DE560608C

DE560608C - Process for refining and upgrading lubricating oils

Info

Publication number: DE560608C
Application number: DE1930560608D
Authority: DE
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1929-08-14
Filing date: 1930-08-10
Publication date: 1932-10-06

Description

Verfahren zur Raffination und Veredelung von Schmierölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raffination und Veredelung von insbesondere aus Erdölen gewonnenen Schmierölen durch schonende Hydrierung unter hohem Druck und bei erhöhter Temperatur sowie in Gegenwart von Katalysatoren, bei welchem eine geringe Menge niedriger siedender Öle entsteht und das Gas sowie die niedriger siedenden, bei der Reaktionstemperatur dampfförmigen Öle am oberen Ende der - Reaktionskammer und die hochsiedenden Öle am Boden der Reaktionskammer abgeführt werden, und besteht darin, das zu behandelnde Schmieröl und das Wasserstoff enthaltende Gas im Gegenstrom zueinander durch den in der Reaktionskammer befindlichen Katalysator zu leiten.Process for refining and upgrading lubricating oils The invention relates to a process for refining and refining, in particular from petroleum Lubricating oils obtained by gentle hydrogenation under high pressure and at increased Temperature as well as in the presence of catalysts at which a small amount lower-boiling oils and the gas as well as the lower-boiling oils the reaction temperature of vaporous oils at the top of the - reaction chamber and the high-boiling oils are discharged at the bottom of the reaction chamber, and consists therein, the lubricating oil to be treated and the hydrogen-containing gas in countercurrent to each other through the catalyst located in the reaction chamber.

An Hand der beiliegenden Zeichnung sei das Verfahren näher erläutert: Mit i -ist eine Reaktionskammer bezeichnet, in der bei hohem Druck und erhöhter Temperatur gearbeitet werden kann. Die Reaktionskammer steht vorzugsweise senkrecht und ist mit stückigen Stoffen 2- (Kataly satoren) gefüllt.. Diese Stoffe können in beliebiger Weise, z. B. durch Roste, getragen werden.The process is explained in more detail using the accompanying drawing: With i - a reaction chamber is referred to, in which at high pressure and increased Temperature can be worked. The reaction chamber is preferably vertical and is filled with lumpy substances 2- (catalysts) .. These substances can in any way, e.g. B. by grids are carried.

Heißes öl wird schnell durch eine Heizschlange q., die in einer geeigneten Feuerungsanlageangeordnet ist, hindurch und in den oberen Teil der Reaktionskammer geführt, während ein erhitztes, an freiem Wasserstoff reiches Gas aus der Schlange 6, die in einer Heizvorrichtung 7 untergebracht ist, von unten in die Reaktionskammer gedrückt wird. Während die Reaktionskammer von innen, z. B. durch elektrische Heizvorrichtungen, geheizt werden kann, wird vorzugsweise die Temperatur durch die Wärme der eingebrachten Öle und Gase geregelt und erhalten. Öl und Gas fließt in entgegengesetzter Richtung zueinander über den Katalysator, so daß sie in innige Berührung kommen.Hot oil is quickly supplied by a heating coil q. Placed in a suitable Firing system is arranged through and into the upper part of the reaction chamber led while a heated gas rich in free hydrogen was released from the coil 6, which is accommodated in a heating device 7, into the reaction chamber from below is pressed. While the reaction chamber from the inside, z. B. by electrical heating devices, can be heated, the temperature is preferably brought about by the heat of the Oils and gases regulated and preserved. Oil and gas flow in opposite directions each other over the catalyst so that they come into intimate contact.

Gas und Leichtöldampf werden am oberen Ende der Reaktionskammer i mittels der Leitung 8 abgezogen und einem Wärmeaustauscher g, einer -Kühlvorrichtung io und einer Trenntrommel i i zugeführt, von wo aus das ölige Kondensat durch die Leitung 1a entfernt wird. Die Gase werden aus der Trommel i i durch die Leitung 13 zunächst einem Wärmeaustauscher; dann einem Reinigungssystem, das als Ganzes mit 14 bezeichnet ist, und- schließlich dem Wärmeaustauscher g zugeführt.Gas and light oil vapor are i withdrawn by means of line 8 and a heat exchanger g, a cooling device io and a separation drum i i fed from where the oily condensate through the Line 1a is removed. The gases are from the drum i i through the pipe 13 first of all a heat exchanger; then a purification system that works as a whole is denoted by 14, and finally supplied to the heat exchanger g.

