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Schmieröl.
Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte hochwertige Schmieröle, von niedrigem Stockpunkt.
Bei der Herstellung erstklassiger Schmieröle ist es bekannt, dass niedrige Erstarrungspunkte oder Stockpunkt, besonders bei Motorölen oder bei Ölen, die für Maschinen, die in der Kälte arbeiten, verwendet werden, z. B. bei Öl für Eismaschinen u. dgl., sehr erwünscht sind. Gegenwärtig gibt es Verfahren, um den Stockpunkt von Schmierölen herabzusetzen, die gewöhnlich darauf hinausgehen, das Öl erstarren zu lassen und die festgewordenen, paraffinartigen Anteile durch Filtration oder Ausschleudern abzuscheiden, doch sind diese Verfahren äusserst kostspielig.
Weiters wird von Schmierölen die Eigenschaft verlangt, dass die Viskosität in den Temperaturgrenzen zwischen 38 C und 100 C nur einer verhältnismässig geringen Änderung unterliegt. Es ist, mit anderen Worten, eher günstig, wenn das Öl sich dem Typus der pennsylvanischen Schmierüle nähert. deren Temperatur-Viskositätkurve verhältnismässig Sach ist, als dass es dem Typus der Öle aus Texas oder Columbien, deren Viskosität sich stark mit der Temperatur ändert, ähnlich ist.
Im folgenden wird die Bezeichnung hohe Qualität" jenen Ölen beigelegt, welche die gewünschte, verhältnismässig flache Temperatur-Viskositätkurve aufweisen und die Bezeichnung geringe Qualität" den anderen. gegensätzlichen Ölen, wie den Texas-Coastalölen u. zw. ganz unabhängig von den anderen. einem guten Schmiermittel gewöhnlich zukommenden Eigenschaften. Der hier verwendete Begriff "Qualität" ist äquivalent mit dem Viskositätsindex, wie er in der Abhandlung von Dean und Davis im . Chemical and Metallurgical Engineering". Band 36. Seite 618 angegeben wurde.
EMI1.1
der Paraffinabscheidung hinsichtlich seiner Temperatur-Viskositätkennziffern mehr oder weniger schlechter wird.
Es ist deshalb vom Standpunkt der günstigsten Temperatur-Viskositätkenn- ziffern sehr zu wünschen, dass die festwerdenden paraffinartigen Stoffe im Öl bleiben, während anderseits die Gegenwart solcher Stoffe hinsichtlich des Erstarrungs-oder Stockpunktes, selbstverständlich nicht erwünscht ist.
Vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren, durch welches paraffinhaltige Öle, wie man sie, z. B. aus pennsylvanischen oder gleichwertigen Rohölen oder aus zentralamerikanisehen Rohölen vom mittleren Typus oder auch aus minderwertigeren Rohölen erhält, die durch Zugabe von Vaselin oder Paraffin verbessert wurden, wesentlich auch bezüglich des Stockpunktes oder Erstarrungspunktes verbessert werden können. Das Verfahren ist bei Ölen, die durch Hydrierung von schweren Kohlenwasserstoffen entstanden sind, von besonderer Bedeutung, da die Stockpunkte derartiger Produkte oft hoch liegen. Es kann dies mit geringen Kosten und ohne Anwendung teurer Ausfriermethoden erreicht werden. Es wurde nämlich gefunden, dass der Stockpunkt des Öles, wie er nach den im.
Report on Petroleum Products and Lubricants and Methods for Tests Relating to Petroleum Products'vom Komitee D-2 der "American Association of Testing Materials@ herausgegebenen, 1928 veröffentlichten Standard
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Testmethode bestimmt wird, durch die Zugabe gewisser Stoffe zu den Ölen herabgedrückt werden kann. Die Bestimmungsmethode ist auf Seite 83 und den folgenden des genannten Berichtes zu finden.
Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden zuerst ein paraffinhaltiges Material, wie z. B. Paraffin, Vaselin oder andere paraffinhaltige Kohlenwasserstoffe, entweder in reinem oder vermischten Zustand durch Durchleiten von Chlor bei einer Temperatur von zirka 600 C bis 1700 C längere Zeit hindurch chloriert, bis sich ein Chlorgehalt von 10-12% Chlor oder mehr einstellt. Auch kann man als Ausgangsmaterial im allgemeinen solche Stoffe wählen, die ziemlich lange aliphatische. Kohlenwasserstoffketten und ein Molekulargewicht von 200 bis 250 oder darüber haben, wie es eben beim Paraffin der Fall ist. Ein aromatischer Kohlenwasserstoff wie z. B.
