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Verfahren zur Raffination von Mineralschmierölen Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Raffination von Mineralschmierölen. Es ist bereits bekannt,
daß man durch Einwirkung von rauchender Schwefelsäure auf Erdölfraktionen die ungesättigten
und aromatischen Kohlenwasserstoffe und auch ganz oder wenigstens teilweise die
Naphthene entfernen kann, so daß nur noch die Paraffine zurückbleiben, die eine
geringere Temperaturabhängigkeit der Viskosität aufweisen als die anderen Gruppen
von Kohlenwasserstoffen.
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Erfindungsgemäß werden die in bekannter Weise mit einer Säure, z.
B. Schwefelsäure, raffinierten öle mit entwässertem Aluminiumchlorid behandelt,
um öllösliche Säuren, die in dem mit Säure behandelten Öl enthaltenen Reaktionsprodukte
aus dem Öl zu entfernen, so daß das C51 neben dem geringen Viskositätstemperaturkoeffizienten
einen besonders niedrigen Aschegehalt aufweist. Fernerhin wird ein Schmieröl geschaffen,
das selbst bei längerem Gebrauch und höheren Temperaturen nicht zur Schlammbildung
neigt.
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Zur Ausführung des neuen Verfahrens wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial
ein Öl von hoher Viskosität, beispielsweise ein 38 °/o des Rohöls darstellender
Destillationsrückstand eines Mid-Continent-Rohöls, verwandt. Es kann auch ein hochviskoses
Destillat eines Mid-Continent-Rohöls benutzt werden, vorzugsweise ein Öl, dessen
Viskosität zwischen etwa 4,4 und 8,7° Engler bei 99° C liegt. Wird bei dem neuen
Verfahren ein Destillat benutzt, so werden höhere Ausbeuten an raffiniertem C51
gewonnen bei geringerem Chemikalienverbrauch, als wenn Rückstandsöle benutzt werden.
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Das 01 wird einer durchgreifenden Behandlung mit einer Säure,
z. B. Schwefelsäure, unterworfen. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise rauchende Schwefelsäure
von ungefähr 104,5 % Schwefelsäuregehalt benutzt, oder das 01 kann zuerst
mit 93°/oiger Schwefelsäure und zum Schluß mit zo4,5°/oiger Schwefelsäure behandelt
werden. Wird die schwächere Säure benutzt, so hat sich eine Temperatur von ungefähr
92° C als befriedigend erwiesen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des neuen Verfahrens wird das
Öl mehrmals mit Säure behandelt, wobei das behandelte 01 von dem bei jeder
Behandlung entstehenden Schlamm geschieden wird. Für jede Behandlung empfiehlt es
sich, 6o g Säure pro Liter Öl zu benutzen. Da die Viskosität des Öles hoch ist,
ist es notwendig, ein passendes Verdünnungsmittel zu benutzen; für diesen
Zweck
fand man Gasöl oder Kerosin, aus einer gewöhnlichen Destillation von Mid-Continent-Rohöl
gewonnen, geeignet. Das Verdünnungsmittel wird zum Schluß durch Destillation von
dein Öl getrennt, nachdem die chemische Behandlung beendigt war.
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Obwohl öle, die nach vorstehend beschriebener Methode behandelt wurden,
in bezug auf die Viskosität befriedigende Werte aufweisen, ist es doch schwer, sie
bis zu einem annehmbaren Aschengehalt zu raffinieren, cla sie störende Mengen von
öllöslichen Säuren, wie Sulfosäuren und andere Derivate der Schwefelsäure, enthalten,
die bei der N eutralisation in öllösliche Seifen übergeführt werden. Diese Seifen
sind außerordentlich schwer aus dem viskosen Öl zu entfernen und können durch keine
der bekannten Methoden, wie Extraktion mit Alkalien, Alkohol usw., abgeschieden
werden. Nach der Neutralisation und der alkoholischen Extraktion bei- . spielsweise
enthalten diese Öle genügend Seifen, um eine Aschenmenge von 0,5 bis 1,3
% zu hinterlassen. Es wurde gefunden, daß diese schwer entfernbaren Sulfosäuren
und Seifen erfolgreich entfernt werden, wenn man das öl einer Behandlung mit entwässertem
Aluminiumchlorid unterwirft, die den Säurebehandlungen angeschlossen wird. Obwohl
Aluminiumchlorid schon früher zur Behandlung von Kohlenwasserstoffölen benutzt wurde,
würde doch jetzt zum erstenmal festgestellt, daß es eine ungewöhnliche Affinität
für Sulfosäuren besitzt. Das Aluminiumchlorid entfernt nicht nur Sulfosäuren und
andere schädliche organische Säuren, sondern es unterstützt auch die Verbesserung
der Viskositätsteinperaturkurve des Öles.
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Bei der Verwendung von Aluminiumchlorid müssen Vorsichtsmaßregeln
angewandt werden, um den Zutritt von Wasser zu verhüten. Das Aluminiumchlorid wird
auch mehrfach hinzugegeben, und Mengen von 36 g pro Liter 01 erwiesen sich
als geeignet. Eine einmalige Behandlung mit Aluminiumchlorid genügt, den Aschengehalt
von o,8 % auf 0,04 0% zu reduzieren; zwei solcher Behandlungen vermindern den Aschengehalt
auf etwa o,oi 0/0. Die Behandlung mit Aluminiumchlorid kann vorteilhaft bei Temperaturen
von 93 bis 14g° ausgeführt werden. Es können auch niedrigere Temperaturen angewandt
werden, doch sollen -Temperaturen über 2oo° vermieden werden, um ein Zersetzen zu
verhindern.
