SE431464B - Forfarande for regenerering av anvend smorjolja - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 79ÜÛï07-9 från rening av använda motoroljór med tillämpning i det sista förfarandesteget av blott hydrogeneringsbehandlingen, dvs. utan användning av behandling med avfärgningsjord och/ eller svavelsyra, samtidigt som större livslängd hos hydro- generingskatalysatorerna uppnås, beror såväl på den enligt uppfinningen tillämpade nya typen av värmebehandling, som inte som tidigare utförs på hela den behandlade mängden olja, utan blott på en tyngre oljefraktion, och på det för- hållandet att denna tyngre fraktion efter värmebehandlingen underkastas en extraktion med ett lösningsmedel. Ändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda att åstadkomma ett förfarande, vilket, genom att följande pro- cessteg tillämpas, nämligen fördestillation, extraktion med lösningsmedel, fraktionering under vakuum, värmebehand- ling och lösningsmedelsextraktion av den högviskösa smörj- medelsbasen samt vätebehandling av den erhållna smörjmedels- basen, möjliggör att man fâr smörjoljor överensstämmande med föreliggande specifikationer, utan att man behöver be- handla oljan med avfärgningsjord och/eller behandla den med svavelsyra, samtidigt som den vid vätebehandlingen an- vända katalysatorn får en avsevärt ökad livslängd.

För detta ändamål har förfarandet enligt uppfinningen kännetecken enligt bifogade patentkrav. Vid tillämpning av detta förfarande matas sålunda den använda oljan efter för- värmning i ett kärl till en temperatur mellan 18000 och 230°C till en fördestillationskolonn, där oljan befrias från vatten och lätta kolväten.

Den därvid erhållna produkten underkastas extraktion med ett lösningsmedel, varvid största delen av förorening- arna i oljan avlägsnas. De för detta ändamål lämpligaste lösningsmedel är normalparaffiner med låg molekylvikt, företrädesvis propan, ehuru extraktionssteget också kan genomföras med nästan vilket annat lösningsmedel som helst, exempelvis alkoholer, ketoner och etrar med lämplig molekyl- vikt, vilka har lösande inverkan på oljan och i vilka föro- reningarna är olösliga. Vid användning av propan kan extrak- tionen genomföras i en extraktionskolonn i motström mellan propan och olja och vid en temperatur i omrâdet från 30°C till kritiska temperaturen för propan vid tryck mellan 10 15 20 25 30 35 sz; \!' CD C) CJ '\'$' I ND 3 2,5 och 5 MPa. Pâ grund av att det inte är nödvändigt att i detta steg uppnå en maximal rening av oljan blir för- hållandet mellan mängd lösningsmedel och mängd olja i all- mänhet förhållandevis lågt och ligger i storleksordningen 3 till 10 volymer propan pro volym olja.

Den i extraktionskolonnen behandlade oljan förs efter uppvärmning till en fraktionering under vakuum, varvid smörjmedelsbaserna återvinns i funktion av sina respektive viskositeter.

Smörjmedelsbaserna med lägre viskositet, som erhållna vid en sådan fraktionerad destillering, matas direkt till vätebehandlingsstationen, medan destillationsresterna, som bildar den högviskösa smörjmedelsbas, som innehåller en övervägande del av föroreningarna, värmebehandlas vid en temperatur som i allmänhet ligger mellan BOOOC och 450°C, samt âterförs därefter till extraktionskolonnen.

Värmebehandlingen av den högviskösa smörjmedelsbasen kan också genomföras genom att produkten, genom att frak- tioneringskolonnen hålls under vakuum, sätts under adiaba- tiska förhållanden under en tidrymd, som i beroende av tem- peraturen kan vara från 1 till l20 minuter. Behandlingen genomförs i detta fall genom att man omedelbart nedströms kolonnen anordnar en magasineringstank av lämplig storlek, varvid storleken kommer att vara beroende av den önskade uppehållstiden. Ändamålet med värmebehandlingen är att modifiera strukturen hos de föroreningar som fortfarande förekommer i oljan i ändamål att underlätta separationen av förore- ningarna vid den följande extraktionen med lösningsmedlet.

