HU226800B1

HU226800B1 - Oil treatment process

Info

Publication number: HU226800B1
Application number: HU0200331A
Authority: HU
Inventors: John Philip Davies; Kellie Peta Grace
Original assignee: Bp Oil Int; Bp Refinery Kwinana Pty Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2009-10-28
Also published as: EP1165724A1; PL350229A1; SG120105A1; GB9904808D0; HUP0200331A2; HRP20010708A2; CN1198902C; ZA200106696B; HRP20010708B1; PL191748B1; ATE274043T1; WO2000052115A1; JP2002538264A; AU2682000A; CN1342192A; TW524845B; DE60013106D1; MY132002A; EP1165724B1; US6802960B1

Description

A találmány tárgya eljárás feldolgozott olaj (process oil) előállítására, amelynek aromás tartalma legalább 20 tömeg% és policiklusos aromás (PCA) tartalma kevesebb mint 3 tömeg%. Ebben a bejelentésben az aromás tartalmat az ASTM D 2007 módszerrel és a PCA tartalmat az IP 346 módszerrel mérjük.

A feldolgozott olajok szénhidrogén-keverékek, amelyek ugyanabban a hőmérséklet-tartományban forrnak, mint az alap kenőolajok, és az alap kenőolajokhoz hasonlóan nyersolaj-desztillátumokból (-párlatokból) származnak oldószeres extrakcióval. Az alap kenőolajoktól eltérően azonban - amelyeket ritkán alkalmaznak a kenés területén kívül - a feldolgozott olajok széles tartományban alkalmazhatók az iparban. így például használatosak mint oldószerek, porvédő vegyületek, lágyítók és/vagy szaporítóanyagok szintetikus és természetes gumikhoz, és nyomtatófestékek (tinták) gyártásában. Ahhoz, hogy alkalmasak legyenek ezekhez a felhasználásokhoz, a feldolgozott olajkészítményeket gondosan kell szabályozni.

Feldolgozott olajok előállítására különböző módszerek ismeretesek. így például a GB 1426746 számú szabadalmi irat szerint nyersolaj-desztillátumot hoznak érintkezésbe furfurollal, és az így kapott első extraktumot furfurollal újra extrahálják, így kapnak egy második extraktumot és egy pszeudoraffinátumot*. A pszeudoraffinátumotfurfurolból desztillálják, és ezután paraffinmentesítve és hidrogénezve kapják a feldolgozott olajat.

* raffinátum: extrakció során keletkező maradék folyadékelegy (kicsi az „értékes” komponens tartalma).

Ezzel az eljárással az a probléma, hogy a hidrogénezési művelet következtében alacsony aromás tartalmú feldolgozott olajat eredményez. Az aromás vegyületek azonban oldó- és duzzadótulajdonságokat adnak, amelyek számos alkalmazáshoz kívánatosak. A feldolgozott olaj policiklusos aromás (PCA) tartalmát azonban minimumon kell tartani, mivel ezek a vegyületek nemkívánatosak egészségi és környezeti okokból.

Az FR-A-2,595,371 számú irat szénhidrogénelegy többszörös oldószeres extrakciójára ad kitanítást.

A GB 1,426,746 számú, DE-A-2,343,238 számú szabadalmi iratnak megfelelő szabadalmi irat ásványi kenőolaj furfurollal ellenáramban való kezelésére vonatkozó, egy elsődleges extrakciós oszlopban végzett eljárást ismertet, amelynek során elsődleges extraktumot nyernek, ezt követően eltávolítják a furfurolt az elsődleges extraktumból, majd az elsődleges extraktumot egy második extrakcióban további furfurollal érintkeztetik.

