下及在約4.0MPa至約4.2MPa之間之壓力下操作。該等反應器530、540、550之空間速度可在約0.5h-1 與約1.0h-1 之間。
氫化或加氫精製係有效的油再精製方法，其具有處理大量原料之能力。加氫精製便於硫-、氮-基及氧化的化合物之氫化；將烯烴及芳香烴轉化為飽和烴類；及去除瀝青烯類。加氫精製亦可製造優等品質之產品基礎油，其具有較其他油再精製方法相對高之收率。經氫處理之油可經分餾變成不同黏度之份及與適宜添加劑混合以製造達到不同工業用途之規格之潤滑油。
在經過串聯的反應器步驟後，將該反應器潤滑油通過一排出管562排至一熱交換器560，其使用來自該反應器潤滑油之熱量以加熱如圖1所示隨後製程所用之原料(油與氫氣之混合物)。在所述實施例中，該熱交換器520至少用於加熱原料(油與氫氣之混合物)。將該反應器潤滑油注入至一分離製程，在該處潤滑油混合物之成份經分離。更具體言之，將該反應器潤滑油注入至一高壓分離器570，其經架構成在高壓下分離來自潤滑油之氫氣及特定言之，將氫氣氣體從潤滑油中去除(回收)。該分離器570可於約120℃與約150℃之間之溫度下及在約4.0MPa及約4.2MPa之間之壓力下操作。
該分離器570之一副產物為氫氣氣體，其從該分離器570通過一氣體排出管572排出，該氣體排出管有一沿著其路徑放置之冷卻器580。該冷卻器580經設計以冷卻從該分離器570排出及在將其輸送至另一位置之前之氫氣。
該分離器570亦包含另一排出管574，在其另一端，其經流體地連接於另一分離器590及特定言之，經連接於一低壓分離器。該低壓分離器590經架構成在低壓環境下分離來自潤滑油之氣體。該低壓分離器590可於約120℃與約150℃之間之溫度下及在0.3MPa與約0.5MPa之壓力下操作。
該分離器590經設計以排除潤滑油中無用的氣體及包含一第一排出管592，諸如硫氫化物之氣體、水、氨氣及其他無用之氣體通過第一排出管，從基礎油中排出。此類氣體可經輸送至另一位置，於該位置設置一諸如一焚化爐之裝置用以處理該類氣體，由於該類氣體為該製程之不吸引人之副產物及因此不能回收。將潤滑油本身從該分離器590排出穿過一第二排出管594及將其引入其他下游製程，於該處更多的成份從該潤滑油中排出。沿著該第二排出管594有一加熱器610，其經架構成在潤滑油受到進一步處理之前將該潤滑油加熱至預設定之溫度。在一實施例中，將該潤滑油加熱至約180℃至約220℃之間之溫度。
在所述實施例中，該第二排出管594經連接於另一分離器600，其呈汽提塔之形式。在一氣提製程中，藉由利用一氣流汽提該烴流可從一流(如一烴流、在此情況下為潤滑油流)中去除某些成份。特定言之，將該經加熱的進料流(在此情況下為經加熱的潤滑油)進料至該汽提塔600。將該經預加熱的流引入通過位在或接近於該汽提塔600之頂層之導管594。將汽提氣引入通過位在或接近於該塔600之底層之導管602。汽提氣可為氮氣或氫氣或另一適宜氣體及以足以提供分壓之較高速度注入，在該汽提氣向下流動穿過該塔內部後產生一經汽提的烴(潤滑油)流，其穿過位在或接近於該塔600之底層之導管604而經移除。在該塔600內，該汽提氣起泡通過液態烴，其於從該塔600中去除之成份(如硫氫化物、濕份(水)、氨氣及其他無用氣體)中變得富集然後作為一富集氣流排出該塔之頂層。該經富集的氣流可通過一位在或接近該塔600之頂層之導管606排出。該導管606經流體地連接於該導管592及該經富集的氣流可經輸送至另一諸如一焚化爐之位置。
該汽提塔600可在約180℃與約220℃之間之溫度下及在大氣壓下操作。
經汽提的烴(潤滑油)流穿過該導管604。一冷卻裝置(如一冷卻器)611經沿著該導管604放置及經設計以在轉移至另一諸如一混合室之位置之前冷卻基礎油之溫度，在混合室可執行潤滑油之進一步處理。
在通過冷卻器580後，將經冷卻的氫氣進料至一儲存貯器620，在此情況下為一氫氣儲存貯器，其儲存從該高壓分離器570回收之氫氣。除了將氫氣進料至該貯器620以外，少量潤滑油亦可經輸送及儲存於該貯器620內。一壓縮機630操作上與該氫氣貯器620及該混合器510兩者連接以改善回收的氫氣之壓力。例如該壓縮機可於4.2MPa與4.4MPa之間操作。
