Processchema voor de verbetering van smeerolie door extractie

,;

r

}

...

,:f--.'

- ---

iiif·..1 )

. ./< - - - - -IV, , ,,~

.

-I

.

i

f i I ! i

.

i _.... (

1

(

t

,

,

j

I

1

J

,\ ~ ~ " - r----' I I ~ I , , I

I

r(

,

.,'

-1-I

;:

'

;

I

'-L

'

-

----I

..

':

;

~

-~

-~

-f

-t --' . :.---;-_ __ 1 I t I I -r:t

f

- ) o o o o o o o o o o o 0 , o o o o o o o o

°

~ o 0 / 0 ,

11

~

i ., ' (-1 _ ___ _ _ ----~

,

--Gl

---~

~

.

.

.

I '

-t---~ ~ --- -~~~~-~~~ ~== - ~ - --. -. -~.

,:~~-,

,

,

I

,

I I

_

_

' _~

-=-:n

-___

~

-v

I

.

'

I

I

I

,

---.

~ .

,

I I I · I I. I

I

I

fil

LiJ

I . I

f

! . . 1 "

j

---"

PRO CE!

5

C

HEM

A

.

"

De

verbetering' van smeerolie

do?r

~t racti~

Door

J. van Mourik, Singel 187, 3chiedam. 'Î'

"'

..

_I i

.,

Datum

...

24 eeptember 1959. 1· •

~

..

Inhoud .

----

---Smeerolie en smerina.

De bereidina van minerale smeeroliën.

De "Vis co si ty Index" .

Selectieve extractieprocessen. Keuze van het proces.

Beschri jving van het proces .

Capa ci tei t •

Plaats van de fabriek.

FtJ.rfura1.

M:ateria9.1- en warmte-balansen.

Toelichtingen bij d) balansen.

Schema. Grafieken.

Li teratuur.

A

.

B~

H.I . Waterman, Technische Analysen, Dordrecht, 1948,

bI z. 135 -164 •

H.H. Zuidema, The performance of 1ubrieating oil s,

blz . 3 4 7 8 9 11 13 13 14 15 19 22

C

.

. Reihhold PublishiDe Corporation ,1952, blz. 157-169.

C. Zerbe, lfinera101 e und veY'INand te l'rodukte, Springer Verlag,

1952, blz . 739-741.

D

.

E

.

F

.

E.J. Dawson, Third '.Vor1d Petroleum Congres , Proceedings, . 3ection 111, Leiden, 1951, blz . 107-120~

~.nr.L . Nelson, Petroleum Refinery Engineering, Me Graw-Hi11 Book Company, Ine., 1949, blz . 298-310 ,

K. van Nes , H.A. van ~esten, Aspects of the constitution of

mjnera1 oi1s, E1sevier Publishing Company, Ine., 1951,

blz . 199, 406, 429.

2

G~ H.A. van Westen, J .J . Leendertse, J~C . Vlugter, H~I; Waterman, Chem. Weekblad 39 (1942)299.

H

.

I

.

J

.

K.

L

.

M

.

N

.

O.

f

.

Q.

.

R.

3. m _2..

H.3. Bell, American Petroleum Refining, van Nostrand Company,

In e ~, 1 94 5, bI z. 6 5 , 380 -392 •

L.C. Kemp, G.B. Hamilton, H.H. Gross , Ind . Eng. Chem;·

40 (1948 ):-21.

W.R; 1Ni~cins, F .C. Hall,

J

.

Inst. Fetr. Techn. 22(1936)78.

Petr. Ref. 33(1954)no .9,218.

Petr. Hef. ~(1956)no.9,2~~ .

Petr. Ref. 37(1958)no.9,274.

G.H. Reman,R .B. Olney, Chem. Eng. Progr. 51(1955)141.

G.H. Reman, J .G. van de Vusse, Petr. Ref. 3i(1955)no.9,129. N.l . Sax, Dangerous Properties of IndustriäT MateriaIs,

Reinhold Publishinc Corporation, 1957, blz. 728, 836.

A.F. Bolleman, Leerboek der organische chemie, Groningen, 19ffi, blz. 711.

--J .H. perry, Chemieal Engineers Handboo k, Uc Graw-Hi11 Book Company, Inc., 1950,

R.E. Treybal, Liquid Extraetion, ~,~e Graw-Hill Book Compahy, - t

Ine., 1951, blz . 360-375.

A. 3eide1, 301ubilities of orsanic compounds , van Nostrand

r r _ r r r ' r r

"

liLt . A Onder sm?oroli~n VQrst1gt men olieachtiqe prod~cten welke

als smeer1:in:-1el oio.nen. l'v!en re1{ent dat een derf

1e

à

de helft van

alle in machines v~rbruik~e energie nodig is voor het overwinnen

van wrijvinIT. Daarom zijn de bet~re ~m~8~oli~n en andere smeer

-mièdelen V9.n groot 8conomiscl-} b01ang.

3

Bij droITe wriivin~ is de wriivin~Ewe9rstand zeer groot ten

-fT8volge van het

àirecfe

ond'Jrl inse con tact en de micros copis che

rlJw~eid cl8r wrijvende vlall:ken. Bij de natte smering zijn de tweé

over elkaar bewegende metaaloprJervlakkerï" geS'ëheidêrî door een zo -danig dikke olielaag dat de metaaide el t jes elkaa r niet meer aan

-raken. De wrijving wordt hierbij dan uitsluitend bepaald door de

wrijving van de rr:oleculen in "het ~mmermiddel , dat is de vi~.9.0si­

teit. ::!:':;n ~':~ rG:i.~ ·c·l ~et d~ 1-l"'ir2t . 0-815. Hn vifco'~it8it ~'raar­

ti

iT d ") vlo

c: i 1'8.r~ 1 G. ~l Q' van d ~ i 12 i co t '1 j i :~r '2 ~ 0 c': bI i .1 ft bes t aan

zal cl,,: k1-'3in~t r;-0.geli.J-1<:8 wrijvlnr _c-1::s:;rstano opleveren. De visco..;,

siteit van smeermiddelen is dus van groot belanfI. Bij snel bewe

-gende of zeer z~are ~ac"hinedelen voorkomt de viscositeit dat het

smeermiddel uit de lagQr~ weggeperst wordt; hoe visceuser de

smeerolie is, des te geringer is deze kans van wegpersen. De

nat-te smering wordt het meest toegepast bij ~eringe belasting der

wrijvingsvlakken of bij grote snelheden. Bij kleine snelheden en

hoge belastingsdrukken gebruikt men ~alfnatte of grenssmerina ~

de wrijvenje delen zijn gescheiden door een olielaagje van slechts

enkele moleculen dik. ~e wrijving is nu niet alleen me~r een

functie van de viscosit8it, daar d: molecul~n d9r sme~rolie nu

een ~8er of ~in~9r star svstee~ met de wrijvende delen vormelli

Het verbreken de r oliefiJimjtuscen d~ wrijvende delen met overgang'

tot onvollediqe emering hangt in de eerste nIsats af van de adhe

-sie van de oliefilm aan het -metaqloppervlak~, van de "oiliness"

der olie . Van twee oliën met d~zelfde viscositeit hee~e-olie

die bij een gegeven proef de la~gQte wrijvingswaarde oplevert de

~rootstepilines<:' .

Voor de' diverse toepassingen lopen de gewenste viscositeiten

sterk uiteen. Naar het gebruik onderscheidt men bijvoorbeeld : .

spinolie voor snellopende as~en, machineolie, cylimderolie, koel

-machineolie, auto-olie enzovoort . D~ toegepaste oliën zijn voor

-namelijk ~lneral~oliën en vette' olién. Co~oundolie is een meng

-sel van mTnerale en vette olien. Consistënfvetten ZIjn suspensies

van zepen in minerale oliën. In de laatste tijd worden ook syn

-thetische oliën ontwikkeld, deze zijn duurder en worden alleen in

bijzondere gevallen toegepast .

