DE2043849A1 - Process for the production of lubricating oil - Google Patents
Process for the production of lubricating oilInfo
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Description
Dipl.-Ing. EI D E N EI E R Dipl.-Chem. Dr. R U F F Dipl.-Ing. J. B EI E RDipl.-Ing. EI D E N EI E R Dipl.-Chem. Dr. R U F F Dipl.-Ing. J. B EI E R
7 STUTTGART 1 Neckarstraße 5O Telefon 22 7O517 STUTTGART 1 Neckarstrasse 5O Telephone 22 7O51
3. September 1970 R/FiSeptember 3, 1970 R / Fi
717 Fifth Avenue New York, N,Y. 10022 USA717 Fifth Avenue New York, N, Y. 10022 United States
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mineralischen Schmierölen hoher Qualität aus Ausgangsmaterialien, die bei bisherigen Industrieverfahren für die Herstellung solcher Produkte normalerweise nicht verwendet werden· Zusätzlich zu mineralischen Schmieröldestillaten und deasphaltierten Rückständen relativ hoher Qualität können Materialien mit hohen Prozentsätzen an Schwefel, Stickstoff und KohlenstoffrUckstanden, wie saure Öle und stärker verunreinigte deasphaltierte Öle, als Ausgangsmaterialien verwendet werden. DrUberhinaus ist eine große Anzahl von Produkten möglich. Schmieröle mit Viskositätsindexen bis zu ca. 150 oder mehr (ASTM-Bezeichnung: D-2270) mit teil-The invention relates to a process for the production of mineral lubricating oils of high quality from starting materials used in previous industrial processes for Manufacture of such products are not normally used · In addition to mineral lubricating oil distillates and relatively high quality deasphalted residues can contain materials with high percentages of sulfur, nitrogen and carbon residues, such as acidic oils and stronger contaminated deasphalted oils, can be used as starting materials. In addition, there are a large number of Products possible. Lubricating oils with viscosity indices up to approx. 150 or more (ASTM designation: D-2270) with partial
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weiser oder sogar vollständiger aromatischer Sättigung sind möglich. Das Verfahren ist auch wirtschaftlicher als bisherige Methoden zur Herstellung von ölen mit hohem Viskositätsindex, zu denen Lösungsmittel-Behandlung, Entwachsen und Veredeln gehören· Nach der Erfindung werden solche öle durch Hydrocracken des mineralischen ölmaterials hergestellt, während es mit einem Nickel und Wolfram oder Molybdän enthaltenden Katalysator zusammen mit Boroxid auf einem Aluminiumoxid-Träger in Kontakt steht. Die durch Hydrocracken erhaltenen Materialien mit Schmierölviskosität werden dann über einem Hydrierungskatalysator hydriert, wodurch ein öl mit hohem Viskositätsindex erzeugt wird. So wird bei einer Ausführungsform der Erfindung ein mineralisches Schmieröl mit hohem Viskositätsindex hergestellt, indem man beispielsweise einen deasphaltierten Rückstand oder ein rohes schweres Schmieröldestillat in einem zweistufigen Verfahren behandelt· Das Ausgangsmaterial wird zuerst durch katalytisches Hydrocracken und dann durch katalytisches Hydrieren behandelt und kann für die Herstellung eines veredelten Produkts fraktioniert und entwachst werden. Katalysatoren wie Nickel-Wolframat auf Boroxid-Aluminiumoxid beziehungsweise Nickel-Molybdat auf Aluminiumoxid werden in den beiden Stufen verwendet. Die Katalysatoren werden vorzugsweise in geschwefelter Form eingesetzt.wise or even complete aromatic saturation are possible. The process is also more economical than previous methods of producing high viscosity index oils, including solvent treatment, dewaxing and refining oils are prepared by hydrocracking the mineral oil material while it is in contact with a catalyst containing nickel and tungsten or molybdenum along with boron oxide on an alumina support. The materials obtained by hydrocracking with lubricating oil viscosity are then hydrogenated over a hydrogenation catalyst, producing a high viscosity index oil. Thus, in one embodiment of the invention, a mineral lubricating oil with a high viscosity index is produced, by treating, for example, a deasphalted residue or a crude heavy lubricating oil distillate in a two-step process. The starting material becomes treated first by catalytic hydrocracking and then by catalytic hydrogenation and can be fractionated and dewaxed to produce a refined product will. Catalysts such as nickel tungstate on boron oxide-aluminum oxide or nickel molybdate on aluminum oxide are used in the two stages. The catalysts are preferably used in sulfurized form.
