DE925673C

DE925673C - Verfahren zur Herstellung von Hochdruckoelen

Info

Publication number: DE925673C
Application number: DEH4413D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Heinze; Maximilian Dr-Ing Marder
Original assignee: CORNELIUS MAXIMILIAN MARDER; ELISABETH ANNA DOROTHEA HEINZE
Current assignee: CORNELIUS MAXIMILIAN MARDER; ELISABETH ANNA DOROTHEA HEINZE
Priority date: 1943-05-21
Filing date: 1943-05-21
Publication date: 1955-03-28

Description

Verfahren zur.Herstellung von Hochdruckölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochdruckölen, d. h. von Schmierölen, die sich durch eine besondere Druckfestigkeit bzw. Filmz-erreißfesti"-1ceit auszeichnen.
Die Druckfestigkeit bzw. Filmzerreißfestigkeit der Schmieröle aus Erdölen .und Teeren aller Art sowie der durch Synthese oder durch Hochdruckhydrierung gewonnenen Schmieröle ist für zahlreiche Zwecke, z. B. für die Schmierung von Hypoid- und Schneckengetrieben, Rollenfreiläufen und Schwingachsen sowie für die Verwendung als Schneid- oder Ziehöle, nicht ausreichend. Man ist deshalb allgemein dazu übergegangen, .den Ölen zur Erhöhung ihrer Druckfestigkeit chemisch-aktive Stoffe, wie z. B. Fettöle, organische Sauerstoff-, Schwefel-, Chlor- und Phosphorverbindungen u. dgl., zuzuisetzen. Durch eine Anzahl der vorgeschljagenen Zusatzstoffe läßt sich zwar eine ausreichende Druckfestigkeitsverbesserung erzielen, gleichzeitig wind aber die Korrosionswirkung der Öle auf Metalle bedeutend gesteigert. Die Zuisatzmengen müssen deshalb häufig so beschränkt werden, d aß die angestrebte Druckfestigkeitserhöhung nur zum Teil erreicht wird.
Erfindungsgemäß werden Hochdrucköle unter Vermeidung der .den bekannten Ölen innewohnenden Nachteile in der Weise erhalten, daß man Mineralöle jeder Art, z. B. Erdöl, technisch erzeugte Bitumina, Synthese-, Hydrier- oder Polymerisationsöle oder deren Fraktionen und Mischungen oberhalb derjenigen Temperatur, bei :der eine Zersetzung beim Erhitzen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre nicht mehr beobachtet werden kann, vorzugsweise im Temperaturgebiet von Zoo bis 350°, ,mit oxydierend wirkenden Stoffen, z. B. mit Sauerstoff, Luft oder Sauerstoff abgebenden Verbindungen so lange behandelt, bis die Viskosität der Öle mindestens um ioo/o der Anfangsviskosität, aber maximal auf nicht mehr als iooo°' E bei 5ö° gestiegen ist.
Bei ,der .erfindungsgemäßen Behandlung finden vermutlich Oxydations-, Polymerisations- und Alkyliemungsvorgänge in den als Ausgangsstoffen dienenden Mineralölen statt. Behandelt man Erdöle, Teere oder deren rohe oder raffinierte Fraktionen ;mit Sauerstoff, Luft oder anderen oxydierenden Mitteln bei .erhöhter Temperatur, jedoch unterhalb .des angegebenen Temperaturbereiches, so tritt im allgemeinen nach bestimmter Blehandlungsdauer Zersetzung unter gleichzeitiger Bildung von Oxydationsprodukten ein. Die an der Bildung von ölunlöslichem Schlamm leicht erkennbare Zersetzung geht um so rascher vor sich, je höher die Einwirkungstemperatur .gewählt wird. Sie führt neben leicht flüchtigen Verbindungen letzten Endas zu festem Koks.
Die der Erfindung zugrunde liegende neue Arbeitsweise besteht nun darin, daß man die oxydierende Behandlung der Mineralöle bei so hohen Temperaturen vornimmt, bei denen die vorstehend erwähnte Zersetzung nicht mehr beobachtet werden kann. Vermutlich wird in diesem Temperaturbereich die Geschwindigkeit der mit der Oxydation verbundenen Spaltreaktionen durch die Geschwindigkeit der Polym@erisation und Alkylierung der Spaltstücke übertroffen. Man gewinnt bei Anwenid'ung des erfindungsgemäßen Verfahrens beständige Öle von hoher Druckfestigkeit, die im Gegensatz zu den bekannten, durch Beifügung von chemisch,aktiven Stoffen verbesserten Ölen, Metalle nicht korrodieren.