Bij smeerolie voor natte smering zijn aardolieproducten ver

-reweg het belangrijkste wegens hun relatief lage prijs en hun

grote variatie in viscositeit. Daar aardolie voornamelijk bestaat

uit koolwaterstoffen zijn deze sme~roliën goed bestand ~egen oxy

-datie, polymerisatie en chemische aantasting. Vette olien zijn .

minder goed bestand tegen chemiache invloeden, ze zijn vooral ge

-voelig voor oxydatie . Bij smgerolie voor halfnatte smering zijn

de vette oliën echter in het voordeel daar dan behalve de visco

litt

.

B

I

.

litt

.

A

,C

l

i

tt

.

D

litt

.

D

,

E

...

Ruwe aardolie kan

niet zonder meer

gebruikt

worden als

'

sme

e

rolie daar de

viscositeit ervan

veel

te

laag is

.

In het alge

-meen is de

vi~cofiteit

van

eeh aardoliefractie hoger

naarmate de

-ze

fractie minder

vluchti~

is

.

Door het Bureau

of

Mines worden'

aardoliefracties

met een

~iscositeit

van meer dan

50 3.3.U.

{

ca

.

8

centistokes ,

als

sme~roliedestillaten ~edefinieerd.

In

e en

ra

ffinade

rij

word t

ruwe

s.ardo

Ï ie in

een

"topping

,

plant"

eer~t

ontda

:

n van

8'a~:-en

en

van

de

vluchtigste

benzine

-

'

soorten

.

De

getopte

ol ie

wordt

dan in

een

atmosferis che fractiD

-neertoren

gescheiden

in

:

lichte

en zware

~enzine

kerosine

gasolie

lang

-

residu

(kook'pun

t tot

(kookpunt tot

(kookpu"1

t tot

C ... a · .

ca

.

190°C ) ) )

Het lang

-

residu -

een groot percentage

der ruwe olie omvattend

kan

als

stookolie ','Vorden gebruikt, het kan

door

kraken

in lichte

-re

producten worden omgezet

eri

het kan worden ver

'

."lerkt

op.fver~

hil

1 ende prod uc

·

ten al

f:

smee rol

ié

,

pet

roleumas

fal

t

,

par'3.f

"ine

.

Bepa

-lend voor

de

';.'J

#/aarop

het

lang

-

residu wordt benut

zijn de eigen

-schappen van

het residu en

~conomi~che

redenen

.

Door de

moderne

raffinae;etechniek

is bet nu mogelijk om r

_'

1w9

olie'

die er

vroeger

niet ges

chikt

vo

cr was

,

op' sme3rol

ie

te

verwerken

.

Teneinde uit

1:1

et

lano:-res:id~m88rolie

t

e

verkrij

ge

n

,

die

aan

de belangrijkste

vereisten

voldoet~

moeten

achtereenvolgens ver

-schillende

proces~en

plaats

vinden

.

Deze eisen en

procesaen

zijn

in

onderstaande

tabel vermeld

.

eis

I'.

a:e-gewenste viscositeit

2.

goede

oxydatiestabil i te it

3'.

hO

.l2:

e

viscositeitsindex

4 '. 1

aa

g " p 0 u r

po in

t "

5

.

goe d3 kleu.r

l ... \>~ ~~G~\( . S t~1'\~{e. o,L ~ """'"

..

..J

,

.

proces hiervoor

nodig

vacuumdestillatie

ontasfalteren

selectieve extractie

ontparaff'ineren

ontkleuren

c: a _.u . , t:S"\ .u _{.: C} <-"be <.",ts .J •. J .,) <l "-,J ." , ... ...

...,

~ -.:< ~ 4 } .lc<"

lt.,.

~ V'e. .. t.(~~e k. h ~ E~ . ;; _{oU l -u} \t\'\l'o"ke4l ((y(L",o!(r' ~u. >< _~ ,J -.s ~

..

_{,: wl.rlUll\l\g} '.!~ .,) "

_'"

;:I _Q\..Ls ... .J .J,J ~ ,j oU

<

.p .v 0"\

.,

u-;j oJ ~ _.J c: ... ..s: ;> ;n. 41

...

.,. ~ ~ .,. .~ _{- ' ..J} ...

.

...

"

_'" . - ' ol ~ .,; '" u - '

...

J> ""'I>MLt (x-t: .. ""c~ _"":.Je >\,<"1'\.1: GCL _{t.L ... ~}

l

1-lit t . A,C

litt.

A,D

•

5

1. Vacuumdestillatie

.

Zoals reeds vermeld is

,

lODen de Q'ewenste

viscositeiten voor

de

diverse

toepassingen urteen

.

-

Do

or dë vacuumdestillatie worden

diverse

fracties met

verschillende

vi~cositèlten

verkregen

.

De

destillatie

kan

niet

bij

atmosferische druk

plaatsvinden

daar dan

ze'er

hoge

temperaturen

nodig zijn

en kraking

dan onvermijdelij

k

is

.

Het' kort-residu der vacuumdestillatie kan

residuale smeerolie

leveren

.

Vroeger

was het

slechts

~ogelijk

om

resid

uale smeerolie

te bereiden

als

het kort-residu zowat geen asfalt

bevatte

en

da~r

de resfr.duale componentenJin

een

smeerolie voor een aantal toepas

':'

singen uiterst'waardevol zijn

,

namen

enkele

grondstoffen monopo

-lieposities in

.

2.

Ontasfalteren

.

Harsachtige

stoffen

en asfaltverbindingen

zijn ongewenst in

smeeroliën

daar ze geox7deerd kunnen

worden

in een werkende

ma-chine

,

ongëwenst

e'

81

ibafzet

ting8n kunnén geven en donker gekleurd

zijn

.

De asfal

tbitumen

die in

het

l~ng-residû

aanwezig

zijn

,

'

wor-oen ti'jdens de vacuumdr:stillatie

in het

kort

-

residu

geconcen

-

'

treerd

.

Ter

vérwijdering

'

van deze

asfal tstoffen

kan men

tegenwoor-dig het kort-residu met

vloeibaar

propaan behandelen;

in dit op

-losmiddel zijn

dp, asfaltstoffen

onoplosbaar en kunnen aldus

ge

-

.

scheiden worderi'

van

de

and~re

,

wel

in vloeibaar propaan opl

osba

-re

,

componenten

.

3

.

Selectieve

extractie

.

-

--Ï5'aar er

bij

de

toepassing

van smeeroliën vrijwel steeds re

-kening gehouden moet

worden

met

d~

verschillende temperaturen

waaraan

de oliën worden blootgesteld en waarbij

ze

hun

goede

werking moeten behouden, zal men

in

het

algemeen streven naar het

gebruik

van oliën

waarvan de

viscositeit zo weinig

'

mogelijk

met

de temperatuur verandert

.

Ter

beoordeling

van

-

de kwaliteit van de

smeerolie in dit opzicht voerden Dean en Davis het'begrip

"Vi!scosity Index" (in het vervolg

afgekort

tot V.

I

.

) in

.

Deze

V.

I

.

is

nu

sterk ingeburgerd

bij de

industrie ter beoordeling ván

smeeroliën

,

een

smeerolie' is des te

beter

naarmate zijn·V

.

I

.

ho

':'

ger

is

.

Op dit

begrip V

.

I

.

wordt

later nog teruggekomen

,

voorlo

-pig

zij vermeld

dat naarmate B

s

n

olie aromaatarmer is

,

de

V.

I

.

der olie hoger is

.

Vroeger

werdJ3en

deel

der

in

de

olie

aanwezige

aromati!s che koohlJaterstoffen

verwijderd met geconcentreerd

zwa

-velzuur

.

Sme

"l

rol iën waaraan

men geen

hoge eisen

stelt

,

worden n u

I

nog

met

enke~e

gewichtsprocenten geconcentreeî"d zwavelzuur

behllh~

deld

,

de olien

worden

dan met

kalk geneutraliseerdjen

nabehandeld'

met een absorberend poeder

.