Viele der heute angewandten Raffinierungstechniken zur Herstellung von mineralischen Schmierölen hoher Qualität mit hohen Viskositätsindexen besitzen gewisse unerwünschte Eigenschaften. Die Herstellung von veredelten ölen mit einem Viskositätsindex von 95 durch bekannte Fraktionierung»·Many of the refining techniques used today for Production of high quality mineral lubricating oils with high viscosity indices have certain undesirable effects Properties. The production of refined oils with a viscosity index of 95 by known fractionation »·
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und LÖsungsmittel-Extraktions-Verfahren von Vakuumdestillaten oder deasphaltierten Rückständen und das darauffolgende Entwachsen und Veredeln mit Säure, Ton oder Sauerstoff ergibt z.B. normalerweise eine Ausbeute von ca. 50 bis 65 Volumenprozent. Durch die Erfindung lassen sich jedoch Ausbeuten von ca. 60 bis 80 Volumenprozent öle mit einem Viskositätsindex von 95 auf entwachster Basis und Ausbeuten von ca. 40 Volumenprozent oder mehr öle mit Viskositätsindexen von ca. 120 und mehr auf entwachster Basis herstellen. and solvent extraction processes from vacuum distillates or deasphalted residues and the subsequent dewaxing and refining with acid, clay or oxygen for example, normally gives a yield of about 50 to 65 volume percent. With the invention, however, yields of about 60 to 80 percent by volume of oils can be achieved a viscosity index of 95 on a dewaxed basis and yields of about 40 volume percent or more oils with viscosity indices of approx. 120 and more on a dewaxed basis.
Die durch das Verfahren der Erfindung behandelten Schmieröle haben eine Schmieröl-Viskosität bei ca. 1000C (2100F.) und sind hauptsächlich Materialien, von denen wenigstens ' ca. 90 Gewichtsprozent einen Siedepunkt über ca. 315°C (6000F.) haben; das Ausgangsmaterial ist vorzugsweise ein Rückstand, von dem wenigstens ca. 90 Gewichtsprozent einen Siedepunkt über ca. 54O°C (10000F.) haben. Die Ausgangsmaterialien sind normalerweise öle mit einem Viskositätsindex von wenigstens ca. 50, z.B. ca. 50 bis 80 oder sogar ca. 70 bis 80 und lassen sich aus paraffinischen oder Rohölen auf gemischter Basis gewinnen. Das durch das Verfahren der Erfindung gewonnene Voll- oder MehrbereichsÖl mit Schmieröl-Viskosität hat einen Viskositätsindex im Bereich von wenigstens ca. 90 bis ca. 150 oder mehr, wobei der Viskositätsindex des Produkts wenigstens um ca. 20, vorzugsweise wenigstens um ca. 30 höher liegt als der des Ausgangsmaterials· Sowohl das Kohlenwasserstoff-Ausgangstnaterial als auch das Produkt mit Schmieröl-Viskosität aus der Hydrierungsreaktion haben einen beträchtlichen Siedebereich, z.B. einen Bereich von wenigstens ca. 55°C (100°F.), oft von wenigstens ca. 110°C (ca. 2000F.). Das Kohlenwasserstoff-The treated by the method of the invention, lubricating oils have a lubricating oil viscosity at about 100 0 C (210 0 F.) and are mainly materials of which at least 'about 90 percent by weight of a boiling point above about 315 ° C (600 0 F .) to have; the starting material is preferably a residue of which at least about 90 percent by weight have a boiling point above about 54O ° C (1000 0 F). The starting materials are usually oils with a viscosity index of at least about 50, for example about 50 to 80 or even about 70 to 80, and can be obtained from paraffinic or crude oils on a mixed basis. The full- or multigrade oil of lubricating oil viscosity obtained by the process of the invention has a viscosity index in the range of at least about 90 to about 150 or more, with the viscosity index of the product being at least about 20, preferably at least about 30 higher Both the hydrocarbon feedstock and the lubricating oil viscosity product from the hydrogenation reaction have a substantial boiling range, e.g., a range of at least about 55 ° C (100 ° F.), often at least about 110 ° C (approx. 200 0 F.). The hydrocarbon
