DE69024337T2

DE69024337T2 - Lösemittelextraktion von Schmierölen

Info

Publication number: DE69024337T2
Application number: DE69024337T
Authority: DE
Inventors: Avilino Sequeira
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2010-10-31
Also published as: JP3036822B2; DE69024337D1; US5039399A; JPH03172388A; EP0430444B1; EP0430444A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Lösemittelraffination einer aus Erdöl gewonnenen Schmierölcharge, um an Aromaten arme Raffinate zu liefern. Genauer gesagt betrifft die Erfindung die gleichzeitige Herstellung von Schmierölen mit hohem und mittlerem Viskositätsindex.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist in der Technik gut bekannte Schmierölchargen in der Qualität zu verbessern. Die Qualitätsverbesserung umfaßt typischerweise die Behandlung dieser Chargen mit selektiven Lösemitteln, um eine relativ aromatischere Fraktion von einer relativ paraffinischeren Fraktion zu trennen. Bei einer solchen Behandlung umfaßt die bevorzugte Konfiguration einen Gegenstrom-Extraktionsprozeß, in dem die leichtere Schmierölphase in den mittleren oder unteren Abschnitt des Gegenstron-Extraktionsturmes eingeführt wird. Die Ölphase strömt durch den Extraktionsturm nach oben und kommt in Kontakt mit nach unten strömendem Lösemittel, das in den oberen Abschnitt des Extraktionsturmes eingeführt wird. Ein relativ paraffinische Fraktion, die als Raffinat bezeichnet wird, wird aus dem oberen Abschnitt des Extraktionsturmes gewonnen, während Lösemittel und relativ aromatische Fraktion, die Extrakt genannt wird, aus dem unteren Abschnitt des Turmes gewonnen wird.
Auch sind mehrstufige Lösemittelextraktionsverfahren bekannt, in denen entweder die Raffinatphase, die Extraktphase oder beide wiederholter Extraktion unterzogen werden, um eine gewünschte Eigenschaft zu verstärken
Paraffinische Chargen sind durch eine Kombination von Lösemittelextraktion, gefolgt von Hydrierung in der Gegenwart von Hydrierungskatalysator bei Temperaturen in der Größenordnung von 343 bis 454,5ºC (650ºF bis 850ºF) und relativ hohen Wasserstoffpartialdrücken, in der Qualität verbessert worden.
Eine Beschreibung eines solchen Verfahrens ist zu finden in US-A-3,806,445 (R.C. Henry et al.), das ein Verfahren zur Quaiitätsverbesserung einer paraffinischen Fraktion beschreibt, um den Viskositätsindex (VI) zu erhöhen und die Ultraviolett(UV)-Licht-Stabilität zu verbessern. im Verfahren wird eine Schmierölcharge einer Lösemittelextraktion unterzogen, um Aromaten zu entfernen, und anschließend in der Gegenwart von Wasserstoff unter milden Hydrokrack-Bedingungen katalytisch gekrackt und anschließend ein zweites Mal extrahiert.
US-A-2,305,038 (F.W. Schumacher) beschreibt ein Verfahren zur Lösemittelextraktion von Mineralölen. Gemäß dem Verfahren wird das Öl, das im Extraktionslösemittel zurückbleibt, durch Behandlung mit einem relativ höher siedendem Öl entfernt. Die Mischung wird destilliert, um eine Trennung von Extraktionslösemittel als einem Überkopfprodukt und Öl als einem Bodenprodukt zu bewirken.
US-A-2,261,799 (J.L. Franklin, Jr.) beschreibt ein Verfahren zur Lösemittelextraktion von Mineralölen und Entfernung von Lösemittel aus Raffinaten. Gemäß der Erfindung wird das extrahierte Öl erneut mit einem Sekundärlösemittel extrahiert, das eine bevorzugte Selektivität für das Primärlösemittel relativ zum Mineralöl besitzt. Ein Raffinat wird erhalten, das in Lösemittel abgereicht ist.
US-A-2,081,721 (W.J.D. Van Dijck et al.) beschreibt Verbesserungen in einem Lösemittelextraktionsverfahren.
US-A-4,328,092 (A. Sequeira, Jr.) lehrt ein Verfahren zur Lösemittelextraktion von Kohlenwasserstoffölen. Im Verfahren ist N-Methyl-2-pyrrolidon das Extraktionslösemittel. Das Kohlenwasserstofföl wird der Lösemittelextraktion unterzogen, um zwei Phasen zu bilden, eine sekundäre Extraktphase und eine sekundäre Raffinatphase. Die sekundäre Raffinatphase wird zur Extraktionszone zurückgeführt. Als ein Ergebnis wird eine erhöhte Ausbeute an raffiniertem Ölprodukt und eine Energieeinsparung erreicht.
US-A-4,304,660 (A. Sequeira, Jr.) offenbart Schmieröle, die zur Verwendung als Kühlöle geeignet sind. Diese Schmieröle werden durch Lösemittelextraktion von naphthenischen Schmieröl-Basischargen hergestellt, um einen Extrakt zu liefern, der mit einem Lösemittelmodifikator vermischt und abgekühlt wird, um ein sekundäres Raffinat und einen sekundären Extrakt zu bilden. Das sekundäre Raffinat wird mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt und mit Alkali neutralisiert, um das Kühlöl herzustellen.