Dit is de

zogenaamde

droge

raffinage~

Da

q

r

zwavelZuur de smeerolie aantast

heeft

men

naar betere metho

-den

gezo

cht •

-

~el

e

ct

ieve extract

ie

we rd het 82rst door

Eèl eleanu

+:oe gepas

t

,

in 1?Q1'fëxtraheex-de

hij

kerosine met vloeibaar z'Naveldioxy,ze

.

Aromaten zijn veel

beter

oplosbaar in dit extractiemiddel dan

paraffinen

en naftenen

.

De

aromaten

wbrden dus bij

de extractie'

selectief

uit de kerosine

-

verwijderd

.

Ter verhoging' van

de

V.

I

.

varfsmeeroliën

werden sindsdien

vele

selectieve extractiemethoden

ontwikkeld

.

Hierbij

worden de niet

~ewenstë

aromaten verwijderd'

door

extractie

met

selecti~f

werkende

oplosmiddelen zoals furfu

l i t t. B

l i t t.A,B,D

l i t t. A

Theoretisch zou ~~n cms9r~liën met ~9n hoog aromaatgebalte

ook kunnen verbeteren door hvnro~8nering wasrdoor aromat:m in

naftenen worden QTlJQ'8zet. Fit inferieure sme9roliedestillaten

zijn inderdaad "hydrol'J')8s11 bereid van ~o8d9 kwaliteit . ~en

ern-stip" nade81 van de 1-,vdr0""~n~rln~' is de dalin;r' der viscositeit·

vooral bij de z',n,'aarrJere fractie;. Bovendien kan het hydrogene

-ringsproces econo:nisch nist op terren d~ 891ecti9ve extractie of

oe droge raffinag9_{- -} .

4. Ontuaraffiner9n.

Het "T'ourpoint" van een smeerolie ge9ft bij benadering- de

laagste temperatu1Jr aan wa'1rbij de olie nog' juist kan vloeien.

6

Men wenst veelal e~n pourpoint van oO~ of lager.' Bevat do smeër

-olie veel paraffinewas dan is het pourpoint hoog. Paraffinewas

be~taat uit een mengsel van onv9rtakte paraffinen en andere

kool-waterstoffen met hoog smeltpunt en lage oplosbaarheid in olie bij

lage tempera tuur, daarom mag paraffinewas sle cht s in geringe

con-centraties voorkomen in ~oede smeerol iën. Vro'3~er werd de naraffi

-newasIverwijderd door uitkristalliseren bij lage temperatuur.

Tegenwoordig wordt d'" olie e'3rst verd'y"d alvor~ms de afkoeling

plaats vindt, dit is de "solvent dewaxing". Door deze verdunning

is het mengsel minder visceus bij de gebruikte temperatuur-(ea.'

-eo°F) en bevat de afgefiltreerde of afgecentrifugeerde was min~

der olie. Het verdunningsmiddel wordt zo gekozen dat de paraffi

-newas er slecht en de olie er goed in oplost. Vooral propaan én

mengsels van methyl-aeth~Tl-keton (MEK) en benzeen ',~Torden

hier-voor toegepast . In te?enstelling tot de asfalt die bij de

vacuum-destillatie in het kort-residu geconcentrgerd wordt, komt de pa

-raffinewas voor in alle fracties der vacuumdestillatie.

De laatste jaren wordt ook ureum'gebruikt voor het

ontparáf-fineren; bij toevoegen van ureum aan smeerölie vormen de

onver-takte ~araffinen ~et grote ketenlen~te kristallijne complexen met

ureum en d~ g9vormde kri8tallen !IUnner. dan wo.rden afqefiltreerd.

5. Ontkleuren.

--Omc'ö::;:,ffièrciële red8nen is het geWen8t dat d~ sme'3rolie die

men wil verkopen niet donker van kl~ur is, het lief§t heeft Men

smeeroliën met een z~akk9 aroene kleur dáar de Pennsylvaanse .

smeeroliën, die als de allërbsste g'9ldel'l, ook zwak i!roen zijn.

Bij de residuale sme'3roliën wordt de.arom 8p_n nabehand~ling _met

e~n absorberend poeder (vollersaarde, Bauxiet) toegepast ter ver

-beterin~ der kleur.

6. "Blending".

De verschillende ra~finaatfracties worden hierbij samengevoeg~

tot het gewenste eindproduct . Destillaatsmeeroliën worden met

re-eiduale smeeroliën gemengd om aldus ontbrekend3 residuale

compo-nenten toe te voegen •

'7.

Toevoegingen.

- - H e t i s'-iogelijk gebleken om vervl:iling, slijtage en corrosie

van motoren sterk te beperken door aan smeerolie kleine hoeveel

-heden stoffen, additives of dopes genoemd , toe te voegen. De kwä~

liteit van een goede basi~pmeerolie kan door de juiste additives

litt. D

litt . A

Inhibitoren, deze voorkomen oxydatie .

Dispergerende miàjelen die gevorDd vuil in de olie zwevende

houden en zodoende de'motor schoon houd3n.

Verbindingen die de V.I. verbeteren.

Verbindi~~en die schuimvorming' tegengaan.

Verbindingen die de oiline!='s verbeteren.

Kleurstoffen .

7

De ontwikkeling van ingewikkeld er me thoden van smee rol iebe

-reiding werd nodig door d':l toene::nende ei!:'er aan smeeroliën gesteld

bij de ontwikkeling van moderne machines . ~eer industrialisatie

vraagt grotere productie en de oudere methoden werden oneconomisch

De ontwikkeling van nieu'Ne bereidingsmètboden van smeeroliën werd

mogelijk gemaakt door toepas2ing van "solvent refining" proe'essen

(solvent deasphalting, solvent extraction, solvënt dewaxing).

Alvorens de extractieprocessen nader te beschouwen, wordt

eerst het begrio V.I . behandeld. De "Viscosity Index!! .

Ter bepalin~ van de V.I . wordt

de visco!='iteit der olie gemeten bij

looop en bij 2100

P in 3e~bolt

Universal ~ecDnd8 (afgekort tot

~.U.~. of ~. ~.U. ) . Zi~ nevenstaande

tekening, A is de viscositeit bij'

210°F en U die bij 100°F. fer ver

-gelijkin~ dienen nu twee standaard

-smeerolien die bij 210°F dezelfde viscositeit A hebben. Van de ene

"'~~o .. deit

tI> S \4,S.

standaardolie , behorend tot pen re~ks standaardoliën waarvan de

viscositeit weinig met, de temperatuur verandert, is 'de viscosi -teit bij 100°F dan H en van d~ and9re standaardolie, behorend tot

een reeks standaardoliän waarvan de viscositeit .sterk met de tem

-peratuur verandert, is d9 vi8co~iteit Lbij lOooP. De te bepalen '

V.I . der smeerolie is dan: V.I .=: 100(L-U)/(L-H.). De temperatlJ'J

rS-afhankelijkheid van de visco~iteit van een smeerolie is dus des

te geringer nasrmate de V.I . hoger is. ,

Twee smeeroliën die delfde V.I . nebben en die bij 210°F de- '

zelfde viscositeit hebben, zullen bij 1000P ook dezelfde vlscosi~

teit'beBitten, maar bij 150Q

F behoeft dit niet bet geval "te zijn.

De V.I . geeft dus geen aanwijzingen over het viscositeitsgeHrag ,

bij andere teml1eraturen. Het V .1. gte'Lp~l vertoojfi1 nog andere ge

-breken i onder andere anomali~n bij V.I~ wa~rden ~eIegen bo~en

+100, de V.I. is geen additieve functie,en de V'.!'. scbaal' is niet

overal even gevoelig want het verschil tu""~en V.I .=o' en V.I'.=lo

betekent minder dan~"let vc;rschil t'Jssen V.I .=90 en V.I .=1oo.