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte bei dem bei der oxyd-ativen Behandlung der Öle keine Zersetzung mehr stattfindet, hängt von der als Ausgangsmiaterial benutzten Ölart ab, und zweokmäßig arbeitet .man etwas oberhalb der-für die betreffende Ölast ermittelten Grenztemperatur. Unmittelbar in dein Bereich der -Grenztemperatur verläuft der Polymerisations- und Alkylier:ungsvorgang noch sehr .langsam, :doch steigert sich die Geschwindigkeitbeträchtlich, sobald d -ie Grenztemperatur überschritten wird. Je nach der als Ausgangsmaterial benutzten' Ölart liegt die Grenztemperatur, bei ,der sieh Spalt- und Adiditionsreaktionen geraide die Waage :halten, bei etwa i8o bis 300°. Dementsprechend .ist der günstigste Bereich für die Durchführung- des erfindungsgemäßen Verfahrens etwa Zoo bis 35o`'.
Da bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Viskosität der Ausgangsstoffe steigt, kann es zweckmäßig sein, von solchen Ölen auszugehen, die eine etwas niedrigere Viskosität besitzen, .als für die Fertigöle gefordert wird. Während des Umwandlungsvorganges steigt mit der Viskosität auch die Druckfestigkeit der Öle. Die Behandl.ungsdiauer richtet sich daher sowohl nach - den zu erzielenden Viskositäts- als auch Druckfestigkeitswerten. Für viele Zwecke ist eine Viskositätsste-igerung um io °/o und die damit verbundene Druckfestigkeitserhöhung schon ausreichend. Für andere Zwecke, bei denen besonders hohe Anforderungen an die Druckfestigkeit der erhaltenen. 251e gestellt werden, wird .die oxydativ e Behandlung :erst nach -der Erzielung eines Vielfachen Ader Anfangsviskosität abgebrochen. Man kann aber auch so verfahren, daß :man nur einen Teil eines - .als Hochdrucköl zu verwendenden Mineralöls oxydativ behandelt und. den behandelten Teil als Zusatz zu dem nicht behandelten Anteil verwendet. Die obere Grenze .der bei dein erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Behandlungsdauer ist durch Erzielung -solcher Produkte @bestimmt, die eine Viskosität von etwa ioodq E :bei 50° aufweisen. Produkte mit hoch höherer Viskosität sind nämlich nicht mehr vollständig in :dem Ausgangsöl löslich. Außerdem wird nm allgemeinen durch eine noch weiter getriebene Viskositätsisteigerung keine zusätzliche Druckfestigkeitsverbesserung mehr erreicht.
Um eine Abkürming der erfindungsgemäßen Behandlung zu erreichen, empfiehlt sieh die Mitverwend'ung von üblichen Oxydationskatalysatoren beider Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Behanidlungstemperatur von solchen Ölen, die wegen.ihrex starken Zersetzlichkeit .bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens .bei verhältnismäßig hohen Temperaturen behandelt werden müssen, läßt sich durch Zusatz solcher Öle, die oxydationsbeständiger sind als die Ausgangsöle, wie z. B. Synthese- oder Hydrieröle, herabsetzen.
Wenn man die .beidem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Hochdrucköle, die eine gewisse Menge an freien organischen Säuren enthalten können, ganz oder teilweise seit Alkalien neutralisiert, dann läßt .,sich eine weitere Verbesserung der Druckfestigkeit erzielen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß man zur Erzeugung hochviskoser Öle auch von nicht viskosen Dieselkraftstoff- und Spindelölfraktianen u. dgl, ausgehen kann. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Hochdrucköle können auch als Zusätze zu nicht druckfesten Ölen benutzt werden.
Im folgenden soll die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand einiger Ausführungsbeispiele- näher erläutert werden.

