DE69419253T2

DE69419253T2 - Verfahren zum entwachsen von schmieröl unter anwendung eines verfahrens, wobei kaltes lösungsmittel in kreislauf geführt wird

Info

Publication number: DE69419253T2
Application number: DE69419253T
Authority: DE
Inventors: Ronald Gould; William Heaney; Albert Nitsch; Howard Spencer
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: US5360530A; CA2159322C; EP0695337A1; AU675323B2; AU6711394A; DE69419253D1; SG43673A1; CA2159322A1; JP3586465B2; EP0695337A4; EP0695337B1; WO1994025543A1; JPH08508762A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwachsen bzw. Entparaffinieren von wachsartigen bzw. paraffinösen Ölbeschickungen, insbesondere wachsartigen Erdölfraktionen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren von wachsartigen Erdölbeschickungen, um Schmierölmaterialien herzustellen, das den Kontakt eines kalten Filtratstroms aus Öl/Lösungsmittel von einem Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren mit einer selektiv permeablen Membran umfaßt, damit das kalte Öl/Lösungsmittel-Filtrat selektiv in einen kaltem Lösungsmittelpermeatstrom und einen kalten Filtratstrom getrennt wird. Der kalte Lösungsmittelpermeatstrom wird zur Beschickung aus Öl/Lösungsmittel/Wachs zum Wachsfiltrationsschritt rezirkuliert.
Der abgetrennte kalte Filtratstrom wird durch indirekten Wärmeaustausch mit einer warmen wachsartigen Ölbeschickung in Kontakt gebracht, um die warme wachsartige Ölbeschickung abzukühlen.
Beim Lösungsmittelentparaffinieren von Schmiermitteln wird das kalte Lösungsmittel typischerweise einem heißen wachsartigen Raffinat zugesetzt, um die Kristallisation des Wachs in der Beschickung zu regeln. Das schnelle Abkühlen der Beschickung erfolgt durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten Filtrat von den Entparaffinierungsfiltern und mit einem Kältemittel. Das Lösungsmittel wird gewöhnlich durch eine Verfahrenskombination aus Erwärmen, mehrstufigem schnellem Verdampfen und Destillation vom Filtrat gewonnen. Das auf diese Weise gewonnene heiße Lösungs mittel wird dann erneut schnell auf die gewünschte Temperatur für den Umlauf zur Wachsfilterbeschickung abgekühlt.
Bei einem typischen Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren wird eine wachsartige Ölbeschickung mit Lösungsmittel von einem Lösungsmittelgewinnungssystem gemischt. Die Mischung aus wachsartiger Ölbeschickung/Lösungsmittel wird durch indirekten Wärmeaustausch in einem Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher mit dem kalten Filtrat abgekühlt, das eine Mischung aus Öl und Lösungsmittel darstellt, das von einem Filter gewonnen wurde, der der Abtrennung von Wachs von einem wachshaltigen Strom dient. Das kalte Filtrat ist eine Mischung aus Öl und Lösungsmittel. Die abgekühlte gemischte Beschickung wird mit einem weiteren kalten Lösungsmittel aus dem Lösungsmittelgewinnungssystem eingesprüht. Die entstandene Mischung wird in einem zweiten Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher mit verdampfendem Propan, Ammoniak oder einem anderen verdampfenden gasförmigen Kältemittel abgekühlt. Die Aufschlämmung der schnell abgekühlten Beschickung wird mit weiterem schnell abgekühltem Lösungsmittel vom Lösungsmittelgewinnungssystem gemischt, wodurch eine Filterbeschickung erhalten wird.
Die Menge des zirkulierenden Lösungsmittels wird typischerweise entweder durch die Kapazitäten der Lösungsmittelgewinnungsabschnitte oder die Kapazität des Kälteerzeugungssystems eingeschränkt, das zum Abkühlen des gewonnenen Lösungsmittels auf die erforderlichen Einsprühtemperaturen benutzt wird. Die begrenzte Verfügbarkeit des Lösungsmittels kann die Beschickungsrate zum Filter einschränken, da die Filterbeschickung (Öl mit hoher Viskosität plus Lösungsmittel mit geringer Viskosität) eine ausreichend geringe Viskosität besitzen muß, damit eine akzeptable Filtrationsgeschwindigkeit erreicht wird.
Gegenwärtig erfolgt das Entparaffinieren einer wachsartigen Beschickung durch Mischen der Beschickung bei einer geeignet erhöhten Temperatur mit einem Lösungsmittel, damit die wachsartige Beschickung vollständig gelöst wird. Die Mischung wird allmählich auf die geeignete Temperatur abgekühlt, die zum Fällen des Wachs notwendig ist, und das Wachs wird auf einem Trommelfilter abgetrennt. Das entparaffinierte Öl wird durch Verdampfen des Lösungsmittels erhalten und ist als Schmieröl mit geringem Pourpoint vorteilhaft.
Die Entparaffinierungsvorrichtung ist teuer und kompliziert. In vielen Fällen verläuft die Filtration langsam und stellt aufgrund der geringen Filtrationsgeschwindigkeiten eine Engstelle des Verfahrens dar, die durch die hohe Viskosität der Beschickung in Form einer Aufschlämmung von Öl/Lösungsmittel/Wachs zum Filter verursacht werden. Die hohe Viskosität der Beschickung für den Filter beruht auf einer geringen Zufuhr von verfügbarem Lösungsmittel, das in den Beschickungsstrom für den Filter eingesprüht werden soll. In einigen Fällen kann das Fehlen von ausreichend Lösungsmittel zu einer schlechten Kristallisation des Wachs und letztendlich zu einer geringeren Schmierölgewinnung führen.
Die Verwendung von Lösungsmitteln, um das Entfernen von Wachs aus Schmiermitteln zu erleichtern, ist aufgrund der notwendigen Abtrennung vom entparaffinierten Öl und Gewinnung der teuren Lösungsmittel für einen Umlauf im Entparaffinierungsverfahren energieintensiv.
Das Lösungsmittel wird herkömmlich durch Wärmezufuhr, gefolgt von einer Kombination aus mehrstufigen schnellen Verdampfungs- und Destillationsverfahren vom entparaffinierten Öl abgetrennt. Die Dämpfe des abgetrennten Lösungsmittels müssen dann abgekühlt und kondensiert und vor dem Umlauf zum Verfahren weiter auf die Entparaffinierungstemperatur abgekühlt werden.
Faktoren, die ein Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren am stärksten einschränken, sind die Kosten und die Größe der Filter, die Kosten, die Größe und der Betriebsaufwand der Destillationsanlage, da die für die Abtrennung des Lösungsmittels vom entparaffinierten Öl notwendig ist, und die Kühlvorrichtung und die Kühlkapazität, die für das Abkühlen des warmen Lösungsmittels notwendig sind, das vom entparaffinierten Öl abgetrennt wird.
Die Filterkapazität kann erhöht werden, wenn mehr Lösungsmittel verfügbar ist, indem die gemischte Beschickung aus Öl/Lösungsmittel/Wachs für den Filter einfach weiter verdünnt wird, damit die Viskosität der Beschickung abnimmt.
Eine zunehmende Lösungsmittelmenge, die zum Verdünnen der Beschickung für den Filter zur Verfügung steht, erfordert jedoch eine größere Vorrichtung zum Erwärmen und Abtrennen des Lösungsmittels vom entparaffinierten Öl und eine höhere Kühlkapazität, um das abgetrennte warme Lösungsmittel vor dem Umlauf abzukühlen.
Die zu lösenden Probleme bestehen in einer Erhöhung der verfügbaren Lösungsmittelmenge für das Lösungsmittelerttparaffinierungsverfahren ohne den gesamten Lösungsmittelbestand zu erhöhen und ohne die Größe und Kapazität des Destillationssystems zur Gewinnung von Öl/Lösungsmittel und die Kälteerzeugungskapazität zu erhöhen, die notwendig ist, um das durch Destillation abgetrennte warme Lösungsmittel abzukühlen.
Ein weiteres zu lösendes Problem besteht in der Erhöhung der Filtrationskapazität des Verfahrens, ohne daß eine weitere Filtrationsvorrichtung bereitgestellt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren einer wachsartigen Ölbeschickung, um ein Erdöl-Schmiermittelmaterial zu erhalten.
Die wachsartige Ölbeschickung wird mit einem Lösungsmittel mit der Temperatur der Beschickung verdünnt, danach wird sie nacheinander in einen indirekten Kontakt mit kaltem Filtrat und Kältemittel gebracht, wodurch die Temperatur des Öls verringert wird, damit die Wachsbestandteile des Öls kristallisieren und gefällt werden, und wird dann in einen direkten Kontakt mit kaltem Lösungsmittel gebracht, damit eine Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs erhalten wird. Das direkt zugesetzte kalte Lösungsmittel dient auch zum Verdünnen der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs, damit eine ausreichend geringe Viskosität der Mischung erhalten bleibt, so daß die Mischung, wenn sie einem Filter zugeführt wird, leicht in eine Wachs/Lösungsmittel-Aufschlämmung und einen kalten Filtratstrom aus entparaffiniertem Öl/Lösungsmittel getrennt wird.
Die Gesamtmenge des der wachsartigen Ölbeschickung zugesetzten Lösungsmittels, d. h. das angewendete Lösungsmittel/Öl-Verhältnis, und die Temperatur, auf die die wachsartige Ölbeschickung abgekühlt wird, werden vom Siedebereich der Beschickung, dem Wachsgehalt der Beschickung und dem gewünschten Pourpoint des entparaffinierten Schmieröls bestimmt.
Das Verfahren umfaßt den Kontakt des Filtratstroms in Form von entparaffiniertem Öl/Lösungsmittel mit einer selektiv permeablen Membran, damit der Filtratstrom selektiv in einen Lösungsmittelpermeatstrom und einen Strom des zurückgehaltenen Stoffs, der das entparaffinierte Öl und das restliche Lösungsmittel enthält, getrennt wird. Der Lösungsmittelpermeatstrom wird zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert. Der Strom des zurückgehaltenen Stoffs wird dann in einen indirekten Kontakt mit der wachsartigen Ölbeschickung gebracht, damit die wachsartige Ölbeschickung abgekühlt wird.
Um die Lösungsmitteltransportrate durch die Membran zu verbessern, wird die Seite des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms im Verhältnis zu der Membranseite des Lösungsmittelpermeatstroms bei einem Überdruck gehalten.
Der Umlauf des Lösungsmittelpermeatstroms zum Filterbeschickungsstrom erhöht die Lösungsmittelmenge wesentlich, die für das Entparaffinierungsverfahren zur Verfügung steht, und erhöht die Filterbeschickungsrate.
Die warme wachsartige Ölbeschickung wird in einem Wärmeaustauscher durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten zurückgehaltenen Stoff abgekühlt, damit das Wachs in der Ölbeschickung kristallisiert und gefällt wird, wodurch eine Mischung von Öl/Lösungsmittel/ Wachs entsteht. Diese Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs wird in einem Wärmeaustauscher durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kalten Kältemittel weiter abgekühlt. Die kalte Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs wird mit dem kalten rezirkulierten Permeatlösungsmittel weiter verdünnt, damit die Viskosität der Mischung eingestellt wird, und diese Mischung wird einem Filter zugeführt, der das gefällte Wachs aus der kalten Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs filtriert und entfernt. Es wird eine kalte Wachs/Lösungsmittel-Aufschlämmung gewonnen, und ein kalter Filtratstrom aus entparaffiniertem Öl/Lösungsmittel wird erhalten.
Die Wachs/Lösungsmittel-Aufschlämmung wird behandelt, um einen Wachskuchen zu gewinnen, der weiter behandelt und mit einem Lösungsmittel gewaschen werden kann, um restliches Öl aus dem Wachskuchen zu entfernen. Das Öl kann vom Lösungsmittelwaschstrom abgetrennt und gewonnen werden, und das Lösungsmittel kann rezirkuliert werden.
Der kalte Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom wird bei der Filtrationstemperatur einer selektiv permeablen Membran zugeführt. Diese Membran trennt das kalte Filtrat selektiv in einen kalten Lösungsmittelpermeatstrom und einen kalten Strom des zurückgehaltenen Stoffs, der das entparaffinierte Öl und das restliche Lösungsmittel enthält. Der kalte Lösungsmittelpermeatstrom wird bei der Filtrationstemperatur zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert. Der kalte Strom des zurückgehaltenen Stoffs wird zum indirekten Kontakt und zur Kühlung der warmen wachsartigen Ölbeschickung zu einem Wärmeaustauscher geleitet.
Die Abtrennung und der Umlauf des kalten Lösungsmittels vom Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom zur Filterbeschickung erreicht eine wesentliche Verringerung der Lösungsmittelmenge, die beim Öl/Lösungsmittel-Trennverfahren vom Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom abgetrennt werden muß.
Der kalte Strom von zurückgehaltenem Öl/Lösungsmittel wird nach der selektiven Entfernung des Lösungsmittels durch die permeable Membran zu einem Öl/Lösungsmittel-Trennverfahren geleitet, bei dem das restliche Lösungsmittel durch Destillation vom entparaffinierten Öl entfernt, abgekühlt und zum Entparaffinierungsverfahren rezirkuliert und das entparaffinierte Schmierölprodukt gewonnen wird.
Ein wesentlicher Teil des kalten Lösungsmittels im Filtratstrom wird durch die selektive Membran transportiert und direkt zur Filterbeschickung rezirkuliert.
Durch das erfindungsgemäße Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren werden verschiedene Vorteile erreicht.
Das vom Filtrat durch die selektiv permeable Membran transportierte und zur Filterbeschickung rezirkulierte Lösungsmittel muß weder im Destillationssystem zur Gewinnung von Öl/Lösungsmittel erwärmt werden, um das Lösungsmittel abzutrennen, noch muß es anschließend vor dem Umlauf zum Entparaffinierungsverfahren abgekühlt werden. Es steht mehr Lösungsmittel zur Verfügung, das der Filterbeschickung zugesetzt werden kann, da die Engstellen der Destillationsgewinnung und/oder Kälteerzeugung deutlich reduziert oder eliminiert werden.
Die Lösungsmittelmenge, die selektiv durch die Membran permeiert und zur Filterbeschickung rezirkuliert wird, wird nur durch die Größe und Permeabilität der Membran und die hydraulische Kapazität der Trommelfilter begrenzt. Durch die Verwendung einer selektiv permeablen Membran für die Trennung und den direkten Umlauf des kalten Lösungsmittels zur Filterbeschickung kann die interne Lösungsmittelzirkulationsrate wesentlich erhöht werden und kann größer als die Strömungsrate des vom Destillationsverfahren zur Gewinnung von Öl/Lösungsmittel gewonnenen Lösungsmittels sein, das bei einem herkömmlichen Entparaffinierungsverfahren zum Entparaffinierungsverfahren rezirkuliert wird.
Die Verringerung der Viskosität der Beschickung von Öl/Lösungsmittel/Wachs zum Filter führt aufgrund der durch die vorliegende Erfindung erreichten besseren Verfügbarkeit des Lösungsmittels zu einer höheren maximalen Beschickungsrate zu den Filtern. Dieses höhere Lösungsmittel/Öl-Verhältnis trägt auch zu höheren Ölausbeuten der Filter und größeren Filterbeschickungsraten für hochsiedende Materialien bei, die allgemein durch die Filterfläche begrenzt sind.
Die selektive Entfernung eines Lösungsmittels vom Filtratstrom aus entparaffiniertem Öl/Lösungsmittel durch die selektiv permeable Membran kann die erforderliclhe Destillationskapazität und die Kosten für die Entfernung des restlichen Lösungsmittels im Filtratstrom deutlich verringern und die erforderliche Kapazität und die Kosten der anschließenden Kühlung des abgetrennten destillierten Lösungsmittels auf die Entparaffinierungstemperatur verringern.
Ein prinzipieller Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung der selektiv permeablen Membran besteht in der Bereitstellung einer selektiven Abtrennung des kalten Lösungsmittels vom kalten Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom und im Umlauf des abgetrennten Lösungsmittels mit der Filtrationstemperatur direkt zum Filterbeschickungsstrom.
Die Figur ist ein Fließschema des Verfahrens, das das erfindungsgemäße Entparaffinierungsverfahren einschließlich einer zunehmenden Kühlung und eines zunehmenden Lösungsmittelzusatzes zu einer warmen wachsartigen Ölbeschickung, der Filtration des Wachs, einer selektiv permeablen Membran für die Abtrennung des Lösungsmittels vom Filtrat und zum Umlauf des Lösungsmittels zur Filterbeschickung und eines Umlaufs des von einem Öl/Lösungsmittel-Gewinnungsverfahren erhaltenen Lösungsmittels zeigt.

