PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES COMBINES DE PRODUCTION D'HUILES
LUBRIFIANTES.
La présente invention est relative à un nouveau procédé pour produire des huiles lubrifiantes de qualité spécialement élevée. Suivant la présente invention, une charge d'alimentation de pétrole convenable est soumise
à une opération de cracking catalytique, et ensuite un distillat bouillant dans la gamme d'ébullitions des huiles lubrifiantes est séparé du produit cra-
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de viscosité très élevé.
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Comme on le sait, un critère important d'une huile lubrifiante réside dans les caractéristiques de viscosité de l'huile. Pour beaucoup d'applications, les températures auxquelles un lubrifiant doit être utilisé sont
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tilisation du système particulier. En conséquence, c'est devenu un réel problème de réaliser des huiles lubrifiantes ayant la viscosité convenable sur la gamme tout entière de températures opératoires, du fait de la diminution de viscosité d'une huile lubrifiante lorsque l'huile s'échauffe. Cette caractéristique d'une huile lubrifiante est généralement désignée sous le nom d' "indice de viscosité" de l'huile et procure essentiellement une indication en ce qui concerne le changement de viscosité de l'huile au-dessus de la gamme de températures de 100 à 210[deg.]Fo Il est évident que, dans beaucoup d'applications, il est désirable d'employer des huiles lubrifiantes ayant l'indice de viscosité le plus élevé possible.
En général, trois types de composés chimiques doivent être trouvés dans la fraction d'huile lubrifiante d'un pétrole brut. Ces types de composés chimiques sont les hydrocarbures paraffiniques, aromatiques et naphténiques. Il est connu maintenant que les hydrocarbures paraffiniques ont de loin les indices de viscosité les plus élevés. C'est ainsi que des hydrocarbures paraffiniques ont des indices de viscosité d'environ 125 à 180. Les hydrocarbures naphténiques et aromatiques ont des indices de viscosité essentiellement inférieurs, et des matières riches en structures de chaînes fermées ont des indices de viscosité bien en dessous de 0. A cause de cela, les huiles brutes du type paraffinique ont été longtemps considérées comme étant la meilleure source d'huile lubrifiante.
Cependant, des huiles brutes vraiment paraffiniques sont rares, et plus souvent les huiles brutes sont d'un type de base mélangé, contenant une combinaison d'hydrocarbures paraffiniques, naphténiques et aromatiques, tous présents en proportions importantes. Des exemples de telles huiles brutes sont les huiles brutes du Panhandle, de la Louisiane, du Mississipi et de l'East Texas.
Beacoup d'efforts ont été faits pour prévoir des procédés de traitement convenables pour la production d'huiles lubrifiantes de qualité et d'indice de viscosité élevés, en partant de telles huiles brutes de base mélangées. En particulier, on a trouvé qu'en employant des procédés d'extraction par solvant, des huiles lubrifiantes peuvent être rendues plus paraffiniques par l'enlèvement sélectif de composés.aromatiques.
Cependant, les solvants qui peuvent être employés pour ce procédé général, tout en étant hautement sélectifs pour l'enlèvement de constituants aromatiques à chaînes fermées condensés, sont moins sélectifs pour l'enlèvement de constituants naphténiques et de constituants aromatiques à une ou deux chaînes ferméeso Comme résultat, des huiles lubrifiantes obtenues par un traitement d'extraction par solvant sont caractérisées en ce qu'elles contiennent de grandes proportions de composés naphténiques et de composés aromatiques à une ou deux chaînes fermées ayant de longues chaînes latérales, ce qui abaisse ainsi l'indice de viscosité potentiel de l'huile.
Suivant la présente invention, des moyens ont été trouvés pour augmenter l'indice de viscosité des huiles lubrifiantes non seulement en enlevant sélectivement des hydrocarbures aromatiques, mais encore en enlevant sélectivement des hydrocarbures naphténiques. Le résultat final est une huile lubrifiante paraffinique contenant seulement de petites proportions d'hydrocarbures naphténiques et aromatiques, et ayant des indices de viscosité approchant ceux des hydrocarbures paraffiniques ou approchant la valeur de
125 ou plus.