Efter värmebehandlingen återförs den tunga smörj- medelsbasen till lösningsmedelsextraktionskolonnen. Även i detta fall är propan ett synnerligen lämpligt lösningsmedel, ehuru även andra slag av lösningsmedel kan användas. Extraktionskolonnen kan vara densamma som den som användes för det första extraktionssteget, och i så fall får anläggningen arbeta satsvis, men man kan också an- vända en särskild kolonn.

Arbetsförhållandena vid detta extraktionssteg skiljer 10 15 20 25 30 35 7900? 07-9 sig från de som tillämpas vid den första extraktionen, som genomföres på hela mängden olja efter en fördestillation, i det att den nu minskade mängden föroreningar, med spe- ciell hänsyftning på de som har kapilläraktiva egenskaper, gör förloppet mycket mer selektivt och mycket känsligare för variationer i arbetsförhållandena. Genom att man på lämpligt sätt varierar förhållandet mellan mängderna lös- ningsmedel och olja och extraktionstemperaturen kan man uppnå en kontinuerlig variering av oljans egenskaper och mängd av en rest som bildas inom vida gränser. Arbetsför- hållandena kan varieras inom följande gränser: Extraktions- temperaturen kan hållas mellan 30°C och den kritiska tempe- raturen för propan, trycket kan varieras från 2,5 MPa till 5 MPa, medan förhållandet mellan mängderna lösningsmedel och olja kan hållas mellan 5 och 20 volymer propan per vo- lym olja.

Under detta andra förfarandesteg tillämpas andra temperaturer och andra förhållanden lösningsmedel till olja, eftersom ändamålet med denna andra extraktion inte blott är minskning av innehållet av metalliska föroreningar, utan också att färgen skall ändras och därmed mildring av den drastiska karaktären hos arbetsförhållandena i vätebehand- lignssektionen. Återstoden vid den andra extraktionen med propan kan också återföras till den första extraktionskolonnen för kvarvarande smörjolja. De smörjande baser som erhålls från de föregående stegen utsätts för vätebehandling med väte tillsammans med katalysatorer baserade på sulfider av metallerna i grupperna VI och VIII i periodiska systemet, burna på aluminiumoxid.

Reaktionstemperaturen hålls mellan 250°C och 420OC och trycket från 2 MPa till 15 MPa, rymdhastigheten från 0,1 vol/vol/h och 5 v/v/h, och mängden återcirkulerat väte från 15 till 850 normalliter/liter.

En fördel med uppfinningen jämfört med vad som tidi- gare är känt på området,är att mängden värme som krävs för drift av anläggningen minskas. Vid konventionella raffine- ringsförfaranden tillämpas en värmebehandling efter det att vatten och lätta kolväten avlägsnats, varvid denna be- 10 15 20 25 30 35 handling utförs på hela mängden använd olja i och för modi- fiering av strukturen hos föroreningarna, med speciell in- riktning på tillsatta detergenter, bestående av sülfonat eller fenat av kalcium, barium, magnesium och andra för att göra dem mindre lösliga i smörjoljan. Denna operation underlättar den följande separationen av dessa ämnen, spe- ciellt om man tillämpar utfällning medelst lösningsmedel för reningen. De temperaturer som tillämpas vid värmebe- handlingen är i allmänhet mycket höga och ligger mellan 300oC och 45ÛoC. Detta förhållande innebär avsevärd värme- förbrukning även om man tar i beräkningen det förhållandet att en del av detta värme kan återvinnas, exempelvis för uppvärmning av det material som tillförs vakuumfraktione- ringskolonnen. Enligt föreliggande uppfinning däremot genom- förs värmebehandlingen blott på den tunga smörjmedelsbasen och kan därvid genomföras genom att man håller samma bas vid vakuumkolonnens bottentemperatur, varigenom inga värme- tillskott blir nödvändiga.

