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EP4453143A1 - Méthode de purification d'huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées - Google Patents

Méthode de purification d'huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées

Info

Publication number
EP4453143A1
EP4453143A1 EP22840668.2A EP22840668A EP4453143A1 EP 4453143 A1 EP4453143 A1 EP 4453143A1 EP 22840668 A EP22840668 A EP 22840668A EP 4453143 A1 EP4453143 A1 EP 4453143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lubricating oil
ppm
regenerated
partly
refined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22840668.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julie PRÉVOST
Hélène COULOMBEAU-LEROY
Thomas COUSTHAM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of EP4453143A1 publication Critical patent/EP4453143A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G19/00—Refining hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by alkaline treatment
    • C10G19/02—Refining hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by alkaline treatment with aqueous alkaline solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/12—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one alkaline treatment step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/0016—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning with the use of chemical agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/005—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning using extraction processes; apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/10—Lubricating oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/40—Low content or no content compositions
    • C10N2030/41—Chlorine free or low chlorine content compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/04—Oil-bath; Gear-boxes; Automatic transmissions; Traction drives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/12—Gas-turbines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/25—Internal-combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to the field of the re-refining or regeneration of used lubricating compositions. More specifically, the present invention relates to a method for purifying an at least partly re-refined lubricating oil, allowing access to a lubricating oil having in particular a reduced silicon content, suitable for its use as a base oil for the formulation of a new lubricating composition.
  • Lubricating compositions are commonly used in mechanical systems for the main purposes of reducing the friction forces between the various moving metal parts and to prevent premature wear or even damage to these parts. , in particular of their surface. For example, they are used in various mechanical systems of vehicles, including the engine, the transmission or the hydraulic circuit.
  • the lubricating compositions are subjected to stresses which cause their degradation and lead to an increase in the rate of undesirable elements, which may come from a degradation of the base oil itself or of the additives generally present in lubricating compositions, external pollutants, such as dust, elements emanating from the wear of the parts with which the oil is in contact during its use or even fuel fractions from the engine.
  • a process for preparing a regenerated lubricating oil, advantageously having a reduced content of undesirable polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) present in a used lubricating composition is also described in document WO 2018/109208, and comprises passing the lubricating composition used on activated carbon.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • these re-refined or regenerated oils generally comprise silicon contents still significantly higher than those of conventional base oils obtained directly from petroleum refining. .
  • the present invention specifically aims to overcome the constraint linked to the presence of undesirable elements, such as silicon, in regenerated oils.
  • the invention relates, according to a first of its aspects, to a process or a method for purifying an at least partly re-refined lubricating oil, said process comprising at least the following steps:
  • step (b) recovery of said purified lubricating oil by separation of the strong base comprising the alkali or alkaline-earth metal cation from the product obtained at the end of step (a).
  • step (a) of bringing the regenerated lubricating oil into contact with said strong base is carried out in the presence of water and, preferably, step (b) of separation of said strong base is carried out via one or more stages of filtration, distillation, decantation and/or liquid/liquid extraction, preferably liquid/liquid extraction, in particular with water.
  • used lubricating composition (or more simply “used lubricant” or even “used oil”) is intended to denote any lubricating composition that has been used for the lubrication of moving parts, in particular metal parts, of a mechanical system, such as bearings, gears or motors.
  • a used lubricating composition can come from different sources. In particular, as detailed in the rest of the text, it may be a lubricant that has been used for the lubrication of a motorization system, in particular "mobile”, or even for the lubrication of a so-called industrial system, especially "stationary".
  • a used lubricating composition can be a mixture of several used lubricating compositions, coming from the same source or from several different sources.
  • used lubricants include a number of degradation products derived from the oil itself or from the additives it contains, as well as metal particles, oxides metal and other elements, for example from the engine.
  • a used oil can contain in particular a high content of undesirable elements, for example calcium (Ca), iron (Fe), magnesium (Mg), sodium (Na), nickel (Ni), phosphorus (P ), silicon (Si), chlorine (Cl), zinc (Zn) etc.
  • the expression "new lubricating composition” within the meaning of the invention designates a lubricating composition which has not yet been used for the lubrication of the moving parts of a mechanical system, and who is ready for this use.
  • the expression “at least partly re-refined lubricating oil”, also called more simply in the remainder of the text “regenerated oil” or even “recycled oil”, designates an oil derived at least partly from a used lubricating composition that has been subjected to one or more treatment steps, known as a re-refining treatment.
  • an at least partly re-refined lubricating oil is obtained at the end of one or more stages of treatment of a used lubricant, aimed at eliminating, at least partly, a certain number of contaminating elements which are present there, such as dust, water, fuel fractions, metallic elements and other residues resulting from the degradation of the additives present in the lubricant.
  • these pre-treatment steps to which the lubricating oils have been subjected, before their implementation in a purification process according to the invention can in particular be chosen from steps of dehydration, distillation, filtration, hydrogenation, liquid/liquid extraction, decantation and/or passage of the used lubricant over an adsorbent material, in particular over activated carbon.
  • a composition at least partly re-refined according to the invention thus differs from a used lubricating oil or composition.
  • the at least partly re-refined lubricating oil has in particular a reduced content of certain undesirable contaminants, for example water or fuel, and advantageously a reduced PAH content, and preferably satisfies a certain number of quality standards required for a basic lubricating oil.
  • An at least partly re-refined lubricating oil according to the invention is also distinct from a virgin or new base oil (that is to say a refined base oil), in particular with regard to the silicon content present in the regenerated oil.
  • an at least partly re-refined oil used in the treatment method according to the invention may comprise a particularly high silicon content and, in any event, undesirable for the implementation of this regenerated oil. for the formulation of a lubricating composition.
  • the silicon content of a regenerated lubricating oil used in the purification process according to the invention may in particular be strictly greater than 2 ppm, preferably greater than or equal to 5 ppm, in particular greater than or equal to 10 ppm, plus particularly greater than or equal to 15 ppm, for example greater than or equal to 20 ppm, or even greater than or equal to 30 ppm.
  • the silicon content of a regenerated lubricating oil can be up to 285 ppm, or even up to 290 ppm, or even up to 300 ppm.
  • the silicon content can be evaluated by any method known to those skilled in the art, for example by X-ray fluorescence (XRE), by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) or else by mass spectrometry at inductively coupled plasma (ICP-MS).
  • XRE X-ray fluorescence
  • ICP-AES inductively coupled plasma atomic emission spectrometry
  • ICP-MS mass spectrometry at inductively coupled plasma
  • the purification process according to the invention of a regenerated lubricating oil makes it possible to significantly reduce the silicon content present in the regenerated oil.
  • the silicon content initially present in the regenerated lubricating oil can be reduced by at least 50% by weight of its initial value, in particular by at least 60%, advantageously by at least 70%, preferably by at least 80% of its initial value.
  • the process according to the invention makes it possible to reduce the quantity of silicon to a content strictly less than 10 ppm, in particular less than or equal to 7 ppm, in particular less than or equal to 5 ppm.
  • the purification process of the invention proves to be particularly advantageous for treating regenerated lubricating oils having, despite the re-refining treatments to which they have been subjected, a high residual silicon content, which is undesirable for their use. works as base oils for the formulation of new lubricants.
  • the invention thus relates, according to another of its aspects, to a process or a method for reducing the silicon content in an at least partly re-refined lubricating oil, said process implementing at least steps (a) and (b) previously defined.
  • It also relates to the use of at least one purification process according to the invention, implementing at least the aforementioned steps (a) and (b), to reduce the silicon content of a lubricating oil at least in part. re-refined.
  • It also relates to a process for the preparation of an at least partly re-refined lubricating oil comprising less than 10 ppm, in particular less than 7 ppm, preferably less 5 ppm of silicon, from lubricating oil at least partly re-refined, said method implementing at least steps (a) and (b) defined above.
  • the process of the invention advantageously makes it possible to reduce the content of other elements which may be considered undesirable, in particular chlorine, nitrogen and/or oxygen.
  • These elements can prove to be undesirable at the level of the lubricant, in particular with regard to the effects of corrosion (for chlorine), modifications of the interfacial properties (for nitrogen) and tendency to oxidation (for oxygen) which they can spawn.
  • the process of the invention in particular in the case where the regenerated oil comprises a high chlorine content, advantageously makes it possible to reduce in a manner this content significantly.
  • Such a reduction in the chlorine content is advantageous in view of the undesirable effects of corrosion which may be caused by the hydrogen chloride which may be generated by the residual chlorine present in the lubricating oil.
  • the chlorine content of a regenerated oil treated according to the invention is less than or equal to 30 ppm, in particular less than or equal to 25 ppm, and more particularly less than or equal to 10 ppm, or even less than or equal to 5 ppm .
  • the invention thus relates to the use of a purification process according to the invention, implementing at least the aforementioned steps (a) and (b), to reduce the content of silicon, chlorine, oxygen and/or in nitrogen, in particular in silicon and/or in chlorine, more particularly in silicon of an at least partly re-refined lubricating oil.
  • the process of the invention also makes it possible to reduce the boron and phosphorus contents present in the regenerated oils.
  • the invention thus relates to the use of a purification process according to the invention, implementing at least the aforementioned steps (a) and (b), to reduce the silicon, chlorine, oxygen, nitrogen , boron and / or phosphorus, a lubricating oil at least partly re-refined.
  • the regenerated and purified lubricating oil, obtained at the end of the treatment process according to the invention, proves to be particularly suitable, and this without requiring additional purification treatment, for its implementation as a base oil, for example for the purpose of being marketed as is, post-processed in fractions of different viscosities or even formulated with additives to produce a new lubricating composition.
  • the method of the invention advantageously makes it possible to overcome the constraint of using regenerated lubricating oils for the formulation of new lubricants, linked to their silicon content.
  • the lubricating oils regenerated and purified according to the process of the invention can be incorporated alone or mixed with one or more virgin base oils, for the formulation of a lubricant, without quantity limitation, since they do not contribute to increase the silicon content in the lubricant.
  • the present invention also relates, according to another of its aspects, to the use of a lubricating oil regenerated and purified according to the process according to the invention, to formulate a new lubricating composition, in particular by adding it with one or several conventional additives in the field of lubricants.
  • the invention relates in particular to a process or a method for preparing a lubricating composition comprising at least the following steps:
  • step (i) purifying an at least partly re-refined lubricating oil by a purification process according to the invention as defined above, preferably said process not comprising any distillation step subsequent to step (b);
  • step (ii) optionally, mixing said purified lubricating oil from step (i) with one or more other lubricating oils, in particular chosen from virgin base oils, lubricating oils regenerated and purified according to the process of the invention and at least partly re-refined lubricating oils;
  • step (iii) supplementing said purified lubricating oil from step (i) or the mixture of lubricating oils from step (ii), with at least one additive, preferably chosen from friction modifier additives, extreme additives anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, dispersants, anti-foaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • at least one additive preferably chosen from friction modifier additives, extreme additives anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, dispersants, anti-foaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • the percentages are percentages by weight. The percentages are therefore expressed by mass relative to the total mass of the composition.
  • the process of the invention makes it possible to purify any lubricating oil that is at least partly re-refined, called “regenerated oil”, in other words any lubricating oil resulting from a used lubricating composition having been subjected to one or more refining treatment steps.
  • Used lubricating compositions and, consequently, regenerated lubricating oils comprise, in majority quantity, one or more base oils conventionally used in the field of lubricants, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or mixtures thereof. .
  • It can be a mixture of several base oils, for example a mixture of two, three, or four base oils.
  • base oils may in particular be oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) and presented in the following table or their mixtures.
  • the used lubricating composition from which the regenerated lubricating oil used in the process of the invention derives, may comprise at least 50% by weight of base oil(s) relative to its total weight, in particular at least 60% by weight of base oil(s), and more particularly between 60 and 99% by weight of base oil(s).
  • the purification process according to the invention advantageously makes it possible to purify regenerated lubricating oils comprising one or more base oils from groups I, II, III and/or IV of the API classification, in particular from groups II and/or III.
  • the regenerated lubricating oil, treated according to the invention can result from the treatment of a used lubricating composition having been used for the lubrication of a motorization system, in particular "mobile”, c ie including light vehicles, heavy vehicles, mobile machines known as “off road”, or marine vehicles.