Le procédé par lequel cela peut être réalisé dépend d'une combinaison de phases de traitement. Dans une première phase opératoire, une charge d'alimentation convenable est soumise à une opération de cracking catalytique. Celle-ci est efficace pour éliminer substantiellement les hydrocarbures naphténiques présents dans la charge d'alimentation brute. Ensuite, les produits de la phase de cracking catalytique peuvent être soumis à des opérations d'extraction par solvant de manière à enlever sélectivement les constituants aromatiques.
La nature générale de ce procédé peut être bien comprise en se référant au dessin annexé, auquel on se réfère dans la description suivante d'un exemple.
En se référant maintenant au dessin illustrant le procédé complet à utiliser, la référence 1 désigne une zone de distillation de pétrole brut. Une huile de pétrole brute, telle qu'une huile brute de base mélangée, est introduite dans la zone de distillation 1 par une conduite 2. L'opération
de distillation est menée pour permettre un enlèvement des fractions volati-
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élevé par des conduites latérales d'enlèvement de courants 4, 5, 6 etc. Des fractions à point d'ébullition plus élevé ayant des gammes d'ébullition initiales de l'ordre de 800 à 1100[deg.]F et plus sont enlevées comme produits de
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tique de la présente invention, la zone de distillation 1 soit d'une nature telle qu'elle procure une fraction à point d'ébullition plus élevé bouillant dans la gamme d'environ 700 à 1100[deg.]F, de préférence comme on en obtient par des opérations de distillation sous le vide. Cette fraction est alors con-duite à une zone de cracking catalytique identifiée par le rectangle 8. L'opération de cracking à réaliser dans la zone 8 est d'un type désirable quelconque utilisant un catalyseur, tel que des catalyseurs à gel ou argile synthétique ou naturel modifié. Des exemples de catalyseurs de ce type sont les argiles montmorillonite, de la silice-alumine, des composés de silice-magnésie et d'autres catalyseurs courants de cracking.
L'opération peut être d'un type continu ou à fournées, utilisant des lits fixes, des lits mobiles, des systèmes fluidifiés ou à suspension. La chaleur requise pour le cracking peut être fournie sous forme de préchauffage des matières traitées et/ou comme chaleur sensible du catalyseur régénéré de manière exothermique ou detoute autre manière courante. Le cracking est réalisé à des températures d'environ 800[deg.] à
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effectives de 25 livres par pouce carré ou plus, d'une manière bien connue. La totalité des produits craqués sont enlevés de la zone de cracking 8 et menés à un dispositif de fractionnement de produits 9. Ce dispositif de fractionnement 9 fonctionne pour enlever des fractions plus légères des produits craqués par le sommet 10, et des courants latéraux 11, 12, etc. Un produit de queue est obtenu et peut être enlevé du dispositif de fractionnement 9 par une conduite 14. Dans le cas où l'opération de craking menée dans la zone 8 est d'un type fluidifié, la matière enlevée par la conduite 14 contiendra un petit pourcentage de particules de catalyseur emportées de la zone 8.
Dans ce cas, il est nécessaire de faire passer le courant de produit de la conduite
14 dans un dispositif d'épuration ou de nettoyage 15 ou autre dispositif pour permettre la séparation du catalyseur d'avec le produit hydrocarboné liquide. De cette manière, un courant hydrocarboné clarifié est enlevé de la zone 15 par la conduite 16. Aux fins de la présente invention, le produit de queue du dispositif de fractionnement 9, correspondant au courant des conduites 14 ou 16, bout dans la gamme d'environ 700[deg.] à 1100[deg.]F.
