DE2149910A1

DE2149910A1 - Verfahren zum Herstellen von Schmieroelen mit hohem Viskositaetsindex

Info

Publication number: DE2149910A1
Application number: DE19712149910
Authority: DE
Inventors: Thomas Jeffery Robert; Ib Steinmetz
Original assignee: Sun Oil Co
Current assignee: Sunoco Inc
Priority date: 1970-10-06
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1972-04-13
Also published as: NL7113611A; GB1364630A; US3663427A; BE773160A; FR2112256B1; FR2112256A1; CA960596A

Description

betreffend

Verfahren zum Herstellen von Schmierölen mit hohem Viskositätsindex

Priorität: 6. Oktober 1970, USA, Nr. 78 629

Zum Aufbereiten von Schmierölen und anderen Erdölfraktionen wurden bereits verschiedene Verfahren angewendet. Durch jüngere Entwicklungen der Hydrocrack-Methoden wurde ein verstärktes Interesse an der industriellen Anwendung dieser Methoden zum Herstellen von Schmierölen mit erhöhtem Viskositätsindex hervorgerufen.

ORfGfNAL INSPECTED " ² "

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydrocrack-Verfahren, bei dem das Einsatzmaterial so aufbereitet wird, daß eine verbesserte Ausbeute eines Schmierölproduktes mit hohem Viskositätsindex erhalten wird. Im allgemeinen umfasst diese Aufbereitung des Einsatzmaterials die fraktionierte Vakuumdestillation eines bei Atmosphärendruck erhaltenen Rückstandes in drei Ströme eines Schmieröl-Grundmaterials, und zwar

a) ein im Bereich von 382 bis 457° C (720 bis 855° F) siedendes Destillat (tatsächlicher Siedepunkt, TBP),

b) ein von 457°C (865° F) TBP bis zu einem Siedepunkt im Bereich von 527 bis 577° C (980 bis 1070° F) TBP siedendes Destillat, bei dem die obere Grenze des Siedebereiches von dem speziellen Rohöl und den Erfordernissen der als Produkt erzielten Schmieröle abhängt, und

c) eine oberhalb der Fraktion b) siedende Fraktion, die ein von 527 bis 577° C (980 bis 1070° F) TBP siedendes Destillat oder eine oberhalb 577° C (1070° F) TBP siedende Rückstandsfraktion sein kann.

Die Fraktion b) wird einer Lösungsmittelextraktion mit Hilfe eines Lösungsmittels unterworfen, das bevorzugte Löslichkeit für Aromaten aufweist, wobei ein entasphaltiertes bzw. entwachstes öl erhalten wird, dessen Viskositätsindex um 10 bis 30 Viskositätsindex-Einheiten oberhalb des Viskositäts-Index des entwachsten Öls der Beschickung liegt.(Der hier ange-

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gebene Viskositätsindex oder V.l. wird nach ASTM-D 2270 bestimmt.) Der Grad dieser Extraktion ist im allgemeinen höher bei Einsatzmaterialien mit niederem Viskositätsindex, wie Materialien mit einem V.l. von 30 bis 60, als bei Einsatzmaterialien mit höherem V.l., wie mit einem V.l. von 60 bis 90. Beispiele für geeignete Lösungsmittel für diese Extraktion sind Furfural, Acetophenol, Phenol, Gemische aus Phenol und Cumol, Acetonitril, Nitrobenzol, Anilin, 2,2-Dichlordiäthyläther, Dimethylsulfoxid und Gemische * davon. Das jeweils ausgewählte Lösungsmittel hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Wirtschaftlichkeit, dem gewünschten Extraktionsgrad und den Eigenschaften des speziellen Rohöls, von dem die Fraktion stammt. Im allgemeinen werden Furfural und Phenol als Lösungsmittel bevorzugt.

