JP4037515B2

JP4037515B2 - プロセスオイル及びその製造方法

Info

Publication number: JP4037515B2
Application number: JP10719498A
Authority: JP
Inventors: 正己高崎; 明示田中
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: EP0950703A3; EP0950703A2; US20010007049A1; US6410816B2; JPH11302456A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム加工等に用いるプロセスオイルの製造方法に関し、さらに詳しくは人体への有害性が指摘されている多環芳香族炭化水素（ＰＣＡ）含有量が３重量％未満であり、かつ従来の性能においても優れたプロセスオイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロセスオイルは、天然ゴム、合成ゴム等の加工油や展延剤をはじめ熱可塑性樹脂の可塑剤や印刷インキの成分、再生アスファルトの軟化剤等に使用する潤滑油あるいは溶剤である。それゆえ、それぞれの用途に応じて特定の粘度、密度、揮発性、ゴム等への相溶性などの性状、性能を持つプロセスオイルが要求されていた。たとえばゴム用としてはその加工性向上などのためゴムとの相溶性が良く、用途に応じた粘度を持ち、耐久性の優れたものが良いとされてきた。
【０００３】
しかし、最近ＰＣＡの有害性が問題となっており、特に自動車タイヤ用に用いられるプロセスオイルはタイヤ粉塵として環境を汚染するためプロセスオイル中のＰＣＡを低減することがもとめられている。
そこで、ＰＣＡを低減させたプロセスオイルの開発が進められている。例えば、特表平０６−５０５５２４号公報には低ＰＣＡのプロセスオイルを使用したゴム組成物が開示されているが、ここで使用されているプロセスオイルは高粘度のものであり用途に制限がある。
【０００４】
また、炭酸ガス等による超臨界抽出処理を利用したナフテンおよび芳香族炭化水素混合物の低ＰＣＡプロセスオイルの製造方法（ＥＰ０４８９３７１Ｂ１公報）が知られている。
ＥＰ４１７９８０Ａ１公報には極性溶剤を用いた２段抽出法による低ＰＣＡ、高芳香族炭化水素のプロセスオイルの製造方法が開示されている。しかし、この方法では２段目の抽出塔の原料となるプライマリーエキストラクトの密度が極性溶剤に近く、極性溶剤との親和性も強く抽出条件の設定が非常に難しく抽出効率も悪い（実施例によると最大収率５１％）という問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、人体に有害なＰＣＡを減少させ、かつゴムの加工性や耐ブリード性等従来のプロセスオイルに要求される性能も良好なプロセスオイルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、エキストラクトに潤滑油基油を混合して再度溶剤抽出することにより上記目的を満足する優れた低ＰＣＡのプロセスオイルが得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
（１）鉱油から極性溶剤で抽出したエキストラクト４０〜９７容量％と、潤滑油基油３〜６０容量％からなる混合油を、極性溶剤にて抽出処理することを特徴とする多環芳香族炭化水素含有量３重量％未満のプロセスオイルの製造方法。
（２）抽出処理を向流接触法により、抽出溶剤としてフルフラールを用い、溶剤比０．５〜２．５、抽出塔トップ温度５０〜１１０℃、ボトム温度３０〜８０℃の条件で行うことを特徴とする（１）記載のプロセスオイルの製造方法。
（３）芳香族炭化水素含有量が２５重量％以上、１００℃における動粘度が１０〜３０ｍｍ 2 ／ｓ、密度が０．８７０〜０．９７０ｇ／ｃｍ 3 、５容量％留出温度が３７０〜５３０℃の範囲にあるプロセスオイルを製造する（１）または（２）記載のプロセスオイルの製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、上記（１）の発明のプロセスオイルの製造方法によって得られるプロセスオイルについて説明する。本発明によって得られるプロセスオイルは、目的及び製造方法に応じて多種多様な組成や性状のものとして実現することができるが、下記〈１〉の条件を満たすことが肝要であり、さらに〈２〉〜〈５〉の条件すべてを満足することが好ましい。
【０００８】
▲１▼多環芳香族炭化水素（ＰＣＡ）
本発明のプロセスオイルはＰＣＡが３重量％未満であらねばなない。欧州では発癌性の問題からＰＣＡが３％以上の鉱油は取扱いに制限をうけており、プロセスオイルについても同様である。なお、ＰＣＡの含有量については英国石油学会法（ＩＰ３４６／９２）により測定したものである。
【０００９】
〈２〉芳香族炭化水素
芳香族炭化水素は２５重量％以上、好ましくは３５重量％以上、さらに好ましくは４５重量％以上とする。芳香族炭化水素はゴム等との親和性、相溶性を左右する要素でこれが多いことが重要である。プロセスオイルをゴムに配合した場合、芳香族炭化水素はゴムの加工性、展延性の向上、芳香族系の加硫ゴムからの可塑剤のブリード防止を向上させる。また、プロセスオイルを印刷インキの成分として使用したときの樹脂との相溶性向上等にも効果がある。芳香族炭化水素の含有量についてはＡＳＴＭ−Ｄ２００７により測定した。
【００１０】
▲３▼粘度
１００℃における動粘度は１０〜３０ｍｍ²／ｓ、好ましくは１２〜３０ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは１３〜２５ｍｍ²／ｓである。粘度が１０ｍｍ²／ｓより低いと加硫ゴムの常態物性が低下し、３０ｍｍ²／ｓより高いとゴム等への配合の際加工性、操作性が悪くなる。粘度の測定はＡＳＴＭ−Ｄ４４５によった。
