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Verfahren zur Herstellung von Schmierölen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schmierölen, insbesondere zur Gewinnung und Reinigung solcher Schmieröle, welche aus Mineralölen erhalten werden, die einen beträchtlichen Gehalt an Paraffin aufweisen.
Nach der Erfindung werden nicht nur Schmieröle von erheblich wertvolleren Eigenschaften erzeugt, sondern man erhält auch beträchtlich gesteigerte Ausbeuten.
Schmieröle müssen nicht nur die Eigenschaft haben, zusammenhängende und anhaftende Häutchen auf den zu schmierenden Flächen zu bilden, sondern sie müssen hiefür auch genügend dicht sein. Sie sollen selbst bei niederen Temperaturen (z. B.-18 C) flüssig bleiben und auch bei hohen Temperaturen (z. B. ungefähr 2000 C) Metallflächen noch gut benetzen. Die verschiedenen chemischen Bestandteile der Schmieröle sollen unter den Bedingungen des technischen Gebrauches ihre gegenseitige Löslichkeit behalten. Sie sollen nicht trübe und undurchsichtig werden, d. h. bei tiefen Temperaturen Ausscheigungen zeigen. Sie sollen unter den üblichen Verwendungsbedingungen die Lagermetalle nicht angreifen oder gar die Neigung haben, sie aufzulösen.
Ferner sollen sie keinen freien Kohlenstoff enthalten.
Bei Verwendung der Schmiermittel in Brennkraftmaschinen sollen sie ihre Benetzfähigkeit trotz Verringerung der Viskosität bei hohen Temperaturen, wie sie in Kurbelgehäusen eintritt, beibehalten und mit Wasser keine Emulsion bilden.
Schmieröle, die nach der üblichen Herstellungsart aus Rohölen gewonnen wurden, die vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen der Naphtenreihe bestehen, haben die Eigenschaft, bei niederen Temperaturen die gegenseitige Löslichkeit der Bestandteile zu bewahren sowie zusammenhängende Häutchen zu bilden.
Sie zeigen jedoch den Mangel, dass sie die erforderliche Benetzfähigkeit bei hohen Temperaturen und bei den Betriebsverhältnissen im Kurbelgehäuse verlieren. Rohöle, die dagegen vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen der Paraffinreihe bestehen, ergeben nach den üblichen Verfahren Schmiermittel, die unter den gleichen Bedingungen ihre Benetzfähigkeit in höherem Grade als die Naphtenschmieröle beibehalten.
Diese Schmieröle haben aber wieder die Neigung, bei niederen Temperaturen die gegenseitige Löslichkeit ihrer Bestandteile zu verlieren, so dass diese Öle infolge der Abscheidung von festen Kohlenwasserstoffen trübe werden und auch ihre Benetzfähigkeit verlieren.
Da die Einbusse an gegenseitiger Löslichkeit bei niederen Temperaturen in aus paraffinhaltigen Rohölen hergestellten Schmiermitteln hauptsächlich der Abseheidung von Paraffin zuzuschreiben ist, so werden diese Schmiermittel einem Paraffinabscheidungsverfahren unterworfen, indem man sie auf eine Temperatur abkühlt, bei der sich Paraffin abscheidet, welches dann abgepresst oder abgeschleudert wird.
Infolge der hiebei auftretenden Schwierigkeiten wird aber dieses Entparaffinierungsverfahren selten, wenn überhaupt jemals, vollständig durchgeführt. Als Erklärung dafür, dass man eine vollständige Entparaffinierung bisher nicht ereicht hat, wird angegeben, dass Paraffin in zwei Zuständen vorkommt, einem amorphen und einem kristallinen, und dass das amorphe Paraffin sich nicht nur nicht abscheidet, sondern auch noch verhindert, dass das kristallinische Paraffin sich abscheidet.
Es ist bekannt, dass man bei der Herstellung von Schmierölen aus paraffinhaltigen Rohölen die geeigneten Fraktionen abdestilliert und diese einem Krarkverfahren unterwirft. Dadurch soll das amorphe Paraffin in die kristallisationsfähige Modifikation umgewandelt werden, die sich durch ein Entparaffinierungsverfahren abscheiden lässt.
