NO129175B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av praktisk talt oljefri mineralvoksblandinger.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte til fremstilling av praktisk talt oljefri mineralvoksblandinger av voksholdige jordoljefraksjoner, hvor der på en enkel måte oppnås forholdsvis store ut-bytter av så godt som olj efrie mineralvoksblandinger med en høy duktilitet og bøye-lighet ved lave temperaturer, og som ved plutselig avkjøling ikke får sprekker.

Paraffinvoks og mikrokrystallinsk mineralvoks som er tilstede i jordoljefraksjoner som er utvunnet som destillater eller destillasjons- eller ekstraksjonsrester av jordoljer eller fraksjoner av disse, utvinnes i alminnelighet ved avkjøling av de anvendte utgangsmaterialer i regelen efter tilsetning av et oppløsnings- eller fortyn-ningsmiddel eller begge deler, fraskillelse av det utskilte voks ved avkjølingen i form av en oljeholdig voksfraksjon og oppdeling av denne fraksjon i olje og det ønskede mineralvoks. Det således erholdte mineralvoks har forskjellige egenskaper og mangler som er avhengig av den anvendte utgangsolje og de anvendte arbeidsbetingelser, f. eks. den laveste temperatur som oppnås ved avkjø-lingen og avkjølingshastigheten. Man har allerede på forskjellige måter forsøkt å for-bedre vokset ved tilsetning av utgangsma-terialets bløte voksfraksjon, som i alminnelighet forblir i oljen som utskilles fra det ønskede mineralvoks og isoleres særskilt. Denne bløte voksfraksjon inneholder betydelige oljemengder, hvis fjernelse fra vokset skaper store vanskeligheter som skyl-des dels den bløte voksfraksjons forholdsvis

lave smeiltepunkt, dels dens forholdsvis

store oljeinnhold. Den isolerte bløte voksfraksjon inneholder derfor alltid temmelig store mengder olje og er av dårlig kvalitet, særlig da den ikke inneholder de sterkt duktile, lavt smeltende og derfor særdeles verdifulle voksarter, idet disse forblir i den fraskilte olje ved den bløte voksfraksjons isolering. Den bløte voksfraksjon brukes derfor i alminnelighet ikke til forbedring av egenskapene av det fremstilte mineralvoks men til andre formål, f. eks. som billig utgangsmateriale til fremstilling av lavt-kokende kullvannstoffer, som f. eks. de-finer, ved termisk spaltning.

Ved oppdeling av den oljeholdige voksfraksjon i olje og mineralvoks som fåes som første mellomprodukt ved den angitte kjente fremgangsmåte til fremstilling av paraffinvoks eller mikrokrystallinsk voks, har man forsøkt å øke voksets innhold av bløte voksarter ved gjennomføring av denne oppdeling ved så lav temperatur at også de bløte voksarter utkrystalliserer sammen med de hårde voksarter. Denne forholdsregel har den ulempe at oljens viskositet ved den anvendte lave temperatur vokser betydelig, hvilket vanskeliggjør isoleringen av et oljefritt voks, som derfor ofte inneholder betydelige mengder av uønsket olje. Dessuten har denne forholdsregel den ulempe at den bare muliggjør en fremstilling av mineralvoks med et innhold av bløte voksarter som svarer til ut-gangsmaterialets innhold av disse voksarter og som kan variere sterkt. Det fremstilte mineralvoks inneholder derfor ofte for lite eller for meget bløtt voks, og opp-fyller ikke alltid de krav som stilles av voksets forbrukere, f. eks. fabrikanter av melkeflasker av kartong eller av papir som er overtrukket eller impregnert med mineralvoks.