加氫精製技術提供若干優點，如基礎油轉化率及收率之增加，不飽和化合物之安定化及硫含量之減少。關於本發明，可提供三種不同規格之反應器530、540、550及因此允許操作者根據原材料(經引入至該工廠100之進料流)以選擇反應器之最佳組合。更具體言之，該反應器可呈含有經選定的氫化觸媒之氫化反應器之形式，觸媒與基礎油相互作用及致使基礎油經歷預先的化學處理以獲得較好的產品品質。
應了解雖然圖1顯示三個氫化反應器530、540、550作為該工廠100之部份，但可僅使用一個反應器(如反應器530)或可使用兩或三個反應器以執行氫化處理。例如可使用不同組合之反應器，如反應器1及2或1及3或2及3等。如所知，氫化反應係致使氫氣(H2 )加成之還原化學反應，其通常使有機化合物飽和。該方法通過使用觸媒將氫原子加成至分子雙鍵上。氫化反應之經典實例為將氫加在碳原子之間的不飽和鍵上(烯烴轉化為烷烴)。因此氫化反應有三種組份，即不飽和物質，氫(氫源)及觸媒。
各反應器可因此用特殊觸媒或觸媒之組合充填，其加快反應之速度但亦致使改良的性能及形成的產品之品質之增量。在一實施例中，本發明所用之觸媒包括(但不限於)以下氫化反應觸媒：(1)RL-1；(2)RJW-2；及(3)RN-32V。RL-1為潤滑油氫化反應觸媒，其可改良潤滑油之性能及提供高芳香烴飽和度及良好的脫硫作用及脫氮作用活性。此觸媒亦於HP及MP條件下提供良好的異構化能力及活性。該RL-1觸媒於脫硫作用及脫色作用能力中具有相對高的性能。其改良油之顏色與氣味及亦提高在不同施用溫度下之黏度性能。RJW-2為微晶蠟加氫精製觸媒，其具有高氫化及芳香烴飽和度，弱裂化能力、低阻力及良好的形狀及強度。該RJW-2觸媒為專用的「孔體積」設計及因此抑制碳沉積。其之於保護油免於待裂化之高性能亦起從分子中擦去雜原子之作用。RN-32V為經調配以去除氮原子之觸媒。此觸媒具有顯著地改良氧化安定性、蒸發損失、顏色及增強澆鑄性質的強度之能力。
如先前所述，加氫精製包括藉由與氫氣反應將化合物轉化為其之飽和的碳。例如將不同種類之氧化的化合物(如羧酸類、羧酸酯類、醛類、酮類、醇類、過氧化物類、酚類及其他酚類添加劑)加入於潤滑油中。藉由加氫精製此類氧化的化合物為一些較易經轉化為其之相應的飽和烴及水之化合物。同時亦會發生不同種類之反應，諸如脫烷基化、異構化、縮合及開環反應。
關於在所用的潤滑油中發現之硫-基化合物，最常見為噻吩及氫-噻吩。廢油亦含有少量硫化物、二硫化物及其他包含諸如硫代磷酸鹽及含硫烯烴及含硫磷烯烴之添加劑的硫-基化合物。與氧化的化合物相比時，硫-基化合物更難以藉由加氫精製方法處理。硫化物及二硫化物易於轉化為其之相應的飽和碳及硫氫化物。氫-噻吩之轉化反應更難以進行，其中需先進行開環反應。
適宜RL-1、RJW-2及RN-32V觸媒可購自中國的石化科學研究中心及中國的長嶺城長嶺觸媒製造。
廢潤滑油亦包含氮-基化合物。典型言之，僅少量氮-基化合物存於廢油中。此類包含胺類、吡啶類及吡咯類之化合物主要來自基礎油及添加劑。脫氮反應較脫硫反應更難。轉化反應將形成相應的飽和烴及氨。另外，廢潤滑油包含鹵素-基化合物及烴類，其等經轉化為其之相應的飽和烴類。
亦應瞭解該工廠100包含大量不同電腦操作系統，如其在圖1所示中多個測點執行指示及管理該再精製方法。在一實施例中，該工廠100包含一允許用於輸入某些諸如操作參數及待用進料之類型或特徵的資訊之控制器。例如一用以系統控制及可用監視之HollySys程序及包含一允許程序者輸入預設定之信息的人機介面。該控制系統較佳包含一在操作軟體上運行及包含記憶體之處理器。該控制系統可具有一允許多任務之圖形控制介面。另外，該控制系統及控制介面包含一顯示操作及設備之狀態之顯示器。操作者可於顯示器上觀察資料及圖形，該顯示台顯示即時處理及亦可顯示線上警報狀況。換言之，該顯示器可包含一圖像或多種測點之佈局及該工廠100之組件及該圖形使用者介面允許使用者聚集額外的關於該工廠100之多種測點之任一者之資訊。另外，當在一測點發生錯誤或故障時，該圖形介面圖像可指出完全未操作或在可接受之操作規格之外操作之特定測點。例如該在規格之外操作的特殊測點可以紅色指出以指示錯誤且在此測點就需要調查，同時其他正確操作之測點可以中性色或完全無色來指示或可甚至用綠色標記或以指示正確操作之指示器來指示。
