PL208603B1 - Sposób wytwarzania parafin - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania parafin o wysokim stopniu czystości.

Znane metody wytwarzania parafin polegają na odolejaniu a następnie rafinacji gaczów parafinowych, uzyskanych w toku produkcji bazowych olejów smarowych na drodze rafinacji selektywnej i odparafinowania rozpuszczalnikowego destylatów próżniowych ropy naftowej. Odolejanie gaczów parafinowych prowadzone jest metodą termicznego pocenia lub termicznej krystalizacji oraz metodą rozpuszczalnikową. Wydzielone z gaczów twarde parafiny poddawane są rafinacji adsorpcyjnej lub rafinacji wodorem. Twarde parafiny po procesie rafinacji stosowane są do wyrobów kosmetycznych, spożywczych, do wytwarzania świec, a po skomponowaniu z dodatkami modyfikującymi - do procesów przemysłowych np.: hydrofobizacji papieru i tektury, wytwarzania wyrobów gumowych i innych. Miękkie parafiny, stanowiące produkt uboczny odolejania, stosowane są bezpośrednio lub coraz częściej po rafinacji do wytwarzania masy parafinowej do zniczy, emulsji parafinowych, wazelin i innych.

Z uwagi na wzrastające wymagania ekologiczne i zdrowotne coraz większego znaczenia nabiera czystość parafin, a szczególnie zawartość w nich wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych WWA, ograniczona wymaganiami Food and Drug Administration FDA CFR 172.886. W parafinach stosowanych do produkcji świec zawartość siarki ograniczona jest wymaganiami Reichs-Ausschul.i tur Lieferbedingungen RAL-GZ 041.

Sposób odolejania gaczu parafinowego metodą termicznego pocenia przedstawia opis patentowy PL 133 817. Stopiony gacz parafinowy kieruje się na tace w komorze potnej. Po zakrzepnięciu gaczu na tacy, powoli podnosi się temperaturę komory potnej. Następuje wypacanie się oleju i niskokrzepnących frakcji parafinowych.

Po zakończeniu pocenia podnosi się temperaturę komory potnej i wytapia się pozostałą na tacy odolejoną parafinę surową.

Nowszą odmianą odolejenia jest termiczna krystalizacja. Według opisu patentowego PL 189 190 stopiony gacz chłodzi się w zbiorniku wyposażonym w wymienniki ciepła do temperatury niższej od temperatury topnienia otrzymanej parafiny. Ciekłe niskotopliwe frakcje i oleje oddziela się od zestalonej w wyniku chłodzenia parafiny o wyższej temperaturze topnienia.

Bardziej selektywny, prowadzący do wyższego uzysku parafiny, jest proces odolejania gaczu metodą rozpuszczalnikową. W charakterze rozpuszczalników stosowane są mieszaniny ketonów i węglowodorów aromatycznych np.: aceton-toluen, metyloetyloketon-toluen, metylobutyloketon-toluen oraz chlorowych pochodnych węglowodorów alifatycznych np.: dichloroetan-chlorek metylenu.

W opisach patentowych PL 168 370 i PL 186 525 przedstawiono sposób rozpuszczalnikowego odolejenia gaczów parafinowych. Metoda ta polega na rozpuszczaniu gaczu parafinowego w rozpuszczalniku i poddaniu go krystalizacji w temperaturze -5 do +5°C. Wytworzoną zawiesinę kryształów parafinowych poddaje się filtracji. Po oddestylowaniu rozpuszczalnika uzyskuje się surową parafinę twardą i zaolejoną parafinę miękką.

Sposób jednoczesnego rozpuszczalnikowego odparafinowania i odolejenia, bez stadium wydzielania gaczu, przedstawiono w opisach patentowych PL 151 667 i PL 161 658. Sposób ten polega na poddaniu rafinowanego furfurolem destylatu próżniowego ropy naftowej rozpuszczonego w rozpuszczalniku, krystalizacji w temperaturze -16 do -24°C. Wytworzoną zawiesinę kryształów parafinowych poddaje się filtracji. Uzyskany na filtrze gacz w postaci placka filtracyjnego, bez wydzielenia rozpuszczalnika, dysperguje się w rozpuszczalniku w temperaturze -10 do +7°C, a następnie filtruje. Po oddestylowaniu rozpuszczalnika uzyskuje się surową parafinę twardą o niskiej zawartości oleju.

