NO122712B

NO122712B -

Info

Publication number: NO122712B
Application number: NO88468A
Authority: NO
Inventors: H Morris; J Nixon
Original assignee: Texaco Corp
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-03-07
Publication date: 1971-08-02
Also published as: IE31954L; YU32181B; DE1645812A1; ES350656A1; YU53168A; FR1555438A; IE31954B1; NL146203B; DK128283B; GB1153116A; NL6803583A; CH489591A; SE345872B

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av smøreolje med forbedret viskositetsindeks og forbedret inhibitor-respons. Process for the production of lubricating oil with improved viscosity index and improved inhibitor response.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte til fremstilling av smoreolje med forbedret viskositetsindeks og forbedret inhibitor-respons. The present invention relates to a method for producing lubricating oil with improved viscosity index and improved inhibitor response.

Ved fremstilling av smoreoljer fra råolje skiller man ut en eller flere fraksjoner som inneholder smoreoljebestanddelene ved destillasjon, vanligvis ved vakuumdestillasjon. Disse råe smoreoljefraksjoner inneholder ustabile, naturlig forekommende forbindelser som har en tendens til å danne avsetninger eller virke korroderende i det anvendte utstyr på grunn av oppvarming og/eller oksydasjon. Hvis man anvender parafiniske oljer er det dessuten ofte onskelig å oke viskositetsindeksen ved å fjerne visse aromatiske bestanddeler som har en tendens til.å senke viskositetsindeksen. For å oppnå dette er det nodvendig å fjerne eller å odelegge en betydelig mengde av de forbindelser som er tilstede i råoljen, vanligvis fra 10 til 60 % alt av-hengig av de kvaliteter som foronskes i det ferdige produkt. Dette gjores vanligvis ved ekstraksjon med et løsningsmiddel som har selek-tivitet for de mer ustabile molekyler, som hovedsakelig er aromatiske og ikke-hydrokarbonforbindelser. In the production of lubricating oils from crude oil, one or more fractions containing the lubricating oil components are separated by distillation, usually by vacuum distillation. These crude lubricating oil fractions contain unstable, naturally occurring compounds which tend to form deposits or act corrosively in the equipment used due to heating and/or oxidation. If paraffinic oils are used, it is also often desirable to increase the viscosity index by removing certain aromatic constituents which tend to lower the viscosity index. To achieve this, it is necessary to remove or decompose a significant amount of the compounds present in the crude oil, usually from 10 to 60% depending on the qualities desired in the finished product. This is usually done by extraction with a solvent that has selectivity for the more unstable molecules, which are mainly aromatic and non-hydrocarbon compounds.

Ved behandlingen for å fjerne ustabile, korroderende eller viskositetssenkende bestanddeler fra oljen, blir en vesentlig del av materialet fjernet fra utgangsproduktet, vanligvis 10 volumprosent eller mer. Denne behandling skiller seg vesentlig ut fra den avfarg-ningsbehandling som anvendes ved fremstilling av smoreolje, hvor man bare fjerner spormengder av visse fargeforbindelser, vanligvis mindre enn 1.0 %. Vanlige fremgangsmåter for å bedre fargen, er f.eks. leire-behandling, behandling med svake syrer eller svak hydrogenering. En slik fargeforbedrende behandling blir ofte utfort etter en losningsmiddelraffinering eller losningsmiddelekstraksjon. Kt utgangsmateriale som bare er behandlet for fargeforbedring, er vanligvis utilfreds-stillende med hensyn til varme og oksydasjonsstabilitet eller viskositetsindeks. Smoreoljefraksjoner blir dessuten ofte behandlet for å fjerne voks, for derved å redusere stivnepunktet eller uklarhetspunktet. In the treatment to remove unstable, corrosive or viscosity-lowering constituents from the oil, a substantial part of the material is removed from the starting product, usually 10 percent by volume or more. This treatment differs significantly from the decolorization treatment used in the production of lubricating oil, where only trace amounts of certain color compounds are removed, usually less than 1.0%. Common procedures for improving the color are, for example, clay treatment, treatment with weak acids or weak hydrogenation. Such a color-improving treatment is often carried out after a solvent refining or solvent extraction. Kt starting material treated only for color improvement is usually unsatisfactory with regard to heat and oxidation stability or viscosity index. Butter oil fractions are also often treated to remove wax, thereby reducing the pour point or cloud point.

