NO122712B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av smøreolje med forbedret viskositetsindeks og forbedret inhibitor-respons.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte til fremstilling av smoreolje med forbedret viskositetsindeks og forbedret inhibitor-respons.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Mengden av losningsmiddel ligger fortrinnsvis i området

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.

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.

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.

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.

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.

Eksempel I

I en spesiell utforelse av foreliggende oppfinnelse, ble

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'!.

Dette eksempel viser at en ekstraksjon ved de samme betingelser gir en raffinert olje med langt hoyere viskositetsindeks med NMP

enn med furfural.

Eksempel 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.

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.

Eksempel 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.

Betingelser forovrig samt prover på det ferdige produkt er angitt i tabell IV.

Dette eksempel viser at den raffinerte olje har overlegen farge, fargestabilitet, korrosjon og termal stabilitet i forhold til den uraffinerte olje.

Eksempel 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.

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.

Dette eksempel viser at NMP-raffinerte oljer har bedre farge, stSrre termisk- og korrosjonsstabilitet i forhold til uraffinert e oljer.

Eksempel V

En sammenligning av losningsmiddelekstraksjonskarakteris-

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-

mediær viskositet. Man fant at 2-pyrrolidon ikke var så effektiv som NMP for å bedre viskositetsindeksen for smoreoljedestillatet, ved at

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-

tet enn når man behandlet smoreoljedestillatet med lav viskositet.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av smoreolje med forbedret viskositetsindeks og forbedret inhibitor-respons, hvor en råolje destilleres og et vakuumdestillat separeres, karakterisert ved at vakuumdestillatet bringes i kontakt med et opplosningsmiddel bestående vesentlig av 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 smore-

oljen.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at losningsmidlets mengde varierer fra 50 til 450 vektprosent av det smoreoljeholdige materiale.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det smoreoljeholdige materiale bringes i kontakt med losningsmidlet ved en temperatur varierende fra 10° til 120°C.