Comme la conduite du traitement décrit ci-avant est, d'une façon générale, bien connue dans la pratique, aucune autre description de cette phase du procédé n'est considérée comme nécessaire. Le courant de la conduite
16 dérivant de 15, comme indiqué, est ensuite mené à desnoyens convenables d'enlèvement de cire, identifiés par le rectangle 17 au dessin. L'opération menée dans la zone 17 peut être choisie parmi l'un quelconque des procédés courants d'enlèvement de cire, d'un type convenable pour réduire la teneur
en cire de la fraction hydrocarbonée traitée dans une mesure quelconque désirée. En général, on préfère utiliser une opération d'enlèvement de cire par solvant. Par exemple, l'huile hydrocarbonée de la conduite 16 peut être diluée avec environ 2 à 4 parties par volume d'un solvant, tel que du propane ou de la méthyl éthyl cétone. Le mélange d'huile hydrocarbonée et de solvant est alors chauffé suffisamment pour assurer la dissolution de toute la cire présente. Ensuite, le mélange d'huile et de solvant est refroidi à une température d'environ 25[deg.]F à - 10[deg.]F, de manière à assurer la cristallisation de la cire présente. Le mélange refroidi d'huile, de solvant et de cire est alors filtré pour éliminer cette cire, en permettant un enlèvement, de la zone 17 par la conduite 18, d'une huile hydrocarbonée dépourvue de cire.
L'huile libérée de la cire est ensuite envoyée dans une zone d'extraction par solvant 19, dans laquelle l'huile est soumise au contact d'un solvant exerçant une action dissolvantes sélectrice sur les constituants aromatiques. Il doit être noté que, comme signalé, l'huile est libérée de la cire avant l'extraction par solvanto Cependant, si on le désire, l'opération d'enlèvement de cire peut suivre l'opération d'extraction par solvant de sorte que, comme on le verra, le raffinat de l'opération d'extraction par solvant peut être soumis à une opération d'enlèvement de cire.
Comme on le sait, une série de solvants p euvent être employés pour assurer l'enlèvement sélectif désiré des constituants aromatiques. Ainsi, par exemple, de l'anhydride sulfureux, du phénol, du furfural, du nitrobenzène et d'autres solvants peuvent être employés. Bien que la mise en contact du solvant et de l'huile puisse être réalisée dans toute installation
de mise en contact voulue quelconque du type à traitement continu ou par fournée, on emploie, de préférence,, la technique du traitement à contre-courant.
Dans un tel système, l'alimentation d'huile de la conduite 18 est introduite dans une tour de contact à contre-courant 19 en un point voisin du fond de cette tours La tour 19 est pourvue d'un bourrage, de plateaux perforés ou moyens équivalents pour assurer un contact efficace de liquide et liquide.
Un solvant, tel que du phénol, est introduit à une partie supérieure de la tour, par exemple, par la conduite 20. L'huile passe de bas en haut à travers la tour, tandis que le solvant passe de haut en bas à travers celle-ci, en permettant un enlèvement, au bas de la tour, de ce qui est connu sous le nom de phase extraite, par la conduite 21. La phase extraite consistera principalement en le solvant, tel que le phénol, en même temps que les constituants extraits sélectivement de l'huile et consistant surtout en hydrocarbures aromatiques.
La matière enlevée du sommet de la tour 19 par la conduite 22 est connue sous le nom de phase raffinée ou phase de raffinat, et consiste principalement en l'alimentation d'huile initiale moins les constituants aromatiques présents à l'origine dans l'alimentation, et en mélange avec de petites proportions du solvant utilisé durant la mise en contact. Le raffinat est,
de préférence, envoyé à une zone de distillation finale 23, dans laquelle le solvant résiduaire est 'enlevé au sommet par la conduite 24, tandis que l'huile lubrifiante finale produite est enlevée sous forme de dépôts par la conduite 25.
Comme décrit, le procédé de la présente invention nécessite, de préférence, la ségrégation d'une huile de pétrole en une fraction à point d'ébullition élevé, bouillant dans la gamme d'environ 700[deg.] à 1100[deg.]F. Cette fraction est alors soumise à une opération de cracking catalytique permettant d'éliminer substantiellement les hydrocarbures naphténiques de la fraction. Les produits craqués sont alors fractionnés pour donner une huile limpide bouillant dans la gamme d'environ 700 à 1100[deg.]F. Cette huile est alors soumise au traitement efficace pour enlever sélectivement les constituants aromatiques présents dans l'huile. Comme signalé, ce traitement entraîne de préférence une mise en contact de l'huile avec un solvant sélectif pour les hydrocarbures aromatiques.