Az EP 0 417 980 számú szabadalmi irat szerint nagy aromás tartalmú és kevesebb mint 3 tömeg% PCA tartalmú feldolgozott olajat állítanak elő egy első extraktum reextrahálásával specifikus hőmérséklet- és oldószerkörülmények között. Az eljárást specifikusan egy extrahálótoronyban végzik, ahol az extraktum és az oldószer aránya 1:1-1:1,8, a torony fejhőmérséklete 50-90 °C, és fenékhőmérséklete 20-60 °C. A torony fenékhőmérséklete úgy definiálható mint az extrakciós műveletben a legalacsonyabb hőmérséklet. A torony fejhőmérséklete a torony legfelső régiójának a hőfoka. Általában ez a toronyban a legmagasabb hőmérséklet.

Találtunk egy alternatív utat feldolgozott olajok előállítására. A találmány specifikusan magában foglalja az első finomítvány extrahálását specifikus műveleti körülmények között, s így olyan feldolgozott olajat állítunk elő, amelynek aromás tartalma legalább 20 tömeg⁰/;), és PCA tartalma kevesebb mint 3 tömeg%.

Az FR 1 295 441 számú szabadalmi irat ismertet egy eljárást, amelyben az első raffinátumot egy második extrakciós műveletben extrahálják. Az alkalmazott eljárási körülmények azonban olyanok, hogy a találmány szerinti összetétellel rendelkező olajokat nem állítanak elő.

A találmány eljárást biztosít feldolgozott olaj előállítására, amely eljárás a következő műveletekből áll:

a) egy nyersolaj-desztillátumot poláris oldószerrel hozunk érintkezésbe, 30-80 °C fenékhőmérséklettel üzemelő extrakciós toronyban;

b) az a) művelet szerinti toronyból egy első raffinátumot termelünk ki;

c) az első finom ítványt poláris oldószerrel hozzuk érintkezésbe olyan extrakciós toronyban, amely az a) művelet szerinti extrakciós torony fenékhőmérsékleténél magasabb, 60-90 °C tartományú fenékhőmérsékleten üzemel;

d) a c) művelet szerinti toronyból kivonunk egy második extraktumot; és

e) a második extraktumból a poláris oldószert eltávolítjuk.

A találmány szerint előállított feldolgozott olaj aromás tartalma több mint 20 tömeg%, és PCA tartalma kevesebb mint 3 tömeg%. Ezek a feldolgozott olajok számos alkalmazásra megfelelnek, például mint oldószerek, porvédő vegyületek, képlékenyítők és/vagy szaporítóanyagok szintetikus és természetes gumikhoz, és nyomtatófestékek (tinták) gyártásához.

Az a) műveletben a nyersolaj-desztillátumot poláris oldószerrel reagáltatjuk egy extrakciós toronyban. Anélkül, hogy elméletileg megkötnénk magunkat, úgy gondoljuk, hogy a poláris oldószer a nyersolaj-desztillátumban eredetileg jelen lévő PCA vegyületeknek legalább egy részét eltávolítja. Az eljárás két fázist eredményez: egy első extraktumot a toronynak egy alsó részén, és egy első raffinátumot a toronynak egy felső részén. Az első extraktum oldószerben gazdag, és nafténes és policiklusos aromás komponenseket tartalmaz. Ezt az extraktumot a torony aljáról vonjuk ki. Egy előnyös kivitelezésben a poláris oldószert az extraktumból eltávolítjuk és újra visszavezetjük (recyded).

Az a) művelet elvégezhető egy olyan extrakciós torony alkalmazásával, amely 30-80 °C, előnyösen 45-75 °C, és elsősorban 55-70 °C fenékhőmérsékleten üzemel. Az a) első extrakciós művelet fenékhőmérséklete főképpen a poláris oldószer és a nyersolajdesztillátum hőmérsékletétől függ, de szabályozható járulékos hűtéssel az extrakciós torony alján. Ennek a hőmérsékletnek jelentős befolyása van a találmányban alkalmazott oldószer szelektivitására és oldóképességére, ami viszont befolyást gyakorol az előállított első

HU 226 800 Β1 raffinátum végső összetételére. Egy kivitelezésben olyan hőmérséklet-grádienst tartunk az extrakciós torony mentén, hogy a torony fejhőmérséklete 80-120 °C (torony-fejhőmérséklet), míg a fenékhőmérséklete 60-90 °C (torony-fenékhömérséklet) legyen. A hőmérséklet-különbség a fejhőmérséklet és fenékhőmérséklet között 5-70 °C, előnyösen 30-50 °C.