  • a motorization system in particular "mobile”, c ie including light vehicles, heavy vehicles, mobile machines known as “off road”, or marine vehicles.
  • the regenerated lubricating oil, treated according to the invention can result from the treatment of a used lubricating composition having been used for the lubrication of a so-called industrial system, in particular "stationary”, that is to say including, without limitation, turbines, compressors, hydraulic systems, gears, or even forming or cutting machines.
  • industrial system in particular "stationary”, that is to say including, without limitation, turbines, compressors, hydraulic systems, gears, or even forming or cutting machines.
  • a used lubricating composition from which derives the regenerated lubricating oil to be treated according to the invention, may contain various conventional additives in the field of lubricants, such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressants (PPD), dispersing agents, antifoaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • friction modifier additives such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressants (PPD), dispersing agents, antifoaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • friction modifier additives such as friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, viscosity index (VI) improvers, pour point depressants (PPD), dispersing agents, antifoaming agents, thickeners, and mixtures thereof.
  • the properties of the used lubricating composition are degraded due to its use, for a more or less long period, for the lubrication of a mechanical system, in particular a motorization system, such as a gasoline engine. combustion.
  • used lubricating compositions may thus contain one or more additives described above and impurities resulting from the degradation of additives originally present in the lubricant, or resulting from the wear of moving mechanical parts.
  • the composition of the used lubricant can of course be different depending on the origin of the lubricant, its initial formulation and the fact that it may have been contaminated differently depending on its use.
  • the regenerated lubricating oil according to the invention comes more particularly from a used lubricating composition having been subjected to one or more prior pre-treatment steps known in the field of re-refining used lubricants.
  • these processing steps aim to eliminate, at least partially, water, solid particles, fuel and/or other contaminants, such as PAHs, which are undesirable in the context of the formulation of lubricants.
  • the regenerated lubricating oil according to the invention comes from a used lubricant having been subjected to one or more preliminary stages of dehydration, distillation, filtration, hydrogenation, liquid/liquid extraction , decanting and/or passing the used lubricant over an adsorbent material, preferably as detailed below.
  • the invention also relates to a process or a method for preparing a regenerated and purified lubricating oil, comprising at least the steps consisting of:
  • a lubricating oil at least partly re-refined from a used lubricating composition, said lubricating oil being in particular obtained by subjecting said used lubricating composition to at least one or more stages of dehydration, distillation, filtration, hydrogenation, liquid/liquid extraction, settling and/or passage of said used lubricating composition over an adsorbent material, preferably carried out under the conditions detailed below;
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior step of dehydration. This dehydration step eliminates any water present in the used lubricant.
  • the regenerated lubricating oil used according to the invention thus comprises a water content less than or equal to 10% by mass, in particular less than or equal to 5% by mass, in particular less than or equal to 5% by mass, in particular less or equal to 2% by mass and more particularly less than or equal to 1% by mass, relative to the total mass of said regenerated lubricating oil.
  • This dehydration can be implemented by any method known to those skilled in the art, for example by distillation, decantation, heating or passing a flow of hot air over the used lubricating composition.
  • the dehydration step can be carried out at a temperature of between 50°C and 250°C, preferably between 100°C and 200°C. In particular, it can be operated at a pressure of between 50,000 and 150,000 Pa, preferably at atmospheric pressure.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior filtration step.
  • This filtration can be implemented by any method known to those skilled in the art.
  • This filtration step may or may not be a particulate filtration step. It can for example be implemented by diatomaceous earth type systems.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior distillation step, preferably which follows a prior dehydration step.
  • Said distillation step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art. It may be, for example, an atmospheric distillation or else a distillation under reduced pressure.
  • the distillations can for example be carried out at a temperature of between 100°C and 500°C, preferably between 200°C and 400°C, more preferably between 300°C and 380°C. In particular, they can be operated at a pressure of between 25 and 2000 Pa, preferably between 50 and 1000 Pa, more particularly between 50 and 250 Pa.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention is obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior step of passing said used lubricating composition over an adsorbent material.
  • the adsorbent material advantageously makes it possible to selectively adsorb aromatic compounds, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • passage over an adsorbent material, preferably over activated carbon advantageously makes it possible to reduce the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), chosen in particular from chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[j]fluoranthene, benzo[k ]fluoranthene, benzo[e]pyrene, benzo[a]pyrene, dibenz[a,h]anthracene and/or benz[a]anthracene, of the used lubricating composition.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • Passage of the used lubricating composition over an adsorbent material is understood to mean the flow of the used lubricating composition over the adsorbent support.
  • the adsorbent materials can be, for example, activated carbon, zeolites, clays or functionalized porous compounds. Preferably, it is activated carbon.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention can be obtained from the treatment of a used lubricating composition according to the process described in document WO 2018/109208.
  • the quantity of activated carbon used is preferably between 0.5 and 60 g of activated carbon per liter of used lubricating composition, preferably between 0.5 and 50 g/l, preferably from 1 to 50 g/l, preferably between 1 and 30 g/l, for example between 5 and 60 g/l, preferably between 5 and 50 g/l.
  • the flow rate of the used lubricating composition can be between 1 m 3 /h and 15 m 3 /h, for example between 5 and 10 m 3 /h.
  • the activated carbon is characterized by a density of between 200 and 500 kg/m 3 , for example measured according to standard ASTDM D2854.
  • the activated carbon is a coal coal, preferably comprising from 70 to 95%, advantageously from 80 to 90% by weight of carbon.
  • the step of passing the used lubricating composition over an adsorbent support, preferably over activated carbon, is advantageously preceded by the following preliminary steps: - one or more distillation steps;
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior stage of hydrogenation (or hydrotreatment), preferably which follows a prior stage of dehydration and/or distillation.
  • Said hydrogenation step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art and consist, in general, in treating the lubricating oil with hydrogen, generally in the presence of a catalyst. hydrotreating.
  • Such a catalyst may contain, for example, at least one oxide or sulfide of at least one group VI metal and/or of at least one group VIII metal, such as molybdenum, tungsten, nickel or cobalt, and a support, for example alumina, silica-alumina or a zeolite.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior step of liquid/liquid extraction by a solvent, preferably which follows a prior step of dehydration and/or distillation.
  • a solvent preferably which follows a prior step of dehydration and/or distillation.
  • liquid/liquid extraction by a solvent advantageously makes it possible to lighten a dark colored used oil, to eliminate at least in part the bad odor or the aromatic compounds, in particular the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).
  • Said extraction step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art.
  • the extraction is generally carried out in a mixer-settler or in an extraction column, using an appropriate extraction solvent.
  • the regenerated lubricating oil used in the method of the invention can be obtained by subjecting a used lubricating composition to at least one prior settling step.
  • Said settling step(s) can be implemented by any technique known to those skilled in the art.
  • the invention is in no way limited to the implementation of the regenerated oils obtained as described previously.
  • the method of the invention can thus be used to purify any lubricating oil at least in part re-refined, in particular resulting from prior treatment steps different from those described above.
  • the purification treatment according to the invention is implemented at the level of a fraction (“cut”) of lubricating oil at least partly rerefined and distilled, said distilled lubricating oil coming in particular from a used lubricant having been subjected to one or more preliminary treatment steps of dehydration, filtration, hydrogenation, liquid/liquid extraction, decantation and/or passage of the used lubricant over an adsorbent material.
  • the regenerated lubricating oil implemented in step (a) of the purification process according to the invention is a fraction of a lubricating oil at least partly re-refined and distilled.
  • the regenerated lubricating oil used in the process of the invention has a kinematic viscosity measured at 100° C. according to the ASTM D445 standard of between 2 and 12 niiif/s′ 1 . in particular between 3 and 10 ninf/s' 1 .
  • the regenerated lubricating oil used in a purification process according to the invention is in particular characterized by a high silicon content, in particular strictly greater than 2 ppm, in particular greater than or equal to 5 ppm, more particularly greater than or equal to 10 ppm, in particular greater than or equal to 15 ppm, for example greater than or equal to 20 ppm, in particular possibly up to 300 ppm, in particular up to 290 ppm, for example up to 285 ppm.
  • the regenerated lubricating oil used in a purification process according to the invention can also be characterized by a high content of one or more elements chosen from chlorine, oxygen and nitrogen. It may for example have a chlorine content of at least 5 ppm, in particular of at least 10 ppm, in particular greater than or equal to 20 ppm, in particular greater than or equal to 30 ppm.
  • the chlorine content can for example be evaluated by any method known to those skilled in the art, for example by X-ray fluorescence (XRF).
  • XRF X-ray fluorescence
  • the regenerated lubricating oil used in a purification process according to the invention can also be characterized by a high content of boron and/or phosphorus.
  • it may have a phosphorus content of at least 10 ppm, in particular of at least 15 ppm, in particular greater than or equal to 20 ppm.
  • it may have a boron content of at least 10 ppm, or even at least 20 ppm, in particular greater than or equal to 30 ppm, or even greater than or equal to 50 ppm.
  • the process for purifying a regenerated lubricating oil according to the invention comprises at least the steps consisting of:
  • Bringing said regenerated lubricating oil into contact with said strong base may consist in adding said strong base to said regenerated lubricating oil, preferably within an autoclave.
  • said regenerated lubricating oil is brought into contact with said strong base for a period of at least 1 minute, in particular ranging from 1 minute to 48 hours, preferably from 5 minutes to 2 hours.
  • the contacting takes place at a temperature of at most 450° C., in particular at most 400° C., preferably at most 350° C.
  • the contacting can be carried out at a temperature between 50° C. and 450° C., in particular between 90° C. and 350° C., more preferably between 150° C. and 350° C., in particular between 200° C. and 250°C, for example about 225°C.
  • the contacting of said regenerated lubricating oil with said strong base is carried out for a period of 1 minute to 1 hour, in particular from 5 minutes to 40 minutes, and more particularly from 20 minutes to 40 minutes, for example approximately 30 minutes, in particular at a temperature of at most 450°C, in particular between 200°C and 250°C, for example approximately 225°C.
  • the bringing into contact takes place at an absolute pressure of 0.1 to 100 bars, preferably of 1 to 50 bars, in particular of 1 to 10 bars, in particular of 1 to 5 bars.
  • the regenerated lubricating oil is brought into contact with 0.1% to 40% by mass, in particular from 0.5 to 30% by mass, in particular from 1.0 to 20% by mass and more particularly from 1.0 to 5 0.0% by mass, of strong base comprising an alkali or alkaline-earth metal cation.
  • the mass content of strong base means the mass content of strong base relative to the total mass of the mixture comprising the regenerated lubricating oil and the strong base in step (a).
  • strong base within the meaning of the present invention, is meant a compound capable of capturing one or more protons and which, when brought into the presence of water, is completely protonated. Thus, one mole of strong base results in the release of one mole of hydroxide ion.
  • These are in particular oxides and hydroxides of alkali or alkaline-earth metals.
  • the strong base used in the process of the invention can for example be chosen from lithium hydroxide (LiOH), sodium hydroxide (NaOH), cesium hydroxide (CsOH), barium dihydroxide (Ba (OH)2), sodium oxide (Na2 ⁇ 3), potassium hydroxide (KOH), potassium oxide (K2O), calcium oxide (CaO), calcium dihydroxide (Ca (OH)2), magnesium oxide (MgO), magnesium dihydroxide (Mg(OH)2), and mixtures thereof.
  • the strong base is chosen from NaOH, KOH and mixtures thereof, and more preferably is NaOH.
  • the strong base can be brought into contact with the regenerated lubricating oil, in the solid state or in solution, in particular in water or in a polar solvent comprising an alcohol function and/or an ether function.
  • step (a) of bringing the purification process of the invention into contact can be carried out in the presence of water.
  • This variant is particularly preferred given its ease of implementation and the fact that it does not require the implementation of solvent that is expensive or difficult to recycle.
  • the strong base added in step (a) is in solution in water.
  • the regenerated lubricating oil can be brought into contact with an aqueous solution of a strong base comprising an alkali or alkaline-earth metal cation.
  • a person skilled in the art is able to choose a sufficient quantity of water to dissolve/solubilize the strong base.