Wasserstoff oder ein an freiem Wasserstoff reiches Gas wird durch das Rohr i4.a unter hohem: Druck zugeführt. Der Gasdruck wird durch die Pumpe 15 auf die erforderliche Höhe gebracht und durch die Leitung 16 auf die Heizschlange 6 übertragen. Gegebenenfalls kann auch ein Teil des unter hohem Druck stehenden Gases durch die Leitung 17 in die Ölheizschlange gedrückt werden.Hydrogen or a gas rich in free hydrogen is passed through the pipe i4.a under high pressure: fed. The gas pressure is generated by the pump 15 brought to the required height and through line 16 on the Transfer heating coil 6. If necessary, some of the pressure can also be used standing gas are pressed through line 17 into the oil heating coil.

Von dem unteren Teil der Reaktionskammer i wird durch das Rohr 18 heißes 01 abgezogen, durch den Wärmeaustauscher 1g geführt und durch das Rohr 2o in eine Destillationskolonne gebracht, nachdem durch Ventil 22 eine Druckverminderung stattgefunden hat. Die Kolonne kann beliebiger Konstruktion sein, doch wird vorzugsweise eine solche mit Glockenböden verwendet. Am Boden der Kolonne ist eine Heizschlange 2q. vorgesehen, und ein Teil des heißen Öles wird vorzugsweise vor der Druckverminderung, wie in der Zeichnung gezeigt, als Wärmequelle verwendet. Ein Dampfzerstäuber 25 kann an ,Stelle oder zusätzlich zur Schlange 24 vorgesehen sein. Wenn notwendig, kann eine Abflußschlange 26 am oberen Ende der Kolonne vorgesehen werden. Durch die Leitungen 27 wird der vom oberen Teil der Kolonne abgezogene Dampf dem Kondensator 28 und der Trenntrommel 2,9 zugeführt. In der Trenntrommel wird das Destillat gesammelt und gegebenenfalls durch das Rohr 3o einem nicht gezeichneten Speicher zugeführt, während die Gase durch das Rohr 31 abgeführt werden. In der Kolonne 21 kann gegebenenfalls bei Unterdruck gearbeitet werden, der z. B. mittels der Vakuumpumpe 32 hergestellt wird. Hot oil is drawn off from the lower part of the reaction chamber i through the pipe 18, passed through the heat exchanger 1g and brought through the pipe 2o into a distillation column after a pressure reduction has taken place through valve 22. The column can be of any design, but preferably one with bubble-cap trays is used. At the bottom of the column there is a heating coil 2q. and a portion of the hot oil is preferably used as a heat source prior to depressurization as shown in the drawing. A steam atomizer 25 can be provided in place of, or in addition to, the coil 24. If necessary, a drain coil 26 can be provided at the top of the column. The vapor withdrawn from the upper part of the column is fed through the lines 27 to the condenser 28 and the separating drum 2.9. The distillate is collected in the separating drum and optionally fed through the pipe 3o to a storage unit (not shown), while the gases are discharged through the pipe 31. In the column 21 can optionally be carried out under reduced pressure, the z. B. is produced by means of the vacuum pump 32.

Von einem oder mehreren Böden der Kolonne 21 kann Kondensat mittels entsprechender Leitungen, von denen nur eine, 33, angegeben ist, abgezogen werden. Die Leitung 33 führt das Öl zum Kühler 34 und Speicher. Das Öl im unteren Teil der Kolonne 21 wird durch das Rohr 35 abgezogen und durch den Wärmeaustauscher 36 und Kühler 37 einer Speicheranlage zugeführt.From one or more trays of the column 21 can condensate by means of corresponding lines, of which only one, 33, is indicated, must be withdrawn. The line 33 leads the oil to the cooler 34 and memory. The oil in the lower part of the Column 21 is withdrawn through pipe 35 and through heat exchanger 36 and Cooler 37 supplied to a storage system.