En ytterligare fördel som uppnås tack vare den nya typen av värmebehandling är förenkling av utförandet av uppvärmningskärlet, eftersom den behandlade oljan blott be- höver upphettas till en temperatur på omkring ZOOOC, nöd- vatten och lätta kolväten, och vändig för separeringen av eftersom bildningen av sura gaser vid en sådan temperatur blir avsevärt mindre än den som föreligger vid värmebe- handling vid 300-45o°c.

Framställningen av en högviskös smörjoljebas, som har avsevärt bättre egenskaper än de som kan erhållas med vanliga regenerativa processer, innebär dessutom avsevärda fördelar vid det avslutande hydrogeniseringssteget, efter- som väteförbrukningen minskas, samtidigt som oljeutbytet och katalysatorns livslängd ökas.

Uppfinningen illustreras ytterligare i anslutning till den bifogade ritningen.

På denna avser de streckade linjerna blott behand- lingen av den tyngre fraktionen i den använda oljan, spe- ciellt den behandling denna fraktion får undergå efter värmebehandlingen. Denna skillnad i dragningen av oljeflö- deslinjerna beror på att man vid den utrustning som visas 10 15 20 25 30 35 7900707-9 6 här använder en enda lösnjngsmedelsextraktionskolonn, var- för det är lämpligt att särskilja lösningsmedelsextrak- tionen för hela mängden olja från extraktionen av den tyng- re smörjmedelsbasen med lösningsmedlet.

Från ledningen ll inmatas använd olja från ett förråd till en upphettare 1 och får genom en ledning 12 fortsätta till en fördestillationskolonn 2. Vid toppen av denna ko- lonn avtappas vatten och lätta kolväten genom en ledning l3, medan olja tas ut vid botten och via en ledning 14 förs till lösningsmedelsextraktionskolonnen 3.

Lösningsmedlet släpps in nära botten av extraktions- kolonnen 3 och vid toppen av kolonnen tas oljan och störs- ta delen av lösningsmedlet ut genom en ledning l5, medan föroreningar och kvarvarande fraktion av lösningsmedlet via ledningen 16 tas ut vid kolonnens botten. De båda från ko- lonnen utgående strömmarna förs till separatorer 4 respek- tive 5 för återvinning av lösningsmedel, som via ledningar 29 och 30 tillförs en kompressor 6 och därefter återförs till kolonnen 3 via ledningen 31. Den delvis renade oljan skickas vidare från separatorn 4 genom en ledning 17 till en upphettare 7 och därifrån via ledningen 18 till en vakuumdestillationskolonn 8.

Från toppen av kolonnen 8 avgår lätta, möjligen fort- farande kvarvarande kolväten genom en ledning 19 och från sidan i olika höjd tas de lågviskösa smörjmedelsbaserna ut.

I det här visade fallet tas smörjmedelsbaserna ut genom två ledningar 26 och 27, ehuru antalet kan vara annat, och tillförs hydrogeniseringsreaktion 10.

Från botten av kolonnen 8 utmatas via en ledning 20 de tyngre smörjmedelsbaserna, i vilka föroreningarna blivit koncentrerade, och förs till ett värmebehandlingskärl 9.

Efter en tidrymd, som är en funktion av temperaturen, matas den tyngre smörjmedelsbasen via ledningen 21 till lösnings- medelsextraktionskolonnen 3.

Det är klart att extraktionskolonnen 3 när det är fråga om satsvis drift måste användas både för extraktion av hela oljemängden efter fördestillationen och för extrak- tionen av den tunga smörjmedelsbasen efter värmebehand- lingen, och i detta fall måste nödvändiga förvaringskärl l0 15 20 35 79131" 1 07-9 7 förefinnas för att processen skall kunna genomföras. Sådana kärl visas dock inte på ritningen.