Wachsartige Ölbeschickung

Die Beschickung zum erfindungsgemäßen Verfahren kann irgendeinen flüssigen Kohlenwasserstoff umfassen, der eine gelöste oder teilweise gelöste Wachskomponente enthält und von dem die Wachskomponente teilweise oder vollständig entfernt werden soll.
Die Beschickungen zum erfindungsgemäßen Verfahren sind typischerweise Schmierölraffinate von Erdöl, die durch die Extraktion von Destillaten und/oder das Deasphaltieren von Destillaten einer Vakuumkolonne erhalten werden.
Die wachsartige Ölbeschickung zum erfindungsgemäßen Verfahren ist typischerweise eine wachsartige Schmierölfraktion, die im Bereich von 304 bis 704ºC (580 bis 1.300ºF) siedet. Die von etwa 304 bis 454ºC (580 bis 850ºF) siedende Fraktion wird allgemein als leichtes Schmieröldestillat bezeichnet. Die von 427 bis 566ºC (etwa 800 bis etwa 1.050ºF) siedende Fraktion wird allgemein als schweres Schmieröldestillat bezeichnet. Die von etwa 565 bis 704ºC (1.050 bis etwa 1.300ºF) siedende Fraktion wird allgemein als deasphaltiertes Rückstandsöl bezeichnet.
Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführten Schmieröldestillate werden vor dem Lösungsmittelentparaffinieren mit Lösungsmittelextraktionsverfahren behandelt, um aromatische und falls erforderlich asphaltenische Verbindungen zu entfernen. Der Lösungsmittelextraktionsschritt für die Aromaten kann mit einem herkömmlichen Lösungsmittelextraktionsverfahren mit Phenol, Furfural oder n-Methylpyrilidon erfolgen. Deasphaltierungsverfahren verwenden Phenol und/oder geringsiedende Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Propan oder Butan. Die wachsartige Ölbeschickung zum erfindungsgemäßen Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren ist somit relativ frei von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Beim Entparaffinierungsverfahren wird die Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem ersten Teil des Lösungsmittels verdünnt und danach auf eine Temperatur erwärmt, bei der das gesamte in der Beschickung vorhandene Wachs wirksam gelöst wird. Diese warme Beschickung wird dann durch eine herkömmliche Kühleinrichtung, wie einen Röhrenwärmeaustauscher, indirekt mit kaltem Wasser abgekühlt. Die noch warme wachsartige Ölbeschickung wird dann durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten zurückgehaltenen Stoff und mit kaltem Kältemittel abgekühlt und wird durch direktes Einsprühen des Lösungsmittelumlaufs aus dem Gewinnungsverfahren weiter abgekühlt und verdünnt.
Die wachsartige Ölbeschickung wird somit fortlaufend verdünnt und auf die gewünschte Wachsfiltrationstemperatur abgekühlt, wobei diese Temperatur so ausgewählt wird, daß der für das entparaffinierte Ölprodukt gewünschte Pourpoint erreicht wird.
Es wird eine Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs erhalten und diese wird weiter mit Lösungsmittel verdünnt, um die Viskosität der Mischung einzustellen, und diese Mischung wird einem Filter zugeführt, der das Wachs aus der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs entfernt. Es werden ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen. Der kalte Öl/Lösungsmittel- Filtratstrom wird einer selekaiv permeablen Membran zugeführt. Diese Membran trennt das kalte Filtrat selektiv in einen Lösungsmittelpermeatstrom und einen kalten Strom des zurückgehaltenen Stoffs, der das entparaffinierte Öl und das restliche Lösungsmittel enthält. Der kalte Lösungsmittelpermeatstrom wird mit der Filtrationstemperatur zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert. Der kalte Strom des zurückgehaltenen Stoffs wird dann durch indirekten Wärmeaustausch mit der warmen wachsartigen Ölbeschickung in Kontakt gebracht.
Nach dem Wärmeaustausch mit der warmen wachsartigen Ölbeschickung wird der zurückgehaltene Stoff zu einem Öl/Lösungsmittel-Trennverfahren geleitet, bei dem das restliche Lösungsmittel vom entparaffinierten Öl entfernt und zum Entparaffinierungsver fahren rezirkuliert wird und das wachsfreie Schmierölmaterialprodukt gewonnen wird.
Typische Destillatbeschickungen zum erfindungsgemäßen Verfahren sind:
ungefährer Siedebereich, ºC (ºF)
Beschickungsmaterial in Form von leichtem neutralem Schmieröl 304-454ºC (580-850ºF)
Beschickungsmaterial in Form von schwerem neutralem Schmieröl 454-566ºC (850-1050ºF)
Beschickungsmaterial in Form von deasphaltiertem Schmieröl 565-7040C(1050-1300ºF)
Der hier benutzte Begriff "Trübungspunkt" soll die Temperatur bedeuten, bei der die Wachskritallisation beginnt, und der Begriff "Pourpoint" ist die Mindesttemperatur, bei der sich das Öl in einem Standardrohr zum ersten Mal bewegt, nachdem das Rohr schnell auf die Seite gedreht wurde, wobei einem Standardverfahren zum schnellen Abkühlen gefolgt wird, das in ASTM-Testverfahren D-97 aufgeführt ist.

Lösungsmittel zum Entparaffinieren

Die bei der vorliegenden Erfindung zum Entparaffinieren verwendeten Lösungsmittel können ein aliphatisches Keton, wie Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Methyl-n-propylketon, Methylisopropylketon, Methyl-n-butylketon, Methylisobutylketon oder andere niederaliphatische Ketone, und Mischungen davon sein. Das Lösungsmittel kann ein aromatisches Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Xylol und dergleichen, einschließen. Das bevorzugte Lösungsmittel ist eine Mischung von Methylethylketon und Toluol.
Das bei der vorliegenden Erfindung zum Entparaffinieren verwendete Lösungsmittel führt einige wichtige Funktionen aus. Das Lösungsmittel verdünnt die wachsartige Ölbeschickung und löst die Ölkomponente, kühlt die Ölbeschickung auf die Entparaffinierungstemperatur ab und verringert die Löslichkeit des Wachs im Öl, bildet einen Wachsniederschiag mit kristalliner Struktur, der die Abtrennung des Wachs vom Öl und dem Lösungsmittel beim Filtrationsschritt erleichtert, und erhält die gewünschte geringe Viskosität, damit die Handhabung und die Behandlung der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Wärmeaustauscher und Filter erleichtert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Mischung der Lösungsmittel MEK und Toluol. MEK hat eine geringe Lösungskraft für Wachs und ein relativ gutes Lösevermögen für Öl. Toluol wird aufgenommen, um die Öllöslichkeit bei den Entparaffinierungstemperaturen zu verbessern und die Viskosität der Lösung von Öl/Lösungsmittel zu verringern, damit deren Filtrierbarkeit verbessert wird.
Die Verwendung von Lösungsmitteln mit hohem Ketongehalt ist vorteilhaft, da dies aufgrund ihrer geringeren Viskosität die Filtergeschwindigkeiten erhöht und aufgrund ihrer geringeren Lösungskraft für Wachs den Entparaffinierungstemperaturunterschied zwischen der Filtrationstemperatur und dem Pourpoint des entparaffinierten Öls im Verhältnis zu Toluol verringert.
Das Volumenprozentverhältnis von MEK/Toluol kann 25 : 75 bis 100 : 0, vorzugsweise 40 : 60 bis 80 : 20 und typischerweise etwa 65 : 35 betragen. Die bevorzugten Verhältnisse hängen von der zu entparaffinierenden Beschickung in Form des wachsartigen Ölraffinats ab.
Zum Entparaffinieren eines leichten neutralen Schmierölbeschickungsmaterials kann das Verhältnis von MEK/Toluol 65 : 35 bis 95 : 5 betragen; zum Entparaffinieren eines schweren neutralen Schmierölbeschickungsmaterials kann das Verhältnis von MEK/Toluol 50 : 50 bis 75 : 25 betragen; und zum Entparaffinieren eines deasphaltierten Schmierölbeschickungsmaterials kann das Verhältnis von MEK/Toluol 40 : 60 bis 70 : 30 betragen.
Das Lösungsmittel wird der wachsartigen Ölbeschickung nacheinander an einer Stelle von Einsprühpunkten im Abkühlweg zugesetzt. Die Art der Lösungsmittelzugabe beeinflußt die Kristallgröße und die anschließenden Filtrationsgeschwindigkeiten. Große, gut definierte Kristalle führen zu hohen Filtergeschwindigkeiten und einer guten Waschleistung mit einer entsprechend hohen Ausbeute an entparaffiniertem und einem entsprechend geringen Ölgehalt des Wachsproduktes. Kleine oder mangelhaft definierte Kristalle erzeugen einen Kuchen mit daraus resultierenden schlechten Filtrationseigenschaften; die zu geringeren Ausbeuten an entparaffiniertem Öl, einer schlechten Wachsqualität und geringeren Ölproduktivitäten führen.
Alle Lösungsmittelzugaben, die bei oder unterhalb der Kristallisationstemperatur des Wachs erfolgen, sollten etwa bei der gleichen Temperatur wie das Öl/Lösungsmittel/ Wachs erfolgen, dem das Lösungsmittel zugesetzt wird, um einen Abkühlungsschock zu vermeiden, der die Entstehung feiner, schwer zu filtrierender Kristalle fördert.
Die nachfolgende Tabelle zeigt eine typische Verdünnungsvorschrift für ein leichtes und ein schweres neutrales Destillatmaterial. Tabelle 1
(1) Siehe Fig. 1 der Zeichnung
(2) Der Lösungsmittelzusatz basiert auf einer Schmiermittelentparaffinierungsanlage mit 10.000 bd
(3) MEK/Tol.-Verhältnis 75/25
(4) MEK/Tol.-Verhältnis 60/40
Während des Verfahrens wird das Lösungsmittel schrittweise zugegeben, damit die Viskosität der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs bei dem gewünschten geringen Wert gehalten wird, damit die Handhabung und Behandlung der Mischung durch die Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher und das Filtrieren des Wachs in der Filtervorrichtung erleichtert werden.
Das Verhältnis von gesamtem Verdünnungslösungsmittel zur Ölbeschickung hängt weitestgehend vom Wachsgehalt der Beschickung, der Viskosität der Beschickung und dem erwünschten Pourpoint des entparaffinierten Ölproduktes ab. Der hier verwendete Begriff "Verhältnis von gesamtem Verdünnungslösungsmittel zum Öl" soll das Gesamtvolumen des Lösungsmittels bedeuten, das während des Entparaffinierungsverfahrens dem Anfangsvolumen der Ölbeschickung zugesetzt wird.
Das Verhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl kann folglich 6 : 1 bis 1 : 1, typischerweise 4 : 1 bis 3 : 1 betragen, wobei dies von der Art und Viskosität der wachsartigen Ölbeschickung abhängt.
Die Entparaffinierungstemperatur ist die Temperatur, bei der die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs dem Trommelfilter zugeführt wird, und hängt primär vom gewünschten Pourpoint des entparaffinierten Ölproduktes ab. Typische Entparaffinierungstemperaturen für leichte neutrale Schmiermittelmaterialien betragen -23 bis -18ºC und für schwere neutrale Materialien -18 bis -7ºC.

Entparaffinierungshilfsmittel

Die Filtrierbarkeit der Mischungen von Öl/Lösungsmittel/Wachs hängt stark von der Größe und Form der Wachskristalle ab. Das Kristallwachstum kann durch die Anwendung geringer Abschreckungsgeschwindigkeiten und hohe Lösungsmittelkonzentrationen beeinflußt werden. Entparaffinierungshilfsmittel oder Modifikationsmittel für die Wachskristalle haben sich beim Entparaffinieren bestimmter schwerer Schmierölmaterialien als effektiv erwiesen. Diese können entweder keimbildende Mittel, die das Kristallwachstum einleiten, oder Wachstumsmodifikationsmittel sein, die das Kristallwachstum beeinflussen. Die erhaltenen Kristalle sind kompakt und lassen sich leichter vom Öl abtrennen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren können herkömmliche Entparaffinierungshilfsmittel verwendet werden.

