DE1220543B - Verfahren zur Loesungsmittelextraktion von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

ClOg

Deutsche Kl.: 23 b-2/01

Nummer: 1220543

Aktenzeichen:· B-66929IV d/23 b

Anmeldetag: 21. April 1962

Auslegetag: 7. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selektiven Lösungsmittelextraktion von Kohlenwasserstoffgemischen, z. B. von Schmierölen mit Furfurol. ,

Bei der bekannten Furfurolextraktion von Schmierölen führt man das zu raffinierende öl und das Lösungsmittel im Gegenstrom durch eine Kolonne und zieht aus der Kolonne zwei Phasen ab, eine Raffinatphase über Kopf, die den größeren Teil des gewünschten raffinierten Öls und eine geringe Lösungsmittelraenge enthält, und vom Boden eine Extraktphase, bestehend aus dem größeren Teil des Lösungsmittels zusammen mit aromatischen, naphthenischen und schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffen. Beide Phasen können detillativ in ihre Bestandteile zerlegt werden.

Man hat auch schon eirte solche Lösungsmittelextraktion in mehreren, hintereinändefgeschalteten Stufen durchgeführt, wobei das zu raffinierende Ausgangsgut nicht nur einmal» sondern mehrfach nacheinander mit einem Lösungsmittel behandelt wird. In Verbindung damit hat; man¹ auch schon verschiedene Maßnahmen, wie die Verwendung bestimmter Aktivatoren, vorgeschlagen.

Es ist ferner bekannt, die Extraktphase zu kühlen und sie so in zwei Phasen zu trennen, deren eine aus einem naphthenischen öl (»Pseudoraffinat«) mit einer geringen Lösungsmittelmenge besteht und die andere den eigentlichen Extrakt mit den aromatischen, naphthenischen und schwefelhaltigen Verunreinigungen des Öls und eine große Lösungsmittelmenge umfaßt. Das Lösungsmittel kann aus den verschiedenen Phasen abdestilliert und das Pseudoraffinat zur Herstellung von Lagerölen verwendet werden.

Die verwendete Lösungsrnittelmenge ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit der Extraktion. Durch Modifikation üblicher Verfahren der Lösungsmittelextraktion ist es möglich, gleiche Ausbeute an Produkten bestimmter Qualität mit geringeren Mengen frischen Lösungsmittels zu erzielen unter gleichzeitiger Gewinnung eines Pseudoraffinats.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Lösungsmittelextraktion von Kohlenwasserstoffen unter Behandlung des Ausgangsgutes in einer ersten Extraktionskolonne im Gegenstrom mit einem Lösungsmittel, wobei aus dieser ersten Kolonne ein primäres Raffinat und ein primäerer Extrakt gewonnen werden, und unter anschließender Behandlung dieses primären Raffinats im Gegenstrom mit Lösungsmittel in einer zweiten Extraktionskolonne unter Gewinnung eines sekundären Raffinats und eines sekundären Extrakts, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der sekundäre Extrakt einem Absitzgefäß zu-Verfahren zur Lösungsmittelextraktion
von Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

The British Petroleum Company Limited,

London

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,
Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
Jacques Demeester, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 24 April 1961 (859 695)

geführt wird und hieraus ein Pseudoraffinat und eine Lösungsmittelphase gewonnen werden, daß weiterhin diese Lösungsmittelphase in die erste Extraktionskolonne gegeben wird und daß schließlich aus dem primären Extrakt Lösungsmittel abgetrennt und in die zweite Extraktionskolonne gegeben wird.

Das sekundäre Raffinat und das Pseudoraffinat können auch von den darin enthaltenen, verhältnismäßig geringen Lösungsmittelmengen befreit werden, die mit dem aus dem primären Extrakt wiedergewonnenen vereinigt und zur zweiten Extraktionskolonne zurückgegeben werden.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Lösungsmittelextraktion von Schmierölfraktionen mit Furfurol.