  • the volume ratio of the strong base in solution in water to the regenerated lubricating oil i.e. the volume ratio (strong base + water)/oil
  • the volume ratio (strong base + water)/oil can range from 0.1/99.9 to 80/ 20, in particular from 1/99 to 80/20, in particular from 1/99 to 70/30, preferably from 1/99 to 65/35, in particular from 1/99 to 60/40 and more particularly from 1/ 99 at 50/50.
  • the contacting according to step (a) is preferably carried out for a period of 1 minute to 1 hour, in particular from 5 minutes to 40 minutes, in particular from 20 minutes to 40 minutes, for example about 30 minutes.
  • this contacting step (a) is carried out at a temperature of 50 to 450° C., preferably of 90 to 350° C., more preferably of 150 to 350° C., for example approximately 225° C. , and at an absolute pressure of 0.1 to 100 bar, preferably 1 to 50 bar.
  • step (a) of the method of the invention can be envisaged.
  • the contacting of said regenerated oil with said strong base can be carried out in the presence of a polar solvent comprising an alcohol function and/or an ether function.
  • the ratio between the volume of polar solvent and the volume of the regenerated lubricating oil and of the strong base can range from 1/99 to 95/10, from 1/99 to 90/10, from 2/98 to 90/10, from 2/98 to 85/15, from 2/98 to 80/20, from 2/98 to 75/25, from 2/98 to 70/30, from 2/98 to 65/35, from 2/98 to 60/40, 2/98 to 55/45, 2/98 to 50/50, 2/98 to 45/55, or 1/99 to 40/60, or any range defined by any two of the aforementioned terminals.
  • the polar solvent can be more particularly chosen from (i) C 1 to C 4 alcohols, preferably from methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, butan-2-ol, 2-methylpropan-l-ol ethylene glycol, propylene glycol, (ii) alcohols comprising an ether function, preferably diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and (iii) cyclic ethers, preferably tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, cyclopentylmethylether, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, eucalyptol; and their mixtures.
  • C 1 to C 4 alcohols preferably from methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, butan-2-ol, 2-methylpropan-l-ol ethylene glycol, propylene
  • the bringing into contact according to step (a) is preferably carried out for a period of 1 minute to 48 hours, preferably from 5 minutes to 2 hours.
  • this contacting step (a) is carried out at a temperature of 50 to 450° C., preferably of 90 to 350° C., more preferably of 150 to 350° C. and at an absolute pressure of 0.1 at 100 bars, preferably from 1 to 50 bars.
  • the contacting of said regenerated oil with said strong base can be carried out in the absence of addition of solvent; in other words, the strong base is then added in solid form and not in solution.
  • the bringing into contact according to step (a) is preferably carried out for a period of 1 minute to 48 hours, preferably from 5 minutes to 2 hours.
  • this contacting step (a) is carried out at a temperature of 50 to 450° C., preferably of 90 to 350° C., more preferably of 150 to 350° C. and at an absolute pressure of 0.1 at 100 bars, preferably from 1 to 50 bars.
  • the strong base is separated in order to recover said purified lubricating oil.
  • the separation of the strong base after the contacting in step (a) can be carried out, for example, by filtration, distillation, extraction with a solvent, for example with water, decantation or by the combination of two, three or four of these steps.
  • step (b) is more particularly chosen with regard to the conditions chosen to operate step (a).
  • step (b) is carried out via one or more stages of filtration, distillation, decantation and/or liquid/liquid extraction, preferably liquid/liquid extraction, in particular with water .
  • step (b) in particular in the case where step (a) of bringing the regenerated lubricating oil into contact with the strong base comprising an alkali or alkaline-earth metal cation is carried out in the presence of water , as described above, step (b) can be carried out by liquid/liquid extraction with water of the product resulting from step (a).
  • liquid/liquid extraction with water or more simply “extraction by water”, is meant one or more stages of liquid/liquid extraction with water.
  • the process for purifying an at least partly re-refined lubricating oil according to the invention comprises at least the following steps:
  • step (b) separation of the strong base comprising the alkali or alkaline-earth metal cation from the product obtained at the end of step (a) via one or more liquid/liquid extraction steps with water.
  • the water used does not contain a base and in particular does not contain a strong base comprising an alkali or alkaline-earth metal cation.
  • An acid pH can be obtained by adding one or more organic or inorganic acids.
  • usable organic acids include citric acid (COHSO?), formic acid (CH 2 O 2 ), acetic acid (CH 3 COOH), sulfamic acid (H3NSO3).
  • inorganic acids are hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO3), sulfuric acid (H2SO4), phosphoric acid (H3PO4).
  • step (b) is carried out with water at neutral pH.
  • Step (b) of extraction with water can be carried out at a temperature of 0° to 80° C., for example from 0° to 60° C., preferably from 0° to 40° C., advantage preferably from 0° to 30° C., in particular without external heating.
  • Step (b) is typically carried out at atmospheric pressure.
  • the water/product volume ratio resulting from step (a) can range from 10/90 to 90/10, from 20/80 to 80/20, from 30/70 to 70/ 30, from 35/65 to 65/35, from 35/65 to 60/40, from 40/60 to 60/40, or even within any interval defined by any two of the aforementioned limits.
  • the product from step (a) and the water can be introduced into tanks, reactors or mixers commonly used in the profession and the two components can be mixed.
  • Contacting may include vigorous agitation of the two components by a mixing device.
  • the two components can be mixed together by agitation or by shaking.
  • the contacting can be carried out in an enclosure in which the two components circulate against the current. This contact may occur more than once, in particular under the conditions presented above.
  • Step (b) of extraction with water can optionally be preceded by one or more preliminary steps of separation of the strong base comprising the alkali or alkaline-earth metal cation in solution in water, for example by filtration, centrifugation, decantation or a combination of these steps.
  • the strong base in solution in water separated at the end of step (b) can be returned (recycled), partially or totally, in step (a).
  • step (b) to separate the regenerated and purified oil from the product obtained at the end of step (a) can still be considered.
  • step (b) of separation between the strong base and the purified oil can be carried out by extraction with a polar solvent immiscible with the product obtained at the end of step (a).
  • polar solvent immiscible with the product from step (a) within the meaning of the present invention, is meant a polar solvent forming a heterogeneous mixture with said product.
  • immiscible with the product a solvent for which we obtain a rate defined as the ratio of the volume of polar solvent after extraction on the volume of initial polar solvent greater than or equal to 0.95, the volume of polar solvent after extraction corresponding to a phase containing said polar solvent, immiscible with the product from step (a) and recovered after stirring then settling of a mixture of one part by volume of polar solvent with twenty-five parts by volume of said product at atmospheric pressure and at a temperature of 20°C.
  • the polar solvent(s) may be chosen from glycol ethers, including in particular polyethylene glycol of chemical formula HO-(CH2-CH2-O) n -H with a mass-average molar mass of 90 to 800 g/mol, for example diethylene glycol and tetraethylene glycol, polypropylene glycol of chemical formula H[OCH(CH3)CH2] n OH with a mass-average molar mass of 130 to 800 g/mol, for example dipropylene glycol and tetrapropylene glycol; dialkyl formamides, in which the alkyl group can comprise from 1 to 8 or from 1 to 3 carbon atoms, in particular N,N-dimethyl formamide (DMF); dialkyl sulfoxides, in which the alkyl group can comprise from 1 to 8 or from 1 to 3 carbon atoms, in particular dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane; compounds comprising a furan ring; cyclic carbonate esters, compris
  • Water can have an acidic, basic or neutral pH.
  • the liquid/liquid extraction step eliminates all or almost all of the alkaline or alkaline-earth cation content.
  • step (b) preferably carried out by one or more extraction steps with water, makes it possible to obtain a purified oil having a mass content of alkaline or alkaline-earth cation of less than or equal to 2 ppm.
  • the regenerated oil obtained at the end of step (b) of the process of the invention has a significantly reduced silicon content compared to the lubricating oil regenerated before the treatment. according to the invention introduced in step (a).
  • the silicon content in the lubricating oil purified at the end of step (b) is strictly less than 10 ppm, in particular less than or equal to 7 ppm, in particular less than or equal to 5 ppm.
  • the regenerated oil obtained at the end of step (b) of the process of the invention also has a reduced phosphorus and boron content.
  • the phosphorus content in the lubricating oil purified at the end of step (b) is strictly less than 5 ppm, in particular less than or equal to 3 ppm and more particularly less than or equal to 1 ppm.
  • the boron content in the lubricating oil purified at the end of step (b) can advantageously be strictly less than 5 ppm, in particular less than or equal to 3 ppm and more particularly less than or equal to 1 ppm.
  • the method for purifying a regenerated lubricating oil according to the invention does not implement any distillation step subsequent to step (b).
  • step (b) no step subsequent to step (b) is required.
  • the lubricating oil recovered at the end of step (b) of the process according to the invention having a very low silicon content, is suitable as a base oil for the formulation of lubricants, in particular lubricants for mobile motorization systems or industrial systems, in the same way as a virgin base oil, without requiring further purification steps.
  • the lubricating oil recovered at the end of step (b) thus has properties substantially comparable to those of virgin oils and in particular satisfies the quality standards of base oils.
  • the lubricating oil purified at the end of the process of the invention can be used as a base oil to formulate a new lubricating composition.
  • the invention thus relates, according to another of its aspects, to a process or method for preparing a new lubricating composition, comprising at least the steps consisting in: (i) recovering a purified lubricating oil from the treatment of a lubricating oil at least partly re-refined by a process according to the invention, as detailed above; (ii) optionally, mixing said purified lubricating oil from step (i) with one or more other lubricating oils; and (iii) supplementing said purified lubricating oil from step (i) or the mixture of lubricating oils from step (ii), with at least one additive.
  • the additive or additives may be of any type suitable for use in a lubricant and chosen according to the destination of the lubricant.
  • the reclaimed and purified base oil may be used alone or blended with one or more other lubricating oils, including one or more virgin base oils (i.e. newly refined lubricating oils that have never been used in lubricants), with one or more other base oils regenerated and purified by a process according to the invention or else with one or more regenerated lubricating oils resulting from known re-refining treatments.
  • one or more virgin base oils i.e. newly refined lubricating oils that have never been used in lubricants
  • other base oils regenerated and purified by a process according to the invention or else with one or more regenerated lubricating oils resulting from known re-refining treatments.
  • the regenerated and purified base oil can be used to formulate lubricants for the lubrication of various mechanical systems.
  • the regenerated and purified base oil can be used to formulate lubricants for the lubrication of a motorization system, in particular "mobile”, that is to say including light vehicles, heavy-duty vehicles, so-called “off-road” mobile machines, or marine vehicles.
  • the regenerated and purified base oil can be used to formulate lubricants for the lubrication of a so-called industrial system, in particular "stationary”, that is to say including in a non-limiting way turbines, compressors, hydraulic systems, gears, or even forming or cutting machines.
  • industrial system in particular "stationary”, that is to say including in a non-limiting way turbines, compressors, hydraulic systems, gears, or even forming or cutting machines.
  • the re-refined and purified base oil according to the invention can be used to formulate lubricants for motorization systems, such as the transmission or the engine in a motorization system, in particular for heavy or light vehicles. or marine engines.
  • the additives can be introduced individually and/or in the form of a mixture like those already marketed for commercial formulations of vehicle engine lubricants, with a level of performance as defined by the ACEA (Association of European Automobile Manufacturers) and/or API (American Petroleum Institute), known to those skilled in the art.
  • These additives may in particular be chosen from friction modifier additives, extreme pressure additives, anti-wear additives, detergents, antioxidants, agents improving the viscosity index (VI), agents lowering the point of flow (PPD), dispersants, antifoaming agents, thickeners and mixtures thereof.
  • additives can be added to a regenerated and purified base oil according to the invention in an appropriate amount determined by those skilled in the art.
  • the silicon content of lubricating oils is determined by an analysis method based on X-ray fluorescence (XRF) after filtration of the sample.
  • XRF X-ray fluorescence
  • the chlorine, boron and phosphorus contents of the lubricating oils are quantified by an analysis method based on an XRF measurement after filtration of the sample.
  • the nitrogen content of lubricating oils is quantified by chemiluminescence.
  • the three lubricating oils treated are commercially available regenerated (or re-refined) lubricating oils.
  • These regenerated oils contain in particular silicon that we wish to be able to eliminate.