VORRICHTUNG

Membran

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Membranmodul, das entweder aus Hohlfasern oder aus spiralförmig gewickelten oder ebe nen Bahnen besteht, verwendet, um das kalte Lösungsmittel für den Umlauf zur Filterbeschicktung vom Filtrat zu entfernen. Die selektive Abtrennung des Lösungsmittels und der Umlauf des Permeatlösungsmittels zur Filterbeschickung erfolgen beide bei der Filtertemperatur oder etwa bei der Filtertemperatur. Der Optimalwert der Lösungsmittelentfernung ist eine Funktion der Eigenschaften der Filterbeschickung und anlagenspezifischer Verfahrensvorschriften. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine signifikante Erhöhung der Beschickungsrate des wachsartigen Öls zur Entparaffinierungsanlage, indem die Engstellen der Filtrations-, Kälteerzeugungs- und Ölgewinnungsabschnitte der Anlage beseitigt werden.
Ein bevorzugtes Membranmodul wird wie folgt beschrieben:
Für die erfindungsgemäße Lösungsmittel/Öl-Trennung umfassen die verwendbaren Membranmaterialien isotrope oder anisotrope Materialien, die aus Polyethylen, Polypropylen, Celluloseacetat, Polystyrol, Siliconkautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyimiden oder Polysilanen bestehen, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Asymmetrische Membranen können durch Gießen einer Polymerfilmlösung auf einen porösen Polymerträger, gefolgt vom Verdampfen des Lösungsmittels, damit eine permselektive Haut entsteht, und Koagulieren/Waschen hergestellt werden. Ein geeigneter Polyimid, das auf 5(6)-Amino-1-(4'-aminophenyl)-1,3-trimethylindan basiert, ist kommerziell als "Matrimid 5218" erhältlich. Die Konfiguration der Membran kann entweder eine flache Bahn (Platte und Rahmen), eine Hohlfaser oder ein spiralförmig gewickeltes Modul sein. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein spiralförmig gewickeltes Modul aufgrund seines Gleichgewichts zwischen einer großen Oberfläche und einer Verschmutzungsbeständigkeit bevorzugt. Eine typische Konstruktion eines solchen Nfoduls umfaßt Schichten der ausgewählten Membran, die um ein perforiertes Metall- oder lösungsmittelbeständiges Rohr gewickelt sind. Die Membranschichten werden durch abwechselnde Schichten von Abstandshaltern für Permeat und zurückgehaltenen Stoff getrennt, die so bemessen sind, daß ein annehmbarer Druckabfall zwischen Einlaß und Auslaß von typischerweise 14 bis 70 kPa (Manometer) (2-10 psig) entsteht. Geeignete Klebemittel und Dichtungsmittel, die so gestaltet sind, daß sie bei der Verwendung getrennte Strömungskanäle für Permeat und zurückgehaltenen Stoff aufrechterhalten und eine Umordnung der Struktur minimieren, vervollständigen den Aufbau. Es können Module jeder Größe konstruiert werden, sie haben jedoch typischerweise einen Durchmesser von 254 mm (10 inch) und eine Länge von 1220 mm (48 inch) bei einer Oberfläche von 18-27 m² (200-300 ft%. Der Beschickungsstrom durch jedes Modul ändert sich je nach Anwendung, liegt jedoch in der Größenordnung von 30.240 - 38.000 1/Tag (8.000-10.000 Gal./Tag); die entsprechende Permeatgeschwindigkeit liegt in der Größenordnung von 3.800 - 7.600 l/Tag (1.000-2.000 GaI./Tag). Ein typischer Druckabfall innerhalb der Membran liegt bei etwa 2.800 - 5.600 kPa (400-600 psi). Bei einer kommerziellen Installation ändert sich die Größe je nach Anwendung und spezifischer Membranleistung, sie verwendet jedoch weltweit bei einer Schmiermittelentparaffinierungsanlage typischerweise 500 bis 1.500 Module.
Es ist bekannt, daß eine Vielzahl von Membranmodulen entweder in Reihe oder parallel oder in irgendeiner Kombination mehrstufiger paralleler Einheiten innerhalb dieser Anordnung verwendet werden kann.
Für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafte selektiv permeable Membranen werden in US-Patent Nr. 4 985 138, Pasternak, US- Patent Nr. 4 990 275, Winston et al., US-Patent 4 368 112, Thompson et al., und US-Patent Nr. 5 067 970, I-F Wang et al., beschrieben. Eine bevorzugte Membran wird in der Patentanmeldung von W. R. Grace & Co. (Beschreibung #018259) offenbart, die gleichzeitig hiermit von L. S. White et al. unter dem Titel "Polyimide Membrane and Process for Separation of Solvents from Lube Oil" eingereicht wurde. Die oben genannten Beschreibungen werden hier als Bezug aufgenommen.

Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher

Das schnell abgekühlte Öl/Lösungsmittel strömt durch Doppelrohr- Kratzwärmeaustauscher und wird durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Filtrat abgekühlt. Die Kristallisation des Wachs beginnt im ersten dieser zwei oder mehr Wärmeaustauscher. Die kalte Oberfläche des Wärmeaustauschers wird kontinuierlich abgekratzt, um das kristallisierte Wachs zu entfernen und damit das Wachs in der Öl/Lösungsmittel-Flüssigkeit dispergiert bleibt.
Ein zweiter Typ eines verwendbaren Doppelrohr-Kratzwärmeaustauschers ist der, bei dem ein verdampfendes Propan-Kältemittel zum Kühlen der wachsartigen Ölbeschickung verwendet wird. Die Öl/Lösungsmittel-Flüssigkeit wird weiter abgekühlt, und in den später verwendeten Wärmeaustauschern kristallisiert weiteres Wachs. Wie oben werden die Oberflächen des Wärmeaustauschers kontinuierlich abgekratzt, um das kristallisierte Wachs zu entfernen und damit das Wachs in der Öl/Lösungsmittel-Flüssigkeit dispergiert bleibt.

