DD160613A1 - Verfahren zur solventextraktion von mineraloelen und kohlenwasserstoffgemischen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Solventextraktion von Mineral- und Altoelen. Die Erfindung hat das Ziel, insbesondere die Destilationskosten des Solventextraktionsverfahrens entscheidend zu senken, den Prozess effektiver zu gestalten und die Kapazitaet der vorhandenen Anlagen zu steigern. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemaessen Verfahrens ist die wesentliche Verbesserung der Solventraffination bei der Verarbeitung von Altoelen. Das erfindungsgemaesse Verfahren besteht aus einem Verfahren zur Solventextraktion von Mineraloelfraktionen bzw. anderen Kohlenwasserstoffgemischen und Altoelen in 2 Extraktionskolonnen im Gegenstrom, mit einem selektiven Loesungsmittel, wobei aus der ersten Kolonne (1) eine primaere Raffinat- und eine primaere Extraktloesung anfallen, gekennzeichnet dadurch, dass die primaere Extraktloesung vollstaendig bzw. zum Teil als Pseudoloesungsmittel zusammen mit dem Rohstoff bzw. separat in der oberen Kolonnenhaelfte bei teilweiser Substitution von reinem Loesungsmittel einer zweiten Kolonne (5) zugegeben, wobei die Temperatur des Pseudoloesungsmittel durch einen Waermeuebertraeger (13) eingestellt wird, und dass die aus der zweiten Kolonne (5) anfallende sekundaere Raffinstloesung bei verschiedenen Ausgangsprodukten getrennt und bei gleichen zusammen mit der primaeren Raffinatloesung in der nachfolgenden Destillation aufgearbeitet werden und das schliesslich das Loesungsmittel von der sekundaeren Extraktloesung getrennt wird.

Description

2 0.3 9 1 7

ü 1 /

2. II. 1978

Titel der Erfindung

Verfahren zur Solventextraktion von Mineralölen und Kohlenwasserstoffgem:b clien 1o

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Solventextraktion von Mineralölen und Kohlenwasserstoffgemischen, vorzugsweise von Schmierölfraktionen und Altölen mit Phenol.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Die konventionelle Extraktion bzw. Raffination von Schmierölkomponenten mit Phenol oder anderen spezifisch. schweren Lösungsmitteln führt man meistens in Gegenstromkolonnen derart durch, daß in der Kolonnenmitte, der Rohstoff und am Kopf der Kolonne das Lösungsmittel¹zugeführt werden. Am !Fuß der Kolonne werden ein Antisol- . vent bzw. ein Teil des anfallenden, lösungsmittelfreien Extraktes zugegeben oder das.Stoffgemisch wird abgekühlt, dadurch kommt es zur Ausbildung eines inneren Rücklaufes und damit zur Verbesserung des Extraktionseffektes. Am Kopf der Kolonne nimmt man die Raffinatlösung, die geringe Mengen an Lösungsmittel enthält, und am ühiß die aromaten- und lösungsmittelreiche Extraktlösung ab.

2.MRZ.

Beide Phasen werden destillativ aufgearbeitet, das Lösungsmittel führt man zur Extraktionskolonne zurück.

,Bei den verwendeten Lösungsmitteln zur Raffination von Mineralölfraktionen sind neben wasserhaltigem Phenol' t3j3i3anaerß !Furfurol, Kresol, Nitrobenzol und S0_p bekannt. Als Antisolvent kommt hauptsächlich Wasser zur Anwendung, weiterhin .werden Äthanol und Benzol verwendet. Die Zugabe von Wasser am Ifüß der Extraktionskolonne- führt auf Grund' der Veränderung des Lösevermögens bzw. der Selektivität des Lösungsmittels Phenols zu den einzelnen Kohlenwasserstoffgruppen zur Ausbildung des Rücklaufes.·

Bei der Extraktion von Mineralölen oder anderem Kohlenwasserstoffgemischen hat man zur Erreichung besserer Produktqualitäten auch versucht, den Prozeß in zwei, hintereinander geschalteten Kolonnen durchzuführen, wobei die Raffinatlösung oder das Raffinat zweimal mit Lösungs» mittel behandelt werden. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig.