Het b1ijkt mogelijk om voor aromaetvrije oli~n de V.I . vrij

n9uwkeuri~ te voorspellen uit de dichth~id ; de brekingsindex en '

het molecülairflewicht d3r olie .'(lit t _•

F

1

_{Ook oij aromaatbevatten}

._---

- - - -

I ~

mind9r nauwkeurig

.

(litt

.

F,G)

.

De

V

.

I

.

blijkt

niet~ad~itief

te

li

tt

.

F zijn_'öi~I]..E~n,

voor

het mengsel

is

de' 1r~I.

ho€:er dan

'

vo-ors:peïd~

\)'< \ ~menasel

van

e!>

n

voltlme olie met

V

.

I

.

=

-

77

met

een volume olie

. \,.vlc.,w-

))"\

met V

.

r:=+113

heeft e3n V

.

I

.

=+6

6 te

rwijl

men een

V

.

I

.

=+18 zou

~y)< )..c"y'\

verwachten

.

Daqrom

p.-

ebruikt

'TI

en bij

de b

ere

ke

nin

g

oer selectieve

"".(~

....

.\-~ extractieproce~"'en

va

"k

de

"Viscosity Gravity Constant" (in het

7

<'1.'3

vervol

g

af

gek

ort

t

:-,t

VGC) inpla

a

ts

van de

V

.

I

.

Deze VGC is

([

en

J .

\.

functie

va

n

de

d

i

c1:Jthe

id

bij

6

0/

3

0

°

1"

en

d

è Saybolt viscositeit

b1flöO°F

.

De VGC

i~ '~'81

'?

àditie

f

bij

meng

e

n

en bovendien

is hij

nauwkeuri~

te

berekenen uit de percentages

aro

m

atische

,

nafteni-sche

e

n

paraffini~c~e

koolstofato

m

en

der

olie

.

Deze percenta

ges

kunnen

op

h'.ID beurt

w

eer berekend

worden uit

de dichtheid

,

de bre

-king

sindex

en het

m

oleculair

g

e

w

icht

der

ol

ie

.

Er

is een

zeker

v

e

r

b

and tus

8e

n

de V

.

I

.

e

n

de VGC:

als

de V

.

I

.

van een olie hoog

'

is

dan

Sis

de VGC der

olie 1

8

ag

.

Het

is echter jarrrrner

dat mij

g

eble-ken

is

dat d3

coördinatie v

an

VGC

waarr1e

n

en

V

.

I

.

waqrden

door

lit

t

.

C

,

E

Mc

Clure

e

n Fanske (litt

.

H) zeer

onnau

wkeu

rig is

.

Selectieve

extr

a

ctieproces

2

en

.

De

diverse

extra

cti

epr

oces

s

en toegepast ter

verbeterin~

der

V

.

I

.

van sme

o

roliën verschillen in

de

ee

rste

plaats

in de

gebruik

-te

extractievloeist.offen

.

Het Ed

e

leanu

-

proces kan

slechts

toegè

-past worden

op lichte

destillaten zoals

nafta

,

kerosine en die

-selolie

.

Het

kan

niet

w

orden toe

gepa

st voor

hoper kokende

fracti

es

daar

de o

p

losbaarheid van ho

ge

re koolwaterstoffen in vloeibaar 30

₂

te

gering

is

.

In

benze

e

n

zijn de ho

ge

re

koolwatersto~fen

wel

op

-losbaar en

een mengsel

van

benzeen

met vloeibaar

~2

is

we

l

.

ges

chikt voor de

extractie

van sme

eroliën

.

Andere

extractiemidde

-len

die

men

ter

verbetering van smeeroliën

sindsd

-

ien heeft toege

-past

,

zijn

:

furfural

,

p

henol,

nitrobenze~n, chlorex(=dichloordi~

aethylaether

:

CH2CICH~OCH~CR~Cl}en

nog' enkele and

e

ren

.

Een apar

-te

plaats

neemt het Duo Sol

proces

in~

bij dit pr

o

ces

w

o

rde

n

twee

onmen~are

vloeistoffen

toegepast

,

namelijk

propaan en

cresylzuur

of

3electo (~lEK+tolueen) .

Dit

proces

is vooral

geschikt

voor

.

asfalt

bevattend

e

residuale

oli~n;

aromaten en asfaltstoffen w

o

r

-den bij

dit

proces

selectief uit de

olie verwijderd

.

Het is dus

op te vatten

als

ee

n combinatie van

een

"Single solvent"

proc-es

--

zoals

het

Furfural

-

of

het

Edeleanu

-

proces

--

en een

ontasfalte

-ringsproces

.

De overige

processen

,

dus

de

"~ingle

solvent" pr

o-cessen

,

verschillen in principe

slechts

in de

gebruikte

extractie-m

i

dd

el

en

,

de proc8sstalîpen zijn

r18tZ9

1fd

e

,

~av::elijk

:

1 .

extract:e

,

d:::,~n'

'33

n

e"tract

ie

iy:"e

n

trap

geen

voldoende

scheiding S9'3ft

~:'ast

m

en

een m

e

ertrapsextractie

in teg

en-stroom

toe

.

Te

g

en

w

oordi

g

wordt de extractie uitgevoerd

met

continu

contact,

m

eestal in

g

epakte

kolom~en.

2.

scheiding

van

extract

en

raffin~at .

3

.

zuivering

'

van ne

raffinaatfase

,

dit geschiedt

do

o

r destil

-latie

.

4

.

teru

g'Yi

nnin

g

van het

geb

r

uikt

e extract

iemiddel

,

dit

ge

9

Keuze van ~et Droces.

l i t t. E De eicenscha~pen der extractievloeistoffen bepalen groten

-deels het algemene type proces wat moet worden toegepast. Zo zal

men bij toepa~ sing' van vloeibaar propaan of 30.1 e~n koelinstalla

-/ tie en een ~ druk apparatuur nodig" heboen. Hoog' kokende vloei

-stoffen zoals ni trobenzeen, cresylz uur en phenol maken vacuumdes

-tillatie nodig. Het toepassen van tWee extractiemiddelen bij het

Duo 301 proces zal een ingewikkeld d'estillatiesysteem vereisen.

Ook bij toepassing' van furfural zal het destillatiesysteem gecom

-pli~eerd zijn daar het binaire systeem furfural - water een

ge

-dee 1 telijke mengbaa rheid en een minimum kookpunt vertoont . Voorts

litt . J zal men rEkening moeten houden met de giftigheid en dergelijke.

002.is een irriterend gas en corrosief met water. Nitroo-enzeen en

phenol zijn giftig. Benzeen is gemakkelijk ontvlambaar. Furfural

is weinig' giftig maar is wat gevoelig' voor oxydatie; de oxydatie

kan men echter vo orkomen door te werken in een gesloten systeem;

l i t t. H,I Om nu een keuze te maken uit de grote hoeveelheid mogelijke

extractiemidilÎelen kan men nagaan welke vloeistof het ideale se

-lectief oplosmiddel het dichtst benaderd . Hieraan heeft men veel

tijd en moeite besteedt. Het ideale oplosmiddel voor

smeerolie-extractie moet de volgende eigenschappen hebben :

1. een hoge selectiviteit, dus een groot oplosbaarheidsver

-schil tussen de gevvenste en ongeweBSte componenten in het- oplos

-middel.

2. een goed') oplosbaarhied voor de ongewenste componenten

zodat de extractie met weinig oplosmiddel is ui~ te voeren.

3. gemakkelijk terug te winnen, dus gemakkelijk te scheiden

van de olie door destillatie.

4. kleine oplosbaarheid van het oplosmiddel in de oliefase.

5. voldoend; verschil in dichtheid tussen extractfase en

raffina8tfase vbor snelle scheiding~

6. lage oppervlaktespanning voo r snelle en complete' scheiding.