Filter

Das Wachs kann durch Filtrieren oder Zentrifugieren von der kalten Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs entfernt werden.
Die kalte Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs strömt von den Doppelrohr-Wärmeaustauschern zu einem Schritt zum Verdünnen mit eingesprühtem Lösungsmittel und danach zu einem Vakuumtrommelfilter, worin eine in Kammern unterteilte, mit Tuch be deckte Trommel rotiert, die teilweise in geschlossene Filterkästen getaucht ist, in denen das Wachs von der Öl/Lösungsmittel-Flüssigkeit abgetrennt wird.
Eine wachsfreie Öl/Lösungsmittel-Filtratlösung wird durch das Filtertuch zu Filtratbehältern abgezogen, in denen ein Vakuum aufrechterhalten wird, das die Filtration einleitet. Auf dem Trommelfiltertuch lagert sich während der Filtration ein Wachskuchen ab, und dieser wird auf dem Filtertuch kontinuierlich und automatisch mit kaltem Lösungsmittel gewaschen, wodurch ein Wachsprodukt mit geringem Ölgehalt erzeugt wird.
Dann wird der Wachskuchen vom Filtertuch entfernt und für die Weiterbehandlung gewonnen.
Die grundsätzlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Entparaffinierungsverfahrens sind die große Lösungsmittelmenge, die für den Umlauf zur Filterbeschickung direkt durch die selektiv permeable Membran transportiert wird, die Temperatur des kalten Öl/Lösungsmittel-Filtrats, aus dem das Lösungsmittel selektiv entfernt wird, und das Verhältnis des Gesamtvolumens des Verdünnungslösungsmittels zum Öl, d. h. das Verhältnis von gesamtem Lösungsmittel/Öl, das für die Durchführung des Entparaffinierungsverfahrens zur Verfügung steht.
Die Lösungsmittelmenge, die vom Öl/Lösungsmittel-Filtrat für den Umlauf zur Filterbeschickung durch die selektiv permeable Membran transportiert wird, stellt ein Lösungsmittel dar, das nicht durch Destillation vom zurückgehaltenen Öl/Lösungsmittel gewonnen werden muß, und das anschließend vor dem Umlauf zum Entparaffinierungsverfahren nicht abgekühlt werden muß, was zu wesentlichen Einsparungen beim Lösungsmittelbestand, der Destillationskapazität und der Kälteerzeugungskapazität führt.
Der direkte Umlauf und die Einführung des kalten Lösungsmittels aus dem Öl/Lösungsmittel-Filtrat in die Filterbeschickung bietet eine wirksamere Ausnutzung des verfügbaren Lösungsmittelbestandes und der Kälteerzeugungskapazität.
Das Lösungsmittel führt die Funktionen eines Verdünnungsmittels, eines Lösungsmittels für das Öl, eines Kühlmittels und eines Nichtlösungsmittels für das Wachs aus. Das Lösungsmittel wird der wachsartigen Ölbeschickung an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Ablaufs des Entparaffinierungsverfahrens zugesetzt. Die Gesamtmenge des zugesetzten Lösungsmittels wird hier als Verhältnis von gesamtem Lösungsmittel/Öl bezeichnet und basiert auf dem Gesamtvolumen des Lösungsmittels, das der wachsartigen Ölbeschickung beim Entparaffinierungsverfahren zugesetzt wird.
Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl kann 6 : 1 bis 1 : 1 betragen und hängt primär von der Art der wachsartigen Ölbeschickung und dem gewünschten Pourpoint des entparaffinierten Öls ab.
Die Entparaffinierungstemperatur hängt vom gewünschten Pourpoint des entparaffinierten Öls ab und liegt typischerweise wenige Grad unter dem Pourpoint, z. B. 2,8 bis 6ºC (5 bis 10ºF) unter dem Pourpoint. Der Pourpoint hängt auch von der Art der Ölbeschickung ab.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figur. Eine wachsartige Ölbeschickung wird nach der Entfernung der aromatischen Verbindungen durch eine herkömmliche Phenol- oder Furfuralextraktion mit einer Temperatur von 54 bis 93ºC (etwa 130 bis 200ºF) durch die Leitung 1 zugeführt und wird mit dem Lösungsmittel MEK/Toluol gemischt, das mit einer Temperatur von 38 bis 60ºC (100 bis 140ºF) durch die Leitung 2 von einem Lösungsmittelgewinnungsabschnitt (nicht gezeigt) zugeführt wird. Das Lösungsmittel wird in einem Volumenverhältnis von 0,5 bis 3,0 Lösungsmittel pro Teil der wachsartigen Ölbeschickung zugesetzt. Die Mischung von wachsartigem Öl/Lösungsmittel wird dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt und durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Temperatur oberhalb des Trübungspunktes der Mischung von 66 bis 99ºC (etwa 140 bis 210ºF) erwärmt, damit gesichert ist, daß alle Wachskristalle gelöst sind und in einer echten Lösung vorliegen. Die warme Mischung von Öl/Lösungsmittel wird dann durch die Leitung 4 zum Wärmeaustauscher 5 geleitet, worin sie auf eine Temperatur von etwa 38 bis 82ºC (100 bis 180%) abgekühlt wird.
Die wachsartige Ölbeschickung in der Leitung 101 wird dann direkt mit Lösungsmittel mit einer Temperatur von 4 bis 60ºC (40 bis 140%) gemischt, das durch die Leitung 102 zugeführt wird, damit die Beschickung auf eine Temperatur von 4 bis 60ºC (40 bis 140%) abgekühlt wird, wobei dies von der Viskosität, der Sorte und dem Wachsgehalt der wachsartigen Ölbeschickung abhängt. Das Lösungsmittel wird der wachsartigen Ölbeschickung durch die Leitung 102 in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Volumenteilen pro Teil wachsartiges Öl in der Beschickung zugesetzt. Die Temperatur und der Lösungsmittelgehalt des abgekühlten wachsartigen Ölbeschickungsstroms in der Leitung 101 werden wenige Grad über dem Trübungspunkt der Mischung von Ölbeschickung/Lösungsmittel geregelt, damit eine vorzeitige Fällung von Wachs ausgeschlossen wird.
Eine typische zu erzielende Temperatur der Beschickung in der Leitung 101 wäre bei 4-60ºC (40-140%).
Die abgekühlte wachsartige Ölbeschickung und das Lösungsmittel werden durch die Leitung 101 zum Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher 9 geleitet.
Die abgekühlte wachsartige Ölbeschickung wird im Wärmeaustauscher 9 durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kalten Filtrat weiter abgekühlt, das dem Wärmeaustauscher 9 durch die Leitung 109 zugeführt wird. Im Wärmeaustauscher 9 tritt typischerweise die erste Wachsfällung auf. Die abgekühlte wachsartige Ölbeschickung wird durch die Leitung 103 aus dem Austauscher 9 abgezogen, und durch die Leitung 104 wird eine weitere kalte Lösungsmittelbeschickung direkt eingespritzt. Das kalte Lösungsmittel wird durch die Leitung 104 in einer Menge von 0 bis 1,5, z. B. 0,1 bis 1,5, Volumenteilen pro ein Teil der wachsartigen Ölbeschickung in die Leitung 103 eingesprüht. Dann wird die wachsartige Ölbeschickung durch die Leitung 103 zum direkten Wärmeaustauscher 10 geleitet und im Doppelrohr-Kratzwärmeaustauscher 10 mit verdampfendem Propan weiter abgekühlt, wobei in diesem Wärmeaustauscher weiteres Wachs aus der Lösung kristallisiert. Die abgekühlte wachsartige Ölbeschickung wird dann durch die Leitung 105 geleitet und mit weiterem kaltem Lösungsmittel gemischt, das durch die Leitung 106 direkt eingesprüht wird. Das kalte Lösungsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 3,0, z. B. 0.,5 bis 1,5, Volumenteile pro Teil der wachsartigen Ölbeschickung durch die Leitung 106 zugeführt. Das abschließende Einspritzen von kaltem Lösungsmittel mit oder fast mit der Temperatur der Filterbeschickung durch die Leitung 106 dient dazu, den Feststoffgehalt der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs für den Filter 11 auf 3 bis 10 Volumenprozent einzustellen, um das Filtrieren und Entfernen des Wachs aus der gemischten Beschickung in Form von wachsartigem Öl/Lösungsmittel/Wachs für den Filter 11 zu erleichtern. Dann wird die Mischung dem Filter 11 durch die Leitung 107 zugeführt, und das Wachs wird entfernt. Die Temperatur, bei der die Mischung von Öl/Lösungsmittel/ Wachs dem Filter zugeführt wird, ist die Entparaffinierungstemperatur und kann -23 bis -7ºC (-10 bis +20ºF) betragen und bestimmt den Pourpoint des entparaffinierten Ölproduktes.