Weben diesen konventionellen Verfahren ist ferner bekannt, daß man zwei Extraktionskolonnen 'zur Raffination einer Schmierölfraktion koppelt. Die in einer ersten Kolonne anfallende primäre Raffinatlösung wird in einem nachgeschalteten Extraktor mit reinem Lösungsmittel behandelt. Die sekundäre Extraktlösung aus der zweiten Kolonne kühlt man ab, wodurch·eine Trennung in eine lösungsmittelarme (Pseudoraffinatlösung) und eine lösungsmittelreiche (Pseudolösungsmittel) Phase erfolgt. Das Pseudolösungsmittel wird zur ersten Kolonne und dort im Gegenstrom zum Binsatzöl geführt. Aus der primären Extraktlösung,' der sekundären Raffinatlösung und der Päeudoraffinatlösung trennt man das Lösungsmittel ab und führt es zur zweiten Extraktionskolonne zurück. Auch' dieses Verfahren ist sehr aufwendig, problematisch ist die Steuerung der beiden Kolonnen auf Grund der zweifachen Kopplung und besonders der Rück~ führung; es sind weiterhin drei getrennte Destillationsstränge erforderlich und für die Verwendung des Pseudoraffinates

- 3 - /1 Q- t .7

gibt es nur wenig wirtschaftlich günstige Möglichkeiten. Bei allen Verfahren werden die Extrakte zum größten Teil als Heizölkomponenten eingesetzt.

Die verwendete lösungsmittelmenge pro Menge Einsatzprodukt F> ist mit ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeil; .des Extrakt iü^ep;^fQgi3S β es, Durch Modifikationen der- bekannten Verfahren ist man bestrebt, die zur Extraktion notwendige Menge an reinen Lösungsmittel bei unveränderten Raffinatausbeuten und -qualitäten möglichst gering zu halten. 1o

Ziel der Erfindung

Bs ist Ziel der Erfindung, insbesondere den Aufwand und die spezifischen Kosten der Lösungsmittelrückgewinnung des Solventextraktionsverfahrens entscheidend zu senken und den Prozeß variabler und effektiver zu gestalten. Desweiteren wird die Kapazität der vorhandenen Anlagen gesteigert. Dies ist wiederum für den Einsatz von RDC-Kolonnen besonders günstig. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, insbesondere die Solventraffination von Altölen zu verbessern.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Aufstellung von nur einer 2. Extraktionskolonne das Verfahren zur Solventextraktion so zu gestalten, daß ein !eil der oder die gesamten Mineralölfraktionen bzw. andere Kohlen~ wasserstoffgemische und Altöl in einer 1 „ Extraktionskolon~ ne im Gegenstrom mit einem Lösungsmittel behandelt werden, wobei eine primäre Raffinat- und eine primäre Extraktion sung,anfallen, und die Behandlung eines weiteren Teiles des gleichen oder eines anderen Rohstoffes in einer 2. Extraktionskolonne im Gegenstrom mit dem gleichen Lösungsmittel erfolgt und die gleichseitige Verarbeitung von 2 Produkten in einer Anlage ermöglicht wird.

Es wurde gefunden, daß die primäre Extraktlösung als Pseudolösungsmittel in der zweiten Extraktionskolonne bei gleichzeitiger Reduzierung der Menge an reinen Lösungsmittel genutzt wird, und daß die destillative Aufarbeltung der sekundären Extraktlösung in einem Strang und die der primären und sekundären Raffinatlösung in je einem Strang bei ter Verarbeitung von verschiedenen Rohstoffen bzw. in einem Strang gemeinsam beim Mnsatz nur eines Rohstoffes erfolgen. Die primäre Extraktlösung führt man entweder zusammen mit dem Rohstoff im mittleren oder . . separat im oberen Teil der zweiten'Kolonne zu. Es ist weiterhin möglich, nur einen Teil der primären Sxtraktlösmig als Pseudolösungsmittel zu verwenden und den Rest zusammen mit der sekundären Extraktlösung zu verarbeiten» Das 'abdestillierte Lösungsmittel wird zu den beiden Extraktionskolonnen zurückgeführt. Vorteil dieses Verfahrens ist, daß beide Kolonnen nur einfach gekoppelt sindo ' Das erfindungsgemäße SoIventextraktionsverfahren ermöglicht eine sehr flexible Prozeßgestaltung bei der Raffination von Mineralölfraktionen .bzw. extraktiven Trennung von anderen Kohlenwasserstoff gemischen in allen bekannten Extraktions- ·.- kolonnen.

