Demetallation和恢复石油燃料油的危险废物

Nimish Dhuldhoya, a . r . tar和吴Wen-Terng化学工程系,奥本大学

介绍

在美国,汽车和其他工业每年产生大约12亿加仑的石油使用。最相关的特性的石油回收和处理问题闪点和水、沉积物、灰、氮和氧含量。许多杂质由于非常有效的分散剂分散在石油添加剂的特性在现代润滑油系统(1)。

废油虽然污染,燃烧热值高,作为使用的燃料是一个主要出口石油。不幸的是,使用油含有高浓度的金属污染物,和它的燃烧会造成不良的环境影响。的一些金属材料介绍了电动机润滑油在使用过程中使用。通常情况下,通过引入的金属磨损或腐蚀铝、铜、铁、铅、硅和锡,而钠、钡、钙、锌和镁通常来自添加剂(2)。

一批再精炼过程已经使用在过去(3 - 5)。低产量、高运营成本和代大量的有害污泥使这些流程在经济上缺乏吸引力。针对今天的问题似乎经济上可行的需要再澄清过程可以:

*消除或最小化潜在的污染物副产品(花酸,废碱液,在粘土、二氧化硫等)。

*生产可接受的产品

*保持足够灵活,以适应不断变化的添加剂和/或环境方面的考虑。

原则上,许多方法可以用于去除的污染物,但经济因素经常决定使用化学治疗作为一个可行的替代燃油的生产。虽然破,絮凝艾滋病、污染物氧化剂和调节试剂(如焦散线)可以化学处理废油尚未大规模示威。然而,资本和运营成本低,产品产量高,潜在的广泛应用,低能量的治疗,尤其是低残渣生产使化学处理废油处理设施的一个有吸引力的选择主要参与燃油生产。

在这项工作中,化学脱金属剂用于携入的non-filterable金属转化为一种可以有效地去除过滤或沉积。废油demetallized了磷酸氢二铵(DAP)。详细参数研究是进行映射的过程变量以确定最有效的脱金属的条件。

实验的程序

材料。奥本大学的废油收集废油回收试验工厂和从不同的加油站附近的奥本。

设备。一个three-neck蒸馏烧瓶作为反应堆。在一个典型的运行,瓶被指控废油和demetallizing试剂。内容是由一个机械搅拌器和搅拌和加热加热地幔。在大气压力的反应进行,水蒸气和轻型冷凝和收集过程中结束。油过滤后立即反应通过真空过滤系统,或允许定居在恒定温度下沉积的研究。

分析。实验结果验证符合EPA

批准质量保证项目计划。demetallized使用石油的属性进行评估来评估其潜在作为EPA specification-grade燃油通过以下测试方法:含水量、ASTM d4006 - 81(水在原油蒸馏);灰分,修改ASTM d482 - 80(火山灰石油产品);原子吸收分析和含铅量标准。

金属切削原理

铅和其他金属污染物废油在有机金属形式存在。DAP (NH4) 2 hpo4)与有机金属化合物反应生成不溶性和可分产品。这种类型的反应已讨论了米勒(6):

(RSO3) aCa] j (OH) c(二氧化碳)+ (NH4) 2利用过剩- Ca5 (PO4) 3 (OH) + NH4RSO3 +二氧化碳+水

基于上述反应,钙overbased磺酸盐洗涤剂与弹跳反应生成金属hydroxy1磷灰石(Cas (PO4) 3哦),不溶于水和油相。这对Ca反应机理一般,英航、镁、和锌添加剂。身体不同的形式比添加剂中含有铅化合物在石油使用。铅粒子出现在使用石油太大尺寸与衣冠楚楚的反应,除了表面反应。

废油的有机金属添加剂和衣冠楚楚的反应在界面区域如图1所示。附近的添加剂与金属部件的水相并向油相的有机部分。这是什么导致的外表面滴一个负电荷,这吸引积极的偶极子与organolead化合物。离子吸引效应是增强当水从团聚体中删除。铅微粒与金属羟基的聚结携入的磷酸盐干旱然后安定下来。

结果和讨论

拟议的DAP脱金属机制表明,除水的反应倾向于聚集在金属羟基磷灰石,这将便于固液分离。水的存在被发现在反应发挥重要作用的载体衣冠楚楚,协助其分散和减少质量转移的重要性。磷酸二铵是溶解在水前(30 wt %的解决方案)的反应。衣冠楚楚的最佳比率之间灰分被发现2 wt %。更高比例的DAP支持火山灰和减少铅,但问题使用大量的DAP: (i)产生大量的污泥,这导致固体垃圾处理问题;(2)设备的磨损:(iii)过滤速率下降;的高成本及(iv)试剂。