Cependant, dans l'esprit de l'invention, on peut employer aussi des opérations équivalentes, comme une mise en contact avec un adsorbant tel qu'un gel de silice qui convient également pour un enlèvement sélectif d'hydrocarbures aromatiques. Soit avant, soit après l'enlèvement sélectif des hydrocarbures aromatiques, l'huile doit être soumise à une opération d'enlèvement de cire, de manière à éliminer une quantité importante de la cire présente dans l'huile.
A titre d'exemple spécifique de l'opération et de l'utilité de
la présente invention, un gasoil était soumis à une opération de cracking catalytique du type fluidifié. Le gasoil bouillait dans la gamme d'environ
650[deg.] à 1100[deg.]F et dérivait d'un mélange de types d'huile brute provenant du West Texas ou similaires. Les produits de l'opération de cracking catalytique étaient fractionnés et traités pour procurer une huile clarifiée bouillant dans la gamme de 700[deg.] à 1100[deg.]F. Cette huile clarifiée était alors soumise au contact d'un solvant sélectif consistant en duphénol contenant 7 % d'eau comme agent modifiant le solvant. Le contact était réalisé dans une tour de contact pourvue de 7 étages d'extraction, avec injection de 2,8 % d'eau au bas de la tour. Un traitement à 160 % de solvant, par rapport à l'alimentation, était utilisé. Des résultats de ce traitement sont donnés au tableau ci-après.
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2,8 % d'eau, 7 étages d'extraction, 1 étage d'injection d'eau).
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En se référant au tableau ci-avant, on constatera qu'on donne des résultats d'inspections de l'alimentation et du raffinat obtenu d'une extraction au phénol. En plus, des résultats sont donnés en ce qui concerne la nature du raffinat après qu'il a été libéré de la cire dans une opération d'enlèvement de cire par une cétone, avec réduction du raffinat jusqu'à un point de coulée d'environ 0[deg.]. Il doit être compris que, comme indiqué au tableau, le raffinat était fractionné de manière à assurer que la fraction bouille dans la gamme d'ébullitions de l'huile lubrifiante de l'ordre d'environ 7000 à 1100[deg.]F.
Il sera observé que le raffinat dépourvu de cire final produit consistait en une huile lubrifiante ayant un indice de viscosité de 106 , ce qui montre que le procédé, tel quemené, était opérant pour procurer une huile lubrifiante à indice de viscosité élevé.
Dans cet exemple, le gasoil initial, soumis à cracking, avait une
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composés paraffiniques. Après cracking, l'huile clarifiée contenait 67 % de composés aromatiques et 33 % de composés non aromatiques, plus de 85 % des composés non aromatiques étaient de type paraffinique. Cela montre l'élimination substantielle des composés naphténiques, réalisée par le cracking catalytique. Enfin, après le contact avec solvant, le raffinat était de nouveau analysé et on trouvait que la teneur en composés aromatiques était réduite à
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Deux points particulièrement importants doivent être considérés des résultats précédentso D'abord, l'opération d'extraction au phénol donnait une production d'huile lubrifiante finale d'environ 67 % par rapport à la teneur en composés non aromatiques de l'huile soumise à l'extraction au phénol. En second lieu, l'extraction du phénol effectuée n'était pas réalisée jusqu'à enlèvement complet des composés aromatiques de sorte que, par une opération d'extraction un peu plus rigoureuse, un plus important enlèvement de composés aromatiques aurait pu être réalisé, en donnant un produit à indice de viscosité plus élevé. Ceci était démontré par ségrégation de la portion non aromatique du raffinat par un traitement avec un gel de silice, après quoi on dé-terminait que cette portion avait un indice de viscosité de 119.
Comme autre exemple encore pour montrer les avantages du procédé de la présente invention, les considérations ci-après sont développées.