  • the regenerated lubricating oils were subjected to a purification process according to the invention, under the conditions detailed below.
  • a 1.5 L AISI-316L grade stainless steel autoclave equipped with mechanical agitation is charged with regenerated lubricating oil 1 (493.2 g), a strong base in the form of NaOH (13.93 g ) and water (13.87 g), the strong base being dissolved in water before its introduction into the autoclave.
  • the autoclave is closed and the gas overhead in the autoclave is flushed with nitrogen for 30 minutes at 1 bar.
  • the autoclave is then heated under autogenous pressure with stirring at a speed of approximately 1500 rpm at a temperature of 225°C for a period of 30 minutes, once the target temperature has been reached.
  • the pressure at the end of the test is 3 bars.
  • the autoclave is cooled to room temperature then the contents are unloaded and extracted twice with 400 mL of millipore water to eliminate the strong base residues and the residual impurities.
  • the autoclave as used for the first test is charged with the regenerated lubricating oil
  • the autoclave is closed and the gas overhead in the autoclave is flushed with nitrogen for 30 minutes at 1 bar.
  • the autoclave is then heated under autogenous pressure with stirring at a speed of approximately 1500 rpm at a temperature of 225°C for a period of 30 minutes, once the target temperature has been reached.
  • the pressure at the end of the test is 5 bars.
  • the autoclave is cooled to ambient temperature then the contents are discharged and extracted three times with 400 mL of millipore water.
  • the autoclave as used for the first test is charged with the regenerated lubricating oil
  • the autoclave is closed and the gas overhead in the autoclave is flushed with nitrogen for 30 minutes at 1 bar.
  • the autoclave is then heated under autogenous pressure with stirring at a speed of approximately 1500 revolutions/minute at a temperature of 225° C. for a period of 30 minutes, once the target temperature has been reached.
  • the pressure at the end of the test is 6 bars.
  • the autoclave is cooled to ambient temperature then the contents are discharged and extracted three times with 400 mL of millipore water.
  • the regenerated lubricating oils, before purification, and after purification and extraction as described above, are analyzed to measure the silicon, chlorine, oxygen and nitrogen contents according to the measurement protocols described above.
  • the purification treatment made it possible to significantly reduce the silicon content in the three regenerated oils.
  • the elimination of silicon is almost total in the three regenerated oils treated according to the invention.
  • the treatment according to the invention also made it possible to significantly reduce the chlorine content.
  • regenerated oil 3 used in example 1 as well as two other commercially available regenerated lubricating oils, were subjected to a purification process according to the invention, under the conditions described in example 1 for the regenerated oil 3.
  • the purification treatment made it possible to significantly reduce the silicon, phosphorus and boron contents in the three regenerated oils.

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Abstract

La présente demande concerne un procédé de purification d'une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, comprenant au moins les étapes suivantes : (a) mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec de 0,1 % à 50 % massique d'au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux; et (b) récupération de ladite huile lubrifiante purifiée par séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux du produit obtenu à l'issue de l'étape (a). Elle concerne également l'utilisation dudit procédé de purification, pour réduire la teneur en silicium dans une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée ainsi qu'un procédé de préparation d'une composition lubrifiante à partir d'au moins une huile lubrifiante purifiée selon le procédé de purification selon l'invention.

Description

Description
Titre : Méthode de purification d’huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine du re-raffinage ou régénération de compositions lubrifiantes usagées. Plus précisément, la présente invention concerne une méthode de purification d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, permettant d’accéder à une huile lubrifiante présentant notamment une teneur réduite en silicium, adaptée à son utilisation comme huile de base pour la formulation d’une composition lubrifiante neuve.
Technique antérieure
Les compositions lubrifiantes, dites encore plus simplement « lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les systèmes mécaniques à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement et pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, en particulier de leur surface. Par exemple, elles sont utilisées dans divers systèmes mécaniques de véhicules, incluant le moteur, la transmission ou encore le circuit hydraulique.
Lors de leur utilisation, les compositions lubrifiantes sont soumises à des contraintes qui engendrent leur dégradation et conduisent à une augmentation du taux d’éléments indésirables, pouvant provenir d’une dégradation de l’huile de base elle-même ou des additifs généralement présents dans les compositions lubrifiantes, de polluants externes, tels que les poussières, des éléments émanant de l’usure des pièces avec lesquelles l’huile est en contact lors de son utilisation ou encore des fractions de carburant provenant du moteur.
Ces différents éléments indésirables sont susceptibles d’impacter négativement les propriétés de la composition lubrifiante qui devient ainsi, après usage, une composition lubrifiante dite « usagée », « usée » ou encore « dégradée ». C’est pourquoi les compositions lubrifiantes nécessitent d’être remplacées après une certaine durée d’utilisation.
En considération des problématiques actuelles de protection de l’environnement et de la conservation des ressources, des recherches ont porté sur le développement de méthodes de re-raffinage ou de reconditionnement des compositions lubrifiantes usagées, à des fins de régénérer des huiles lubrifiantes pouvant être réutilisées pour la formulation de nouvelles compositions lubrifiantes. Pour ce faire, les compositions lubrifiantes usagées sont généralement soumises à différentes opérations visant à éliminer les contaminants et autres éléments indésirables qui y sont présents, et sont ainsi amenées à subir des opérations similaires à celles employées dans le domaine du raffinage des huiles pétrolières. Par exemple, parmi les nombreuses méthodes proposées pour re-raffiner des compositions lubrifiantes usagées, peut être citée celle décrite dans le document EP 0 708 174, et comprenant des étapes de déshydratation, de distillation sous vide, d’extraction à l’aide d’un solvant et d’hydrotraitement.
Un procédé de préparation d’une huile lubrifiante régénérée, présentant avantageusement une teneur réduite en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) indésirables présents dans une composition lubrifiante usagée, est également décrit dans le document WO 2018/109208, et comprend le passage de la composition lubrifiante usagée sur du charbon actif.
Toutefois, même si de tels procédés permettent d’obtenir des huiles lubrifiantes re-raffinées présentant de bonnes performances, ces huiles re-raffinées ou régénérées comprennent généralement des teneurs en silicium encore significativement supérieures à celles des huiles de base conventionnelles issues directement du raffinage pétrolier.
Or, la présence de silicium dans les huiles de base destinées à la formulation de lubrifiants, notamment pour la lubrification de systèmes de motorisations mobiles ou stationnaires, en particulier de lubrifiants moteurs, est indésirable compte-tenu des problèmes d’usure qu’elle peut engendrer.
Dès lors, la quantité en huiles lubrifiantes re-raffinées, ou encore la nature des huiles lubrifiantes re-raffinées, pouvant être incorporées pour la formulation de compositions lubrifiantes, est limitée afin de respecter les spécifications requises pour le lubrifiant en termes de teneur en silicium. Par conséquent, les huiles lubrifiantes re-raffinées sont généralement introduites dans des quantités limitées au profit d’huiles de bases neuves.
Il demeure ainsi un besoin d’optimiser la composition des huiles re-raffinées, en particulier d’en réduire la teneur en silicium, afin de pouvoir valoriser pleinement ces huiles régénérées pour leur utilisation comme huiles de base dans la formulation de compositions lubrifiantes.
Exposé de l’invention La présente invention vise précisément à s’affranchir de la contrainte liée à la présence d’éléments indésirables, tel que le silicium, dans les huiles régénérées.
Elle propose plus particulièrement une nouvelle méthode de purification des huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées, permettent avantageusement d’en réduire la teneur en éléments indésirables, notamment en silicium, afin d’accéder à des huiles régénérées et purifiées utilisables comme huiles de base pour la formulation de compositions lubrifiantes.
Ainsi, l’invention concerne, selon un premier de ses aspects, un procédé ou une méthode de purification d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes :
(a) mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, dite « huile lubrifiante régénérée » avec de 0,1 % à 50 % massique d’au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux ; et
(b) récupération de ladite huile lubrifiante purifiée par séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux du produit obtenu à l’issue de l’étape (a).
De préférence, comme détaillé dans la suite du texte, l’étape (a) de mise en contact de l’huile lubrifiante régénérée avec ladite base forte est opérée en présence d’eau et, de préférence, l’étape (b) de séparation de ladite base forte est réalisée via une ou plusieurs étapes de filtration, de distillation, de décantation et/ou d’extraction liquide/liquide, de préférence d’extraction liquide/liquide, en particulier avec de l’eau.
Un tel procédé a déjà été proposé à des fins de purifier des charges contenant des huiles de pyrolyse de déchets plastiques en vue de leur utilisation dans un procédé de vapocraquage, dans les demandes déposées sous les numéros FR2104616, FR2104617 et FR2109395.
En revanche, à la connaissance des inventeurs, il n’a jamais été proposé de tirer profit de cette voie de purification des huiles de pyrolyse de plastique, pour purifier des huiles lubrifiantes en partie re-raffinées, et notamment en vue d’en abaisser la teneur en silicium.
On entend désigner selon l’invention, par « composition lubrifiante usagée » (ou plus simplement « lubrifiant usagé » ou encore « huile usagée »), toute composition lubrifiante ayant été utilisée pour la lubrification de pièces en mouvement, en particulier de pièces métalliques, d’un système mécanique, tels que les roulements, les engrenages ou les moteurs. Une composition lubrifiante usagée peut provenir de différentes sources. En particulier, comme détaillé dans la suite du texte, il peut s’agir d’un lubrifiant ayant servi à la lubrification d’un système de motorisation, en particulier « mobile », ou encore à la lubrification d’un système dit industriel, en particulier « stationnaire ».
Il est entendu qu’une composition lubrifiante usagée peut être un mélange de plusieurs compositions lubrifiantes usagées, provenant d’une même source ou de plusieurs sources différentes.
Du fait de leur origine, les lubrifiants usagés, en particulier les lubrifiants de moteurs, comprennent un certain nombre de produits de dégradation dérivés de l’huile elle-même ou des additifs qu’elle contient, ainsi que des particules de métal, des oxydes métalliques et autres éléments, issus par exemple du moteur. Une huile usagée peut contenir en particulier une teneur élevée en éléments indésirables, par exemple en calcium (Ca), en fer (Fe), en magnésium (Mg), en sodium (Na), en nickel (Ni), en phosphore (P), en silicium (Si), en chlore (Cl), en zinc (Zn) etc.
A la différence d’une « composition lubrifiante usagée », l’expression « composition lubrifiante neuve » au sens de l’invention désigne une composition lubrifiante n’ayant pas encore été utilisée pour la lubrification des pièces en mouvement d’un système mécanique, et qui est prête à cet usage.
Dans le cadre de la présente invention, l’expression « huile lubrifiante au moins en partie reraffinée », également appelée plus simplement dans la suite du texte « huile régénérée » ou encore « huile recyclée », désigne une huile issue au moins en partie d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes de traitement, connues comme traitement de re-raffinage.
Autrement dit, une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée est obtenue à l’issue d’une ou plusieurs étapes de traitement d’un lubrifiant usagé, visant à éliminer, au moins en partie, un certain nombre d’éléments contaminants qui y sont présents, tels que la poussière, l’eau, des fractions de carburant, des éléments métalliques et autres résidus issus de la dégradation des additifs présents dans le lubrifiant.
Comme détaillé dans la suite du texte, ces étapes de pré-traitement auxquelles les huiles lubrifiantes ont été soumises, avant leur mise en œuvre dans un procédé de purification selon l’invention, peuvent en particulier être choisies parmi des étapes de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’ extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, en particulier sur du charbon activé.
Une composition au moins en partie re-raffinée selon l’invention se distingue ainsi d’une composition ou huile lubrifiante usagée. Comparativement à un lubrifiant usagé, l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée présente notamment une teneur réduite en certains contaminants indésirables, par exemple en eau ou en carburant, et avantageusement une teneur réduite en HAP, et satisfait préférentiellement à un certain nombre de normes de qualité requises pour une huile lubrifiante de base.
Une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée selon l’invention est également distincte d’une huile de base vierge ou neuve (c’est-à-dire une huile de base raffinée), notamment au regard de la teneur en silicium présente au niveau de l’huile régénérée.
