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汽车内燃机润滑油在使用中,长期处于高温环境下,由于与氧接触并受金属的催化作用,油中将逐渐产生并积累大量的油泥和胶质等有害物质,使润滑油降低乃至失去其润滑、减磨、冷却、密封、减振等功效。这些变质的内燃机油如果不被及时更换,将会缩短发动机寿命,甚至损坏发动机。对更换出来的废机油进行再生并加以利用,可以减少环境污染,节约资源和能源。絮凝法作为再生处理废机油的一种常用工序,不涉及硫酸的使用,因而不会带来酸渣对环境的污染问题。絮凝法既可与蒸馏白土单元操作组成新的工艺流程,对废机油进行集中处理,也可与小型薄膜蒸发器配套,用于分散性或流动性的废机油再生。近年来,由于新型高效絮凝剂的开发,絮凝法在废机油再生领域中受到越来越多的关注。 论文基于因缺乏规范管理和分类收集而导致废机油成分复杂的情况,采用水合肼为絮凝剂研究出混合废机油絮凝—白土吸附再生处理方法,并在此基础上研究用于这类废机油再生处理的絮凝—白土吸附过滤全流程。论文首先在分析废机油劣化变质机理和各类常用絮凝剂特性的基础上,筛选出目标絮凝剂—水合肼,并研究了水合肼的絮凝机理;然后研究絮凝处理过程和白土吸附精制过程中各种影响因素,对过程的操作参数进行优化,得到了最佳的操作条件;同时对活性白土吸附废机油中杂质的等温吸附动力学特性进行了研究;最后对混合废机油絮凝—白土吸附过滤再生处理工艺全流程进行了现场生产性实验研究和技术经济评价。 论文主要研究内容及研究结果如下: ①絮凝剂筛选 为了选择合适的高效絮凝剂,选取了典型的强极性絮凝剂、两性高分子絮凝剂、复配类絮凝剂以及能与废机油中劣化官能团反应的絮凝剂进行筛选实验研究,实验结果表明:强极性絮凝剂和两性高分子絮凝剂对废机油的颜色改善不明显,复配类絮凝剂对废机油的颜色改善较大,能与废机油中劣化官能团反应的絮凝剂中,水合肼的絮凝沉淀效果最好,颜色改善程度达到预期要求。水合肼能将废机油中的氧化产物还原并通过絮凝作用除去其中的有害杂质,同时不会产生和引入新的杂质,自身在废机油中不残留,满足目标絮凝剂的要求。水合肼作为絮凝剂用于废润滑油的再生处理,在论文中属首次。 ②絮凝工艺参数优化研究 研究了影响絮凝效果的主要因素,包括絮凝剂添加量、絮凝温度和絮凝时间、絮凝后沉降温度和沉降时间等。在单因素实验基础上进行了正交优化实验,得到最优的操作条件为:添加的絮凝剂体积为废机油体积的3%,絮凝反应温度为70℃,絮凝反应时间为30min,沉降温度为80℃,沉降时间为8hr,其中絮凝剂用量是影响絮凝效果的关键因素。 ③活性白土吸附精制工艺参数优化研究 研究了白土用量、吸附反应温度、吸附反应接触时间、恒温沉降温度以及沉降时间对活性白土吸附精制效果的影响。在单因素实验基础上进行了正交优化实验,得到最优的操作条件为:活性白土添加量为废机油体积的8%(w/v),吸附搅拌反应温度为110℃,吸附搅拌时间为20min,恒温沉降温度为80℃,沉降时间为2.5hr,其中活性白土用量是影响白土吸附效果的关键因素。 同时,采用Langmuir和Freundlich两种模型对活性白土等温吸附过程进行研究,发现活性白土对废机油中有害物质的吸附主要为单分子层吸附,Langmiur比Freundlich能更好地描述活性白土对有害物质的吸附特性。吸附过程用班厄姆公式拟合的结果为。 ④废机油再生处理工艺全流程和现场生产性实验研究 在废机油再生处理工艺全流程研究的基础上,重点设计了搅拌反应釜JB1和沉降罐,同时对板框式过滤器进行了选型计算。现场生产性实验结果表明,再生油的主要理化指标达到了要求。技术经济分析表明,按此工艺建立的一个年处理量为2.6×103吨的废机油再生厂,一年能回收大约1846吨的再生油,设备投入需25万,年纯利润为126.1万元。