該以上所述再精製方法之製程去除以下污染物：(1)由金屬磨損導致之機械雜質、空氣污染物及添加劑；(2)來自空氣及燃燒之水；(3)可用於設備清洗材料(汽油、煤油、柴油及輕有機溶劑)之清油；(4)當在高溫下使用潤滑油時形成之樹脂及瀝青污染物；(5)由於在高溫處理下之化學變化產生變質之氧化的化合物及油；(6)由於添加劑分解及氧化縮合反應產生變質的添加劑；(7)當在高溫下使用油時形成之殘留的化合物；(8)來自添加劑及燃料油之硫化合物；(9)氧化合物，具體言之為由加熱所引起之酚化合物；(10)氮化合物，具體言之為雜原子化合物；(11)由橡膠零件產生的氯化合物；及(12)其他典型上存在於該廢潤滑油中之污染物。
本發明之該工廠100及再精製方法提供優異的回收成果。此部份係基於丙烷萃取方法與加氫精製方法之組合，其確保回收率高於約90%及特定言之約97%或以上。該丙烷萃取方法淨化廢油除去瀝青、樹脂、添加劑及金屬化合物，且允許使用相當簡易之蒸餾方法及防止有害材料與觸媒接觸。另外，如上所述之該加氫精製方法使用氫處理以改善顏色品質及除去來自基礎油的惡臭。
本申請人亦已發現使用所述再精製方法及如於工廠100所示之設備佈置可獲得之諸多優點。例如，該過濾器114提供多重過濾以去除機械雜質及該旋風分離器130自該廢潤滑油去除大量水。混合器211為確保丙烷與廢油充分混合之強力裝置。該利用具有倒圓椎體形輪廓之塔的多級沉澱處理階段確保樹脂及瀝青之完全去除。另外，該用於氫氣及潤滑油之靜態混合器確保氫氣與潤滑油之充分混合。
當使用上文所述之再精製方法時，亦可獲得以下結果：(1)在去除硫化合物及氧化作用後，銅腐蝕等級可達到等級1a-1b；(2)防銹可達到低水準；(3)再精製潤滑油具有以標準色密碼計約0.5至約1.0之間之色數；(4)去除刺激氣味；(5)氧化安定性大於120分鐘；(6)澆鑄點小於-15℃；(7)閃點高於200℃；(8)蒸發損失小於15%；(9)及酸值小於0.05mgKOH/g。
該工廠100亦係一完全密封之系統，其可24小時連續操作及不要求任一化學物質混合物。另外，該工廠100無二次污染及其適於容納來自不同來源之廢油。另外，回收的產品及再精製的潤滑油為優等品質及本發明之再精製方法提供高回收率。
雖然本發明已經描述與其有關之某些實施例，但本發明可呈其他形式實施及使用其他材料及結構。因此，本發明係藉由此處附屬申請專利範圍中的敘述及其等同等物而加以定義。
100．．．系統(工廠)
110．．．廢油源
112．．．導管(管)
114．．．過濾器
120．．．加熱器
130．．．分離器
140．．．沉降器
140a．．．沉降器
140b．．．沉降器
150．．．加熱器
160．．．閃蒸塔
170．．．冷凝器
180．．．真空泵
190．．．冷卻器
200．．．加熱器
210．．．第一萃取塔
211．．．混合器
220．．．第二萃取塔
230．．．第三萃取塔
240．．．加熱器
250．．．第一回收塔
260．．．第一冷凝器
262．．．導管
264．．．導管
270．．．第二回收塔
280．．．第二冷凝器
281．．．分離器
283．．．導管
285．．．導管
287．．．導管
290．．．儲存貯器
292．．．導管
300．．．丙烷回收貯器
302．．．導管
310．．．瀝青收集容器
312．．．第一瀝青導管
314．．．第二瀝青導管
316．．．第三瀝青導管
330．．．第一真空蒸餾塔
340．．．冷凝器
342．．．導管
350．．．冷卻器
352．．．導管
360．．．儲存貯器
362．．．導管
364．．．導管
366．．．導管
390．．．另一(第二)真空蒸餾塔
400．．．冷凝器
402．．．導管
410．．．儲存貯器
420．．．冷卻器
422．．．導管
430．．．儲存貯器
440．．．第三真空蒸餾塔
442．．．導管
445．．．導管
460．．．冷凝器
462．．．導管