En particulier, une huile au moins en partie re-raffinée mise en œuvre dans le procédé de traitement selon l’invention peut comprendre une teneur en silicium particulièrement élevée et, en tout état de cause, indésirable pour la mise en œuvre de cette huile régénérée pour la formulation d’une composition lubrifiante.
La teneur en silicium d’une huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de purification selon l’invention peut être notamment strictement supérieure à 2 ppm, de préférence supérieure ou égale à 5 ppm, en particulier supérieure ou égale à 10 ppm, plus particulièrement supérieure ou égale à 15 ppm, par exemple supérieure ou égale à 20 ppm, voire supérieure ou égale à 30 ppm.
Dans certains cas, la teneur en silicium d’une huile lubrifiante régénérée peut aller jusqu’à 285 ppm, voire jusqu’à 290 ppm, voire même jusqu’à 300 ppm.
La teneur en silicium peut être évaluée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par fluorescence X (XRE), par spectrométrie d’émission atomique à plasma à couplage inductif (ICP-AES) ou encore par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS).
De manière avantageuse, comme illustré dans les exemples qui suivent, le procédé de purification selon l’invention d’une huile lubrifiante régénérée permet de réduire de manière significative la teneur en silicium présente au niveau de l’huile régénérée. Avantageusement, la teneur en silicium initialement présent dans l’huile lubrifiante régénérée peut être diminuée d’au moins 50 % massique de sa valeur initiale, en particulier d’au moins 60 %, avantageusement d’au moins 70 %, de préférence d’au moins 80 % de sa valeur initiale.
De manière avantageuse, en particulier quelle que soit la teneur en silicium de l’huile lubrifiante régénérée de départ, le procédé selon l’invention permet de réduire la quantité de silicium à une teneur strictement inférieure à 10 ppm, en particulier inférieure ou égale à 7 ppm, en particulier inférieure ou égale à 5 ppm.
Ainsi, le procédé de purification de l’invention s’avère particulièrement avantageux pour traiter des huiles lubrifiantes régénérées présentant, en dépit des traitements de re-raffinage auxquelles elles ont été soumises, une teneur résiduelle élevée en silicium, non souhaitable pour leur mise en œuvre comme huiles de base pour la formulation de lubrifiants neufs.
L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, un procédé ou une méthode de réduction de la teneur en silicium dans une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, ledit procédé mettant en œuvre au moins les étapes (a) et (b) définies précédemment.
Elle concerne encore l’utilisation d’au moins un procédé de purification selon l’invention, mettant en œuvre au moins les étapes (a) et (b) précitées, pour réduire la teneur en silicium d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée.
Elle concerne encore un procédé de préparation d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée comprenant moins de 10 ppm, en particulier moins de 7 ppm, de préférence moins 5 ppm de silicium, à partir d’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, ledit procédé mettant en œuvre au moins les étapes (a) et (b) définies précédemment.
Par ailleurs, de manière avantageuse, comme illustré dans les exemples qui suivent, en plus de réduire de manière significative la teneur en silicium de l’huile régénérée, le procédé de l’invention permet avantageusement de réduire la teneur en d’autres éléments pouvant être considérés comme indésirables, notamment en chlore, en azote et/ou en oxygène. Ces éléments peuvent s’avérer indésirables au niveau du lubrifiant, notamment au regard des effets de corrosion (pour le chlore), des modifications des propriétés interfaciales (pour l’azote) et de tendance à l’oxydation (pour l’oxygène) qu’ils peuvent engendrer.
En particulier, le procédé de l’invention, notamment dans le cas où l’huile régénérée comprend une teneur élevée en chlore, permet avantageusement de réduire de manière significative cette teneur. Une telle réduction de la teneur en chlore est avantageuse compte- tenu des effets indésirables de corrosion pouvant être provoqués par le chlorure d’hydrogène susceptible d’être généré par le chlore résiduel présent dans l’huile lubrifiante.
Avantageusement, la teneur en chlore d’une huile régénérée traitée selon l’invention est inférieure ou égale à 30 ppm, en particulier inférieure ou égale à 25 ppm, et plus particulièrement inférieure ou égale à 10 ppm, voire inférieure ou égale à 5 ppm.
L’invention concerne ainsi l’utilisation d’un procédé de purification selon l’invention, mettant en œuvre au moins les étapes (a) et (b) précitées, pour réduire la teneur en silicium, en chlore, en oxygène et/ou en azote, en particulier en silicium et/ou en chlore, plus particulièrement en silicium d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée.
De manière avantageuse, comme illustré dans les exemples qui suivent, le procédé de l’invention permet également de réduire les teneurs en bore et en phosphore présents dans les huiles régénérées.
L’invention concerne ainsi l’utilisation d’un procédé de purification selon l’invention, mettant en œuvre au moins les étapes (a) et (b) précitées, pour réduire les teneurs en silicium, en chlore, en oxygène, en azote, en bore et/ou en phosphore, d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée.
L’huile lubrifiante régénérée et purifiée, obtenue à l’issue du procédé de traitement selon l’invention, s’avère particulièrement adaptée, et ce sans nécessiter de traitement de purification additionnel, pour sa mise en œuvre comme huile de base, par exemple à des fins d’être commercialisée telle quelle, post-traitée en fractions de différentes viscosités ou encore formulée avec des additifs pour produire une nouvelle composition lubrifiante.
En particulier, le procédé de l’invention permet avantageusement de s’affranchir de la contrainte de mise en œuvre des huiles lubrifiantes régénérées pour la formulation de nouveaux lubrifiants, liée à leur teneur en silicium.
Ainsi, les huiles lubrifiantes régénérées et purifiées selon le procédé de l’invention peuvent être incorporées seules ou en mélange avec une ou plusieurs huiles de base vierges, pour la formulation d’un lubrifiant, sans limitation de quantité, puisqu’elles ne contribuent pas à augmenter la teneur en silicium dans le lubrifiant. Ainsi, la présente invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, l’utilisation d’une huile lubrifiante régénérée et purifiée selon le procédé selon l’invention, pour formuler une composition lubrifiante neuve, en particulier en l’additivant avec un ou plusieurs additifs conventionnels dans le domaine des lubrifiants.
L’invention concerne en particulier un procédé ou une méthode de préparation d’une composition lubrifiante comprenant au moins les étapes suivantes :
(i) purifier une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée par un procédé de purification selon l’invention tel que défini ci-dessus, de préférence ledit procédé ne comprenant aucune étape de distillation ultérieure à l’étape (b) ;
(ii) éventuellement, mélanger ladite huile lubrifiante purifiée de l’étape (i) avec une ou plusieurs autres huiles lubrifiantes, en particulier choisies parmi des huiles de base vierges, des huiles lubrifiantes régénérées et purifiées selon le procédé de l’invention et des huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées ;
(iii) supplémenter ladite huile lubrifiante purifiée issue de l’étape (i) ou le mélange d’huiles lubrifiantes de l’étape (ii), avec au moins un additif, de préférence choisi parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs extrême-pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité, les additifs abaisseurs du point d’écoulement, les dispersants, les agents anti-mousse, les épaississants, et leurs mélanges.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages du procédé de purification des huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées selon l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de ... à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.
Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages massiques. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Description détaillée Huile lubrifiante régénérée
Le procédé de l’invention permet de purifier toute huile lubrifiante au moins en partie reraffinée, dite « huile régénérée », autrement dit toute huile lubrifiante issue d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes de traitement de raffinage.
Les compositions lubrifiantes usagées et, par conséquent, les huiles lubrifiantes régénérées, comprennent, en quantité majoritaire, une ou plusieurs huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des lubrifiants, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.
Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.
Ces huiles de base peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau suivant ou leurs mélanges.
[Tableau 1] En particulier, la composition lubrifiante usagée, de laquelle dérive l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention, peut comprendre au moins 50 % en poids d’huile(s) de base par rapport à son poids total, en particulier au moins 60 % en poids d’huile(s) de base, et plus particulièrement entre 60 et 99 % en poids d’huile(s) de base.
Le procédé de purification selon l’invention permet avantageusement de purifier des huiles lubrifiantes régénérées comprenant une ou plusieurs huiles de base des groupes I, II, III et/ou IV de la classification API, en particulier des groupes II et/ou III.
Selon un mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante régénérée, traitée selon l’invention, peut être issue du traitement d’une composition lubrifiante usagée ayant été utilisée pour la lubrification d’un système de motorisation, en particulier « mobile », c’est- à-dire incluant les véhicules légers, les véhicules poids-lourds, les machines mobiles dites « off road », ou encore les véhicules marins.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante régénérée, traitée selon l’invention, peut être issue du traitement d’une composition lubrifiante usagée ayant été utilisée pour la lubrification d’un système dit industriel, en particulier « stationnaire », c’est- à-dire incluant de façon non limitative les turbines, les compresseurs, les systèmes hydrauliques, les engrenages, ou encore les machines de formage ou de découpe.
Une composition lubrifiante usagée, de laquelle dérive l’huile lubrifiante régénérée à traiter selon l’invention, peut contenir différents additifs conventionnels dans le domaine des lubrifiants, tels que les additifs modificateurs de frottement, les additifs extrême pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents dispersants, les agents anti-mousse, les épaississants, et leurs mélanges.
Comme déjà évoqué précédemment, les propriétés de la composition lubrifiante usagée sont dégradées du fait de son usage, pendant une période plus ou moins longue, pour la lubrification d’un système mécanique, en particulier un système de motorisation, tel qu’un moteur à combustion.
Du fait de leur origine, les compositions lubrifiantes usagées peuvent ainsi contenir un ou plusieurs additifs décrits ci-dessus et des impuretés résultant de la dégradation d’additifs originellement présents dans le lubrifiant, ou résultant de l’usure des pièces mécaniques en mouvement. La composition du lubrifiant usagé peut bien entendu être différente selon l’origine du lubrifiant, de sa formulation initiale et du fait qu’il ait pu être contaminé différemment en fonction de son usage.
L’huile lubrifiante régénérée selon l’invention provient plus particulièrement d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes préalables de pré-traitement connues dans le domaine du re-raffinage des lubrifiants usagés.
En particulier, ces étapes de traitement visent à éliminer, au moins partiellement, l’eau, des particules solides, le carburant et/ou d’autres contaminants, tels que les HAP, qui sont indésirables dans le cadre de la formulation des lubrifiants.
Selon un mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante régénérée selon l’invention provient d’un lubrifiant usagé ayant été soumis à une ou plusieurs étapes préalables de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, de préférence telles que détaillées ci-après.
Ainsi, l’invention concerne encore un procédé ou une méthode de préparation d’une huile lubrifiante régénérée et purifiée, comprenant au moins les étapes consistant en :
- récupérer une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée à partir d’une composition lubrifiante usagée, ladite huile lubrifiante étant en particulier obtenue en soumettant ladite composition lubrifiante usagée à au moins une ou plusieurs étapes de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage de ladite composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant, de préférence opérées dans les conditions détaillées ci-après ;
- mettre en contact ladite huile lubrifiante régénérée avec 0,1 à 50 % massique d’au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux ; et
- récupérer ladite huile lubrifiante purifiée par séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de déshydratation. Cette étape de déshydratation permet d’éliminer l’eau éventuellement présente dans le lubrifiant usagé.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre selon l’invention comprend ainsi une teneur en eau inférieure ou égale à 10 % massique, en particulier inférieure ou égale à 5 % massique, en particulier inférieure ou égale à 5 % massique, notamment inférieure ou égale à 2 % massique et plus particulièrement inférieure ou égale à 1 % massique, par rapport la masse totale de ladite huile lubrifiante régénérée.
Cette déshydratation peut être mise en oeuvre par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par distillation, décantation, chauffage ou passage d’un flux d’air chaud au niveau de la composition lubrifiante usagée.
Selon un mode de réalisation, l’étape de déshydratation peut être opérée à une température comprise entre 50 °C et 250 °C, de préférence entre 100 °C et 200 °C. En particulier, elle peut être opérée à une pression comprise entre 50 000 et 150000 Pa, de préférence à pression atmosphérique.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de filtration. Cette filtration peut être mise en oeuvre par toute méthode connue de l’homme du métier. Cette étape de filtration peut être une étape de filtration particulaire ou non. Elle peut par exemple être mise en œuvre par des systèmes type terre de diatomée.
