DE69730706T2 - Entwachsung von schmierölen durch membrantrennung - Google Patents

Entwachsung von schmierölen durch membrantrennung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwachsen bzw. Entparaffinieren von paraffinhaltigen Ölbeschickungen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren von paraffinhaltigen Erdölfraktionen und die Membrantrennung von filtrierten Lösungsmittel/Öl-Gemischen.
  • Typische Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren mischen die paraffinhaltige Ölbeschickung mit einem Lösungsmittel aus dem System zur Gewinnung des Lösungsmittels. Das Gemisch aus paraffinhaltiger Ölbeschickung/Lösungsmittel wird durch Wärmeaustausch abgekühlt und filtriert, um die festen Wachspartikel zu gewinnen. Ein Filtrat, das ein Gemisch aus Öl und Lösungsmittel umfaßt, wird aus dem Filtrationsschritt gewonnen. Gegenwärtig wird das Entparaffinieren einer paraffinhaltigen Beschickung durchgeführt, indem die Beschickung mit einem Lösungsmittel gemischt wird, um die paraffinhaltige Beschickung bei einer geeignet erhöhten Temperatur vollständig zu lösen. Das Gemisch wird allmählich auf eine geeignete Temperatur abgekühlt, die für die Fällung von Wachs erforderlich ist, und das Wachs wird in einer Drehfiltertrommel abgetrennt. Das entparaffinierte Öl wird erhalten, indem das Lösungsmittel verdampft wird, und ist als Schmieröl mit einem niedrigen Pourpoint vorteilhaft.
  • Diese Art einer Entparaffinierungsvorrichtung ist teuer und kompliziert. In vielen Fällen verläuft die Filtration langsam und stellt aufgrund der geringen Filtrationsraten eine Engstelle im Verfahren dar, die durch die hohe Viskosität der Filterbeschickung in Form einer Suspension von Öl/Lösungsmittel/Wachs verursacht wird. Die hohe Viskosität der Beschickung für den Filter beruht auf einer geringen Zufuhr des verfügbaren Lösungsmittels, das in den Beschickungsstrom für den Filter eingespritzt werden soll. In einigen Fällen kann das Fehlen von ausreichend Lösungsmittel zu einer schlechten Kristallisation des Wachses und schließlich zu einer geringeren Gewinnung von Schmieröl führen.
  • Die Verwendung von Lösungsmitteln, um das Entfernen von Wachs aus Schmiermitteln zu erleichtern, ist aufgrund der notwendigen Abtrennung vom entparaffinierten Öl und der Gewinnung der teuren Lösungsmittel für den Umlauf im Entparaffinierungsverfahren energieintensiv.
  • Das Lösungsmittel wird herkömmlich vom entparaffinierten Öl abgetrennt, indem Wärme zugeführt wird, gefolgt von einer Kombination aus mehrstufigen schnellen Verdampfungs- und Destillationsverfahren. Die abgetrennten Lösungsmitteldämpfe müssen dann vor dem Umlauf zum Verfahren abgekühlt und kondensiert und weiter auf die Entparaffienierungstemperatur abgekühlt werden.
  • Die Abtrennung des Lösungsmittels vom Filtrat mittels einer Membran stellt ein vielversprechendes Verfahren dar, wenn geeignete selektive Membranen gefunden und bei einer geringen Temperatur betrieben werden können, um einen thermodynamischen Wirkungsgrad zu erreichen. Solche Membranen findet man in US-Patenten Nr. 5,264,166 (White et al.) und 5,360,530 (Gould et al.); und die vorliegende Erfindung betrifft das verbesserte Betreiben von selektiv permeablen Membranen. Es wurde festgestellt, daß diese Membranen bei einer geringen Temperatur eine hohe Permeabilität für Lösungsmittel aufweisen, während sie Öl zurückhalten, und für die Verwendung bei der Lösungsmittelgewinnung aus einem Öl/Lösungsmittel-Filtratgemisch geeignet sind.