Hittil har NMP vært kjent som et løsningsmiddel for separasjon av olefiner, diolefiner og aromatiske hydrokarboner. Det er også kjent at NMP kan anvendes for å forbedre fargen på olje. Det har imid-lertid ikke vært kjent at NMP er et effektivt losningsmiddel for separasjon av bestanddeler med lav varme og oksydasjonsstabilitet fra smoreoljefraksjoner, og for separasjon av lave viskositetsindekse bestanddeler fra smoreolje. Until now, NMP has been known as a solvent for the separation of olefins, diolefins and aromatic hydrocarbons. It is also known that NMP can be used to improve the color of oil. However, it has not been known that NMP is an effective solvent for the separation of components with low heat and oxidation stability from lubricating oil fractions, and for the separation of low viscosity index components from lubricating oil.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstillingen av smoreoljer ved destillasjon, fortrinnsvis vakuumdestillasjon, losningsekstraksjon med N-metyl-2-pyrrolidon som selektivt losningsmiddel, heretter også betegnet NMP, avvoksing, inhibitortilsetning og blanding. The present invention relates to the production of lubricating oils by distillation, preferably vacuum distillation, solvent extraction with N-methyl-2-pyrrolidone as a selective solvent, hereinafter also referred to as NMP, dewaxing, inhibitor addition and mixing.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan smoreolje frem-stilles fra råolje ved destillasjon, losningsmiddelraffinering av destillatet med NMP som selektivt losningsmiddel, avvoksing og inhibitortilsetning uten at det er nodvendig med de vanlige etterbehand-linger som svak hydrogenering, leire- og syrebehandling, og dette gir smoreoljen forbedret viskositetsindeks og inhibitor-respons. With the help of the present invention, lubricating oil can be produced from crude oil by distillation, solvent refining of the distillate with NMP as a selective solvent, dewaxing and inhibitor addition without the need for the usual post-treatments such as weak hydrogenation, clay and acid treatment, and this gives the lubricating oil improved viscosity index and inhibitor response.

Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at vakuumdestillatet bringes i kontakt med 'et losningsmiddel bestående vesentlig a<y> N-metyl-2-pyrrolidon ved en temperatur på minst 10°C, men under temperaturen for destillatets fullstendige blandbarhet med N-metyl-2-pyrrolidon og i en mengde som er tilstrekkelig til å opplose minst 10 volumprosent av destillatet, hvoretter den raffinerte olje på i og for seg kjent måte avvokses i nodvendig grad for dannelse av en basisolje med nedsatt hellepunkt som deretter blandes med en inhibitor for tilveiebringelse av smoreoljen. The method is characterized by the fact that the vacuum distillate is brought into contact with a solvent consisting essentially of N-methyl-2-pyrrolidone at a temperature of at least 10°C, but below the temperature for the distillate's complete miscibility with N-methyl-2-pyrrolidone and in an amount sufficient to dissolve at least 10 percent by volume of the distillate, after which the refined oil is dewaxed in a manner known per se to the necessary extent to form a base oil with a reduced pour point which is then mixed with an inhibitor to provide the lubricating oil.

Mengden av losningsmiddel ligger fortrinnsvis i området The amount of solvent is preferably in the range

50 - 450 vektprosent av det smoreoljeholdige materiale. Det er videre foretrukket at nevnte materiale bringes i kontakt med losningsmidlet ved en temperatur i området 10° - 120°C. Naftensmoreoljefraksjoner trenger naturligvis ikke avvoksing og i et slikt tilfelle er det bare nodvendig med en tilsetning av vanlige inhibitorforbindelser. 50 - 450 percent by weight of the lubricating oil-containing material. It is further preferred that said material is brought into contact with the solvent at a temperature in the range 10° - 120°C. Naturally, naphthenic oil fractions do not need dewaxing and in such a case it is only necessary to add common inhibitor compounds.

Losningsmiddelekstraksjon med NMP kan anvendes overfor parafiniske oljer, f.eks. oljer som anvendes ved fremstillingen av gir-kasse-smoremidler for forbrenningsmotorer, samt nafteniske oljer, f.eks. oljer som anvendes for fremstillingen av turbin-smoreoljer. Solvent extraction with NMP can be used for paraffinic oils, e.g. oils used in the production of gearbox lubricants for internal combustion engines, as well as naphthenic oils, e.g. oils used for the production of turbine lubricating oils.