Trotzdem dieses Krackverfahren ein Erzeugnis liefert, das weniger Paraffin enthält und daher leichter zu entparaffinieren ist, gelingt dies jedoch niemals vollständig, und die Neigung zur Abscheidung
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bei niederen Temperaturen bleibt. Das Krackverfahren zerlegt nämlich nicht nur das Molekül des amorphen Paraffins, sondern bis zu einem gewissen Grade auch das des kristallisationsfähigen Paraffins und wandelt von den wertvollen Schmiermittelbestandteilen der Fraktion viele in solche mit niedrigem Siedepunkt und geringerem Wert um. Schmieröle, welche aus so gekrackten Rohölen hergestellt sind, haben die Neigung, die besondere und hochwünschenswerte Eigenschaft der Benetzfähigkeit zu verlieren. Diese Neigung verstärkt sich bei zunehmender Krackwirkung.
Man hat nun versucht, die Krackverfahren durch Destillationsverfahren bei vermindertem Druck zu ersetzen, doch werden durch diese die Schwierigkeiten der Entparaffinierung nur erhöht.
Die Abscheidung von Paraffin durch Ausfrieren gelingt jedoch erfindungsgemäss durch eine später zu beschreibende Zumischung geeigneter Lösungsmittel. Auf diese Weise ist es möglich, aus der Hauptmasse der Sehmiermittelfraktionen des Öles solche Bestandteile auszuscheiden, die sich später unter den Verwendungsbedingungen oder auch beim Abkühlen auf tiefe Temperaturen ausscheiden würden.
Die vom Paraffin befreiten Fraktionen werden sodann einer Vakuumdestillation unterworfen.
Die Vorteile des Destillieren von Mineralölen unter vermindertem Druck bei stark gesenktem Siedepunkte sind schon seit langem bekannt, doch wurde das Verfahren trotzdem praktisch nicht angewendet. Mineralöle mit verhältnismässig hoher Viskosität sind ausserordentlich schlechte Wärmeleiter.
Es kann daher bei direkter Heizung von Destillationskesseln leicht zu lokalen Überhitzungen kommen.
Um die Benetzungsfähigkeit von Schmierölen sowie die gegenseitigen Lösungsmöglichkeiten der Bestandteile der Schmieröle unter den Bedingungen des Gebrauches aufrechtzuerhalten, ist es also nicht bloss nötig, die Bestandteile zu entfernen, welche Neigung haben, sich abzuscheiden, sondern es ist auch notwendig, dass bei der Herstellung niemals eine ein für allemale festgesetzte Temperatur überschritten wird.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Heizung bei der Vakuumdestillation von Mineralölen Diphenyldampf bestimmter Spannung verwendet wird und durch diesen Flächen auf eine ganz bestimmte Temperatur erhitzt werden, über welche das zu destillierende Öl mit hoher Geschwindigkeit in dünnen Schichten geleitet wird. Dadurch, dass hier nur dünne Schichten zu erhitzen sind, brauchen die Temperaturunterschiede zwischen Heizfläche und Ölmasse nur klein zu sein.
Die Anfangstemperaturen für die Sehmierölfraktionen sind hiebei nicht unter 2050 und die Endtemperatur nicht über 345 C zu halten, wobei der Druck am besten ungefähr 5 mm absolut beträgt.
Der durch diese Destillation gewonnene Sehmierölanteil wird sodann vor der weiteren Trennung in die verschiedenen Schmierölfraktionen in bekannter Weise einer chemischen Reinigung zur Entfernung von Schwefel-und Schwefelverbindungen unterzogen. Zu der schon angeführten Entfernung des Paraffins durch Lösungsmittel, aus welchen sich das Paraffin bei niedrigen Temperaturen - etwa -180 C - vollkommen ausscheiden soll, wurde bisher Aceton, Alkohol, Benzol, Toluol je für sich verwendet. Durch die Verwendung der einzelnen Lösungsmittel für sieh war es jedoch nicht möglich, bei der Abkühlung eine vollständige Abscheidung des Paraffins zu erreichen.
Durch die Anwendung von Aceton ist es wohl möglich, eine Trennung des Schmierölanteiles der Mineralöle in verschiedene trennbare flüssige Anteile durchzuführen, aber eine vollkommene Abscheidung von Paraffin ist nicht möglich.
