Способ получения серусодержащих присадок

 

Изобретение относится к области синтеза серусодержащих присадок, обладающих повышенными противозадирными, противоизносными свойствами, высокой термической и окислительной стабильностью. Способ состоит во взаимодействии α-олефинов фракции С₁₆-C₂₈ с серой при температуре 130-150°С в течение 3 ч в присутствии 0,1-0,9 мас.% по отношению к α-олефину катализаторов, в качестве которых используют моно-, или ди-, или триэтаноламин. Содержание серы в серусодержащих присадках по сравнению с известным способом повышается на 9-12 мас.% и присадки не требуют дополнительной очистки от сероводорода, меркаптанов, применяемого катализатора.

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза серусодержащих присадок, обладающих повышенными противозадирными свойствами, высокой термической и окислительной стабильностью.

Указанные присадки используются для изготовления технологических смазок, в том числе применимых для операций холодной объемной штамповки.

В качестве присадок используют полисульфированные олефины.

Известен способ получения полисульфированных олефинов взаимодействием однохлористой или двухлористой серы по меньшей мере с одним C₂ - C₅ - олефином, обычно изобутеном, для получения аддукта. Синтезированный аддукт контактирует одновременно с галогенуглеводородом, соединением серы, например, сульфидом, гидросульфидом или полисульфидом щелочного металла и, обычно, элементарной серой в водной или водно-спиртовой среде. Смесь нагревают и после расслаивания отделяют органический слой, содержащий полисульфированный олефин, который может быть обработан основанием. Полученные олефины, содержащие значительное количество серы, имеют достаточную вязкость и растворимость в минеральных, а также в синтетических маслах. Они используются как присадки высокого давления в смазочных маслах для зубчатых передач и для обработки металлов [1. Заявка Франции N 2563231, кл. C 10 M 135/04, 1985 г.] .

Существенным недостатком данного способа является многостадийность и наличие значительного количества сточных вод и отходов производства.

Известен способ получения полисульфированных композиций с высоким содержанием серы и низким содержанием хлора [2. Заявка ЕПВ N 0293299, кл. C 10 M 135/04, 1988 г.].

Указанную композицию получают реакцией моно- или дихлорида серы по меньшей мере с одним C₂-C₁₂-моноолефином с образованием аддукта, который затем контактирует с продуктом реакции сероводорода и гидроксида щелочного металла или аммония в безводном C₁-C₄-алифатическом спирте с возможным добавлением элементарной серы и галогенсодержащего углеводорода.

Смесь нагревают, спирт отгоняют с добавлением воды и после декантации и отделения водного слоя получают органический слой, содержащий основное количество полисульфированного олефина.

Основным недостатком данного способа является наличие большого количества отходов производства, стоков, газовых выбросов.

Известен способ получения серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈ с элементарной серой и сероводородом при соотношении исходных компонентов 1:1, 5:0,5 и температуре 171^oC. Осерненные α- олефины содержат 20,6% серы [3. Международная заявка PCT (WO) N 88/02771, кл. C 10 M 135/02, 141/08, 1987 г.].

Недостатками данного способа являются: 1. Применение в качестве реагента и катализатора весьма токсичного сероводорода, что требует особых условий безопасного ведения процесса.

2. Образование в присутствии сероводорода меркаптанов, придающих получаемой серусодержащей присадке трудно переносимый запах.

3. Необходимость удаления сероводорода и образующихся меркаптанов из полученной серусодержащей присадки с целью придания последней требуемых органолептических свойств.

4. Наличие значительного количества газовых выбросов, содержащих сероводород и меркаптаны.

Наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам является способ получения сульфированных этиленовых углеводородов взаимодействием серы с олефинами в растворе аминоспиртов при повышенной температуре [4. EP 0714971 A1, 28.11.1994 г., кл. C 10 M 135/04].

При взаимодействии низкомолекулярного олефина изобутилена с серой в растворе аминоспиртов, например, моноэтаноламина, содержание серы в полученной присадке составляет от 43 до 65 мас.%. Однако, при переходе к более высокомолекулярному олефину - дициклопентадиену, содержание серы в присадке не превышает 19,3 мас.% (см. пример 10 прототипа).

Недостатками данного способа являются: 1. Применение больших количеств инициатора реакции - моно-, диэтаноламина или морфолина: на 1 моль изобутилена подают от 1,78 до 3,81 моля аминоспирта.

2. Необходимость очистки серусодержащей присадки от избытка инициатора.