7. gemakl.{elijk verkrijgba8r tegen lage kosten~

8. toepasbaar bij een redelijke temperatuur, het liefst- in

een temperatuurs gebied wa'1.rin alle smeeroliën relat ief lag-e "1is

-cositeiten hebben •

9. toepasbaar voor alle smeeroliën.

10. geringe giftigheid.

11. chemisch stabiel bij de extractiecondities, de terugwin

-ning en de opslag'.

12. laag' smeltpunt om complicaties bij koud wwer te vermijden.

13. lage soortelijke warmte en lat ente warmte;

Geen enkele vloeistof voldoet aan al deze voorwaarde~n indien

d3ze voorwaarden verschillend gewaardeerd worden dan zal men tot

de keuze-van verschillend3 vloeistoffen komen. In 1930 vond de

Texas Cy. dat furfural de ideale vloeistof het dichtst benadert.

In de nu volgende tabel wordt een overzicht gegeven van het

aantal installaties voor smeerolie-extractie die over de gehele

I

".

li

t

t

.

D

10

,-

--

-1947 1950

totale

1954 1956' 1958

- -

- -

('!:In !:I

.

,..~ f-",,~ +

- -

- -

-Furfural

₂₀

3

2

98.300

49

54

57

P

be

nol

18

19

66

.

500

23

22

24

Duo

Sol

10

12

40

.

000

19

19

19

30).

-

b enz s

en

8

11

16.000

Chlorex

_I

6

I

6

9

.

BoD

Nitrobenzeen

I

2

_{• _ _ _ _}

2

_•

3

.

200

...,~'F._ .... _ .... -_, '_''''''-."..._,

,...

... _ .. _

..

-_ ..• --..

-._

--_

..

lit

t

.

E D K L M

De capaciteiten in

deze

tabel zijn

gegeven

in

B.P.D~

voeding

.

B.F.D.

is

een

afkortin

g

voor tlbarrels per day",

een

barrel k

o

mt-overeen

met

159 liter

.

Het-

bl

ijkt

dus

dat de drie

Belangrijkste

pro~'essen

zijn:

furfural

,

phenol en Duo

Sol

J

hiervan wint het

furfural

proces

steeds meer terrein

.

Van

de

andere processen is

het

~~-benz8en

proces het

belangrijkst maar het

is minder flex

-i

bel

dan het

furfural of het

phenol proces

~

Het furfural en

het

phen

ol

proces

kunnen

zowat als

gel

ijkVIJa

a

r

d

j

g

worden

bes chouwd

.

Het hoge smeltpunt van phenol

geeft

aanleiding tot moeilijkheden

evenals zijn

la

g

e

soortelijk gewicht

.

Van furfural is

het

be1ang~

rijkste nade

e

l

de tendens tot

onstabiliteit

,

maar

er zijn metho

-den om dit te verbeteren

.

Het

Duo Sol

proc~s

was

oorspromkelijk

bedoeld

voor

de extractie

van het lan

g

-

residu in zijn

geheel

om

aldus de kosten d

Jr

vacuw~destillatie

uit

te

sparen

.

Alle extrac

-tievloeistoffen

hebben

echter de ei

g

enschap van licht

-

zwaar se

-lectivit

e

it

:

lichte

koolwaterstoffen

zi.~n

beter

oplosbaar dan

zware koolwaterstoffen

.

Het

is daarom

het

b

este om nauwe dest11

-laat\fracties te extraheren zodat optimum extractiecondities kun

-nen

worden

g

ebr

u

ikt

.

Oo

k bi

j

het

Duo

301 pr

o

ces maakt de licht

-zw

a

ar selectiviteit

het economischer

o

m

nauwe destillaatsfracties

afzonderlijk te

behandelen

.

De

kapitaalskosten

voor het

-

ontasfal

-teren

met propaan

plus

se

n single solvent

proces

verhouden zich

tot die

van

het

Duo

~l

proces als

1 op 1

,

04 terwijl de operatie

-kosten

zich als 1 op 1,2

verhoud~n.

Het

is dus

gunstiger

om apart

te ontasfalteren

en te

extraheren

.

Uit bovenstaand

rela

a

s vol

gt

dat het

furfuralproces

de

voor

l

• I

I _, I

I

-I

..

I

lrtt. N

11

Besel:1rijving va!! het proces.

Bij het opstellen van een procBsschema dient men in de

eerste pla~ts te bepalen of het proces al dan niet continu

uitge-voerd zal word3n. De keuze h1s<>en e'ontinu en discontinu is bij de

extractie van smeerolie met furfura:l niet moeilijk daar-extractiè

en destillatie zich uitermate lenen voor continu werken. Het

pro-ces zal dus continu worden uitgevoerd.

Zoals reedm op blz . 8 i'S vermeld-' , is de eef'ste processtap

een meertraps extra(i!tie in tegens troom. Op het Shell lab. in

Ams terdam is een nieuw type cmuntereurrent- extrac'tie-apparaa t

ontwikkeld: d3 Rotating" Disc Contactor (in het vervolg' afgekort

tot RDC) .Hier1Hj hevinden zich in de extractiekolom roterende

schotels en tUl"sen deze schotels bevinden zich horizontale plat:ah

De RDC wordt nu al sinds enkele jaren toegepast bij enige procesOoi

-sen, onder andere ook bij de extractie van smeerolie met furfurá.l

Bij dit proces blijkt de ROC beter t~voldoen dan een gepakte ko

-lom. 1!lant om een voldoende scheiding te krijgen is een 100 ft

hoge gepakte kolom nodig en de kosten van een RDC met dezelfd-e

ca-paciteit en efficiency als de gepakte kolom zijn slechts 30 tot

i-'- ., 40

%

van die der ,?epakte kolom. Bovendien is d.q IDC meer fleJÇibel

~-~~ lL" (jan Sé'n gepakte kolom: in tegenstelling met de RDC daalt bij een

~~v-\'

;,-:_,_r

g-~pakt

a

kolom de efficiency sterk als

d

_

~

_

hold up der kolom

v~r

-\~ ,'-- mlnd

ert.

(.AlN 0)~,J""( l-.ütwl,J.

l'j..V Als extractie-aDpara8.t wordt daarom de RDC gekozeIn.~De

olie-- voeding komt onderin-de ROC en de benodigde furfural komt bovenin

de RDC. De hele vloeistofmassa in de

ROC

roteert en de olie wordt

in de furfural gedispergeerd. Door het verschil in soortelijk

ge

-lLitt . I

wicht- zullen de oliedruppels zich naar Doven bewegen en de' conti ...

nue furfuralfas

e

z al naar bened en gaq n . De ongewenste aroma tis che

koolwaterstoffen zijn des te beter oplosbaar in furfura1 naarmate

de temperatuur hoger is . De extactietemperatuur mag niet te hoog

gekozen worden daar de olie dan volledig in oe furfural· oplost.

Het m.engpur:t van olie en furfural is afhankelijk van de

samenste1-lin:g der olie en van de olie-furfural verhouding; voor een olie

van gemiddeld9 samenstelling en VOOr 2 volumedelen furfural op 1

deel olie is het mengpunt 140°C. Naarmate de temperatuur lager is

zal minder ongewenst aroma9_t geëxtraheerd worden en zal d ... us dè

-raffinaatopbrengst hoger en de V.I . van het raffinaet lage-r zijn.

Een dergelijk effect hoeft de afname van ds furfuralhoevee1heid .

