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一种废机械油再生处理装置的设计 ＊ 张贤明 1,2 张春媚 1 李 川 1,2 喻其炳 2 杨兴胜 2 刘先斌 2 1. 重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心, 重庆 400067; 2. 重庆工商大学科技开发公司, 重庆 400067 摘要 根据废机械油的资源循环利用需求, 设计了一套废机械油再生处理装置 , 介绍了该装置的工作性能特点和结构 组成原理。 结合工厂试验测得此套机械油再生处理装置具有去除杂质、脱水、脱气和脱色的明显效果, 对节能减排具 有一定的意义。 关键词 废机械油; 再生; 节能; 装置; 设计 THE DESIGN OF A TREATMENT DEVICE FOR REGENERATION OF WASTE MACHINEOIL Zhang Xianming1, 2 Zhang Chunmei1 Li Chuan1 ,2 Yu Qibing2 Yang Xingsheng2 Liu Xianbin2 1. Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment ofMinistry of Education, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China; 2. Technology Development Company , Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China Abstract According to the recycling of resources, a device for regenerationofwaste machine oilwas designed. The components of the device were described. Also the perance and structure were introduced. It was shown by a set of tests that, this device had good effect in removing impurities and decolorization etc. It has a certain significance in the energy conservation. Keywords waste machine oil; regeneration; energy conservation; device; design ＊重庆市科技攻关项目 2008AC3033 ; 重庆市教委科学技术研究项 目 KJ080721, 080710 。 0 引言 常用的液压油、机械油、 内燃机油、汽轮机油等润 滑油都是从石油中提炼出来的 。这些油液在生产 、 运 输、 储存及使用过程中会浸入水分、空气和杂质等污 染物, 使油品发生乳化和浑浊, 加速油品氧化和生成 酸而使油液变质 ,严重影响油品正常使用 [ 1] 。机械油 广泛用于各种机械的变速机、减速机、齿轮和涡轮传 动装置 ,在工业城市和企业中用量大且集中 ,因此研 究工业废机械油的再生处理 , 不仅仅是为了增产节 约,同时也可以防止环境污染 、 节省油料资源 ,使有限 的资源循环利用 ,实现节能减排。 1 废机械油再生处理装置的工作流程 机械油在运行过程中会不同程度的混入水分和 杂质 ,需要经常维护和处理。过去一般采用压力式滤 油机和离心机处理机械油 ,但是处理效率低。真空净 油机具有效率高 ,工作可靠,既能滤除废油中的杂质, 又能同时去除油中水分和微量气体的特点,目前已被 广泛使用 [ 2-6] 。但是普通的真空净油机基本不具有脱 色的功能, 本套装置是在真空净油机部分原理的基础 上,利用絮凝白土精制复合工艺而设计的再生处理废 机械油的设备。集重力沉降法 、 凝聚法、真空分离法、 压力过滤法 、 白土净化装置于一体, 比传统的单一的 板框过滤、常规真空净油机 、 白土净化装置等综合性 能好, 脱色和脱水效果好 ,特别适用于颜色深褐的严 重变质废油的再生处理 。经过设备处理后的油液脱 色效果明显 ,其油液的部分理化指标基本接近新油标 准。其工作流程见图 1。 废机械油从进油阀通过进油泵进入管道 ,同时絮 凝剂通过计量泵抽进管道里与废油液混合,经过搅拌 加热系统进行搅拌使其充分反应然后沉降,取出一次 上层清液加入白土混合搅拌再沉降 ,继而得到二次上 层清液,然后经过过滤器通过喷淋管雾化后进入真空 罐体, 使油液在一定的负压和温度下将水分 、 气体和 轻油分离。在真空罐体内废油经过净化处理后由排 油泵抽出, 再经精过滤器除去粒径较小的固体杂质和 胶质, 然后进入储油器 , 经过取样阀可以监测油液性 73 环 境 工 程 2009年 8 月第27 卷第4 期 图 1 废机械油再生处理装置的流程 能是否已经达标 ,不达标则重新返回油箱循环操作 。 同时在真空罐内变成蒸汽的水分和轻油由真空 泵抽出罐体外, 在冷凝器的作用下变成液体进入储水 箱,从而将水分和轻油进行分离。 2 废机械油再生处理装置组成 1 此装置含以下几个子系统 进出油和进絮凝剂 系统、进出白土装置、过滤系统 、真空分离系统 、 真空 破坏系统、 反冲系统、雾化系统 、排油系统 、 搅拌加热 系统 。 2 进出油和进絮凝剂系统 由进油泵 、 进油阀 、 计 量泵、排油泵组成 。