Falls erforderlich kann ein Seitenstrom 19 aus der Leitung 104 mit dem Lösungsmittel in der Leitung 106 gemischt werden, damit die Temperatur des Lösungsmittels vor dem Einsprühen des Lösungsmittels in der Leitung 106 in die Leitung 107 eingestellt wird. Das restliche Lösungsmittel in der Leitung 104 wird in die Leitung 103 gesprüht, um die Lösungsmittelverdünnung und die Viskosität der gemischten Beschickung aus Öl/Lösungsmittel/Wachs vor dem Einführen dieser Mischung durch die Leitung 103 in den Austauscher 10 einzustellen. Die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs in der Leitung 107 wird dann dem Vakuumtrommelfilter 11 zugeführt, worin das Wachs vom Öl und vom Lösungsmittel abgetrennt wird.
Es können ein oder mehrere Filter 11 verwendet werden, und diese können parallel oder in einer Kombination von parallel/Reihe angeordnet sein. Durch die Leitung 112 wird das abgetrennte Wachs vom Filter entfernt und dem indirekten Wärmeaustauscher 13 zugeführt, um das vom Lösungsmittelgewinnungsverfahren rezirkulierte Lösungsmittel abzukühlen: Das kalte Filtrat wird durch die Leitung 108 aus dem Filter 11 abgezogen und weist an dieser Stelle ein Verhältnis von Lösungsmittel zum Öl von 15 : 1 bis 2 : 1 Volumenteile auf und hat typischerweise eine Temperatur von -23 bis 10ºC (-10 bis +50ºF).
Der Druck des kalten Filtrats in der Leitung 108 wird durch die Pumpe 11A erhöht, und es wird durch die Leitung 108 mit der Filtrationstemperatur dem selektiv permeablen Membranmodul M1 zugeführt. Das Membranmodul M1 weist eine Lösungsmittelpermeatseite mit geringem Druck 6 und eine Öl/Lösungsmittel-Filtratseite mit hohem Druck 8 auf, wobei sich dazwischen eine selektiv permeable Membran 7 befindet. Das kalte Öl/Lösungsmittel-Filtrat wird mit der Filtrationstemperatur durch die Leitung 108 dem Membranmodul M1 zugeführt. Die Membran 7 ermöglicht es, daß das kalte Lösungsmittel MEK/Tol. von der Öl/Lösungsmittel-Filtratseite 8 selektiv durch die Membran 7 in die Permeatseite mit geringem Druck 6 des Membranmoduls permeiert. Das kalte Lösungsmittelpermeat wird mit der Filterbeschickungstemperatur direkt zur Filterbeschickungsleitung 107 rezirkuliert.
Das Lösungsmittel permeiert in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Volumenteilen pro Teil wachsartiges Öl in der Beschickung selektiv durch die Membran 7.
Etwa 10 bis 100, typischerweise 20 bis 75 und noch typischer 25 bis 50 Vol.-% des Lösungsmittels MEK/Toluol im kalten Filtrat permeieren durch die Membran und werden zur Filterbeschickungsleitung 107 rezirkuliert. Das Entfernen des kalten Lösungsmittels aus dem Filtrat und der Umlauf des entfernten Lösungsmittels zur Filterbeschickung verringert die erforderliche Lösungsmittelmenge, die aus dem zurückgehaltenen Öl/Lösungsmittel gewonnen werden muß bzw. verringert die erforderliche Wärmemenge, um das Lösungsmittel anschließend im Lösungsmittelgewinnungsabschnitt zu erwärmen und vom Filtrat zu destillieren. Als Ergebnis werden höhere Ölfiltrationsgeschwindigkeiten und ein geringerer Ölgehalt im Wachs erreicht.
Die Filtratseite der Membran wird bei einem Überdruck von 1.400 bis 7.000 kPa (Manometer) (2()0 bis 1.000 psig) und vorzugsweise 400 bis 800 psig über dem Druck der Lösungsmittelpermeatseite der Membran gehalten, damit der Transport des Lösungsmittels von der Öl/Lösungsmittel-Filtratseite der Membran zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran erleichtert wird. Die Lösungsmittelpermeatseite der Membran hat typischerweise 0 bis 4.200 kPa (Manometer) (0 bis 600 psig), vorzugsweise 70-700 kPa (Manometer) (10 bis 100 psig) und stärker bevorzugt 70 bis 350 kPa (Manometer) (10 bis 50 psig), zum Beispiel 175 kPa (Manometer) (etwa 25 psig).
Die Membran 7 hat eine große Oberfläche, die einen sehr effektiven, selektiven Lösungsmitteltransport durch die Membran erlaubt.
Der aus dem Membranmodul M1 entnommene kalte zurückgehaltene Stoff wird durch die Leitung 106 zum indirekten Wärmeaustauscher 9 geleitet, worin er dazu dient, die warme wachsartige Ölbeschickung indirekt abzukühlen, die dem Wärmeaustauscher 9 durch die Leitung 101 zugeführt wird. Die durch das Membranmodul M1 zu entfernende Lösungsmittelmenge wird bis zu einem gewissen Grad durch den Vorkühlungsbedarf der Beschickung bestimmt. Der kalte zurückgehaltene Stoff wird dann durch die Leitung 111 zur Leitung 115 geführt und zu einem Öl/Lösungsmittel-Trennverfahren geschickt, worin das restliche Lösungsmittel vom entparaffinierten Öl abgetrennt wird.
Das Lösungsmittel wird im Öl/Lösungsmittel-Gewinnungsabschnitt (nicht gezeigt) vom zurückgehaltenen Öl/Lösungsmittel abgetrennt, indem das Lösungsmittel erwärmt und durch Destillation entfernt wird. Das abgetrennte Lösungsmittel wird durch die Leitung 2 gewonnen und wieder dem Entparaffinierungsverfahren zugeführt. Das wachs- und lösungsmittelfreie Ölprodukt wird gewonnen und als Schmierölmaterial verwendet.
Ein Teil des Lösungsmittels vom Lösungsmittelgewinnungsverfahren wird mit einer Temperatur von 38 bis 60ºC (etwa 100 bis 140ºF) durch die Leitung 2 geleitet, damit es mit der durch die Leitung 1 zugeführten wachsartigen Ölbeschickung gemischt wird. Ein anderer Teil des gewonnenen Lösungsmittels wird durch die Leitung 2 zur Leitung 16 und in die Wärmeaustauscher 17 und 13 geleitet, worin das Lösungsmittel durch indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser bzw. der Wachs/Lösungsmittel-Mischung etwa auf die Entparaffinierungstemperatur abgekühlt wird. Ein weiterer Teil des gewonnenen Lösungsmittels wird durch die Leitungen 2, 16 und 14 dem Wärmeaustauscher 15 zugeführt, worin er durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Kältemittel, z. B. verdampfendem Propan, auf etwa die Fluidtemperatur in der Leitung 103 abgekühlt wird, und durch die Leitung 104 geleitet und in die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs in der Leitung 103 eingesprüht.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Strom des zurückgehaltenen Stoffs in der Leitung 111 durch das Ventil 15a und die Leitung 114 zum Membranmodul M2 geleitet werden. Der zurückgehaltene Stoff wird dem Modul M2 mit einer Temperatur von 59 bis 122ºF (15 bis 50ºC) zugeführt, und Lösungsmittel wird selektiv durch die Membran 7a befördert und durch die Leitung 116 geleitet und zum Entparaffinierungsverfahren rezirkuliert. Das Membranmodul M2 arbeitet, abgesehen von der Temperatur der Trennung, in der gleichen Weise wie das Membranmodul M1 und kann die gleiche Membran wie das Modul M1 enthalten.
Die Ausführungsform mit der Verwendung des Membranmoduls M2 ermöglicht eine geringere erforderliche Kühlkapazität und eine Verringerung des Energieverbrauchs im Lösungsmittel/Öl-Gewinnungsabschnitt. Da das gewonnene Lösungsmittelpermeat jedoch eine höhere Temperatur, d. h. 15 bis 51)ºC (59 bis 122ºF), als das vom Modul M1 gewonnene Lösungsmittel hat, muß das Lösungsmittel vom Membranmodul M2 vor der Verwendung beim Entparaffinierungsverfahren zum Beispiel in den Wärmeaustauschern 15 oder 17 und 13 abgekühlt werden. Die höhere Temperatur ermöglicht es jedoch aufgrund der höheren Permeatgeschwindigkeit bei der höheren Temperatur, daß im Vergleich mit M1 mehr Lösungsmittel gewonnen wird.