Un gasoil ordinaire à point d'ébullition élevé, bouillant dans la gamme d'environ 700[deg.] à 1100[deg.]F, peut contenir environ 23 % d'hydrocarbures aromatiques, et 20 % d'hydrocarbures naphténiques. Une telle huile a un indice de viscosité d'environ 65 seulement et ne serait pas considérée comme une bonne matière d'alimentation pour être soumise au traitement en vue de la production d'huiles lubrifiantes de viscosité élevée. Pour démontrer cela, lors du traitement au phénol d'un gasoil de ce type à 150[deg.]F, en utilisant du
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en réalisant la mise en contact dans une tour contenant quatre étages de contact théoriques, les résultats suivants peuvent être atteints.
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En se référant à ce tableau, il devrait être noté que les indices de viscosité donnés sont pour le raffinat traité au phénol, non libéré de la cire.
Suivant la teneur en cire du raffinat traité, une opération d'enlèvement de cire abaisserait les indices de viscosité rapportés, de 10 à 30 unités. Il est apparent de ces résultats qu'un traitement au phénol d'un tel gasoil ne serait pas intéressant pour la production d'une huile lubrifiante de qualité élevée. Ceci est particulièrement vrai puisqu'un traitement au phénol d'environ 200 % est le traitement à pourcentage maximum employé dans les opérations industrielles pratiques.
Par contraste, cependant, si le gasoil en cause est soumis au procédé de la présente invention, nécessitant le cracking catalytique de cette huile et le fractionnement de la portion bouillant dans la gamme de
7000 à 1100[deg.]F, on peut obtenir les résultats ci-après de traitement au phénol, en utilisant les conditions de l'exemple précédent.
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On notera de ce tableau que, dans le traitement au phénol du gasoil craqué catalytiquement, on peut arriver à un produit à indice de viscosité beaucoup plus élevé. Dans ce cas, un traitement au phénol de 50 ou
60 % seulement est nécessaire pour donner une huile lubrifiante ayant un indice de viscosité de 110, par comparaison avec le traitement à 300 % requis dans le traitement du gasoil vierge. En plus de cela, on obtient un rendement un peu meilleure Du fait qu'une grande partie du coût d'une installation industrielle dépend de l'importance du traitement appliqué, de grandes économies dans le traitement au phénol pour réaliser une huile lubrifiante de qualité donnée sont ainsi rendues possibles.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de production d'une huile lubrifiante, comprenant les phases suivantes: cracking catalytique d'une alimentation de gasoil bouillant dans la gamme d'environ 650[deg.] à 1100[deg.]F, fractionnement d'une fraction d'huile provenant des produits craqués, bouillant dans la gamme d'environ 700[deg.] à 1100[deg.]F, et ensuite enlèvement sélectif des composés aromatiques hors de ladite fraction, grâce à quoi on obtient une huile lubrifiante à indice de viscosité élevé.
IMPROVEMENTS IN COMBINED OIL PRODUCTION PROCESSES
LUBRICANTS.
The present invention relates to a new process for producing lubricating oils of especially high quality. In accordance with the present invention, a suitable petroleum feedstock is subjected to
to a catalytic cracking operation, and then a distillate boiling in the boiling range of lubricating oils is separated from the crude product.
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very high viscosity.
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As is known, an important criterion of a lubricating oil is the viscosity characteristics of the oil. For many applications, the temperatures at which a lubricant should be used are
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use of the particular system. Accordingly, it has become a real problem to provide lubricating oils having the proper viscosity over the entire range of operating temperatures, due to the decrease in viscosity of a lubricating oil as the oil heats up. This characteristic of a lubricating oil is generally referred to as the "viscosity index" of the oil and essentially provides an indication of the change in viscosity of the oil over the temperature range of. 100 to 210 [deg.] Fo It is evident that in many applications it is desirable to employ lubricating oils having the highest possible viscosity index.
In general, three types of chemical compounds are to be found in the lubricating oil fraction of a crude oil. These types of chemical compounds are paraffinic, aromatic and naphthenic hydrocarbons. It is now known that paraffinic hydrocarbons have by far the highest viscosity indices. For example, paraffinic hydrocarbons have viscosity indices of about 125 to 180. Naphthenic and aromatic hydrocarbons have essentially lower viscosity indices, and materials rich in closed chain structures have viscosity indices well below. of 0. Because of this, crude oils of the paraffinic type have long been considered to be the best source of lubricating oil.