Een maximale raffinaatopbrengst voor een zekere V.I . wordt-

verkre-gen door te werken bij lage temperatuur en hoge furfural-olie

-verhouding.Voor een olie van gemiddelde samenstelling en v1.scosi

-t-eit l igrren de optimale condities zowat bij 100°C en ~ volumede

-len furfural op 1 deel olie. Voor visceuse oliën zal een hogere

-en voor weinig vi~ceuse oliën zal een lagere XX!x extractietempe

-ratl<'Ur genomen -worden. Na verwijdering' van de meeste furfural

wordt een deel van het extract naar d"l extractiekolom terugge

-voerd teneinde een optimale concentratie van aromaten in de BxX::I:m

extractfase te verkrijgen waardoor een maximale opbrengst aan

raffinaat verkregen wordt. Door de toptemperatuur der extractie

-kolom 10 tot 30 graden h_Qg§_.r te nemen dan de bodemtemperatuur--kan

bij gelijkblijvende V.I. en raffinaatopbrengst volstaan worden m~

I .' r I -'

.

..

," r r ". , r .' I r r -', '.

12

Dit i~ om economi8che r8c19nen dus 9.anbevelenswa'lrdift,. Uit de ROC

komt een raff'inaatfase met ongev"3er 10 voluIT'e

%

furfural en een

een extractfa~ die ongeveer 90 volume

%

furfural bevat.

Met behulp van het schema achterin wordt het pt>oces nu in

het kort beschreven.

De raffinaatfase' komende van de RDC wordt in een warI!1tewiss~

laar verv'larmd met hetefurfural en komt dan in een vacuumstripper.

Daar de drukval in gen gepakte kolom geringer is dan in een s cho

-telkolom wordt hiervoor een gepakte kolom r-enomen. In deze kolom

wordt de furfurs.l van de niet vluc1-t-!-irre o1:fe rrescheiden. Het bo

-dnrnproduct is do. [,ewenste raf~inaatolie, deze mag nog slechts een

zeer geringe hoeveelheid furfural bevatten. De stoom die onderin

de koloIT' gevoerd wordt dient om een opga ende qasstroom in de

ko-lom te verkrijgen. Een VaC1J'JT is nooi,? 0rI'. n<=> temperatuur waarbij

het strippen wordt uitgevoerd laag te houden.

De extractfa8e 0aat van de RDC naar een buizenoven en dan

naar een atmosferische ontspannin~~verdamper. Het bodemproduct

van deze verdamper gaa~ via de buizenoven naar een tweede atmosf&

rische ontspanningsverdamper. In deze twee verdampers moet de

furfural d~r extractfase voor ongeveer 95

%

verdampen. In de bui

-zenoven mag de temperatuur echter nie~ boven de

22

0

°C

stijgen om

ontleding' van fürfural te voorkomen. (Litt. 0). Om nu toch over

voldoende iNarmte te beschikken om 9 5 ~: van de furfural der ex

-tractfase te verdampe~n de twee verdampers , is het nodig een

di?el van het 1:lodemproduct van een verdamper in de buizenoven te

veywarmen en dan weer naar de verdamper terug te voeren.

Een deel van het bodemproduct Van de tweed-e ontspannings

ver-damper wordt via een koeler naar de ROC teruggevoerd; een and'?r

deel gaat naar de tweede vacuumstripper. Ondpruit deze stripper

komt de extractolie.

De furfurald amp komende uit de twee ontspanningsverdampers

wordt in een koeler tot 151, 5°C (kookpunt van furfural) gekoeld

en dan gedeeltelijk gecondenseerd . Het condensaat gaat naar de

furfuralaccumulator.

Om het proces rendabel te maken is het nodig dat de furfurél

bijna volledig wordt teru~gewonnen. De toppoducten der beide

va-euumstrippers best?an uit furfural en water, door destillatie

moeten deze twee componenten dan gescheiden worden. Nu heeft het

systeem furfural-water echter een m~nimumk()oJ-q:JJ.:r"t zodat een

sche:i:-ding door deetillatie alleen niet ~ogelijk is. De scheiding is

wel mogelijk indien men het azeotropisch mengsel op een of andere

wijze kan verdelen in 8'3n furf'lralrijk en e9n 1,II/aterrijk deel. Dit

is inderdaad het Qeval dasr in d~ vloeibare fase furfural en wat~

slechts rredeeltelljk menGbaar zijn . De topproducten dsr twee va

-euumstrippers wordpn in '?3n koeler gekoeld tot davwtemperatuur,

na condensatie en afkoeling tot 40°C komt het ~engsel dan in een

scheivat. In het scheivat is een bovenste waterrijke laag en een

ond~rste furfuralrijke laag. De waterrijke la8g gaat nHar een

atmo~ferische etripper, onder in deze kolom wordt stoom gevoerd.

Het bodemproduct van deze stripper is water waarin slechts zeer

weinig furfural aanwezig mag zijn en dat naar het riool wordt af

, - ~ r

r

1 i tt . 0

13

mengsel. De furfuralrijke laag gaat naar e~n tweede atmosferische

strip:oer, onderin deze kolom komt furf"uraldamp van de partiële

con.densor.Het bodemproc1uct is furfural met wat water en het top

-product bevat wat me9r furfural dan het azeotropisch mengsel. De

toproducten van beid~ ~"'ip'oers worden na condensatie en koeling

tot 40°C naar het scheiva~- teruggevoerd .

-Het boàemproduct van de tweede stripper gaat naar de furfu

-ralaccumulator. Van de furfuralaccmr..1.11ator Q'aat furfural via de

warmtewif! selaar near Gen koeler en dan naar ~ de RnC.

Een furfuralsupplet ie dient om à e verloren gegane furrural

te compens eren.

Het bodemprod1Jct van de tweede atr::osferische stripper bevat wat water, dit water komt in de extractfase en zal in de ontspan

-ningsverdampers ver'-./dampen. Na c~~densatie komt dit water dan in

de furfuralaccurc.ulator en dan weer in de extractfase. De

extract-fase zou dus steeds meer water gaan bevatten x;x.em.xr!i.t indien de

onderin de tweed e stripller ine:evoerd? furfurald amp geen water

bevatte. Om dit nu te voorkomen wordt de damp der twee verdampers

partiëel gecondenseerd en d.e niet gecond~nseerd ~ damp, die een ho

-ger percentage water bevat dan het condensaat , wordt onderin de

tweede stripper ingevoerd . Een sta~1ele toestand is ingetreden

als de niet gecondenseerde damp evenvoel water bevat als het

bodemproduct der tweede stripper.

Capaciteit.

De installaties voor de exfractie Van smeerolie met furfural

kunnen zeer ufteenlopende capacitè~ten hebben, namelijk van 60 t~

6.000

B

.

P

.

D

.

voeding. (litt . I) Uit de tabel op blz. 10 blijkt d~

de Q'emiddeld"'l capaciteit van '3en installatie 3.100 B.P.D. voedïng

bedroeg in 1954.

De gekozen ca1Jaciteit heb ik Q"eb9.se~rd 0"0 dl'; Q'rootte der ROC

De ol ievo edin;rs-snelhe id wqarbi j een RDC Q'oed 'nerkt -varies rt, af

-hankelijk van'-de eigenschappen van de te ' ext""aheren olie, van 140

tot 240 gal/ (sq rt) (hr). Bi j toepas ~ ing van de RDC2000 (2000

Q'eeft aan dat de diameter 2000 ffi.'11 bedraaQ"t) is dOe capacitèit dán

3.800 B.P.D. voeding'" of 23 ton per uur. Hierbij is voor de gun

-st i Q"st e ol ievoed in Q'S snelheid 200 gall (8 q ft) (hr j , en voor het

soortelijk gewiCht-der olie 24°A.P.I . ::: 0,91 kg/l ?enomen.

Plaats van de fabriek.

---

--

---

---

----Vroeger werden raffinaderijen veelal geplaatst bij de vind"plaat

-sen der olie. Maar het is voordeli~er om de raffinederijen in

hOOf' ontwikk~lde gebieden te vestigen want dan kunnen tal van

hoogwaard ige :rroducten uit de ruwe ol ie verkregen worden en de

afvalproducten zijn te gebruiken voor d~ bereiding' van petroche

-micals . Bovendien is het transport Van raffinaten duurder dan het

transport van ruwe olie.