Bei der Raffination von Schmierölfraktionen mittels Phenol ζ.Bo ist die gleichzeitige Verarbeitung von zwei verschied.enen Ölen in einer.Anlage mit zwei Raffinatsträngen möglich, • wo entweder zwei verschiedene Priachöle oder auch ein Έχisohöl und ein Altöl zum Einsatz kommen können, wobei die -Zugabe von Extrakten bei der Solventraffination von Altölen den # Raffinationseffekt wesentlich verbessert» In einer einsträngigen Anlage mit'zwei gleichen oder verschiedenen Extraktionskolonnen kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch nur eine Schmierölfraktion verarbeiten, beide Raffinatlö- · sungen werden zusammen destillativ. aufgearbeitet. In beiden Extraktionskolonnen wird von oben nach unten fal-.lend ein Temperaturgradient eingestellt» Daß erfolgt vorwiegend durch die Vorwärmung bzw» Kühlung der Produktströme und geringfügig .durch die Menge an Antisolvent.

-5-.20 3

Die Temperaturen !längen vom Jeweiligen Rohstoff ab, für Sohmierölfraktionen und Phenol als !lösungsmittel liegen die Temperaturen in den Extraktionskolonnen gewöhnlich zwischen 5o und 1oo ⁰G, vorzugsweise zwischen 6o und 9o ⁰G Als Temperaturgradienten sind 5 bis 25 ⁰C, vorzugsweise 1o feig gp ⁰G gebräuchlich. Die Teraperatürgradienten 'kön-:"' nen linear oder Die Mengen an Antisolvent richten sich nach den geforderten Raffinatqualitäten und -ausbeuten.

· -. .;. .

Das erfindungsgemäße Solventextraktionsverfahren ermöglicht es, in einer zweiten Extraktionekolonne teilweise reines Lösungsmittel durch die Zuführung von Extraktlösung au3 einer ersten Kolonne zu ersetzen, wobei das Lö~ sungsmittel der primären Extraktivsung nach der Zugabe in der ersten Kolonne noch ein zweites Mal genutzt wird und die in der primären Extraktlösung enthaltenen, aromatischen Ölbestandteile einen zusätzlichen Löseeffekt ausüben, der ebenfalls zu einer teilweisen Einsparung von reinen Losungsmittel in der zweiten Extraktionskolonne führt. Dadurch verringert sich die erforderliche Lösungsmittelmenge für die anfallenden Raffinate gleicher Menge und Qualität gegenüber einem konventionellen einstufigen Verfahren. Naoh der Hg. 1 wird z.B. eine Schmierölfraktion in der Kolonne 1 mit Phenol im Gegenstrora extrahiert. Das Einsatzprodukt wird durch Leitung 2 zugeführt, die Zugabe des Lösungsmittels Phenol erfolgt über Leitung 3 und am Ihiß der Kolonne befindet sich die Bintrittsleitung 4 für' das Antisolvent Wasser. In der Kolonne 5 wird als Einsatzprodukt über Leitung 6 eine andere oder die gleiche ."Fraktion eingesetzt. Das Phenol führt man der Kolonne über Leitung 7 zu, die Zugabe des Wassers erfolgt über Leitung 8. Die primäre Extraktlösung wird vom IHiß der ersten Kolonne mittels Pumpe über Leitung 9 abgezogen und der zweiten Kolonne als Pseudolösungsmittel-zugeführt, wobei die Zugabe sowohl über eine separate Leitung 1o im oberen Kolonnendrittel als auch über Leitung 11 zusammen, mit dem Einsatz-Öl, evtl. über eine Mischstrecke 12, möglich ist.

-⁶- 2Ü39 1 7

Zur Einstellung der erforderlichen Temperatur kann die Extraktlösung über einen Wärmeübertrager 13 gefördert v/erden.

Die Raffinatlösungen der Kolonne 1 und 5 gehen über Kopf ab und gelangen über die Leitungen 14 und 15 in zwei Strängen bei verschiedenen Einsatzprodukten bzw. zusammen in einem Strang bei einem Einsatzprodukt für beide Kolonnen zur Destillation, wo das Phenol abgetrieben wird. VIe sekundäre Extraktlösung zieht man über die^leitung 16 ab und arbeitet sie ebenfalls destillativ auf, wobei hier zunächst das Wasser als Azeotrop mit Phenol (Antisolvent) und danach das Phenol abgetrieben werden. Lösungsmittel und Antisolvent werden den Extraktionskolonnen wieder zugeführt. Es ist auch möglich, nur einen Teil der primären Extraktlösung als Pseudolösungsmittel zu verwenden und den

anderen Teil über Leitung 17 zusammen mit der sekundären Extraktlösung zur Destillation zu fördern.