DE-A-3 717 820 und US-A-3,306,849 offenbaren zweistufige Lösemittelextraktionsverfahren, in denen die an Aromaten reiche primäre Extraktphase einer Kühlung unterzogen wird, um eine sekundäre Raffinatphase zu bilden, die anschließend einer zweiten Extraktion unterzogen wird, um eine an Aromaten arme tertiäre Raffinatphase zu ergeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Verbesserung ist entdeckt worden bei einem Verfahren zur Lösemittelraffination einer Schmierölcharge auf Erdöl-Basis, die aromatische und nicht-aromatische Bestandteile enthält.
Die schmierölcharge wird in einer Extraktionszone mit einem Extraktionslösemittel in einer Lösemittel/Öl-Dosierung im Bereich von 75 Vol.-% bis 500 Vol.-% bei einer Extraktionstemperatur im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) in Kontakt gebracht. Ein an Aromaten reicher primärer Extrakt und ein an Aromaten armes primäres Raffinat mit erhöhtem Viskositätsindex werden aus der Extraktionszone abgezogen.
Bei der Verbesserung wird der primäre Extrakt auf eine Temperatur von 5,6ºC bis 66,7ºC (10ºF bis 120ºF) unterhalb der Extraktionstemperatur abgekühlt. Etwa 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-% Antilösemittel werden zum primären Extrakt einer Trennzone zugegeben. Als ein Ergebnis werden zwei Phasen gebildet, die aus einem sekundären Extrakt, der reicher an Aromaten ist, und einem sekundären Raffinat, das ärmer an Aromaten ist, bestehen.
Die sekundäre Raffinatphase wird getrennt und zu einer zweiten Extraktionszone geleitet, in der sie mit Extraktionslösemittel in einer Lösemittel/Öl-Dosierung im Bereich von 75 Vol.-% bis 500 Vol.-% und einer Temperatur im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) extrahiert wird. Als ein Ergebnis wird eine tertiäre Raffinatphase mit dazwischen liegenden Viskositätsindex von 65 oder mehr gebildet.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Details des Verfahrens werden in der beigefügten Zeichnung offenbart, die ein schematisches Flußdiagramm ist, das ein Lösemittelraffinationsverfahren veranschaulicht, das das Verfahren der Erfindung einsetzt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung tritt eine Schmierölcharge in das System durch Leitung 2 ein und wird in den primären Extraktionsturm 20 eingeführt, in dem sie in innigen Gegenströmungskontakt mit einem Extraktionslösemittel gebracht wird. Die Charge tritt in den primären Extraktionsturm 20 auf etwa der Mitte oder unterhalb der Mitte des Turmes ein. Frisches Extraktionslösemittel wird in das Verfahren durch Leitung 4 eingebracht und tritt in den oberen Abschnitt des primären Extraktionsturmes 20 durch Leitung 8 ein. Zusätzliches rückgeführtes Lösemittel kann zur Aufrechterhaltung der Lösemittel-Bestandsbilanz in den primären Extraktionsturm 20 aus dem Lösemittelakkumulator 110 nach Wasserentfernung (nicht gezeigt) in Übereinstimmung gebracht werden.
Im primären Extraktionsturm 20 wird die Schmierölcharge im Cegenstrom innig mit einem Extraktionslösemittel in Kontakt gebracht, das eine bevorzugte Affinität für aromatische Verbindungen im Vergleich zu paraffinischen Verbindungen besitzt. Ein Beispiel für solch ein Lösemittel ist N-Methyl-2-pyrrolidon, das in der kommerziellen Erdölraffinationsindustrie zu diesem Zweck verwendet wird. Extraktionslösemittel wird in einer Menge relativ zur Schmierölcharge zugegeben. Auf einer prozentualen Basis werden etwa 75 Vol.-% bis 500 Vol.-% Lösemittel relativ zur Schmierölcharge zugegeben, wobei eine Dosierung im Bereich von 100 Vol.-% bis 300 Vol.-% typisch ist. Die Extraktionstemperatur liegt weit gesehen im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) und der Druck im Bereich von 50,4 bis 1013 kPa (0,5 atm bis 10 atm).
Als ein Ergebnis des Gegenstromkontaktes bei Lösemittelextraktionstemperaturen und -drücken wird ein an Aromaten armes primäres Raffinat aus dem oberen Abschnitt des primären Extraktionsturmes 20 durch Leitung 18 zum Rückgewinnungssystem für primäres Raffinat 30 geleitet. Das Rückgewinnungssystem für primäres Raffinat 30 umfaßt irgendeines der Verfahren, um Raffinat aus übrigem Lösemittel zu entfernen. Dies kann zum Beispiel Destillation einschließen, bei der lösemittelfreies Raffinat als ein Bodenprodukt destilliert wird und über Leitung 28 zur Tanklagerung geleitet wird. Das Überkopfprodukt der Destillation wird über Leitung 32 zum Lösemittelakkumulator 110 geleitet. Das Rückgewinnungssystem für primäres Raffinat 30 kann alternativ eine zweite Extraktionsstufe sein, in der das primäre Raffinat mit einem zweiten Extraktionslösemittel extrahiert wird, das nur wenig in Mineralölen löslich ist und das bevorzugt selektiv für das primäre Lösemittel verglichen mit dem Mineralöl ist. Solch ein Verfahren zur Entfernung von Lösemittel ist in US-A-2,261,799 (J.L. Franklin, Jr.) beschrieben, das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen wird.