470．．．儲存貯器
472．．．導管
480．．．冷卻器
482．．．導管
496．．．儲存貯器
500．．．儲存貯器
502．．．導管
510．．．混合器
512．．．導管
520．．．熱交換器
522．．．導管
530．．．第一反應器
532．．．導管
533．．．第二連接器導管
540．．．第二反應器
542．．．排出管
550．．．第三反應器
560．．．熱交換器
562．．．排出管
570．．．高壓分離器
572．．．氣體排出管
574．．．排出管
580．．．冷卻器
590．．．低壓分離器
592．．．導管
594．．．第二排出管
600．．．汽提塔
602．．．導管
604．．．導管
606．．．導管
610．．．加熱器
611．．．冷卻器
620．．．儲存貯器
630．．．壓縮器
圖1為依據本發明之一實施例用於執行再精製方法之一再精製工廠之概要圖式。
100．．．系統(工廠)
110．．．廢油源
112．．．導管(管)
114．．．過濾器
120．．．加熱器
130．．．分離器
140．．．沉降器
140a．．．沉降器
140b．．．沉降器
150．．．加熱器
160．．．閃蒸塔
170．．．冷凝器
180．．．真空泵
190．．．冷卻器
200．．．加熱器
210．．．第一萃取塔
211．．．混合器
220．．．第二萃取塔
230．．．第三萃取塔
240．．．加熱器
250．．．第一回收塔
260．．．第一冷凝器
262．．．導管
264．．．導管
270．．．第二回收塔
280．．．第二冷凝器
281．．．分離器
283．．．導管
285．．．導管
287．．．導管
290．．．儲存貯器
292．．．導管
300．．．丙烷回收貯器
302．．．導管
310．．．瀝青收集容器
312．．．第一瀝青導管
314．．．第二瀝青導管
316．．．第三瀝青導管
330．．．第一真空蒸餾塔
340．．．冷凝器
342．．．導管
350．．．冷卻器
352．．．導管
360．．．儲存貯器
362．．．導管
364．．．導管
366．．．導管
390．．．另一(第二)真空蒸餾塔
400．．．冷凝器
402．．．導管
410．．．儲存貯器
420．．．冷卻器
422．．．導管
430．．．儲存貯器
440．．．第三真空蒸餾塔
442．．．導管
445．．．導管
460．．．冷凝器
462．．．導管
470．．．儲存貯器
472．．．導管
480．．．冷卻器
482．．．導管
496．．．儲存貯器
500．．．儲存貯器
502．．．導管
510．．．混合器
512．．．導管
520．．．熱交換器
522．．．導管
530．．．第一反應器
532．．．導管
533．．．第二連接器導管
540．．．第二反應器
542．．．排出管
550．．．第三反應器
560．．．熱交換器
562．．．排出管
570．．．高壓分離器
572．．．氣體排出管
574．．．排出管
580．．．冷卻器
590．．．低壓分離器
592．．．導管
594．．．第二排出管
600．．．汽提塔
602．．．導管
604．．．導管
606．．．導管
610．．．加熱器
611．．．冷卻器
620．．．儲存貯器
630．．．壓縮器

Claims (17)

  1. 一種再精製廢油之方法，其包括以下步驟：處理廢油以從該廢油中去除選定的成份；將液化丙烷引入該廢油中以形成油/丙烷混合物；於一萃取製程中處理該油/丙烷混合物，該製程包含複數個串聯連接之萃取塔，其中每個萃取塔具有一倒圓錐形體，以加快沉降於該塔內的不需要組份之去除與回收及將其排至一儲存容器中；及將該油/丙烷混合物從該串聯中最後之萃取塔轉移到至少一丙烷回收塔中，於其中回收該混合物中之丙烷且該廢油待用於進一步處理，其中該方法進一步包含以下步驟：在該丙烷萃取製程後，於一蒸餾裝置中蒸餾該油；從該蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送到串聯設置之至少另一蒸餾裝置中，用於從該至少另一蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；及將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送至一加氫精製製程中，其中該油在引入該蒸餾裝置前被加熱，且該至少一經回收餾份在自該蒸餾裝置回收後及在引入該至少另一蒸餾裝置前被加熱。
