专利名称：用于再生废油的设备和方法
技术领域：
本发明概括地说是涉及用于再生废油的设备和方法，更确切的说是用来除去存在于废油中而使废油不适于再用作加热燃料，柴油等的各种杂质的设备和方法。
在此说明书中，术语“废油”是指已使用过的车用机油或一些其他润滑油，或液压油或在一些其他这类应用中的油。在使用中，这些油要定期地替换，排出和回收的废油通常含大量杂质，这些杂质包括油泥，金属微粒(包括重金属，例如钼，铬，镉，钒，铜等等)，氧化物和盐类，汽油和汽油添加剂(如四乙铅)，以及清净剂和性能添加剂。
在北美洲，每年要产生成百万加仑的这种废油。过去，废油用在土路上来减少灰尘，或简单地倒入污水管道中或填地。然而，这种处理方法看来越来越不能接受，原因是烃污染了环境。废油再精制的方法已达到了某种程度。然而，已知的用于再精制废油的方法需要进行复杂的化学处理，通常，生产不出高级产品。此外，运输费用也使这种处理废油方法的实用性受到影响。
过去，曾有人建议用废油作加热燃料，然而，用已知类型的加热炉燃烧这种油并未获得成功。通常，当废油燃烧时，残余物积聚在燃烧器中，残余物形成了各种杂质，重质烃形成了硬的粘性树脂。结果是，必须经常清除燃烧器上积聚的硬质残余物，通常，每天两次。为了清理燃烧器，炉子必须停止运行，让其冷却，这十分不便，主要表现为效率低。而且，除去燃烧器上冷却的变硬的残余物是一项困难的任务，通常，需要强劳动力。
本发明的目的是克服或减轻本领域现有技术的缺点。
第一方面，本发明提供了从废油再生得到有用油产物的设备。该设备包括加油装置，锅炉，加热器和分离装置。加油装置用来将废油加到该设备中，锅炉不固定地与加油装置相连，以适合接受从加油装置来的废油。加热器用来加热锅炉中的废油，达到使废油中较轻质烃挥发，但较重质烃仍不挥发的温度，以此捕集杂质。分离装置把挥发的较轻质烃从不挥发的较重质烃和杂质分离出来。令人惊奇的是已经发现这种设备提供了一种从废油中除去杂质的简单而有效的装置，并生产出了在各种应用中(特别可用作加热燃料或柴油机燃料)适于再循环的清净油产品。
上述设备的加热器最好包括一个油燃烧器，这种燃烧器不固定地与分离装置相连，用来接受来自分离装置的废油，并燃烧来源于挥发的较轻质烃的废油的再生部分。锅炉最好必备有分离装置，锅炉包括适于排出挥发的较轻质烃的第一排出管和适于排出不挥发的较重质烃和杂质的第二排出管。该设备最好还包括一个冷凝器，用于将挥发的较轻质烃冷凝成再生的液态石油产品。此外，包括一个再生油储罐，用来积聚和贮藏上述产品，和一个淤渣罐，用来存储分离出的不挥发的较重质烃和杂质，以便于定期排除。
第二方面，本发明提供了一种处理废油的方法，该方法包括步骤将锅炉中的废油加热到使废油的较轻质烃挥发，但较重质烃不挥发的温度，以此捕集杂质，接着把挥发的较轻质烃从不挥发的较重质烃和杂质分离出来。优选的温度范围为约600～800°F，最好温度为650°F。最好接着将挥发的较轻质烃冷凝成再生的液态油产品，然后将其中至少一部分油燃烧，来加热锅炉中另外的废油。
本发明提供了一种安全，有效，通用的处理废油的装置，该装置从废油再生出了一种有用的石油产品，该石油产品有多种用途，特别是用作加热燃料或柴油机燃料。从较重质烃和杂质得到的淤渣副产物仍必须进行处理，然而，该淤渣通常仅为加到该设备中的废油体积的约十分之一。在有些情况下，有可能从淤渣中再生出有价值的金属。
本发明的设备用再精制装置成本的一小部分就可以生产和操作。因此，工业和商业部门(例如，汽车服务站)和其他存储大量废油的部门可利用废油作为有价值的副产物，而无须将其清除掉。为了更好理解本发明，现参考附图对本发明进行说明，其中