De nevnte ulemper ved den tidligere fremstilling av mineralvoksblandinger unngås ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse ved hvilken en voksholdig jordoljefraksjon ved hjelp av et oppløsningsmiddel oppdeles i en i det vesentlige voksfri olj ef raks jon og en oljeholdig voksfraksjon. Det karakteristiske hovedtrekk ved oppfinnelsen er at en del av denne voksfraksjon ved hjelp av et opp-løsningsmiddel oppdeles i et i det vesentlige olj ef ritt voks og et oljeholdig bløtt voks hvis vokskomponenter har kokepunktsom-råder som i det vesentlige ligger innenfor kokepunktsområdene for den oljeholdige voksfraksjons vokskomponenter, hvorpå det oljeholdige bløte voks blandes med den annen del av den oljeholdige voksfraksjon, og den olje som er tilstede i blandingen fjernes fra denne ved hjelp av et oppløs-ningsmiddel.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forklares nærmere under henvisning til vedføyde tegning som skjematisk viser et anlegg til utførelse av fremgangsmåten.

En voksholdig jordoljefraksjon i en tank 1 strømmer til en destillasjonskolonne 2 i hvilken den fraksjoneres. Den letteste oljefraksjon blandes i en ledning 3 med en innskutt pumpe 4 med et selektivt vir-kende oppløsningsmiddel for oljefraksjo-nenes aromatiske bestanddeler, hvilket oppløsningsmiddel tilføres ledningen 3 fra en forrådsbeholder 5. Blandingen av olje-f r aksjonen og oppløsningsmidlet strømmer der ef ter gjennom en separator 6, i hvilken oppløsningen av de aromatiske bestanddeler i oppløsningsmidlet fraskilles, hvorpå den således raffinerte voksholdige oljefraksjon i ledningen 3 blandes med et tilført oppløsningsmiddel fra en forrådsbeholder som er knyttet til et destillasjonsanlegg 7, til oppdeling av den raffinerte voksholdige oljefraksjon i en i det vesentlige voksfri olje, og en oljeholdig voksfraksjon. For å oppnå en fullstendig oppløsning blir blandingen av oppløsningsmidlet og den raffinerte voksholdige oljefraksjon ledet gjennom et oppvarmningsapparat 8, og fra dette strømmer oppløsningen til en kjøler 9, i hvilken de voksarter som er tilstede i oppløsningen bringes til å utkrystallisere. Blandingen av oppløsningsmiddel, olje og utkrystallisert voks ledes derefter til et filter 10, i hvilket en oljeholdig voksfraksjon filtreres- fra. Filtratet som består av en oppløsning av olje i oppløsningsmidlet, ledes til et destillasjonsanlegg 7 i hvilket filtratet destilleres, og fra hvilket den utvunne i det vesentlige voksfri olje avledes sem destillasjonsrest.

Den i filtret 10 som filterrest utvunne oljeholdige voksfraksjon, som inneholder 2 —60 pst. olje, oppdeles i to deler, hvis inn-byrdes mengdeforhold kan varieres. Den ene del av voksf r aksjonen strømmer gjennom en ledning 12 med innskutt pumpe 11, og blandes i ledningen 12 med et tilført oppløsningsmiddel fra en forrådsbeholder som er knyttet til et destillasjonsanlegg 13 til oppdeling av voksfraksjonen i olje og voks, hvoretter blandingen over et varmelegeme 14 tilføres en kjøler 15, i hvilken vokset utskilles. Blandingen av voks og olje filtreres derefter i et filter 16, hvorved der som filterrest utvinnes alminnelig paraffinvoks, som inneholder noe oppløsningsmid-del, som destilleres fra i destillasjonsappa-ratet 28, og som filtrat en oppløsning av olje og bløtt voks i oppløsningsmidlet. Dette filtrat pumpes ved hjelp av en pumpe 17 til destillasjonsanlegget 13, i hvilket oppløs-ningsmidlet destilleres fra, mens den som destillasjonsrest utvunne blanding av olje og bløtt voks gjennom en ledning 18 tilføres en blandebeholder 19. I denne blandebeholder 19 blandes den annen del av den oljeholdige voksfraksjon fra filteret 10, og blandingen blandes i en ledning 20 med et oppløsningsmiddel, f. eks. fra destillasjonsanlegget 13, til oppdeling av blandingen i olje og mineralvoks. Blandingen av oppløs-ningsmiddel, olje og voks ledes over et varmelegeme 21 gjennom en ledning 22 til en kjøler 23, i hvilken en blanding av bløte og hårdere voksarter utkrystalliserer, mens oljen forblir oppløst i oppløsningsmidlet. Fra kjøleren 23 ledes blandingen gjennom en ledning 24 til et filter 25 i hvilket mineralvoksblandingen filtreres fra. Filtratet ledes til et destillasjonsanlegg 26, i hvilket oppløsningsmidlet destilleres fra oljen, mens mineralvoksblandingen i et destillasjonsanlegg 27 befries for rester av oppløs-ningsmiddel. Som destillasjonsrest fåes en mineralvoksblanding, som er et paraffinvoks med forbedrede egenskaper ved lave temperaturer.