For typiske parafiniske smoreoljefraksjoner ligger viskositetsindeksen fra ca. 40 til 105, mens viskositetsindeksen for den raffinerte smore-ol jef raks jon er minst 10 enheter hoyere. I forbindelse med parafiniske smoreoljefraksjoner kan man anvende en ekstraksjonstemperatur varierende fra 50°til 120°C, fortrinnsvis fra 60° til 82°C, og en los-ningsmiddelmengde som varierer fra 50 til 450 %, fortrinnsvis fra 100 til 340 %• T)e tilsvarende ekstraksjonstemperaturer og mengder ved raffinering av nafteniske oljer er fra 10° til 93°C, fortrinnsvis fra 24° til 65°C, og fra 50 til 300 %, fortrinnsvis fra 75 til 200 % hen-holdsvis. Det kan bemerkes at den anvendte mengde losningsmiddel er ca. halvparten av det som anvendes i forbindelse med furfural, et meget anvendt selektivt losningsmiddel. For typical paraffinic lubricating oil fractions, the viscosity index ranges from approx. 40 to 105, while the viscosity index of the refined lubricant oil is at least 10 units higher. In connection with paraffinic lubricating oil fractions, an extraction temperature varying from 50° to 120°C, preferably from 60° to 82°C, and a solvent amount varying from 50 to 450%, preferably from 100 to 340%• T) can be used e corresponding extraction temperatures and quantities in the refining of naphthenic oils are from 10° to 93°C, preferably from 24° to 65°C, and from 50 to 300%, preferably from 75 to 200% respectively. It can be noted that the amount of solvent used is approx. half of what is used in connection with furfural, a widely used selective solvent.

Losningsmiddelraffinerte parafiniske oljer inneholder vanligvis en' vesentlig mengde voks som gjor at oljen får hoyt hellepunkt og hoyt uklarhetspunkt. For fremstilling av smoreoljer med lavt hellepunkt er det nodvendig at man fjerner disse voksforbindelser, og dette kan utfores ved den velkjente 16sningsmiddel-avvoksingsprosess med metyletylketon-toluen. I denne prosess blir den voksholdige olje for-tynnet med en MF,K-toluen-losningsmiddelblanding. Den fortynnede olje-blanding blir så avkjolt til en temperatur ved hvilken voksen blir ut-felt som faste krystaller. Voksen blir så utskilt ved filtrering, hvoretter oljen blir skilt fra losningsmidlet ved destillasjon. Man får som sluttprodukt en avvokset raffinert olje med lavt hellepunkt. Solvent-refined paraffinic oils usually contain a significant amount of wax, which causes the oil to have a high pour point and a high cloud point. For the production of lubricating oils with a low pour point, it is necessary to remove these wax compounds, and this can be carried out by the well-known de-waxing agent process with methyl ethyl ketone-toluene. In this process, the waxy oil is diluted with an MF,K-toluene solvent mixture. The diluted oil mixture is then cooled to a temperature at which the wax is precipitated as solid crystals. The wax is then separated by filtration, after which the oil is separated from the solvent by distillation. The end product is a dewaxed refined oil with a low pour point.

Den vedlagte figur viser et blokk-diagram for en prosess for fremstilling av smoreoljer i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse. Råolje i ledning 1'fores til råolje-destillasjonsanlegg 2. I dette destillasjonsanlegg 2, blir råoljen separert i lavere kokefraksjoner, f.eks. gass, bensindestillater og gassoljer, og disse blir.tappet ut via ledning 3, mens smoreoljedestillatet blir tappet av via ledning 5 og råoljeresiduuet gjennom ledning 4« Smoreolje-destillatet i ledning 5 fores, til et NMP losningsmiddel-ekstraksjons-anlegg 6, hvor smoreolje-destillatet bringes i kontakt med NMP hvor-ved man får utskilt et ekstrakt som tappes av via ledning 7- Raffinat-produktet som innbefatter losningsmiddel-raffinert smoreolje tappes ut via ledning 8 til avvoksningsanlegg 9> ^ dette anlegg blir voksfor-bindelsene fjernet og tappet ut via ledning 10. Den avvoksede, raffinerte olje taes ut gjennom ledning 11, tilsettes inhibitorforbindelser fra ledning 12 og fores deretter via ledning 13 til et blandeanlegg. The attached figure shows a block diagram for a process for the production of lubricating oils in accordance with the present invention. Crude oil in line 1' is fed to crude oil distillation plant 2. In this distillation plant 2, the crude oil is separated into lower boiling fractions, e.g. gas, petrol distillates and gas oils, and these are tapped off via line 3, while the lube oil distillate is tapped off via line 5 and the crude oil residue through line 4. The lube oil distillate in line 5 is fed to an NMP solvent extraction plant 6, where lube oil -the distillate is brought into contact with NMP, whereby an extract is secreted which is drained off via line 7- The raffinate product, which includes solvent-refined lubricating oil, is drained off via line 8 to a dewaxing plant 9> ^ this plant the wax compounds are removed and drained out via line 10. The dewaxed, refined oil is taken out through line 11, inhibitor compounds are added from line 12 and then fed via line 13 to a mixing plant.