De installatie voor de extractie van smeerolie met furfural

is een onderdeel van een raffinadprij , in Nederland zou zulk een

litt

.

P

1 i

tt

.

~

litt

.

D

14

Furf'ural.

Het brandgevaar is

bij

smeerolie en furfural niet erg

gr

oo

t

.

Vloeib

aar

furfural is

g

ev

aarlijk

voor de ogen

,

furfuraldamp is

irriterend

en

tast

het

centrale zenuwstelsel

aan

.

Maar daar fur

-;'nral

niet

zo vl'1chti""L~ , is '<let

v'Jrn:ifti7in'7srrevaar n:erinrr

.

Furfural

~a~

nooit

in-contact

~0br3c~f ~orj8n m~t st9r~ zuu~

of

100 Q

om

l1

at

0 an "" "-n

verhar

co

in"" van b:!. jna eX'fIlo"

i~V8 kra C'''}i; 0-' 1,.1::

Furfural" ook wel fural

gen

oenrl,

smelt

bij

-

3E, 5°C

en lmokt

bij

lê?OC

,

het is

?e

n

kleurloze

vloeistof

die

bruin kleurt aan

de

lucht

en

op

den duur geheel

verharst.

H

,

et wordt

op technische

schaal

bereid

door zemelen,

maiskol,ren

of haverdoppen met verdund

zoutzuur

te koken

.

De pento:"anen

',lJ

ord.o,n dan

gehydr

olyseehi

tot

~entosen

en hieruit ontstaat door

waterafsplitsing'

furfural

~C-C~OH

~

0

11

0

HO

~L~

f'

!!...c.\-\

0 / - 01 0

+

.3 nl.

)~ oH 0

Zoals

reeds

is opgemerkt

moeten

d

3

temperaturen waarbij de

furfural uit

de

extract

..

en raffinaatfase teruggewonnen wordt

,

zo

laag mogelijK: zijn; bij voorkeur niet

boven

do

220°C

.

De ontleditg

van

furfural

ge3ft

vervuiling en corrosie der apparatuur

.

De

on~­

leding

'w

ordt door nafteenzuren

gekatalyseerd

,

de te extraheren

smeerolie moet

dus

neutraal zijn

.

De

ontledin~

van furfural is

autokatalytisch

want

bij

de

ontleding van

furrural ontsta

an

orga-hische zuren

.

Daarom

wordt de furfural

wel

intermitterend of

con-tinu

geneutraliseerd

.

Deze

neutralisatie mag

niet met sterke loog

gesch

ied

en

omdat dan polymerisatie optreedt; het best 1<an kalkwa

-ter

worden

toegevoe~d

aRn het furfural

-

water

condensaat, de ge

-vormd

e

calciumzouten

worden

dan

met

het bodemproduct van de eers-e

atmosferische stripper afgevoerd

.

Door de neutralisatie wordt

ook

de corrosie verminderd

.

And

ere

voorzor

g

smaa tregelen die men kan

treffen

om

dp nad31en van d

e

instabiliteit

van furfural tegen

te

g

a

an zijn

:

d

3

furfural-onslastanken meI- rookgas vullen

de olievoeding

ontluchten

werken

in

"'le

n

goed gesloten

systeem

'Naardoor

men verhindert

da t lu eht met furfural in

conta

ct kan komen

.

Als

g

oede voorzienin

gen getr

offen

worden

kunnen de

fur~uralverli~

zen

beperkt

w

o

rden

tot 0

,

04.% van de afn de RDC toegevoerde h

o

e

-veelheid

.

Corrosie van de apoaratuur

kan

men tegengaan d

o

or een goede

keuze

van d3

constructie

materialen

.

Goede

constructiematerialen

,

· -r

~,

15

Materiaal- en warmte-balans en.

~.---

--In elit dsel word'3n d'3 materiaal- en warmte-balansen vermeld.

van elk toestel afzond~rlijk en vam de faBriek in zijn geheel .

Bij de berekening" d 'Jr enthalpieën werd o°C als standaard tempera·:"

tuur genomen 13n):le berekenin~ geschiedde dan met de volgende for

-mules : water 'Na terdamp furfural furfurald amp voedingsolie extractolie raffinaato1ie ent~alpie in kcal/kg l ,oot 0,46t+596- 2,5p 0,42t o ,42t+l07, 5 0,43t+o,00045t 0,4lt+o,00045t o .44t+o ,00045t

Hie'rbij i~ ,t d~ temperatuur inoC en p de partiële waterdampdruk

in atmo~feren. Litt . R ggeft voor d~ soortelijke warmte van

rr.inerale oliën de volgende formule :

cp(cal/gOC)= (0,427~) + ~,oo09(t-15)

De forrr:1)les voor de enthslpieen van oe oliën zijn hiermee bereken.d...

In de nu volgende> balansen worden achtereenvolgens de mate

-riaalstromen in)cg7hr,d ~ temperatuur inoC en de enth~lpie in

kcal/hr vermeld . ',~a ter, furfural en 01 ie word en af gekort tot res-

-pectievelijk W,~ en O. Achter oe temperatDur werd een ! vermeld

indien de stof~~asvorm is .

~~

/~

t

u

L

ROC

voeding' 23.0000 80 van El ~79 .987B' 26':V 118,1 suppletie l3"Ei' 20 van E6 4.0000 1 .400"Ei' 90 In

.

.

27.000081 .400F~~ naar ~.V 17.0000 2. 500":i' 115 naar F 10.00007P,.900F 26W 105 Uit ~7:ooooeT .400E 26\"1 0 1 van RDC via F 10.0000 78.900F 26W van 0 1 via F 22.9010 80.154F

7''''

In 32. 9010159.0 541\' 33."1 naar 0 ~ via 4' _{- 10'.0000 35.000F 3'''1} naar 0 1 via F 22.9010 80.154F 7W naar E 5 43.900F 23W Uit •

.

32. 9010159.0 54F 33'. ,-f.,A-JLf

r'

.

...

857.440 3.971.793 109 215.100 5.044.442 1 .082.114 ·3.962.328 '5.044.~ 220 8.415.440 220 9.972. 212 18.387.652 165 3.225.003 165 7.385.573 165 7.777.076 18.387.652

r

16 0 2 Väiï 0 1 via F 10.0000 35.000~ 3W 220 4.354.460 van 0 2 via F 89.8460 31.446F 220 12~966.642 In 99":B460

66

.

446F

:S~ -rr;~Iö2 na9.r V 2 6.0000 2.100F 181 693.354

naar 02 via "ti' _{89.8460 31.446F 181 10.382.595}

naar E t:; 31.50oF 3',~ _{181 5.782.917} v naar E 6 4.0000 1,400F 181 462.236 Uit

.

• --g-9 .8460 66 .446F~ _{17. 321.102} ...

IC.oooo 72.900F 26W van RDC 105 3.962.328 naar 01 220 8.415.440

22.9010 80.154F ?I.V van 0 1 155 7.385.E73 naar 01 220 9.972'.212

10.0000 35.000F 3',1[ _{van 0} 1 165 3.225.003 naar 02 220 4.354'.460

89.846Q 31.446F van 0 2 181 10.382.595 naar 02 22012'.966'~642

In t 24.9"55.499 _{Uit "35:"708.754}

Toe te veneren warmte 10; 753'; 255

35.