I den beskrevne fremgangsmåte kan der i stedet for den letteste fraksjon fra kolonnen 2 brukes den i kolonnen utvunne tyngste destillasjonsfraksjon eller destilla-sjonsresten. I det siste tilfelle fåes der på filtret 16 et mikrokrystallinsk voks av vanlig art, og som sluttprodukt et mikrokrystallinsk voks med forbedret duktilitet. Dette mikrokrystallinske voks kan under-kastes en såkalt svedebehandling ved høy temperatur, hvorved det blir oljefattigere, eller ved en behandling med et oppløs-ningsmiddel ved høy temperatur oppdeles i et forholdsvis høyt smeltende hårdt mineralvoks og en mere duktil mikrokrystallinsk mineralvoksblanding med god ved-heftningsevne.

Det fremgår av det ovenfor anførte at den mineralvoksblanding som utvinnes ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder de bløte voksarter, som ved den 'alminnelige fremstilling av paraffinvoks eller mikrokrystallinsk mineralvoks går tapt i filtratet fra filteret 16. Denne verdifulle utnyttelse av de bløte voksarter kan ikke oppnås eller bare oppnås i meget mindre grad når filtratet fra filteret 16 blandes med det raffinerte voksholdige utgangsmateriale som strømmer fra separatoren 6, idet de bløte voksarter således i det vesentlige finnes i den olje som strømmer fra destillasjonsanlegget 7, og gjør denne mindre verdifull ved forhøyelse av dens størkningstemperatur.

De voksholdige jordoljefraksjoner som brukes som utgangsmaterialer ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan, som nevnt, være destillatf r aksjoner, særlig destillatsmøreoljefraksjoner, eller destillasjons- eller ekstraksjonsrester, f. eks. de høy viskose residuumsmøreoljefrak-sjoner. Destillatfraksjonene inneholder i det vesentlige paraffinvoksarter, med unn-tagelse av de særlig høyt smeltede paraffiner, som finnes i residufraksjoner, mens itesidufraksj onene inneholder de mikrokrystallinske voksarter eventuelt sammen med paraffinvoksarter. Destillatfraksjonene inneholder i alminnelighet som hoved-produkt normale voksaktige paraffiner ved siden av voksaktige iso- og cykloparaffiner med smeltepunkter mellom 43 og 74° C, fortrinsvis mellom 54 og 63° C, og der brukes hensiktsmessig dearomatiserte destillatf r aksjoner, som koker innenfor et forholdsvis snevert temperaturområde. Residufraksjoner som inneholder mikrokrystallinsk voks kan inneholde asfaltholdige bestanddeler, og det er hensiktsmessig å fjerne disse, f. eks. ved ekstraksjon med propan før fraksjonene brukes som utgangsmateriale ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres oppdelingen av olje-voksblandingene i en olje- og en voksfraksjon ved hjelp av de vanlige selektive opp-løsnings- eller fortynningsmidler på vanlig måte ved avkjøling. Eksempler på slike oppløsningsmidler er ketoner, alkoholer eller kullvannstoffer med høyst 7 kull-stoffatomer i molekylet, f. eks. aceton, metyletylketon, metylpropylketon, metyliso-butylketon, etylalkohol, propylalkohol, iso-propylalkohol, benzen, toluen, propan, pro-pylen, butan og isobutan. Som oppløsnings-middel kan der også brukes petroleter, ha-logenerte kullvannstoffer som f. eks. ety-lendiklorid, dikloretylen og blandinger av de nevnte oppløsningsmidler som f. eks. en blanding av benzen og metyletylketon. Ved oppdeling av voksholdige oljer i en olje- og en voksfraksjon brukes der fortrinsvis pr. volumdel voksholdig olje 1—5 volumdel oppløsningsmiddel, og når oppløsningsmid-let er polært en temperatur fra —26° C til —10° C, mens der ved anvendelse av lav-molekylære alkaner f. eks. propan som opp-løsningsmiddel, fortrinsvis brukes en temperatur på fra —40° C til —17° C. Ved oppdeling av et oljeholdig voks som kan inneholde fra 2—60 pst. olje, i en olje- og en voksfraksjon bruker man fortrinsvis pr. volumdel oljeholdig voks 2—7 volumdeler oppløsningsmiddel og en temperatur på mellom 0° C og 18° C.

