KR810001497B1 - 윤활유의 탈납방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

윤활유의 탈납방법

도면은 본 발명방법의 바람직한 구체예를 도시한 것이다.

본 발명은 개량된 증분식(增分式)희석 방법에 의하여 함납(合蠟)석유를 용제탈납(脫蠟)하는 방법에 관한 것이다.

이를 더욱 상술하면 본 공정은 윤활유 원유를 용제에 의한 예비희석을 행하거나 행하지 않고 냉각초기 단계중 격열히 교반하면서 그의 담점(曇點)이하의 온도까지 냉각시키는 공정이다. 다음에 원하는 최종여과온도 까지 통상의 방법으로 증분식 용제첨가를 행하면서 냉각을 계속한다. 따라서 본발명 방법은 개량된 여과율을 갖는 납결정(蠟結晶)을 형성하게 하고, 통상의 증분식 희석방법에 비하여 개량된 탈납유 수율을 생성케 한다. 본 발명방법은 공정이 특수한 결정기를 필요로 하지 않기 때문에, 후술하는 바와같이 변조된 현존하는 마찰식 벽냉각기를 갖는 공장에서 최소의 자본으로 수행될 수 있다.

함납 윤활유 원유를 용제탈납하는 증분식 희석방법은 상식적인 공법이다. 이 방법에 있어서는 냉각공정 중 여러지점에서 원유에 적당한 용제를 가하게 된다. 함납유는 매분 1∼5℉의 속도로 냉각된다. 냉각이 진전됨에 따라 적당한 용제, 예컨대 푸로판, 메틸에틸 케톤(MEK)과 톨루엔의 혼합물, 디클로로에탄과 디클로로에틸렌의 혼합물 등을 원유와, 생성되는 기름-용제 혼합물에 가한다. 공정은 일반적으로, 내관내에는 기계적 마찰기가 장비되고 내외관 사이의 윤상(輪狀)통로에는 냉각매제를 공급하는 기구가 장비된 이중벽의 관상 열교환기 내에서 수행된다.

통상의 증분식 희석방법에 있어서, 용제의 온도는 첨가시점에 있는 기름-용제 혼합물이나 기름의 온도와 같거나 이보다 약간 높은 것이 바람직하다. 용제가 이보다 낮은 온도에 있으면, 부적당한 충격냉각이 무수한 작은 납결정을 형성케 하며, 만일 이보다 너무 높으면 이 마찰식 표면 열교환기에 불필요한 부가적 열하중을 가하게 된다. 주어진 용제탈납 단위의 용량은 흔히 냉각기내의 열교환표면적에 의하여 제한을 받는다.

희석냉각에 수반되는 함납석유분을 강하게 교반하고, 동시에 이 시스템에 냉용제를 증분식으로 첨가하면 기름으로부터 생성되는 납결정의 여과율이 높아지고 탈납유의 수율이 우수해 진다는 것은 알려져 있다. 냉각과 희석조작에는 특수한 장비가 요구된다.

본 발명에 있어서는 증분식 희석공정에 냉각초기 단계의 장입유나 기름-용제 혼합물의 교반이, 탈납유의 희석냉각방법에 비하여 실질적으로 순환속도를 증진시키고 탈납유 수율을 우수하게 한다는 것이 발견되었다. 본 발명 방법에 있어서는 담점 이상의 온도에 있는 함남유가 냉각대역, 즉 냉각중 기름을 교반할 기구가 장비된 통상의 이중벽 열 교환기에 도입되어 그의 담점 이하의 온도로 냉각된다. 전형적으로 냉각속도는 1∼8℉/분이며, 바람직하게는 1.5∼4℉/분이다. 기름을 교반되면서 그의 담점이하 5∼10℉의 범위로, 즉 납결정이 형성되기 시작할때까지 냉각된다. 다음에 공지된 방법으로 냉각된 기름에 용제를 증분식으로 첨가된다. 냉각중 혼합하면서 기름을 담점이하까지 초기에 냉각시키는 것이 본 공정에서 가장 중요한 단계이다. 왜냐하면 이것이 형성되는 납결정의 크기와 형태와 수를 결정하게 되며, 이에 따라서 탈납유의 수율과 여과속도가 증가되기 때문이다. 최초의 냉각단계후 최종온도 즉 여과온도가 도달될때까지 용제의 첨가와 최소한도의 교반과 함께 혼합물의 냉각이 계속된다.