Eksempel I Example I

I en spesiell utforelse av foreliggende oppfinnelse, ble In a particular embodiment of the present invention,

en smoreoljefraksjon, heretter betegnet voksdestillat 20, utskilt fra den anvendte råolje ved vakuumdestillasjon. Prover på voksdestillat 20 viste en SUS viskositet ved 37.7°C på 430, en SUS viskositet ved 100°C på 56.0, en viskositetsindeks på 73 • 5» en Lovibond-farge (1/2" celle) på 58O og en brytningsindeks ved 70°G på I.4820. Voksdestillat 20 ble•ekstrahert i et enkelt-trinns ekstraksjonsapparat med NMP som losningsmiddel, og det ble utfort en parallell ekstraksjon med furfural ved de samme betingelser. De oppnådde resultater er vist i tabell'!. a lubricating oil fraction, hereafter referred to as wax distillate 20, separated from the used crude oil by vacuum distillation. Samples of wax distillate 20 showed a SUS viscosity at 37.7°C of 430, a SUS viscosity at 100°C of 56.0, a viscosity index of 73 • 5", a Lovibond color (1/2" cell) of 58O and a refractive index of 70 °G at I.4820. Wax distillate 20 was•extracted in a single-stage extraction apparatus with NMP as solvent, and a parallel extraction with furfural was carried out under the same conditions. The results obtained are shown in Table'!.

Dette eksempel viser at en ekstraksjon ved de samme betingelser gir en raffinert olje med langt hoyere viskositetsindeks med NMP This example shows that an extraction under the same conditions yields a refined oil with a much higher viscosity index with NMP

enn med furfural. than with furfural.

Eksempel II Example II

I et annet eksempel ble voksdestillatet 20 fra eksempel 1 ekstrahert i en fler-trinns, kontinuerlig ekstraksjonsenhet med NMP, og det ble utfort et parallelt forsok med furfural ved de samme betingelser. De oppnådde resultater er vist i tabell II. In another example, the wax distillate 20 from Example 1 was extracted in a multi-stage, continuous extraction unit with NMP, and a parallel experiment was carried out with furfural under the same conditions. The results obtained are shown in table II.

Dette eksempel viser at man trenger langt mindre losnings-middelmengder og lavere ekstraksjonstemperaturer for å oppnå den samme viskositetsindeks i den raffinerte olje med NMP enn med furfural. Man oppnår dessuten hoyere utbytte av raffinert olje med NMP ved det samme viskositetsnivå. This example shows that far smaller amounts of solvent and lower extraction temperatures are needed to achieve the same viscosity index in the refined oil with NMP than with furfural. A higher yield of refined oil is also achieved with NMP at the same viscosity level.

Eksempel III Example III

En fraksjon (heretter betegnet 300 Pale Stock) ble fremstilt ved vakuumdestillasjon fra en naftenisk råolje og deretter behandlet med NMP ved de betingelser som er vist i tabell III. A fraction (hereinafter referred to as 300 Pale Stock) was prepared by vacuum distillation from a naphthenic crude oil and then treated with NMP under the conditions shown in Table III.

Betingelser forovrig samt prover på det ferdige produkt er angitt i tabell IV. Other conditions and samples of the finished product are stated in table IV.