Ein an Aromaten reicher primärer Extrakt, in Lösung mit Extraktionslösemittel, wird vom Boden des primären Extraktionsturmes 20 durch Leitung 24 und Leitung 48 zum Kühler für primäres Extrakt 50 geleitet. Gleichzeitig wird Antilösemittel, wie etwa Wasser oder nasses Extraktionslösemittel, in einer Menge von 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-% durch Leitung 26 und auch Leitung 48 durch den Kühler für primären Extrakt 50 geleitet. Der Lösemittelakkumulator 110 ist eine Quelle für nasses Lösemittel. Beide Ströme werden mit Hilfe von indirektem Wärmeaustausch in Kühler 50 auf eine Temperatur abgekühlt, die 5,6ºC bis 66,7ºC (10ºF bis 120ºF) unterhalb der Temperatur im primären Extraktionsturm 20 liegt. Die Ströme werden zusammen zum Dekantierapparat 60 geleitet, in dem sie spontan zwei Phasen bilden. Die obere Phase ist eine sekundäre Raffinatphase, die ärmer an Aromaten ist als der primäre Extrakt. Die untere Phase ist eine sekundäre Extraktphase, die reicher an Aromaten ist und einen Hauptanteil des Lösemittels umfaßt.
Die untere sekundäre Extraktphase wird vom Dekantierapparat 60 durch Leitung 62 zum Extraktrückgewinnungssystem 100 geleitet, das Mittel zur Trennung des an Aromaten reichen Extraktes vom Extraktionslösemittel umfaßt. Diese Trennmittel umfassen Vakuumflashtürme und einen Stripper. Ein lösemittelfreier aromatischer Extrakt wird für eine Verwendung, die mit seiner Aromatizität konsistent ist, durch Leitung 102 zum Tanklager geleitet. Das Lösemittel aus dem Extraktrückgewinnungssystem 100 wird zur Rückhaltung und Wiederverwendung im Verfahren durch Leitung 98 zum Lösemittelakkumulator 110 geleitet.
Es gibt vier Dispositionen, die für die sekundäre Raffinatphase aus Dekantierapparat 60 getroffen werden können. Die erste Disposition umfaßt die Erfindung. Die Kombination der ersten Disposition mit alternativen Disposition ist abhängig von der Produktanforderung und man wird verstehen, daß die Dispositionsflexibilität eine Eigenschaft des erfinderischen Verfahrens ist, die sie zu einer wertvollen Ergänzung der brauchbaren Techniken macht.
In der ersten Disposition wird die sekundäre Raffinatphase durch Leitung 58 und Leitung 38 zum sekundären Extraktionsturm 40 geleitet, in dem die sekundäre Raffinatphase ein zweites Mal einer Lösemittelextraktion unterzogen wird, indem sie mit Extraktionslösemittel über Leitung 4 und Leitung 6 in Gegenstromkontakt gebracht wird, um eine tertiäre Raffinatphase über Leitung 44 herzustellen, die nach Lösemittelentfernung als Basisschmieröl mit mittlerem Viskositätsindex verwendet wird.
Der an Lösemittel reiche tertiäre Extrakt kann zum primären Extraktionsturm 20 durch Leitung 46 rückgeführt werden, um einen Teil des Lösemittels für den Turm zu bilden. In der Alternative kann dieser tertiäre Extrakt durch Leitung 42 zur Lösemittelentfernung (nicht dargestellt) geleitet und das Öl als Brennstoff oder zur Rußherstellung verwendet oder zum Extraktrückgewinnungssystem 100 über Leitung 42A geleitet werden.
In der zweiten Ausführungsform wird die sekundäre Raffinatphase über Leitung 58, Leitung 76 und Leitung 88 zur Lösemittelrückgewinnung (nicht dargestellt) und zur katalytischen Wirbelschichtkrackzone 90 geleitet. In der katalytischen Wirbelschichtkrackzone 90 wird das sekundäre Raffinat in einem Wirbelschichtkatalysatorbett bei katalytischen Reaktionsbedingungen zu Produkten im Siedebereich vom flüssigem Brennstoff katalytisch gekrackt.
In der dritten Disposition wird die sekundäre Raffinatphase über Leitung 58, Leitung 76 und Leitung 78 zur Lösemittelrückgewinnung (nicht dargestellt) und weiter zur Schmierölentparaffinierungszone 80 geleitet, in der Paraffin durch katalytische Entparaffinierung, durch Lösemittelentparaffinierung oder beides entfernt wird, um ein Basisschmieröl mit niedrigem oder mittlerem Viskositätsindex zu liefern.