图1是表示本发明设备的实施方案的流程图;
图2是表示本发明设备的另一种实施方案的流程图;
图3是表示图2的部分设备的顶视图(沿线3-3表示的平面剖开)。
首先参考图1的设备，该设备包括设有基本封闭的第一室11和基本封闭的第二室12的密闭结构10。实质上，第一室11和第二室12用普通墙13基本相互隔开，但它们可通过墙13上的开孔14互相连通。第一室11中的火箱15是由包括燃烧器17的单独燃烧室16和加热废油的蒸馏锅炉18组成。将废油通过浮室20从贮罐19加入锅炉18中。锅炉18的油位可用浮室20控制。浮室20是封闭的，但有一条通气管21在锅炉18和浮室20之间通过以平衡压力。锅炉18设置在燃烧室16之上，并且在火箱15内两者之间的距离应使当设备操作时(即燃烧油)锅炉18的顶部温度约为650°F。在该温度下，较轻质烃挥发并裂解，通过排出管25，从锅炉18排出。由不挥发较重质烃和杂质组成的淤渣逐渐在锅炉18的底部23聚集。淤渣通过排出管22流入到淤渣罐24中，进行最后处理。在淤渣不排空的情况下，锅炉18中的淤渣和油的液面上升，直到浮室20断流，废油不再进入锅炉18，最后，该设备自动停止运行。
从锅炉18排出的挥发的较轻质烃流过排出管25，然后流过位于鼓风机27前的热交换器26，在那里，它们被冷却并冷凝。热交换器26散出的热量传递给鼓风机27产生的空气流并通过第二室12，然后通过开孔14传入第一室11，这样可收回热量。
这样，冷凝的较轻质烃形成了再生液态油产品流入存储罐28，从存储罐28，再生油可卸空到要用油的其他地方，或经由泵30输送到燃烧器17。燃烧室16与普通的油加热炉的燃烧室相类似。来自火箱15的热量通过第一室11传送给建筑物加热系统连接的加热导管31，燃烧烟气通过烟道32排出。
加热炉燃烧器17可以是简单的筒型燃烧器，也可使用喷雾型燃烧器。如果使用喷雾型燃烧器，再生油应当用在热水浴中的温度保持在165°F的液压泵进行加料。由于再生油的粘度，应当用管道加热器使喷嘴温度保持在约130°F。
图1显示了本发明设备的一个简单实施方案以便说明基本操作原理。现在用图2和图3描述本发明设备的一个优选实施方案。为了简单明了起见，相同部分使用与图1简单实施方案相同的参考编号表示，不重复描述这些部分。
在本实施方案中，料储罐19装在封闭结构10内，当料储罐内废油液位低于预定的液位时，浮动开关使电动泵起动，从外部接收存储沉淀罐泵送来更多的废油。当电源接通，设备开始工作时，电磁阀打开，让液流从加料贮罐流出，并且电动加料泵45起动。从加料贮罐19来的废油首先通过“Y”形粗滤器41，除去夹杂颗粒和夹带的水份。当油存储在外部存储沉淀罐时，夹带有废油的大部分水通常可除去。由“Y”形粗滤器流出的剩余夹带水流入水捕集罐42，从水捕集罐42水可通过打开阀36并经水排出管35而定期排出。
当电磁阀43打开时，废油通过加料泵45，也可通过针状阀44送入预加热罐46。针状阀44可以高达每小时6加仑的流量输送废油。加料泵以约每小时4加仑的流量输送废油，而与针状阀的流率无关。因此，在运行期间，废油的加料速度可由每小时约4加仑变为约10加仑。
在运行期间，预热罐46将废油加热到约200-300°F，废油从预加热罐46输入锅炉18。在本实施方案中，锅炉18有一块支撑在滑动器45上的倾斜底板，这样可使锅炉18像抽屉一样从火箱15中搬出，以便定期清洗等等。两块倾斜的挡板48从底板向上和从锅炉25的相对侧面向内延伸，这样，积聚在锅炉18底部23上的淤渣可绕过挡板48从倾斜底板一侧向下流到另一侧。挥发的较轻质烃通过突起部分49，然后通过排出管25排出。
