Способ получения серу-, фосфори азотсодержащей присадки к смазочным маслам

 

Изобретение,касается производства смазочных веществ, в частности получения серу-, фосфори азотсодержащей присадки для них, и может быть использовано в нефтехимии . Цель - придание присадке антифрикционных свойств. Для этого ведут обработку алкилфенола пентасульфидом фосфора при 135-165°С. В качестве алкилфенола используют продукт алкилирования фенола тримерами пропилена. Затем продукт обрабатывают амином при 170-190°С в течение 1-3 ч, причем сначала обрабатывают амином при в течение 0,5-2 ч, а затем в указанных условиях. В этом случае достигается повышение антифрикционных свойств присадки (коэффициент трения снижается в 1,5-3 раза при 100- 300°С). 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 10 М 137/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706728/04 (22) 03.05.89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Московский институт нефти и газа им. И.M. Губкина (72) В,А. Парфенова. П.С. Белов и О.E. ЦыГэнковэ (53) 621.892.099.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1456435, кл. С 10 М 137/06, 1989, Патент США М 3813336, кл. 252 — 32.7Е, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРУ-, ФОСФОР-И АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ ПРИСАДКИ К

СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ (57) Изобретение, касается производства смазочных веществ, в частности получения

Изобретение относится к способу получения серу-, фосфор- и азотсодержащей присадки к смазочным маслам, обладающей противоизносными, антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

Целью изобретения является придание присадке антифрикционных свойств.

Изобретение предусматривает получение серу-, фосфор- и аэотсодержащей присадки следующим образом.

Продукт алкилирования фенола тримерами пропилена обрабатывают пятисернистым фосфором при 135-165 С в присутствии продукта фосфоросернения в количестве 5 — 15 мас,g (в расчете íà продукт алкилирования), отделяют от остатков невступившего в реакцию пентасульфида фосфора, охлаждают до 20-25 С, добавляют

„„!Ж„„1694630 Al серу-, фосфор- и азотсодержащей присадки для них, и может быть использовано в нефтехимии. Цель — придание присадке антифрикционных свойств. Для этого ведут обработку алкилфенола пентасульфидом фосфора при 135 — 165 С. В качестве алкилфенола используют продукт алкилирования фенола тримерами пропилена. Затем продукт обрабатывают амином при 170-1900С в течение 1-3 ч, причем сначала обрабатывают амином при 20 — 40 С в течение 0.5 — 2 ч, а затем в указанных условиях. В этом случае достигается повышение антифрикционных свойств присадки (коэффициент трения снижается в 1,5-3 раза при 100300 С), 1 табл,. амин при постоянном перемешивании и ведут обработку при 20 — 40 С в течение 0,5 — 2,0 ч, затем температуру поднимают до 170—

190 С и ведут обработку реакционной смеси в течение 1,0 — 3,0 ч.

На стадии фосфоросернения температура 135 — 165 С выбрана исходя из полноты взаимодействия (растворения) пентасульфида фосфора с алкилфенолом, На стадии взаимодействия с амином температура и продолжительность реакции выбраны исходя из того, что при снижении температуры и уменьшении продолжительности реакции наблюдается снижение выхода целевого продукта, а также ухудшение эксплуатационных свойств присадки. Увеличение температуры и продолжительности реакции нецелесообразно из-за удорожания присад1694630 ки в связи с увеличением энергетических затрат, а также с ухудшением эксплуатационных свойств присадки, В качестве амина используют следующие соединения: этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин.

Пример 1. 11 r продукга алкилирования фенола тримерами пропилена, 28,2 r пентасульфида фосфора и 5,5 г (5 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

165 С и перемешивают в течение 0,5 ч. Выделяющийся сероводород поглощают водным раствором щелочи. Продукт реакции отстаивают 0,5 ч, отделяют от непрореагировавшего пентасульфида фосфора декантацией, добавляют 50 мл толуола и 12 r этилендиамина, Реакционную массу перемешивают при 20 С в течение 2 ч, затем температуру поднимают до 190 С и перемешивают реакционную смесь 1 ч, Затем температуру реакционной массы снижают до комнатной. Получают 142,7 г присадки. Выход 91,1 . Содержание, мас, : N 2,40; Р

5,25; S 8,70.