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material hat vorzugsweise eine spezifische Dispersion (ASTM-Bezeichnung: D-1218) im Bereich von ca. 105 bis 165, wohingegen die spezifische Dispersion des Produkts mit Schmler-Öl-Viskosität vorzugsweise im Bereich von ca» 100 bis 110 liegt« Das Verfahren der Erfindung eignet sich Insbesondere für die Behandlung von Ausgangsmaterialien mit einer spezifischen Dispersion im Bereich von ca. 135 bis 165, Diese Materialien sind die stärker verunreinigten mit größeren Mengen an Aromaten, die häufig nur der Fraktionierung und Deasphaitierung unterzogen worden sind. So kann dieses Verfahren diese wirtschaftlich billigeren Materialien für die Herstellung von Schmierölen hoher Qualität mit großen Ausbeuten ausnutzen»material preferably has a specific dispersion (ASTM designation: D-1218) in the range from approx. 105 to 165, whereas the specific dispersion of the product with Schmler oil viscosity preferably in the range from about 100 to 110. The method of the invention is particularly suitable for the treatment of starting materials with a specific dispersion in the range from approx. 135 to 165, these Materials are the more heavily contaminated with larger amounts of aromatics, which are often just fractionated and have undergone deasphaiting. So this process can make these economically cheaper materials for the production of high quality lubricating oils with high yields »
Das Hydrocracken des Materials, zu dem auch das Ringöffnen und normalerweise auch eine Entschwefelung und Befreiung von Stickstoff gehört, wird in Kontakt mit einem Katalysator durchgeführt, der Nickel sowie Molybdän und/oder Wolfram enthält, die zusammen mit Boroxid auf einer katalytisch aktiven Aluminiumoxid-Basis gehalten sind. Die Metalle des Katalysators können in Form freier Metalle oder in Form von Verbindungen als Oxide und Sulfide vorhanden sein, wobei die Sulfidform bevorzugt ist· Beispiele solcher Mischungen oder Verbindungen sind Nickelmolybdat oder Wolframat (oder Thiomolybdat oder Thiowolframat). Diese katalytischen Bestandteile werden zusammen mit Boroxid in auf katalytisch aktivem Aluminiumoxid niedergeschlagener Form angewendete Der Katalysator setzt sich zusammen aus geringen, katalytisch wirksamen Mengen an Nickel, Wolfram und/oder Molybdän und Boroxid auf der Aluminium-Basis* Nickel kann oftThe hydrocracking of the material, to which also the ring opening and usually a desulphurisation and removal of nitrogen is part of being in contact with a catalyst carried out, the nickel and molybdenum and / or tungsten contains, which together with boron oxide on a catalytic active alumina base are kept. The metals of the catalyst can be in the form of free metals or in the form of Compounds may be present as oxides and sulfides, the sulfide form being preferred. Examples of such mixtures or compounds are nickel molybdate or tungstate (or Thiomolybdate or thio tungstate). These catalytic components, together with boron oxide, are catalytically active Alumina deposited form applied The catalyst is composed of small, catalytic effective amounts of nickel, tungsten and / or molybdenum and boron oxide on the aluminum base * Nickel can often
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ca« 1 bis 40 Gewichtsprozent des Katalysators ausmachen,, vorzugsweise ca« 2 bis 10 Prozent, wobei die Gesamtmenge an Wolfram und Molybdän ca. 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise ca. 10 bis 20 Prozent des Katalysators auf Metalloxid-Basis ausmacht« Das Boroxid ist vorzugsweise in einer Menge von ca« 2 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, vorhanden, während das Aluminiumoxid der Hauptbestandteil des Katalysators ist, beispielsweise der wesentliche Restbestandteil der Zusammensetzung·ca «make up 1 to 40 percent by weight of the catalyst, preferably about 2 to 10 percent, the total amount of tungsten and molybdenum approx. 5 to 30 percent by weight, preferably approximately 10 to 20 percent of the metal oxide based catalyst makes up «The boron oxide is preferably in an amount of about« 2 to 10 percent by weight, based based on the total weight of the catalyst, while the alumina is the main constituent of the catalyst, e.g. the essential remainder the composition