Wird jedoch erfindungsgemäss ein Gemisch von Benzol mit Aceton dem Schmierölanteil eines Mineralöles zugesetzt, so wird beim Ausfrieren eine vollkommene Abscheidung des Paraffins erzielt, u. zw. in solcher Form, dass ein Abschleudern oder Abpressen leicht möglich ist. Die Mischung von Benzol und Aceton ist der Art des Rohöles anzupassen.
Gemäss der Erfindung kann jedoch auch so gearbeitet werden, dass der Schmierölfraktion zuerst Aceton zugesetzt und gut verrührt wird. Es tritt eine Scheidung in zwei Schichten ein. Die obere Schichte wird abgezogen, sie enthält für Schmierölzwecke ungeeignete Produkte. Die untere Schichte wird jedoch mit einem Gemisch von Benzol mit Aceton vermischt und dem Ausfrieren unterworfen. Das abgepresste oder abgeschleudert Öl entspricht allen Bedingungen eines guten Schmieröls.
Im folgenden wird ein Beispiel für die Arbeit nach dem Erfindungsverfahren angeführt : 15'89 hl Illinois-Rohöl werden bei einer Temperatur von nicht über 357'5 C destilliert. 28 % gehen als Gasolin, 17% in Form einer krackbaren Fraktion über. Die restlichen 55% = 875 hl werden in einem Vakuumverdampfer (bei vorteilhaft 5 mm absolutem Druck) weiterverarbeitet. Zuerst werden 260 hl bei Temperaturen zwischen 105 und 205 C abdestilliert. Diese Fraktion wird weiter besonders verarbeitet.
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Destillierte <SEP> Menge <SEP> Destillationstemperatur <SEP> Destillationstemperatur <SEP> Viskosit <SEP> t <SEP> b. <SEP> ono,- <
<tb> in <SEP> am <SEP> Beginn <SEP> zum <SEP> Schluss <SEP> Wiskosität <SEP> bei <SEP> 38 C
<tb> 6120 <SEP> 1930 <SEP> C <SEP> 2100 <SEP> C <SEP> 200 <SEP> Saybolt
<tb> 6120 <SEP> 210 C <SEP> 227 C <SEP> 300
<tb> 7335 <SEP> 227 C <SEP> 249 <SEP> C <SEP> 450
<tb> 9945 <SEP> 2490 <SEP> C <SEP> 277 <SEP> 0 <SEP> C <SEP> 850 <SEP> "
<tb> 6120 <SEP> 2770 <SEP> C <SEP> 3160 <SEP> C <SEP> 1100
<tb> 2610 <SEP> Rückstand
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Den Rückstand kann man ansammeln, bis er sich zu destillieren lohnt, und kann ihn dann noch einmal zu einem schwereren Öl destillieren, das mehr als 1100 Saybolt Viskosität aufweist,
wobei zwischen einer anfänglichen Siedetemperatur von 3160 C und einer Endsiedetemperatur von 338 C gearbeitet wird. Man erhält dabei ein Schmieröl von ungefähr 1700 Saybolt Viskosität bei 380 C.
Die in dem oben genannten Beispiele angegebenen Fraktionen sind von den gewöhnlich im Handel befindlichen Schmierölen durch einen verhältnismässigen Mangel an Bot (wenn man die Prüfung mit durchfallendem Licht ausführt) unterschieden, weiters dadurch, dass sie die gegenseitige Löslichkeit ihrer Bestandteile bei niederen Temperaturen beibehalten, sich also nicht trüben, eine gute Benetzfähigkeit auch noch bei hohen Temperaturen aufweisen, ein günstiges Verhältnis von Gewicht und absoluter Viskosität aufweisen, einen verhältnismässig geringen Reibungskoeffizienten unter schweren Belastungen besitzen und dass sie von Schwefelverbindungen sowie von andern Stoffen frei sind, welche eine korrodierende Wirkung ausüben.
Es ist möglich, dass bisher schon einzelne Handelsöle einzelne der oben aufgezählten Eigenschaften aufweisen. Dagegen ist vor der Erfindung noch kein Schmieröl bekanntgeworden, das alle die oben aufgezählten wünschenswerten Eigenschaften hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Schmierölen aus paraffinhaltigen Rohölen durch Destillation. unter hohem Vakuum, Ausfrieren und Abscheiden des Paraffins nach Zusatz von Verdünnungsmitteln
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gekennzeichnet, dass als Heizmittel für die Vakuumdestillation in beiden Fällen Diphenyldampf verwendet wird.