In der vierten Ausführungsform wird sekundäre Raffinatphase durch Leitung 58 und Leitung 22 zum primären Extraktionsturm geleitet. Wie beschrieben in US-A-4,328,092 (A. Sequeira, Jr.) beträgt die bevorzugte Menge 0,1 bis 0,5 Volumenteile sekundäres Raffinat für jedes Volumenteil Schmierölcharge, das zum primären Extraktionsturm über Leitung 2 zugeführt wird. Als ein Ergebnis dieser Rückführung kann die frische Charge, die dem primären Extraktionsturm 20 durch Leitung 8 zugeführt wird, oder die Lösemitteldosierung auf die unteren Mengen im spezifizierten Bereich verringert werden und die Ausbeute an einem Raffinat, produziert über Leitung 28, wird bei konstantem Brechungsindex erhöht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß dieser Erfindung ist entdeckt worden, daß eine Schmierölcharge auf Erdöl-Basis wirtschaftlich verarbeitet werden kann, um Chargen für katalytisches Wirbelschichtkracken zu liefern, ohne Hydrokracken oder andere zusätzliche Verringerung des Aromatengehaltes. Es ist auch entdeckt worden, daß Basisschmieröle mit hohem Viskositätsindex und mittlerem Viskositätsindex gleichzeitig hergestellt werden können.
Genauer gesagt umfaßt das Verfahren (a) die Lösemittelextraktion einer aus Erdöl gewonnenen Schmierölcharge mit einem Extraktionslösemittel mit bevorzugter Löslichkeit für Aromaten und als ein Ergebnis die Bildung einer primären Extraktphase und einer primären Raffinatphase; (b) die Abkühlung der primären Raffinatphase und Einmischung eines Antilösemittels, wodurch eine sekundäre Extraktphase und eine sekundäre Raffinatphase gebildet werden; (c) die Lösemittelextraktion der sekundären Raffinatphase, um eine tertiäre Raffinatphase zu liefern, die nach Entfernung des Lösemittels als eine Schmierölcharge mit mittlerem bis hohem Viskositätsindex brauchbar ist.
Chargen, die zur Verwendung im Verfahren geeignet sind, schließen Kohlenwasserstoffe, Mischungen von Kohlenwasserstoffen und insbesondere Kohlenwasserstoff-Fraktionen ein, deren überwiegende Anteile Anfangssiedepunkte oberhalb von etwa 260ºC (500ºF) bei atmosphärischem Druck zeigen. Beispiele für brauchbare Prozeßchargen schließen Rohöl-Vakuumdestillate aus paraffinischen oder naphthenischen Rohölen, d.h. entasphaltierte Rückstandsöle, die schwersten Fraktionen von Kreislaufölen aus katalytischem Kracken, Verkokerdestillate und/oder thermisch gekrackte Öle, schwere Vakuumgasöle und dergleichen ein. Diese Fraktionen werden gewonnen aus Rohölen auf Erdöl-Basis, Schieferölen, Teersandölen, Kohlehydrierungsprodukten und dergleichen. Bevorzugte Chargen schließen entasphaltierte Öle auf Erdöl-Basis, die Anfangssiedepunkte im Bereich von etwa 499 bis 566ºC (930ºF bis 1050ºF) und eine Conradson-Verkokungszahl von weniger als etwa 3 zeigen, und Gasöle, die überwiegend zwischen etwa 260 und 566ºC (500ºF und 1050ºF) sieden und Viskositäten im Bereich von etwa 35 bis 200 SUS, vorzugsweise 40 bis 100 SUS bei 99ºC (210ºF) zeigen.
Die Charge besitzt vorzugsweise einen Viskositätsindex oberhalb von 0 und am bevorzugtesten oberhalb von etwa 30 nach ASTM-Testmethode D-2270-86.
Das besondere Lösemittel, das im Extraktionsvorgang verwendet wird, hängt von mehreren Überlegungen ab, wobei die primäre Überlegung die Wirtschaftlichkeit ist. Obgleich keine Notwendigkeit besteht, daß das in der ersten Extraktion verwendete Lösemittel dasselbe sein muß wie dasjenige, das im zweiten Extraktionsschritt verwendet wird, ist es wirtschaftlich, daß die Lösemittel dieselben sind, und diese Ausführungsform ist aus diesem Grunde bevorzugt. Jedes Lösemittel, das selektiv auf Aromaten ist, insbesondere selektiv auf polycyclische Aromaten, kann verwendet werden, wie etwa Furfural, Acetophenon, flüssiges 502, Acetonitril, Phenol, Nitrobenzol, Anilin, 2,2- Dichlordiethylether, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, N- Methyl-2-pyrrolidon und Mischungen derselben. Zusätzlich kann jedes dieser Lösemittel in Kombination mit einem Antilösemittel, wie etwa Wasser, nassem Lösemittel, niederen Alkoholen und Glykolen, in den Lösemittelextraktionsschritten verwendet werden. Das bevorzugteste Antilösemittel im Hinblick auf die Ko-steneffektivität ist Wasser. N-Methyl-2-pyrrolidon ist das bevorzugteste Lösemittel, wenn es zwischen etwa 0,3 Vol.-% und 10 Vol.-% Wasser, bezogen auf die Lösemittelmischung, vorzugsweise 0,3 Vol.-% bis 0,5 Vol.-% Wasser enthält. Lösemitteldosierungen von etwa 75 bis 500 Vol.-%, vorzugsweise 100 bis 300 Vol.-% werden verwendet.