  • Es wurde entdeckt, daß die Membrantrennung durch Waschen der Membran mit einem Lösungsmittel unter den Bedingungen eines Überdruck anwendenden Verfahrens verbessert werden kann. JP-A- 60032897 und US-A-4,545,940 beschreiben jeweils Membranen, die wiederhergestellt werden, wobei die Filtration diskontinuierlich unterbrochen wird. Die Membranen werden durch Rückwaschen oder Spülen mit unterschiedlichen Flüssigkeiten, wie dem entparaffinierten Öl, Lösungsmittel oder einem Gas, gewaschen.
  • Es wurde ein Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren einer paraffinhaltigen Erdölbeschickung gefunden, um ein Ausgangsmaterial für Schmiermittel aus Erdöl mit einer besseren Leistung zu erhalten. Die paraffinhaltige Ölbeschickung wird mit einem kalten Lösungsmittel behandelt, damit die Wachspartikel kristallisieren und gefällt werden, wodurch ein Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch mit mehreren Phasen gebildet wird, das filtrierbare Wachspartikel enthält, und dieses Gemisch mit mehreren Phasen wird filtriert, um filtrierbare Wachspartikel aus dem kalten Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch zu entfernen, wodurch ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen wird.
  • Die Verbesserung umfaßt hierbei:
    Der kalte Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom, der Wachspartikel enthält, wird unter Druck (z.B. mindestens 2750 kPa) einer selektiv permeablen Membran zugeführt, um das kalte Filtrat selektiv in einen kalten Lösungsmittelpermeatstrom und einen kalten ölreichen Strom aus zurückgehaltenem Material zu trennen, der das entparaffinierte Öl und das restliche Lösungsmittel enthält; der Fluß des Filtratstroms zur Membran wird periodisch unterbrochen; und ein warmer Strom aus gewonnenem Lösungsmittel wird beim Verfahrensdruck in der gleichen Richtung wie die Beschickung auf die Membranoberfläche gerichtet, wodurch die Membran gewaschen wird und Verunreinigungen davon entfernt werden, wobei der warme Strom des gewonnenen Lösungsmittels bei einer Temperatur im Bereich von 4,5 bis 21°C ist und die Strömungsrate des Lösungsmittels weniger als 0,004 kg/min/m2 beträgt.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Fließschema des Verfahrens, das die Erfindung allgemein zeigt;
  • 2 ist ein Verfahrensschema, das Einzelheiten der Lösungsmittelwaschleitungen und der Ventilführung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine graphische Darstellung des Druckabfalls gegenüber der Betriebszeit für eine typische rohrförmige Membraneinheit; und
  • 4 ist eine ähnliche graphische Darstellung, die die Strömungsrate des Permeats gegenüber der Betriebszeit vor und nach der Lösungsmittelwäsche zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die folgende Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Es werden metrische Einheiten und Gewichtsteile verwendet, wenn es nicht anders angegeben ist.
  • In 1 wird eine paraffinhaltige Ölbeschickung nach dem Entfernen der aromatischen Verbindungen durch eine herkömmliche Extraktion mit Phenol oder Furfural mit einer Temperatur von 55 bis 95°C (etwa 130 bis 200°F) durch die Leitung 1 eingeführt und mit dem Lösungsmittel MEK/Toluol gemischt, das mit einer Temperatur von 35 bis 60°C (95 bis 140°F) aus dem Abschnitt für die Gewinnung des Lösungsmittels, der nicht gezeigt ist, durch die Leitung 2 zugeführt wird. Das Lösungsmittel wird mit einem Volumenverhältnis von 0,5 bis 3,0 Lösungsmittel pro Teil der paraffinhaltigen Ölbeschickung zugesetzt. Das paraffinhaltige Öl/Lösungsmittel-Gemisch wird dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt und durch den indirekten Wärmeaustauscher 5 erwärmt, in dem es auf eine Temperatur von 35 bis 85°C (etwa 95 bis 185°F) abgekühlt wird.