Die in der Stufe des Hydrocrackens verwendete Katalysatorzusammensetzung der Erfindung kann hergestellt werden indem die Nickel-, Wolfram-, Molybdän- und Boroxidbestandteile dem Aluminiumoxid nach verschiedenen in der Fachwelt bekannten Methoden, zugesetzt werden, beispielsweise durch Imprägnierung, Fällung und Mitfällung unter Verwendung geeigneter Verbindungen der Metalle und des Bors. Beispielsweise können Aluminiumoxid-Partikel, die Boroxid oder ein Material, das beim Erhitzen Boroxid ergibt, enthalten, mit wäßrigen, Nickel und Wolfram und/oder Molybdän enthaltenden Ammoniaklösungen oder anderen wäßrigen Lösungen aus wasserlöslichen Bestandteilen von Nickel und Wolfram und/oder Molybdän gemischt werden, so daß die Metallbestandteile auf dem Grundmaterial absorbiert werden. Die andere Möglichkeit besteht darin, die fördernden Materialien auf dem Boroxid enthaltenden Aluminiuraoxid-Grundmaterial durch geeignete Reaktion einer wäßrigen Aufschlämmung des wasserunlösliche Salze der fördernden Metalle enthaltenden Trägers zu fällen. Die Boroxid enthaltenden Bestandteile können entweder vor oder nach dem Mischen mit den Nickel- und Wolfram- und/oderThe catalyst composition used in the hydrocracking stage of the invention can be prepared by adding the nickel, tungsten, molybdenum and boron oxide components to the aluminum oxide by various methods known in the art, for example by impregnation, precipitation and coprecipitation using suitable compounds of metals and boron. For example, aluminum oxide particles can contain boron oxide or a material which, when heated, yields boron oxide, with aqueous ammonia solutions containing nickel and tungsten and / or molybdenum or other aqueous solutions Solutions of water-soluble components of nickel and tungsten and / or molybdenum are mixed so that the metal components are absorbed on the base material will. The other possibility is to place the promoting materials on the boron oxide-containing alumina base material by suitable reaction of an aqueous slurry of the water-insoluble salts of the promoting To precipitate the carrier containing metals. The boron oxide-containing ingredients can either be before or after mixing with the nickel and tungsten and / or
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Molybdän-Bestandteilen zu Makrogröße geformt werden* Der Katalysator kann getrocknet und calcinlert werden, z«.B« bei Temperaturen von ca«, 42S bis ca, 65O°C (ca«, 800 bis 12000F.) oder etwas darüber* Vor dem Gebrauch wird der Katalysator vorzugsweise bei erhöhter Temperatur geschwefelt» Molybdenum components can be formed into macro-size * The catalyst can be dried and calcined, e.g. at temperatures from approx. 42S to approx. 650 ° C (approx. 800 to 1200 0 F.) or slightly above * Before the catalyst is preferably sulphurised at an elevated temperature during use »
Die Stufe des Hydrocrackens wird unter Bedingungen ausgeführt, die das Ausgangsmaterial selektiv eracken sollen, so daß das Aufbrechen der aromatischen lind naphtenisehen Ringe eher gefördert wird als das Aufspalten ¥on Ketten in Bestandteile Mt niedrigeres?! Molekulargewicht» Zu diesen Bedingungen gehört eiaie T&siperatur von ca· 28S bis ca« 470°C (ca. 725 bis 875?F.), vorzugsweise ca. 400 bis 455° fca»75obis 850oF»)· Zu.den wsiteren Reaktionsbedingungen gehört oft ein Wasserstoff«Partialdruck im Bereich von ca. 70 bis 35C atu (lOOObis 5000 psigc), vorzugsweise ca. 105 bis 210 atü (1500 bis 3000 psig)· Bei der Herstellung von Ölen mit einem VI von 95 nach der Erfindung kann Cracken soweit stattfinden, daß ca« 5 bis 10 Volumenprozent des Produkts aus der Stufe des Hydrocrackens ein Material mit einem Siedepunkt unterhalb ca« 315°C (ca. 600°F») iste Bei der Herstellung von Ölen mit einem VI von 120, können ungefMhr 30 bis 40 Volumenprozent des Produkts aus der Stufe des Hydrocrackens aus selchen Materialien bestehen« Die Menge an beim Hydrocracken verwendeten freien Wasserstoff kann im allgemeinen ca· 178nm3 bis 890nm3 ClOOO bis 5000 SCF/barrel}, vorzugsweise ca. 267nm3 bis 534ot3 ClSOO bis 3000 SCF/barrel) pro m Kohlenwasserstoff-Aiisgangssaateri»! betragen· Die Gewicht-RaumgeschwincSigkait pro Stunde (WHEV), die Ge-The hydrocracking stage is carried out under conditions which are intended to selectively crack the starting material, so that the breaking of the aromatic and naphthenic rings is promoted rather than the breaking of chains into constituents of lower ?! Molecular weight "These conditions include eiaie T siperatur of approx · 28S to about" 470 ° C (about 725 to 875? F.), Preferably about 400 to 455 ° fca "75obis 850 o F») · Zu.den wsiteren reaction conditions Often includes a hydrogen partial pressure in the range of about 70 to 35C atu (100 to 5000 psig c ), preferably about 105 to 210 