Brevet FR3130826A1 — publié le 20230623

Méthode de purification d’huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées 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. Méthode de purification d’huiles lubrifiantes au moins en partie re-raffinées 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. 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. 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 re-raffinée », 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 (XRF), 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. 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 ; (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. 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). Procédé selon la revendication 1, 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. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, 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. 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. 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, notamment d’environ 225°C, en particulier à une pression allant de 0,1 à 100 bars, de préférence de 1 à 50 bars. 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. 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. 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. 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. Utilisation d’un procédé de purification tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, pour réduire la teneur en silicium d’une huile lubrifiante au moins en partie re-raffinée. 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. 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 9 ; (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 9 ; 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.