  • Die paraffinhaltige Ölbeschickung in der Leitung 101 wird dann direkt mit dem Lösungsmittel mit einer Temperatur von 5 bis 60°C (40 bis 140°F) gemischt, das durch die Leitung 102 zugeführt wird, um die Beschickung auf eine Temperatur von 5 bis 60°C (40 bis 140°F) abzukühlen, wobei dies von der Viskosität, der Sorte und dem Wachsgehalt der paraffinhaltigen Ölbeschickung abhängt. Das Lösungsmittel wird der paraffinhaltigen Ölbeschickung durch die Leitung 102 in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Volumenteilen pro Teil paraffinhaltigem Öl in der Beschickung zugesetzt. Die Temperatur und der Lösungsmittelgehalt des abgekühlten paraffinhaltigen Ölbeschickungsstroms in der Leitung 101 wird einige Grad über dem Trübungspunkt des Ölbeschickungs/Lösungsmittel-Gemischs kontrolliert, um eine vorzeitige Fällung des Wachses auszuschließen. Eine typische Zieltemperatur für die Beschickung in der Leitung 101 wäre bei 5 bis 60°C (40 bis 140°F).
  • Die abgekühlte paraffinhaltige Ölbeschickung und das Lösungsmittel werden durch die Leitung 101 einem Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher 9 zugeführt.
  • Die abgekühlte paraffinhaltige Ölbeschickung wird im Wärmeaustauscher 9 durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten Filtrat weiter abgekühlt, das dem Wärmeaustauscher 9 durch die Leitung 109 zugeführt wird. Im Wärmeaustauscher 9 erfolgt typischerweise die erste Fällung von Wachs. Die abgekühlte paraffinhaltige Ölbeschickung wird durch die Leitung 103 aus dem Austauscher 9 abgezogen und mit einer zusätzlichen kalten Lösungsmittelbeschickung durch die Leitung 104 direkt eingespritzt. Das kalte Lösungsmittel wird durch die Leitung 104 in einer Menge von 0 bis 1,5, z.B. 0,1 bis 1,5, Volumenteile, bezogen auf 1 Teil der paraffinhaltigen Ölbeschickung, in die Leitung 103 eingespritzt. Die paraffinhaltige Ölbeschickung wird dann durch die Leitung 103 dem direkten Wärmeaustauscher 10 zugeführt und mit verdampfendem Propan im Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher 10 weiter abgekühlt, in dem weiteres Wachs aus der Lösung kristallisiert. Die abgekühlte paraffinhaltige Ölbeschickung wird dann durch die Leitung 105 geleitet und mit weiterem kaltem Lösungsmittel gemischt, das direkt durch die Leitung 106 eingespritzt wird. Das kalte Lösungsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 3,0, z.B. 0,5 bis 1,5, Volumenteile pro Teil der paraffinhaltigen Ölbeschickung durch die Leitung 106 geleitet. Das abschließende Einspritzen des kalten Lösungsmittels mit oder nahe der Filterbeschickungstemperatur durch die Leitung 106 dient dazu, den Feststoffgehalt der Beschickung aus dem Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch für den Hauptfilter 11 bei einer Rate von 3 bis 10 Vol.-% einzustellen, um die Filtration und das Entfernen des Wachses aus der Beschickung aus dem Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch zum Hauptfilter 11 zu erleichtern. Das Gemisch wird dann durch die Leitung 107 zum Hauptfilter 11 geleitet und das Wachs wird entfernt. Die Temperatur, bei der das Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch dem Filter zugeführt wird, ist die Entparaffinierungstemperatur und kann (–10 bis +20°F) –23 bis –7°C betragen und bestimmt den Pourpoint des entparaffinierten Ölproduktes.
  • Falls erforderlich kann der Seitenstrom 19 aus der Leitung 104 mit dem Lösungsmittel in der Leitung 106 kombiniert werden, um die Lösungsmitteltemperatur vor dem Einspritzen des Lösungsmittels in der Leitung 106 in die Leitung 107 zu regeln. Das restliche Lösungsmittel in der Leitung 104 wird in die Leitung 103 eingespritzt, um die Lösungsmittelverdünnung und die Viskosität der Beschickung aus dem Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch vor dem Einführen des Gemisches durch die Leitung 103 in den Wärmeaustauscher 10 zu regeln. Das Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch in der Leitung 107 wird dann einem Vakuum-Drehtrommelfilter 11 zugeführt, in dem das Wachs vom Öl und vom Lösungsmittel abgetrennt wird.