at (1500 to 3000 psig). In the manufacture of oils with a VI of 95 according to the invention Cracking can take place to such an extent that about 5 to 10 percent by volume of the product from the hydrocracking stage is a material with a boiling point below about 315 ° C (about 600 ° F) About 30 to 40 volume percent of the product from the hydrocracking stage consists of these materials. The amount of free hydrogen used in hydrocracking can generally be about 178nm 3 to 890nm 3 1000 to 5000 SCF / barrel}, preferably about 267nm 3 to 534ot 3 ClSOO to 3000 SCF / barrel) per m of hydrocarbon Ai isgangssaateri »! The weight-space-velocity sigkait per hour (WHEV), the
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Wichtseinheiten an Ausgangsmaterial, die pro Stunde in die Reaktionsaone pro Gewichtseinheit Katalysator eingegeben werden, werden oft im Bereich von ca» 0,3 bis 3, vorzugsweise ca· 0,5 bis 2 liegen» Der Reaktor-Abfluß aus der 1. oder Hydrocrack-Stufe kann entspannt werden» üBi zu verhindern, daß Schwefelwasserstoff und Ammoniak zur Hydrierungsstufe kommen, aber das ist insbesondere dann nicht notwendig, wenn unedle Metall-Hydrierungskat a·* lysatoren in äer Hydrierungsstufe- verwendet werden. Wenn gewünscht, können auch alle leichten Kohlenwasserstoffe aus dem Awsgangsmaterial für die Hydrierungsstufe entfernt werden·Units of weight of raw material, which per hour in entered the reaction aone per unit weight of catalyst are often in the range of approx »0.3 to 3, preferably about 0.5 to 2 »The reactor effluent from the 1st or hydrocracking stage can be relaxed» üBi to prevent hydrogen sulfide and ammonia come to the hydrogenation stage, but this is especially not necessary if base metal hydrogenation catalyst a * lysers in the hydrogenation stage can be used. if if desired, any light hydrocarbons can also be removed from the feedstock for the hydrogenation step will·
SehtPJLeröl aus dar Hydrocrack-Stufe wird einer Hydrierung · untersogen, bei der Schmieröl 9 vorzugsweise das im wesentlichen über den vollen Bereich gehende Schmieröl, aus der Hydrocrack-Stufe in Anwesenheit von Wasserstoff mit einem festen Hydrierungskatalysator bei einer Temperatur von ca« 285 bis ca» 4400C Cca« 550 bis 825°F.), vorzugsweise ca. 315 bis 425°C (ca. 600 bis SOO0P.), in Berührung ge« bracht wird« Vorzugsweise beträgt die in der zweiten Stufe angewandte Temperatur wenigstens ca. 28°C (50°P.) weniger als die Temperatur der ersten Stufe zur optimalen Entfärbung und Sättigung. Zu den anderen Reaktionsbedingungen gehören oft Drücke von ca. 70 bis 350 atü (1000 bis 5000 psig), vorzugsweise ca. 105 bis 210 atü (1500 bis 3000 psig)» Raumgeschwindigkeiten CWHSV) von ca. 0,3 bis 5, vorzugsweise ca. 0,5 bis 3, und ein Verhältnis von moieküiärem Wasserstoff au Ausgangsmaterial von ca. 9Onm3 bis 625nra3 C500 bis 3500 SCF/barrel) Wasserstoff pro m3 Kohlenwasserstoff »Ausgangsmaterial s vorzugsweise ca· 267nm3 bis 445nm3 ClSOO bis 2500 SCF/barrel) Wasserstoff pro m3 Kohlenwaßserstof £-Ausgangsnsaterial ·SehtPJLeröl from the hydrocracking stage is subjected to a hydrogenation, in which lubricating oil 9 preferably the substantially over the full range lubricating oil, from the hydrocracking stage in the presence of hydrogen with a solid hydrogenation catalyst at a temperature of approx. 285 to approx. 440 0 C cca "550th to 825 ° F), preferably about 315 to 425 ° C (about 600 to SOO 0 is P.), into contact ge""preferably, the applied in the second stage temperature is at least about .28 ° C (50 ° P.) Less than the temperature of the first stage for optimal decolorization and saturation. The other reaction conditions often include pressures of about 70 to 350 atmospheres (1000 to 5000 psig), preferably about 105 to 210 atmospheres (1500 to 3000 psig) »space velocities (CWHSV) of about 0.3 to 5, preferably approx. 0.5 to 3, and a ratio of molar hydrogen to starting material of approx. 9Onm 3 to 625nra 3 C500 to 3500 SCF / barrel) hydrogen per m 3 hydrocarbon »starting material s preferably approx.267nm 3 to 445nm 3 C100 to 2500 SCF / barrel) hydrogen per m 3 hydrocarbon base material
