Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
10~0~
L'invention concerne un nouveau procédé permettant
la régénération des huiles usag~es provenant notamment de~
moteurs à combustion interne, des boîtes de vitesse et des
différentiels.
Une faible proportion de ces huiles usagées est
actuellement traitée en vue de la séparation de l'huile
minérale de base des impuretés qu'elle renferme.
Ces impuretés sont constituées par des matières
solides en suspension telles que:
- matières charbonneuses
- métaux d'usure (fer, cuivre, étain, aluminium)
- des dérivés du plomb, par exemple oxydes, chlorures,
oxychlorures ou bromures,
par des constituants en solution tels que:
- additifs dispersants-déter~ents, par exemple:
salicylates, sulfonates, phénates, phosphonates et thiophospho-
nates de calcium, barium, magnésium, zinc ou aluminium. Les
additifs sans cendres comme les copolymères acryliques, les
polyamides et les dérivés alcoylés de la succinimide.
~ 20 - additifs antioxydants, anti-usure: notamment
- dithiophosphates de métaux, par exemple dithiophosphate de
zinc, composés organiques soufrés, composés chlorés, phosphates,
phosphites, phosphonates, phosphinates (ces derniers provenant
surtout des huiles de boites et de ponts) en particulier
de calcium, baryum, magnésium, zinc ou aluminium.
- additifs anti-mousses: huiles de silicones
- additifs d'index de viscosité:
polymères d'olefines: polyisobu~ène, copolymères
éthylène/propylène
polymères d'esters: polyacrylates, poly_
méthacrylates ou polyfumarates;
et aussi par les produits de dégradation de ces additifs et
de l'huile elle-meme.
- 1 - 13~8
1(~5~
~,'huile i)eut c~ussi ccll'enir des composes du plomb,
par exemple des savons de plomb.
En r~gle gén~rale, la teneur des huiles usagées en métaux,
sous forme notamment des composés solubles de métaux décrits ci-
dessus, est de 0,1 à 10~ en poids, calculé en métal.
Les additifs pour huiles lubrifiantes sont bien connus
des spécialistes et n'ont donc pas besoin d'être décrits en détail.
La majeure partie de ces huiles échappe cependant au
contrôle et constitue une source importante de pollution, en parti-
culier dans les rivieres.
` Quant aux procédés de régénération couramment utilisés,
qui font emploi d'acide sulfurique, les boues sulfuriques formées
constituent un sous-produit difficile a traiter ou a évacuer sans
constituer une nouvelle cause de pollution.
On a découvert, et ceci est l'objet de la présente inven-
tion, que ces traitements chimiques polluants pouvaient être
remplaces par un procede physique suffisamment efficace pour
permettre la régénération aisée et non polluante de quantites
importantes d'huiles usagees.
D'une manière generale, l'invention concerne un procede de
régénération d'unehuile lubrifiante usagee contenantaumoinsun compo-
sé soluble de métal, caracterisé en ce que l'on fait circuler une
telle huile dans une zone de filtration le long d'une premiere
face d'une membrane perméable aux hydrocarbures utilisée comme
surface de filtration, et recueille un filtrat d'huile purifiee
sur l'autre face de la membrane, la membrane ayant une zone de
coupure comprise entre 5 000 et 300 000.
~ On utilise, de preférence, selon l'invention, des
; membranes d'ultrafiltration. Par membranes à propriétés ultra-
; 30 filtrantes, on entend des membranes pouvant d'une part se laisser
traverser par des éléments de faibles dimensions, notamment les
molecules de solvants, et pouvant d'autre part retenir des elements,
notamment des molecules, de dimensions plus elevees.
1~540~i8
L'emploi de membranes d'ultrafiltration pour purifier
des liquides organiques et notamment des huiles, n'est pas nouveau
en soi, mais on ne pouvait pas prevoir qu'il conduirait a de bons
résultats avec les huiles lubrifiantes modernes qui sont formées
non seulement d'une huile minérale mais aussi d'additifs de divers
types, notamment des sels ou complexes de métaux solubles dans
l'huile. On ne pouvait pas prévoir que les membranes d'ultra-
; filtration retiendraient sélectivement ces additifs métalliques
solubles ou les produits de leur transformation.