De préférence, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de distillation, de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation. La ou lesdites étapes de distillation peuvent être mises en oeuvre par toute technique connue de l’homme du métier. Il peut s’agir par exemple d’une distillation atmosphérique ou encore d’une distillation sous pression réduite. Les distillations peuvent être par exemple opérées à une température comprise entre 100 °C et 500 °C, de préférence entre 200 °C et 400 °C, plus préférentiellement entre 300 °C et 380 °C. En particulier, elles peuvent être opérées à une pression comprise entre 25 et 2000 Pa, de préférence entre 50 et 1 000 Pa, plus particulièrement entre 50 et 250 Pa. Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention est obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de passage de ladite composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant.
Le matériau adsorbant permet avantageusement d’ adsorber sélectivement les composés aromatiques, en particulier les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs).
En particulier, le passage sur un matériau adsorbant, préférentiellement sur du charbon actif, permet avantageusement de réduire la teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), notamment choisis parmi chrysène, benzo[b]fluoranthène, benzo [j]fluoranthène, benzo [k]fluoranthène, benzo [e]pyrène, benzo [a]pyrène, dibenz[a,h]anthracène et/ou benz[a]anthracène, de la composition lubrifiante usagée.
On entend par « passage de la composition lubrifiante usagée sur un matériau adsorbant », l’écoulement de la composition lubrifiante usagée sur le support adsorbant.
Les matériaux adsorbants peuvent être par exemple du charbon actif, des zéolites, des argiles ou des composés poreux fonctionnalisés. De préférence, il s’agit de charbon actif.
Par exemple, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention peut être obtenue à partir du traitement d’une composition lubrifiante usagée selon le procédé décrit dans le document WO 2018/109208.
Dans le cas du passage de la composition lubrifiante usagée sur du charbon actif, la quantité de charbon actif mise en œuvre est de préférence comprise entre 0,5 et 60 g de charbon actif par litre de composition lubrifiante usagée, de préférence entre 0,5 et 50 g/1, de préférence de 1 à 50 g/1, de préférence entre 1 et 30 g/1, par exemple entre 5 et 60g/l, de préférence entre 5 et 50 g/1.
Le débit de passage de la composition lubrifiante usagée peut être compris entre lm3/h et 15 m3/h, par exemple entre 5 et 10m3/h.
De préférence, le charbon actif est caractérisé par une densité comprise entre 200 et 500 kg/m3, par exemple mesurée selon la norme ASTDM D2854.
De préférence, le charbon actif est un charbon de houille, de préférence comprenant de 70 à 95 %, avantageusement de 80 à 90 % en poids de carbone.
L’étape de passage de la composition lubrifiante usagée sur un support adsorbant, de préférence sur du charbon actif, est avantageusement précédée des étapes préalables suivantes : - une ou plusieurs étapes de distillation ; et
- une étape de filtration, en particulier telles que définies précédemment.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable d’hydrogénation (ou hydro traitement), de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation et/ou de distillation. La ou lesdites étapes d’hydrogénation peuvent être mises en oeuvre par toute technique connue de l’homme du métier et consistent, d’une manière générale, à traiter l’huile lubrifiante avec de l’hydrogène généralement en présence d’un catalyseur d’hydrotraitement. Un tel catalyseur peut contenir par exemple au moins un oxyde ou un sulfure d’au moins un métal de groupe VI et/ou d’au moins un métal du groupe VIII, tel que le molybdène, le tungstène, le nickel ou le cobalt, et un support, par exemple l’alumine, la silice-alumine ou une zéolithe.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable d’extraction liquide/liquide par un solvant, de préférence qui suit une étape préalable de déshydratation et/ou de distillation. En particulier, l’extraction liquide/liquide par un solvant permet avantageusement d’éclaircir une huile usagée de couleur sombre, d’éliminer au moins en partie la mauvaise odeur ou les composés aromatiques, en particulier les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs). La ou lesdites étapes d’extraction peuvent être mises en oeuvre par toute technique connue de l’homme du métier. L'extraction est généralement réalisée dans un mélangeur-décanteur ou dans une colonne d’extraction, à l’aide d’un solvant d’extraction approprié.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention peut être obtenue en soumettant une composition lubrifiante usagée à au moins une étape préalable de décantation. La ou lesdites étapes de décantation peuvent être mises en oeuvre par toute technique connue de l’homme du métier.
Il est entendu que l’invention n’est nullement limitée à la mise en œuvre des huiles régénérées obtenues comme décrit précédemment. Le procédé de l’invention peut ainsi être utilisé pour purifier toute huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée, notamment issue d’étapes de traitement préalables différentes de celles décrites ci-dessus.
Dans un mode de réalisation particulier, le traitement de purification selon l’invention est mis en œuvre au niveau d’une fraction (« coupe ») d’huile lubrifiante au moins en partie reraffinée et distillée, ladite huile lubrifiante distillée provenant en particulier d’un lubrifiant usagé ayant été soumis à une ou plusieurs étapes préalables de traitement de déshydratation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant. Autrement dit, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre en étape (a) du procédé de purification selon l’invention est une fraction d’une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée et distillée.
D’une manière générale, l’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans le procédé de l’invention possède une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 2 et 12 niiif/s'1. en particulier entre 3 et 10 ninf/s'1.
L’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans un procédé de purification selon l’invention est notamment caractérisée par une teneur élevée en silicium, en particulier strictement supérieure à 2 ppm, en particulier supérieure ou égale à 5 ppm, plus particulièrement supérieure ou égale à 10 ppm, notamment supérieure ou égale à 15 ppm, par exemple supérieure ou égale 20 ppm, en particulier pouvant aller jusqu’à 300 ppm, notamment jusqu’à 290 ppm, par exemple jusqu’à 285 ppm.
L’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans un procédé de purification selon l’invention peut également être caractérisée par une teneur élevée en un ou plusieurs éléments choisis parmi le chlore, l’oxygène et l’azote. Elle peut par exemple présenter une teneur en chlore d’au moins 5 ppm, en particulier d’au moins 10 ppm, notamment supérieure ou égale à 20 ppm, en particulier supérieure ou égale à 30 ppm.
La teneur en chlore peut être par exemple évaluée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par fluorescence X (XRF).
L’huile lubrifiante régénérée mise en œuvre dans un procédé de purification selon l’invention peut également être caractérisée par une teneur élevée en bore et/ou en phosphore. Par exemple, elle peut présenter une teneur en phosphore d’au moins 10 ppm, en particulier d’au moins 15 ppm, notamment supérieure ou égale à 20 ppm. Par exemple, elle peut présenter une teneur en bore d’au moins 10 ppm, voire d’au moins 20 ppm, notamment supérieure ou égale à 30 ppm, voire même supérieure ou égale à 50 ppm.
Purification de l’huile lubrifiante régénérée
Comme évoqué précédemment, le procédé de purification d’une huile lubrifiante régénérée selon l’invention comprend au moins les étapes consistant à :
(a) mettre en contact ladite huile lubrifiante régénérée avec 0,1 à 50 % massique d’au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux, de préférence en présence d’eau, en particulier pendant une durée d’au moins 1 minute à une température d’au plus 450 °C ; et
(b) récupérer ladite huile lubrifiante purifiée par séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux, de préférence par extraction liquide/liquide par de l’eau.
Etape (a) : Mise en contact avec une base forte
La mise en contact de ladite huile lubrifiante régénérée avec ladite base forte peut consister à ajouter ladite base forte à ladite huile lubrifiante régénérée, de préférence au sein d’un autoclave.
De préférence, la mise en contact de ladite huile lubrifiante régénérée avec ladite base forte s’effectue pendant une durée d’au moins 1 minute, en particulier allant de 1 minute à 48 heures, de préférence de 5 minutes à 2 heures.
Avantageusement, la mise en contact s’effectue à une température d’au plus 450°C, en particulier d’au plus 400°C, de préférence d’au plus 350 °C.
Ainsi, la mise en contact peut s’effectuer à une température comprise entre 50°C et 450°C, en particulier entre 90°C et 350°C, plus préférentiellement entre 150°C et 350°C, notamment entre 200°C et 250°C, par exemple d’environ 225°C.
Selon un mode de réalisation particulier, la mise en contact de ladite huile lubrifiante régénérée avec ladite base forte s’effectue pendant une durée de 1 minute à 1 heure, en particulier de 5 minutes à 40 minutes, et plus particulièrement de 20 minutes à 40 minutes, par exemple d’environ 30 minutes, en particulier à une température d’au plus 450°C, notamment entre 200°C et 250°C, par exemple d’environ 225°C.
Avantageusement encore, la mise en contact s’effectue à une pression absolue de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars, en particulier de 1 à 10 bars, notamment de 1 à 5 bars.
Avantageusement, l’huile lubrifiante régénérée est mise en contact avec 0,1 % à 40 % massique, en particulier de 0,5 à 30 % massique, notamment de 1,0 à 20 % massique et plus particulièrement de 1,0 à 5,0 % massique, de base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux.
La teneur massique en base forte s’entend de la teneur massique en base forte par rapport à la masse totale du mélange comprenant l’huile lubrifiante régénérée et la base forte en étape (a).
Par « base forte » au sens de la présente invention, on entend désigner un composé capable de capturer un ou plusieurs protons et qui, lorsqu’il est mis en présence d’eau se protone totalement. Ainsi, une mole de base forte entraîne la libération d’une mole d’ion hydroxyde. H s’agit en particulier d’oxydes et hydroxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux.
La base forte utilisée dans le procédé de l’invention peut être par exemple choisie parmi l’hydroxyde de lithium (LiOH), l’hydroxyde de sodium (NaOH), l’hydroxyde de césium (CsOH), le dihydroxyde de baryum (Ba(OH)2), l’oxyde de sodium (Na2<3), l’hydroxyde de potassium (KOH), l’oxyde de potassium (K2O), l’oxyde de calcium (CaO), le dihydroxyde de calcium (Ca(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO), le dihydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), et leurs mélanges.
De préférence, la base forte est choisie parmi NaOH, KOH et leurs mélanges, et plus préférentiellement est NaOH.
La base forte peut être mise en contact avec l’huile lubrifiante régénérée, à l’état solide ou en solution, en particulier dans de l’eau ou dans un solvant polaire comprenant une fonction alcool et/ou une fonction éther.
Selon une variante de réalisation particulièrement préférée, l’étape (a) de mise en contact du procédé de purification de l’invention peut être opérée en présence d’eau. Cette variante est particulièrement préférée compte-tenu de sa facilité de mise en œuvre et du fait qu’elle ne requiert pas la mise en œuvre de solvant coûteux ou difficile à recycler.
De préférence, la base forte ajoutée en étape (a) est en solution dans l’eau. Ainsi, au cours de l’étape (a), l’huile lubrifiante régénérée peut être mise en contact avec une solution aqueuse d’une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux. L’homme du métier est à même de choisir une quantité d’eau suffisante pour dissoudre/solubiliser la base forte.
En particulier, le ratio en volume de la base forte en solution dans l’eau sur l’huile lubrifiante régénérée, i.e. le ratio volumique (base forte + eau)/huile, peut aller de 0,1/99,9 à 80/20, en particulier de 1/99 à 80/20, notamment de 1/99 à 70/30, de préférence de 1/99 à 65/35, en particulier de 1/99 à 60/40 et plus particulièrement de 1/99 à 50/50.
Dans le cadre de cette variante, la mise en contact selon l’étape (a) s’effectue de préférence pendant une durée de 1 minute à 1 heure, en particulier de 5 minutes à 40 minutes, notamment de 20 minutes à 40 minutes, par exemple d’environ 30 minutes. En particulier, cette étape (a) de mise en contact est opérée à une température de 50 à 450°C, de préférence de 90 à 350°C, plus préférentiellement de 150 à 350°C, par exemple d’environ 225°C, et à une pression absolue de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars.
D’autres variantes de mise en œuvre de l’étape (a) du procédé de l’invention peuvent être envisagées.
En particulier, selon une autre variante de réalisation, la mise en contact de ladite huile régénérée avec ladite base forte peut être effectuée en présence d’un solvant polaire comprenant une fonction alcool et/ou une fonction éther.