Az oldószer mennyisége az alkalmazott nyersolajpárlatra 70-300 térfogat%, előnyösen 100-250 térfogat%, és elsősorban 120-170 térfogat% tartományú lehet. Meg kell jegyeznünk azonban, hogy a használt pontos oldószer/desztillátum arány függ az alkalmazott desztillátum típusától. így például az oldószer/desztillátum arány függ a desztillátum forrási tartományától és/vagy a nyersolaj eredetétől.

Az a) műveletben előállított első finomítványt az extrakciós torony egy felső részéből vonjuk ki, és egy poláris oldószerrel újra extraháljuk egy második oldószeres extrakciós műveletben [c) művelet]. Ez az eljárás két fázist eredményez: egy második extraktumot a torony egy alsó részén, és egy második finomítványt a torony egy felső részén. Egy kivitelezésben 70-100% poláris oldószert távolítunk el az első raffinátumból, mielőtt az első raffinátumot kezelnénk a második oldószeres extrakciós műveletben. Előnyösen, a poláris oldószer 95—100%-át eltávolítjuk. A c) műveletben alkalmazott fenékhőmérséklet 40-90 °C, előnyösen 55-90 °C, és elsősorban 75-90 °C tartományú. Egy kivitelezésben a c) műveletet úgy végezzük, hogy olyan extrakciós tornyot alkalmazunk, amelynek fejhőmérséklete 90-130 °C, és fenékhőmérséklete 70-100 °C. A hőmérséklet-különbség a fejhőmérséklet és fenékhőmérséklet között 5-70 °C, előnyösen 30-50 °C.

A c) második extrakciós művelet fenékhőmérséklete a poláris oldószer és az első raffinátum hőmérsékletétől függ. Az első extrakciós művelet fenékhőmérsékletéhez hasonlóan azonban a második extrakciós művelet fenékhőmérséklete is szabályozható járulékos hűtéssel az extrakciós torony alján. A második extrakciós műveletet magasabb fenékhőmérsékleten végezzük mint az a) műveletet. Az extrakciós hőmérsékletnek a növekedése csökkenti az oldószer szelektivitását. Ha a poláris oldószert eltávolítjuk a második extraktumból az e) műveletben, akkor olyan feldolgozott olajat kapunk, amelynek PCA koncentrációja 3 tömeg% vagy ennél kevesebb. A feldolgozott olaj globális aromás tartalma több mint 20 tömeg%. Az első raffinátum kevésbé oldódó paraffinos komponensei az oldószeres extrakciós torony egy felső részén gyülemlenek össze, mint második raffinátum. A raffinátum a toronyból eltávolítható és desztillálható. A kitermelt oldószer újrahasznosításhoz visszacirkuláltatható. A második finomítványt desztillációs toronyban tisztítjuk, és az oldószert paraffintalanítva alap kenőolajat kapunk (e. g. 500N with 96 VI).

A c) műveletet az a) műveletétől eltérő extrakciós toronyban végezhetjük. Előnyösen azonban ugyanazt az extrakciós tornyot használjuk mindkét művelethez.

Az oldószer mennyisége a nyersolajpárlatra - amit a második extrakciós műveletben alkalmazunk 100-400 térfogat%, előnyösen 180-300 térfogat%, és elsősorban 200-250 térfogat% tartományú lehet. Mint az első extrakciós műveletben is, az alkalmazott oldószer/desztillátum arány függ a felhasznált desztillátum típusától. így például az oldószer/desztillátum arány függ a desztillátum forrási tartományától és/vagy a nyersolaj eredetétől.

