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Verfahren zur Behandlung von zur Herstellung von Schmierölen dienendem
Erdöl Bei der Herstellung von Schmieröl ist es bereits bekannt, eine wäßrige Alkalilösung,
z. B. eine Lösung von Natriumhydroxyd, entweder dem Rohöl oder dem Destillationsgefäß
oder dem Öl unmittelbar vor seinem Einbringen in das Destillationsgefäß oder schließlich
den Öldämpfen zuzusetzen. Alle diese bekannten Arbeitsweisen leiden jedoch an schweren
Mängeln.
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Setzt man nämlich eine Natriumhydroxydlösung dem b1 im Destillationsgefäß
oder bereits vor der Destillation in einem besonderen Kessel, wie z. B. dem Vorwärmer,
zu, so setzt sich Natriumhydroxyd in dem Kessel an, verhindert damit eine ausreichende
Wärmeübertragung auf das Öl und führt zum Ausbrennen der Kesselwandungen. Außerdem
verbindet sich hierbei das Wasser mit den Zersetzungsprodukten des im
01 enthaltenen Chlorids unter Bildung von Salzsäure, welche die Destillationsgefäße
und Kondenser angreift. Die Salzsäure wird hierbei im Dampfraum gebildet, wohin
das im Öl befindliche Natriumhydroxyd nicht gelangt, weshalb es die Salzsäure auch
nicht neutralisieren kann.
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Setzt man eine Lösung von Natriumhydroxyd dein Rohöl zu, sa scheidet
sich Natriumhydroxyd im .ganzen System ab, und es bildet sich Salzsäure, sobald
die Temperatur hoch genug ist, um die Chloride zu spalten. Die Zuführung einer Natriumhydroxydlösung
zu den Öldämpfen hat sich in der Praxis als gänzlich verfehlt erwiesen und ist deshalb
allgemein aufgegeben worden.
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Demgegenüber wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Rohöl
zuerst von . seinen leichteren Anteilen befreit und dieses v ordestillierte
01 dann in kontinuierlichem Strom bei einer der Vordestillation entsprechenden
Temperatur mit wäßriger Natriumhydroxydlösung versetzt und das Gemisch in dünner
Schicht über eine große Fläche geführt, wobei das Wasser durch Ausnutzung der im
01 enthaltenen Wärme ganz oder doch zum großen Teil verdampft. Bei dieser Arbeitsweise
kann, da die Temperatur dafür nicht hoch genug ist, keine Zersetzung der Chloride
im Öl und damit auch keine Bildung von Salzsäure stattfinden. Ebensowenig kann hierbei
das Natriumhydroxyd sich als solches .im Destillationsgefäß absetzen; dasselbe
verbindet sich vielmehr in dem Misch- und Wasserverdampfraum mit Zersetzungsprodukten
des Öls unter Bildung von Seifen und Natriumsulfat, die am Boden des Destillationsgefäßes
zurückbleiben.
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Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
scheanatisch dargestellt.
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Rohöl wird durch die mit einem oder mehreren Wärmeaustauschern b versehene
Rohrleitung ca in den Sammelbehälter c geleitet.
Durch die Erwärmung
in_ den Wärmeaustauschern b, gegebenenfalls .auch noch durch weitere Wärmezuführung,
gelangt das Rohöl mit einer Temperatur von etwa 1a5 bis z73° in den Behälter c.
Der Behälter c wird unter einem so hohem Druck gehalten, daß eine Verdampfung von
Wasser und Benzin verhindert wird. Bei einer Temperatur von etwa i5o° C wird man
einen Druck von annähernd 6 Atm. anwenden. Wasser und feste Anteile fallen aus und
werden durch einen Aiislaß _am Boden abgezogen.
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Zweckmäßig verwendet man mehrere, etwa drei parallel zueinander angeordnete
Sammelbehälter c, so daß, wenn das Rohöl dem einen Behälter c zugeleitet wird, das
Absetzen im zweiten Behälter erfolgen und vom dritten Behälter das Öl abgezogen
werden kann.
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Das entwässerte Öl fließt dann nach der Ofenkammer d. Diese enthält
nur ein einziges langes Heizrohr, welches durch heiße Gase, Quecksilberdampf .o.
- dgl. so beheizt wird, daß in ihm die Temperatur des Öles unterhalb derjenigen
bleibt, bei welcher eine Spaltung eintritt. Sie braucht 315° C nicht zu übersteigen
und kann auch noch durch die Anwendung eines geringen Vakuums herabgesetzt werden,
obgleich dies nicht erforderlich ist.