【００１１】
▲４▼密度
密度が０．８７０〜０．９７０ｇ／ｃｍ³、好ましくは０．９００〜０．９６０ｇ／ｃｍ³である。密度はゴムやインキと配合する際あまり従来と異なると配合操作の変更等の必要があり、適当な範囲である必要がある。密度の測定はＡＳＴＭ−Ｄ４０５２によった。
【００１２】
▲５▼５容量％留出温度
蒸留性状のうち５容量％留出温度は３７０〜５３０℃の範囲である。３７０℃より低いと蒸発し易くなり、ゴムに配合した場合油分の蒸発により熱老化物性が悪化する。５容量％留出温度は粘度のおよその指標ともなり５３０℃より高いと粘度も上昇しゴム等への配合時の操作性の悪化を招く。５容量％留出温度はＡＳＴＭ−Ｄ２８８７によった。
【００１３】
以上の条件を満足しておれば本発明のプロセスオイルとして好適に使用できる。すなわち、ＰＣＡの少ない天然ゴム、合成ゴム等の製造用や、熱可塑性樹脂の可塑剤としてのプロセスオイルとして好適に使用できる。また、印刷インキの成分や再生アスファルトの軟化剤としても使用できる。
【００１４】
つぎに、前記（１）〜（３）記載のプロセスオイルの製造方法の発明につき説明する。本発明の原料となるエキストラクトは潤滑油精製工程で得られる一般的な鉱油系の抽出油でよい。すなわち、各種原油の常圧蒸留、減圧蒸留、溶剤抽出の各工程を経て製造することができる。溶剤抽出工程では通常の極性溶剤、フルフラール、フェノール、Ｎメチルピロリドン等を用いることができる。エキストラクトとしてはアスファルテン分を含まないことが好適である。また、エキストラクトの性状はＰＣＡが４０重量％以下、芳香族炭化水素４０重量％以上、１００℃における動粘度１０〜６０ｍｍ2 ／ｓ、密度０．９００〜１．２００ｇ／ｃｍ3 、５容量％留出温度は３７０〜５３０℃の範囲であることが好ましい。
【００１５】
第２の原料である潤滑油基油は、一般的な潤滑油精製工程で得られる鉱油系の潤滑油基油であればよい。すなわち、各種原油の常圧蒸留、減圧蒸留、脱れき工程等より得られた留分を溶剤精製、水素化精製あるいは水素化分解等の各工程、また必要に応じて脱ろう工程により精製して得ることができる。この潤滑油基油の性状はＰＣＡが１０重量％以下、芳香族炭化水素５重量％以上、１００℃における動粘度５〜７０ｍｍ²／ｓ、密度０．８６０〜１．０００ｇ／ｃｍ³、５容量％留出温度は３７０〜５３０℃の範囲であることが好ましい。
【００１６】
エキストラクトと潤滑油基油を混合して抽出処理の原料となる混合油とする。混合比は混合油基準でエキストラクト４０〜９７容量％、好ましくは５０〜９５容量％、潤滑油基油３〜６０容量％、好ましくは５〜５０容量％である必要がある。上記２種の留分を混合した混合油の性状はＰＣＡが４０重量％以下、芳香族炭化水素２５重量％以上、１００℃における動粘度５〜１００ｍｍ²／ｓ、好ましくは１０〜５０ｍｍ²／ｓ、密度０．８６０〜１．２００ｇ／ｃｍ³、５容量％留出温度は３７０〜５３０℃の範囲であることが好ましい。混合油についても実質的にアスファルテン分を含まないことが好適である。
【００１７】
上記混合油を極性溶剤を用いて抽出処理することにより所望のプロセスオイルが得られる。この抽出処理は連続抽出塔、特に向流接触法がよい。極性溶剤としては前記抽出処理と同じように特定されるものではないがフルフラール、フェノール、Ｎメチルピロリドン等を好ましく用いることができる。そのうちでもフルフラールがとくに好適である。
【００１８】
抽出処理の条件は抽出法、抽出溶剤、抽出原料となる混合油などに応じて適宜選べばよいが、抽出法が向流接触法で抽出溶剤としてフルフラールを用いる場合が好適であり、この場合には溶剤比（溶剤／混合油の容量比）０．５〜２．５、好ましくは１．０〜２．０、抽出塔トップ温度５０〜１１０℃、好ましくは６０〜１００℃、ボトム温度３０〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃の範囲とする。さらにトップ温度はボトム温度より低くないことが好ましい。
【００１９】
上記の処理によりＰＣＡは抽出塔ボトムより他の不純物とともに分離除去され、トップから得られた留分から溶剤を分離回収し、必要に応じ蒸留処理、脱ろう処理、２次仕上げ処理等により粘度、５％留出温度等の調整を行い所望の低ＰＣＡプロセスオイルが得られる。
なお、発明（４）に係るプロセスオイルは上記製造条件を適宜選択することにより発明（１）記載の組成、性状のプロセスオイルとして得られる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例になんら制限されるものではない。
〔混合油の調製〕
中東系原油から得られた減圧留出油をフルフラールで抽出して得られたエキストラクト（Ｘ）に、水素化精製により得られた潤滑油基油（Ａ）、（Ｂ）および溶剤精製により得られた潤滑油基油（Ｃ）を混合して混合油（Ｄ〜Ｉ）を調製した。エキストラクト（Ｘ）、潤滑油基油（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の性状を表１に、混合油（Ｄ〜Ｉ）の混合比および性状を表２に示す。なお、表中の（ＡＳＴＭ
Ｄ９７）等の記号は測定方法を表している。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
〔実施例１〜７および比較例１，３〕
上記混合油（Ｄ〜Ｉ）、エキストラクト（Ｘ）および減圧留出油を原料として向流接触法抽出塔により、フルフラールを用いて抽出処理した。主な抽出条件と得られたプロセスオイルの性状を実施例１〜７を表３に、比較例１〜３を表４に示す。
【００２４】
【表３】