Frischöl tritt durch das Rohr 38 in das System ein und wird von derl Pumpe 39 durch den Wärmeaustauscher 36, Schlange 26, Wärmeaustauscher 1g und durch die Leitung 40 in den Einlaß der Schlange q. gedrückt. Geeignete Zweigleitungen 41 und 42 sind rund um den Wärmeaustauscher 1g und die Schlange 23 zwecks geeigneter Regulierung vorgesehen.Fresh oil enters the system through pipe 38 and is pumped by pump 39 through heat exchanger 36, coil 26, heat exchanger 1g and through line 40 into the inlet of coil q. pressed. Appropriate branch lines 41 and 42 are provided around the heat exchanger 1g and coil 23 for appropriate regulation.

Die Wirkungsweise ist folgende: Das zu behandelnde Öl wird, um eine übermäßige Zersetzung zu vermeiden, schnell auf erhöhte Temperatur gebracht und in den oberen Teil der Reaktionskammer i unter hohem Druck eingeführt. Reiner Wasserstoff oder ein an freiem Wasserstoff reiches Gas wird ebenfalls erhitzt und am Boden der Reaktionskammer eingepreßt. Die Temperatur in der Reaktionskammer wird in solchen Grenzen gehalten, daß die Bildung von Leichtöl relativ langsam vor sich geht, und zwar vorzugsweise zwischen 37o bis q.50°. Der Druck beträgt etwa 50 at und kann aber auch in den Grenzen von ioo bis Zoo at und höher gehalten werden. Der Katalysator kann metallisches Nickel oder andere Metalle oder Metallegierungen enthalten, doch werden vorzugsweise Metalloxyde, wie Chrom- und Molybdänoxyd, benutzt, die zweckmäßig in stückige Form gebracht sind, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Stoffen, wie Tun, Koalin usw. Der Katalysator kann vor der Formgebung mit Ton u. dgl. gemischt oder fertige Tonstücke o. dgl. können mit den wirksamen Substanzen imprägniert werden.The mode of action is as follows: In order to avoid excessive decomposition, the oil to be treated is quickly brought to an elevated temperature and introduced into the upper part of the reaction chamber i under high pressure. Pure hydrogen or a gas rich in free hydrogen is also heated and injected into the bottom of the reaction chamber. The temperature in the reaction chamber is kept within such limits that the formation of light oil proceeds relatively slowly, preferably between 37o and 50 °. The pressure is around 50 at and can also be kept within the limits of 100 to Zoo at and higher. The catalyst can contain metallic nickel or other metals or metal alloys, but preferably metal oxides, such as chromium and molybdenum oxide, are used, which are expediently brought into lump form, optionally with the use of substances such as tun, koalin, etc. The catalyst can before Shaping mixed with clay and the like, or finished pieces of clay or the like can be impregnated with the active substances.

Vorzugsweise wird die Temperatur der Reaktionskammer durch die in den behandelten Stoffen enthaltene Wärme aufrechterhalten, doch kann die Kammer, wenn notwendig, innen beheizt werden. Es ist wünschenswert, die Bildung von leichten, unter 2oo° siedenden Ölen auf weniger als :2o'/" zweckmäßig auf etwa 5 bis 1o °1o des eingebrachten Öls zu begrenzen, und es sind Vorkehrungen zu treffen, das leichte Öl zu sammeln und mit dem Gas zu entfernen. Die wasserstoffhaltigen Gase werden zweckmäßig, gegebenenfalls nach völliger oder teilweiser Entfernung der Kohlenwasserstoffe und der Schwefelverbindungen, wieder verwendet. Die Gasreinigung kann beispielsweise durch Ölwaschung unter hohem Druck und gegebenenfalls durch eine Wäsche mit wäßrigem Alkali bewirkt werden.The temperature of the reaction chamber is preferably determined by the in maintain the heat contained in the treated fabrics, but the chamber, heated inside if necessary. It is desirable to prevent the formation of light, below 2oo ° boiling oils to less than: 2o '/ ", appropriately to about 5 to 10 ° 1o of the introduced oil to limit, and precautions must be taken, the easy Collect oil and remove it with the gas. The hydrogen-containing gases are expedient, if appropriate after complete or partial removal of the hydrocarbons and the sulfur compounds, reused. The gas cleaning can for example by washing with oil under high pressure and, if necessary, by washing with aqueous media Alkali can be effected.