  • Es kann ein oder mehrere Hauptfilter 11 verwendet werden, und diese können parallel oder in einer Kombination aus parallel/Reihe angeordnet werden. Das abgetrennte Wachs wird durch die Leitung 112 aus dem Filter entfernt und dem indirekten Wärmeaustauscher 13 zugeführt, um das Lösungsmittel abzukühlen, das aus dem Lösungsmittelgewinnungsverfahren rezirkuliert worden ist. Das kalte Filtrat wird durch die Leitung 108 aus dem Filter 11 entfernt und weist zu diesem Zeitpunkt ein Verhältnis zwischen Lösungsmittel und Öl von 15:1 bis 2:1 Volumenteile auf und hat typischerweise eine Temperatur von –23 bis +6°C (–10 bis +50°F).
  • Der Druck des gelieferten Filtrats in der Leitung 108 wird durch die Pumpe 11A erhöht, und es wird dem selektiv permeablen Membranmodul M1 mit der Filtrationstemperatur zugeführt. Das Membranmodul M1 enthält eine Niederdruck-Permeatseite 6 für das Lösungsmittel und eine Hochdruck-Filtratseite 8 für Öl/Lösungsmittel, wobei sich die selektiv permeable Membran 7 zwischen diesen befindet.
  • Das kalte Öl/Lösungsmittel-Filtrat wird mit der Filtrationstemperatur durch die Leitung 108 dem Membranmodul M1 zugeführt. Die Membran 7 ermöglicht es, daß das kalte MWK/Tol.-Lösungsmittel aus der Öl/Lösungsmittel-Filtratseite 8 selektiv durch die Membran 7 in die Niederdruck-Permeatseite 6 des Membranmoduls dringt. Das kalte Lösungsmittelpermeat wird mit der Filterbeschickungstemperatur direkt zur Filterbeschickungsleitung 107 rezirkuliert. Das Lösungsmittel dringt in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Volumenteilen pro Teil paraffinhaltiges Öl in der Beschickung selektiv durch die Membran 7.
  • Etwa 10 bis 100, typischerweise 20 bis 75 und noch typischer 25 bis 50 Vol.-% des MEK/Tol.-Lösungsmittels im kalten Filtrat dringen durch die Membran und werden zur Filterbeschickungsleitung 107 rezirkuliert. Das Entfernen des kalten Lösungsmittels aus dem Filtrat und der Umlauf des entfernten Lösungsmittels zur Filterbeschickung verringern die Menge des Lösungsmittels, das aus dem Öl/Lösungsmittel-Filtrat gewonnen werden muß, bzw. verringern die Wärmemenge, die erforderlich ist, um das Lösungsmittel anschließend im Lösungsmittelgewinnungsverfahren zu erwärmen und vom Filtrat abzudestillieren. Als Ergebnis werden höhere Ölfiltrationsraten und ein geringerer Öl-in-Wachs-Gehalt erreicht.
  • Die Filtratseite der Membran wird bei einem Überdruck von 1500 bis 7400 kPa (etwa 200 bis 1000 psig) und vorzugsweise von 2750 bis 5500 kPa (400 bis 800 psig) über dem Druck der Lösungsmittelpermeatseite der Membran gehalten, um den Transport des Lösungsmittels von der Öl/Lösungsmittel-Filtratseite der Membran zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran zu erleichtern. Die Lösungsmittelpermeatseite der Membran liegt typischerweise bei 100 bis 4000 kPa (0 bis 600 psig, vorzugsweise 5 bis 50 psig, z.B. bei etwa 25 psig).