Im allgemeinen können die verschiedenen Mittel, die üblicherweise in Extraktionsverfahren eingesetzt werden, um die Kontaktfläche zwischen der Ölcharge und dem Lösemittel zu erhöhen, verwendet werden. So kann die im vorliegenden Verfahren verwendete Vorrichtung eine einzelne Extraktionszone oder mehrere Extraktionszonen umfassen. Die in der Extraktionszone eingesetzte Ausrüstung ist nicht kritisch und kann Drehscheibenextraktoren, Gegenströmungs-Festbettextraktionskolonnen, Gegenströmungs-Bodenextraktoren und Zentrifugalextraktoren umfassen. Der Prozeß kann als ein diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Prozeß geführt werden, wobei das letztere bevorzugt ist. Ein kontinuierlicher Gegenströmungsprozeß ist am bevorzugtesten. Bekannte Techniken zur Erhöhung der Selektivität auf Aromaten können eingesetzt werden. Beispiele für diese sind die Verwendung geringer Mengen an Antilösemitteln, Nachbehandlung des Extraktes mit dem Lösemittel, Prozeßführung bei ziemlich niedrigen Temperaturen, die ausreichend sind, um die Extraktionsaufgaben durchzuführen, und Verwendung niedriger Lösemittel/Öl-Verhältnisse.
Die Temperatur der Extraktion und die verwendete Menge an Lösemittel sind voneinander abhängig und hängen ihrerseits ab von der Zusammensetzung der bestimmten Ölcharge, die extrahiert werden soll. Dieses im Hinterkopf werden die folgenden Extraktionsverfahrenspunkte angegeben. Erstens wird die Extraktionstemperatur vorzugsweise bei etwa 4,4ºC (40ºF) unterhalb der Mischbarkeitstemperatur von Öl und Lösemittel gehalten, um die gewünschte Extraktionswirkung zu erzielen und einen hocheffizienten Extraktionsprozeß mit guten Ausbeuten an Öl durchzuführen. Die untere Temperaturgrenze wird teilweise durch den Fließpunkt des entparaffinierten Raffinatproduktes gesteuert. Wenn die Charge nicht entparaffiniert worden ist, dann wird die minimale Temperatur der Extraktion durch die Punkte gesteuert, an denen Feststoff auftritt. Wenn die Extraktionstemperatur zu niedrig ist, wird die Extraktion zu selektiv sein und Kompensation erfordern, wie etwa zusätzliche Mengen an Lösemittel und Extraktionsstufen. Der Extraktionstemperaturbereich liegt allgemein zwischen etwa 37,8 und 121ºC (100ºF und 250ºF) , vorzugsweise zwischen etwa 49 und 93ºC (120ºF und 200ºF) , in Abhängigkeit von der Öl/Lösemittel- Mischbarkeitstemperatur. Im Falle des bevorzugten Lösemittels N-Methyl-2-pyrrolidon/Wasser liegt die Temperatur im Bereich von etwa 49 und 82ºC (120ºF bis 180ºF).
Es wird angemerkt, daß hohe Lösemittel/Öl-Verhältnisse dazu neigen, die Prozeßeffizienz zu verringern, große Energiemengen zu verbrauchen und vermieden werden sollten. So liegen die Lösemittel/Öl-Dosierungen (definiert als Volumen Lösemittel, das pro Volumenteil Öl zugegeben wird, mal 100) größtenteils im Bereich zwischen etwa 75 und etwa 500. Besonders bevorzugte Verhältnisse liegen im Bereich zwischen etwa 100 bis etwa 300. Für Chargen, die aus Rohölen mit geringer Schmierqualität gewonnen sind, wie etwa schwere Vakuumgasöle und entasphaltierte Öle, die aus South Louisiana-Rohölen gewonnen sind, können typische Extraktionstemperaturen von 77 und 93ºC (170ºF und 200ºF) mit Lösemittel/Öl-Dosierungen von etwa 150 Vol.-% bis 400 Vol.-% verwendet werden.
Nach der primären Lösemittelextraktion wird die primäre Raffinatphase aus dem oberen Ende des primären Extraktionsturmes abgeleitet. Die primäre Raffinatphase umfaßt etwa 10 bis 15 Vol.-% Extraktionslösemittel, das entfernt wird, um ein Öl zu liefern, das einen Viskositätsindex (VI) im Bereich von etwa 75 bis 100 und vorzugsweise von etwa 85 bis 96 nach Entparaffinierung auf den gewünschten Fließpunkt aufweist. Ein Öl mit hohem Viskositätsindex wird hierin als eines definiert, das einen Viskositätsindex (VI) von 85 oder höher nach ASTM D- 227 0-86 besitzt. Primäre Raffinate mit einem so hohen Viskositätsindex (VI) wie 120 sind aus paraffinischen Ölen hoher Qualität hergestellt worden, und mit einem so niedrigen wie 10 aus Naphthen-Öl hoher Qualität. Im Fall von Naphthen-Ölen werden Lösemittel/Öl-Verhältnis und Temperatur typischererweise so eingestellt, daß ein Gehalt an mehrkernigen Aromaten von 3 Gew.-% oder weniger erreicht wird, eher aus toxilogischen Überlegungen heraus als für die Raffination, um einen ausgewählten Viskositätsindex (VI) zu erreichen.