Om kontinuerlig drift önskas är det tillräckligt att i anläggningen införa en andra extraktionskolonn av samma slag som den första. Även i detta fall tas den tunga smörjmedelsbasen ut vid toppen av extraktionskolonnen 3 via ledningen 22 tills sammans med största delen av lösningsmedlet, medan förore- ningarna utmatas med resten av lösningsmedelfraktionen via ledningen 24 från botten av kolonnen 3. Dessa strömmar tillförs separatorerna 4 respektive 5 för återvinning av lösningsmedlet. Den tunga smörjmedelsbasen tas ut vid botten av separatorn 4 och matas till vätebehandlingsreak- torn via ledningen 23, medan återstoden utmatas vid botten av separatorn 5 och förs, via ledningen 25, tillbaka till lösningsmedelsextraktionskolonnen 3, när denna kolonn an- vänds för extrahering av all olja för återvinning av sådana oljerester, som fortfarande är blandade med föroreningarna.

Strömmarna genom ledningarna 23, 26 och 27 skickas vanligen till på ritningen inte visade reservoarer, vari- från de var för sig och omväxlande kan matas in i hydroge- niseringsreaktorn 10, från vilken de olika smörjmedelsba- serna utmatas genom ledningen 28 efter fullständig regene- rering.

I det följande återges några exempel avseende prov gjorda i en försöksanläggning. De visar klart att de upp- nådda resultaten vid tillämpning av sättet enligt uppfin- ningen, jämförda med resultat uppnåeliga med hittills van- liga processer, vid vilka hela mängden olja som skall rege- nereras underkastas en enda värmebehandling.

Exempel l Använd motorolja har underkastats en fördestilla- tion för frânskiljning av vatten och lätta kolväten och återstoden har utsatts för en värmebehandling vid tempe- raturen 38000 under tre minuter och därefter extraherats med propan i en RDC-kolonn.

De i detta steg tillämpade separationsförhållandena är följande: 10 15 20 25 30 35 79ÛO107-9 8 Förhållandet lösningsmedel till olja 10 till l Topptemperatur i kolonnen 90°C Bottentemperatur i kolonnen 7000 Tryck 3,7 MPa Den olja som extraheras efter propanstrippning ut- sattes för vakuumfraktionering för frânskiljning av de olika smörjmedelsbaserna i beroende av deras respektive* viskositeter. Tre smörjmedelsbaser erhölls, låg-, medium- och högviskösa, tillsammans med viss mängd vakuumgasolja.

Lätt och medium smörjmedelsbas har behandlats separat med väte på en katalysator baserad på Ni- och Mo-sulfider på aluminiumoxid under följande arbetsförhållanden: Temperatur 350oC Tryck 3,9 MPa Rymdhastighet l vol/vol/h Återcirkulerande väte l68 normal-l/l.

Den tunga smörjmedelsbasen har behandlats med väte på samma katalysator men under följande arbetsförhållanden: Temperatur 3500C Tryck 3,9 MPa Rymdhastighet 0,5 vol/vol/h Återcirkulerande väte 168 normal-l/l De erhållna resultaten i samtliga steg återges i Tabell l.

Exemgel 2 Använd motorolja har utsatts för fraktionering för frånskiljning av vatten och lätta kolväten och återstoden har sänts till extraktion med propan i en RDC-kolonn. Ar- betsförhållandena var följande: Förhållande lösningsmedel till olja 7 till 1 Topptemperatur i kolonnen BOOC Bottentemperatur i kolonnen 70°C Tryck 3,7 MPa Den extraherade oljan utsattes efter frånskiljning av propan för en vakuumfraktionering för separering av de 10 15 20 25 30 79001 071-9 olika smörjmedelsbaserna i beroende av deras respektive viskositeter, varvid tre smörjmedelsbaser erhölls, låg-, medium- och högviskösa baser. Den högviskösa basen ut- sattes för värmebehandling vid 350°C under 15 min. och skickades därefter till propanextraktionskolonnen. I detta fall var arbetsförhållandena följande: Förhållande lösningsmedel till olja 15 till l Topptemperatur i kolonnen 85°C Bottentemperatur i kolonnen 73oC Tryck 3,7 MPa Lätt och medium bas erhållna vid vakuumdestillatio- nen behandlades skilda med väte på katalysator av Ni- och Mo-sulfider nå aluminiumoxid under följande förhållanden: Temperatur 350OC Tryck 3,9 MPa Rymdhastighet l vol/vol/h Ätercirkulerat väte l68 normal-l/l Den tunga smörjmedelsbas som erhållits från extrak- tionskolonnen behandlades efter propanstrippning med väte på samma katalysator som den ovan nämnda, men under föl- jande arbetsförhållanden: Temperatur 35OOC Tryck 3,9 MPa Rymdhastighet 0,5 vol/vol/h Återcirkulerat väte 168 normal-l/l Utbytena och egenskaperna hos de i de olika stegen erhållna produkterna rapporteras i Tabell 2.