其作用是利用油泵产生压力差, 将油液和絮凝剂吸入指定的管道中并从管道的另一 端排出。排油泵一般应选用自吸真空度大的类型 ,如 高压强密封专用齿轮泵。 3 进出白土装置 在经过絮凝沉降以后, 加入白 土进行进一步的精制处理 。为了添加方便,在搅拌装 置上可设计活动盖来添加白土 。 4 过滤系统 主要是将油液从管道中抽出, 再经 多次过滤后回到工作罐中 。为了不对动力系统和真 空处理装置塔内元件和分离系统造成覆盖,降低效率 甚至损坏液压元件, 必须先对油液进行粗过滤 。本装 置中的初级过滤采用精度为 50 μ m 的加压过滤器。 在油液经过真空处理以后 ,还必须通过进一步的精过 滤,精过滤器的过滤精度可以根据实际需要选择, 一 般选择的过滤精度越高, 精滤器的价格越贵。 5 真空分离系统 真空分离的基本原理是利用杂 质 如水、 轻油和气体 与油液的饱和蒸汽压的不同, 在真空负压和一定温度下 ,将油中水分脱除。其工作 原理是依据水的沸点比油的沸点低的特点,加热混入 水分的液体 ,使水分达到沸点而蒸发, 再用真空泵将 水蒸气抽出 。但由于在常压下油液随着温度的升高 氧化和劣化的速度将大大加快 见图 2 [ 7] , 使油液性 能受到损害 ,因此有必要尽可能降低水的沸点 。而在 真空度较高的状态下, 水的沸点可大大降低 ,不需要 很高温度就可实现水分的蒸发 。由图 3可知, 真空度 越高水的沸点越低 [ 8] ,但应根据经济性和应用性考虑 选用合适的真空泵来获得真空 。 真空分离系统由真空泵、真空分离塔 、 单向阀和 冷却器组成 。真空泵是将真空罐内抽成真空负压 ,使 油液中水分能在较低温状态下挥发 ; 真空分离塔罐内 装有填料, 主要是提高分离油液与真空的接触表面 积,延长油液分离流经的路径, 使分离效率大幅度提 高; 单向阀防止真空泵反转。 真空破坏系统引入的原因为在真空负压时,水蒸 气含量容易饱和而很难被抽出 ,而周期性的补充干燥 空气, 从底部将水分带到上部变成了水蒸气 ,从而被 真空泵抽走 ,使油液的脱水速率大大加快 。该系统由 进气阀,干燥过滤器和真空破坏阀组成。其启动的条 件是液位计的观察孔达到中位即油液中出现大量油 液气泡。 雾化系统引入的原因为增大油液的表面积。在 流体动力和表面张力的作用下进行雾化 ,使油液中的 74 环 境 工 程 2009年 8 月第27 卷第4 期 水分 、 轻油以及气体从油液中逸出 。 图 2 油液氧化程度与温度的关系 图 3 水的沸点与真空度大小关系 6 搅拌加热系统 搅拌装置主要是使油液与絮凝 剂、 白土充分反应 ,达到最好的脱色效果 。由于温度 越高, 油液的黏度越小 , 越容易进行油液中水与气体 的分离,所以引入加热系统。但直接加热方法的单位 热负荷较大,在与加热器直接接触的周围油液温度急 剧升高 ,对油质的损伤很大 ,因此本装置采用间接加 热。主要利用导热油在夹套内流动从而对油液进行 加热 。 3 试验测量 3. 1 试验步骤 取200kg 的废真空泵油样通过进油泵进入管道, 同时取4 kg的絮凝剂由计量泵同步进入管道 , 然后进 行混合后进入到搅拌罐中 搅拌罐的温度此时为 80 ℃ , 然后通过搅拌桨进行搅拌5 min后开始在 80 ℃ 恒温下沉降2 h,将下层絮凝后的废油液移除,然 后添加20 kg 的白土到搅拌罐内搅拌15 min后沉降 2 h,然后进入装置过滤和脱水脱气, 最后通过取样阀 在取样口进行取样测定闪点 、 含水率 、 酸值 。并通过 新真空泵油作为参比 , 在430 nm波长下测定透光率 若测值超出仪器的读数范围 。可用新油稀释被测油 一定倍数后读数 。 各样品油其微水 、 透光率 、 闪点对比见表 1。 表 1 各样品油其微水、透光率、闪点对比 种类新油处理后油废机械油 闪点 ℃206194182 含水率 10- 6 无1972 黏度 mm2s-14528. 3853 . 90 透光度10051. 65 . 8 酸值 mgg - 1 0. 20. 2300 . 495 机械杂质 无0. 4750 . 620 残炭 0. 020. 05160 . 0571 3. 2 试验结果及讨论 由表 1 数据可以看出 闪点相较废机械油有了一 定的提高; 含水率由处理前的 7210 -6 降低到 19 10 -6 ,分析原因可能是油液以70 ℃的温度而不是以 常温状态下进入真空分离罐, 所以在真空状态下水分 蒸发的速度变快 ,因而去除水分更彻底 ; 黏度改善效 果明显 ; 通过透光率数值可以看出, 经过处理后的油 液其脱色效果很好 高达 51. 6,而原油的透光率仅为 5. 8 ; 酸值也有了明显的改善 ; 机械杂质含量有了一 定的降低; 但是处理前后残炭没有什么变化。 4 结论 废润滑油通过絮凝结合白土精制后有着良好的 再生效果, 其理化指标得到了很好改善。经过工厂实 验,此套机械油处理装置具有如下特点 1 操作简单 、 处理成本低、经济效益好。由于絮 凝剂添加量少 , 仅为油液的 2, 大约只需千元絮凝 剂即可处理1 t废油, 因此对节约资源、保护环境具有 一定的意义 。 2 除水效果比一般的真空净油机要明显, 经过处 理后 ,油液黏度 、 酸值 、 透光率均有了明显的改善。 3 经过实验 ,目前的絮凝-白土复合工艺对机械 油有良好的处理效果 ,但油液中的分散剂不能过多, 否则会影响絮凝效果 。 参考文献 [ 1] 何均. 工业废油的净化再生[ M] . 北京 机械工业出版社, 2001 2 -3. 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