Пример 2. 220 г продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 56,4 г пентасульфида фосфора и 33,0 г (15 мас, ) продукта фосфоросернения нагревают до

135 С и перемешивают 3 ч. Выделяющийся в процессе реакции сероводород поглощают водным раствором щелочи, Продукт реакции отстаивают 1 ч, отделяют декантацией от непрореагировавшего пентасульфида фосфора, добавляют 100 мл бензола и 26 г диэтилентриамина, Реакционную массу перемешивают при 40 С в течение 0,5 ч, затем температуру поднимают до 170 С и перемешивают 3 ч. После этого температуру реакционной массы снижают до комнатной. Получают 321 г присадки. Выход 95,7 . Содержание, мас. : N

3,20; P 4,90; S 8,40.

Пример 3. 22 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 5,65 r пентасульфида фосфора и 2,2 r (10 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

150 С и перемешивают в течение 1 ч, В процессе реакции удаляют образующийся сероводород из реакционной зоны. Продукт отстаивают, отделяют от механических примесей, добавляют 25 г минерального масла и 3,7 г триэтилентетрамина, Продукт реакции перемешивают при 30 С 1 ч, затем температуру поднимают до 180 С и перемешивают 2 ч. Затем температуру реакционной массы снижают до комнатной, Получают 53 г присадки в масле, Выход

90,5 . Содержание, мас., N 2,40; Р 2,35;

S 3,80.

Пример 4. 550 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 141 г пентасульфида фосфора и 27,5 (5 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

165 С и перемешивают 0,5 ч. Продукт реакции отстаивают при 70 С в течение 1 ч, отделяют от механических примесей, добавляют 680 г минерального масла и 70 r диэтилентриамина. Реакционную массу перемешивают при 20 С в течение 2 ч, затем температуру поднимают до 190 С и перемешивают 1 ч, После этого продукт охлаждают до комнатной температуры. Получают 1295 г присадки в масле. Выход 88,2, Содержание, мас. ; N 1,58; P 2,35; S 4,20.

Пример 5. 275 г продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 71 г (15 мас, ) пентасульфида фосфора и 41,3 r продукта фосфоросернения нагревают до

135 С и перемешивают 3 ч. К продукту реакции добавляют 400 r минерального масла и при 70 С отстаивают 1 ч, отделяют от механических примесей, охлаждают до 20 С. К продукту добавляют 46 г триэтилентетрамина при постоянном перемешивании реакционной смеси и выдерживают при этой температуре.2 ч, Затем температуру поднимают до 190 С и перемешивают 1 ч. Продукт охлаждают. Получают 792 г присадки в масле. Выход 95 . Содержание, мас, ; N 2,42;

Р 2,70; S 4,10, Пример 6. 55 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 14,1 r пентасульфида фосфора и 2,75 r (5 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

150 С и перемешивают 1 ч. К продукту добавляют 50 мл толуола и отстаивают 0,5 ч, затем декантацией отделяют от механических примесей. К раствору добавляют 6,0 r этилендиамина и перемешивают при 40 С

0,5 ч, затем температуру поднимают до

175 С и перемешивают 3 ч, Получают 70,1 г присадки. Выход 90, Содержание, ма с :

N 2,15; P 4,90; S 7,80.

Пример 7. 44 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 11,3 г пентасульфида фосфора и 6,6 r (15 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

135 С и перемешивают 2 ч. К продукту добавляют 50 г минерального масла, отстаивают при 70 С 1 ч и отделяют от механических примесей, затем охлаждают до 20 С..Добавляют 5,1 г триэтилентетрамина, перемешивают при 20 С в течение 2 ч, затем при 190 С в течение 1,0 ч. Охлаждают до 20 С. Получают 107,5 г присадки в масле. Выход 91,9 .