  • Die Membran 7 weist eine große Oberfläche auf, die einen sehr wirksamen selektiven Transport des Lösungsmittels durch die Membran ermöglicht. Das aus dem Membranmodul M1 entfernte kalte Filtrat wird durch die Leitung 109 dem indirekten Wärmeaustauscher 9 zugeführt, in dem es dazu dient, die warme paraffinhaltige Ölbeschickung durch die Leitung 101 zum Wärmeaustauscher 9 indirekt abzukühlen. Die Menge des Lösungsmittels, die durch das Membranmodul M1 entfernt werden soll, wird bis zu einem gewissen Grad durch die erforderliche Vorkühlung der Beschickung bestimmt. Das kalte Filtrat wird dann durch die Leitung 111 zur Leitung 115 geleitet und zu einem Öl/Lösungsmittel-Trennverfahren geschickt, in dem das restliche Lösungsmittel aus dem entparaffinierten Öl entfernt wird.
  • Das Lösungsmittel wird im Verfahren zur Öl/Lösungsmittel-Gewinnung, nicht gezeigt, durch Erwärmen und Entfernen des Lösungmittels durch Destillation vom Öl/Lösungsmittel-Filtrat abgetrennt. Das abgetrennte Lösungsmittel wird warm gewonnen und durch die Leitung 2 zum Entparaffinierungsverfahren zurückgeführt. Das wachs- und lösungsmittelfreie Ölprodukt wird gewonnen und als Schmierölgrundmaterial verwendet.
  • Ein Teil des Lösungsmittels aus dem Lösungsmittelgewinnungsverfahren wird mit einer Temperatur von etwa 35 bis 60°C (95 bis 140°F) durch die Leitung 2 geleitet, damit es mit der paraffinhaltigen Ölbeschickung gemischt wird, die durch die Leitung 1 zugeführt wird. Ein anderer Teil des gewonnenen Lösungsmittels wird durch die Leitung 2 zur Leitung 16 und in die Wärmeaustauscher 17 und 13 geleitet, in denen das Lösungsmittel durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser bzw. dem Wachs/Lösungsmittel-Gemisch etwa auf die Entparaffinierungstemperatur abgekühlt wird. Ein weiterer Teil des gewonnenen Lösungsmittels wird durch die Leitungen 2, 16 und 14 dem Wärmeaustauscher 15 zugeführt, in dem es durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten Kälteerzeugungsmittel, z.B. verdampfendem Propan, etwa auf die Fluidtemperatur in der Leitung 103 abgekühlt wird, und durch die Leitung 104 geleitet und in das Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch in der Leitung 103 eingespritzt.
  • In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Filtratstrom in der Leitung 111 durch das Ventil 15a und die Leitung 114 dem Membranmodul M2 zugeführt werden. Das Filtrat wird dem Modul M2 mit einer Temperatur von 15 bis 50°C zugeführt, und das Lösungsmittel wird selektiv durch die Membran 7a transportiert und durch die Leitung 116 geleitet und zum Entparaffinierungsverfahren rezirkuliert. Das Membranmodul M2 arbeit in der gleichen Weise wie das Membranmodul M1, abgesehen von der Temperatur bei der Abtrennung, und kann die gleiche Membran wie das Modul M1 enthalten.
  • Die Verwendung der Ausführungsform mit dem Membranmodul M2 ermöglicht eine Verringerung der geforderten Kühlkapazität und eine Verringerung des Energieverbrauchs im Lösungsmittel/Öl-Gewinnungsabschnitt. Da das gewonnene Lösungsmittelpermeat eine höhere Temperatur als das aus dem Modul M1 gewonnene Lösungsmittel hat, muß das Lösungsmittel aus dem Membranmodul M2 jedoch z.B. in den Wärmeaustauschern 15 oder 17 und 13 abgekühlt werden, bevor es im Entparaffinierungsverfahren verwendet wird. Die höhere Temperatur ermöglicht es jedoch, daß aufgrund der höheren Permeatrate bei der höheren Temperatur im Vergleich mit M1 mehr Lösungsmittel gewonnen wird.
