1.废润滑油再生处理系统设计 - 图文

新疆大学毕业论文（设计）

1 绪 论

1.1 本论文的背景和意义

1.1.1润滑油对于经济发展的重要性

润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油的充足供应和质量直接影响着国家工业，农业，国防等的发展建设。燃油保障国家的能源供应，为经济建设提供动力，而润滑油则使其得到高效的利用。随着我国经济快速发展，润滑油市场需求也在不断增长，如下图1.1所示从04年到09年我国润滑油容量每年都在以10%左右的速度增长。目前我国已成为仅次于美国的世界第二润滑油消费国，仅2009年全年市场容量就达到780.84万吨[1]。随着十二五规划的展开，大量的经济建设势必将使润滑油需求量激增。

润滑油是一类石油产品，不挥发的油状润滑剂。润滑油按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。其中石油润滑油的用量占全部润滑油的97％以上，因此通常润滑油均指石油润滑油。

90080070060050040030020010002004年2005年2006年2007年2008年2009年500575650710750780局资料来源：国家统计

图1-1 2004-2009年中国润滑油容量变化图 单位：万吨

我国的石油开采量与需求量之间存在很大的差距，每年需从海外进口大量原油。据商务部市场运行调节司预测,估计今年原油进口总量可能达到近2.2亿吨,对外依存度有可能从2009年的40%提高到50%左右.石油资源变的越来越宝贵，所

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以对于石油提炼而来的润滑油的回收和再利用就成为经济可持续发展的关键。

1.1.2废油回收再生的必要性

石油是不可再生的化石资源，一旦消耗就再也不会出现。当代人类文明的发展模式都是建立在以化石燃料利用为核心的工业化基础上的，随着世界石油消费持续增长，消费的增长速度快于产量的增长速度，所以对于润滑油的回收再利用就成为可持续发展的战略举措。

传统润滑油的处理多为简单的丢弃或者作为燃料焚烧，这样不但对环境产生危害也是资源的一种浪费。研究表明, 废油中含有大量对人体有害的物质, 如有致癌性的多环芳烃、多氯联苯以及各种重金属超微粒子等, 它不管是燃烧、焚烧, 还是土埋、排人下水道或注入江、河、湖、海, 都会对空气、土壤和水源产生污染, 危害环境和人们的健康。废油燃烧会产生大量的二氧化碳、二噁英、硫磷有机化合物等有害物质, 对环境极不友好, 有可能通过各种渠道危害人类[2]。另据估计, 一桶( 200L)废润滑油流入湖海, 能污染约3. 5km2 的水面, 被污染域的水生动植物生态平衡很快遭到破坏。

随着石油资源的逐渐减少和人们对环保要求的日益提高, 废油的回收再生利用应该受到高度重视。其实, 润滑油在使用过程中, 真正变质的油液比例并不大, 只不过是1%~10%, 而其余大部分烃类组成仍是润滑油的主要粘度载体和有效成分, 只要通过适当的物理和化学的方法, 就能将废油中的污染物和变质成分去除, 提炼出质量达标的基础油, 做到变废为宝。废润滑油的再生率一般可达50%以上,1000kg原油只能提炼300kg基础油,而1000kg废润滑油可再生

700~900kg基础油。在我国, 废油有效的资源化再生处理和循环使用有着巨大的潜力, 不仅能缓解能源短缺的压力, 实现有限资源利用的最大化；还能使环境污染最小化, 使润滑油行业符合清洁生产，科学发展，可持续发展和谐发展的要求切实履行哥本哈根中国进一步加大节能减排的承诺。

1.1.3废油再生工艺

以上这些因素促使废润滑油的再生工艺得到了极大改进，目前许多国家都大力支持废润滑油的再生，相关的技术和新工艺原来越多。近年来, 世界各国对润滑油再生的研究, 已经取得了很大的进展, 正在朝着大型化、高收率、无污染方向发展, 具有代表性的工艺技术有:

(1) 常压减压蒸馏 多种溶剂精制( 美国能源部、德尔塔、布尔卓等公司的BERC工艺)；

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(2) 常减压蒸馏 溶剂处理 加氢精制( 美国、意大利SP工艺) ； (3) 闪蒸 热处理 超细过滤 加氢 减压蒸馏( 法国REG 工艺)；

(4) 化学药剂脱金属 热处理 白土床过滤 加氢精制( 美国菲力普公司PROP艺)；

(5) 薄膜蒸发器高真空蒸馏 加氢精制( 美国、荷兰KT I工艺) [3]；

(6) 真空闪蒸 金属钠聚合 薄膜蒸发器高真空蒸馏( 瑞士Recyc lon工艺) ；

1.1.4国内、外废油回收再生现状

我国废油回收再生利用始于四十年代, 经过几十年的发展,废油再生业在规模上有了很大的变化, 但再生工艺落后、产品质量差、二次污染严重的状况始终没有得到改善, 导致经济效益不高, 废油回收率、再生装置开工率低, 整个再生行业面临困境。

废油再生业不景气的重要原因是我国废油再生厂家过多过乱,除了国家定点的厂外, 众多企业部门、地方乡镇都有, 但更多的是个人开办的废油再生厂, 据了解, 很多再生厂并不具备炼制废油的设备和技术, 缺乏甚至没有三废处理的设施和措施,火灾隐患大, 再生油品质量无法保证, 而且能源浪费严重, 二次污染扩大。由于废油资源有限, 各厂家互相争购, 使废油价格不断上升, 外加运费、加工费等, 废油再生成本大幅度增加。最终必然导致再生产品后销困难、经济效益低下, 废油回收率、工厂开工率下降也是很自然的了。

另外, 我国废油再生业缺乏行之有效的整体管理体制。虽然国家有关部委先后出台了一系列的指导性文件, 如润滑油回收、加工、利用办法 、润滑油 交旧换新 、废润滑油回收再生法的指令 等等, 然而现状表明, 上述规定和办法没有得到有效的贯彻和执行, 再生行业出现的困难并没有引起足够的重视, 尤其是对废油回收由 交旧换新 到有偿收购的转换未能在政策做出及时的凋整, 定点再生厂也未能很好地适应这一变化。自1993年润滑油市场放开以后, 废油回收渠道出现多样化, 对废油资源的争购更加激烈, 加之润滑油产品升级换代加快,添加剂的种类和含量都大大增加, 使废油再生难度加大, 定点厂家因得不到技术支持和政策保护而难以为继, 同时设备简陋、回收率低、污染严重的土法废油再生厂大量涌现, 使得废油再生市场更加混乱。

国外废油再生业的发展过程中的一些重要做法和经验值得我们借鉴。三十年代, 西方许多国家都有了工业废油再生装置,并通过立法明确规定必须对废润滑油进行回收再生, 同时制定政策予以鼓励。如西德一直很重视废油再生, 1968年通过了废油法对交通用润滑油加征附加税, 税款用于对废油回收和再生的补

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贴,到1982年其回收率已达40%；法国1975年制定法律对润滑油增收40法郎/吨的费用建立基金作为废油回收的补偿；德国对交通用润滑油的消费加征7. 5 马克/吨的附加税, 用于补贴废油回收公司；美国专门制定了废油循环法，1979年美环保局提出法案,规定废油是有害毒物，意大利1982年颁布了收集废油和再生的法令, 规定收集废油是每个加油站的义务；前苏联也于1975年颁布了废油的标准, 并采取行政手段促进废油回收利用在各国利好政策的支持下,废油再生业蒸蒸日上,实现了经济效益和环境保护的双赢。据了解,美国加州废润滑油再加工量占润滑油总加工量的43%，英国和加拿大西部达到了47%[4]。