본 발명 방법은 일반적으로 여러 가지 용제 탈납시스팀, 즉 푸로판탈납이나, 방향족 탄화수소 즉 벤젠, 툴루엔등과, 분자당 3∼9개의 탄소원자를 갖는 일반적인 액상 지방족케톤, 즉 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸-n-푸로필케톤 등과 같은 반 용제 등의 광유 혼합물을 탈납용제로 사용하는 공지된 용제 타납조작에 응용할 수 있다. 일반적으로 바람직한 지방족 케톤은 메틸에틸케톤이나 메틸이소부틸 케톤이며 바람직한 방향족 탄화수소는 툴루엔이다. 본 공정은 또한 다른 용제시스팀, 즉 디클로로에틸렌과 디클로로메탄의 혼합물에도 응용할 수 있다. 이와 같은 용제시스팀은 본 분야에 잘 공지되어 있다.

본 발명을 실시함에 있어서 탈납될 공급물질은 그의 담점이상의 온도로부터 담점바로 이하의 온도 즉 담점 보다 5∼10℉ 낮은온도 범위까지 최초의 온도범위를 통하여 냉각과정중 계속 교반된다. 담점이란 결정이나 침전된 고체물질이 기름내에 처음 나타나기 시작하는 온도를 의미하며 이 온도는 육안으로 흐리게 관찰되어 알 수 있다. 담점은 일반적으로 표준 ASTM 시험조건하에서 실험실에서 결정된다.

본 명세서에 기술된 탈납처리 조작을 받는 원유는 필요에 따라 최초의 냉각조작중 용제로 희석될 수 있다. 기름과 용제 혼합물의 담점은 석유기제분이 탈납된 용제일부로 미리 희석되는 경우 미희석된 기제분의 담점보다 낮다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 낮아진 담점은 종종 기름의 담점을 하강시킨다. 어떤 특수한 희석에 대한 담점이나 용제와 석유기제분 혼합물에 대한 담점은 실험실에서 측정되며, 이 결과가 공장 조작으로 옮겨진다. 고점도 기제분을 처리하는 경우에는 기제분의 예비 희석이 바람직하다. 이와 같은 경우에는 적당한 점도와 이에 연관된 열교환 장치내의 압력강하를 유지하게 하기 위하여 최초의 냉각기간 전이나 냉각중 충분한 용제를 기제분에 가한다. 어떤 경우이든 최초의 납결정이 형성된 후, 즉 석유기제분의 온도가 희석되거나 희석되지 않고 함납석유분의 담점보다 약간 낮은 온도에 달한후에 용제의 대부분을 시스팀에 가한다.

혼합이나 교반조건하에 수행된 최초의 냉각조작후, 탈결정을 함유하는 생성되는 냉각된 함납석유혼합물은 실질적으로 교반을 줄이면서 서서히 냉각한다. 즉 통상의 방법으로 마찰식 이중별관 열교환기내에서 용제를 첨가하면서 냉각한다. 또한 함유(含油)납결정의 함납혼합물의 냉각과 최초의 교반냉각단제후의 용제 탈납은 실질적으로 비-난류유동(亂流流動)조건하에 정상속도로, 즉 1∼8℉/분, 바람직하게는 4∼5℉/분 범위의 냉각속도로 최종탈납온도까지, 즉 20∼-40℉의 온도범위까지, 수행된다. 생성되는 탈납용제와 납결정을 내부에 함유하는 함납석유와의 혼합물은 바람직하게는 기름과 용제와의 혼합물이 여과매제를 통하여 흡인되고 고체납이 여과기상에 납덩어리상태로 남게되는 진공회전 여과기에 의하여 여과되고, 이것은 다음에 세척되고 여과기로부터 제거되며, 이 모든 조작은 연속방법으로 진행된다.

도면을 참조하면 함납석유증류액이 관(2)를 통하여 냉각 및 혼합대역 즉 교반되는, 냉각기(1)로 도입되고, 석유원료는 대역(1)의 내관(5)로 들어간다. 대역(1)은 이 중관의 냉각기로 구성되는 바, 이것은 보다 큰 직경의 외관으로 둘러싸인 내관을 갖고 있다. 적당한 기계적인 교반기가 내관에 마련되어 있어서 적당한 모우터와 감속기구동기구(3)에 의하여 구동된다. 교반 냉각기는 마찰식벽의 이중관 열교환기로 구성되며, 마찰기는 열교환기 내관내의 기름을 잘 교반되게 하기에 충분한 속도로 조작된다. 요구에 따라서는 후술하는 적당한 공급원으로부터 관(4)를 통하여 기름의 예비희석용제를 냉각기에 도입시킬 수 있다.