- 2a -
- i~
.
~os~v~
Le présent procede utilise avantageusement une membrane
ultrafiltrante (semi-permeable) ayant une zone de coupure comprise
de preférence entre lO 000 et lO0 000.
Par zone de coupure d'une membrane ultrafiltrante, on
désigne le poids moléculaire approximatif constituant la limite
entre les poids moleculaires de proteines retenues par la membrane
et les poids moleculaires de proteines non retenues par la membrane,
la pression d'ultrafiltration de la solution aqueuse de ces pro-
téines étant d'environ 2 bars.
Comme membranes ultrafiltrantes on utilise spécialement
celles à base des matériaux suivants:
La cellulose, les esters cellulosiques, le polytetra-
fluoréthylène, le polypentaérythritol, le polystyrène sulfoné,
les sels d'ammonium quaternaire dérives de dialcoylamino poly-
styrène; les polyélectrolytes complexes réticules ioniquement
derivés d'un polym~re à groupes sulfoniques et d'un polymère à
groupes ammonium quaternaire, ces polymères étant de préférence
séparément insolubles dans l'eau et dans les hydrocarbures; les
polyaryléthersulfones sulfonées; le polyéthylène, le polypropylène,
les polymères du chloro-2 butadiène; les copolymères butadiène-
styrène; le caoutchouc naturel vulcanisé; les copolymères isoprène-
isobutène; les copolymères d'acrylonitrile et de monomères
ioniques, spécialement ceux ayant subi un traitement thermique
aqueux. Bien entendu, dans ces divers polymères, le poids molé-
culaire et la teneur en groupements ioniques sont tels que les
membranes utilisées dans l'invention soient insolubles dans les
huiles traitées.
Des membranes ainsi utilisables sont décrites dans les
brevets fran~ais 2 105 306, 2 105 502 et brevets belges 785 741 et
783 835.
- D'autres membranes utilisables sont à basedes materiaux
suivants:
A ~ -3 -
.
105~
- polyisoprènes, polybutadienes
- copolymeres butadiene/acrylonitrile, a faible teneur en
groupements nitriles
- caoutchouc butyles, copolymères éthylene-propylene
a courtes chaînes moléculaires tels que E.P.R. - E.P.D.M. - E.P.T.
Il est entendu que ces matériaux peuvent être utilisés
tels quels ou bien chargés a l'aide de produits habituellement
employés pour cette opération.
- 3a -
10540~
Bien (lu'avec des huile~ usagees de basse viscosité
on puisse efectuer l'ultrafiltration sur l'huile elle-même,
sans solvant, on préfère operer sur une solution de cette
huile dans un solvant destiné à en reduire la viscosité.
Il a été trouvé que l'ultrafiltration d'huiles
usagées en solution s'effectuait avantageusement sur des mélan~es
huiles-solvants ayant une teneur en huile comprise par exemple,
entre 10 et 50% (% en volume, v/v), de préférence comprise
entre 15 et 35% (v/v).
Le solvant est choisi de préférence parmi les hydro-
carbures légers de manière à pouvoir être facilement séparé
de l'huile. On peut citer par exemple parmi les hydrocarbures
légers: le propane, le butane, le pentane, l'hexane, l'heptane,
l'éther de pétrole ou une coupe d'essence légère. Comme autres
solvants, on peut mentionner les hydrocarbures cyclaniques et
aromatiques inférieurs et les hydrocarbures chlorés. Les
; conditions de température et de pression doivent être telles
- que le mélange huile-solvant reste liquide.
Une température plus élevée que l'ambiante (supérieure
; 20 à 20) permet de réduire la viscosité de la charge, de faciliter
son écoulement à travers les modules d'ultrafiltration et
d'augmenter la vitesse de passage de l'huile à travers la
membrane. Toutefois cette température doit être compatible
avec la tenue de la membrane et en pratique on évitera de
dépasser des températures de 70 à 80C.