调查DAP灰和导致减少的影响,进行了几个实验废油的处理不同数量的弹跳。在150°C的反应进行了一个小时。石油是由绘画纸3滤纸过滤后的反应。表1显示了比例减少的火山灰和铅衣冠楚楚。应该注意的是,衣冠楚楚的amounc demetallized废油需要取决于废油的灰分含量。灰分含量越高需要更高数量的弹跳。

金属添加剂之间的反应(Ca、Ba、镁,等等)和衣冠楚楚的去完成,不依赖的反应温度和时间。机油中含有铅的形式不同于物理、化学添加剂金属。金属添加剂几乎完全组我和组二元素。这些元素的化合物往往更活性比铅化合物和离子在自然也比领先同行。因为领导不

油相

水相

金属

羟基

磷酸

粒子

形式在

接口

油相

铅化合物微粒

加热蒸发水相

与携入的铅微粒聚集羟磷酸盐(被过滤)

与携入的铅微粒聚集羟磷酸盐(被过滤)

图1提出了金属添加剂和铅的去除机制(6)

表1:减少DAP对火山灰和铅的影响

%的DAP Z H %灰铅%

关于石油的内容减少减少

97 0.02 9.6 24

5 96 - 0.03 24 96

2 0.08 86 90

1 0.25 58 230 65

0 0.58 3 650 2

反应温度:150°C,持有时间:1小时

火山灰反应使用过油的主要内容为0.6 wt %, 660 ppm,直接通过化学反应和DAP,其去除不是独立于温度和停留时间。如图2所示,增加停留时间有很大影响铅的去除油使用。

表2显示了减少温度对铅的影响。几乎没有任何铅还原反应温度小于100°C。存在水在羟基的反应防止结块磷酸盐,促进铅颗粒的去除。正如前面所讨论的,水的去除反应期间乘火车铅微粒与金属磷酸羟基的聚结。

污泥去除

所有烃油与氧气反应在空气在足够高的温度下长时间。温度范围的开发的发动机曲轴箱,油氧化的速率被发现为每20°F双温度上升。尽管所有润滑油碳氢化合物易受氧化,对发动机的性能更重要是氧化产品。石蜡的碳氢化合物显然与氧结合在碳原子链的接近尾声,和氧化的机理被认为是:

(1)石蜡的碳氢化合物- - - - -

酸。

0 25 50 75

持有时间(分钟)

图2的效果保持时间

减少铅(DAP - 2我们%。反应温度- 150°C)。

0 25 50 75

持有时间(分钟)

表2:反应温度对铅的影响减少

反应温度。含铅量%

oc (ppm)的减少

200 97

150 70 97

120 150 77

80 600 9

火山灰反应使用过油的主要内容为0.6 wt %和660 ppm。

(2)石蜡的碳氢化合物- - - - -

酮酸。

因此,氧化石蜡产量醇类、醛类、酮类和酸。形成有强烈腐蚀性酸铜、铅和镉发动机轴承。Naphtenic碳氢化合物产量的产品类似于石蜡氧化。芳烃是最容易氧化成分的润滑油。最终产品是非常复杂的凝结和聚合产品,往往是不溶于油。这些产品构成了污泥,树脂和清漆据称导致发动机活塞环粘。特别是,洗涤剂添加剂用于分散氧化产品和其他污染物,并暂停。添加剂和污泥的数量大致对应于10%的石油使用组件。这些杂质堵塞过滤介质和大大减慢过滤速度。

含碳杂质去除和污泥从润滑和工业油通常被通过酸性粘土治疗。在酸性土处理,大量的diaroraatics和polyaromatics-polar材料丢失。与自然相关的高分子量芳烃一般润滑基础油的特点,因此选择性去除这些化合物的酸处理会影响这个参数的润滑油产品。酸的酸处理产生大量污泥,可能会造成更大的污染问题比引起的润滑油使用。制程良率相对较低(50 - 60%)和几乎棘手的残留问题导致公司建议对其再精炼行业使用。

为了消除污泥的使用石油,大量化学药剂的被试为污泥絮凝剂。许多试剂在删除无效的污泥油使用。最有效的材料,三乙醇胺(茶)被发现是一个很好的污泥絮凝剂。茶有三个羟基和氨基。一般来说,它可以被认为是羟基的作用是降低蒸汽压力和增加水溶性,而氨基酸组提供了必要的在水中碱度解决方案导致的中和酸(8)。