Naphthalin oder Anthracen oder eine ähnliche, durch eine polycyclische Struktur gekennzeichnete Verbindung wird dann mit beiläussg-dem gleichen Gewicht Aluminiumchlorid vermengt und das chlorierte Öl bei einer konstanten Temperatur von zirka C0 C bis 71 C langsam dazugegeben. Das Verhältnis des chlorierten Produktes zur aromatischen Verbindung kann beträchtlich variieren, z. B. von O'l bis 0'5 Teilen der letzteren auf 1-0 Teile des ersteren. Die Mischung wird fortwährend in Bewegung gehalten, wobei es günstig ist, wenn etwas Lösungsmittel, z. B. ein vorherrschend gesättigter leichter Kohlenwasserstoff, z. B. Kerosin od. dgl. anwesend ist. Die Reaktion kann bei Zimmertemperatur vor sich gehen, braucht aber dann längere Zeit, z. B. 24 Stunden.
Vorteilhaft ist es, gegen Ende zu die Temperatur langsam auf zirka 90'C zu erhöhen, um die Reaktion zu Ende zu führen, wobei reichliche Mengen Chlorwasserstoffgas aus dem Behandlungskessel entweichen können. An Stelle eines festen aromatischen Kohlenwasserstoffes können auch flüssige aromatische Kohlenwasserstoffe verwendet werden, z. B. Benzol oder Tuluol, obgleich in diesem Falle es besondere Sorgfalt erfordert, ein übermässiges Ansteigen der Temperatur zu vermeiden.
Aromatische Gasöle, wie sie z. B. in den kalifornischen Rohölen speziell beim Tube and Tank cycle Öl vorkommen, die durch Verkracken von Rohöhlen oder Gasölen hergestellt sind, sind gleichfalls brauchbar, insbesondere kalifornisches Cycle Öl und ähnliches.
Die Ölmischung lässt man. dann längere Zeit stehen, um schlammige Bestandteile absitzen zu lassen, lässt dann das Öl ab und kühlt. Es ist in diesem Zeitpunkt vorteilhaft, das nicht angegriffene Paraffin zum Teil oder ganz zu entfernen, was man durch Auspressen in der Kälte oder durch ähnliche Verfahren, am besten jedoch durch eine Vakuumdestillation erreichen kann, wobei das unveränderte Paraffin abdestilliert und das synthetische Öl als Rückstand hinterlässt. Es sollte hiebei die Temperatur nicht über zirka 95 C ansteigen. Das synthetische Öl kann sodann in jedem gewünschten Verhältnis mit dem paraffinhältigen Öl vermischt werden, z.
B. zu weniger als 10% oder 5% oder auch nur zu 10/0, wenn man bloss den Stockpunkt des paraffinhaltigen Öles herabsetzen will ; es kann aber auch in grösserer Menge zugesetzt werden, z. B. zu 10% oder 20% bis zu 300/0 und auch zu 50%, wenn man die Qualität des Produktes beispielsweise in seinen Temperatur-Viskositätkennziffern zu verbessern wünscht. Man wird dabei finden, dass die Ölmischung auch bei einem Zusatz von weniger als 1% synthetischem Öl, den nach der oben erwähnten Methode bestimmten Stockpunkt stark herabsetzt.
Wenn grössere Mengen synthetischen Öls minderwertigeren Ölen mit verhältnismässig steilen Temperatur-Viskositätkurven zugesetzt werden, zeigt es sich, dass die Mischung einen beträchtlich geringeren Anstieg der Temperatur-Viskosität-Kurve aufweist und dass das Öl sich dem Idealfall eines Schmieröles, wie er im pennsylvanischen Öl erscheint, nähert. Noch dazu erhält das Öl eine ansprechende grüne Farbe und einen Geruch, Eigenschaften, die erstklassige Öle auszeichnen.
Nachstehend wird als Ausführungsbeispiel für das Verfahren der Erfindung die Herstellung verbesserter Schmieröle gegeben. Hartparaffin mit einem Schmelzpunkt von 50-52 C wird durch direktes Einleiten von Chlor, bei Gegenwart einer Spur von Jod, bei einer Temperatur von zirka 950 C chloriert. Das Chlor wird etwa 24 Stunden lang durchgeblasen, nach welcher Zeit man einen Chlorgehalt von zirka 12% nachweisen kann, obwohl noch etwas an nicht chlorierten Kohlenwasserstoffen vorhanden ist. Zu 90 Teilen dieses Chlorparaffins gibt man dann 10 Teile Naphthalin und 10 Teile Aluminiumchlorid und eine, zur vollständigen Lösung der organischen Stoffe genügende Menge Kerosin.