However, truly paraffinic crude oils are rare, and more often crude oils are of a mixed base type, containing a combination of paraffinic, naphthenic and aromatic hydrocarbons, all present in substantial proportions. Examples of such crude oils are crude oils from the Panhandle, Louisiana, Mississippi and East Texas.
Much effort has been made to provide suitable processing methods for the production of lubricating oils of high quality and high viscosity index, starting from such mixed crude base oils. In particular, it has been found that by employing solvent extraction methods, lubricating oils can be made more paraffinic by the selective removal of aromatic compounds.
However, the solvents which can be employed for this general process, while being highly selective for the removal of condensed closed chain aromatic constituents, are less selective for the removal of naphthenic constituents and one or two closed chain aromatic constituents. As a result, lubricating oils obtained by solvent extraction treatment are characterized in that they contain large proportions of naphthenic compounds and aromatic compounds with one or two closed chains having long side chains, thereby lowering the value of the oil. potential viscosity index of the oil.
According to the present invention, means have been found to increase the viscosity index of lubricating oils not only by selectively removing aromatic hydrocarbons, but also by selectively removing naphthenic hydrocarbons. The end result is a paraffinic lubricating oil containing only small proportions of naphthenic and aromatic hydrocarbons, and having viscosity indices approaching those of paraffinic hydrocarbons or approaching the value of.
125 or more.
The method by which this can be achieved depends on a combination of processing steps. In a first operational phase, a suitable feedstock is subjected to a catalytic cracking operation. This is effective in substantially removing naphthenic hydrocarbons present in the raw feedstock. Then, the products of the catalytic cracking phase can be subjected to solvent extraction operations so as to selectively remove the aromatic constituents.
The general nature of this process can be well understood by referring to the accompanying drawing, to which reference is made in the following description of an example.
Referring now to the drawing illustrating the complete process to be used, numeral 1 denotes a crude oil distillation zone. A crude petroleum oil, such as a mixed crude base oil, is introduced into the distillation zone 1 through a line 2. The operation
distillation is carried out to allow removal of the volatile fractions
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elevated by side current removal pipes 4, 5, 6 etc. Higher boiling fractions having initial boiling ranges on the order of 800 to 1100 [deg.] F and above are removed as products of
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According to the present invention, the distillation zone 1 is of such a nature as to provide a higher boiling fraction boiling in the range of about 700 to 1100 [deg.] F, preferably as is. obtained by vacuum distillation operations. This fraction is then led to a catalytic cracking zone identified by rectangle 8. The cracking operation to be carried out in zone 8 is of any desirable type using a catalyst, such as gel or synthetic clay catalysts. or natural modified. Examples of catalysts of this type are montmorillonite clays, silica-alumina, silica-magnesia compounds, and other common cracking catalysts.
The operation can be of a continuous or batch type, using fixed beds, moving beds, fluidized or suspension systems. The heat required for cracking can be supplied as preheating of the treated materials and / or as sensible heat of the exothermically regenerated catalyst or in any other common way. Cracking is carried out at temperatures of about 800 [deg.] To
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effective of 25 pounds per square inch or more, in a well known manner. All of the cracked products are removed from the cracking zone 8 and led to a product fractionation device 9. This fractionation device 9 functions to remove lighter fractions of the products cracked through the top 10, and side streams 11, 12, etc. A bottoms product is obtained and can be removed from the fractionator 9 through a line 14. In the case where the cracking operation carried out in the zone 8 is of a fluidized type, the material removed through the line 14 will contain a small percentage of catalyst particles washed away from zone 8.
In this case, it is necessary to pass the product stream from the pipe
14 in a scrubbing or cleaning device 15 or other device to allow separation of the catalyst from the liquid hydrocarbon product. In this manner, a clarified hydrocarbon stream is removed from zone 15 through line 16. For the purposes of the present invention, the tail product from fractionator 9, corresponding to the stream from lines 14 or 16, boils in the range d. 'about 700 [deg.] to 1100 [deg.] F.