当锅炉18中废油液位达到由浮室20中低位浮子72确定的预定高度时，开关开启接通燃烧器17和燃烧泵30。这样，燃烧器17开始点燃，并向上加热包括锅炉18的火箱15。燃烧器17用固定在用火盒支架58支撑的耐热火盒57内。燃烧器17可燃烧来自储罐28或外部储备的普通燃油的再生油。用于再生油的阀51和用于普通燃油的阀52用人工开启和关闭，以选用燃料。泵30安装在用电加热线圈54进行加热的温度可保持在约165°F的浸没式水罐53内。加热线圈54和与燃烧器17的喷嘴邻接的管型加热器的动力是由单独电源供给的，目的是使供给管线，泵和燃烧器燃料温度始终保持足够的高，以处理粘度比普通加热炉燃料油更高的设备自身的再生油。燃料管的压力可用减压阀56进行调节，并可用压力表55进行监察。已经发现，操作压力约为120P.S.i.(每平方英寸磅数)是所希望的。
当低位浮子开关72对燃烧器17和燃料泵30起作用时，线圈继电器也自动停止加料泵45并关闭电路阀43，此时，废油不再输入设备。已经在锅炉18中的废油可用燃烧器17渐渐加热，直至达到约650°F的蒸馏温度。在此温度下，较轻质烃挥发，并通过排出管25流入热交换器25，同时淤渣聚集在锅炉18的底部23，通过排出管22逐渐排出。当挥发的较轻质烃排出并进入热交换器26时，热交换器26的温度升高。热交换器26的温度上升表明锅炉18中的废油已达到挥发温度，这可用作表明该设备已处于稳定操作状态的信号。当线圈继电器起作用，将电力传送给为了进行稳定操作而属于不同电路的燃烧器17和燃料泵30使温度达到130°F时，安装在热交换器26中间的热电偶起反应。该电路包括如果鼓风机由于一些原因停止运转，会将电源断开的翼式开关。热电偶也可使电磁阀43开启并使加料泵45启动，结果是废油再继续从加料贮罐19，通过预加热器46，流入锅炉18。浮室20的浮子70可使锅炉18内的油位上升到预定的液位，浮子70是通过开启和关闭针状阀来调节总加料速度，以此来控制锅炉18内的操作液位。通过该设备是以约每小时6-10加仑的进料流量进行稳定操作。在热交换器26上的热电偶也可使淤渣排除泵66启动。
储罐28在其顶下边装有可收集冷凝较轻质烃的盘50，第二管道从该部位延伸并与烟道32连接，使进入储罐28的残余不冷凝挥发物随烟气一起吸出。在运行中，仅发现痕量挥发物。如果储罐28的液位超过预定高度，储罐28中的浮子开关59会使电动泵启动，将部分再生液态油从储罐28排入外部贮罐。
淤渣通过排出管22排入沉淀冷却罐60并从罐60流出，通过热交换器64和电磁阀流入淤渣泵66。淤渣泵66以每小时0.5～0.7加仑的速度将淤渣排入外部淤渣贮罐。电磁阀65可引导液流通过两根支管中的一根支管。通常，电磁阀65可引导液流流过通向淤渣泵66的支管，然而，电磁阀65也可将液流引入安全泵67(代用的)。“T”形管连接在沉淀冷却罐60和热交热器64之间的淤渣排出管路上，并通向输送罐61，从罐61再通向浮室20。输送罐61有一根带有阀63的空气排放管62，以排放夹带的空气，还可减少对浮室的热传递。
当手动断开该设备电源时，通向加料泵45和淤渣泵66的电源被断开，并且电磁阀43关闭。该设备连续运行直到锅炉18中的油位降到低位浮子开关72的液位。此时，低位浮子开关使通向燃烧器17和燃烧泵30的电源断开。然后，将设备搁置冷却约2小时。当排出管22中的淤渣，也就是沉淀冷却罐60的上升物流的温度冷却到140°F时，热电偶就使电磁阀65起动，使通向淤渣泵66的支管关闭，使通向安全泵67的支管开放，并使安全泵67启动。然后，用安全泵67将淤渣和一些残余油从该设备中完全排入到外部淤渣贮罐中。当排出管22中的淤渣，也就是第一沉淀冷却罐60的上升物流的温度冷却到100°F时，这表明该管路已排空，这时热电偶使电磁阀65换向，并使安全泵67关闭。