냉여액을 포함하는 냉각제가 다음에 상술하는 회전식 드럼 진공여과기로부터 관(6)을 통하여 냉각기(1)의 피통(被筒)에 공급되고, 생성되는 탈납유와 용제의 혼합물은 관(7)을 통하여 도시되지 않은 분리 및 용제 희수 시스팀으로 배출된다. 기름원료분은 연속 교반으로 그의 담점 약간이하의 온도(즉 5∼10℉ 이하)까지 냉각된다. 작은 납결정을 함유하는 냉각된 기름은 대역(1)로부터 관(8)을 통하여 마찰식벽의 이중관 열교환기(12)의 내관(9)로 배출된다. 관(13)으로부터 나온 용제는 관(14)를 통하여 관(8)에 들어가며, 이곳에서 기름과 혼합된다. 용제의 온도는 공정의 조작에 대하여 임계적인 것은 아니다. 다음에 생성되는 혼합물은 열교환기(12)내에서 냉각된다. 마찰식벽열교환기는 본 분야에 잘 공지되어 있다. 열교환기(12)의 관(9)내에 있는 기계적인 마찰기는 모우터(3), 구동쇄(15) 및 스프러킬(16)에 의하여 구동되어 관(9)의 내벽을 긁어서 납의 침착이 그 내부에 형성되는 것을 방지한다.

고체납이 함유, 분산되어 있는 냉각된 기름-용혼 제합물은 열교환기(12)로부터 관(17)을 통하여 배출되어 관(13)으로부터 관(18)을 통하여 부가 공급되는 용제와 혼합된다. 생성되는 기름-용제 혼합물은 관(12)을 통하여 열교환기에 공급된 적당한 냉각제에 의하여 마찰식벽의 열교환기(20)내에서 원하는 여과온도까지 더욱 냉각되고, 이로부터 관(22)을 통하여 배출된다.

도면에 있어서 열교환기(12)와 (20)은 이중관형의 열교환기 다수를 나타내며, 전형적으로 몇 개의 이중관(20)∼(24)열교환기가 네 개의 평행뱅크로 배열되어 있다. 교반냉각기(2)는 그자체가 본 발명의 부분은 아니지만, 실제에 있어서는 냉각기의 내관(5)내에 난류혼합이 확실하게 이루어지도록 마찰기가 신속히 회전하게 변조된 마찰식벽 열교환기이다.

본 발명 방법에서 이용될 수 있는 용제는 예컨대 메틸에틸케톤과 툴루엔의 혼합물, 메틸이소부틸케톤과 톨루엔의 혼합물, 디클로로에틸렌과 염화메틸렌의 혼합물등이다.

20∼40℉범위에 있는 최종 탈납온도에 이르면 탈납용제와 탈납된 기름과 혼입된 침전납결정으로 구성되는 생성혼합물은 관(23)과 (24)를 통하여 여과기(25)에 배출되며, 이곳에서 이것은 기름과 탈납용제와의 혼합물은 여과기를 통하여 흡인되고, 고체 납은 여과기상에 남게되는 회전드럼형 진공여과기에 의하여 바람직하게 여과된다. 탈납된 기름과 탈납용제와의 혼합물인 여액은 여과기(25)로부터 흡인되어 관(26)을 통과하여 외관피통의 열교환기(12)로 들어간다. 납케이크는 여과기 상에서 관(27)로부터 오는 냉용제로 세척되고, 여과기로부터 연속 제거된 다음 관(27)로부터오는 용제와 혼합되어 관(28)을 통하여 리펄링 여과기(29)에 공급되고, 여기에서 여과기(25)로부터는 납 케이크여 함유된 기름이 납으로부터 회수된다. 여과기(29)로부터는 여액은 관(23)으로부터는 냉각된 혼합물과 합쳐져서 관(24)를 통하여 여과기(25)에 보내진다. 여액 기름-용제 혼합물은 여과기(25)로부터 순서에 따라 열교환기(20)과 (12)를 통하여 연결된(6)을 경유하고 관(7)을 통하여 도시되지 않은 적당한 용제회수시스팀으로 통과한다.

본 발명 방법을 다음 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예에 있어서는 Wax Distillate WD-20으로 표시한, 진공탑으로 부터나온 함납증류액분을 용제탈납 공정시험에 대한 원료분으로 사용하였다. 종류액은 다음표 1에 표시한 성질을 가졌다.

[표 1]

[실시예 1]

여러속도에서의 교반기와 냉각기구와 선택된 온도에서의 용제 부가기구가 장비된 실험실적 규모단위에서 비교시험을 행하였고, 여러 가지 시판의 용제탈납시스팀에 대한 시험가상조건은 비교의 목적으로 설정한 것이다. WD-20과, 60용적%의 메틸에틸케톤(MEK)과 40용적%의 톨루엔과의 용제혼합물을 본 실시예의 시험에서 사용하였다.