Augmenter la différence de pression appliquée de part
et d'autre de la membrane constitue un moyen efficace d'augmen-
ter la vitesse de passage de l'huile, mais à partir d'une
certaine différence de pression, les phénomènes de polarisation
tendent à réduire le gain ainsi obtenu et en pratique il ne
sera avantageux de dépasser des différences de pression de 10
à 15 atmosphères. On préfère donc les différences de pression
~ - 4 _
:
~,'- .
105~0~
de 0,2 ~ 10 dtmosp~res.
La vitesse de circulation de l'huile sera de préférence
supérieure à 0,5 m/s pour réduire les effets de polarisation
et de préférence inferieure à 3 m/s de manière à éviter des
débits de circulation trop considérables. En introduisant des
promoteurs de turbulence constitués par une grille ou des
aspérités placées transversalement par rapport à l'écoulement,
il est possible d'obtenir des débits de passage de l'huile
élevés tout en réduisant la vitesse de circulation de l'huile.
On peut aussi opérer par simple agitation de l'huile
ou de sa solution au voisinage de la membrane d'ultrafiltration.
De préférence, l'huile circule sous forme d'une
couche liquide d'épaisseur comprise entre 0,5 et 5 millimètres.
- 4a -
105'~0~j~
Bien que le ~ode de fonctionnement par filtration
aidée par une surpression relative (ultrafiltration) soit pré-
féré, on peut aussi opérer par dialyse, avec ou sans surpres-
sion, en disposant, dans ce cas, un solvent de l'huile au
contact de la secondeface de la membrane
Les membranes convenan-t à l'ultrafiltration
peuvent souvent être aussi utilisées en dialyse.
Un avantage de la technique par dialyse est
qu'elle permet de fractionner les huiles régenérees.
L'appareillage comprend, de preference, une
ou plusieurs cellules disposees de preference, en serie et
d'evaporateurs charges de concentrer les huiles recueiliies.
Un mode d'application de l'invention sera
maintenant decrit à l'aide des dessins ci-joints, dans lesquelles:
- la figure 1 est une vue schematique generale
d'un assemblage de cellules de filtration;
- la figure 2 illustre le mode de fonctionne-
ment par dialyse; et
- les figures 3-5 illustrent divers modes
de mise en circulation de l'huile à purifier.
Une cellule est constituee par exemple par
des membranes disposees parallèlement entre des plateaux de
manière à constituer des chambres dans lesquelles on fait cir-
culer la charge à traiter. L'huile usagee est envoyee par
la ligne (3) (Figure no 1) dans les chambres (1) et le solvant,
par la ligne (4) dans les chambres (2). On recueille une solu-
tion d'huile purifiee dans le solvant par la ligne (5) et le
residu par la ligne (6). La figure 2 represente un mode de
fonctionnement en dialyse.
La charge a traiter, constituee par une huile
minerale contenant des impuretes en solution et / ou en suspen-
- 5 -
, . .
- ~
1054()~i~
sion, est envoyée telle ~uelle ou diluee à l'aide du solvant
d'extraction dans la cellule I (figure 2) par l'intermediaire de
la ligne 11 et se trouve ainsi au contact des membranes de
dialyse. Elle en ressort par la ligne 12 apres s'être appauvrie
en huile minerale et enrichie en solvant qui a traversé la mem-
brane dans le sens inverse de l'huile extraite.
Le résidu est envoyé par la ligne 12 a l'é-
vaporateur 13 (vannes 28-29 fermees - 27 ouverte) où il perd son
solvant; il en ressort par la ligne 14 et est éliminé par la
ligne 15 (vannes 30 fermée).
- 5a -
, ~,~
::,
105~0~
Le solvallt est introdui.t dans la cellule I par la
ligne 16 (vannes 17-18 fermées - 19 ouverte) et en ressort
par la ligne 20 après s'etre enrichi en huile minerale , la
solution huileuse est envoyée à l'évaporateur 21 où le solvant
est éliminé par la ligne 22 (vanne 23 fermée). L'huile
dialysée sèche est récupérée par la ligne 24. Les vapeurs
de solvant circulant dans la ligne 22 sont envoyées au conden-
seur 25 et le solvant liquide récupéré est stocké en 26 puis
renvoyé à la cellule I.