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Nach der Behandlung mit Aluminiumchlorid werden Öl und Schlamm geschieden;
das Öl wird, wie üblich, neutralisiert und entparaffiniert. Das Verdünnungsmittel
kann dann durch Destillation entfernt werden; das Öl wird zum Schluß raffiniert,
indem man es mit einer geringen Menge Fullererde behandelt. Das Öl kann aber auch
nach Trennung von dem Aluminiumchloridschlamm mit Fullererde behandelt werden, um
eine vollständigere Schlammtrennung zu erreichen, worauf es neutralisiert, entparaffiniert
unddestilliert ,wird, um das Verdünnungsmittel zu entfernen.- Jede dieser Methoden
liefert ein Öl von hoher Viskosität und unbeträchtlichem Aschengehalt, das ausgezeichnet
ist durch seine Farbe, durch gute Viskositätstemperaturkurve und seine Freiheit
von asphaltischen Beimengungen. Die Destillation kann im Vakuum, durch Dampf oder
andere bekannte Methoden erfolgen, um so Öle von gewünschter Viskosität für Unter-oder
Oberschmierung herzustellen. Paraffin kann durch eine der bekannten Methoden entweder
vor oder nach der Entfernung des Verdünnungsmittels abgeschieden werden.
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Das folgende Beispiel verdeutlicht das neue Verfahren. Es ist in großem
Maßstabe ausgeführt.
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7q.2001 eines Mid-COntirient-ROhÖldestillats mit einer Viskosität
von etwa 6,9° Engler bei 99° werden mit 3 1 8001 eines Gasöldestillats verdünnt.
Die Mischung wird dann mit i2o g pro Liter einer 93%igen Säure behandelt, die in
zwei Abteilungen von j e 6o g pro Liter zugesetzt wird; der Schlamm wird nach jeder
Behandlung abgeschieden. Das Öl wird dann zweimal nacheinander mit je 6o g einer
io4,50/0igeu rauchenden Schwefelsäure pro Liter Destillat behandelt. Nachdem der
Säureschlamm endgültig entfernt ist, bleiben 66 Zoo 1 einer sauren Ölmischung zurück.
Dieses Öl wird dann zweimal hintereinander mit Aluminiumchlorid behandelt, und zwar
so, daß 48 g auf i 1 der sauren Ölmischung bei einer Temperatur von 12i° zugesetzt
werden. 4 bis 8 Stunden werden für jede Behandlung gerechnet; das Öl wird während
dieser Zeit dauernd gerührt. Der Schlamm wird nach jeder Behandlung entfernt und
das öl zum Schluß mit kaustischer Soda neutralisiert und bis zu der gewünschten
Viskosität destilliert. Das erhaltene Öl hat nach Entparaffinierung eine Viskosität
von etwa 3,6° Engler bei 99° und eine gute Viskositätskurve. Das Öl hat nach der
Behandlung mit einer kleinen Menge Fullererde eine schwach gelb fluoreszierende
Farbe; der Aschengehalt beträgt o,oi 070, während der Aschengehalt des Öles vor
der Aluininiumchloridbehandlung i % betrug. Das 01 wurde in Flugzeugmaschinen
geprobt und übertraf alle bisher benutzten 01e, besonders weil es seine Viskosität
beibehält und keinerlei Schlammabsatz im Kurbelkasten und den drehenden Teilen der
Maschine zeigte.
Nach 5ostündigem Gang bei einer Mantel- -temperatur
von 149 bis i77° und einer Kurbelkasteiitemperatur von 105 bis 121' war die
Viskosität des Öles, die ursprünglich etwa 3,4° Engler bei 99° betrug, völlig unverändert
geblieben, es zeigte sich keine Schlammbildung und auch keine Polymerisation bei
höherer Temperatur. Ein Paraffinöl, den gleichen Bedingungen unterworfen, erhöhte
seine Viskosität von etwa 3,7° E auf etwa 4° E bei 99°, und die Viskosität eines
Mischöls für Flugzeuge stieg von etwa 3,7° auf etwa 5,5° E bei 99°. Das letztgenannte
Öl wies einen dreimal höheren Säuregehalt auf als das nach dem neuen Verfahren verbesserte
Flugzeugöl und die doppelte Menge an unlöslichem Schlamm. Die Schlammbildung ist
bei dem Öl, welches nach dem neuen Verfahren behandelt wurde, bedeutend geringer
als bei irgendeinem bis jetzt geprüften Öl.
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Aus diesen Angaben und anderen Prüfungen geht hervor, daß das neue
Verfahren es ermöglicht, aus Rohölen auf gemischter Basis Schtnieröle herzustellen,
deren Viskositätskurve im wesentlichen denen von Paraffin-Basisölen gleichkommen,
die aber bezüglich ihrer Stabilität in Flugzeugmaschinen alle anderen bekannten
Öle übertreffen.