Содержание, мас. : N 2.02; P 2,38; S 3,80.

Пример 8, 1100 г продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 282 r пентасульфида фосфора и 55 r (5 мас. ) 1694630 продукта фосфоросернения нагревают до

165 С и перемешивают 0,5 ч. Добавляют

750 мл бензола, при 30 С отстаивают 1 ч, отделяют раствор от механических примесей. Добавляют 128 r триэтилентетрамина, перемешивают при 40 С в течение 0,5 ч, затем при 185 С 2 ч. Охлаждают до комнатной температуры. Получают 1433 г присадки. Выход 91,6 Содержание, мас. : N

4,24; Р 4,80; S 6,90.

fl р и м е р 9. 34 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 8,5r пентасульфида фосфора и 3,3 r (9,7 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

145 С и перемешивают 1,5 ч. Добавляют 27 мл бензина. После отделения механических примесей, как в предыдущих опытах, добавляют 4,2 г диэтилентриамина, перемешивают при 35 С в течение 1 ч, затем при 180 С в течении 2,5 ч. Охлаждают до комнатной температуры. Получают 46,1 г присадки.

Выход 92,2 Содержание, мас. : N 2,96; P

4,28; $7,20, Пример 10. 111,0 r продукта алкилирования фенола тримерами пропилена, 28,2

r пентасульфида фосфора и 5,5 r (5 мас. ) продукта фосфоросернения нагревают до

165 Си перемешивают 0,5 ч. Продукт отстаивают, отделяют механические примеси, добавляют 50 мл толуола, 12 r этилендиамина.

Реакционную массу нагревают до 190 C и перемешивают при этой температуре 1 ч, Получают 139,3 r. Выход 88,9 . Содержание. мас. : N 1.62; Р 5,3; S 8,6.

Результаты испытаний противоизносных,. антифрикционных и антикорроэионных свойств полученных присадок в масле

M-11 представлены в таблице, Противоизносные свойства масел с присадками определяют на четырехшариковой машине трения конструкции ИМАШ.

Шарики иэ стали ШХ-15 диаметром 12,7 мм, нагрузка на верхний шарик 200 Н, скорость вращения верхнего шарика 1500 мин, продолжительность испытаний 4 ч. Критерием определения противоизносных свойств служит диаметр пятна износа нижних шариков 4)

5 Антифрикционные свойства определяют на машине КТ-2 по ГОСТ 23.221-84, В машине используют шарики из стали ШХ-15 диаметром 8 мм. Скорость вращения верхнего шарика 1 мин, температуру масла с

10 присадкой изменяют от 20 до 280 С. Критерием антифрикционных свойств служит коэффициент трения (f).

Антикоррозионные свойства масел с присадками по отношению к меди и свинцу

15 определяют на приборе ДК-НАМИ при

160 С.

Иэ данных, представленных в таблице, следует, что проведение обработки продукта фосфоросернения амином при 170 — 190 С

20 без предварительной обработки при 20—

40 С(пример 10) приводит к получению присадки с низкими антифрикционными свойствами, особенно при 100 — 300 С.

Присадки, полученные настоящим

25 способом, обладают; антикорроэионными и противоизносными свойствами. Преимуществом настоящего способа получения присадки перед известным является обеспечение присадке антифрикционных

30 свойств.

Формула изобретения

Способ получения серу-, фосфор- и азотЪ содержащей присадки к смазочным маслам путем обработки алкилфенола пентасульфи35 дом фосфора при 135-165 С с последующим взаимодействием продукта фосфоросернения с амином при 170-190 С в течение 1-3 ч, отличающийся тем, что, с целью придания присадке антифрик40 ционных свойств, в качестве алкилфенола используют продукт алкилирования фенола тримерами пропилена и продукт фосфоросернения предварительно обрабатывают амином при 20 — 40 С в течение 0,5 — 2,0 ч.

1694630

I

1 !