Die primäre Extraktphase, die ein Öl, das an Aromaten reicher ist als die Charge, und einen Hauptanteil des Extraktionslösemittels umf aßt, wird vom Boden des primären Extraktionsturmes zu einem Dekantierapparat geleitet. Um beim Bewirken der Trennung im Dekantierapparat unterstützend einzugreifen, wird die primäre Extraktphase mit einem Antilösemittel vermischt und gekühlt. Das Antilösemittel, auch bekannt als ein Lösemittelmodifikator, wird aus einer Klasse von Verbindungen ausgewählt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in paraffinischen Mineralölen nur schwer löslich sind, und die im wesentlichen vollständig im Extraktionslösemittel löslich sind. Das bevorzugte Antilösemittel in der industriellen Praxis ist Wasser. Zusätzliche Antilösemittel schließen Alkohole und Glykole ein. Spezifische Beispiele für effektive Antilösemittel schließen Glycerin, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Formamid und Methylalkohol ein.
Die primäre Extrakt/Antilösemittel-Mischung wird auf eine Temperatur abgekühlt, die genügend niedriger ist als die Temperatur im primären Extraktionsturm, um zwei unmischbare flüssige Phasen im Dekantierapparat, in dem die Trennung auftritt, zu bilden. Abkühlung des primären Extraktes auf eine Temperatur von 5,6ºC bis 66,7ºC (10ºF bis 120ºF) unterhalb der Temperatur im Boden des Extraktionsturmes führt zur Bildung von zwei flüssigen Phasen, die durch Schwerkraft im Dekantierapparat voneinander getrennt werden.
Die untere Phase, bezeichnet als sekundärer Extrakt, enthält Extraktionslösemittel, Antilösemittel und Öl, das relativ reicher im Aromatengehalt als die primäre Extraktphase ist. Der sekundäre Extrakt wird von Lösemittel befreit und kommerziell wegen seines Aromatengehaltes verwendet. Zum Beispiel wird er als ein Gummistrecköl oder für eine Charge zur Herstellung von Ruß verwendet. Oder er kann zum Flüssigbrennstofföl-Pool geleitet werden. Der sekundäre Extrakt wird mit herkömmlichen Verarbeitungsschritten von Lösemittel befreit. Zum Beispiel kann er in einem Vakuumflashturm und einem Dampfstripper bei einem Druck im Bereich von 1,01 bis 303,9 kPa (0,01 atm bis 3 atm) verarbeitet und als ein Bodenprodukt abgezogen werden. Dieses Bodenprodukt kann fakultativ mittels eines Inertgases bei einer Temperatur von 232ºC bis 315,5ºC (450ºF bis 600ºF) und einem Druck von 1,01 bis 101,3 kPa (0,01 atm bis 1 atm) gestrippt werden, um die letzten Spuren an Lösemittel zu entfernen. Solch ein Verfahren, um Extrakt von Extraktionslösemittel zu befreien, ist in US-A-4,294,689 (A. Sequeira, Jr.) beschrieben, das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen wird.
Die obere Phase, die als sekundäres Raffinat bezeichnet wird, ist so abgereichert an aromatischen Verbindungen, daß sie nach Entfernung des Lösemittels (wie etwa desjenigen, das in US-A- 4,294,689 beschrieben ist) für Schmieröl mit mittlerem oder hohem Viskositätsindex geeignet ist. Die sekundäre Raffinatphase wird in einer zweiten Extraktionszone einer Lösemittelextraktion durch Gegenstromkontakt mit demselben Extraktionslösemittel bei Extraktionstemperaturen im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) und einer Lösemittel/Öl-Dosierung im Bereich von 75 Vol.-% bis 500 Vol.-% unterzogen. Die Schärfe der Extraktionsbedingungen hängt eng zusammen mit der Herkunft der Charge für den primären Extraktionsturm. Eine Anforderung an die zweite Extraktion ist, eine tertiäre Raffinatphase mit mittlerem Viskositätsindex im Bereich von 65 bis 95 nach ASTM- Methode D-2270-86 herzustellen. Es ist auch eine Aufgabe, ein tertiäres Raffinat herzustellen, daß einen genügend niedrigen Gehalt an aromatischen Verbindungen aufweist, daß es toxikologischen Standards genügt. Demgemäß können, in Abhängigkeit von der Herkunft der Charge, die Bedingungen so verschärft werden, daß sie diese Aufgabe erfüllen, auch wenn das Viskositätsindexerfordernis schon erfüllt worden ist.
Das tertiäre Raffinat wird mit herkömmlichen Mitteln, zum Beispiel Vakuumdestillation und Strippen, von restlichem Lösemittel befreit. Es wird dann bis zum gewünschten Fließpunkt durch Lösemittelentparaffinierung, katalytische Entparaffinierung oder eine Kombination der beiden entparaffiniert, um eine Schmierölcharge mit mittlerer Viskosität zu liefern. Entparaffinierungsverfahren werden zum Beispiel in US-A-4,354,921; US- A-4,375,403 und US-A-4,504,376 gelehrt, die alle in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme miteinbezogen sind.
Der aromatische tertiäre Extrakt kann zum primären Extraktionsturm zurückgeführt werden, um den Umlauf von frischem Lösemittel zu verringern. Das sekundäre Raffinat kann zum primären Extraktionsturm zurückgeführt werden, um die Ausbeute an raffiniertem Öl gemäß US-A-4,328,092 (A. Sequeira, Jr.) zu erhöhen. In der Alternative kann das Öl wegen seiner Aromatizität in einer anderen Verwendung nach Entfernung des Lösemittels verwendet werden.
Diese Erfindung wird anhand der Beispiele dargestellt.

