-
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.