  2. 如請求項1之方法，其中該複數個萃取塔包括至少兩個串聯連接之萃取塔。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含以下步驟：在該廢油於該旋風分離器內經處理後，將其儲存於至少一沉降器中；及在已從該至少一沉降器中排出的該廢油經受熱至至少200℃後，將該廢油引入一閃蒸塔中，該閃蒸塔係於絕對真空下操作，其中將水及輕油份從該廢油中去除，該廢油係在將液態丙烷引入該廢油中之前引入該閃蒸塔中，其中使用一冷凝器收集從該廢油中去除之水及輕油份。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包含以下步驟：在該油自該閃蒸塔排出後冷卻該油。
  5. 如請求項1之方法，其中該加氫精製製程包含以下步驟：在將該油從該串聯中最後的蒸餾裝置中排出後，令氫氣與該油混合；將氫氣與油之混合物引入至少一經填充的加氫精製反應器中，及使該油中之選定的化合物發生氫化反應；及將該加氫處理油引入至一高壓分離器中，該高壓分離器係經架構成於高壓環境下從該加氫處理油中分離出氫氣；及將從該高壓分離器中排出之油引入至一低壓分離器中，該低壓分離器係經架構成於低壓環境下從該油中分離一或多種氣體。
  6. 如請求項5之方法，其中該高壓分離器係於約120℃至約 150℃之間的溫度及約4.0 MPa至約4.2 MPa之間的壓力下操作。
  7. 如請求項5之方法，其中該低壓分離器係於約120℃至約150℃之間的溫度及約0.3 MPa與約0.5 MPa之間的壓力下操作。
  8. 如請求項5之方法，其中該至少一加氫精製反應器包括複數個串聯配置之經填充的加氫精製反應器。
  9. 如請求項5之方法，其中該混合氫氣與油之步驟包含使用一靜態混合器於混合該氫氣與該油。
  10. 如請求項5之方法，其進一步包含將該廢油從該低壓分離器輸送至一汽提塔之步驟，該氣體塔包含氮氣進料以產生經汽提的烴流。
  11. 一種再精製廢油之方法，其包括以下步驟：通過一多層過濾器過濾廢油；在該廢油過濾後於一旋風分離器內處理該廢油以從該廢油中去除水；蒸餾來自該旋風分離器之原料以除去該廢油中微量之水及輕烴份；將液化丙烷引入該廢油中以形成油/丙烷混合物；於一萃取製程中處理該油/丙烷混合物，該製程包含複數個串聯連接之萃取塔，其中每個萃取塔具有一倒圓錐形體，以加快沉降於該塔內的不需要組份之去除與回收及將其排至一儲存容器中；及將該油/丙烷混合物從該串聯中最後之萃取塔轉移到至 少一丙烷回收塔中，於其中回收該混合物中之丙烷且該廢油待用於進一步處理，其中該萃取塔係用於去除丙烷，其在約120℃至約150℃之間的溫度及約0.05 MPa的壓力下自潤滑油進入一焚化爐。
  12. 一種再精製廢油之方法，其包括以下步驟：通過一多層過濾器過濾廢油；在該廢油過濾後於一旋風分離器內處理該廢油以從該廢油中去除水；蒸餾來自該旋風分離器之原料以除去該廢油中微量之水及輕烴份；將液化丙烷引入該廢油中以形成油/丙烷混合物；於一萃取製程中處理該油/丙烷混合物，該製程包含複數個串聯連接之萃取塔，其中每個萃取塔具有一倒圓錐形體，以加快沉降於該塔內的不需要組份之去除與回收及將其排至一儲存容器中；及將該油/丙烷混合物從該串聯中最後之萃取塔轉移到至少一丙烷回收塔中，於其中回收該混合物中之丙烷且該廢油待用於進一步處理，且其中該方法進一步包含以下步驟：在該丙烷萃取製程後，於一蒸餾裝置中蒸餾該油；從該蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送到串聯設置之至少另一蒸餾裝置中，用於從該至少另一蒸餾裝置 中回收至少一餾份中之至少一部份；及將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送至一加氫精製製程中，其中該加氫精製製程包含以下步驟：在將該油從該串聯中最後的蒸餾裝置中排出後，令氫氣與該油混合；將氫氣與油之混合物引入至少一經填充的加氫精製反應器中，及使該油中之選定的化合物發生氫化反應；及將該加氫處理油引入至一高壓分離器中，該高壓分離器係經架構成於高壓環境下從該加氫處理油中分離出氫氣；及將從該高壓分離器中排出之油引入至一低壓分離器中，該低壓分離器係經架構成於低壓環境下從該油中分離一或多種氣體，其中該複數個反應器包括串聯連接及彼此間具有不同規格之加氫精製反應器。