Megfelelő poláris oldószerek az a) és c) oldószeres extrakciós műveletekhez a furfurol, fenol és N-metilpirrolidon. Előnyösen furfurolt alkalmazunk.

A találmány fenti és más szempontjait a kísérő ábrára való hivatkozással ismertetjük, amely vázlatos szemléltetése a találmány egy előnyös kivitelezésében használt berendezésnek.

Az ábra egy berendezést szemléltet, amely magában foglalja a 10 első extrakciós tornyot, a 12 második extrakciós tornyot és a 14, 16, 18 és 20 négy extrakciós tornyot.

A használat során a 24 nyersolajpárlatot betápláljuk a 10 első extrakciós toronyba és érintkezésbe hozzuk furfurollal, amit a 22 vezetéken táplálunk be az extrakciós toronyba. A 10 torony 70 °C fenékhőmérsékleten üzemel. A 10 torony tetején a hőmérséklet 109-118 °C. A 24 desztillátumban lévő policiklusos aromás és nafténes komponensek legalább egy része a furfurolban oldódva a 26 első extraktumot képezi. Ezt a 10 extrakciós torony aljából vonjuk ki, és tisztítás céljából a 20 desztillációs toronyba vezetjük. Ha ledesztilláltuk, az extraktumot mint hulladékot vagy más módon eltávolítjuk.

A 24 desztillátum megmaradó komponenseit a 10 első extrakciós toronyból mint 28 első finomítványt vonjuk ki. A 28 raffinátum sűrűségét szabályos időközökben mérjük, hogy biztosítsuk a finomítvány PCA tartalmának a kimutatását.

Ezután a 28 első finomítványt bevezetjük a 14 desztillációs toronyba. A raffinátumot elkülönítjük az oldószertől, és bevezetjük a 12 második extrakciós toronyba további oldószeres extrakcióhoz. Friss furfurolt vezetünk a 14 toronyba a 36 vezetéken. A második extrakciós műveletet 75 °C fenékhőmérsékleten végezzük. A torony fejhőmérséklete 107-115 °C. Az extrakciós művelet két fázist eredményez: a 30 második extraktumot a 12 torony alján, és a 34 második finomítványt a torony tetején. A 30 második extraktumot kivonjuk a 12 második extrakciós toronyból, és a 16 desztillációs toronyban tisztítva kapjuk a 32 feldolgozott olajat, amelynek policiklusos aromás (PCA) tartalma kevesebb mint 3 tömeg%, és aromás tartalma több mint 20 tömeg%. Mint a 28 első raffinátumnál is, meghatározzuk a 30 második extraktum sűrűségét, hogy biztosítsuk a 30 extraktum PCA tartalmának a kimutatását.

A 28 első raffinátum kevésbé oldódó komponenseit mint 34 második raffinátumot kivonjuk a 12 második extrakciós torony tetejéről. Ezt a 34 második raffinátumot a 18 desztillációs toronyban tisztítva kapjuk az oldószermentes 38 finomítványt, amit az oldószer paraffinmentesítő 40 egységbe vezetünk. Miután az oldószert -90 dermedéspontig paraffinmentesítettük, alap kenőolajat (500N with 96 VI) kapunk.

HU 226 800 Β1

A 14,16,18 és 20 tornyokból kivont furfurolt újrafelhasználáshoz kitermeljük.

Két extrakciós torony használata helyett lehetséges ugyanazt a tornyot alkalmazni mindkét extrakciós művelethez.

Példa

Ebben a példában közép-keleti nyersolajból kapott paraffinos desztillátumot, ami megfelel alap kenőolaj előállításához, az 1. ábra szerinti berendezést használva kezelünk.

A desztillátumot betápláljuk az első extrakciós toronyba 77 °C hőmérsékleten. Furforolt előmelegítünk 118 °C-ra, és bevezetjük az első extrakciós toronyba 130 térfogat% furfurol/desztillátum arányban. Az extrakciós tornyot 70 °C fenékhőmérsékleten üzemeltetjük. A torony tetején a hőmérséklet 109 °C. Az első oldószeres extrakciós szakaszban alkalmazott üzemi körülményeket az alábbi 2. táblázatban foglaljuk össze.