BEISPIEL I

Ein 300-Neutraldestillat, gewonnen aus einem South Louisiana- Rohöl, wurde mit N-Methyl-2-pyrrolidon (MP) extrahiert. Der primäre Extrakt wurde durch Abkühlung in zwei Fraktionen aufgetrennt, ein sekundäres Raffinat und einen sekundären Extrakt. Die verwendeten Verfahrensbedingungen und die Testergebnisse an dem primären Raffinat, primären Extrakt, sekundären Raffinat und sekundären Extrakt nach Entfernung des Lösemittels und Entparaffinierung der lösemittelfreien Raffinate sind unten dargestellt. LAUF NUMMER RAFFINATIONSBEDINGUNGEN MP-Lösemitteldosierung Vol.-% (0,3 Vol.-% Wasser) Extraktionstemp., ºF Extraktionsdruck, Atm Trenntemp. für zweites Raffinat, ºF Ausbeute, Vol.-% primäres Raffinat Vol.-% sekundäres Raffinat Vol.-% primärer Extrakt Vol.-% sekundärer Extrakt TESTS AN PARAFFINHALTIGEN ÖLEN Brechungsindex Q 70ºC API-Dichte, ºAPI Flash, COC, ºF VisSUS Q 100ºF (37,8ºC) Fließpunkt, ºF Anilinpunkt, ºF Schwefel, Gew.-% Viskositätsindex TESTS AN EXTRAKTEN Anilinpunkt, Gew.-% Aromaten, Gew.-% gesättigte Verbindungen, Gew.-% Asphaltene, Gew.-% polare Aromaten, Gew.-% DESTILLAT-CHARGE PRIMARES RAFFINAT SEKUNDARES RAFFINAT
Der primäre Extrakt hat einen zu niedrigen Gehalt an Aromaten zur Verwendung als ein Gummistrecköl. Er kann aufgetrennt werden in ein sekundäres Raffinat mit mittlerem VI und einen sekundären Extrakt. Es ist nützlich als ein Gummistrecköl, während gleichzeitig ein Basisöl mit hohem VI hergestellt wird.

BEISPIEL 2

Ein 300-Neutraldestillat aus einem anderen South Louisiana- Rohöl wurde mit N-Methyl-2-pyrrolidon (MP) raffiniert und der primäre Extrakt in ein sekundäres Raffinat und einen sekundären Extrakt durch Abkühlung oder durch Abkühlung mit Zugabe von Wasser zum primären Extrakt, der den Extraktor verläßt, aufgetrennt. Die aus dieser Untersuchung erhaltenen Ergebnisse sind unten zusammengefaßt. LAUF NUMMER RAFFINATIONSBEDINGUNGEN MP-Lösemitteldosierung Vol.-% (0,3 Vol.-% Wasser) Extraktionstemp., ºF Trenntemp. für zweites Raffinat, ºF Zum primären Extrakt zugegebenes Wasser, Vol.-% Ausbeute, Vol.-% primäres Raffinat Vol.-% sekundäres Raffinat Vol.-% primärer Extrakt Vol.-% sekundärer Extrakt TESTS AN EXTRAKTEN Aromaten, Gew.-% gesättigte Verbindungen, Gew.-% Asphaltene, Gew.-% polare Aromaten, Gew.-% PRIMARER EXTRAKT SEKUNDARER EXTRAKTDiese Daten zeigen, daß Wasser als ein Antilösemittel verwendet werden kann, um die Abtrennung einer höheren Ausbeute an sekundärem Raffinat und aromatischerem Extrakt zu bewirken, als mit der Verringerung der Temperatur allein erhältlich ist. Diese Technik ist besonders nützlich, wenn es wünschenswert ist, ein Nebenprodukt, wie etwa Gummistrecköl, mit weniger als 20 Gew.-% gesättigten Verbindungen aus Chargen mit hohem Paraffingehalt, die Extrakte mit hohem Gehalt an gesättigten Verbindungen liefern, herzustellen. Es sollte angemerkt werden, daß die Verwendung eines Antilösemittels, wie etwa eines hocharomatischen Kohlenwasserstoffs, von Glykolen, Alkoholen und dergleichen, eingesetzt werden kann, um die gewünschte Trennung bewirken. Wasser ist jedoch das bevorzugte Antilösemittel, weil es bei niedrigen Konzentrationen wirksam, preiswert, im Verfahren verfügbar und durch Destillation leicht zu entfernen ist.

BEISPIEL 3

Ein 300-Neutraldestillat, gewonnen aus einer Mischung von West Texas Sour- and South Louisiana-Rohölen wurde mit N-Methyl-2- pyrrolidon (MP) raffiniert und der primäre Extrakt durch Abkühlung von zwei Fraktionen aufgetrennt, ein sekundäres Raffinat und ein sekundäres Extraktgemisch. Das sekundäre Raffinat wurde unter Verwendung von MP raffiniert, um ein Grundöl mit mittlerem bis hohem VI herzustellen, wie unten dargestellt. LAUF NUMMER CHARGE RAFFINATIONSBEDINGUNGEN MP-Lösemitteldosierung Vol.-% (0,3 Vol.-% Wasser) Extraktionstemp., ºF Trenntemp. für zweites Raffinat, ºF Ausbeute, Vol.-% primäres Raffinat Vol.-% sekundäres Raffinat Vol.-% Extrakt TESTS AN PARAFFINHALTIGEN ÖLEN Brechungsindex Q 70ºC API-Dichte, ºAPI Vis SUS Q 210ºF (99ºC) Fließpunkt, ºF Schwefel, Gew.-% Viskositätsindex DESTILLAT-CHARGE DESTILLATPHASE PRIMARES RAFFINAT SEKUNDARES RAFFINAT LAUF NUMMER CHARGE RAFFINATIONSBEDINGUNGEN MP-Lösemitteldosierung Vol.-% (0,3 Vol.-% Wasser Extraktionstemp., ºF Trenntemp. für zweites Raffinat, ºF Ausbeute, Vol.-% primäres Raffinat Vol.-% sekundäres Raffinat Vol.-% Extrakt TESTS AN PARAFFINHALTIGEN ÖLEN Brechungsindex Q 70ºC API-Dichte, ºAPI Vis SUS Q 210ºF (99ºC) Fließpunkt, ºF Schwefel, Gew.-% Viskositätsindex SEKUNDARES RAFFINAT
Diese Daten zeigen, daß sekundäres Raffinat bis zum selben VI wie das nicht-raffinierte Destillat unter Verwendung von im wesentlichen denselben Prozeßbedingungen raffiniert werden kann.