Die Temperatur, bei der die Extraktion durchgeführt wird, muß unterhalb der Temperatur der Mischbarkeit des Öls und des Lösungsmittels liegen, damit extraktive Abscheidung eintritt, und liegt zur Durchführung eines wirksamen Vorgangs mit guten Ausbeuten des Raffinats gewöhnlich weit unterhalb der Temperatur der Mischbarkeit. Da das vorliegende Verfahren gewöhnlich das Entwachsen bzw. Entasphaltieren des Einsatzmaterials nicht umfasst, ist die untere Grenztemperatur für die Lösungsmittelextraktion die Temperatur, bei der in dem Einsatzmaterial, das der Lösungsmittelextraktion unterworfen werden soll, Feststoffe auftreten. Der Temperaturbereich, der alle geeigneten Verfahrenstemperaturen für sämtliche geeignete Lösungsmittel

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umschließt, beträgt etwa -18° C bis 177° C (O bis 350° F). Bei Verwendung von Furfural wird jedoch vorzugsweise eine Temperatur von etwa 52 bis 163° C (125 bis 325° F) angewendet. Das zu verwendende Verhältnis von Lösungsmittel zu öl hängt etwas von der angewendeten speziellen Temperatur ab. Im allgemeinen sind Lösungsmittel-zu-Öl-Verhältnisse von 6 ,: 1 bis 0,25 : 1 geeignet, wobei Verhältnisse von 4 : 1 bis 0,8 : 1 den bevorzugten Bereich darstellen. Die zur Durchführung der Lösungsmittelextraktion verwendete Vorrichtung ist nicht ausschlaggebend; es kann jede beliebige Lösungsmittelextraktionsvorrichtung verwendet werden, wie Kontaktkolonnen mit rotierenden Scheiben, Podbielniak-Extraktoren oder Füllkörper-Gegenstromextraktionskolonnen. Es kann entweder eine diskontinuierliche oder eine kontinuierliche Verfahrensweise angewendet werden.

Wenn die dritte Komponente ein Vakuumrückstandsöl ist, das ) oberhalb 577° C (1070° F) siedet, so sollte es entasphaltiert werden, z.B. durch konventionelles Propan-Entasphaltieren, um ein entasphaltiertes Öl mit einem Kolben-Koksrückstand (Ramsbottom carbon content) von nicht mehr als 2,0 Gew.-% zu erzielen. Erfindungsgemäß ist ein weiteres Aufbereiten dieser Komponente erforderlich. Wenn die dritte Komponente ein Destillat darstellt, wie ein im Bereich von 516 bis 577° C (960 bis 1070° F) siedendes Destillat, so ist kein Aufbereiten erforderlich. Diese Komponenten werden miteinander vermischt, um ein Einsatzmaterial für das Hydrocracken zu bilden,

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das 20 bis 70 Vol.-# der Komponente a), 30 bis 50 Vol.-% des Raffinats der Komponente b) und 10 bis 40 Vol.-% der Komponente c) enthält.

Das gemischte Einsatzmaterial wird bei einem Wasserstoffpartialdruck von 140,6 bis 210,9 at (2.000 bis 3.000 psi) hydrierend gecrackt. Die Hydrocrackvorrichtung wird im allgemeinen bei einer Flüssigkeits-Stunden-Raumgeschwindigkeit (LHSV) von 0,5 bis 1,5 betrieben. Die beste Betriebstemperatur für die Hydrocrackvorrichtung liegt bei 382 bis 427° C (720 bis 800° F). Im allgemeinen kann für die Verfahrensstufe des Hydrocrackens ^eder beliebige schwefelfeste (sulfactive) Hydrierungskatalysator verwendet werden. Diese Katalysatoren sind Sulfide der Metalle der Gruppen VIb' und VIII des Periodensystems und vorzugsweise Kombinationen davon, beispielsweise Nickelsufid und entweder Wolframsulfid oder Molybdänsulfid. Vorzugsweise ist der Katalysator auf einen Träger aufgebracht, wie Aluminiumoxid oder Aluminosilikat (Siliziumdioxid-Aluminiumoxid). Der bevorzugte Katalysator ist sulfidiertes und fluoriertes Nickel-Wolfram auf Siliziumdioxid-Aluminiumoxid als Träger.