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Der bei der Hydrierung verwendete feste Katalysator ist vorzugsweise ein gegen Schwefel widerstandsfähiger Hydrierungskatalysator aus unedlem Metall, wie er bei der Hydrierung von schwären Petroleumölen gewöhnlich verwendet wird. Beispiele geeigneter katalytischer Bestandteile sind Zinn, Vanadin, Elemente der Gruppe VIB des periodischen Systems, wie Chrom, Molybdän und Wolfram, und Metalle der Eisengruppe, wie Eisen, Cobalt und Nickel. Diese Metalle sind in geringen, katalytisch wirksamen Mengen vorhanden, beispielsweise in Mengen von ca. 2 bis 30 Gewichtsprozent des Katalysators und können in elementarer Form oder als Verbindungen, wie die Oxide oder Sulfide, vorliegen, wobei die Sulfidform die bevorzugte ist· Mischungen aus diesen Materialien oder Verbindungen von zwei oder mehr Oxiden oder Sulfiden können verwendet werden. Mischungen oder Verbindungen der Eisengruppen-Metalloxide oder —sulfide mit den Oxiden oder Sulfiden der Gruppe VlB stellen z.B. sehr zufriedenstellende Katalysatoren dar. Beispiele solcher Mischungen oder Verbindungen sind Nickelmolybdatj-wolframat oder -chromat (oder -thiomolybdatj-thiowolframat oder -thiochromat) oder Mischungen aus Nickeloder Cobaltoxiden mit Molybdän, Wolfram- oder Chromoxiden. Wie der Fachwelt bekannt ist und wie die spezifischen Beispiele unten zeigen, werden diese katalytischen Bestandteile im allgemeinen in auf einen geeigneten Träger aus einem feuerfesten Oxid aufgebrachter Form verwendet, z.B. auf einem vorwiegend calcinierten oder aktivierten Aluminiumoxid· Um unangemessenes Cracken zu verhindern, haben der Katalysator-Grundstoff und andere Bestandteile nur eine geringe oder keine Kohlenwasserstoff crackende Aktivität. Normalerweise werden nicht mehr als ca. 5 Volumenprozent,The solid catalyst used in the hydrogenation is preferably a hydrogenation catalyst resistant to sulfur made of base metal, such as is commonly used in the hydrogenation of black petroleum oils will. Examples of suitable catalytic constituents are tin, vanadium, elements of group VIB of the periodic Systems such as chromium, molybdenum and tungsten, and metals of the iron group such as iron, cobalt and nickel. These metals are present in small, catalytically effective amounts, for example in amounts of about 2 to 30 percent by weight of the catalyst and can be in elemental form or as compounds such as the oxides or sulfides, the sulfide form being the preferred · mixtures of these materials or compounds of two or more oxides or sulfides can be used. Mixtures or compounds of the iron group metal oxides or sulfides with the oxides or sulfides of group VIB are, for example, very satisfactory catalysts. Examples of such mixtures or compounds are nickel molybdate tungstate or chromate (or thiomolybdate thiotungstate or thiochromate) or mixtures of nickel or Cobalt oxides with molybdenum, tungsten or chromium oxides. As is known in the art and as are the specific examples show below, these catalytic ingredients are generally in a suitable carrier of a refractory oxide applied form, e.g. on a predominantly calcined or activated aluminum oxide To prevent improper cracking, the catalyst base and other ingredients have only one little or no hydrocarbon cracking activity. Usually no more than approx. 5 percent by volume,
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vorzugsweise nicht mehr als ca· 2 Volumenprozent des Ausgangsmaterials in der zweiten oder Hydrierungsstufe zu Materialien mit einem Siedepunkt unterhalb ca. 315°C (60Q0F0) gecrackt. Allgemein verwendete Katalysatoren enthalten ca. 1 bis 10 Gewichtsprozent eines Metalls der Eisengruppe und ca. 5 bis 25% eines Metalls der Gruppe VIB (als Oxid berechnet)ο Vorteilhafterweise wird als Katalysator Nickelmolybdat oder Cobaltmolybdat auf einem Aluminiumoxidträger verwendet. Solche bevorzugten Katalysatoren lassen sich nach dem im US-Patent 2 938 002 beschriebenen Verfahren herstellen·preferably no more than about 2 percent by volume of the starting material is cracked in the second or hydrogenation stage to materials having a boiling point below about 315 ° C (60Q 0 F 0 ). Commonly used catalysts contain approx. 1 to 10 percent by weight of a metal from the iron group and approx. 5 to 25% of a metal from group VIB (calculated as oxide) ο It is advantageous to use nickel molybdate or cobalt molybdate on an aluminum oxide support as the catalyst. Such preferred catalysts can be prepared by the process described in US Pat. No. 2,938,002.
