188109. lajstromszámú szabadalom • Energiatakarékos eljárás kőolajtermékek N-metil-2-pirrolidonnal történő finomításakor az oldószer Kinyerésére
1 188 109 2 A találmány tárgya energiatakarékos eljárás kőolajtermékek N-metil-2-pirrolidonnal (NMP) történő finomításakor az oldószer kinyerésére. Ismeretes, hogy a kenőolajok előállításához a kenőolaj-párlatokból el kell távolítani a kenés szempontjából kedvezőtlen, valamint a gyenge oxidációs és termikus stabilitású alkotórészeket. Erre a célra az 192Ó-as évektől kezdve különböző extrakciós eljárásokat kezdtek alkalmazni különféle oldószerek alkalmazásával, amelyek közül napjainkban legelterjedtebben a fenolt és a furfurolt használják fel. Hazai kenőolajfinomítóink is ezeket az oldószereket alkalmazzák. A fentieken kívül már az 50-es években jelentek meg publikációk olyan finomítási módszerről, ahol oldószerként N-metil-2-pirrolidont (a továbbiakban: NMP) alkalmaznak. Ennek ellenére ipari alkalmazása csak a 70-es évek végén kezdődött. Az új oldószer számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik a korábbi oldószerekkel szemben, éspedig kisebb oldószer-aránnyal ugyanakkora vagy nagyobb finomítási hozam érhető el, nagyobb a terhelhetőség, rugalmasság; nem toxikus, nem korrozív, nem polimerizálódik, vízzel korlátlanul elegyedik stb. A víztartalom bizonyos határig kedvező hatást gyakorol a finomítási eredményekre. Az extrakciós hőmérsékletek alacsonyabbak lehetnek, mint fenol vagy furfurol esetén. Ezek a jellemzők lényeges előnyt jelentenek NMP-vel való finomítás esetén. Minden finomítási eljárás lényeges eleme az oldószer visszanyerése és újbóli felhasználása. Különösen fontos ez az NMP esetében, amely drágább oldószer, mint a fenol vagy a furfurol. Az irodalmak és szabadalmak áttanulmányozása során ezért különleges súlyt fektettünk az NMP-vel dolgozó finomító, illetve a visszanyerésére szolgáló eljárások vizsgálatára. Minthogy az NMP a már meglevő berendezésekben is alkalmazható a korábban használt oldószer helyettesítésére (esetleg a technológia csekély módosításával) és ezeknél a berendezéseknél az oldószer visszanyerésére desztillációs eljárást alkalmaznak, akkor van szükség a viszonylag legkevesebb változtatásra, ha az NMP-t is desztillációval nyerik ki a raffinátból és extraktból. Az NMP elég magas (204 °C) forráspontja könnyű párlatok finomítása esetén ebből a szempontból igen hátrányos. A 3 461 066 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint azonban az NMP desztillációs lépésekkel úgy nyerhető ki, hogy megfelelő eljárással hatékony hőkihasználást biztosítanak, ami az energiaigényt csökkenti. Az NMP egy részét száraz formában (tisztán) nyerik ki, másik részét víztartalommal. A vizes oldószert külön desztillációs oszlopban vízmentesítik, szárítják. A száraz oldószert juttatják vissza az extraktorba. Az eljárás hátránya, hogy az oldószer visszanyerésekor elérendőjellemző hőmérséklet 280 °C nagyságú, és az oldószer visszanyerésére a végtermék kigőzölők nélkül 5 desztillációs oszlopra van szükség. Előrelépést jelentett az a korábbi felismerés, hogy hűtéssel, vízbekeveréssel, vagy a kettő kombinációjával mind a raffinât, mind az extrakt két-két fázisra bontható. Az előbb említett szabadalmi leírásban ismertetett eljárás egyik módosított változata szerint a kevés oldószert tartalmazó raffinât esetében desztillációs lépések helyett vizes mosási alkalmaznak. A mosás után a raffinât oldószermentes lesz, az oldószeres mosóvizet pedig az extrakt desztillációs oldószermentesítő rész nedves oldószereihez vezet* ve dolgozzák fel tovább (szárítják). Ez a módszer csökkenti a raffinât tisztító rendszer berendezéseinek számát. Az eljárás egyik hátránya, hogy az extrakt fázisból az oldószert továbbra is desztillációs úton nyerik vissza (amelyhez legalább négy desztillációs oszlopra és az oldószer visszanyerésekor legalább 280 °C-ra mint jellemző hőmérsékletre van szükség). Ugyanakkor a megnövelt vízmennyiséget a cirkulált oldószerből is el kell távolítani. Az előbbi bekezdésben említett megoldást fejlesztik tovább a 3 470 089 sz. amerikai szabadalmi leírásban. Ekkor a raffinátot nem mossák, hanem kevesebb (NMP-ra vonatkoztatva legalább 2 s%) vizet adnak hozzá, és szétülepítik olajos és nedves oldószeres fázisra. Az olajos fázisból a maradék oldószert desztillálják, a nedves oldószert a száraz oldószerhez keverve az extraktorba recirkuláltatják (betartva az 1 s%-ig terjedő víztartalmat, amely még nem rontja az oldószer extrakciós tulajdonságait, sőt kedvező hatást mutat). Az extraktot ekkor is desztillációs lépésekkel oldószermentesítik, ami az eljárás egyik hátránya, valamint az is, hogy az oldószermentesítéskor elérendő jellemző hőmérséklet meghaladja a 270 °C-ot, és ez esetben is legalább négy desztillációs oszlopra van szükség a végtermék kigőzölő oszlopok nélkül. Az elválasztó eljárások további fejlődését jelenti a 3 476 681 sz. amerikai szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. Felismerték, hogy az NMP raffinát-fázistól való elválasztását meggyorsítja vizes NMP-kondenzátum visszakeverése, amelyet a raffinât és extrakt befejező sztrippelésekor nyernek. Hátránya az eljárásnak a szükséges desztillációs oszlopok nagy száma (4), valamint az oldószer desztillációs úton való visszanyerésekor biztosítandó magas, 300 °C-os hőmérséklet. További fejlődést jelent a 3 476 680 sz. amerikai szabadalmi leírásban ismertetett megoldás, amely szerint vizes mosással távolítják el az NMP-t, a vizes NMP olajtartalmát pedig könnyű szénhidrogénes extrakcióval csökkentik 0,1-5 tf% közé. Az NMP-ből visszanyert olajból a könnyű szénhidrogént, a vizes NMP-ból pedig a vizet egy-egy desztillációs oszlopban távolítják el. Az oldószer elválasztását és tisztítását két befejező lépésre vezették viszsza, nagymértékben csökkentve ezzel a szükséges desztillációs kapacitást, valamint az egész eljárás energiaigényét. Az eljárás hátránya, hogy tűzveszélyes könnyű szénhidrogéneket és nagyszámú (5) extraktort alkalmaz, továbbá a folyamatban cirkuláltatott víz és könnyű szénhidrogén mennyisége eléri az NMP mennyiség két-, illetőleg ötszörösét. Ennek az eljárásnak egyik változata szerint külön kinyerik a raffinátból kimosott NMP és az extraktból nyert NMP olajtartalmát, de ehhez még egy desztillációs oszlopra van szükség, ami újabb hátrányt jelent, növeli a technológiai folyamat bonyolultságát. A 3 451 925 sz. amerikai szabadalmi leírásban 5 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