1.1.5我国废油回收再生的发展思路

2518.9222.6618.3422.7521.3321.64201510局5资料来源：国家统计02004年2005年2006年2007年2008年2009年

图1-2 2005-2009年中国润滑油进口量变化图

从图中我们可以看出每年我国需从海外进口大量的润滑油，这在很大程度上

制约了我国经济的发展，因此加紧开展我国的废润滑油回收再利用已经迫在眉睫了。废油再生是一项利国利民的事业, 无论从节约石油资源的角度, 还是从环境保护的角度, 都应当得到重视和发展。我国废油再生行业面临的困境主要表现在废油回收率低、生产工艺落后、污染严重、市场混乱。目前, 摆脱这一困境的关键并不是克服技术难题, 而在于营造一种能够促使其进入良性发展的经济环境氛围, 政策成为我们考虑废润滑油再生行业发展思路的出发点。

首先废润滑油更应该纳入政府的严格管理之下, 建立并完善相关的法律法规体系, 从政策上给予扶持, 在资金、税收、市场和技术服务等方面制定优惠政策, 鼓励并推动该产业迅速兴起。保护环境和节约资源是发展废油再生的宗旨, 因此, 不应按一般工业项目来简单地评价废油再生项目的经济效益, 可以考虑开征新润滑油消费税, 用于补贴废油再生。及时完善废油回收利用体系和管理制度, 实行对废油的统一收购和配置, 实行收购许可证制度, 规范废油收购市场

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的行为, 建立区域性的废油收购网, 促进收购、再生的专业化分工,提高回收率。 其次,调整行业结构,实施废油再生资源的产业化和企业的规模化。废油再生处理的一次性投入成本较高,而资金回收周期较长,导致废油再生产业长期以来都是以较低水平的生产方式和小规模生产为主,只有通过实施废油再生产业化、规模化生产,才能真正做到最大限度地利用宝贵的资源和能源、克服小而分散的弊病, 增强再生企业竞争能力的同时有利于引进先进工艺。当然, 短期内不可能很快淘汰老工艺,再生厂应努力在保证产品质量上下功夫,可探讨将再生厂与多个大型集中用户进行嫁接, 既可以降低生产成本,又有稳定的废油来源。使废润滑油的回收、再生逐步走向专业化、规模化。

随着十二五规划的展开对于润滑油的需求量将会大量增加，同时要履行我国在控制碳排量方面的承诺。因此对于相关资源尤其是作为战略资源的原油以及其衍生品润滑油的合理利用与回收就成为经济发展与环境保护都需要考虑的问题。相信随着我国综合国力的提升以及相关技术的成熟，在废润滑油再生处理领域将

会诞生更多先进的技术工艺。

1.2 本论文的主要内容

本论文的主要内容是异构网络下的废油再生处理控制系统设计与实现，通过西门子S7-300型PLC结合Profibus、 Modbus 、SIMATIC WinCC、异构网络通信等。完成对系统的程序设计和组态监控以及PLC与组态画面之间的通信。该系统作为典型的过程控制系统存在大量的开关量输出阀和温度液位检测传感器，这些执行机构和传感变送器大都采用Modbus 通信协议。

在目前的工业控制领域,Modbus 通信协议作为一种开放高效的通信协议为众多现场智能测量检测设备广泛应用,因此,如何将这些Modbus通信接口的智能设备简单有效地接入PLC已经成为各大PLC 厂家必须考虑的问题。要使PLC与之通信必须要涉及到异构网络方面的知识。在这里我们采用CP341串行通信模块，它是西门子S7-300/400专门用于进行点对点串行通信的模块。西门子公司的S7-300系列中型PLC以其卓越的性价比在工控领域被广泛应用,其提供的CP341 通信处理模块具备1个RS422/ 485 接口,可实现与各种串口设备之间的智能通信。

废润滑油处理国内外相关大规模的处理技术已很成熟，但是由于润滑油的回收较为分散，回收范围较小只局限与某一座城市周边。因此对于小批量低成本的处理系统应当是未来的主流。本系统结构原理简单，运行成本低可以适应较为分散的润滑油回收处理非常适合目前国内润滑油使用情况的现状。

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