In beiden Kolonnen herrschen von oben nach unten fallende Temperaturgradienten. Mittel zur Beheizung oder Kühlung der Gefäße und Produkt- und Lösungsmittelstxöme sind vorgesehen. Die Temperaturen hängen vom zu behandelnden Einsatz und gewünschten Produkt ab; für Schmierölfraktionen liegen die Temperaturen in den Extraktionskolonnen gewöhnlich zwischen 175 und 50° C, vorzugsweise zwischen 140 bis 75° C. Die Temperaturgradienten können 20 bis

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50°C in der ersten Kolonne und 10 bis 3O⁰C in der zweiten Kolonne betragen. Vorzugsweise sind die Kopftemperaturen jeder Kolonne gleich, wobei die erste Kolonne einen steileren Temperaturgradienten und somit die zweite Kolonne eine höhere Bodentemperatur hat. Der Gradient kann in jeder Kolonne linear sein, jedoch ist ein besonders bevorzugtes Kennzeichen der Erfindung die Anwendung »deformierter« Temperafürgradienten, und zwar so, daß sie im unteren Teil steiler sind als im oberen. Zum Beispiel kann die Temperatur im oberen Drittel jeder Kolonne fast die gleiche sein wie die Kopftemperatur der Kolonne und über die restlichen beiden Drittel jeder Kolonne nach unten linear abnehmen.

Die Temperatur des' Absitzgefäßes wird unter der Temperatur am Boden der zweiten Extraktionskolonne gehalten, z.B. zwischen 20 und 80⁰C, vorzugsweise zwischen 40 und'60° C.

Das erfindungsgemäße zweistufige Extraktionsverfahren ermöglicht es, in der ersten Kolonne gleichzeitig mit dem zu behandelnden Einsatz ein Lösungsmittel zu verwenden, das bereits in der zweiten Kolonne gebraucht worden ist, wo es zur Extraktion der Verunreinigungen diente, die in dem aus der ersten Kolonne kommenden primären Raffinat noch enthalten sind; Das Lösungsmittel ist in der Zwischenzeit vom größten Teil des Extrakts durch Absitzenlassen bei einer niedrigeren Temperatur befreit worden. Das Lösungsvermögen des Lösungsmittels wird so zweimal ausgenutzt. Dadurch verringert sich die erforderliche LösurigSmittelmenge für ein raffiniertes Produkt mit den gleichen Eigenschaften wie ein solches aus einem einstufigen,^jExtraktionsverfahren bei gleichbleibender Ausbeute. -_;. ·.

Nach der Zeichnung wird ein Mineralschmieröl in einer Kolonne 1 mit einem Temperaturgradienten (T₁-T₂) mit Furfurol im Gegenstrom zusammengeführt. Der Einsatz wird der Kolonne durch Leitung2 zugeführt, während die durch Absitzenlassen eines Zwischenraffinats (Pseudoraffinat) erhaltene Furfurolphase in der Nähe des Kolonnenkopfes durch Leitung 4 in die Kolonne gelangt Die Kolonne 1 ist im unteren Teil mit Wärmeaustauschern 3 ausgestattet.

Die Extraktphase mit den Verunreinigungen des Öls gelangt aus dem unteren Teil der Kolonne 1 durch Leitung 5 in eine Destillation zwecks Wiedergewinnung des Furfurols.

Die als primäres Raffinat bezeichnete Fraktion, die noch. Verunreinigungen enthält, geht vom Kopf der Kolonne 1 durch Leitung 6 zur zweiten Kolonne 7, in der sie im Gegenström mit frischem Lösungsmittel behandelt wird, das ,in' der Nähe des oberen Endes durch Leitung 8 zugeführt wird. In der im unteren Teil mit Wärmeaustauschern 9 versehenen Kolonne 7 herrscht ein Temperaturgradient (T₃-T₄).