Leichtes neutrales Schmierölbeschickungsmaterial

Eine leichte Schmierölbeschickung, die im Bereich von 288 bis 538ºC (550 bis 1.000ºF), vorzugsweise 299 bis 482ºC (570 bis 900ºF) und stärker bevorzugt 304 bis 454ºC (580 bis 840ºF) siedet, wird behandelt, um die aromatischen Verbindungen zu entfernen, und wird mit einem Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, damit die Wachskristalle schmelzen, und abgekühlt. Es wird ein Lösungsmittel MEK/Tol. in einem Verhältnis von MEK/Tol. von 25 : 75 bis 100 : 0, vorzugsweise 60 : 40 bis 90 : 10 und stärker bevorzugt 70 : 30 bis 80 : 20 verwendet.
Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 2 : 1 und stärker bevorzugt 4 : 1 bis 2 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur, bei der die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs dem Filter zugeführt wird, beträgt -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -23 bis -1ºC (-10 bis +30ºF) und stärker bevorzugt -23 bis -12ºC (-10 bis +10ºF).
Das Öl/Lösungsmittel-Filtrat vom Filter weist ein Verhältnis von Lösungsmittel zum Öl von 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 3 : 1 auf.
Das Öl/Lösungsmittel-Filtrat wird dem Membranmodul M1 mit der Entparaffinierungstemperatur zugeführt.
Die Betriebstemperatur der selektiven Membran kann -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -23 bis -1ºC (-10 bis +30ºF) und stärker bevorzugt -23 bis -12ºC (-10 bis +10ºF) betragen.
Die Öl/Lösungsmittel-Filtratseite der Membran wird im Verhältnis zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran bei einem Überdruck von 1.400 bis 7.000 kPa (Manometer) (200 bis 1.000 psig), vorzugsweise 2.800 bis 5.600 kPa (Manometer) (400 bis 800 psig) und stärker bevorzugt 3.500 bis 4.900 kPa (Manometer) (500 bis 700 psig) gehalten. Die Lösungsmittelpermeatseite der Membran wird typischerweise bei einem Druck von 70 bis 350 kPa (Manometer) (10 bis 50 psig) gehalten.
Durch das Membranmodul M1 werden 10 bis 100 Vol.-% Lösungsmittel im Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom, vorzugsweise 20 bis 75 Vol.-% und stärker bevorzugt 25 bis 50 Vol.-% transportiert.
Es wird eine ausreichende Lösungsmittelmenge durch die Membran transportiert, damit der Filterbeschickung 0,1 bis 2,0 Teile und vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Teile Lösungsmittel pro Teil Ölbeschickung zugesetzt werden.
Es wird ein entparaffiniertes Öl erhalten, das einen Pourpoint von -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -12 bis -1ºC (-10 bis 30ºF) und stärker bevorzugt -21 bis -12ºC (-5 bis +10ºF) aufweist.

Schweres neutrales Schmierölbeschickungsmaterial

Es wird eine schwere neutrale Schmierölbeschickung, die im Bereich von 371 bis 704ºC (700 bis 1.300ºF), vorzugsweise 427 bis 621ºC (800 bis 1.150ºF) und stärker bevorzugt 454 bis 566ºC (850 bis 1.050ºF) siedet, behandelt, um aromatische Verbindungen zu entfernen, und diese wird mit einem Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, damit die Wachskristalle schmelzen, und abgekühlt. Es wird ein Lösungsmittel MEK/Tol. in einem Verhältnis von MEK/Tol. von 25 : 75 bis 100 : 0, vorzugsweise 50 : 50 bis 70 : 30 und stärker bevorzugt 55 : 45 bis 65 : 35 verwendet.
Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 4 : 1 bis 2 : 1 und stärker bevorzugt 4 : 1 bis 3 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur, bei der die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs dem Filter zugeführt wird, beträgt -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -18 bis -10ºC (0 bis +50ºF) und stärker bevorzugt -12 bis -7 W (10 bis 20ºF).
Das Öl/Lösungsmittel-Filtrat vom Filter weist ein Verhältnis von Lösungsmittel zum Öl von 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 2 : 1 und stärker bevorzugt 5 : 1 bis 3 : 1 auf.
Das Öl/Lösungsmittel-Filtrat wird dem Membranmodul M1 mit der Entparaffinierungstemperatur zugeführt.
Die Betriebstemperatur der selektiven Membran kann -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -18 bis 10ºC (0 bis 50ºF) und stärker bevorzugt -12 bis -7ºC (10 bis 20ºF) betragen.
Die Öl/Lösungsmittel-Filtratseite der Membran wird im Verhältnis zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran bei einem Überdruck von 1.400 bis 7.000 kPa (Manometer) (200 bis 1.000 psig), vorzugsweise 2.800 bis 5.600 kPa (Manometer) (400 bis 800 psig) und stärker bevorzugt 3.500 bis 4.900 kPa (Manometer) (500 bis 700 psig) gehalten.
Durch das Membranmodul M1 werden 10 bis 100 Vol.-% Lösungsmittel im Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom, vorzugsweise 20 bis 75 Vol.-% und stärker bevorzugt 25 bis 50 Vol.-% transportiert.
Es wird eine ausreichende Lösungsmittelmenge durch die Membran transportiert, um der Filterbeschickung 0,1 bis 3,0 Teile, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Teile Lösungsmittel pro Teil der Ölbeschickung zuzusetzen.
Es wird ein entparaffiniertes Öl erhalten, das einen Pourpoint von -23 bis 21ºC (-10 bis +70ºF)., vorzugsweise -12 bis 16ºC (10 bis 60ºF) und stärker bevorzugt - 9 bis -1ºC (15 bis 30ºF) aufweist.