Beispiel i Ein Spindelöl aus Erdöl mit der Viskosität 2,5° E bei 50'0 wurde a) bei 2o0°, b) bei 24o°, c) bei 300° der Einwirkung eines Luftstromes von 8 1 Luft pro Stunde ausgesetzt. Es wurden Hochdrucköle mit folgenden Eigenschaften erhalten:

a) b) c)

Versuchsdauer .in Stunden 68 52 48

Viskosität, °E bei 5o°.... 6,9 7,8 8,1

Neutralisationszahl ...... 1,4 1,6 2,4

Verseifungszahl . . . . . . . . . 10,2 11,2 I6,2

Prüfung auf der Almenmaschine

Anstieg der

Umfangs- Notlauf-

zahl kraft Bruchlast, eigenschaft,

zahl in kg Plattenzahl Plattenzahl

pro Platte

a) 6,0 =2,0 1O,5 4,5

b) 6,5 12,3 14,o 7,5

c) 6,o 12,7 6,o 0,0

Ver !!alten nun Vierkugelapparat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

a) 220 220

b) 230 240

c) 220 230

Beispiel e Ein Schmieröl aufs Erdöl mit der Viskosität 12,2'°'E bei 5o° wurde 14 Stunden lang bei 2oo° mit einem Sauerstoffstrom von 41 Luft pro, Stunde behandelt. Das hierbei gewonnene Öl hatte folgende Eigenschaften: Viskosität, °'E bei 50° . . . . . . . . . . . . . 15.9 Neutralisationszahl................ i,26 Verseifungszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,3

Prüfung auf der A'lmenmaschine

Anstieg der Notlauf-

Plattenzahl Umfangskraft Bruchlast, eigenschaft,

in kg Plattenzahl Plattenzahl

pro Platte

4,5 11,0 "7,0 I 2,5

Veralten im Vierkugelapparat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

200 210

Beispiel 3 Ein Schmieröl .aus Erdöl mit der Viskosität 6,i°E bei 5o' wurde je 28 Stunden a) bei 2oo°' und b) bei 28o'°' der Wirkung eines Luftstromes von 61 Luft pro Stunde ausgesetzt. Folgende Eigenschaften wurden nach der Behandlung ermittelt:

a) b)

Viskosität, °E bei 50° ...... 20,0 18,1

Neutrallsationszahl ........ 2,2 0,3

Verseifungszahl ........... 12,7 7,8

Prüfung auf der Almenmaschirie

Anstieg der

Umfangs- Notlauf-

zahl kraft Bruchlast, eigenschaft,

zahl in kg Plattenzahl Plattenzahl

pro Platte

a) 4,5 10,8 7,0 2,5

b) 6,o =I,I 6,o 0,0

Verhalten im Vierkugelapparat

Belastung in kg- I Schweißbelastung in kg

a) 240 26o

b) 220 230

Beispiel 4 Ein Schmieröl aus Erdöl mit der Viskosität 6,i°E bei 5o° wurde bei 2oa° 2o Stunden mit 161 Luft pro Stunde behandelt. Öleigenschaften waren die folgenden Viskositiit, `°E bei 5o° . . . . . . . . . . . . . i9,8 Neutralisationszahl . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0 Verseifungszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15,9

Prüfung -auf ,der Ahnenmaschine

Anstieg der Notlauf-

Plattenzahl Bruchlast,

Plattenzahl Il in kg. Plattenzahl Pgenechah

pro Platte Plattenzahl

3.0 I 15,0 I 3,0 0,0

Verhalten im Vierkugelapp.arat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