Pour augmenter l'efficacité de l'extraction, on peut
disposer deux ou plusieurs cellules en série. Ainsi le résidu
chargé de solvant qui sort de la cellule I par la ligne 12,
. peut être envoyé dans la cellule II où il est de nouveau
extrait (vannes 27 fermée - 28-29 ouvertes), il est ensuite
envoyé par la ligne 12 vers l'évaporateur 13. Le résidu
récupéré est éliminé par la purge 15 ou bien en partie recyclé
par la ligne 31 vers l'alimentation principale (vanne 30
ouverte) s'il renferme encore trop d'huile minérale.
Le solvant est envoyé par la ligne 16 (vanne 19 fermée -
17 et 18 ouvertes) dans la cellule II où il extrait une partiede l'huile minérale; la solution huileuse obtenue est envoyée
par la ligne 32 dans la cellule I où il s'enrichit de nouveau
en huile minérale. Le dialysat est alors envoyé à l'évaporateur
21 où l'huile minérale est produite en 24.
On peut également préparer des huiles dialysées de
viscosités différentes à partir de la même charge d'huile
usagée. La charge circule, comme dans le cas précédent, d'une
- cellule à l'autre alors que le solvant pur est distribué dans
- chaque cellule (vannes 17-19-23-33 ouvertes - 18 fermée) ;
les dialysats obtenus sont envoyés, l'un par la ligne 20,
l'autre par la ligne 34 aux évaporateurs 21 et 35, on obtient
ainsi par la ligne 36 une huile plus visqueuse que celle obtenue
-- 6 --
, . . ~
` 1()540~8
dans la ligne 24.
Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre
de l'invention.
~xemple N 1
L'essai est réalisé à partir d'une huile de récupéra-
tion constituée principalement d'huile moteur usagée, débarras-
sée de ses constituants les plus légers par un entraînement
à la vapeur d'eau à 160C.
On utilise une celIule d'ultrafiltration dans laquelle
les membranes sont placées sur des plaques de métal fritté
disposées parallèlement ce qui permet d'aménager des chambres
dans lesquelles le liquide à traiter circule avec une vitesse
sensiblement uniforme. En maintenant une vitesse de circula-
tion suffisante, on réduit les effets dits de polarisation qui
; consistent en la formation d'une zone riche en impuretés au
voisinage de l'interface, ce qui s'accompagne d'une réduction
; du débit d'ultrafiltrat.
Le montage utilisé est schématisé sur la Figure 3.
Par le conduit 51 arrive un mélange d'huile et d'hexane, le
taux de solvant par rapport à l'huile étant de 2 pour 1 en
volume. La pompe Pl envoie un débit de 500 cm3/h de ce mélange
dans le module d'ultrafiltration MI équipé d'une surface de
membrane de 500 cm2. La membrane utilisée est une membrane
en copolymère d'acrylonitrile et de méthallylsulfonate de
sodium ayant subi un traitement thermique aqueux. La pompe
de recirculation P2 sur la ligne 53 permet de maintenir une
vitesse de circulation du mélange huile-hexane le long de la
membrane de 1 m/s. La température d'ultrafiltration est de
25C. Le module sépare le mélange de départ en deux fractions.
La fraction qui sort par le conduit 52 est formée d'un concen-
- trat en impuretés et d'une fraction d'hexane. La vanne Vl est
régulée de manière à maintenir une difrérence de pressior.
... - . '
1()5~0~
entre les deu.~ compartiments de la cellule de 2 atm. L'ultra-
filtrat qui SoL-t par le conduit 54 est forme de l'huile traitée
et de la fraction de solvant qui passe simultanément. Le
rendement observé sur l'huile defini comme le rapport poids
exprimé en % de l'huile qui passe en 54 su. l'huile entrée
en 51 est de 80 %. On observe d'autre part que le solvant
passe plus rapidement que l'huile et que, de ce fait, le
rapport en volume solvant sur huile n'est plus que 1,17 dans
le mélange qui sort par le conduit 52.