2. táblázat

Az első finomítvány kitermelése	71 térfogat%
Az első finomítvány sűrűsége 70 °C-on	0,856 g/ml
Az első extraktum sűrűsége 70 °C-on	1,006 g/ml

A második oldószeres extrakciós szakaszban az első finomítványt 77 °C-on betápláljuk a második extrakciós toronyba. A furfurolt 115 °C-ra előmelegítjük, és bevezetjük az extrakciós toronyba 260 térfogat% mosási arányban. A második extrakciós tornyot 75 °C fenékhőmérsékleten üzemeltetjük. A torony fejhőmérséklete 107 °C. A második oldószeres extrakciós szakaszban alkalmazott üzemi körülményeket az alábbi 3. táblázatban foglaljuk össze.

3. táblázat

A második raffinátum kitermelése	80 térfogat%
A második raffinátum sűrűsége 70 °C-on	0,842 g/ml
A második extraktum sűrűsége 70 °C-on	0,926 g/ml

Az ebben a példában előállított második extraktumot analizáltuk, és azt találtuk, hogy annak az IP 346 szerinti PCA tartalma 2,85 tömeg%, és az ASTM D/2007 szerinti aromás tartalma 28 tömeg%. Az extraktum VGC-értékét az ASTM D2140 vizsgálati módszert használva mértük, és azt találtuk, hogy ez 0,90. Az extraktum anilinpontja az ASTM D611 módszert használva, 62,4 °C volt. A fentiekben ismertetett kivitelezés különböző módosításait végezhetjük el, anélkül, hogy a találmány szellemétől eltérnénk. így például a sűrűségmérések használata helyett egy speciális extraktum és/vagy raffinátum PCA tartalma kimutatásának a biztosítására alkalmazható a törésmutató, közeli infravörös spektroszkópia vagy kromatográfiás eljárások is.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás feldolgozott olaj előállítására, azzal jellemezve, hogy

a) egy nyersolaj-desztillátumot (-párlatot) poláris oldószerrel hozunk érintkezésbe extrakciós toronyban, amely 30-80 °C fenékhőmérséklettel üzemel;

b) az a) művelet szerinti toronyból egy első raffinátumot vonunk ki, és az első raffinátumból a) művelet szerinti poláris oldószer 70-100%-át eltávolítjuk;

c) a b) művelet szerinti első raffinátumot poláris oldószerrel hozzuk érintkezésbe extrakciós toronyban, amely magasabb fenékhőmérsékleten üzemel mint amilyen az a) művelet szerinti extrakciós torony fenékhőmérséklete, és 40-90 °C tartományú;

d) a c) művelet szerinti toronyból egy második extraktumot vonunk ki;

e) a poláris oldószert eltávolítjuk a második extraktumból.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a) művelet szerinti torony tetejének hőmérséklete és a fenékhőmérséklet között 5-70 °C hőmérséklet-különbséget tartunk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) művelet szerinti torony tetejének hőmérséklete és a fenékhőmérséklet között 5-70 °C hőmérséklet-különbséget tartunk.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a) műveletben alkalmazott oldószer/nyersolajpárlat arányt 70-300 térfogat% tartományban tartjuk.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mielőtt az első raffinátumot poláris oldószerrel hozzuk érintkezésbe a c) műveletben, az a) művelet szerinti poláris oldószer 95-100%-át eltávolítjuk az első raffinátumból.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) műveletet ugyanazt az extrakciós tornyot használva végezzük, mint az a) műveletet.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) műveletben 100-400 térfogat% tartományú oldószer/nyersolajpárlat arányt alkalmazunk.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a) és c) oldószeres extrakciós műveletekhez furfurol, fenol vagy N-metilpirrolidon poláris oldószert használunk.