Dette eksempel viser at den raffinerte olje har overlegen farge, fargestabilitet, korrosjon og termal stabilitet i forhold til den uraffinerte olje. This example shows that the refined oil has superior color, color stability, corrosion and thermal stability compared to the unrefined oil.

Eksempel IV Example IV

Et vakuumdestillat (voksdestillat 20) fra en parafinisk råolje ble raffinert med NMP med 150 volumprosent losningsmiddeldoser-ing, en ekstraktuttakstemperatur på 70°C og en raffinat-uttåkstempera-tur på 100°C, og som utbytte fikk man 68.6 volumprosent raffinert olje. Prover på det uraffinerte destillat, den raffinerte olje og ekstraktproduktet er angitt i tabell V. A vacuum distillate (wax distillate 20) from a paraffinic crude oil was refined with NMP with a solvent dosage of 150% by volume, an extract outlet temperature of 70°C and a raffinate outlet temperature of 100°C, and the yield was 68.6% by volume of refined oil. Samples of the unrefined distillate, the refined oil and the extract product are given in Table V.

Den raffinerte olje ble deretter avvokset til et hellepunkt på -15°C for å vise effekten av NMP-raffinering på stabilitet med hensyn til korrosjon, oksydasjon og varmestabilitet. En sammenligning med uraffinert avvokset olje og NMP-raffinert ayvokset olje er vist i tabell VI. The refined oil was then dewaxed to a pour point of -15°C to show the effect of NMP refining on corrosion, oxidation and thermal stability. A comparison with unrefined dewaxed oil and NMP-refined dewaxed oil is shown in Table VI.

Dette eksempel viser at NMP-raffinerte oljer har bedre farge, stSrre termisk- og korrosjonsstabilitet i forhold til uraffinert e oljer. This example shows that NMP-refined oils have better colour, greater thermal and corrosion stability compared to unrefined oils.

Eksempel V Example V

En sammenligning av losningsmiddelekstraksjonskarakteris- A comparison of solvent extraction charac-

tikker for NMP med et annet gamma butyrolaktam, 2-pyrrolidon, for smoreoljeraffinering ble gjort ved parallell ekstraksjon med de samme betingelser av et smoreoljedestillat med lav viskositet, og det ble utfort en lignende sammenligning med et smoreoljedestillat med inter- tices for NMP with another gamma butyrolactam, 2-pyrrolidone, for lube oil refining was done by parallel extraction with the same conditions of a low viscosity lube oil distillate, and a similar comparison was made with a lube oil distillate with inter-

mediær viskositet. Man fant at 2-pyrrolidon ikke var så effektiv som NMP for å bedre viskositetsindeksen for smoreoljedestillatet, ved at medium viscosity. It was found that 2-pyrrolidone was not as effective as NMP in improving the viscosity index of the fuel oil distillate, in that

mindre enn 1/3 av ekstraktoljen ble fjernet fra den raffinerte olje ved samme betingelser med hensyn til temperatur og dosering. I den ferdige raffinerte olje fikk man storre reduksjon med hensyn til brytningsindeks med NMPT og denne reduksjon av brytningsindeksen var storre når man behandlet smoreoljedestillatet med intermediær viskosi- less than 1/3 of the extract oil was removed from the refined oil at the same conditions with regard to temperature and dosage. In the finished refined oil, a greater reduction was obtained with respect to the refractive index with NMPT and this reduction of the refractive index was greater when the lubricating oil distillate with intermediate viscosity was treated

tet enn når man behandlet smoreoljedestillatet med lav viskositet. denser than when treating the low-viscosity fuel oil distillate.

Claims

1. Process for the production of lubricating oil with improved viscosity index and improved inhibitor response, where a crude oil is distilled and a vacuum distillate is separated, characterized in that the vacuum distillate is brought into contact with a solvent consisting essentially of N-methyl-2-pyrrolidone at a temperature of at least 10°C, but below the temperature for the distillate's complete miscibility with N-methyl-2-pyrrolidone and in an amount sufficient to dissolve at least 10% by volume of the distillate, after which the refined oil is dewaxed to the necessary extent in a manner known per se for the formation of a base oil with a reduced pour point which is then mixed with an inhibitor to provide

the oil.

2. Method according to claim 1, characterized in that the amount of the solvent varies from 50 to 450 percent by weight of the lubricating oil-containing material.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the lubricating oil-containing material is brought into contact with the solvent at a temperature varying from 10° to 120°C.