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Aus dem Heizrohr gelangt das Gemisch von 01 und Öldampf in.
einen Turm, der in seiner einfachsten Form aus zwei Abteilungen oder Kammern e
und f besteht. In der unteren Kammer e werden die unverdampften Anteile des
Öles abgeschieden. Die Dämpfe strömen in die obere Kammer f. Die im Turme nicht
kondensierten Dämpfe, welche das Benzin enthalten, treten durch eine Leitung am
oberen. Ende des Turmes in einen Kondensator g. Das sich dort bildende Kondensat
fließt teils durch die Leitung la zum Lagerbehälter, teils durch ein Rohr l in den
Turm zurück, wo es in der Kammer feine fraktionierte Kondensation herbeiführt. Das
dabei ,entstehende,, viel Gasöl enthaltende Kondensat fließt dann aus der Kammer
f durch ein Rohr k ab; um teilweise durch den Wärmeaustauschapparat b @u gehen,,
wo es Wärme an das neu eintretende Rohöl abgibt, während der Rest durch ein - Zweigrohr
m in. den oberen Teil der Kammer e zurückgeführt wird, wo es die Kondensation schwererer
Ölfraktionen, wie schweres Gasöl, veranlaßt.
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Der -Turm kann, wie gesagt, eine größere Anzahl Abteilungen erhalten
und jede Fraktion, welche wieder in den Turm zurückgeführt wird, kann durch Ventile
geregelt werden. Durch Regelung der Temperatur, auf die das 01 in der Ofenkammer
d erhitzt wird, und Einteilung des Turmes in eine bestimmte Anzahl - von Abschnitten-
kann eine entsprechende Anzahl Fraktionen, wie Leichtbenzin, Schwerbenzin, Leuchtöl
und leichtes Gasöl, auch noch schweres Gasöl und leichtes Schmieröl, abdestilliert
werden. Der den Turm durch die Leitung n verlassende Destillationsrückstand besteht
aus solchen schweren Ölanteilen oder Fraktionen, die dann noch vor der schließlich
erfolgenden Destillation auf Schmieröl einer weiteren Behandlung und teilweisen
Destillation unterzogen werden. Der Destillationsrückstand kann außer Schmierölfraktionen
noch mehr oder weniger schweres Gasöl enthalten.
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Zweckmäßig hält man die Temperatur in der Ofenkammer d so hoch und
regelt den Vorgang im Turm derart, daß alle Fraktionen aus dem Rohöl ausgeschieden
werden, die einen Flammpunkt unter etwa 1s3° C haben, d. b. der Destillationsrückstand
soll bei der Destillation eine erste io °/o des Öls betragende Fraktion von einem
Flammpunkt nicht unter 1130 C abgeben. Wenn man aber in den Schmierölverdampfern
die leichtesten wie auch mittlere und schwere- Schmieröle abdestillieren will, so
ist die beschriebene Destillation so zu leiten, daß ein Rückstand entsteht, der
bei der folgenden Destillation eine erste io°/o des Öles. betragende Fraktion vom
Flammpunkt wesentlich unterhalb 113° C ergibt.
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Der durch die Leitung n abfließende Destillationsrückstand gelangt
in die sog. Sodakammer o; in der er über eine oder mehrere Scheidewände p fließt.
Zugleich damit wird eine Ätznatronlösung oder ein anderes Neutralisationsmittel
aus einem Behälter r der Sodakammer o zugeleitet. 0l und Neutralisationsmittel werden
in einem Gefäß s innig gemischt, das auf der Scheidewand p angebracht ist und den
Auslauf der Leitung n dicht umgibt. Das Gemisch aus Öl und Neutralisations:mittel
läuft durch einen Schlitz in der Seitenwand des Gefäßes s ab:.
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In diesem Abschnitt des Verfahrens beträgt die Temperatur des Öles
gewöhnlich über 27o° C und kann selbst über 3oo° C liegen. Man kann daher die Sodakammer
o unter beliebigem, geeignetem Druck, einschließlich Atmosphärendruck, halten und
gleichwohl eine schnelle teilweise Verdampfung des mit dem Neutralisationsmittel
zugeführten Wassers herbeiführen.
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Der geringe Mengen Öldampf mitnehmende Wasserdampf strömt in einen
Fraktionierturm t. Aus dem oberen Ende des Turmes strömen die Dämpfe in einen Kondensator
2c. Ein Teil des Kondensats geht zum Lagerbehälter, während der Rest als Rückfluß
in den Turm zurückgeleitet wird. Will man die im Turm i kondensierten Ölfraktionen
ganz oder teilweise in die Sodakammer o zurückführen,
so kann dies
durch die Rohrleitung v geschehen, man kann sie aber auch durch die Rohrleitung
w zu einem Lagerbehälter leiten.
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Der das Neutralisationsmittel enthaltende Destillationsrückstand wird
durch die mit Rückschlagventil y versehene Leitung x in den Behälter bzw. die Destillationsblase
z gepumpt, in dem das 01 über weite Verdampfungspfannen io fließt. Die leichteren
Fraktionen, die nicht in die Schmierölverdampfer gelangen sollen, -,verden hier
verdampft; sie bestehen in der Hauptsache aus schwerem Gasöl oder leichten Schmierölfraktionen.