Odolejona surowa parafina twarda poddawana jest procesom rafinacji przy użyciu adsorbentu lub rafinacji wodorem. Według opisu patentowego PL 114 157 proces rafinacji adsorpcyjnej prowadzony jest w temperaturze 90 do 100°C przy użyciu żelu krzemionkowego, węgla aktywnego i ziemi odbarwiającej. W opisie patentowym PL 169 739 przedstawiono rafinację adsorpcyjną prowadzoną w temperaturze 110-115°C przy użyciu ziemi odbarwiającej oraz węgla aktywnego.

Rafinację wodorem surowej odolejonej parafiny na katalizatorach CoMo/AI2O3 i NiMo/AI2O3opisano w patentach PL 168 370 i PL 186 525. Proces rafinacji prowadzony jest w temperaturze 240320°C, przy ciśnieniu 2,7-7,5 MPa, przy stosowaniu gazu wodorowego zawierającego minimum 75% (V/V) wodoru.

Oprócz powyższych rozwiązań znany jest dwustopniowy proces adsorpcyjno-wodorowy przedstawiony w opisie patentowym PL 162 570. Według tego procesu w pierwszym etapie prowadzona jest rafinacja ziemią odbarwiającą, w drugim etapie rafinacja wodorem na katalizatorze CoMo/AI2O3,

PL 208 603 B1 aktywowanym TiO2 i palladem. Wytworzona rafinowana parafina poddawana jest znanym operacjom finalizującym, np. pozbawiającym charakterystycznego zapachu, nadającym sypką postać, itp.

Przykładowo, odwonnienie parafiny według opisu polskiego zgłoszenia patentowego P 333 267, prowadzone jest w warunkach obniżonego ciśnienia, w aparacie, w którym rozpylana ciekła parafina kontaktuje się w przeciwprądzie z parą wodną.

Często przed przetworzeniem w postać sypką poddaje się ją finalnej rafinacji adsorpcyjnej.

Sypką postać parafiny uzyskuje się w wyniku zestalenia ciekłej parafiny w płatkownicach bębnowych lub granulatorach wieżowych.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania parafin o wysokim stopniu czystości, polegający na poddaniu gaczu parafinowego najpierw rafinacji wodorem a następnie odolejeniu metodą rozpuszczalnikową lub termiczną, uzyskując rafinowaną parafinę twardą i rafinowaną parafinę miękką, które poddaje się znanym operacjom finalizującym.

Sposób według wynalazku polega na poddaniu gaczu parafinowego, otrzymanego w toku produkcji bazowych olejów smarowych, na drodze rafinacji selektywnej i odparafinowania rozpuszczalnikowego destylatów próżniowych ropy naftowej, charakteryzującego się lepkością kinematyczną

3- 10 mm²/s w temperaturze 100°C i zawartością oleju 0,8-7,0%, korzystnie 1,0-5,0%, rafinacji wodorem na katalizatorach MeMo/Al2O3, gdzie Me jest metalem VIII grupy układu okresowego, korzystnie Ni, Co, Fe, zwłaszcza w instalacji, w której rafinuje się bazowe oleje smarowe, utrzymując w reaktorze temperaturę 290-330°C, korzystnie 300-320°C i ciśnienie 2,5-4,0 MPa, przy stosunku objętościowym wodoru do gaczu parafinowego 20-80 Nm³/m³ i obciążeniu katalizatora 0,3-1,5 m³/m³ kat.•godz., a następnie odolejeniu rozpuszczalnikowemu, korzystnie w mieszaninie rozpuszczalników metyloketon-toluen, przy stosunku rozpuszczalnika do rafinowanego gaczu parafinowego 3,5-6,5:1, korzystnie

4- 5:1, w temperaturze -10 do +10C, korzystnie -5 do +5C, wprowadzając rozpuszczalnik w kilku porcjach, korzystnie w trzech porcjach lub odolejeniu termicznemu, korzystnie metodą pocenia w komorach potnych, a uzyskaną rafinowaną parafinę twardą i rafinowaną parafinę miękką poddaje się znanym operacjom finalizującym.