Die Reaktion wird bei Zimmertemperatur vorgenommen und ist nach zirka 24 Stunden im wesentlichen beendigt. Zu dieser Zeit lässt man die Temperatur allmählich auf zirka 95 C ansteigen. Der aluminiumhaltige Schlamm wird absitzen gelassen, das Öl wird abgezogen und zur Abscheidung des Kerosins destilliert.
Das zurückbleibende schwere Öl hat folgenden Befund :
EMI2.1
<tb>
<tb> Dichte <SEP> 0-9135
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37-7 <SEP> C....................,. <SEP> 233 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98-9 <SEP> C....................... <SEP> 8-61 E
<tb> Stockpunkt................................ <SEP> 18-3 <SEP> C
<tb>
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EMI3.1
<tb>
<tb> Flammpunkt..............................280 <SEP> C
<tb> Conradson <SEP> Kohlenstoff <SEP> 4'6%
<tb> Restchlor................................0#2%
<tb>
EMI3.2
EMI3.3
<tb>
<tb> Dichte............................ <SEP> ....0#9059
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37#7 <SEP> C <SEP> ....................26#9 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98#9 <SEP> C <SEP> ....................
<SEP> 2#31 <SEP> E
<tb> Flammpunkt.............................268 <SEP> C
<tb> Stockpunkt.......... <SEP> ..... <SEP> ............. <SEP> 1#67 <SEP> C
<tb> Kohlenstoff............................0#409%
<tb>
Eine Mischung aus 90"/o des im Vakuum destillierten zentralamerikanischen Schmieröls und 10% synthetischen Öls zeigte folgenden Befund :
EMI3.4
<tb>
<tb> Dichte.................................0#9071
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37#7 <SEP> C <SEP> .................. <SEP> ..29#6 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98-9'C <SEP> 2-5'E
<tb> Flammpunkt <SEP> ............................268 <SEP> C
<tb> Stockpunkt <SEP> unter <SEP> ........................-12 <SEP> C
<tb> Kohlenstoff <SEP> ................................0#935%
<tb>
Man sieht, dass der Stockpunkt des Ols stark herabgedrückt wurde und dass die Qualität des Öls besser wurde.
Als nächstes Beispiel diene ein Destillat aus pennsylvanischem Bohoi. das folgende Kennziffern zeigt :
EMI3.5
<tb>
<tb> Dichte <SEP> () <SEP> 8829
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37'70 <SEP> C <SEP> .................... <SEP> 11#9 E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98'90 <SEP> C <SEP> .................... <SEP> 1#8 E
<tb> Flammpunkt <SEP> 230 <SEP> C
<tb> Stockpunkt, <SEP> über <SEP> ........................-1#11 <SEP> C
<tb> Kohlenstoff <SEP> ............................ <SEP> 0#50%
<tb>
Wenn dieses mit 1% synthetischem Ol der gleichen Art wie im ersten Beispiel gemischt wird. so hat die Mischung folgenden Befund :
EMI3.6
<tb>
<tb> Dichte <SEP> 0 <SEP> 8822
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37'70 <SEP> C <SEP> ....................12#38 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98#9 <SEP> C <SEP> .................... <SEP> 1#83 <SEP> E
<tb> Flammpunkt <SEP> ............................ <SEP> 232 <SEP> C
<tb> Stockpunkt, <SEP> unter <SEP> ............................ <SEP> -20 C
<tb> Kohlenstoff <SEP> .............................0#570%
<tb>
Diese Olmischung erweist sich für lange Zeit haltbar und zeigt keine Abscheidung oder Verschlechterung.
Als drittes Beispiel sei ein Schmieröldestillat aus Columbien angeführt, welches nach einer Behandlung mit 2-26 kg Schwefelsäure von 66 Bé und dem Filtrieren mit 2-26 kg Ton pro Fass Öl folgenden Befund hat :
EMI3.7
<tb>
<tb> Dichte <SEP> ............ <SEP> ...... <SEP> ... <SEP> .... <SEP> ...0#9111
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37'70 <SEP> C <SEP> ...................13#65 E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98#9 C <SEP> ............. <SEP> ...... <SEP> 1#70 <SEP> E
<tb> Flammpunkt.. <SEP> ...................................210 C
<tb> Stockpunkt............................-17#8 <SEP> C
<tb> Kohlenstoff <SEP> .. <SEP> ..... <SEP> ..................