10 L'analyse par spectrométrie d'émission avant et après
traitement montre une réduction très sensible de la plupart
des additifs.
Elé~entsTeneur avant~eneur apr~s
ultrafiltrationultrafiltration
ppm en poidsppm en poids
B ~10 ~10
Fe 128 <10
Cu 28 25
Mg 52 <10
Si 22 < 5
Al 23 <10
Cr~ 10 ~ 5
Ca 970 100
Ba1800 < 10
Pb~250 250
P 470 450
Pour qu'un tel traitement de l'huile usagée par
ultrafiltration soit économiquement avantageux, il est important
d'obtenir un rendement élevé sur l'huile. Pour augmenter ce
rendement, il est possible d'augmenter la surface de membrane,
la différence de pression ou le taux de solvant, mais ces
différentes méthodes conduisent à des augmentations sensibles
du coût de revient de l'huile traitée. Une solution avantageuse
... . . .
"
1()540~;~
consiste ~ o~erer selon la méthode illustrée par l'exemple N 2.
~xem~le N 2
L'huile à traiter est la même que dans l'exemple
précédent. La pompe P4 envoie 170 cm3/h de cette huile, la
pompe P5 170 cm3/h d'hexane et le mélanye entre par le conduit
62 dans le module d'ultrafiltration MI équipé d'une surface
de membrane de 430 cm2. La membrane utilisée est la même que
dans l'exemple précédent et on applique une différence de
pression de 2 atm entre les deux compartiments situés de part
et d'autre de la membrane. La température d'ultrafiltration
est de 25C. On maintient, à l'aide d'une pompe de recircu-
lation non figurée sur le schéma, une vitesse de circulation
de 1 m/s. Par le conduit 59 on recueille un débit de mélange
de 258 cm3/h et après séparation du solvant un débit d'huile
traitée de 118 cm3/h. Le mélange concentré en impuretés sortant
par le conduit 64 est repris par la pompe P8, mélangé à 170
cm3/h de solvant qu'envoie, par le conduit 58, la pompe P7 et
envoyé par le conduit 63 à un second module de filtration MII,
équipé d'une surface de membrane de 70 cm2, la différence de
pression appliquée entre les deux compartiments situés de part
et d'autre de la membrane étant de 2 atm, la température
d'ultrafiltration de 25C et la vitesse de circulation de 1 m/s.
Par le conduit 60, on recueille un débit de mélange de 120 cm3/h
et, après séparation du solvant, un débit d'huile traitée de
30 cm3/h. L'huile concentrée en impuretés sort par la ligne
61.
- En opérant de cette manière, on constate qu'il est
possible d'obtenir un rendement en huile plus élevé pour une
même surface totale de membrane et un même taux de solvant.
Le nombre d'étages en série n'est pas nécessairement
limité à 2 et il est facile d'étendre la disposition schématisée
sur la figure 4 à un nombre quelconque d'étages.
g
10540~
En opérant en plusieurs étages, il est possible pour
un même taux de solvant global d'obtenir le taux de solvant
le plus élevé dans la cellule qui opère sur le produit le plus
riche en impuretés et de compenser ainsi au moins partielle-
ment le ralentissement du débit de passage de l'huile qui
résulte d'un accroissement du taux d'impuretés.
: Une réduction du taux de solvant utilisé est posYible
à condition d'utiliser comme liquide de dilution de l'huile
entrant dans le module MI, l'ultrafiltrat riche en solvant du
module MII. Cette méthode est illustrée par l'exemple N 3
(figure 5).