708.754 B 6 I n : 4.0000 1. 400F Uit: '.0000 1.400F 181 90 , .162.236 215.100

247:1'3"6

Te ontt rekken ",varmte

V 2

van

0 2 6.0000 2.100F 181 stoom 1,000W 120 ~6-.-0-0-0~0~2-.~1-0~oF~~1~.~0~0~ In : naar E 4 2.097F 1,000W extract olie 6.0000 3F

Uit -6."0000 "2:rooF

1.00OW-V 1 van W 17.0000 2 .. 500ti' stoom 2.000W In • _• -'17:0000 2. 500F 2.00OW-nasr E 4. 2.4.95F 2.000i_.'V raff. olie 17.0000 5F 17.0000 2. 500~ 2.000W

w

693.354 646~200 1.339.554 132 ! 122,6 140 120 121 ! 112,8 997.906 341,648 1,339.554 1.344.140 1.292.400 2.636. 540 1.397.809 938; 731 2.636. 540 r7.0000 2. 5coF van RDC 79.987F 26N van A 115 1,082.114 naar VI 140 1~344~140 151,5 5.429.719 ne.ar

El

153,7 5;167;"693 -6.'511.833 6.511.833 E 1

Dl:

79 .987F 2e.~ Uit: 7S:'.987li' 26 W

Te ont tre kken iN a rmt e

153,7 118,1

5.167.::93

.?-'~971';793

1.195. 900

r r -r r ..., , \

-r

E 4 van V 2 2.097F 1.000'N van V 1 2.495H' 2.000'V I n :

-;r:

592H'"3:"000è~ -Ui t : 4 . 592F 3. ooo'V Te onttrekken warmte : C 2

I n

:

4. 592F 3.0001.11[ Uit : 4. 592F 3.0001.~ Te onttrekken warmte: E 3 In : 4. 592F 3.000'V Uit : 4. 592F 3.oo01_.V Te on tt re 1-:-](en warmt e : ~"I

van

B ~toom In : naar C 1 water Uit S 2 <143F 4.0~2'V 1 • 556~J

446F 5

.

57~ c141F 1,o?-2'V EE 4. 5.56'V 446F

5

.

51tJr

van B 5.112F 356W van

C

3 4.828F 6w In -g·~.~9~4~0~~.--~3~6~2=~ naar C 1 525F 356'H naar A 9.415F 6'"" Di

t

:

-9."9"':;4":'014';'" ---""3-=6"';;"21=-' ,'1-C 1

Van

~ 1 ,141:<' 1.022.' van 3 2 E,25F 356'~! In :

966F

1 . ~-U i t : 96 6r<' 1 . 3 7 8.~ Te onttrekken warmte : E 2 Ïi1: 966F 1.372'1If U i t : 9 C 0<' 1. 37 PV Te onttrekken warmte : B van E 2 van

E

3 In naar 3 1 naar 3 2 Ui t : 966F 1.378V 4. 592F 3.000W

5

.

55894

•

.378"1

446F 4.0 ?2"v 5.112F 356'.~ 5. 55& 4.378" 132 121 70 70 60 60 40 40 120 98 100 40 161, 5 112 f 161, 5 98 112 98 98 40 40 40 .~ 0 40 997.906 1 .697.809 2.695.710 ? 512.642 ---rs3.073 2. 512.642 295.718 2. 216.

924

295. 718 197.147

98

.

571

168.373 1 .005.631

T

,1'74.004 718.194 4 5E·. 810 1

:1"74":004

100.123 8~0 . 574

--g-so.-

697 311.109 639. 588 --g50 .697 718.194 311.109 1.029. 303 174.805 854.498 174.805 71.349 103. 4 56 71.349 197.147 ~B:496 168.373 100.123 268.496

E5

van

0 1 43.900F ?3'.~

van

0 ~ 31. 5001"

3'-rv

In

:

'75:40oF

-28.V

Ui t

:

75.400F

26W

Te onttrekken

warmte

:

C 3

naar

A 70.572F 20W

nao.r

3 2 4. R28F' 61,~

Uit

:

~5.400F 26"

In

:

75. 400F 26''1

Te onttrekken

warmte

:

A

van

C 3 70. 572F 20'"

van

3 2 9.415F 6~N

In

• ~.987& 261_V •

Uit

• _• 79.987F 26W

Hele

!i'abriek

135 181 131 , E 161, .5 161, 2 161, 5 161, 5 161, 5 131, 5

Dl:

olie

23.0000 80

suppletie

1~ 20

stoom

V

1 2.000' 120

stoom

V 2 1.000'V 120

stoom

3 1 1. f5&V 120

23

•

0 000 1OF4:-5~r

aan

F

toesevoerd :

7. 777.076

.

.'5.

782. ~17 13. 559.993 13.273.328 22Ë.665 4.790.131 850.574 -;-• 640. 705-13.273.328 7.632.623 4. 790.131 E'39.588 T.429.719 5.429.719 857.440 109 1 .292.400 646.200 1.005.6.31 "3.801 .~ 10.753. 255 r4. 555.035 '

Uit

raff

.

olie

17.0000

extract olie

6.0000

water

3.

1

.sF 3F 112, 8 122, 6 4. 556W 100 938.731 34-1 .648 455.810 -~.oooO

onttrokken

warmte

:

13F-/f. 556W-C 1 C 2 C 3 3: 1 :; 2 -s: 3

S 4

E 5 E 6 1-;736::189 -854.498 2.216.924 7.632.623 1,,195,900 103.456 98. 571 183.073 286-.665 247·~136 14. 555.03.5 18

l i t t .

rs

I

-19

Toelichtinge~_~ij de balansen.

---

---

---

-

--

---

-

-De

RDe

Bij de extractie van smeerolie met furfural heeft men meer

dan 3 componenten, daar de smeerolie een complex mengsel van

kool--waterstoffen is . Bi2 de berekeni:lS Van het extractieverloop 'bij

d~~rgelijke complexe systemen wordt het f:ysteem toch beschouwd als

ternair door geörui1$e maken van een physis che grootheid die

adJitief is (of verondersteld worO.t additief te zijn)lJij het

mengen van extractiemiddelvrij extract en raf~inaat. Bij de extrre

-tie van smee rol ie neemt men voor d'3 z e phys is che grootheid vaak de

~ V. G.G. De extractie is ~an _Erafisch

~ te vervolqen. Zie nevenstaandp fi

-/1

guur. De drie pseudo-eomponenten

zijn dan: olie met lage V.G.G.,

olie met hoge V.G.G. en furfuy'al.

De nodenli5nen bepa~lt men door

eentrapsextracties . Het verloop der

nodenlijnen is voor diverse soorten

smeerolie verschillend . Past men nu

het samenstellinssdiagram toe bij

meertrapsextracties in tegenstroom

~ d~n blj,jJÜ __ èL~t de gevonQ.~n w§'~-Iden

\ afwij~~~ ... ~gD_h€?t __ eJS'peri.:!lent . Dit is

een

gevolg van het feit dat het

sys-teem in werkelijkheid meer dan drie

componenten bevat. Gebleken is dat de grafis che vervolging irlovereen

-stemning met de werkelijkheid is te

brengen door bij de constructie

(z ie nevens taande figuur) van EI' El

.•• Enin plaats van het punt Peen

Dunt f ' te ~ebruiken~ Het punt pi is

~elegen op -een lijn die in P ~ood­

recht staqt op ~f. Het punt P moet door experi~enten geJ.okaliseerd word"'n.

lJe iJ'rafis che verv01 q:inR: van bet extractieverloap is dus

niet erg bevredig-:md . Het -is -beter om direct de gegevËms van

meertrapsextracties uit de litteratuur over te nemen, te meer

daar van de stofoverdracht in een RDG weinis::' bekend is ~

In l i t t. 1 zij.nlgegevens vermeld betreffende de extractie van

diverse sme~rolien met furfural in een gepakte kolom en in l i t t .

N,O 'Norden ook enio:esec;evms vermeld voor de extractie in een RDC.

Op grond V9.n oeze cee:evens zijn de nateriaa12tromen en d3

tempe-raturen voor de ROG berekend. Hierbij is voor de te extraheren

olie een machine-olie genomen met de volgende eigenschappen :

extract

voeding raffinaat

100API= 1,000kC/1 bij GooF

24°APIc o,911kgj1 bij êooF

29°API= 0,882kg/1 bij 60°F

V.I .=95 (6o~SU bij 210°F en 350330 bij