230 I 240

Beispiel s Ein Splindelöl aus Erdöl (Viskosität 2,4'°E bei 5o'°) wurde für sich allein sowie im Gemisch mit i0 % synthetisch 'hergestelltem S rhmieröl (Viskoisität 2,i°E bei 5ö°) einerBehandlung mit 8 :l Luft pro Stunde bei 22o°' unterworfen. Die Umsetzung des reinen Spindelöls aus Erdöl führte zur Zersetzung unter Koks- und Gasbildung. Das mit i0o/ongem Zusatz von Syntheseäl versetzte Spindelöl ergab, nach 87 Stunden ein Hochdrucköl mit den folgenden Eigenschaften: Viskasität,'°!E bei 5o° . . . . . . . . . . . . . . 9,5 Neutralisationszahl . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0 Versenfungszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,0

Verhalten im Vierkugelapparat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

220 240

Wurde der Versuch auf insgesamt 112 Stunden ausgedehnt, so änderten sich die Öleigenschaften weiterhin: Viskosität, °E bei 5d°' ............ 23,4 Neutrali,sationszalil . . . . . . . . . . . . . . . . 1,7 Verseifungszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17,4

Verhalten, im Vierkugelapparat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

26o 28o

Beispiel 6 Das nm Beispiel i genannte Spindelöl aus Erdöl mit einer Viskosität von 2,5°E bei 5o° wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel i mit Luft bei 2oo° behandelt mit dem Unterschied, @daß dem 01 vor der Umsetzung als Oxydationskatalysator o,1 % Manganstearät zugesetzt wurde. Die Eigenschaften ,des nach einer Versuchsdauer von 5o Stunden gewonnenen Hochdrucköls a waren folgende: Viskosität, °E bei 5o0 . . . . . . . . . . . . . . 6,8 Neutrali.sationszah;1 . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5 Verseifungszahl . . . . . . . . . . . . . . : . . . . 9,9

Verhalten im Vierkugelapparat

Belastung in kg I Schweißbelastung in kg

210 220

Korrosionsversuche, die mit den nach den vorstehenden Beispielen erhaltenen Hochdruckölen an Stäben aus Eisen, Stahl, Messing und Aluminium sowie an Streifen aus Kupfer und an Kugellagerkugeln durchgeführt wurden, ergaben, daß Metalle von den erfindungsgemäß erhaltenen Produkten in keiner Weise angegriffen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: ' 1. Verfahren zur Herstellung von Hochdruckölen, dadurch gekennzeichnet, daß man Mineralöle jeder Art, z. B. Erdöle, technisch erzeugte Bitumina, Synthese-, Hydrier- und Polymerisationsöle oder deren Fraktionen und Mischungen oberhalb derjenigen Temperatur, bei der eine Zersetzung beim Erhitzen .in sauerstoffhaltiger Atmosphäre nicht mehr beobachtet wird, vorzugsweise dm Temperaturbereich von 20o bis 35o°, .mit oxydierend wirkenden Steffen, z. B. mit Sauerstoff, Luft oder Sauerstoff abgebenden Reagenzien so lange behandelt, bis die Vilskosität der Öle mindestenrs um 1o O/a der Anfangsviskosität, aber maximal auf nicht mehr als rooo°E bei 5o° gestiegen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Anwesenheit von Oxydationskatalysatozen vornimmt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den umzusetzenden Ölen vor der Behandlung solche Öle, z. B. Synthese- oder Hydrieröle, zusetzt, ,die oxyd-ationsbeständnger als die Ausgangsöle sind.
4. Verfahren nach .den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltenen Hochdrucköle ganz oder teilweise mit Alkalien neutralisiert.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, d:aß man nur einen Teil eines als Hochdrucköl zu verwendenden Mdneralöl.s oxydativ behandelt und diesen dem nicht behandelten Teil zusetzt.