<SEP> 0#152%
<tb>
Dieses Öl wird mit synthetischem Öl gemischt, das dem im ersten Beispiel verwendeten gleicht, jedoch eine Viskosität von 6-62 E bei 98-9 C und einen Stockpunkt von 210 C hat und mit Vaselin von 0-8708 Dichte, das eine Viskosität von 1#33 E bei 98#9 C hat. Die drei Bestandteile werden in solchem Verhältnis gemischt, dass 850/0 auf das columbische Schmieröldestillat, 5% auf das synthetische Öl und 10% auf das Vaselin kommen.
Die Mischung hat folgenden Befund :
EMI3.8
<tb>
<tb> Dichte <SEP> 0-9071
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37#7 <SEP> C..... <SEP> . <SEP> ...........12#53 E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98#9 <SEP> C..... <SEP> ..... <SEP> ... <SEP> ... <SEP> 1#14 <SEP> E
<tb> Stockpunkt, <SEP> unter................... <SEP> ...-23.3 <SEP> C
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0-347%
<tb> Flammpunkt <SEP> 210" <SEP> C
<tb>
In diesem Falle zeigt es sich, dass der Stockpunkt sehr niedrig ist, obwohl 10"/o Vaselin dem 01 zugegeben wurden und dass das Ansteigen der Temperatur-Viskositätkurve viel geringer wurde.
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Als viertes Beispiel werden drei Teile hydriertes columbisches Schmieröl mit einem Teil synthetischem Öl, wie es im ersten Beispiel beschrieben wurde, gemischt. Die Befunde für das columbische Öl und für die Mischung sind ;
EMI4.1
<tb>
<tb> Hydriertes
<tb> columbisches <SEP> Mischung
<tb> 01
<tb> Dichte................ <SEP> ;
<SEP> :... <SEP> 0'8899 <SEP> 0-8916
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37-7 <SEP> C........ <SEP> 6-76 <SEP> E <SEP> 12-15 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98-9 <SEP> C........ <SEP> 1-96 <SEP> E <SEP> 1-80 <SEP> E
<tb> Stockpunkt, <SEP> unter.......... <SEP> .-17#8 <SEP> C <SEP> unter-17-8 <SEP> C
<tb> Flammpunkt............... <SEP> 2100 <SEP> C <SEP> 2260 <SEP> C
<tb>
Eine besonders günstige Ausführungsart des Verfahrens der Erfindung beruht auf der Verwendung enger Schmierölfraktionen zum Vermischen mit dem synthetischen Öl. Diese Öle können durch Fraktionieren oder durch eine gewöhnliche Vakuumdestillation gewonnen werden. Wegen der engen Siedegrenzen der speziellen Fraktion hat diese einen im Vergleich zu ihrer Viskosität verhältnismässig hohen Flammpunkt.
Wenn die Fraktion aus neutralen Rohölen erhalten wurde, ist sie gewöhntich rein an Paraffin und hat einen oft über 10 C liegenden Stockpunkt. Es ist vorteilhaft, den Stockpunkt durch die gewöhnlichen kommerziellen Methoden
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ist besonders günstig, da sie mit Hinsicht auf ihre Viskosität bei 98'9 C einen abnorm hohen Flammpunkt und einen Stockpunkt unter -1'2-2 C oder gar unter-18 C besitzt.
Als Beispiel dieser Ölsorte werden folgende Testzahlen gegeben :
EMI4.3
<tb>
<tb> Hydriertes
<tb> columbisches <SEP> 1010 <SEP> Mischung
<tb> Öl
<tb> Dichte..................... <SEP> 0-8905 <SEP> 0-8911
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37-7 <SEP> C........ <SEP> 13-61 <SEP> E <SEP> 13-75 <SEP> E
<tb> Viskosität <SEP> bei <SEP> 98-9 <SEP> C........ <SEP> 1-79 E <SEP> 1-81 E
<tb> Stockpunkt <SEP> unter............-1-1 <SEP> C <SEP> unter-29 <SEP> G
<tb> Flammpunkt <SEP> ............. <SEP> .
<SEP> 247 <SEP> C <SEP> 249 <SEP> C
<tb> Siedegrenzen <SEP> bei <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> Hg....278 <SEP> C-333 C
<tb>
Uie jrrindung soll weder durch irgendeine Theorie des neaktionsveriautes noch durch die zur Erläuterung angeführten Beispiele eingeschränkt werden, sondern bloss durch die folgenden Patentansprüche, in welchen alle der Erfindung zugrunde liegenden Neuheiten angeführt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schmieröl, bestehend aus einer Mischung einer viskosen, paraffinhaltigen Kohlenwasserstoffraktion von verhältnismässig hohem Stockpunkt und einem synthetischen Öl, das durch Kondensation eines paraffinhaltigen Kohlenwasserstoffs mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff hergestellt wurde.