如果该设备溢出废油或加料管发生堵塞，则锅炉18的油位会降到低位浮子开关72的标高，这会使通向燃烧器17和燃料泵30的电源断开，使加料泵45停止运转和关闭电磁阀43。将设备冷却并用上述方法排料。
如果下游发生堵塞，锅炉18中的油位会达到高位浮子开关71的标高，这样也会使通向燃烧器17和燃料泵30的电源断开，使加料泵停止运转并关闭电磁阀43。将该设备再搁置和冷却，然后，从设备排料。
如果出现，例如不注意将不合适的石油产物如汽油加到了加料贮罐19中，使设备局部温度超过预定极限时，对火箱15和热交换器26控制的温度高限也会类似地自动关闭设备。
实施例1本实施例说明本发明的可操作性和经济性。
基本上采用图1所示的带盒式燃烧器的原型设备，按下面方法进行试验。将25加仑样品(从汽车服务站得到的用过的车用机油)加到加料贮罐，浮室和锅炉中。用2杯(16盎司)普通1号燃料油(煤油)使设备开始工作。加热燃烧室，使锅炉温度接近650°F，该设备连续运行24小时。运行期间，该设备每小时约消耗4.25英国标准加仑的废油。燃烧室每小时燃烧消耗约·75英国标准加仑的废油，约产生150000英热量单位(BTU)/小时用于加热。此外，约3.1英国标准加仑/小时的附加再生油收集在储罐中，和约·4英国标准加仑/小时的淤渣积聚在淤渣罐中。
实施例2本实施例进一步说明本发明的可操作性和经济性。
基本上采用图1的原型设备，按相似于实施例1的方法进行试验。试验条件列于表1。对原料废油，再生油和淤渣进行化学和物理分析，所得结果列于表Ⅱ。
再生油的生率约为90%。将该产品的元素组成和热值与商用轻质燃油进行比较，然而，发现其粘度，倾点和闪点与商用轻质燃料的相应值有显著差别，这是因为组成明显不同。商用轻质燃料基本上是由沸点范围比较窄的饱和链烷脂族烃组成，而再生油的分析表明它含有一种通常沸点较高，沸点范围很宽的饱和和不饱和脂族链烷烃的混合物。然而，应当注意，再生油的十六烷值(约56)与北美洲柴油的十六烷值(通常范围为40～45)相比是很高的。
当然有可能能对本发明设备和方法的许多变量进行评价。
表Ⅰ实施例2的操作条件时间开始生产再生油＝约4小时生产35加仑再生油的时间＝约6小时总时间＝约10小时产率＝约3.6克/小时温度生产期间的锅炉＝635°F(335℃)生产结束时的锅炉＝645°F(340℃)生产期间的烟囱＝595°F(313℃)物料平衡废油原料量＝40加仑生产的再生油总量＝36加仑效率(再生油回收的百分率)＝90%维持运行燃烧的再生油量＝约0.7加仑/小时淤渣＝3加仑泄漏和挥发造成的损失＝约1加仑表Ⅱ实施例2的分析数据废油原料再生油淤渣外表不透明的纯净的，不透明的，黑色，荧光的黄一黑色粘性可流动的液体橙色可流动液体的流体气味辛辣的，辛辣的，辛辣的，刺激性气味刺激性气味刺激性气味水(%)0.7＜0.050.05灰(%)0.99＜0.017.12硫(%)0.360.201.02碳(%)83.1484.6281.76烃(%)12.9613.2711.75氮(%)0.120.050.28氧(%)差值(by diff.) 1.73 1.81 (-1.98)＊燃烧的总热量(英热量单位(BTU)/磅)191591954817957比重＠77°/77°F0.89150.85250.965＠60°/60°F0.89550.85650.969API比重(计算值)26.533.714.55浊点(°F)T.D.T.D.T.D.