做详细的参数研究是为了评估茶的有效性和衣冠楚楚的火山灰和导致减少。反应前茶是衣冠楚楚的溶解

解决方案(20 wt %),石油用于处理一个小时。反应处理石油获准安顿下来后一天在80°C。石油的数量恢复火山灰和含铅量的计算和分析。

表3显示,火山灰和石油铅含量显著降低低温(80°c)。低温高铅还原的一个可能的解释是,领导,比金属添加剂重,与污泥分离,而添加剂化合物之间的反应和弹跳不依赖于温度。

表4和图5显示了不同数量的DAP和茶对火山灰的影响和减少铅。重要新兴从表4和表5的数据点是:(1)没有衣冠楚楚,只有25%灰减少了1 wt %的DAP的比例为87%;

(2)减少灰与越来越多的DAP似乎会增加,而且进一步增加比例的弹跳后保持不变;和

(3)低采油的高浓度茶(表5)与污泥由于沉重的碳氢化合物的分离。这些表的最后一列(卷%复苏)是基于体积%恢复石油,其火山灰和含铅量低于0.15 wt %和10 ppm,分别。从这些表可以看到,90%的石油是康复治疗后,这是非常高的考虑到使用机油包含大约8到10%的污泥和添加剂。图3和图4显示了解决温度和时间对原油采收率的影响。更高的温度促进污泥从石油的分离。

图3沉降的影响

温度对采油(DAP - 1 wt %。茶-0.5 wt %沉淀时间- 24小时)

图3沉降的影响

温度对采油(DAP - 1 wt %。茶-0.5 wt %沉淀时间- 24小时)

图4沉淀时间对原油采收率的影响(DAP - 1 wt %,茶- 0.5 wt %、沉淀温度- 80°C)

表3:反应温度对火山灰和铅的影响减少

灰分红色。含铅量红色。

之前在之前之后

0.85 - 0.45 47 75 30 60

80 0.89 - 0.11 87 109 93 6

100 0.89 - 0.13 84 108 92 8

表4:减少DAP对火山灰和铅的影响

衣冠楚楚的灰分红色。含铅量红色。复苏

之前在之前之后

0。	比上年	0。	,86年	0.65	25	114年	50	56	0.0
0。	5	0,	.89	0.47	47	91年	25	73年	0.0
1。	比上年	0。	.89	0.11	87年	109年	6	93年	89年
1。	,5	0。	.80	0.10	86年	89年	4	95年	92年
2。	,0	0。	,82年	0.11	86年	69年	2	97年	92年

表5:茶对火山灰和铅的影响减少

表5:茶对火山灰和铅的影响减少

茶灰分红色。含铅量红

之前在之前之后

临时OC。

恢复卷%

废油回收设备的流程图

石油供应商

石油供应商

基于这项工作,奥本大学的化学工程部门正在开发一个试验工厂废油回收(见流程图)。飞行员工厂将有能力治疗5加仑\ min的废油。进一步的研究工作仍在进行。

结论

(1)有机金属添加剂的废油和衣冠楚楚的反应在界面区域,形成金属羟基磷酸。

(2)茶非常有效地去除污泥从废油和铅。

(3)这个过程的反应条件非常温和的相比其他废油回收过程。

(4)采油取决于沉降时间和温度和更大更高的温度。

(5)减少85%以上的火山灰和铅是通过治疗废油1 wt % DAP和0.5 wt %茶一小时在80°C下大气压力。

引用

(1)沃恩·s·金伯尔废油回收和处置;新泽西:诺伊斯数据公司(1975)。

(2)t . d . Coyle和a . r . Siedle“金属油的存在和意义重用了汽车润滑油。”NBS special publication 556-559 (1979).

(3)棉、f . 0。,“浪费润滑油。一个带注释的审查,”BETC / IC -

(4)斯塔布斯,编选和同事,“工程设计使用的治疗/溶剂蒸馏润滑油Re-Refinery,”能源部/公元前1009 - 9 (1980)。

f . 0。棉花,“浪费润滑油研究:调查的几个再精炼方法,“Bumines国际扶轮7884 (1974)。

(6)米勒,t . M。的一项调查,“脱金属化学与再澄清相关的旧机油,”m . s .论文,北卡罗来纳州的罗利北卡罗来纳州州立大学(1983)。

(7)Comeford, J·J。测试程序回收油程序,“国家统计局特殊出版556:133 - 137 (1979)。

阿瑟·科尔(8)弗雷德·Riesenfeld气体净化;海湾出版社(1985)。

继续阅读:Darryl W赫兹和理查德M荷兰Ebasco环境服务

这篇文章有用吗?

+ 3 0