Modelamiento y simulación de procesos para diseñar una tecnología de recuperación de aceites lubricantes usados

Abstract

Este estudio investiga el reciclaje de aceite lubricante usado (ULO) mediante diversas tecnologías, entre ellas la extracción con solvente usando un solvente ternario que consiste en 2-propanol, 1-butanol y metiletilcetona (MEK) seguido de una unidad de destilación al vacío. Para seleccionar la mejor combinación de solventes para el proceso de extracción líquido-líquido, primero se evaluaron muchos parámetros a escala de laboratorio, como el efecto de la composición del solvente, la relación solvente-aceite y la temperatura. Se midieron la eficiencia de recuperación de aceite y las propiedades fisicoquímicas del aceite obtenido del proceso de extracción, y los resultados mostraron que un sistema ternario que consiste en 50% 1-butanol/25% isopropanol/25% MEK es la mejor mezcla para reducir efectivamente los contaminantes en ULO con una buena separación de lodos antes del fraccionamiento. Además, una relación solvente-aceite de 3:1 y una temperatura de 25 °C son los parámetros óptimos para la extracción cuando se usa la mezcla de solventes antes mencionada. Luego se simuló todo el proceso de re-refinación, incluida la unidad de destilación al vacío, para una capacidad de planta de 2125 kg/h utilizando Aspen Plus™. Se utilizaron cuatro pseudocomponentes (saturado, monoaromático, diaromático y poliaromático) junto con el coeficiente de actividad cuasiquímica universal (UNIQUAC) y el de dos líquidos no aleatorios (NRTL) para describir el equilibrio líquido-líquido (LLE) en el sistema de aceites lubricantes/disolventes durante la fase de extracción. Los rendimientos calculados en la unidad de extracción realizada para diferentes composiciones de disolventes, relaciones disolvente-aceite y temperaturas mostraron una buena concordancia con los datos experimentales realizados a escala de laboratorio, lo que verifica la elección correcta de la mezcla de disolventes. La investigación de la cantidad y composición de la pérdida de aceite dentro del lodo obtenida de la simulación mostró que la reducción de contaminantes y la recuperación de aceite dependen del porcentaje de 1-butanol en la mezcla de disolventes. Además, los resultados confirmaron que la cantidad de MEK y 2-propanol en la mezcla de disolventes no debe superar xi el 25% y los mejores resultados se obtuvieron cuando se utilizó 1-butanol como disolvente base con una cantidad del 50%. This study investigates the recycling of used lubricating oil (ULO) using different technologies, including solvent extraction using a ternary solvent composed of 2-propanol, 1-butanol and methyl ethyl ketone (MEK) followed by a vacuum distillation unit. To select the optimal solvent combination for the liquid–liquid extraction process, many parameters were first investigated in the laboratory, such as the effect of solvent composition, solvent–oil ratio, and temperature. The oil recovery efficiency and the physicochemical properties of the oil obtained from the extraction process were measured, and the results showed that the ternary system consisting of 50% 1-butanol/25% isopropanol/25% MEK was the best that mixture to reduce the removal efficiency of contaminants in the ULO well-separated sludge prior to fractionation. In addition, a solvent-to-oil ratio of 3:1 and a temperature of 25 °C were the optimal parameters for extraction when using the aforementioned solvent mixture. The entire refinement process, including the vacuum distillation unit, was simulated for a plant capacity of 2125 kg/h using Aspen Plus™. Four pseudocomponents (saturated, monoaromatic, diaromatic and polyaromatic) along with the universal quasichemical activity coefficient (UNIQUAC) and the two non-random liquids (NRTL) were used to describe the liquid-liquid equilibrium (LLE) in the lubricating oil system / system lubricating oil solvents during extraction. The calculated yields in the extraction unit performed for different solvent compositions, solvent-oil ratios and temperatures showed good agreement with the experimental data performed at the laboratory scale, confirming the correct selection of the solvent mixture. Investigation of the amount and composition of lost oil within the simulated sludge revealed that contaminant reduction and oil recovery depended on the percentage of 1-butanol in the solvent mixture. Furthermore, the results confirmed that the amount of MEK and 2-propanol in the solvent mixture should not exceed 25% and the best results were obtained when 1-butanol was used as the base solvent with an amount of 50%.