Wytworzone sposobem według wynalazku parafiny charakteryzują się wysokim stopniem czystości. Parafiny twarde o niskiej zawartości oleju spełniają ostre wymagania Food and Drug Administration FDA CFR 172.886 i Reichs-Ausschuβ 1Or Lieferbedingungen RAL-GZ 041. Mogą być stosowane do wyrobów kosmetycznych, farmaceutycznych i spożywczych, do hydrofobizacji i powlekania papierów i opakowań dla przemysłu spożywczego, laminowania folii opakowaniowych dla środków spożywczych oraz do wytwarzania wysokogatunkowych świec. Parafiny miękkie, zawierające olej charakteryzują się niską zawartością siarki oraz jasną barwą. Mogą być stosowane do wytwarzania emulsji parafinowych oraz masy parafinowej do zniczy.

Zaletą sposobu według wynalazku jest poprawa selektywności procesu odolejania poprzez wcześniejsze, w toku rafinacji wodorem, usunięcie związków siarki i azotu. Dodatkową korzyścią jest uzyskanie rafinowanej parafiny twardej i rafinowanej parafiny miękkiej w wyniku przeprowadzenia jednego procesu rafinacji. Obniża to koszty rafinacji gaczu parafinowego i upraszcza proces produkcji rafinowanej parafiny. Ponadto, w wyniku prowadzenia procesu rafinacji gaczu parafinowego na katalizatorze i w instalacji stosowanej do rafinacji bazowych olejów smarowych, eliminuje się koszty inwestycyjne związane z budową instalacji do rafinacji parafiny.

Przedmiot wynalazku został szczegółowo przedstawiony w przytoczonych poniżej przykładach.

P r z y k ł a d I

Gacz parafinowy o lepkości 3,81 mm²/s w temperaturze 100°C, temperaturze krzepnięcia 54°C, zawartości oleju 1,1% i zawartości siarki 177 mg/kg poddano rafinacji wodorem na złożu katalitycznym NiMo/Al2O3 i FeMo/Al2O3 w temperaturze 314°C, przy ciśnieniu 3.4 MPa, przy stosunku objętościowym wodoru do gaczu parafinowego 35 Nm³/m³ i obciążeniu katalizatora 0,7 m³/m³ kat/godz. Uzyskany rafinowany gacz parafinowy o zawartości siarki 7 mg/kg i zawartości oleju 1,2% poddano odolejaniu metodą pocenia w komorze potnej w zakresie temperatur 45-52°C, stosując szybkość wzrostu temperatury od 0,2°C/godz. do 0,1°C/godz. Uzyskano parafinę twardą o zawartości oleju 0,1% i zawartości siarki poniżej 5 mg/kg z wydajnością 69% oraz parafinę miękką o zawartości oleju 3,6% i zawartości siarki 16 mg/kg. Parafinę twardą poddano rafinacji adsorpcyjnej w temperaturze 100°C przy użyciu 0,5% ziemi bielącej oraz 0,2% węgla aktywnego a następnie granulacji. Uzyskano parafinę rafinowaną o temperaturze krzepnięcia 57°C, penetracji 22 mm/10, zawartości oleju 0,10%, zawartości siarki poniżej 5 mg/kg, barwie Saybolta +29, spełniającą wymagania FDA CFR 172.886 i RAL-GZ 041.