Andere geeignete Hydrierungskatalysatoren, die beim Verfahren der Erfindung angewandt werden können, sind unter anderem solche der Platingruppenmetalle. Solche Katalysatoren haben oft eine geringe, katalytisch wirksame Menge, etwa 0,05 bis 2, vorzugsweise ca. 0,1 bis 1 Gewichtsprozent eines Metalls oder mehrerer Metalle der Platingruppe auf einem Feststoffträger, insbesondere einem aktiven Aluminiumoxid. Geeignete Metalle der Platingruppe sind unter anderem Platin, Palladium, Rhodium und Ruthenium, wobei Platin bevorzugt wird.Other suitable hydrogenation catalysts which can be used in the process of the invention include those of the platinum group metals. Such catalysts often have a small, catalytically effective amount, about 0.05 to 2, preferably about 0.1 to 1 percent by weight of a metal or more metals of the platinum group on a solid support, in particular an active alumina. Suitable platinum group metals include platinum, palladium, rhodium and ruthenium, with platinum preferred wi r d.
Sowohl die in der Hydrocrack- als auch die in der Hydrierungsstufe nach dem Verfahren der Erfindung verwendeten Katalysatoren sind vorzugsweise in der Reaktionszone als Festbett angeordnet« Solche Festbett-Katalysatoren sind normalerweise Teilchen mit Makrogröße, z.B. mit einem Durchmesser von ca· 0,4mm bis 6,4mm (1/64 inch bis 1/4 inch), vorzugsweise ca· 1,6mm bis 3,2mm (1/16 inch bis 1/8 inch) und mit einer Länge von ca· 0,4mm bis 25mmBoth those in the hydrocracking and those in the hydrogenation stage Catalysts used in the process of the invention are preferably in the reaction zone as Fixed Bed Arranged «Such fixed bed catalysts are usually macro-sized particles, e.g. Diameter from about 0.4mm to 6.4mm (1/64 inch to 1/4 inch), preferably about 1.6mm to 3.2mm (1/16 inch to 1/8 inch) and with a length of about 0.4mm to 25mm
109811/1854109811/1854
A 12 694 - 10 -A 12 694 - 10 -
(1/64 inch bis 1 inch) oder mehr, vorzugsweise ca» 3,2mm bis 12,7mm (ca· 1/8 bis 1/2 inch). Diese Katalysatoren können durch Extrudieren, Tablettieren oder andere ge~ eignete Verfahren hergestellt werden*(1/64 inch to 1 inch) or more, preferably about 3.2mm to 12.7mm (about 1/8 to 1/2 inch). These catalysts can be produced by extrusion, tabletting or other suitable processes *
Die Hydrierung schafft eine zusätzliche aromatische Sättigung, Farbverbesserung und Stabilität gegen Oxydation und Korrosion. Eine zusätzliche Farbverbesserung läßt sich erzielen, indem man den Abfluß aus der Hydrierung einer Behandlung mit ultraviolettem Licht unterzieht. Es wurde gefunden, daß diese Behandlung die Farbe der dunkleren Öle beträchtlich aufhellt, ein überraschendes Ergebnis, da normalerweise eine solche Behandlung den gegenteiligen Effekt bewirkt· Der * Reaktor-Abfluß aus der Hydrierungsstufe kann entspannt werden, um Wasserstoff für eine mögliche Rückführung zu gewinnen, und kann einem Dampf~ Abstreifer zuz Entfernung von überschüssigen, leichtenhydrierten Bestandteilen zugeführt werden» Das Öl kann dann fraktioniert und die Schmierölfraktionen entwachst werden· Diese Entwachsungsstufe kann beispielsweise durch Pressen oder durch Entwachsen mit einem Lösungsmittel unter Verwendung von Methyläthylketon und Toluol als Lösungsmittel-S-fStem durchgeführt werden· Das Entwachsen kann auch vor der anfänglichen Hydrocrack-Stufe durchgeführt werden, aber vorzugsweise geschieht diss nach Vollendung der Hydrierung· Eine weitere Nachbearbeitung oder Veredelung ist nicht nötig· Ausbeuten von ca. 60 bis 80 Volumenprozent, bezogen auf das Rohmaterial„ an Ölen mit einem VI von 95 sind nichts Ungewöhnliches, und veredelte Grundöle mit yiskosltätsindexen von 120 und mehr lassen sich in wirschaftlichen Ausbeuten z»B. im Bereich vonThe hydrogenation creates an additional aromatic saturation, color improvement and stability against oxidation and corrosion. Additional color enhancement can be achieved by subjecting the effluent from the hydrogenation to treatment with ultraviolet light. This treatment has been found to lighten the color of the darker oils considerably, a surprising result since normally such a treatment has the opposite effect and can be fed to a steam scraper to remove excess, lightly hydrogenated constituents. »The oil can then be fractionated and the lubricating oil fractions can be dewaxed This dewaxing stage can be carried out, for example, by pressing or by dewaxing with a solvent using methyl ethyl ketone and toluene as solvents-S- The dewaxing can also be carried out before the initial hydrocracking stage, but it is preferably done after the hydrogenation is complete Oils with a VI of 95 are nothing unusual, and refined base oils with yiskosity indices of 120 and more can be used in economic yields, for example. In the range of
109811/1854109811/1854
A 12 694A 12 694
- 11 -- 11 -
ca· 40 Volumenprozent und mehr erhalten*get approx 40 percent by volume and more *
Das folgende Beispiel erläutert das Verfahren der Erfindung. The following example illustrates the method of the invention.