De bløte voksarter som erholdes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av mineralvoksblandinger og som er tilstede i utgangsmaterialet, består av blandinger av nafteniske kullvannstoffer eller kullvannstoffer med sterkt forgre-nede kullstoffkjeder. Disse har vesentlig lavere smeltepunkter og en større plastisi-tet enn de voksaktige kullvannstoffer med en nesten uforgrenet kullstoff kjede med samme molekylvekt som finnes i utgangsmaterialet, mens de forskjellige voksarters kokepunktområder ligger tilnærmelsesvis innenfor et felles temperaturområde når dete ikke er for stort.

De bløte voksarters egenskaper kan best illustreres under henvisning til en prøve som var erholdt av en voksholdig destil-lasjonssmøreoljefraksjon hvis kokepunkts-områder ved atmosfæretrykk, var 343— 510° C, idet destillatfraksjonene ble opp-løst i en blanding av omtrent like volumdeler toluen og metyletylketon. Oppløsnin-gen ble avkjølet til ca. —26° C og den oljeholdige voksfraksjon som ble utskilt ved avkjølingen, ble frafiltrert, og den oljeholdige voksfraksjon ble oppløst i samme opp-løsningsmiddelblanding. Oppløsningen ble avkjølt til en temperatur på 2—10° C. Det paraffinvoks som utskiltes ved avkjølingen med et smeltepunkt på over 50° C ble fra-skilt, og filtratet ble blandet med en større mengde av samme oppløsningsmiddelblan-ding. Oppløsningen ble oppvarmet til 49—• 71° C og derefter avkjølt til 0—8° C, hvoref-ter det utskilte voks ble frafiltrert og vas-ket. Det således erholdte bløte mineralvoks smeltet ved 42—47° C, og hadde ved 99° C en viskositet på 35—45 SSU, ved 70° C en brytning på 1,4365—1,4500, mens dets oljeinnhold var mindre enn 0,5 pst. Voksets gjennomtrengelighet bestemt ved ASTM-metode D1321—54 T ved 25° C lå mellom 4

—-8 mm. v

Det tekniske fremskritt som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustreres ved resultatene av en forsøks-rekke som ble gjennomført i et anlegg som vist på vedføyde tegning og på følgende måte.

Til forsøkene ble der brukt en oljeholdig voksfraksjon, filter 10, som var erholdt av en mellomtung destillatsmøreoljefrak-sjon av Texas-jordolje, og som inneholdt ca. 8 pst. olje. En del av denne oljeholdige voksfraksjon ble oppdelt i paraffinvoks og en voksholdig oljefraksjon, filter 16, ved hjelp av en blanding av like volumdeler toluen og metyletylketon og avkjøling til —10° C. Paraffinvokset ble raffinert på vanlig måte.