Deasphaltiertes Schmierölbeschickungsmaterial

Eine deasphaltierte Schmierölbeschickung, die im Bereich von 316 bis 1371ºC (600 bis 2.500ºF), vorzugsweise 482 bis 816ºC (900 bis 1.500ºF) und stärker bevorzugt 566 bis 704ºC (1.050 bis 1.300ºF) siedet, wird behandelt, um aromatische Verbindungen zu entfernen, und diese wird mit Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, um die Wachskristalle zu schmelzen, und abgekühlt. Es wird ein Lösungsmittel MEK/Tol. in einem Verhältnis von MEK/Tol. von 25 : 75 bis 100 : 0, vorzugsweise 45 : 55 bis 70 : 30 und stärker bevorzugt 50 : 50 bis 60 : 40 verwendet.
Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 2 : 1 und stärker bevorzugt 5 : 1 bis 3 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur, bei der die Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs dem Filter zugeführt wird, beträgt -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -18 bis 10ºC (0 bis 50ºF) und stärker bevorzugt -12 bis -1ºC (10 bis 30ºF).
Das Öl/Lösungsmittel-Filtrat vom Filter weist ein Verhältnis von Lösungsmittel zum Öl von 6 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 2 : 1 und stärker bevorzugt 5 : 1 bis 3 : 1 auf.
Das /Lösungsmittel-Filtrat wird dem Membranmodul M1 mit der Entparaffinierungstemperatur zugeführt.
Die Betriebstemperatur der selektiven Membran kann -29 bis 21ºC (-20 bis +70ºF), vorzugsweise -18 bis 10ºC (0 bis 50ºF) und stärker bevorzugt -12 bis -1ºC (10 bis 30ºF) betragen.
Die Öl/Lösungsmittel-Filtratseite der Membran wird im Verhältnis zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran bei einem Überdruck von 1.400 bis 7.000 kPa (Manometer) (200 bis 1.000 psig), vorzugsweise 2.800 bis 5.600 kPa (Manometer) (400 bis 800 psig) und stärker bevorzugt 3.500 bis 4.900 kPa (Manometer) (500 bis 700 psig) gehalten.
Durch das Membranmodul M1 werden 10 bis 100 Vol.-% Lösungsmittel im Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom,. vorzugsweise 20 bis 75 Vol.-% und stärker bevorzugt 25 bis 50 Vol.-% transportiert. Es wird eine ausreichende Lösungsmittelmenge durch die Membran transportiert, um der Filterbeschickung 0,1 bis 3,0 Teile und vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Teile Lösungsmittel pro Teil der Ölbeschickung zuzusetzen.
Es wird ein entparaffiniertes Öl erhalten, das einen Pourpoint von -23 bis 21ºC (-10 bis +70ºF)., vorzugsweise -12 bis 16ºC (10 bis 60ºF) und stärker bevorzugt -7 bis -1ºC (20 bis 30ºF) aufweist.
Obwohl das Verfahren und die ökonomischen Vorteile der vorliegenden Erfindung bei der Anwendung beim Lösungsmittelentparaffinieren von Schmiermitteln mit dem Lösungsmittel MEK/Toluol beschrieben wurden, kann die Erfindung in ähnlicher Weise auch bei anderen Lösungsmittelentparaffinierungssystemen, wie dem Entparaffinieren mit Propan angewendet werden.
Das entparaffinierte Öl kann als Schmierölmaterial verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand folgender Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Eine leichte neutrale Schmierölbeschickung, die im Bereich von 343 bis 449ºC (650 bis 840ºF) siedet, wird behandelt, um unerwünschte aromatische Verbindungen zu entfernen, und wird mit einem Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, um die Wachskristalle zu schmelzen, und abgekühlt. Dann wird die wachsartige Ölbeschickung in einer Menge von 2,2 · 10&sup6; 1(14.000 barrel) pro Tag, bezogen auf die Ölbeschickung, dem Entparaffinierungsverfahren zugeführt.
Das Lösungsmittel besteht aus MEK/Tol. mit einem Verhältnis von 70 : 30. Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt, bezogen auf das Volumen, 4 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur der gemischten Öl/Lösungsmittel/Wachs-Beschickung für den Filter, beträgt -21ºC (-5ºF).
Der Filter entfernt das Wachs aus der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs. Es werden ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen. Der kalte Öl/Lösungsmittel- Filtratstrom wird dem Membranmodul M1 zugeführt.
Die Membran wird in ein spiralförmig gewickeltes Modul mit einer großen Oberfläche und einer geringen Verschmutzungsneigung eingeführt. Das Modul umfaßt Membranschichten, die auf ein widerstandsfähiges perforiertes Metallrohr gewickelt sind. Die Membranschichten werden durch wechselnde Schichten von Abstandshaltern für Permeat und zurückgehaltenen Stoff getrennt, die so bemessen sind, daß vom Einlaß zum Auslaß ein akzeptabler Druckabfall von etwa 14 bis 70 kpa (Manometer) (2 bis 10 psig) entsteht. Klebemittel und Dichtungsmittel dienen dazu, getrennte Strömungskanäle für Permeat und zurückgehaltenen Stoff zu erhalten. Die Module werden so aufgebaut, daß sie einen Durchmesser von 254 mm (10 inch) und eine Länge von 1.220 mm (48 inch) aufweisen und eine Oberfläche von 18 bis 27 m² (200 bis 300 ft²) haben. Es werden 500 Module verwendet. Die Beschickungsrate des Lösungsmittelpermeats beträgt bei jedem Modul 4.160 l/Tag (1.100 Gal./Tag).
Der Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom wird dem Membranmodul in einer Menge von 8,0 · 10&sup6; 1 (50.400 barrel) pro Tag beim Lösungsmittel und 1,7 · 10&sup6; 1 (10.500 barrel) pro Tag beim entparaffinierten Öl zugeführt.
Die Seite der Membran des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms wird bei einem Überdruck von 5.600 kPa (Manometer) (800 psig) gehalten, und die Lösungsmittelpermeatseite der Membran wird bei 1.400 kPa (Manometer) (etwa 200 psig) gehalten. Etwa 1,9 · 106l (12.000 barrel) pro Tag des kalten Lösungsmittels werden selektiv durch die Membran transportiert und mit einer Temperatur von -21ºC (-5ºF) direkt zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert.
Es werden etwa 1,7 · 106l (10.500 barrel) pro Tag entparaffiniertes Öl mit einem Pourpoint von -15ºC (+5ºF), und nach einer weiteren herkömmlichen Behandlung 557.000 1 (3.500 barrel) proTag Rohparaffin mit einem Ölgehalt von 10 bis 25 Vol.-% Öl gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu wesentlichen Einsparungen bei der Destillationskapazität, um Lösungsmittel vom Filtrat zu gewinnen, und bei der Kälteerzeugungskapazität, um das erwärmte abgetrennte Lösungsmittel vom Lösungsmittel/Öl-Gewinnungsverfahren auf die erforderliche Entparaffinierungstemperatur abzukühlen. Außerdem gibt es beträchtliche Einsparungen beim erforderlichen Lösungsmittelbestand.
Zur Erläuterung der durch die Durchführung dieser Erfindung erreichten Einsparungen erfolgt ein Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem eine selektive Membran verwendet wird, und einem herkömmlichen Verfahren ohne diese selektive Membran.
Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren mit dem Ziel, den gleichen Wert der Entparaffinierung und des Pourpoints des Öl zu erreichen, eine etwa 40%ige Verringerung der Größe und Kapazität des Öl/Lösungsmittel-Gewinnungsabschnittes undl eine etwa 50%ige Verringerung der erforderlichen Wärmeenergie, um die Lösungsmittelgewinnung durchzuführen, und auch eine etwa 45%ige Verringerung des gesamten Kälteerzeugungsbedarfs.
Der gesamte Kälteerzeugungsbedarf umfaßt die Kälteerzeugung, die zum Kühlen der Beschickung und zum Kristallisieren des Wachs aus der Beschickung erforderlich ist, z. B. die für die Kratzwärmeaustauscher erforderliche Kälteerzeugung, und auch die Kälteerzeu gung, die zum Abkühlen des warmen destillierten Lösungsmittels vom Lösungsmittelgewinnungsverfahren auf die Entparaffinierungstemperatur notwendig ist.