In der Hydrocrackvorrichtung wird im allgemeinen ein wachsartiges, über 343° C (650° F) siedendes Schmierfett-Grundmaterial gebildet, das 60 bis 90 Vol.-% des Einsatzmaterials für die Hydrocrackvorrichtung und vorzugsweise mehr als 70 Vol.-96 der Beschickung der Hydrocrackvorrichtung darstellt. Dieser

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Wert hängt von dem speziellen, hergestellten Einsatzmaterialgemisch \ind dem gewünschten Wert des Viskositätsindex ab. Je mehr der gewünschte Viskositätsindex der Schmieröle ansteigt, um so weniger der Komponente c) kann in dem Einsatzgemisch toleriert werden und ein um so grösserer Anteil der Komponente a ) ist erforderlich.

Beispiele 1 bis 5

In diesen Beispielen stellt Beispiel 1 das erfindungsgemäße Verfahren dar, während die Beispiele 2 bis 5 (Vergleichsbeispiele) die Ergebnisse zeigen, die durch Verwendung anderer Raffinationsmethoden erhalten werden. In jedem der Beispiele 1 bis 5 wird als Rohmaterial ein Lagomedia-Rohöl mit einer Dichte von 33° API, einem Schwefelgehalt von 1,2 Gew.-%, einer Viskosität von 54 SUS bei 38° C, einem Fliesspunkt (pour point) von -18° C und einer O.D.-Färbung von 21.000 verwendet. In jeder der in den Beispielen durchgeführten Extraktionen wird Furfural in einem Volumen-Verhältnis von Lösungsmittel zu Öl von 1,5 bis 1,1 bei 104,4° C (220° F) verwendet. Die Eigenschaften der verschiedenen Komponenten, die in den Beispielen 1, 3, 4 und 5 verwendet werden, sind in Tabelle 1 angegeben.

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TABELLE

CD CD OO

CO CO CO

Komponente A nicht extrahiert

API-Dichte bei 15,6° C 25,7 Siedebeginn

50 %-Siedepunkt Endpunkt/Ausbeute

Viskosität bei 99° C, CSt. 5,2

nicht extrahiert

26,1

Komponente B

extrahiert

Komponente C

363°	C	435°	C
(686°	F)	(815°	F)
414°	C	495°	C
(777°	F)	(923°	F)
450°	C/98%	533°	C/9890
(842°	F)	(992°	F)

27,6

344,4° C
(652° F)

495° C
(923° F)

nicht
extrahiert

19,2

309,4° C (589° F) .

537° C
(998° F)

extrahiert

25,8

329° C (624° F)

539° C (1002° F)

534° C/98% 554,4° C/78% 554,4° C/78% (993° F) (1030° F) (1030° F)

15,5 11,4

18,8

■co co

CD

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Die Eigenschaften der in Beispiel 2 verwendeten Komponenten sind in Tabelle 2 aufgeführt (beide Komponenten sind nicht extrahiert).

TABELLE	2	Komponente A	Komponente B	,2
		26,2	23	.6° C ⁰ F)
Dichte bei 15,6° C		354.4° C (670° F)	380 (717	« ^C ⁰F)
Anfangs-Siedepunkt		422° C (791° F)	487 (908	° C/98% ° F)
50 % Siedepunkt		469,4° C/98% (877° F)	508 (947	,97
Endsiedepunkt/Ausbeute		5,32	11
Viskosität bei 99° C, CSt.