As the conduct of the treatment described above is generally well known in the art, no further description of this phase of the process is considered necessary. The current of the pipe
16 deriving from 15, as indicated, is then led to suitable wax removal methods, identified by rectangle 17 in the drawing. The operation carried out in zone 17 may be selected from any of the common wax removal methods, of a type suitable for reducing the content.
wax the treated hydrocarbon fraction to any desired extent. In general, it is preferred to use a solvent wax removal operation. For example, the hydrocarbon oil from line 16 can be diluted with about 2 to 4 parts by volume of a solvent, such as propane or methyl ethyl ketone. The mixture of hydrocarbon oil and solvent is then heated sufficiently to ensure the dissolution of all the wax present. Then, the mixture of oil and solvent is cooled to a temperature of about 25 [deg.] F to - 10 [deg.] F, so as to ensure crystallization of the wax present. The cooled mixture of oil, solvent and wax is then filtered to remove this wax, allowing removal, from zone 17 via line 18, of a hydrocarbon oil devoid of wax.
The oil freed from the wax is then sent to a solvent extraction zone 19, in which the oil is subjected to contact with a solvent exerting a selective solvent action on the aromatic constituents. It should be noted that, as reported, the oil is released from the wax prior to the solvent extraction. However, if desired, the wax removal operation can follow the solvent extraction operation so that, as will be seen, the raffinate from the solvent extraction operation can be subjected to a wax removal operation.
As is known, a variety of solvents can be employed to ensure the desired selective removal of the aromatic constituents. Thus, for example, sulfur dioxide, phenol, furfural, nitrobenzene and other solvents can be employed. Although the contact between solvent and oil can be achieved in any installation
For any desired contacting of the continuous or batch type, the technique of countercurrent treatment is preferably employed.
In such a system, the oil supply from line 18 is introduced into a countercurrent contact tower 19 at a point close to the bottom of this tower. The tower 19 is provided with a packing, perforated plates or equivalent means for ensuring effective liquid and liquid contact.
A solvent, such as phenol, is introduced to an upper part of the tower, for example, through line 20. Oil passes from bottom to top through the tower, while solvent passes from top to bottom through. this, by allowing removal, at the bottom of the tower, of what is known as the extracted phase, through line 21. The extracted phase will consist mainly of the solvent, such as phenol, at the same time as the constituents selectively extracted from the oil and consisting mainly of aromatic hydrocarbons.
The material removed from the top of tower 19 through line 22 is known as the refined phase or raffinate phase, and consists primarily of the initial oil feed minus the aromatic constituents originally present in the feed. , and in admixture with small proportions of the solvent used during the contacting. The raffinate is,
preferably sent to a final distillation zone 23, where the residual solvent is removed at the top through line 24, while the final lubricating oil produced is removed as deposits through line 25.
As described, the process of the present invention preferably requires the segregation of a petroleum oil into a high boiling fraction boiling in the range of about 700 [deg.] To 1100 [deg.] F. This fraction is then subjected to a catalytic cracking operation making it possible to substantially remove the naphthenic hydrocarbons from the fraction. The cracked products are then fractionated to give a clear oil boiling in the range of about 700 to 1100 [deg.] F. This oil is then subjected to the effective treatment to selectively remove the aromatic constituents present in the oil. As indicated, this treatment preferably results in contacting the oil with a solvent selective for aromatic hydrocarbons.
However, in the spirit of the invention, equivalent operations can also be employed, such as contacting with an adsorbent such as silica gel which is also suitable for the selective removal of aromatic hydrocarbons. Either before or after the selective removal of the aromatic hydrocarbons, the oil must be subjected to a wax removal operation, so as to remove a significant amount of the wax present in the oil.
As a specific example of the operation and utility of
According to the present invention, a gas oil was subjected to a catalytic cracking operation of the fluidized type. The diesel was boiling in the range of about
650 [deg.] To 1100 [deg.] F and was derived from a mixture of types of crude oil from West Texas or the like. The products of the catalytic cracking operation were fractionated and processed to provide a clarified oil boiling in the range of 700 [deg.] To 1100 [deg.] F. This clarified oil was then subjected to contact with a selective solvent consisting of phenol containing 7% water as a solvent modifying agent. The contact was made in a contact tower provided with 7 extraction stages, with injection of 2.8% water at the bottom of the tower. A 160% solvent treatment, relative to the feed, was used. Results of this treatment are given in the table below.