【００２５】
【表４】

【００２６】
【発明の効果】
本発明のプロセスオイルは多環芳香族が３重量％未満でかつ優れた性状、性能を持ち、ゴム用プロセスオイルや熱可塑性樹脂の可塑剤、印刷インキの成分、再生アスファルトの軟化剤等として有利に使用される。また、本発明によると多環芳香族分が３重量％未満で、かつ優れた性状、性能を持つプロセスオイルを低コストでしかも生産性よく製造するための方法を提供することができる。

Claims

鉱油から極性溶剤で抽出したエキストラクト４０〜９７容量％と、潤滑油基油３〜６０容量％からなる混合油を、極性溶剤にて抽出処理することを特徴とする多環芳香族炭化水素含有量３重量％未満のプロセスオイルの製造方法。
抽出処理を向流接触法により、抽出溶剤としてフルフラールを用い、溶剤比０．５〜２．５、抽出塔トップ温度５０〜１１０℃、ボトム温度３０〜８０℃の条件で行うことを特徴とする請求項１記載のプロセスオイルの製造方法。
芳香族炭化水素含有量が２５重量％以上、１００℃における動粘度が１０〜３０ｍｍ ² ／ｓ、密度が０．８７０〜０．９７０ｇ／ｃｍ ³ 、５容量％留出温度が３７０〜５３０℃の範囲にあるプロセスオイルを製造する請求項１または２記載のプロセスオイルの製造方法。