In jedem der Beispiele 1 und 5 wird als Katalysator sulfidiertes Nickel-Wolfram auf Siliziumdioxid-Aluminiumoxid als Träger angewendet, das geringe Mengen Fluorid enthält und unter der Handelsbezeichnung GC-6 von der GuIf-Oi1-Corporation erhältlich ist. Die Eigenschaften der verschiedenen hydrogecrackten Schmieröle und die Mengen der in Beispielen 1 bis 5 verwendeten verschiedenen Komponenten für das Einsatzmaterial sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

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TABELLE Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

Zusammensetzung des Ausgangsmaterials

Nicht extrahierte Komponente A, Vol.-% Nicht extrahierte Komponente B, Vol.-% Extrahierte Komponente B, VoI.-%

Nicht extrahierte Komponente C, Vol.-% Extrahierte Komponente C, Vol.-96

Hydrogecracktes Schmieröl, Vol.-% der Beschickung

Verfahrensbedingungen Katalysator Temperatur _C

.(⁰F)

LHSV, Vol/h/Vol

HoPartial Druck, atü ² (Psig)

Reaktor Gas Zufuhr Standard-m^/m⁵(SCF/BBL)

Schmieröl V.l.

. 70 Neutral-Öl

100 Neutral-Öl 200 Neutral-Öl 500 Neutral-Öl

1000 Neutral-Öl

64,0
36,0

63,4

36,4

55,7

56,9

26,5 37,4

13,4

22,8 53,1

63,7

13,4

22,8 54,0

410° C (770° F)	415° C '(779° F)	404,4° C (760°.F)	415,6° C (780° F)	407° C (765° F)
0,92	0,98	0,88	0,89	1,21
175,8 (2500)	179,3 (2550)	175,8 (2500)	175,8 (2500)	175,8 (2500)
1167 (4389)	1226 (4609)	1230 (4624)	1253 (4715)	1130 (4247)
83 100 101 99	82 102 111 112	91 100 106 106	91 101 107 103 98	92 -* 100 ^ 100 <& 95 <-° 95 -f

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Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, führt das durch Beispiel 1 verdeutlichte erfindungsgemäße Verfahren zu einer wesentlich besseren Ausbeute, während gleichzeitig in den verschiedenen Schmierölfraktionen ein hoher Viskositätsindex aufrechterhalten wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

i^" Verfahren zum Herstellen von Schmierölen durch Hydrocracken, dadurch gekennzeichnet , daß ein Rohöl in a) eine hauptsächlich von etwa 382° C bis 457° C siedende Fraktion, b) eine hauptsächlich von etwa 457 C bis von 527 bis 577° C und eine c) höher als Fraktion b) siedende Fraktion zerlegt wird, die Fraktion b) mit einem Lösungsmittel extrahiert wird, das bevorzugte Löslichkeit für aromatische Verbindungen aufweist, das dabei erzielte Raffinat mit den anderen beiden Fraktionen kombiniert wird, die ihren ursprünglichen Gehalt an aromatischen Verbindungen, ausgenommen asphaltische Verbindungen, aufweisen, und daß das so erzielte Einsatzmaterial bei 382 bis 427° C und einem Wasserstoffpartialdruck von 140,6 bis 210,9 at. dem Hydrocracken unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Fraktionierung so steuert, daß eine bei etwa 527 bis 577° C siedende Fraktion c) erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder-2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lösungsmittelextraktion bei einem Verhältnis von Lösungsmittel zu Öl von 4 : 1 bis 0,8 : 1

und/oder bei 52 bis 163° C durchgeführt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Lösungsmittel Furfural verwendet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Fraktionen a), b) und c) in solchen Mengen verwendet werden, daß Fraktion a) 20 bis 70 Vol.-%, das Raffinat der Fraktion b) 30 bis 50 Vol.-% und Fraktion c¹) 10 bis 40 Vol.-% des Einsatzmaterials für das Hydrocracken darstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Hydrocracken in Gegenwart eines
schwefelfesten Katalysators vorzugsweise von sulficLiertem
Nickel-Wolfram durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Katalysator auf einen Träger, insbesondere auf Siliziumdioxid-Aluminiumoxid verwendet.

ORIGINAL INSPECTED

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