Jämförelse mellan de båda beskrivna behandlingssätten visar att den tunga smörjmedelsbas som erhålls med för- farandet enligt föreliggande uppfinning har mindre innehåll av föroreningar och bättre färg, varför den kräver mildare arbetsförhållanden vid den följande hydrogeniseringsbehand- lingen. 1 den mån den vid hydrogenerinqen använda katalysa- torns livslängd påverkas av närvaro av metalliska förore- ningar i den behandlade oljan, vilka avsätter sig på kata- lysatorn, medför möjligheten att behandla produkter med mindre föroreningsinnehåll och bättre färg mildare arbets- 7900107-9 10 förhållanden, vilket medför ökning av katalysatorns livs- längd. n rf- 790130 ll mv mv OA mv mv mv mv mm_mv °.mm mA mvmm m==p _ -=- mv mv Q. mv mv mv mv m@.ov m.m N m.mm . E=mmme . -=- mv mv cm mv mv mv mv mo.ov A.m m.~ o.wm pwmm .mmßmmwvwewgnem mzmmmmmzmm@mm>: Am mv mm OA mm om mv mm mm.Q mm.Nm mA mA.m~ m==» _ -=- om AA OA mv mv mv mv mm,m Nm.m m.« A«.m< E=mv@s , -=- mm om mm mv mv v mv m«.m m~.m m.m mm.m~ mmmA .wmmm_wmmEmLmem wwmw nfifiomøw mzmmm2om»¥ Am wm.m Uovmxmufi - mm mm mv mv mv OA mm.@ A@.mA w^ mm.mm Ammmmmma »m=@m 2 mmm mm~ omm mmmm QAA mwm mmmm A.A m.«A mA @.Am m°mmLwp< mm.m A,m =~mm>Aom mmpmm ~m.Q_ m.m ON: m=mmmZ :UC 2mmm m.m mvmm mA m.@mA mm mm Am m mm :N mm mm QQAQA Am=wumm>o=~« xmv m\:øz me um> www mmwm R wp>@p= Emm .Q m m 4 < F m z °Z.v»=@z -mm°mmm> zPm< -mmwuomm zmmH mmz m4J ~ 4 4 m m < ha 79oo1o7-9 12 omm Uøumuwüøm mv m3 3 mv mv mv mv 3.0 31mm mäv 0.8 Hmmmßåwmnmm zÉomm om: zmmmm .mwša zmo Bm zošmexm G m3 mm 0m3 0mm 00m 3 0mm mmå m_0m 0.03 zmwâäëä zwd å. ozfinzmšš nm 3 0m 0m3 3m 0mm 3 003 mmå mmâm mA mmm 9.3 _ ....| mv 0m 3 mv mv mv mv mm_0 mmm m mmm Éflmwa. ..._| 0m mm 03 mv mv mv mv 310 mím m 0.mm fima .mmnmflwmmflümsm wzmmmzomëäßmmânš Q mA m.m möummwpm 0m 03 05 03 m3 mv 0mm 3m.0 mmm mmm Émäuå 98mm zšomm omz zofimmmmexm mamman 8 0mm 0mm 0mm 00mm 00m 000 003 mím 5.3 ämm mopwfiëm 030m ïm nwummnnovfi mfimfl Hm; ma omm zomafifiammamßm Am mmqä mA 0.03 mëm Q mm Ü m å cm mm S. uom3 Amfiwummmoøaw Nå .måmøm mä 0.9.2/ nwu mHmm w muäfis ämm .m m .m A 4 a w z. 02.532 hmoxmmm, ämm. àmwuonm. mmæšnmüäfl mUO máflfiZmmümmwš> Zflwäwänëznmßfimw äznñ.. ZMQ mwZ wåm ZOm MWHvHDQOMm HQ wOm Mmmmvmmvfimwm m .Hflümmwü 01Û7-9 L3 mv mv m_v mv mv mv mv mm.mv m.m~ mv m,mm m==m . -;- mv mv Q_v mv mv mv mv mo.mv m.m m,Nv mvmm Ejmmme . -=- mv mv m_v mv mv mv mv mm.mv mm.m NJ Qflmm mvm_ .mmmm_mmvEmmmEm mzmmmmm=mmomm>: ^~ . N mmmm<~ .mpmom