3. Образование в процессе очистки большого количества сточных вод и отходов производства - отработанных аминоспиртов.

4. Низкое содержание серы в серусодержащей присадке, полученной на основе более высокомолекулярного олефина дициклопентадиена - 19,3 мас.% (пример 10 прототипа).

Целью изобретения является упрощение технологии процесса. Для этого в способе получения серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции C₁₆-C₂₈ с S₈ при повышенной температуре реакцию осуществляют без сероводорода, но в присутствии каталитических количеств моно-, либо ди-, либо триэтаноламина. Использование в качестве катализатора моно-, или ди-, или триэтаноламина позволяет проводить реакцию взаимодействия серы с α-олефинами при более низкой температуре 130 - 150^oC без токсичного сероводорода с получением серусодержащих присадок с содержанием серы 29 - 33 мас.%.

Синтезированные серусодержащие присадки без какой-либо последующей переработки и выделения катализатора могут быть использованы для получения различных технологических смазок, в том числе для холодной объемной штамповки металлов.

Способ осуществляется следующим образом.

В термостатированный реактор, снабженный эффективной мешалкой, холодильником и термометром, загружают α-олефины фракции C₁₆-C₂₈, 0,1 - 0,9 мас.% по отношению к α-олефинам катализатора моно-, или ди-, или триэтаноламина и температуру повышают до 130^oC. При достижении температуры 130^oC в реактор подают порошкообразную, либо жидкую серу. Далее температуру повышают до 140 - 150^oC и в течение 3 часов осуществляют синтез серусодержащей присадки.

Реакционную массу охлаждают до 40^oC и отделяют непревращенную серу фильтрацией.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В термостатированный стеклянный реактор, снабженный эффективной мешалкой, термометром, обратным холодильником, загружают 700 г α-олефинов фракции C₁₆-C₁₈, 0,7 г моноэтаноламина и температуру повышают до 130^oC. В течение 1 часа в реактор подают 300 г порошкообразной серы, после чего повышают температуру до 150^oC и в течение 3 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. Реакционную массу охлаждают до 40^oC и отделяют от непревращенной серы фильтрацией. Получено 998,5 г присадки с содержанием серы 29,8 мас.%.

Пример 2. В реактор загружают 650 г α-олефинов фракции C₁₆-C₁₈, 1,3 г моноэтаноламина и температуру повышают до 130^oC. В течение 1 часа в реактор подают 350 г серы, далее температуру повышают до 150^oC и в течение 3 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. После охлаждения реакционной массы до 40^oC и фильтрации получено 980,2 г присадки с содержанием серы 32,9 мас.%.

Пример 3 проводят аналогично примеру 1, но в качестве сырья используют α-олефины фракции C₁₆-C₂₈, а в качестве катализатора 0,5 мас.% диэтаноламина на α-олефины. Получено 999,5 г присадки с содержанием серы 29,1 мас.%.

Пример 4 проводят аналогично примеру 2, но в качестве катализатора используют 0,3 мас.% триэтаноламина на исходные α-олефины. Получено 981 г присадки с содержанием серы 33 мас.%.

Пример 5 проводят аналогично примеру 3, но в качестве катализатора используют 0,7 мас.% триэтаноламина на взятые α-олефины. Получено 995 г присадки с содержанием серы 29,5 мас.%.

Пример 6 проводят как пример 2, но в качестве катализатора используют 0,9 мас.% триэтаноламина на взятые α-олефины. Получено 985 г присадки с содержанием серы 33 мас.%.

Таким образом предлагаемый способ получения серусодержащей присадки по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: 1. Реакцию взаимодействия с α-олефинами фракции C₁₆-C₂₈ осуществляют в присутствии каталитических количеств моно-, ди-, триэтаноламина.

2. Содержание серы в серусодержащей присадке, полученной на основе высокомолекулярных олефинов, превышает на 10 мас.% прототип.

3. Способ отличается одностадийностью и простотой технологии.

4. В процессе не образуются сточные воды и отходы производства.

5. Полученная присадка не требует дополнительной очистки от применяемого катализатора.

Формула изобретения

Способ получения серусодержащих присадок путем взаимодействия α-олефинов С₁₆-С₂₈ с серой при температуре 130 - 150^oC в присутствии моно-, ди- или триэтаноламина в качестве катализатора, отличающийся тем, что катализатор используют в количестве 0,1 - 0,9 мас.% по отношению к α-олефину.