BEISPIEL 4

Die Charge von Beispiel 3 wurde kontinuierlich in einem einzelnen Extraktionsturm unter Verwendung eines großen Temperaturgradienten und einer hohen Raffinatrückführung zum Vergleich mit einer Zwei-Turm-Extraktion raffiniert. Die Ergebnisse zeigen, daß der Lösemittelumlauf niedriger war (215 Vol.-% gegenüber 243 Vol.-%) und daß die Gesamtausbeute an raffiniertem Öl höher war (62,0 Vol.-% gegenüber 59,3 Vol.-%), wenn sekundäres Raffinat entfernt und in einem zweiten Extraktionsturm raffiniert wurde. LAUF NUMMER RAFFINATIONSBEDINGUNGEN MP-Lösemitteldosierung Vol.-% (0,3 Vol.-% Wasser) Raffinat-Ausgangstemp., ºF Extrakt-Ausgangstemp., ºF Trenntemp. für zweites Raffinat, ºF Ausbeute, Vol.-% Raffinat mit hohem VI Vol.-% sekundäres Raffinat Vol.-% Extrakt LAUF NUMMER RAFFINATIONSBEDINGUNGEN FÜR SEKUNDÄRES RAFFINAT ZUSAMMENFASSUNG BASIS DESTILLAT Gesamt Losemittelumlauf, Vol.-% Vol.-% primäres Raffinat (hoher VI) (1) Gesamt-Lösemittelumlauf = 170 + 0,25(179) = 215 Vol.-% Basis Destillat (2) Gesamt-Ausbeute an Raffinat mit hohem VI = 47,9 + 0,25(56,5) = 62,0 Vol.-% vom Destillat TABELLE DER TESTMETHODEN Fließpunkt Anilinpunkt Schwefel Viskositätsindex Flash, COC ºF API-Dichte, ºAPI
Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, wird man natürlich verstehen, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, da viele Modifikationen vorgenommen werden können, und es ist daher beabsichtigt, mit den beigefügten Ansprüchen alle solche Modifikationen abzudecken, soweit sie in den Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Ein Verfahren zur Lösemittelraffination einer Schmierölcharge auf Kohlenwasserstoff-Basis, die aromatische und nicht-aromatische Bestandteile enthält, mit einem Extraktionslösemittel, wobei besagte Schmierölcharge mit dem Extraktionslösemittel in einer ersten Extraktionszone bei einer ersten Extraktionstemperatur im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) und einer Lösemittel/Öl-Dosierung im Bereich von 75 bis 500 Vol.-% in Kontakt gebracht wird, wodurch ein an Aromaten reicher primärer Extrakt und ein an Aromaten armes primäres Raffinat mit hohem Viskositätsindex von wenigstens 85 gebildet werden, gekennzeichnet durch:

Abziehen und Abkühlen des primären Extraktes auf eine Temperatur von 5,6º bis 66,7ºC (10ºF bis 120ºF) unterhalb besagter Extraktionstemperatur und Vermischen mit 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-% Antilösemittel, wodurch ein sekundärer Extrakt und ein sekundäres Raf £inat gebildet werden; und

Leiten besagter sekundären Raffinatphase zu einer zweiten Extraktionszone, in der besagtes sekundäres Raffinat mit dem Extraktlösemittel bei einer zweiten Extraktionstemperatur im Bereich von 37,8 bis 121ºC (100ºF bis 250ºF) und Lösemittel/Öl-Dosierung im Bereich von 75 bis 500 Vol.-% in Kontakt gebracht wird um eine an Aromaten arme tertiäre Raff inatphase mit einem Viskositätsindex von 65 oder mehr zu bilden.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, das zusätzlich umfaßt, daß besagtes tertiäre Raffinat zu einer katalytischen Entparaffinierungszone bei katalytischen Entparaffinierungsbedingungen geleitet wird, wodurch ein entparaffiniertes Schmieröl geliefert wird.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, das zusätzlich umfaßt, daß besagtes tertiäre Raffinat zu einer Lösemittelentparaffinierungszone bei Lösemittelentparaffinierungsbedingungen geleitet wird, wodurch ein entparaffiniertes Schmieröl geliefert wird.

4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Antilösemittel Wasser ist.

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Extraktionslösemittel ausgewählt ist aus der Gruppe die aus N-Methyl-2-pyrrolidon, Furfural, Phenol und Wassermischungen derselben besteht.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei, in der Lösemittelextraktionszone, das Extraktionslösemittel mit 0,3 bis 0,5 Vol.-% Wasser vermischt wird.

7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Antilösemittel Wasser ist und wobei, in der Lösemittelextraktionszone, das Extraktionslösemittel mit 0,3 bis 0,5 Vol.-% Wasser vermischt wird und wobei besagte Mischung von besagtem primären Extrakt mit 3 bis 5 Vol.-% Wasser erfolgt.

8. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das primäre Raffinat einen Viskositätsindex von wenigstens 85 besitzt.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei das primäre Raffinat einen Gehalt an mehrkernigen Aromaten von 3 Gew.-% oder weniger aufweist.