Claims (9)

1. 79007 07-9 14 Patentkrav l. Förfarande för regenerering av använda oljor, k ä n n e t e c k n a t av följande förfarandesteg: a) upphettning av oljan i en förvärmare (l),V b) överföring av den upphettade oljan till en fördestilla- tionskolonn (2) och bortförsel av vatten och lätta kol- väten vid kolonnens topp (l3), c) uttagning vid botten av fördestillationskolonnen (2) av olja, som tillförs en lösningsmedelsextraktionskolonn (3), där oljan befrias från största delen av de däri före- kommande föroreningarna, d) upphettning (7) av från extraktionskolonnen (3) uttagen olja efter frànskiljande av lösningsmedlet ur oljan i en andra värmare (4), e) inmatning av oljan efter upphettningen till en destil- lationskolonn (8) under vakuum med en bottentemperatur över 300°C, uttagning ur kolonnen vid en sida av denna de smörjmedelsbaser som har lägre viskositet och är befriade från föroreningar samt utmatning av de tyngre smörjmedels- baserna, i vilka kvarvarande föroreningar koncentrerats, vid kolonnens botten, f) utsättande av den tyngre smörjmedelsbasfraktionen för en värmebehandling vid en temperatur mellan 300°C och 450°C under adiabatiska förhållanden under en tid mellan l och 120 minuter, g) efter värmebehandlingen utsättande av den tyngre smörj- medelsbasfraktionen för en andra extraktion med lösnings- medel, och h) överföring av den tunga smörjmedelsbasfraktionen och de övriga baserna med lägre viskositet var för sig till ett hydrogeneringssteg.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det i lösningsmedelsextraktionskolonnen (3) an- vända lösningsmedlet är en normal paraffin med låg molekyl- vikt, särskilt propan. 7900 í Ü7~9 15 r

3. k ä n n e t e c k n a t därav, att lösningsmedelsextraktionen av all olja och av Förfarande enligt krav l, den tyngre smörjmedelsbasen genomförs omväxlande i samma extraktionskolonn.

4. k ä n n e t e c k n a t därav, att oljan i förvärmaren (1) upphettas till en tem- peratur mellan 1so°c och 23o°c. Förfarande enligt krav l,

5. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den rest som erhålls frân lösningsmedelsextrak- tionssteget för den tyngre smörjmedelsbasen återförs som tillsats till extraktionskolonnen tillsammans med all olja under fördestillation.

6. k ä n n e t e c k n a t därav, att lösningsmedelsextraktionskolonnen (3) bringas Förfarande enligt krav l, att arbeta vid en temperatur mellan 30°C och den kritiska temperaturen för den paraffin som används.

7. k ä n n e t e c k n a t därav, att extraktionskolonnen bringas att arbeta under ett tryck mellan 2,5 MPa och 5 MPa. Förfarande enligt krav l,

8. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att extraktionen av den olja som kommer från fördes- tillationssteget genomförs med volymförhâllande mellan paraffin och olja av från 3 till 10.

9. k ä n n e t e c k n a t därav, att extraktionen av den tyngre smörjmedelsbasen Förfarande enligt krav l, genomförs med ett volymförhàllande mellan paraffin och olja mellan 5 och 20.