  13. 如請求項12之方法，其中該等不同規格包括不同的觸媒組成，至少一反應器具有不同於另一反應器之觸媒組成。
  14. 一種再精製廢油之方法，其包括以下步驟：通過一多層過濾器過濾該廢油；在過濾該廢油後，於一旋風分離器內處理該廢油以從該廢油中去除水；蒸餾來自該旋風分離器之原料，以從該廢油中除去微 量之水與輕烴份；將液化丙烷引入至該廢油內以形成油/丙烷混合物；於一萃取製程中處理該油/丙烷混合物；將該油/丙烷混合物從該串聯中最終的萃取塔轉移至至少一丙烷回收塔中，於其中從該混合物中回收丙烷且該廢油待用於進一步處理；在該丙烷萃取製程後，於一蒸餾裝置內蒸餾該油；從該蒸餾裝置回收至少一餾份中之至少一部份；將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送到至少另一串聯設置的蒸餾裝置中，用於從該至少另一蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；及將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送至一加氫精製製程中，其包含複數個串聯配置之經填充的加氫精製反應器，其中該等反應器包含不同的觸媒組成，且在操作上連接至其他組件，以允許使用者選擇在加氫精製製程中置於線上之加氫精製反應器之數量，進而允許使用者依據該廢油之規格設定所用觸媒。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含以下步驟：將該加氫處理油引入至一高壓分離器中，該高壓分離器係經架構成於高壓環境下從該加氫處理油中分離出氫氣；及將從該高壓分離器中排出之油引入至一低壓分離器中，該低壓分離器係經架構成於低壓環境下從該油中分離一或多種氣體。
  16. 如請求項14之方法，其進一步包含以下步驟：將該廢油從該低壓分離器輸送至一汽提塔中，該汽提塔包含氮氣進料以產生一經汽提之烴流。
  17. 一種再精製廢油之方法，其包括以下步驟：處理廢油以從該廢油中去除選定的成份；將液化丙烷引入該廢油中以形成油/丙烷混合物；於一萃取製程中處理該油/丙烷混合物，該製程包含複數個串聯連接之萃取塔，其中每個萃取塔具有一倒圓錐形體，以加快沉降於該塔內的不需要組份之去除與回收及將其排至一儲存容器中；及將該油/丙烷混合物從該串聯中最後之萃取塔轉移到至少一丙烷回收塔中，於其中回收該混合物中之丙烷且該廢油待用於進一步處理，且其中該方法進一步包含以下步驟：在該丙烷萃取製程後，於一蒸餾裝置中蒸餾該油；從該蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送到串聯設置之至少另一蒸餾裝置中，用於從該至少另一蒸餾裝置中回收至少一餾份中之至少一部份；及將該至少一經回收餾份中之至少一部份輸送至一加氫精製製程中，其中該加氫精製製程包含以下步驟：在將該油從該串聯中最後的蒸餾裝置中排出後，令氫氣與該油混合； 將氫氣與油之混合物引入至少一經填充的加氫精製反應器中，及使該油中之選定的化合物發生氫化反應；及將該加氫處理油引入至一高壓分離器中，該高壓分離器係經架構成於高壓環境下從該加氫處理油中分離出氫氣；及將從該高壓分離器中排出之油引入至一低壓分離器中，該低壓分離器係經架構成於低壓環境下從該油中分離一或多種氣體，其中該複數個反應器包括串聯連接及彼此間具有不同規格之加氫精製反應器。
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