Exemple N 3
L'huile à traiter est la même que dans l'exemple
précédent. La pompe P10 envoie par le conduit 65, 140 cm3/h
de cette huile qui se mélange à un débit de 200 cm3/h du
recyclat arrivant par le conduit 66. Ce mélange entre par le
: conduit 73 dans le module d'ultrafiltration MI qui est équipé
. de la même membrane et de la même surface de membrane que dans
l'exemple précédent. La différence de pression, appliquée
: 20 de part et d'autre de la membrane est de 2 atmosphères, la
- température d'ultrafiltration de 25C et la vitesse de circula-
tion de 1 m/s. Par le conduit 70, on recueille un débit de
mélange de 270 cm /h et, après séparation du solvant, un
débit d'huile traitée de 125 cm3/h. Le mélange concentré
en impuretés sortant par le conduit 71 est repris par la pompe
P12, mélangé à 200 cm3/h de solvant qu'envoie, par le conduit
67, la pompe Pll et envoyé par le conduit 72 au module d'ultra-
filtration MII, équipé d'une surface de membrane de 100 cm2,
la différence de pression appliquée de part et d'autre de
la membrane étant de 2 atmosphères, la température d'ultrafil-
tration de 25C et la vitesse de circulation de 1 m/s. Par
le conduit 69 on recueille un débit de mélange de 200 cm3/h
-- 10 --
...
,'~ . ' - . , ' ~ , ~
l(~S~
qui est recyclf~ par ]a pompe ~'13, et par- le conduit 68 un
débit de m{~lange de 70 cm3/h et apr~s sepaLation du solvant
un débit de 15 cm3/h d'un concentrat en impuretes.
Industriellement, chaque étage pourra être constitué
de plusieurs zones de filtration en série, chaque zone étant
munie de son dispositif de recirculation. De cette facon,
le débit d'ultrafiltration est supérieur à celui qui est obtenu
pour des unités montées en parallèle ou munies d'un dispositif
de recirculation unique car la concentration en impuretés
n'augmente que progressivement d'une unité ~ l'autre.
Exemple 4
5 cm3 d'huile usagée sont dilués avec 45 cm3 de
n-hexane (viscosité spécifique du mélange : 0,3 mesure faite
à 25C).
Ce mélange est soumis à une ultrafiltration dans une
cellule d'ultrafiltration ayant les caractéristiques suivantes,
- absence de recirculation.
- nature de la membrane : polyélectrolyte complexe
à base d'un mélange de deux copolymères d'acrylonitrile et
de méthallylsulfonate de sodium d'une part et d'une vinyl-
pyridine quaternisée au sulfate de méthyle d'autre part. Sa
perméabilité à l'eau sous 2 bars est de 20 m3/j.m2
- zone de coupure : 20 000
- surface utile de la membrane : 12,5 cm2.
- pression différentielle de part et d'autre de la
membrane : 2 bars.
- agitation de l'huile usagée à la surface de la
membrane à l'aide d'un barreau magnétique tournant.
- - température : 20C.
On recueille 40 cm3 d'ultrafiltrat avec un débit moyen
de 1900 1/j.m2. Cet ultrafiltrat est évaporé par distillation
sous une pression réduite jusqu'à 5 cm Hg (pression absolue)
-- 11 --
10540~i~
dallS Utl (~vaporat-ur rotatif.
On obtient ainsi 4 cm3 d'un résidu constitué d'huile
purifiée (productivité rapportée ~ la surface de membrane :
190 l/j.m ).
Caractéristiques comparées de l'huile usagée et
de l'huile purifiée : (les teneurs en cendres sulfuriques sont
mesurées selon la norme AFNOR NF 07 037 de mai 1970).
- huile usagée : teneur en cendres sulfuriques = 1,05%
~ huile purifiée: teneur en cendres sulfuriques= 0,16%
Exemple 5
On reproduit l'exemple 4 en utilisant un mélange issu
de la dilution de 10 cm3 d'huile usagée par 40 cm3 de n-hexane
(viscosité spécifique du mélange : 0,8).
On recueille 40 cm3 d'ultrafiltrat (débit moyen :
1273 l/j.m ) qui donne naissance à 8 cm3 d'huile purifiée
(productivité : 255 1/j.m2).
Exemple 6
On reproduit l'exemple 4 en utilisant un mélange issu
de la dilution de 20 cm3 d'huile usagée par 30 cm3 de n-hexane
(viscosité spécifique du mélange : 2,8).