De préférence, le ratio entre le volume de solvant polaire et le volume de l’huile lubrifiante régénérée et de la base forte peut aller de 1/99 à 95/10, de 1/99 à 90/10, de 2/98 à 90/10, de 2/98 à 85/15, de 2/98 à 80/20, de 2/98 à 75/25, de 2/98 à 70/30, de 2/98 à 65/35, de 2/98 à 60/40, de 2/98 à 55/45, de 2/98 à 50/50, de 2/98 à 45/55, ou de 1/99 à 40/60, ou encore dans tout intervalle défini par deux quelconques des bornes précitées.
Le solvant polaire peut être plus particulièrement choisi parmi (i) les alcools en Ci à C4, de préférence parmi le méthanol, l’éthanol, le propan- l-ol, le propan-2-ol, le butan-l-ol, le butan-2-ol, le 2-méthylpropan-l-ol l’éthylène glycol, propylène glycol, (ii) les alcools comprenant une fonction éther, de préférence le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le polyéthylène glycol, le polypropylène glycol et (iii) les éthers cycliques, de préférence le tétrahydrofurane, le 2-méthyltétrahydrofurane, le cyclopentylméthyléther, le tétrahydropyrane, le 1,4-dioxane, l’eucalyptol ; et leurs mélanges.
Dans le cadre de cette variante, la mise en contact selon l’étape (a) s’effectue de préférence pendant une durée de 1 minute à 48 heures, de préférence de 5 minutes à 2 heures. En particulier, cette étape (a) de mise en contact est opérée à une température de 50 à 450°C, de préférence de 90 à 350°C, plus préférentiellement de 150 à 350°C et à une pression absolue de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars.
Selon encore une autre variante de réalisation, la mise en contact de ladite huile régénérée avec ladite base forte peut être effectuée en l’absence d’ajout de solvant ; autrement dit, la base forte est alors ajoutée sous forme solide et non en solution.
Dans le cadre de cette variante, la mise en contact selon l’étape (a) s’effectue de préférence pendant une durée de 1 minute à 48 heures, de préférence de 5 minutes à 2 heures. En particulier, cette étape (a) de mise en contact est opérée à une température de 50 à 450°C, de préférence de 90 à 350°C, plus préférentiellement de 150 à 350°C et à une pression absolue de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars.
Etape (b) : Récupération de l’huile lubrifiante purifiée
Comme indiqué précédemment, dans une étape (b) du procédé de purification d’une huile lubrifiante régénérée selon l’invention, la base forte est séparée afin de récupérer ladite huile lubrifiante purifiée.
La séparation de la base forte à l’issue de la mise en contact à l’étape (a) peut être par exemple effectuée par filtration, distillation, extraction par un solvant, par exemple à l’eau, décantation ou par la combinaison de deux, trois ou quatre de ces étapes.
Le mode de mise en œuvre de l’étape (b) est plus particulièrement choisi au regard des conditions choisies pour opérer l’étape (a).
De préférence, l’étape (b) est opérée via une ou plusieurs étapes de filtration, de distillation, de décantation et/ou d’extraction liquide/liquide, de préférence d’extraction liquide/liquide, en particulier avec de l’eau. Selon une variante de réalisation particulièrement préférée, notamment dans le cas où l’étape (a) de mise en contact de l’huile lubrifiante régénérée avec la base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux est effectuée en présence d’eau, comme décrit précédemment, l’étape (b) peut être réalisée par extraction liquide/liquide avec de l’eau du produit issu de l’étape (a).
Il est entendu que par « extraction liquide/liquide avec de l’eau » ou plus simplement « extraction par de l’eau », on entend une ou plusieurs étapes d’extraction liquide/liquide avec de l’eau.
Ainsi, dans une variante de réalisation particulièrement préférée, le procédé de purification d’une huile lubrifiante au moins en partie re -raffinée selon l’invention comprend au moins les étapes suivantes :
(a) mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec 0,1 à 50 % massique d’au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino- terreux, en présence d’eau, en particulier pendant une durée d’au moins 1 minute à une température d’au plus 450 °C ; et
(b) séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux du produit obtenu à l’issue de l’étape (a) via une ou plusieurs étapes d’extraction liquide/liquide avec de l’eau.
L’eau peut être utilisée à pH neutre (pH = 0), basique (pH > 7) ou acide (pH < 7).
En particulier, l’eau utilisée ne contient pas de base et notamment ne contient pas de base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux. Un pH acide peut être obtenu par addition d’un ou plusieurs acides organiques ou inorganiques. Des exemples d’acides organiques utilisables comprennent l’acide citrique (CÔHSO?), l'acide formique (CH2O2), l'acide acétique (CH3COOH), l'acide sulfamique (H3NSO3). Des exemples d’acides inorganiques sont l’acide chlorhydrique (HCl), l'acide nitrique (HNO3), l'acide sulfurique (H2SO4), l'acide phosphorique (H3PO4).
De préférence, l’étape (b) est réalisée avec de l’eau à pH neutre.
L’étape (b) d’extraction avec de l’eau peut être réalisée à une température de 0° à 80°C, par exemple de 0° à 60°C, de préférence de 0° à 40°C, d’avantage de préférence de 0° à 30°C, notamment sans chauffage externe. L’étape (b) est typiquement mise en œuvre à la pression atmosphérique. Lors de l’étape (b), le ratio volumique eau/produit issu de l’étape (a) peut aller de 10/90 à 90/10, de 20/80 à 80/20, de 30/70 à 70/30, de 35/65 à 65/35, de 35/65 à 60/40, de 40/60 à 60/40, ou encore dans tout intervalle défini par deux quelconques des bornes précitées.
Par exemple, le produit issu de l’étape (a) et l’eau peuvent être introduits dans des cuves, des réacteurs ou des mélangeurs couramment utilisés dans la profession et les deux composants peuvent être mélangés. La mise en contact peut comprendre une agitation vigoureuse des deux composants par un dispositif de mélange. Par exemple, les deux composants peuvent être mélangés ensemble par agitation ou par secouage. Alternativement, la mise en contact peut être réalisée dans une enceinte dans laquelle les deux composants circulent à contre- courant. Cette mise en contact peut se produire plus d’une fois, notamment dans les conditions présentées ci-dessus.
L’étape (b) d’extraction avec de l’eau peut être éventuellement précédée d’une ou plusieurs étapes préalables de séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux en solution dans l’eau, par exemple par filtration, centrifugation, décantation ou une combinaison de ces étapes.
Avantageusement, la base forte en solution dans l’eau séparée à l’issue de l’étape (b) peut être renvoyée (recyclée), partiellement ou en totalité, dans l’étape (a).
D’autres variantes de mise en œuvre de l’étape (b) pour séparer l’huile régénérée et purifiée du produit obtenu à l’issue de l’étape (a) peuvent encore être considérées.
En particulier, dans le cadre où l’étape (a) de mise en contact de l’huile régénérée avec la base forte est opérée en l’absence d’ajout de solvant (cas où la base est introduite à l’état solide), l’étape (b) de séparation entre la base forte et l’huile purifiée, peut être opérée par extraction avec un solvant polaire non miscible avec le produit obtenu à l’issue de l’étape (a).
Par « solvant polaire non miscible avec le produit issu de l’étape (a) » au sens de la présente invention, on entend désigner un solvant polaire formant un mélange hétérogène avec ledit produit. On pourra considérer comme non miscible avec le produit, un solvant pour lequel on obtient un taux défini comme le rapport du volume de solvant polaire après extraction sur le volume de solvant polaire initial supérieur ou égal à 0,95, le volume de solvant polaire après extraction correspondant à une phase contenant ledit solvant polaire, non miscible avec le produit issu de l’étape (a) et récupérée après agitation puis décantation d’un mélange d’une partie par volume de solvant polaire avec vingt-cinq parties par volume dudit produit à pression atmosphérique et à une température de 20°C.
Le ou les solvants polaires peuvent être choisis parmi les éthers de glycol, incluant notamment le polyéthylène glycol de formule chimique HO-(CH2-CH2-O)n-H de masse molaire moyenne en masse de 90 à 800 g/mol, par exemple le diéthylène glycol et le tétraéthylène glycol, le polypropylène glycol de formule chimique H[OCH(CH3)CH2]nOH de masse molaire moyenne en masse de 130 à 800g/mol, par exemple le dipropylène glycol et le tétrapropylène glycol ; les dialkyl formamides, dans lesquels le groupe alkyl peut comprendre de 1 à 8 ou de 1 à 3 atomes de carbones, notamment le N,N-diméthyl formamide (DMF) ; les dialkyl sulfoxydes, dans lesquels le groupe alkyl peut comprendre de 1 à 8 ou de 1 à 3 atomes de carbones, notamment le diméthylsulfoxyde (DMSO) et le sulfolane ; les composés comprenant un cycle furane ; des esters de carbonate cycliques, comprenant notamment de 3 à 8 ou de 3 à 4 atomes de carbones, notamment le carbonate de propylène et le carbonate d’éthylène ; l’eau et leurs mélanges.
Là encore, l’extraction est de préférence effectuée avec de l’eau. L’eau peut présenter un pH acide, basique ou neutre.
L’étape d’extraction liquide/liquide permet d’éliminer la totalité ou quasi-totalité de la teneur en cation alcalin ou alcalino-terreux.
En particulier, l’étape (b), de préférence opérée par une ou plusieurs étapes d’extraction avec de l’eau, permet d’obtenir une huile purifiée présentant une teneur massique en cation alcalin ou alcalino-terreux inférieure ou égale à 2 ppm.
Utilisation de l’huile régénérée et purifiée
De manière avantageuse, comme évoqué précédemment, l’huile régénérée obtenue à l’issue de l’étape (b) du procédé de l’invention présente une teneur en silicium réduite de manière significative par rapport à l’huile lubrifiante régénérée avant le traitement selon l’invention introduite en étape (a). De manière avantageuse, la teneur en silicium dans l’huile lubrifiante purifiée à l’issue de l’étape (b) est strictement inférieure à 10 ppm, en particulier inférieure ou égale à 7 ppm, en particulier inférieure ou égale à 5 ppm.
Avantageusement, l’huile régénérée obtenue à l’issue de l’étape (b) du procédé de l’invention présente également une teneur en phosphore et en bore réduite.
En particulier, la teneur en phosphore dans l’huile lubrifiante purifiée à l’issue de l’étape (b) est strictement inférieure à 5 ppm, en particulier inférieure ou égale à 3 ppm et plus particulièrement inférieure ou égale à 1 ppm.
La teneur en bore dans l’huile lubrifiante purifiée à l’issue de l’étape (b) peut être avantageusement strictement inférieure à 5 ppm, en particulier inférieure ou égale à 3 ppm et plus particulièrement inférieure ou égale à 1 ppm.
Avantageusement, le procédé de purification d’une huile lubrifiante régénérée selon l’invention ne met en œuvre aucune étape de distillation ultérieure à l’étape (b).
Dans un mode de réalisation particulier, aucune étape ultérieure à l’étape (b) n’est requise. Autrement dit, l’huile lubrifiante récupérée à l’issue de l’étape (b) du procédé selon l’invention, présentant une très faible teneur en silicium, convient en tant qu’huile de base pour la formulation de lubrifiants, en particulier de lubrifiants pour des systèmes de motorisation mobiles ou de systèmes industriels, au même titre qu’une huile de base vierge, sans requérir d’autres étapes de purification.
Avantageusement, l’huile lubrifiante récupérée à l’issue de l’étape (b) présente ainsi des propriétés sensiblement comparables à celles des huiles vierges et satisfait en particulier aux normes de qualité des huiles de base.
Selon un mode de réalisation particulier, l’huile lubrifiante purifiée à l’issue du procédé de l’invention peut être employée en tant qu’huile de base pour formuler une nouvelle composition lubrifiante.
L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, un procédé ou une méthode de préparation d’une composition lubrifiante neuve, comprenant au moins les étapes consistant à : (i) récupérer une huile lubrifiante purifiée à partir du traitement d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée par un procédé selon l’invention, tel que détaillé ci-dessus ; (ii) éventuellement, mélanger ladite huile lubrifiante purifiée de l’étape (i) avec une ou plusieurs autres huiles lubrifiantes ; et (iii) supplémenter ladite huile lubrifiante purifiée issue de l’étape (i) ou le mélange d’huiles lubrifiantes de l’étape (ii), avec au moins un additif.