Ausführungsbeispiele .

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen, näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt I¹Ig. 1 'eine Darstellung der erfindungsgemäßen Solventextraktion. ' . 25

• Beispiel 1

Zwei verschiedene Schmierölfraktionen wurden mit Phenol extrahiert, wobei jedes Einsatzöl separat in einer Kolonne nach dem konventionellen einstufigen Verfahren verarbeitet wurde.

a) Brightstock aus paraffinbasischem SU-Erdöl (entparaffiniert) mit den Kennwerten Dichte bei 50 ⁰C 0,912 g/cm³

Kinematische Zähigkeit bei 50 ⁰G · 470 mm²/s. Stockpunkt - 11 ⁰C

90	0C
80	0C
260	Ma.-
62	Ma.-
80

40	ρ mm~/s	0C
-24		C
80	0	C
70	0	Ma,-
230		Ma.-
72

"⁷" 201Q ι 7

und den Extraktionsparametern Temperatur am Kopf der Kolonne ^Temperatur am Fuß der Kolonne Verhältnis Lösungsmittel zu Öl sowie den Raffinatkenndaten

Ausbeute • Viskositätsindex

b) Altöl mit den Kennwerten

1o Dichte bei 20 ⁰C 0,890 g/cm³

Kinematische Zähigkeit bei 50 ⁰G Stockpunkt

und den Extraktionsparametern Temperatur am Kopf der Kolonne Temperatur am Fuß der Kolonne Verhältnis Lösungsmittel zu Öl sowie den Raffinatkenndaten Ausbeute

Viskositätsindex , 85

c) Die gleichen Einsatzöle wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei Kolonnen mit Phenol extrahiert, wobei die gesamte Extraktlösung der Kolonne 1 vom Brightstock als Pseudolösungsmittel der Extraktionskolon-

25 ne 5 zusammen mit dem Altöl zugegeben wurde. .'Folgende Parameter und Kennwerte wurden erreicht: : .-.

Kolonne 1 Kolonne 5

Temperatur am Kopf der Kolonne 90 ⁰C 80 ⁰G Temperatur am Fuß der Kolonne 80 ⁰C 70 ⁰C

Verhältnis reines Lösungsmittel

zu Einsatzöl 260 Ma,-#. 1oo Ma..-#

Raffinatausbeute 62 Ma.-# 73.Ma.~$

Viskositätsindex vom Raffinat 80 84 Ein Vergleich mit dem konventionellen Verfahren zeigt,

35 daß bei der Altölextraktion eine Phenolmenge von 130 Ma.-$ bezogen auf das Einsatzöl der zweiten. Kolonne eingespart werden kann, obwohl sich die Kennwerte.des Raffinates nur geringfügig änderten.

90	0G	90	0C
80	0C	80	0C
260	Ma.	110	Ma
•62	•Ma.	"63	Ma
80		78

Beispiel 2 ' -

Ein Brightstook entsprechend Beispiel 1a wurde in zwei Kolonnen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren extrahiert, wobei die gesamte primäre Extraktlösung der ersten Kolonne 1 als Pseudolösungsmittel im oberen Kolonnendrittel der zweiten Kolonne 5 angegeben wurde, Folgende Parameter und Kennwerte wurden erreioh'S?

Kolonne 1 Kolonne 5

1o Temperatur am Kopf der Kolonne Temperatur am Fuß der Kolonne Verhältnis reines lösungsmittel zu Einsatzöl '

Raffinatausbeute . "

15 Viskositätsindex vom Raffinat .

Gegenüber einer Extraktion naoh dem konventionellen Verfahren wird eine Phenolmenge von 150 Ma.~°fo bezogen.auf das Einsatzöl der zweiten Kolonne eingespart bei nur geringfügigen Veränderungen der Raffinatkennäaten.