On recueille 40 cm3 d'ultrafiltrat (débit moyen :
485 1/j.m2) qui donne naissance à 16 cm3 d'huile purifiée
(productivité : 194 l/j.m ).
Exemple 7
On ultrafiltre un mélange provenant de la dilution de
300 cm3 d'huile usagée par 1700 cm3 de n-hexane. L'huile
usagée est la même qu'aux exemples 4 à 6.
L'appareil d'ultrafiltration est muni d'un dispositif
de recirculation du liquide en amont de la membrane, ce disposi-
tif permettant de faire circuler le mélange à ultrafiltrer àla surface de la membrane.
La membrane est la même qu'à l'exemple 4, sa surface
- 12 -
. '
.,'., ' ' ~
10540~1~
utile étant de 110 cm2. La vitesse du mélange à ultrafiltrer à
la surface de la membrane est de 1,1 m/s. La pression différen-
tielle de part et d'autre de la membrane est de 2 bars.
La température est de 23C.
On recueille 1500 cm3 d'ultrafiltrat qui est évaporé
comme à l'exemple 1 (débit moyen : 935 1/j.m2).
On obtient ainsi 225 cm3 d'un résidu constitué d'huile
purifiée (productivité : 141 1/j.m2) ayant une teneur en cendres
sulfuriques égale à 0,15 %.
Exemple 8
On reproduit l'exemple 7, mais en traitant un mélange
de 500 cm3 d'huile usagée et de 1500 cm3 de n-hexane (viscosité
spécifique du mélange : 1).
On recueille 1500 cm3 d'ultrafiltrat tdébit moyen :
698 1/j.m2) qui donne naissance à 375 cm3 d'huile purifiée
(productivité : 174 l/j.m ) ayant une teneur en cendres sulfuri-
ques égale à 0,16 %.
Exemple 9
- On reproduit l'exemple 7, mais en traitant un mélange
de 700 cm3 d'huile usagée et de 1300 cm3 de n-hexane.
On recueille 1500 cm3 d'ultrafiltrat (débit moyen :
458 1/j.m2) qui donne naissance à 525 cm3 d'huile purifiée
(productivité : 160 1/j.m2).
Exemple 10
On reproduit l'exemple 8, mais avec une vitesse
de circulation du liquide à traiter à la surface de la membrane
de 2,3 m/~.
On recueille 1500 cm3 d'ultrafiltrat avec un débit
moyen de 976 1/j.m2 qui donne naissance à 375 cm3 d'huile
- 30 purifiée (productivité : 244 1/j.m2).
Exemple 11
On reproduit l'exemple 8 en incorporant ~ l'appareil
- 13 -
'
1()~'~0~
d'ultrafiltration une grille en polypropylène disposée sur la
membrane. Cette grille constitue un promoteur de turbulence;
elle est formée de deux couches de gros fils rectilignes,
parallèles les uns aux autres dans un couche et d'une couche
à l'autre (fils de diamètre 1 mm; dimension des mailles : 5 mm
de côté; angle formé par les fils 120).
On recueille 1500 cm3 d'ultrafiltrat avec un débit
moyen de 3195 1/j.m2 qui donne naissance à 375 cm3 d'huile
purifiée (productivité : 798 l/j.m ) teneur en cendres sulfuri-
ques 0,125 %.
Exemple 12
L'essai est réalisé à partir d'une huile de récupéra-
tion constituée principalement d'huile moteur usagée, débarrassée
de ses constituants les plus legers par un traitement à la
vapeur d'eau à 160C. On utilise une membrane de dialyse
en polyisoprène disposée dans une cellule de dialyse.
- Charge d'huile usagée = 1000 Kg
- Débit d'huile usagée = 192 l/h
- débit de solvant (hexane) = 500 l/h
- Température de dialyse = 30C
- Surface de la membrane = 20 m2
- - Epaisseur " = 50 microns.