Le ou les additifs peuvent être de tout type convenant à une utilisation dans un lubrifiant et choisis en fonction de la destination du lubrifiant.
L’huile de base régénérée et purifiée peut être utilisée seule ou être mélangée avec une ou plusieurs autres huiles lubrifiante, notamment avec une ou plusieurs huiles de base vierges (c’est-à-dire des huiles lubrifiantes nouvellement raffinées qui n’ont jamais été utilisées dans des lubrifiants), avec une ou plusieurs autres huiles de base régénérées et purifiées par un procédé selon l’invention ou encore avec une ou plusieurs huiles lubrifiantes régénérées issues de traitements connus de re-raffinage.
L’huile de base régénérée et purifiée peut être utilisée pour formuler des lubrifiants pour la lubrification de divers systèmes mécaniques.
Selon un mode de réalisation, l’huile de base régénérée et purifiée peut être utilisée pour formuler des lubrifiants pour la lubrification d’un système de motorisation, en particulier « mobile », c’est-à-dire incluant les véhicules légers, les véhicules poids-lourds, les machines mobiles dites « off road », ou encore les véhicules marins.
Selon un autre mode de réalisation, l’huile de base régénérée et purifiée peut être utilisée pour formuler des lubrifiants pour la lubrification d’un système dit industriel, en particulier « stationnaire », c’est-à-dire incluant de façon non limitatives les turbines, les compresseurs, les systèmes hydrauliques, les engrenages, ou encore les machines de formage ou de découpe.
En particulier, elle peut être utilisée pour la lubrification des roulements, des engrenages ou des différentes parties mécaniques d’un moteur. En particulier, l’huile de base re-raffinée et purifiée selon l’invention peut être utilisée pour formuler des lubrifiants pour les systèmes de motorisation, tels que la transmission ou le moteur dans un système de motorisation, notamment pour les véhicules lourds ou légers ou les moteurs marins.
Les additifs peuvent être introduits individuellement et/ou sous la forme de mélange comme ceux déjà commercialisés pour les formulations commerciales de lubrifiants pour moteurs de véhicules, avec un niveau de performance tel que défini par l'ACEA (Association des Constructeurs Européens d’ Automobiles) et/ou l’API (American Petroleum Institute), connus de l'homme du métier. Ces additifs peuvent notamment être choisis parmi les additifs modificateur le frottement, les additifs extrême -pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les agents améliorant l’indice de viscosité (VI), les agents abaissant le point d'écoulement (PPD), les dispersants, les agents antimousse, les épaississants et leurs mélanges.
Ces additifs peuvent être ajoutés à une huile de base régénérée et purifiée selon l’invention en une quantité appropriée déterminée par l’homme du métier.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemple
Méthodes de mesure des teneurs en éléments
La teneur en silicium des huiles lubrifiantes est déterminée par une méthode d’analyse reposant sur la fluorescence X (XRF)après filtration de l’échantillon.
Les teneurs en chlore, en bore et en phosphore des huiles lubrifiantes sont quantifiées par une méthode d’analyse reposant sur une mesure XRF après filtration de l’échantillon.
La teneur en azote des huiles lubrifiantes est quantifiée par chimiluminescence.
Enfin, la teneur en oxygène des huiles lubrifiantes est quantifiée selon la norme ASTM D- 5622.
Exemple 1
Les trois huiles lubrifiantes traitées sont des huiles lubrifiantes régénérées (ou re-raffinées) disponibles commercialement.
Ces huiles régénérées contiennent notamment du silicium que l’on souhaite pouvoir éliminer.
Les huiles lubrifiantes régénérées ont été soumises à un procédé de purification selon l’invention, dans les conditions détaillées ci-dessous.
Protocole pour l’huile régénérée 1 :
Un autoclave en acier inoxydable de grade AISI-316L de 1,5 L équipé d’une agitation mécanique est chargé avec l’huile lubrifiante régénérée 1 (493,2 g), une base forte sous la forme de NaOH (13,93 g) et de l’eau (13,87 g), la base forte étant solubilisée dans l’eau avant son introduction dans 1’ autoclave.
L’ autoclave est fermé et le ciel gazeux dans l’autoclave est balayé à l’azote pendant 30 minutes à 1 bar. L’autoclave est ensuite chauffé sous pression autogène sous agitation à une vitesse d’environ 1500 tours/minute à une température de 225 °C pendant une durée de 30 minutes, une fois que la température cible a été atteinte. La pression en fin d’essai est de 3 bars.
A l’issue de la réaction, l’autoclave est refroidi à température ambiante puis le contenu est déchargé et extrait deux fois avec 400 mL d’eau millipore pour éliminer les résidus de base forte et les impuretés résiduelles.
Protocole pour l’huile régénérée 2 :
L’autoclave tel qu’utilisé pour le premier essai est chargé avec l’huile lubrifiante régénérée
2 (497,33 g), une base forte sous la forme de NaOH (13,73 g) et de l’eau (13,71 g), la base forte étant solubilisée dans l’eau avant son introduction dans l’autoclave.
L’autoclave est fermé et le ciel gazeux dans l’autoclave est balayé à l’azote pendant 30 minutes à 1 bar. L’autoclave est ensuite chauffé sous pression autogène sous agitation à une vitesse d’environ 1500 tours/minute à une température de 225 °C pendant une durée de 30 minutes, une fois que la température cible a été atteinte. La pression en fin d’essai est de 5 bars.
A l’issue de la réaction, l’autoclave est refroidi à température ambiante puis le contenu est déchargé et extrait trois fois avec 400 mL d’eau millipore.
Protocole pour l’huile régénérée 3 :
L’autoclave tel qu’utilisé pour le premier essai est chargé avec l’huile lubrifiante régénérée
3 (496,87 g), une base forte sous la forme de NaOH (13,98 g) et de l’eau (13,72 g), la base forte étant solubilisée dans l’eau avant son introduction dans l’autoclave.
L’autoclave est fermé et le ciel gazeux dans l’autoclave est balayé à l’azote pendant 30 minutes à 1 bar. L’autoclave est ensuite chauffé sous pression autogène sous agitation à une vitesse d’environ 1500 tours/minute à une température de 225 °C pendant une durée de 30 minutes, une fois que la température cible a été atteinte. La pression en fin d’essai est de 6 bars. A l’issue de la réaction, l’autoclave est refroidi à température ambiante puis le contenu est déchargé et extrait trois fois avec 400 mL d’eau millipore.
Résultats
Les huiles lubrifiantes régénérées, avant purification, et après purification et extraction comme décrit précédemment, sont analysées pour mesurer les teneurs en silicium, en chlore, en oxygène et en azote suivant les protocoles de mesure décrits précédemment.
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant.
[Tableau 2]
Le traitement de purification a permis de réduire de manière significative la teneur en silicium dans les trois huiles régénérées. Ainsi, quelle que soit la teneur en silicium dans l’huile régénérée de départ, l’élimination du silicium est quasi-totale dans les trois huiles régénérées traitées selon l’invention.
Dans le cas de l’huile régénérée 3, présentant avant traitement une teneur élevée en chlore, le traitement selon l’invention a permis également de réduire de manière conséquente la teneur en chlore.
Exemple 2
L’huile régénérée 3 mise en œuvre en exemple 1, ainsi que deux autres huiles lubrifiantes régénérées disponibles commercialement, ont été soumises à un procédé de purification selon l’invention, dans les conditions décrites en exemple 1 pour l’huile regénérée 3.
Résultats Les huiles lubrifiantes régénérées, avant purification, et après purification comme décrit précédemment, sont analysées pour mesurer les teneurs en silicium, en phosphore et en bore suivant les protocoles de mesure décrits précédemment.
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant.
[Tableau 3]
Le traitement de purification a permis de réduire de manière significative les teneurs en silicium, en phosphore et en bore dans les trois huiles régénérées.

Claims

Revendications
1. Procédé de purification d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, comprenant au moins les étapes suivantes :
(a) mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec de 0, 1 % à 50 % massique d’au moins une base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino- terreux ; et
(b) récupération de ladite huile lubrifiante purifiée par séparation de la base forte comprenant le cation de métal alcalin ou alcalino-terreux du produit obtenu à l’issue de l’étape (a).
2. Procédé selon la revendication 1, ledit procédé ne comprenant aucune étape, ultérieure à l’étape (b), de distillation de ladite huile lubrifiante récupérée à l’issue de l’étape (b).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, mise en œuvre en étape (a), provient d’une composition lubrifiante usagée ayant été soumise à une ou plusieurs étapes de pré-traitement choisies parmi des étapes de déshydratation, de distillation, de filtration, d’hydrogénation, d’extraction liquide/liquide, de décantation et/ou de passage du lubrifiant usagé sur un matériau adsorbant, en particulier sur du charbon activé.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée, mise en œuvre en étape (a), présente une teneur en silicium strictement supérieure à 2 ppm, de préférence supérieure ou égale à 5 ppm, en particulier supérieure ou égale à 10 ppm, plus particulièrement supérieure ou égale à 15 ppm, par exemple supérieure ou égale à 20 ppm, voire supérieure ou égale à 30 ppm.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec ladite base forte en étape (a) est effectuée pendant une durée d’au moins 1 minute, en particulier allant de 1 minute à 48 heures, en particulier de 5 minutes à 2 heures, de préférence pendant une durée de 20 minutes à 40 minutes, par exemple d’environ 30 minutes.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact de ladite huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée avec ladite base forte en étape (a), est effectuée à une température d’au plus 450 °C, en particulier d’au plus 400°C, plus particulièrement d’au plus 350 °C, par exemple allant de 50°C à 450°C, en particulier entre 90°C et 350°C, plus préférentiellement entre 150°C et 350°C, notamment entre 200°C et 250°C, par exemple d’environ 225°C, en particulier à une pression allant de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars, en particulier de 1 à 10 bars, notamment de 1 à 5 bars.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée est mise en contact, en étape (a), avec 0,1 % à 40 % massique, de préférence 0,5 % à 30 % massique, en particulier 1,0 % à 20 % massique, plus particulièrement 1,0 % à 5,0 % massique, de base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite base forte comprenant un cation de métal alcalin ou alcalino-terreux est choisie parmi l’hydroxyde de lithium, l’hydroxyde de sodium, l’hydroxyde de césium, le dihydroxyde de baryum, l’oxyde de sodium, l’hydroxyde de potassium, l’oxyde de potassium, l’oxyde de calcium, le dihydroxyde de calcium, l’oxyde de magnésium, le dihydroxyde de magnésium, et leurs mélanges, de préférence est l’hydroxyde de sodium.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite huile lubrifiante régénérée est mise en contact en étape (a) avec ladite base forte en présence d’eau.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape (b) est opérée via une ou plusieurs étapes de filtration, de distillation, de décantation et/ou d’extraction liquide/liquide, de préférence d’extraction liquide/liquide, en particulier avec de l’eau.
11. Utilisation d’un procédé de purification tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, pour réduire la teneur en silicium d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée.
12. Utilisation selon la revendication précédente, pour réduire la quantité de silicium à une teneur strictement inférieure à 10 ppm, en particulier inférieure ou égale à 7 ppm, plus particulièrement inférieure ou égale à 5 ppm.
13. Procédé de préparation d’une composition lubrifiante comprenant au moins les étapes consistant à :
(i) purifier une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée par un procédé de purification tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ;
(ii) éventuellement, mélanger ladite huile lubrifiante purifiée de l’étape (i) avec une ou plusieurs autres huiles lubrifiantes, en particulier choisies parmi des huiles de base vierges, des huiles lubrifiantes régénérées et purifiées par un procédé de purification tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ; et des huiles lubrifiantes au moins en partie re -raffinées ; et
(iii) supplémenter ladite huile lubrifiante purifiée issue de l’étape (i) ou le mélange d’huiles lubrifiantes de l’étape (ii), avec au moins un additif, de préférence choisi parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs extrême-pression, les additifs anti-usure, les détergents, les antioxydants, les agents améliorant l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d'écoulement (PPD), les dispersants, les agents antimousse, les épaississants et leurs mélanges.
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