  • Membranen
  • In der vorliegenden Erfindung kann ein Membranmodul, das entweder aus Hohlfasern oder spiralförmig aufgewickelten oder flachen Lagen besteht, verwendet werden, um das kalte Lösungsmittel für den Umlauf zur Filterbeschickung selektiv aus dem Filtrat zu entfernen. Zu den Membranmaterialien, die für die erfindungsgemäße Trennung von Lösungsmittel/Öl verwendet werden können, gehören isotrope oder anisotrope Materialien, die aus Polyethylen, Polypropylen, Celluloseacetat, Polystyrol, Siliconkautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyimiden oder Polysilanen aufgebaut sind, sie sind jedoch nicht darauf begrenzt. Asymmetrische Membranen können hergestellt werden, indem eine Polymerfilmlösung auf einen porösen Polymerträger gegossen wird, gefolgt vom Verdampfen des Lösungsmittels, wodurch eine permselektive Haut bereitgestellt wird, und dem Koagulieren/Waschen.
  • In den bevorzugten Ausführungsformen wird eine Polyimidmembran aus dem Polymer gegossen, das auf 5(6)-Amino-1(4'-aminophenyl)-1,3,3-trimethylindan basiert (im Handel als "Matrimid 5218" erhältlich). Die Membran ist als spiralförmig aufgewickeltes Modul konfiguriert, das aufgrund seines Gleichgewichts zwischen einer großen Oberfläche, seiner Verschmutzungsbeständigkeit und der einfachen Reinigung bevorzugt ist.
  • Membranreinigungsverfahren
  • Mit der Zeit verschmutzen Membranmodule und die Leistung nimmt ab, da sich Wachspartikel im Zuführungskanal ansammeln. Wachspartikel sind natürlicherweise in einer Menge in der Filtratbeschickung enthalten, die von dem Zustand der Leinwand auf den Drehfiltern der MEK-Entparaffinierungseinheit abhängt. Typische Wachsbeladungen reichen von 10 bis 300 ppm (Volumen) für eine guterhaltene Filterleinwand. Selbst ein kleiner Riß in einer Filterleinwand kann zu Wachsbeladungen des Filtrats in der Größenordnung von 1 bis 2 Vol.-% führen.
  • Das Ablagern von Wachs in den Zuführungskanälen des Moduls neigt dazu, den axialen Druckabfall bei einer konstanten Beschickungsrate zu erhöhen, da die für den Fluidstrom zur Verfügung stehende Querschnittsfläche abnimmt. Die Zunahme der Rate des Druckabfalls für ein spiralförmig gewickeltes Modul mit 8 inch Durchmesser × 4 inch Länge, das einen Schmierölfiltratstrom behandelt, der etwa 75 ppm (Volumen) Wachspartikel mit einem Durchmesser von 25 μm und darunter enthält, ist in 3 gezeigt. Die Wachsablagerung auf der Membranoberfläche führt auch zur einer Abnahme der Lösungsmittelpermeationsraten von 30 %, wie es in 4 gezeigt ist. Die 3 und 4 zeigen jeweils, daß eine 30minütige Wäsche mit sauberem Lösungsmittel mit einer Temperatur von 40°F (4,5°C) die Leistung der Membran wieder bis zu den Grundwerten herstellt.
  • Eine Ausrüstung, die für die Lösungsmittelwäsche einer verschmutzten Membran erforderlich ist, ist in 2 schematisch gezeigt. Bei diesem Fließschema des Verfahrens ist die Membraneinheit M1 von 1 als eine Vielzahl von Membraneinheiten dargestellt, die parallel arbeiten. Die Membraneinheiten M1-A, M1-B bis M1-N können entweder ein einzelnes Membranmodul oder eine ganze Gruppe von Membranrohren, die jeweils einige Module enthalten, darstellen. Bei einem normalen Betrieb wird ein Schmierölfiltrat durch die Leitung 108 der gemeinsamen Membraneinheit M1 zugeführt. Die Beschickung wird außerdem in einem Beschickungsverteiler aufgeteilt, um den Membraneinheiten M1-A, M1-B bis M1-N einen jeweiligen Beschickungsstrom zuzuführen. Die Beschickungen werden in einen gemeinsamen Permeatstrom 106 und einen kombinierten Strom 109 von zurückgehaltenem Material aufgeteilt.