Beispiel 3

a) Ein entparaffiniertes Vakuumdestillat II einer hyd~ rierten Fraktion aus paraffinbasischem Erdöl wird nach dem konventionellen Verfahren in einer Kolonne mit

'Phenol extrahiert. ' Kenndaten des Einsatzproduktes:

Dichte bei 20 ⁰C 0,89 g/cm³

Kinematische Zähigkeit bei 50 ⁰C . 46 mm²/s

Stockpunkt -17 G -

Extraktionsparameter:

Temperatur am Kopf der Kolonne 85 C Temperatur am Fuß'der Kolonne 70 C Verhältnis reines Lösungsmittel zu Öl 260 Ma.-#

Raffinationseffekt:

Raffinatausbeute 74 Ma,-fo

VI vom Raffinat , 88

- 20391

t>) Das gleiche Destillat wird in einer ersten Kolonne 1 mit Phenol im Gegenstrom auf Kasten der Ausbeute so stark extrahiert, daß ein Schraierölraffinat verbesserter Qualität anfällt und die gesamte anfallende, primäre Extraktlösung wird erfindungsgemäß in den oberen Teil einer zweiten Kolonne 5> wo ein Altöl entsprechend Beispiel Ils mXt ifrenol extrahiert wird, zugegehenj. wobei die Menge an reinen Lösungsmittel in der zweiten Kolonne gegenüber der konventionellen Raffination reduziert wird. Die Einsatzproduktmengen für die Kolonnen 1 und verhalten sich wie 1:1,3· Extraktionsparameter:

Temperatur am Kopf der Kolonne 15 Temperatur am I^uß der Kolonne

Verhältnis reines lösungsmittel zu öl

Raffinationseffekt:

Raffinatausbeute

VI vom Raffinat 2o

Ein Vergleich mit Beispiel 3a und 1b zeigt, daß die Ausbeuteminderung beim Vakuumdestillat durch eine höhere Ausbeute bei der Altölraffination wieder kompensiert wird, dadurch bleibt die Gesamtmenge an Schmierölkomponenten erhalten. Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die teilweise Herstellung von hochqualitativen Schmierölen bei unverändertem' Schmierölaufkommen. Ein Vergleich mit der konventionellen Altölraffination zeigt weiterhin, daß eine Phenolmenge von 150 Ma.-^ah bezogen auf die Einsatzölmenge der zweiten Kolonne eingespart werden kann.

Selbstverständlich kann das Verfahren außer bei den kontinuierlichen Gegenstromprozessen auch für die diskontinuierliche, stufenweise Extraktion Verwendung finden.

lon	ne 1	Kolonne 5	0G
85	0G	80	0C
70	0G	70	Ma.-
295	Ma.-*	£ 80	.Ma.-
	Ma.-?	6 77
92		85

Claims (3)

1. -¹⁰~ 2 0 3 9 17 - ;

   Erfindungsanspruch . '

   1. Verfahren zur Solventextraktion»von Mineralölfraktionen bzw. anderen Kolilenwasserstoffgemi sehen und Alt- . ölen in zwei Extraktionskolonnen im Gegenstrom mit einem selektiven Lösungsmittel, wobei aus der ersten Kolonne (1) eine primäre Raffinat- und eine primäre. IDxtraktlösung anfallen, gßkannaeiQhnet dadurch, daß die primäre Extraktlösung vollständig bzw. zum Teil als Pseudolösungsmittel zusammen mit dem Rohstoff bzw. separat in der oberen Kolonnenhälfte bei teilweiser Substitution, von reinem Lösungsmittel einer zweiten Kolonne (5) zugegeben wird., und daß die aus de-r zweiten Kolonne (5) anfallende sekundäre Raffinatlösung bei verschiedenen Ausgangsprodukten getrennt und bei gleichen zusammen mit der primären Raffinatlösung in der nachfolgenden Destillation aufgearbeitet wird und daß schließlich das Lösungsmittel von der sekundären Extraktlösung abgetrennt wird.
2. 2. V'erfahren nach Punkt 1 , gekennzeichnet dadurch, daß ' in den Extraktionskolonnen (1) und (5) unterschiedliche oder gleiche Mineralölfraktionen bzw. Kohlenwasserstoffgemische und Altöl verarbeitet werden und daß die· Extraktionsparameter in bekannter Weise mittels Temperaturgradient und Erzeugung eines inneren Rücklaufes am ΊΜΒ der Kolonne eingestellt werden, und daß die Temperatur des Pseudolösungsmittels durch einen Wärmeübertrager_#(1 3) eingestellt wird«
3. 3. "Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe der primären Extraktlösung'als Pseudolösungsmittel in allen Extraktionskolonnen und Bxtraktionsapparaten erfolgen kann.