PL 208 603 B1

P r z y k ł a d II

Gacz parafinowy o lepkości 5,5 mm²/s w temperaturze 100°C, temperaturze krzepnięcia 59°C, zawartości oleju 3,9% i zawartości siarki 327 mg/kg poddano rafinacji wodorem na złożu katalitycznym

NiMo/Al2O3 i i FeMo/Al2O3 w temperaturze 310°C, przy ciśnieniu 3,4 MPa, przy stosunku objętościowym wodoru do gaczu parafinowego 49 Nm³/m³ i obciążeniu katalizatora 0,7 m³/m³ kat.•godz. Uzyskany rafinowany gacz parafinowy o zawartości siarki 16 mg/kg i zawartości oleju 4,0% poddano odolejaniu rozpuszczalnikowemu w mieszaninie 60 części metyloetyloketonu i 40 części toluenu. Proces odolejania prowadzono dwustopniowo. W I stopniu odolejania zastosowano temperaturę -5°C, a całkowity stosunek rozpuszczalnika do gaczu wyniósł 5:1. Rozpuszczalnik podano w trzech porcjach. Wytrącone parafiny odfiltrowano i przemyto rozpuszczalnikiem w stosunku 2:1. W II stopniu odolejania uzyskany placek filtracyjny zdyspergowano w rozpuszczalniku o temperaturze +5°C przy stosunku rozpuszczalnik-gacz 3:1 i poddano filtracji oraz myciu rozpuszczalnikiem w stosunku 3:1 Po regeneracji rozpuszczalnika uzyskano parafinę twardą z wydajnością 76% o zawartości oleju 0,05% i zawartości siarki poniżej 5 mg/kg oraz parafinę miękką o zawartości oleju 16,8% i zawartości siarki 25 mg/kg. Parafinę twardą poddano odwonnieniu i granulacji. Uzyskano parafinę o temperaturze krzepnięcia 61°C, penetracji 16 mm/10, zawartości oleju 0,05% i zawartości siarki poniżej 5 mg/kg, barwie Saybolta +30, spełniająca wymagania FDA CFR 172.886 i RAL-GZ 041.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania parafin z gaczów parafinowych otrzymywanych w toku produkcji bazowych olejów smarowych, na drodze rafinacji selektywnej i odparafinowania rozpuszczalnikowego destylatów próżniowych ropy naftowej, znamienny tym, że gacz parafinowy o lepkości kinematycznej 3-10 mm²/s w temperaturze 100°C i zawartości oleju 0,8-7,0%, korzystnie 1,0-5,0%, poddaje się rafinacji wodorem na katalizatorze MeMo/Al2O3, gdzie Me jest metalem VIII grupy układu okresowego, korzystnie Ni, Co, Fe, w temperaturze 290-330°C, korzystnie 300-320°C, przy ciśnieniu 2,5-4,0 MPa, stosunku objętościowym wodoru do gaczu parafinowego 20-80 Nm³/m³ i obciążaniu katalizatora 0,3-1,5 rn³/m³ katcgodz., a następnie odolejeniu rozpuszczalnikowemu lub odolejeniu termicznemu, po czym uzyskaną rafinowaną parafinę twardą i rafinowaną parafinę miękką poddaje się znanym operacjom finalizującym.
2. 2. Sposób wytwarzania parafin według zastrz. 1, znamienny tym, że odolejanie rozpuszczalnikowe prowadzi się, korzystnie w mieszaninie rozpuszczalników metyloetyloketon-toluen przy stosunku rozpuszczalnika do rafinowanego gaczu parafinowanego 3,5-6,5:1, korzystnie 4-5:1, w temperaturze -10 do +10, korzystnie -5 do +5°C.
3. 3. Sposób wytwarzania parafin według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnik wprowadza się w kilku porcjach, a korzystnie w trzech.
4. 4. Sposób wytwarzania parafin według zastrz. 1, znamienny tym, że odolejanie termiczne korzystnie prowadzi się metodą pocenia w komorach potnych.
5. 5. Sposób wytwarzania parafin według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, zamienny tym, że proces rafinacji gaczu wodorem prowadzi się w instalacji do rafinacji olejów bazowych.