Die sekundäre Raffinatphase, die das von Verunreinigungen befreite fertige Öl und eine geringe Lösungsmittelmenge enthält, verläßt den Kopf der Kolonne? durch Leitung 10 und geht zur Lösungsmitteidestülation. ' ■

Die sekundäre Extraktphase gelangt aus dem unteren Teil der Kolonne 7 durch Leitung 11 und Kühler 12, der sie auf die Temperatur T₅ bringt, in einen Abscheider 13, wo sie sich in zwei Schichten trennt, die aus Pseudoraffinat und Lösungsmittel bestehen. ,

Das Pseudoraffinat verläßt Abscheider 13 durch Leitung 14, die zur /fcpsungsmitteldestillation führt, während die noch etwas Extrakt enthaltende Lösungsmittelphase durch Leitung 15, Erhitzer 16 und Leitung 4 zum oberen Teil der Kolonne 1 gelangt.

Beispiell

Ein Schmieröl mit folgenden Kennzahlen wurde mil Furfurol extrahiert:

Ursprung Paraffinisches

Destillat aus

Kuwait-Rohöl

Spezifisches Gewicht bei 15⁰C .. 0,940
Kinematische Zähigkeit bei 100° C 15,5 cSt

Stockpunkt ." 39°C

.

a) Das Öl wurde nach einem konventionellen Einstufenverfahren unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur amKolonnen-

ao kopf 125°C

Temperatur am Fuß der

Kolonne 85°C

Verhältnis Lösungsmittel

zu Öl 340 Volumprozent

Nach Entparaffinierung zur Erzielung eines Stockpunkts von -15⁰C wurde ein Raffinat mit einem Viskositätsindex von 95 erhalten. Folgende Ausbeuten wurden erzielt:

Raffinat 44,2 Gewichtsprozeni

Extrakt 55,8 Gewichtsprozeni

b) Das gleiche Öl wurde nach dem zweistufigen Verfahren gemäß der Erfindung unter folgender

Bedingungen behandelt:
35

Temperaturen in der ersten Kolonne 1

AmKopfderKolonneCrj) 110⁰C

Am Fuß der Kolonne (T₂) 85° C

Temperaturen in der zweiten Kolonne 7

AmKopf der Kolonne (T₃) 125° C

Am Fuß der Kolonne (T₄) 95° C

Temperatur des Abscheiders

13(T₅) 60⁰C

Verhältnis von frischem Lösungsmittel zu Öl 200 Volumprozeni

Nach Entparaffinierung zur Erzielung eines Stockpunkts von —15°C wurde ein Raffinat mit einen: Viskositätsindex von 95 und ein Pseudoraffinai (nach der gleichen Behandlung) mit einem Viskositätsindex von 65 erhalten. Folgende Ausbeuten wurder erzielt:

Raffinat 44,4 Gewichtsprozem

Pseudoraffinat 7,4 Gewichtsprozem

Extrakt 48,2 Gewichtsprozem

Ein Vergleich dieser beiden Versuche zeigt, da£ zwei gleiche Raffinate mit fast gleichen Ausbeuter erhalten wurden.

Durch das zweistufige Verfahren konnte somit ein«

Einsparung an Furfurol von 41% erzielt werden,

Darüber hinaus wird ein Öl (Pseudoraffinat) mil einem mäßigen Viskositätsindex in einer Ausbeute von 7,4 % erhalten.

Der Einfluß der Anwendung eines nichtlinearer Temperaturgradienten in jeder Kolonne wird durct das folgende Beispiel veranschaulicht.

Beispiel 2

Der gleiche Einsatz wie im Beispiel 1 wurde durch Extraktion mit Furfurol und Entparaffinieren zu einem Raffinat mit einem Viskositätsindex von 97 und einem Stockpunkt von —15°C aufgearbeitet, und zwar a) mit einem linearen Temperaturgradienten in jeder Kolonne und b) mit einem nichtlinearen Temperaturgradienten in jeder Kolonne, bei dem die Temperatur im oberen Drittel jeder Kolonne die gleiche war wie am Kolonnenkopf. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

	Temperatur der ersten Kolonne, °C Kopf I Fuß	85 85	Temp der zweiten Kopf	eratur Kolonne, 0C Fuß	Rafflnatausbeute Gewichtsprozent	Furfurolmenge Volumprozent
Linear	120 120	120 120	85 85	45 45	346 306
Nichtlinear

Es ist ersichtlich, daß mit einem nichtlinearen Der Einfluß einer Erhöhung der Temperatur am

Temperaturgradienten eine 12%ige Einsparung an 15 Fuß der zweiten Kolonne wird durch das folgende Furfurol bei gleicher Raffinatausbeute erzielt wird. Beispiel veranschaulicht.