Deasphaltierter Petroleum-Rückstand wurde einer isothermen Reaktor~Einheit mit einem Katalysator aus Nickel-Wolf ramat auf Boroxid-Aluminiumoxid in der ersten oder Hydrocrack-Stufe und einem Katalysator aus Nickel-Kolybdat auf Aluminiumoxid in der zweiten oder Hydrierungsstufe zugeführt« Die Katalysatoren hatten Makrogröße und waren vorgeschwefelt» Das verwendete Ausgangsmaterial hatte die folgenden EigenschaftensDeasphalted petroleum residue was added to an isothermal reactor unit with a nickel-wolf catalyst ramat on boron oxide-aluminum oxide in the first or Hydrocracking stage and a nickel-colybdate catalyst on alumina fed in the second or hydrogenation stage «The catalysts were macro-size and were pre-sulphurized »The starting material used had the following characteristics
Tabelle 1 zählt Betriebsbedingungen und Untersuchungen von entwachstem Öl für Operationen mit nominellem VI von 100 und 130 auf«Table 1 counts operating conditions and investigations of dewaxed oil for operations with nominal VI of 100 and 130 on «
10981 -1/185410981-1/1854
A 12 694 A 12 694
11
1
(700)(775)
(700)
(1. und 2, Stufe)Pressure, atü (pslg),
(1st and 2nd stage)
370413
370
;s »0
; s
370 (700)435 (815)
370 (700)
(1. Stufe),0C (Jp.)
(2. Stufe),0C (0P.)Temperature (1 "level)
(1st stage), 0 C (Jp.)
(2nd stage), 0 C ( 0 P.)
1.51.0
1.5
(2. Stufe)WHSV (1st stage)
(2nd stage)
(ί, und 2o Stufe)H 5 rate, nm 3 / m 3 (SCP / bbl)
(ί, and 2o level)
Ausbeute, Volumenprozent 61 Dichte, 0API 28,7Yield, volume percent 61 density, 0 API 28.7
Flammpunkt, 0C (0P..) 207 (405) Viskosität, SUS/ 37,8°C(1000P0 ) 605,8 Viskosität,SUS/99°C{2100Po) VI (D-2270)Flash point, 0 C ( 0 P ..) 207 (405) Viscosity, SUS / 37.8 ° C (100 0 P 0 ) 605.8 Viscosity, SUS / 99 ° C {210 0 Po) VI (D-2270)
Gießpunkt, 0C (°FC)
ASTM FarbePour point, 0 C (° F C )
ASTM color
Kohlenstoffrückstand
(Verunreinigung)Carbon residue
(Pollution)
Spezifische DispersionSpecific dispersion
70,17 100 -15 (+5) L2,070.17 100 -15 (+5) L2.0
0,026 102,40.026 102.4
5050
33,2 (375) 180,933.2 (375) 180.9
47,27 12847.27 128
-12 (+10) Ll,-12 (+10) Ll,
0,004 101,50.004 101.5
Die in den aufeinanderfolgenden Stufen verwendeten Katalysatoren haben folgende Analyse:The catalysts used in the successive stages have the following analysis:
10 9811/18510 9811/185
A 12 694A 12 694
prozentNickel; Weight
percent
AluminiumoxidNiMo on
Alumina
AluminiumoxidNiW on boron oxide
Alumina
ProzentWeight tungsten oxide
percent
prozentMolybdenum oxide, weight
percent
prozentSilica, weight
percent
prozentBoron oxide, weight
percent
Flüchtige Bestand-Volatile stock
teile bei 649°C (1200oF„) 3,98parts at 649 ° C (1200 o F ") 3.98
(bei 538°C) t10000Fo)(at 538 ° C) t 1000 0 Fo)
Wahrnehmbare Dichte, g/ml 0,75Perceptible density, g / ml 0.75
0,86 0,7650.86 0.765
103811/1854103811/1854
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