Poids d'huile dial~sée = 745 Kg
Durée de l'essai = 4,04 h
- Rendement de l'extraction = 74,5 %
Viscosité de l'huile dialysée = 37,8 > 30
(en centistockes) 98,9~ 5,25
Couleur ASTM = 5
Efficacité de la membrane = 9,2 Kg/h/m2
(poids d'huile/h/m2 de membrane)
L'absence de bandes carbonyles dans le spectre infra-
rouge de l'huile dialysée montre que les polymères d'index de
- 14 -
- ...
lOS40~
viscosité du type polymères d'esters ont été éliminés.
Exemple 13
L'essai est effectué à partir de l'huile usagée de
l'exemple 12 mais en utilisant deux cellules dont les dialy~ats
sont concentrés séparément. Les débits dans les cellules sont
leq mêmes que précédemment, la surface de la membrane en
polyisoprène est de 40 m2.
Huile dialysée de la cellule N 1
Viscosité à 37,8 - 27 cSt
à 98,9 5,05 cSt
Huile dialysée de la cellule N 2
Viscosité à 37,8 50,7 cSt
à 98,9 6,8 cSt
Ces deux huiles ont été mélangées aux fins d'analyse.
Les résultats de spectrométrie d'émission qui figurent sur le
tableau ci-dessous montrent que les additifs détergents et
antioxydants de nature organo-métallique sont pratiquement
éliminés par le traitement, tandis que les autres impuretés
- sont réduites dans des proportions importantes.
, Teneur avant dialyse Teneur après dialyse
Elementsppm en poidsppm en poids
B 8 1
Fe 128 < 5
Pb<250 230
P 460 260
Sn < 5 ~ 5
Cu 28 5
Si 22 22
Al 23 ~ 5
Ni ~ 5 ~ 5
Cr 5 ~ 5
V < 5 <5
Ca 370 4
Ba1800 0
Zn 590 _ __
.
- 15 -
-
105~0~
Taux de cendres sulfatees : ~ 0,1 '~
n~
On traite la même huile usayée que dans les exemples
12 et 13 avec une membrane d'ultra-filtration en ester de
cellulose dont les pores ont un diamètre de l'ordre de lO0
Angstroms, les caractéristiques concernant les débits et la
température choisis étant conservées.
Surface de la membrane = 20 m2
Huile dialysée P = 760 ICg
Durée de l'essai = 4 h
Rendement de l'extraction = 76 %
Viscosité de l'huile dialysée = 7,47 cSt à 98,9
Couleur ASTM = 8
Efficacité de la membrane = 9,5 ICg/h/m2.
L'analyse de l'huile dialysée indique une teneur
en impuretés supérieure à celle observée dans l'exemple
précédent :
Pb = 300 ppm en poids
Cu = 17
: 20 Mg = 20
Ba = 300
Ca = 300
Zn = 220
P = 450
Exemple l5
On utilise la même membrane que dans l'exemple l
. pour traiter la même huile que dans les exemples
12 à 14, les débits et la température étant conservés.
Surface de la membrane = 20 m2
Epaisseur = 40 microns
Huile dialysée = 465,5 ICg
Durée de l'essai = 2,5 h
- 16 -
10540~8
Rendement de l'extraction = 46,55 %
Viscosité de l'huile dialysée = 37,8 - 43,1
(en centistockes)
98, 9 6,4
Performance = 9,3 Kg/h/m2
Taux de cendres sulfatées = 0,07 %
Couleur ASTM =5
Analyse de l'huile par spectrométrie d'émission :
Teneur avant dialyse Teneur après dialyse
Elémentsppm en poids ppm en poids
Ca 460 < 50
Pb 620 160
Zn 540 ~ 50
P 520 360
Ba 1150 < 50
Fe 200 C 5
Mg 85 < 5
Csui 335 18
Na 35 < 5
Cr 10 < 5
Al 10 ~ 5
Li 10 <5
Mo 10 < 5 .
Sn 10 < 5
B 10 ~ 5
Mn < 10 C 5
Ni < 10 ~ 5
Sr ~ 35 C 5
Cl 1700 715
N 910 150
S 10030 9600
. L'absence de bandes carbonyles dans le spectre
infra-rouge de l'huile dialysée montre que les polym~res
d'index de viscosité du type polymères d'esters ont été
éliminés.
.~
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