  • Wenn es erwünscht ist, die Membraneinheit M1-A zu reinigen, werden die Ventile 20A und 21A geschlossen, um die zu waschende Membran vom Betriebssystem abzutrennen. Dann wird dem M1-A warmes sauberes Lösungsmittel durch die Leitungen 201 und 202 zugeführt, indem die Ventile 22A und 23A geöffnet werden. Die Temperatur des Waschlösungsmittels kann irgendwo zwischen der Beschickungstemperatur des Filtrats und der maximalen Stabilitätstemperatur der Membran liegen. Der Druck des Waschlösungsmittels ist nicht kritisch, er kann jedoch bis zum Verfahrensdruck von 1500 bis 7400 kPa variieren. Niedrige Waschtemperaturen erfordern die längsten Waschzeiten, erzielen jedoch einen maximalen Schutz der Membran vor einer Beschädigung durch eine hohe Temperatur. Für dieses System stellt ein Temperaturbereich des Waschlösungsmittels von 40 bis 70°F (4,5 bis 21°C) ein akzeptables Gleichgewicht zwischen der Waschzeit und dem Schutz der Membran dar. Die Strömungsrate des Waschlösungsmittel ist nicht kritisch und wird so ausgewählt, daß der Waschzeitbedarf und die Pumpenkapazität für das Waschlösungsmittel ausgeglichen sind. Das warme Lösungsmittel wird durch M1-A gespült, wobei es die Wachsablagerungen löst. Das Waschlösungsmittel und das gelöste Wachs werden durch die Leitung 205 und den Abfallölsammler 208 zum Entparaffinierungsverfahren zurückgeleitet. Die Membraneinheit M1-A wird wieder in Betrieb gesetzt, indem die Ventile 22A und 24A geschlossen und danach die Ventile 20A und 21A geöffnet werden.
  • Die Membraneinheiten M1-B bis M1-N können auf analoge Weise gereinigt werden, wobei die Ventilsteuerung und die Wasch/Abfallöl-Leitungen verwendet werden, die in 2 gezeigt sind. Eine Verteilung des Waschsystems in der gezeigten Art und Weise ermöglicht es, einen ausgewählten Teil der gesamten Membraneinheit zu reinigen, wobei der normale Betrieb der restlichen Membranen fortgesetzt wird. Es ist nicht erforderlich, das normale Permeat vom Lösungsmittel zu trennen, das erwartungsgemäß bei einem Waschzyklus hindurchgeht, obwohl für diesen Zweck eine Ventilsteuerung hinzugefügt werden kann, wenn es erforderlich ist, die gewünschte Temperatur und Reinheit des Stroms 106 beizubehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das System der permeablen Membran parallele Gruppen von spiralförmig gewickelten Membranmodulen, und einzelne Modulgruppen können gewaschen werden, während andere Gruppen in Betrieb bleiben.