Beispiel 3

Der gleiche Einsatz wie im Beispiel 1 wurde mit war linear. Verändert wurde die Temperatur am Fuß

Furfurol extrahiert, und zwar zu einem Raffinat mit ao der zweiten Kolonne. Die Ergebnisse sind in der

einem Viskositätsindex von 95 und einem Stockpunkt folgenden Tabelle aufgeführt, von -15⁰C. Der Temperaturgradient in jeder Kolonne

Temperatur der ersten Kolonne °r	Fuß	Temperatur der zweiten Kolonne °r.	Fuß	Temperatur des Absitzgefäßes	Furfurolmenge	Rafflnatausbeute
Kopf	85	Kopf	95	0C	Volumprozent	Gewichtsprozent
110	85	125	100	60	235	43
110	85	125	105	60	215	43,5
110	85	125	110	60	205	43,5
110	125	60	180	45

Mit der Erhöhung der Temperatur am Fuß der zweiten Kolonne nimmt die erforderliche Furfurolmenge ab und die Raffinatausbeute leicht zu.

Der Einfluß einer Senkung der Temperatur im Absitzgefäß wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht.

Beispiel 4

Der gleiche Einsatz wie im Beispiel 1 wurde durch Extraktion mit Furfurol zu einem Raffinat mit einem Viskositätsindex von 95 und einem Stockpunkt von —15°C unter folgenden Bedingungen verarbeitet:

45

Temperatur	85	Temperatur	Fuß	Temperatur des Absitzgefäßes	Furfurolmenge
der ersten Kolonne	85	der zweiten Kolonne	85
0C	85	0C	85	0C	Volumprozent
Kopf I Fuß	85	Kopf	85	80	290
120	120	85	60	260
120	120		40	240
120	120	35	230
120	120

Die erforderliche Furfurolmenge ist also um so niedriger, je niedriger die Absitztemperatur ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Lösungsmittelextraktion von Kohlenwasserstoffen unter Behandlung des Ausgangsgutes in einer ersten Extraktionskolonne im Gegenstrom mit einem Lösungsmittel, wobei aus dieser ersten Kolonne ein primäres Raffinat und ein primärer Extrakt gewonnen werden, und unter anschließender Behandlung dieses primären Raffinats im Gegenstrom mit Lösungsmittel in einer zweiten Extraktionskolonne unter Gewinnung eines sekundären Raffinats und eines sekundären Extrakts,dadurch gekennzeichnet,daß der sekundäre Extrakt einem Absitzgefäß zugeführt wird und hieraus ein Pseudoraffinat und eine Lösungsmittelphase gewonnen werden, daß weiterhin diese Lösungsmittelphase in die erste Extraktionskolonne gegeben wird und daß schließlich aus dem primären Extrakt Lösungsmittel abgetrennt und in die zweite Extraktionskolonne gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Kolonne Temperaturgradienten zwiscljen 20 und 50°C und in der zweiten Kolonne solche zwischen 10 und 30⁰C herrschen, wobei in beiden Kolonnen mit gleichen Kopftemperaturen, in der ersten Kolonne jedoch mit einem steileren Gradienten als in der zweiten Kolonne, gearbeitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Extraktionskolonnen deformierte Temperaturgradienten eingestellt werden, so daß jeweils in dem unteren, kleineren Teil der Gradient steiler ist als im oberen Kolonnenteil, wobei vorzugsweise im oberen Drittel der Kolonnen die Temperaturen im wesentlichen gleichbleibend sind und den Kolonnenkopftemperaturen entsprechen, während sie in den zwei verbleibenden Dritteln im wesentlichen linear abfallen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 671046;
britische Patentschrift Nr. 808 661.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 588/358 6. 66 © Bundesdruckerei Berlin