I fg

D (g

1 Х Э а

1 Ф Э

1

I

I

1

I (ГЪ 1

СС

Э Ф

X ОС4

X аX а сои

X 3( (3

О «СЭ а ео

a(go

О 1- О.

ы и

Z 3Z

1-OZ

Д; Ф О., — —

I I ! 1

1 И 1

Z (L3 ц а

1 Э gt LA 1

I XJ(ЧГ

0Ъ

С3 о

3 «

1

Ю

1 СО

1

1 (3

CL

L (Л

СС

k

Э

z у

С3

«- — — — — ——

1

О

1 О

1 °

C-Î

С 3

3

1

1 О

I 0

-4 СО

СО Cs

О Ь

О О I

I

I Ч.3

3 Л

CD D

О CD

1

1

I ! Сг

1 (Ч

CFl

С1

1

>Я о

Cg и

Э

23

Z и о

С(3

z о

Ф

1(3

CL

O сЧ О

Т 3

РРО о ф о

1 1

1

1

1

I

lA I

Ig

CL 1

? CL э с у

I CC

О X

Y y

Ф

z Э(4

Ц стии

lg fg (g и (D (Ч

Ф а х ° u

Ц 3-О-"

lg Фсэ

u (g

a O g! а си

3С

CL X

Ф О. иск

z a ао э с

1, 1

1 I

I 1

О 1

1 О 1 с! 1 ! 1

1 I

I 1

1 1

1 О 1

1 Ч:3 1 (Ч

I 1

I 1 (1

I 1

О

1 (Ч I

I (Ч

I I

1 1

1 1

1 1

1 1

1 О 1

I I

I I

I I

I 1

1 1

1 1

1 I

1 I

1 1

1 1

1 J I

1 1

ID 1 -Ф 1

1 I

"1 — —

Ig I I

Ф 1 I

1 1

u I I

1 I

1 3 1

1 1

1 м сч м (ч м м - (ч

СЧ (Ч (Ч М. (Ч LAN

CO iО Ф СС О «Ф (Ч СО CO

Г Л(01 ЛЛI ЛЛСО ооооооооо

ОООООООООО (ГЪ Ч:3 (Ч Ч3 («t i0 (Ч O СЧ (Ч

Л t» CO Л Л Л Л Л СО (Fl

ООООООООО1—

ОООО ОООРОО

-т О:т W - Ч:3 CO -т Со

СО CO CO Со Л Г«- С» Г» Со СО

ООООООООО

ОООООРОООО (О О V O - З СЧ т СЧ LO LA

CO СО Со (ГЪ C» CO Со СО CO CO

ОООО О О О О О

ООООООDODD

С0 (Ч "О Со O(оis О IA (J! m m m СО Со Со СО OL LA

ОООDООООО

ODOODOOOOO (O (Ч М-Г (Ч Cs - e сЧ С3 (Т\ О\ () С Ъ Л Л Л Л (О -»

О О Съ О О О О О О

ОООО О О О О О О

- СОСО C4 -J Cs i(> СЧ

СОСОiO Г Г LSГ D

ОOООООР

ОООООDOО

"О 0 -3 СО СО 1 -й (Ч

Г ЛО 0ООЛС3

OOO Ю О OО

ОООООООО

-Ф О l0 (D -Ф 0 \ 0 l

LA LA lA иi Ю LA LA W W

ОООOООРОО(О\ D J3 ChСО м-т-з ммм

ОРОООО

lA lA D O O LA O Ю В мм м—

1

I

I

1

О I

--4 LA «0 t»- ÑO CA I

3

1

1 1

I

I

1 I

CO I

lA 1 (Ч L1

Р 1

1 е

КР I

Г4 1

О 1

1 (D 1

СО 1

C«t 1

1

1 LA 1

Ч3 1 (Ч 1

О I

1

LA 1

Со

О

I

ГЪ

О

1

LA I

Ю 1

I (Г(3 (D 1

Р I

1

1

1 1

1

1

I 1

I

3

I 1

« 1

1 1 3

X 1 а

О OZ 3 с

u(g c»1

Ф gt Ф I.ze u