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2.8% water, 7 extraction stages, 1 water injection stage).
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Referring to the above table, it will be seen that the results of inspections of the feed and of the raffinate obtained from a phenol extraction are given. In addition, results are given as to the nature of the raffinate after it has been released from the wax in a ketone wax removal operation, with reduction of the raffinate to a pour point of. about 0 [deg.]. It should be understood that, as shown in the table, the raffinate was fractionated so as to ensure that the fraction boils within the lubricating oil boiling range of about 7000 to 1100 [deg.] F.
It will be observed that the final wax-free raffinate produced consisted of a lubricating oil having a viscosity index of 106, showing that the process, as run, was operative to provide a lubricating oil with a high viscosity index.
In this example, the initial gas oil, subjected to cracking, had a
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paraffinic compounds. After cracking, the clarified oil contained 67% aromatic compounds and 33% non-aromatic compounds, more than 85% of the non-aromatic compounds were of paraffinic type. This shows the substantial elimination of naphthenic compounds, achieved by catalytic cracking. Finally, after contact with solvent, the raffinate was analyzed again and it was found that the content of aromatic compounds was reduced to
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Two particularly important points must be considered from the previous results o First, the phenol extraction operation gave a final lubricating oil production of about 67% relative to the content of non-aromatic compounds in the oil subjected to phenol extraction. In the second place, the extraction of the phenol carried out was not carried out until complete removal of the aromatic compounds so that, by a slightly more rigorous extraction operation, a greater removal of the aromatic compounds could have been achieved, giving a product with a higher viscosity index. This was demonstrated by segregation of the non-aromatic portion of the raffinate by treatment with silica gel, after which this portion was determined to have a viscosity index of 119.
As yet another example to show the advantages of the process of the present invention, the following considerations are developed.
Regular high boiling point gas oil, boiling in the range of about 700 [deg.] To 1100 [deg.] F, can contain about 23% aromatic hydrocarbons, and 20% naphthenic hydrocarbons. Such an oil has a viscosity index of only about 65 and would not be considered a good feed material to be processed for the production of high viscosity lubricating oils. To demonstrate this, when treating such gas oil with phenol at 150 [deg.] F, using
<EMI ID = 14.1>
by carrying out the contacting in a tower containing four theoretical contact stages, the following results can be achieved.
<EMI ID = 15.1>
Referring to this table, it should be noted that the viscosity indexes given are for the phenol treated raffinate not released from the wax.
Depending on the wax content of the raffinate being treated, a wax removal operation would lower the reported viscosity indices by 10 to 30 units. It is apparent from these results that a phenol treatment of such gas oil would not be attractive for the production of high quality lubricating oil. This is especially true since a phenol treatment of about 200% is the maximum percentage treatment employed in practical industrial operations.
In contrast, however, if the gas oil in question is subjected to the process of the present invention, requiring the catalytic cracking of this oil and the fractionation of the boiling portion in the range of
7000 to 1100 [deg.] F, the following results of treatment with phenol can be obtained, using the conditions of the previous example.
<EMI ID = 16.1>
It will be noted from this table that, in the treatment of catalytically cracked gas oil with phenol, it is possible to obtain a product with a much higher viscosity index. In this case, a phenol treatment of 50 or
Only 60% is needed to give a lubricating oil having a viscosity index of 110, compared to the 300% treatment required in the treatment of virgin diesel. In addition to this, a somewhat better yield is obtained Due to the fact that a large part of the cost of an industrial plant depends on the extent of the treatment applied, great savings in the treatment with phenol to achieve a quality lubricating oil data are thus made possible.
CLAIMS.
1. A method of producing a lubricating oil, comprising the following phases: catalytic cracking of a boiling gas oil feed in the range of about 650 [deg.] To 1100 [deg.] F, fractionation of a fraction d oil from the cracked products, boiling in the range of about 700 [deg.] to 1100 [deg.] F, and then selectively removing the aromatic compounds from said fraction, whereby a lubricating oil with an index of high viscosity.