세가지 시스팀을 설정하였다 :

A-마찰식 벽 : 마찰식 벽의 열교환기 시스팀내에서 용제에 의한 통상의 증분식 희석.

B-희석 냉각 : 강력한 교반조건하에서 냉용제(-40∼-50℉)에 의한 함납유의 동시적인 희석과 냉각.

C-본 발명 방법 : 상술한 바와 같이 일반적인 냉각속도와 최초의 냉각기간에만 행하는 격열한 교반을 수반하는 본 발명 방법.

이들 시험의 결과가 다음표 1I에 나타나 있다.

표 1I

WD-20에 있어서 상이한 탈납방법의 비교

세척비율 0.65

[표 2]

다음의 것은 표 1I와 다음표 1II에 나타나는 기호의 정의이다.

납케이크 두께 : 일차여과기 상의 납케이크두께.

희석비율 : 기름장입분의 희석에 사용한 함납 기름장입분의 용적에 대한 용제혼합물의 용적.

DWO수율 : 탈나된 생성기름으로서 회수된 용적에 의한 장입유의 백분율.

순환속도 : 매시간당 여과기 표면의 평방 피이트에 대하여 여과기로부터 회수한 탈납유의 갈론수.

세척비율 : 여과기상에 있는 납케이크 세척에 사용한 기름원료 용적에 대한 용제의 용적

총희석비율 : 기름원료분의 용적에 대한 용제의 총용적(희석비율과 세척비율의 납) 표 1I의 결과를 살펴봄으로써 알 수 있는 바와 같이, 본 방법은 비교 목적으로 행한 상업적인 공정의 어느것에 비해서도 주어진 흰석비율과 고정된 세척비율(0.65)에 있어서 상당히 높은 순환속도를 허용한다. DWO수율은 단일여과로부터 탈납유의 회수를 나타낸다. 상기한 리펄핑조작에 의하면 납으로부터 부가적인 양의 기름을 회수할 수도 있다. 본 발명방법에 따라 조작을 수행할 때에초래되는 탈납조작상의 상업적인 중요 개량점은 방법에서 이루어질 수 있는 높은 순환속도이다. 이것은 주어진 열교환기와 여과기 설비에 대하여 높은 기름의 생산성을 허용한다.

[실시예 2]

실시예 1에 연관되어 기술한 것에 비견될 다른 일련의 시험으로써, 실시예 1에서와 같이 탈납유의 80용적% 수율을 얻도록 동일한 세시스팀에 대하여 조건을 결정하였고 기름원료분은 WD-20이었으며, 용제혼합물은 40용적%의 MEK와 60용적%의 톨루엔이었다. 이들 시험의 결과가 표 1II에 나타나 있다.

표 1II에 요약된 시험결과를 살펴봄으로써 확실한 바와같이, 본 발명의 방법은 주어진 탈납유수율(80용적%)을 내도록 조작되는 경우, 다른 상업적인 공정에 비하여 증진된 순환속도, 따라서 증진된 생산성을 부여한다.

표 1II

WD-20에 의한 상이한 탈납 방법의 비교

80용적%의 DWO수율

[표 3]

Claims (1)

1. 도면에 표시하고 본문에 상술한 바와같이, 여과에 의하여 기름으로부터 납(蠟)을 제거하기에 유효한 온도까지 탈납용제의 존재하에 기름을 냉각시키고, 이때 상기 탈납용제의 소량으로 적의 희석된 상기 기름을 냉각시키고, 탈납용제를 냉각중에 증분적으로 기름에 가함으로써 함납 윤활유 원료를 탈납하는 방법에 있어서, 상기 기름원료를 그의 담점이상의 온도에서 냉각대역에 도입하는 단계와 상기 냉각대역에서 용매를 첨가함이 없이 상기 기름을 상기 기름원료의 담점이하의 온도까지 냉각시키고 격렬하게 교반하는 단계와 기름 원료의 온도가 상기 담점 이하로 된 후 실질적으로 감소된 교반조건하에서 기름원료와 용제와의 혼합물을 탈납온도까지 더욱 냉각시키면서 상기 기름원료와의 혼합물에 상기 탈납용제의 대부분을 증분적으로 도입시키는 단계와, 상기 혼합물내에 생성되는 탈납유로부터 이와 같이 침전된 납을 여과로 분리하는 단계와 이로부터 납함량이 감소된 기름을 회수하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 함납 윤활유 원료의 탈납방법.

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