Der Destillationsblase wird überhaupt keine Wärme zugeführt; sie wird aber unter
einem hohen Vakuum gehalten. Infolge der hohen Temperatur (von etwa 29o° C) des
in die Blase z eintretenden Öles und infolge der Verminderung des Drucks auf einen
solchen von etwa 5o mm Quecksilber wird alles im Destillationsrüclestand verbliebene
Gasöl verdampft.
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Infolge der großen Geschwindigkeit, mit der sich Dämpfe bilden, die
die Oberfläche des über die Pfannen io fließenden öls verlassen, können -geringe
Anteile der Schmierölfraktionen mitgerissen werden. Aus dem Dephlegmator i i, in
den die Därnpfe aus der Blase z gelangen, werden die leichteren Produkte durch die
Leitung 13 entnommen, während die schwereren Produkte in den Bohrbogen 1:2 fallen,
aus dem sie in die Blase z zurückgeführt werden können. Man kann sie aber auch durch
einen Kühler 18 in einen besonderen Sammelbehälter i 9 oder in einen Kühler
15 leiten, wo sie sich mit dem durch die Leitung 13 und den Kühler
14 strömenden, von oben kommenden Destillat mischen und als Gemisch in einen Sammelbehälter
16 abfließen. Der Destillationsrückstand verläßt die Destillationshlase z durch
ein Ablaufrohr 17, das zür Schmieröldestillationsanlage führt.
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Man kann das Verfahren auch unter Fortlassung der Blase z ausführen,
wenn man die Solokammer o unter ein hohes Vakuum setzt. In solchem Falle werden
in der Sodakammer o außer dem Wasser und etwas Leichtöldampf alle Ölfraktionen abdestilliert,
die sonst in der Blase z abdestilliert werden. Wird aber die Blase z benutzt,. so
wird die Sodakammer o unter einem Druck gehalten, der wesentlich höher ist als der
Druck in der Blase z.
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Der Destillationsrückstand geht dann zur eigentlichen Schmieröldestillationsanlage.
In dieser Anlage kann nach jeder beliebigen, geeigneten Destillationsmethode gearbeitet
werden. Zweckmäßig arbeitet man nach dem Verfahren und mit der Apparatur, die in
dem Patent 558 675 beschrieben ist:- In diesem Falle fließt der Destillationsrückstand
durch eine Reihe von Verdampfern, in, deren jedem er über eine größere Fläche verteilt
wird und mit Hilfe von Quecksilberdampf öder einem anderen Heizmittel erhitzt wird,
wobei die Temperatur des Quecksilberdampfes und der Druck in den Verdampfern so
eingestellt werden, daß in den äufeinanderfolgenden Verdampfern immer höher siedende
Ölfraktionen verdampft werden. Die entstehenden Dämpfe werden dann in einem ebenfalls
unter hohem Vakuum stehenden Rückflußkondensator derart kondensiert, daß immer die
Teichtest siedenden, übelriechende Stoffe enthaltenden Anteile abgetrennt und entfernt
werden. Aus jedem der Türme wird das die gewünschten Ölfraktionen enthaltende Kondensat
dann entfernt und unter sehr hohem Vakuum über eine Reihe großer Flächen geführt,
wobei die übrigen übelriechenden Gase aus dem Destillat entweichen und unmittelbar
und ununterbrochen entfernt werden. Die auf diese Weise gewonnenen Destillate sind
von bester Beschaffenheit und erfordern keine weitere Reinigung.
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Das beschriebene neue Verfahren ist ein ununterbrochenes und läßt
sich schon in der dargestellten einfachen Apparatur vorteilhaft durchführeri. Die
aufeinanderfolgenden Destillationen wie auch die Behandlung mit einem Neutralisationsmittel
mit nachfolgender Entwässerung werden bei niedrigsten Temperaturen und durch Regelung
des Druckes unter Vermeidung des Zutritts von Sauerstoff so geleitet, daß die Bildung
von Zersetzungs- und Oxydationsprodukten ganz oder doch fast völlig verhütet wird
und alle solche Produkte, die schon im Rohöl vorhanden sind oder sich später doch
bilden sollten, in weitestgehendem Maße neutralisiert bzw. entfernt werden.
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Das neue Verfahren zeigt an sich keine Vorzüge gegenüber bekannten
Verfahren, soweit die Erzeugung von Benzin, Gasöl oder anderen Fraktionen von relativ
niedrigem Siedepunkt in Frage kommt, es dient hier lediglich zur Erzeugung eines
Destillationsrückstandes, aus dem sich hochwertige Schmieröle herstellen lassen.