  • Beim kontinuierlichen Betrieb der Membran kann der periodische Waschschritt nach dem Wachsaufbau für einen Zeitraum von 15 bis 60 Minuten durchgeführt werden. Die Häufigkeit des Waschens wird durch die Wachsbeladung der Membranen bestimmt und ändert sich je nach Verfahrensbedingungen. Ein periodischer Waschschritt wird bei einer Strömungsrate des Waschlösungsmittels von weniger als 0,004 kg min Lösungsmittel pro Quadratmeter Membranfläche durchgeführt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren einer paraffinhaltigen Erdölbeschickung, um ein Schmiermittelgrundmaterial von Erdöl zu erhalten, wobei eine paraffinhaltige Ölbeschickung mit einem Lösungsmittel verdünnt und abgekühlt wird, damit die Wachspartikel kristallisieren und gefällt werden, wodurch ein Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch mit mehreren Phasen erzeugt wird, das filtrierbare Wachspartikel enthält; das Gemisch mit mehreren Phasen filtriert wird, um filtrierbare Wachspartikel aus dem kalten Öl/Lösungsmittel/Wachs-Gemisch zu entfernen, wodurch ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen werden; und der kalte Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom, der Wachspartikel enthält, unter Druck einer selektiv permeablen Membran zugeführt wird, um das kalte Filtrat selektiv in einen kalten Lösungsmittelpermeatstrom und einen kalten ölreichen Strom des zurückgehaltenen Materials zu trennen, der das entparaffinierte Öl und das restliche Lösungsmittel enthält; dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des Filtratstroms zur Membran periodisch unterbrochen wird, und ein warmer Strom von gewonnenem Lösungsmittel in der gleichen Richtung wie die Beschickung auf die Membranoberfläche gerichtet wird, um die Membran zu waschen und Verunreinigungen davon zu entfernen, wobei die Temperatur des warmen Stroms des gewonnenen Lösungsmittels im Bereich von 4,5 bis 21°C liegt und die Strömungsrate des Lösungsmittels weniger als 0,004/min/m2 beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mit Lösungsmittel verdünnte paraffinhaltige Ölbeschickungsstrom in aufeinanderfolgenden Wärmeaustauschstufen abgekühlt wird; der Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom im Membrantrennschritt bei einer Temperatur von –35°C bis +20°C mit einer Seite der selektiv semipermeablen Membran in Kontakt gebracht wird und das Volumenverhältnis des Lösungsmittels im Permeatstrom zum Strom des zurückgehaltenen Materials 1:1 bis 3:1 beträgt; der wesentliche Teil des Lösungsmittels selektiv von der Filtratseite der Membran zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran befördert wird und das Lösungsmittelpermeat bei einer Temperatur von –35°C bis +20°C zur Filterbeschickung rezirkuliert wird; der lösungsmittelarme Filtratstrom, der das restliche Lösungsmittel enthält, von der Filtratseite des Membranmoduls abgezogen wird und durch indirekten Wärmeaustausch mit der warmen paraffinhaltigen Ölbeschickung in Kontakt gebracht wird; und der abgezogene Filtratstrom behandelt wird, um das restliche Lösungsmittel aus dem Öl zu gewinnen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der kalte ölreiche Strom des zurückgehaltenen Materials entparaffiniertes Öl enthält und das Lösungsmittel destilliert wird, um ein entparaffiniertes Ölprodukt zu gewinnen und den warmen Lösungsmittelstrom zum Waschen zu gewinnen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Entparaffinierungslösungsmittel ein Gemisch von Methylethylketon und Toluol (MEK/Tol.) umfaßt und das Verhältnis von MEK:Tol. im Bereich von 60:40 bis 80:20 Gewichtsteilen liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der periodische Waschschritt nach dem Aufbau von Wachs während des kontinuierlichen Membranbetriebs über einen Zeitraum von 15 bis 60 Minuten durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die permeable Membran parallele Gruppen von spiralförmig gewickelten Membranmodulen umfaßt und wobei einzelne Modulgruppen gewaschen werden, während andere Gruppen in Betrieb bleiben.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der warme Strom des gewonnenen Lösungsmittels bei einem Betriebsdruck von mindestens 2750 kPa auf die Membranoberfläche gerichtet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der kalte Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom bei einem Betriebsdruck von mindestens 2750 kPa der selektiv permeablen Membran zugeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die paraffinhaltige Ölbeschickung ausgewählt ist aus a) einem schweren neutralen Schmierölgrundmaterial mit einem Siedebereich von 454 bis 566°C und b) einem deasphaltierten Schmierölgrundmaterial mit einem Siedebereich von 566 bis 704°C.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Membran im wesentlichen aus einem Polyimidpolymer besteht, das auf 5(6)-Amino-1(4'-aminophenyl)-1,3,3-trimethylindan basiert.
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