Das mit Wasserstoff behandelte Öl wird vom Boden der Reaktionskammer abgezogen und in geeigneten Apparaten fraktioniert, die unter einem wesentlich geringeren Druck als dem Reaktionsdruck stehen können. Der Druck in der Fraktionierungseinrichtungkann geringer als Atmosphärendruck sein; es ist häufig wünschenswert, nach der Wasserstoffbehandlung noch mit Alkali zu waschen.The hydrotreated oil is from the bottom of the reaction chamber withdrawn and fractionated in suitable apparatus, which under a much lower Pressure than the reaction pressure. The pressure in the fractionation device can be be less than atmospheric pressure; it is often desirable after hydrotreating still to wash with alkali.

Das Verfahren ist insbesondere für viskose Öle, die feste oder halbfeste Rückstände, ungesättigte oder sauerstoffhaltige Verbindungen enthalten, geeignet. Solche Öle können in bezug auf Farbe, Viskositätsindex, allgemeine Schmiereigenschaften wesentlich verbessert werden. Als Ausführungsbeispiel des Verfahrens wurde ein Destillat mit folgenden Eigenschaften in den mit einem Katalysator gefüllten Ofen eingebracht Viskosität: 2,i5° E bei 9g° C - 22,1' E - 381 C Kokstest nach C o n r a d s. a n : i, I °/o. Der Katalysator bestand aus einer Mischung von Molybdän- und Chromoxyd, die Temperatur betrug 4200 und der Druck 2 z o kg/cm=.The method is particularly suitable for viscous oils that contain solid or semi-solid residues, unsaturated or oxygen-containing compounds. Such oils can be significantly improved in terms of color, viscosity index and general lubricating properties. As an exemplary embodiment of the process, a distillate with the following properties was introduced into the furnace filled with a catalyst Viscosity: 2.15 ° E at 9g ° C - 22.1'E - 381C C onrad coke test, see: i, I ° / o. The catalyst consisted of a mixture of molybdenum and chromium oxide, the temperature was 4200 and the pressure 2,000 kg / cm =.

Es wurden 32,2 °/o eines Öles mit folgenden Eigenschaften gewonnen: Viskosität: 2,r5° E bei 99' C - I8,2' E - 380 C Kokstest nach C o n r a d s o n : 0,43 % Flammpunkt: 252' C spez. Gewicht: o,8go.32.2% of an oil with the following properties was obtained: Viscosity: 2, r5 ° E at 99 ° C - I8,2 'E - 380 C C onradson test: 0.43 % Flash point: 252 ° C spec. Weight: o, 8go.

Das Öl war in Farbe und allgemeiner Schmiereigenschaft sehr verbessert.The oil was much improved in color and general lubricating properties.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Arbeitsweise gegenüber der gebräuchlichen, nach welcher das Öl und der Wasserstoff gleichlaufend durch die Reaktionskammer geführt werden, ist der, daB im vorliegenden Fall eine höhere Ausbeute an Schmieröl erhalten wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Arbeitsweise liegt darin, daß die leichten Öle sofort, wenn sie gebildet werden, von den schweren abgetrennt werden, wodurch asphaltartige Abscheidungen auf dem Katalysator vermieden werden, da bekanntlich leichte Öle asphaltartige Stoffe ausfällen.The main advantage of the present working method compared to the usual, after which the oil and hydrogen run concurrently through the reaction chamber is that in the present case a higher yield of lubricating oil is obtained. Another advantage of the present procedure is that the light oils are separated from the heavy oils as soon as they are formed, whereby asphalt-like deposits on the catalyst are avoided, as is known light oils precipitate asphalt-like substances.

Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, beim Kracken den in einem Turm herabrieseln-den Ölen Gase entgegenzuführen. Jenes Verfahren hat jedoch mit dem vorliegenden, das eine unter hohem Druck verlaufende Hydrierung von Schmierölen darstellt, nichts zu tun.It has also already been proposed that the cracking in one Tower trickling down to deliver gases to the oils. However, that procedure has with the present one, which is a high pressure hydrogenation of lubricating oils represents doing nothing.

Claims

PATENT CLAIM: Process for refining and refining in particular Lubricating oils obtained from petroleum through gentle hydrogenation under high pressure and at elevated temperature and in the presence of catalysts, in which one a small amount of lower-boiling oils is produced and the gas and the lower-boiling, at the reaction temperature vaporous oils at the upper end of the reaction chamber and the high-boiling oils are discharged at the bottom of the reaction chamber, thereby characterized in that the lubricating oils to be treated and the hydrogen containing Gas in countercurrent to one another through the catalyst located in the reaction chamber be directed.