Beispiel 2

Eine schwere neutrale Schmierölbeschickung, die im Bereich von 454 bis 565ºC (850 bis 1050ºF) siedet, wird behandelt, um unerwünschte aromatische Verbindungen zu entfernen, und wird mit einem Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, um die Wachskristalle zu schmelzen, und abgekühlt. Dann wird die wachsartige Ölbeschickung in einer Menge von 1,75 · 10&sup6; 1 (11.000 barrel) pro Tag, bezogen auf die Ölbeschickung, dem Entparaffinierungsverfahren zugeführt.
Das Lösungsmittel besteht aus MEK/Tol. mit einem Verhältnis von 65 : 35. Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt, bezogen auf das Volumen, 4 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur der Beschickung für den Filter, beträgt -12ºC (+10ºF).
Der Filter entfernt das Wachs aus der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs. Es werden ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen. Der kalte Öl/Lösungsmittel- Filtratstrom wird dem Membranmodul M1 zugeführt.
Die Membran und das Modul sind die gleichen wie in Beispiel 1.
Der Öl/Lösungsmittel-Filtratsttrom wird dem Membranmodul in einer Menge von 7,3 · 10&sup6; 1 (46.200 barrel) pro Tag beim Lösungsmittel und 1,4 · 10&sup6; 1 (8.800 barrel) pro Tag beim entparaffinierten Öl zugeführt.
Die Seite der Membran des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms wird bei einem Überdruck von 4.900 kPa (Manometer) (700 psig) gehalten, und die Lösungsmittelpermeatseite der Membran wird bei etwa 700 kPa (100 psig) gehalten. Etwa 2,4 · 10&sup6; 1(15.000 barrel) pro Tag des kalten Lösungsmittels werden selektiv durch die Membran transportiert und mit einer Temperatur von -12ºC (+10ºF) direkt zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert.
Es werden etwa 1,4 · 106 1 (8..800 barrel) pro Tag entparaffiniertes Öl mit einem Pourpoint von -7ºC (20ºF), und nach einer weiteren herkömmlichen Behandlung 350.000 l (2.200 barrel) proTag Rohparaffin mit einem Ölgehalt von 15 bis 35 Vol.-% Öl gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu wesentlichen Einsparungen bei der Destillationskapazität, um Lösungsmittel vom Filtrat zu gewinnen, und bei der Kälteerzeugungskapazität, um das erwärmte abgetrennte Lösungsmittel vom Lösungsmittel/Öl-Gewinnungsverfahren auf die erforderliche Entparaffinierungstemperatur abzukühlen. Außerdem gibt es beträchtliche Einsparungen beim erforderlichen Lösungsmittelbestand.
Zur Erläuterung der durch die Durchführung dieser Erfindung erreichten Einsparungen erfolgt ein Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem eine selektive Membran verwendet wird, und einem herkömmlichen Verfahren ohne diese selektive Membran.
Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren mit dem Ziel, den gleichen Wert der Entparaffinierung und des Pourpoints des Öl zu erreichen, eine etwa 40%ige Verringerung der Größe und Kapazität des Öl/Lösungsmittel-Gewinnungsabschnittes und eine etwa 45%ige Verringerung der erforderlichen Wärmeenergie, um die Lösungsmittelgewinnung durchzuführen, und auch eine etwa 40%ige Verringerung des gesamten Kälteerzeugungsbedarfs.

Beispiel 3

Eine deasphaltierte Schmierölbeschickung, die im Bereich von 565 bis 671ºC (1050 bis 1240ºF) siedet, wird behandelt, um unerwünschte aromatische Verbindungen zu entfernen, und wird mit einem Lösungsmittel vorverdünnt, erwärmt, um die Wachskristalle zu schmelzen, und abgekühlt. Dann wird die wachsartige Ölbeschickung in einer Menge von 1,6 · 10&sup6; (10.000 barrel) pro Tag, bezogen auf die Ölbeschickung, einem Membranmodul zugeführt.
Das Lösungsmittel besteht aus MEK/Tol. mit einem Verhältnis von 50 : 50. Das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel zum Öl beträgt, bezogen auf das Volumen, 5,5 : 1.
Die Entparaffinierungstemperatur, d. h. die Temperatur der Beschickung für den Filter, beträgt -11ºC (15ºF).
Der Filter entfernt das Wachs aus der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs. Es werden ein kalter Wachskuchen und ein kalter Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom gewonnen. Der kalte Öl/Lösungsmittel- Filtratstrom wird dem Membranmodul M1 zugeführt.
Die Membran und das Modul sind die gleichen wie in Beispiel 1. Der Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom wird dem Membranmodul in einer Menge von 8,2 · 10&sup6; 1 (51.600 barrel) pro Tag beim Lösungsmittel und 1,2 · 10&sup6; 1 (7.800 barrel) pro Tag beim entparaffinierten Öl zugeführt.
Die Seite der Membran des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms wird bei einem Überdruck von 5.600 kPa (Manometer) (800 psig) gehalten, und die Lösungsmittelpermeatseite der Membran wird bei etwa 1.400 kPa (Manometer) (200 psig) gehalten. Etwa 2,1 · 10&sup6; 1 (13.000 barrel) pro Tag des kalten Lösungsmittels werden selektiv durch die Membran transportiert und mit einer Temperatur von -9ºC (15ºF) direkt zum Filterbeschickungsstrom rezirkuliert.
Es werden etwa 1, 2 · 106l (7.800 barrel) pro Tag entparaffiniertes Öl mit einem Pourpoint von -4ºC (25ºF), und nach einer weiteren herkömmlichen Behandlung etwa 334.000 1 (2.100 barrel) proTag Rohparaffin mit einem Ölgehalt von 10 bis 15 Vol.-% Öl gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu wesentlichen Einsparungen bei der Destillationskapazität, um Lösungsmittel vom Filtrat zu gewinnen, und bei der Kälteerzeugungskapazität, um das erwärmte abgetrennte Lösungsmittel vom Lösungsmittel/Öl-Gewinnungsverfahren auf die erforderliche Entparaffinierungstemperatur abzukühlen. Außerdem gibt es beträchtliche Einsparungen beim erforderlichen Lösungsmittelbestand.
Zur Erläuterung der durch die Durchführung dieser Erfindung erreichten Einsparungen erfolgt ein Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem eine selektive Membran verwendet wird, und einem herkömmlichen Verfahren ohne diese selektive Membran.
Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren mit dem Ziel, den gleichen Wert der Entparaffinierung und des Pourpoints des Öl zu erreichen, eine etwa 35%ige Verringerung der Größe und Kapazität des Öl/Lösungsmittel-Gewinnungsabschnittes undl eine etwa 30%ige Verringerung der erforderlichen Wärmeenergie, um die Lösungsmittelgewinnung durchzuführen, und auch eine etwa 30%ige Verringerung des gesamten Kälteerzeugungsbedarfs.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsformen und Beispiele erläutert wurde, ist dem Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die im Umfang der Erfindung liegen. Der Umfang der Erfindung muß entsprechend der beigefügten Ansprüche interpretiert und gedeutet werden.

Claims

1. Verfahren zum Lösungsmittelentparaffinieren einer wachsartigen Ölbeschickung, welches umfaßt: Verdünnen des wachsartigen Ölbeschickungsstroms mit einem Lösungsmittel und Abkühlen des wachsartigen Ölbeschickungsstroms auf eine Temperatur von 4 bis 60ºC und weiteres Abkühlen der wachsartigen Ölbeschickung durch indirekten Kontakt mit einem kalten Filtrat, danach aufeinanderfolgendes indirektes Abkühlen der wachsartigen Ölbeschickung in indirektem Wärmeaustauschern, damit die Wachskristalle kristallisieren und gefällt werden; aufeinanderfolgendes direktes Einsprühen von weiterem Lösungsmittel in den wachsartigen Ölbeschickungsstrom, um diesen weiter abzukühlen und zu verdünnen und die gewünschte Viskosität des wachsartigen Ölbeschickungsstroms zu erhalten, damit die Handhabung des wachsartigen Ölbeschickungsstroms innerhalb des Verfahrens erleichtert und das Filtern des kristallisierten Wachs aus dem wachsartigen Ölbeschickungsstrom vereinfacht wird und der gewünschte Pourpoint des entparaffinierten Ölprodukts erhalten wird; und Kristallisieren und Fällen des Wachs aus der wachsartigen Ölbeschickung während des aufeinanderfolgenden Abkühlens der wachsartigen Ölbeschickung, wodurch eine Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs mit einer Temperatur von -34 bis 21ºC erhalten wird; Filtrieren der Mischung von Öl/Lösungsmittel/Wachs, um das Wachs zu entfernen und einen Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom zu erhalten; Kontakt des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms mit einer Temperatur von -34 bis 21ºC mit einer Seite einer selektiven semipermeablen Membran in einem Membranmodul, um das Lösungsmittel selektiv durch die Membran zu transportieren, damit auf der anderen Seite der Membran ein Lösungsmittelpermeat erhalten wird, wobei die Seite der Membran des Öl/Lösungsmittel-Filtratstroms im Verhältnis zum Druck auf der Lösungsmittelpermeatseite der Membran bei einem Überdruck gehalten wird; selektiver Transport von 20 bis 75 Vol.-% Lösungsmittel von der Filtratseite der Membran zur Lösungsmittelpermeatseite der Membran; Rezirkulieren des Lösungsmittelpermeats mit einer Temperatur von -34 bis 21ºC zur Filterbeschickung; Abziehen eines Stroms des zurückgehaltenen Stoffs, der das restliche Lösungsmittel von der Filtratseite des Membranmoduls enthält; Kontakt des Stroms des zurückgehaltenen Stoffs durch indirekten Wärmeaustausch mit der warmen wachsartigen Ölbeschickung und Behandeln des abgezogenen Stroms des zurückgehaltenen Stoffs, um das restliche Lösungsmittel vom Öl abzutrennen; Gewinnen eines entparaffinierten Ölproduktstroms und eines Rohparaffinproduktstroms und Rezirkulieren des abgetrennten Lösungsmittels zum Verdünnungsschritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von Lösungsmittel: Öl im Öl/Lösungsmittel-Filtratstrom, bezogen auf das Volumen, 15 : 1 bis 3 : 1 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entparaffinierungslösungsmittel eine Mischung von Methylethylketon und Toluol in einem Volumenverhältnis von Keton : Toluol von 25 : 25 bis 100 : 0 umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Membrantransporttemperatur -34 bis 21ºC beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verdünnungsverhältnis von gesamtem Lösungsmittel: Öl 6 : 1 bis 1 : 1 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wachsartige Ölbeschickung ein leichtes neutrales Schmierölmaterial mit einem Siedebereich von 304 bis 454ºC, ein schweres neutrales Schmierölmaterial mit einem Siedebereich von 454 bis 566ºC oder ein deasphaltiertes Schmierölmaterial mit einem Siedebereich von 566 bis 704ºC ist.