倾点(°F)0-5+10
闪点(°F)＊＊220 95 ＞220粘度＠40℃(cst)68.07.42251.5＠50℃(cst)45.95.69156.4＠100℃(cst)11.132.1825.14T.D.＝太黑以致观察不出＊油样品的灰份很高，并且灰份以氧化物形式存在，因此，严重歪曲了用来得到“氧差值”的反应式＊＊彭斯克-马丁密闭式杯
权利要求
1.一种用于从废油再生有用油产物的设备包括加油装置，用来将废油加到所述的设备中；锅炉，不固定地连接到加油装置上，以适合从加油装置接收废油；加热器，可将所述锅炉中的废油加热到使废油的较轻质烃挥发，但较重质烃不挥发的温度，以此捕集杂质；不固定地与所述锅炉相连接的分离装置，可把挥发的较轻质烃从不挥发的较重质烃和杂质分离出来，还包括用于挥发的较轻质烃的第一排出管和用于不挥发的较重质烃的第二排出管。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述的加热器包括一个不固定地连接到所述分离器上并适合接收和燃烧所述挥发的较轻质烃的油燃烧器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述的锅炉设有分离装置。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述的锅炉设置在相隔一长距离的油燃烧器之上，使在操作中所述锅炉的温度是在约600-800°F的范围。
5.根据权利要求4所述的设备，还包括用于冷凝所述挥发的较轻质烃的冷凝器，该冷凝器不固定地与所述分离装置相连接，以适合从分离装置接收挥发的较轻质烃，并不固定地与所述油燃烧器相连接以适合将再冷凝的挥发的较轻质烃供给油燃烧器。
6.根据权利要求5所述的设备，还包括控制废油液流从所述加油装置流到所述锅炉的阀门装置。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括不固定地连接到所述冷凝器和所述油燃烧器并在它们之间的再生油储罐，此外，还包括不固定地与所述分离装置相连接，以适合接收淤渣产物(包括重质烃和杂质)的淤渣储罐。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述阀门装置包括浮室。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述的冷凝装置包括有向外延伸传热片的热交换管道，还包括用来向所述热交换管道鼓吹冷空气的鼓风机装置。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括设有基本封闭的第一室(其中装有所述浮室，热交换管道和鼓风机装置)和基本封闭的第二室(其中装有所述油燃烧器和锅炉)的封闭结构，所述的第一和第二室用普通墙基本分开，但通过墙上的孔口可相互连通，此外，还包括不固定地与所述第一室相连，用来排出热空气的加热导管，一个装有所述油燃烧器的火箱，和一个不固定地与所述火箱相连接，用来从火箱排出燃烧烟气的烟道。
11.根据权利要求3、4或10所述的设备，其中所述锅炉有一个带挡板的倾斜底板，挡板从底板向上延伸，这样使得挥发的较重质烃绕过该挡板从倾斜底板的一侧向下流到另一侧，同时，挥发的较轻质烃从所述挡板上流过。
12.根据权利要求8、9或10所述的设备，其中所述的浮室包括浮子操作所述阀门装置的第一操作液位，浮子操作所述阀门装置和所述油燃烧器的第二低液位和浮子操作所述阀门装置和所述油燃烧器的第三高液位。
13.根据权利要求10所述的设备，还包括一根在所述再生油储罐的上部和所述烟道之间延伸并不固定地将所述再生油储罐的上部和所述烟道连接起来的管，该管子可用来排除进入所述再生油储罐的任何不冷凝挥发物。
14.根据权利要求2、5或10所述的设备，其中所述油燃烧器是用管状加热器加热其喷嘴的喷雾型燃烧器，此外还包括放置在热水浴中，用来向所述油燃烧器进料的液压泵。
15.根据权利要求8、9或10所述的设备，其中所述加油装置包括以基本恒定的流速将废油输入所述锅炉的加料泵，此外还包括以对浮室响应的可变流速，将附加废油输入所述锅炉的针形阀。
16.一个处理废油的方法包括步骤将所述锅炉中的废油加热到温度范围为约600-800°F，这样使得废油的较轻质烃挥发，但较重质烃不挥发，以此捕集杂质;然后，把挥发的较轻质烃从所述不挥发的较重质烃和杂质分离出来。
17.根据权利要求11所述的方法，其中温度是约650°F。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤再冷凝挥发的较轻质烃，燃烧至少一部分再冷凝的挥发的较轻质烃，得到的热量可用来加热所述锅炉中的废油。
全文摘要
本文提供了一种从废油，例如用过的润滑油，再生有用油的设备和方法。该设备包括油加料装置，锅炉，加热器和分离装置。加热器用来加热锅炉中的废油，达到使废油的较轻质烃挥发，但较重质烃仍不挥发的温度，以此捕集杂质。分离装置把挥发的较轻质烃从不挥发的较重质烃和杂质分离出来。
文档编号C10M175/00GK1041612SQ89108168
公开日1990年4月25日 申请日期1989年9月19日 优先权日1988年9月20日
发明者伊得沃得·卡通·史特弗 申请人:伊得沃得·卡通·史特弗