Det erholdte paraffinvoks, produkt A, som smeltet ved ca. 58° C, inneholdt 0,1 pst. olje og hadde ved 25° C en gjennomtrengelighet på 1,3 mm, bestemt ved den ovenfor angitte metode.

Den annen del av den oljeholdige voksfraksjon, filter 10, ble brukt til fremstilling av tre forskjellige blandinger med det oljeholdige bløte voks som var erholdt som destillasjonsrest i destillasjonsanlegget 13. Blandingsforholdet i vektmengder var 4 : 1 i blanding B, 4 : 3 i blanding C og 4 : 5 i blanding D. Blanding B inneholdt 17 pst. olje, blanding C 18 pst. olje og blanding D 21 pst. olje. De tre blandinger ble derefter oppdelt ved hjelp av en blanding av like volumdeler toluen og metyletylketon og avkjøling til —10° C i en mineralvoksblanding, som ble raffinert på vanlig måte, produkter B, C og D og en oljefraksjon, filter 25.

Produkt B som smeltet ved ca. 57° C inneholdt 0,1 pst. olje og hadde ved 25° C en gjennomtrengelighet på 1,5 mm.

Produkt C som smeltet ved ca. 55° C inneholdt 0,4 pst. olje og hadde ved 25° C en gjenomtrengelighet på 2,1 mm.

Produkt D som smeltet ved ca. 54° C inneholdt 0,4 pst. olje og hadde ved 25° C en gjennomtrengelighet på 2,5 mm.

Der ble med de fire produkter gjen-nomført en bøyelighetsprøve ved 23° C, ved hvilken prøve man lot plater av produktene bøye inntil de sprakk og bøynings-vinkelen ble bestemt. Den var hos produkt A 12°, hos produkt B 17°, hos produkt C 23° og hos produkt D 33°.

Man gjennomførte også en prøve med de fire produkter ved hvilken produktenes stabilitet mot sprekkdannelse ved plutselig avkjøling ble bestemt. Prøven ble utført med lag av produktene på bunnen av en melkekartong hvis temperatur var 23° C. Kartongene ble neddyppet 60 sekunder i vann hvis temperatur var 2° C, og lengden av sprekker som ble dannet i lagene ble bestemt. Den var ved produkt A 635 mm, ved produkt B 114 mm, ved produkt C 152 mm og ved produkt D ble der ikke dannet sprekker.

De nevnte fire forsøk ble gjentatt med en avkjølingstemperatur på 2° C ved fremstilling av produktene. Forskjellen mellom de fire produkters egenskaper var av lig-nende art og størrelsesorden, idet smelte-punktene lå litt høyere, oljeinnholdet litt lavere, gjennomtrengeligheten var noe mindre, bøyningsvinkelen noe mindre og lenden av sprekkene noe større.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av praktisk talt olj ef rie mineralvoksblandinger av voksholdige jordoljef r aksjoner ved hvilken en voksholdig jordoljefraksjon ved hjelp av et oppløsningsmiddel oppdeles i en i det vesentlige voksfri oljefraksjon og en oljeholdig voksfraksjon, karakterisert ved at en del av denne voksfraksjon ved hjelp av et oppløsningsmiddel oppdeles i et i det vesentlige olj ef ritt voks og et oljeholdig bløtt voks hvis vokskomponenter har koke-punktsområder som i det vesentlige ligger innenfor kokepunktsområdene for den oljeholdige voksfraksjons vokskomponenter, hvoretter det oljeholdige bløte voks blandes med den annen del av den oljeholdige voksfraksjon, og den olje som er tilstede i blandingen fjernes fra denne ved hjelp av et oppløsningsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at man som utgangsmateriale bruker en destillatsmøreoljefrak-sjon.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 2, karakterisert ved at man bruker en destil-latsmøreoljef r aksjon som koker ved 343— 510° C ved et trykk på 760 mm Hg.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at man som utgangsma-teirale bruker en residuumoljefraksjon som inneholder mikrokrystallinsk voks.