Способ получения присадки к смазочным маслам

 

Сущность изобретения: присадку получают взаимодействием алифатических спиртов С₃-С₁₀ с пятисернистым фосфором с последующей нейтрализацией полученных диалкилдитиофосфорных кислот оксидом цинка и очисткой полученной присадки. Стадии взаимодействия и нейтрализации проводят в режиме кавитации в механохимическом реакторе при скорости вращения ротора, обеспечивающей величину отношения количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему камеры реактора, равной 1,3-15. Технический результат - сокращение времени получения гидролитически и термически стабильной присадки в 2-3 раза, а также упрощение последующей очистки с получением присадки, имеющей стабильную величину рН, близкую к нейтральной.

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к способу получения многофункциональной присадки к смазочным маслам.

Соли диэфиров дитиофосфорных кислот широко известны в качестве присадок к маслам. Наибольшее распространение имеют диалкилдитиофосфаты цинка, содержащие различные алкильные радикалы и обладающие различной термической стабильностью.

Известны различные способы получения таких присадок, основанные на взаимодействии пятисернистого фосфора со спиртами до диалкилдитиофосфорных кислот с последующей нейтрализацией их основными соединениями цинка.

Проведение реакции нейтрализации в присутствии растворителей, например спиртов, и поверхностно-активных веществ, способствует получению присадок, обладающих термической стабильностью (патент США 4215067, 29.07.80).

Известен способ непосредственной нейтрализации диалкил- или диарилдитиофосфорных кислот основанием цинка пропусканием смеси через стационарный смеситель. Для ускорения нейтрализации могут быть использованы различные промоторы - азотная кислота, карбоновые кислоты или их соли (патент США 4104291, 01.08.78).

Для предотвращения осаждения в масле полученных диалкилдитиофосфатов цинка их смешивают с сукцинимидом (патент США 4495075, 22.01.85).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения присадки к смазочным маслам путем взаимодействия алифатических спиртов С₃-С₁₀ с пятисернистым фосфором с последующей двухстадийной нейтрализацией полученных диалкилдитиофосфорных кислот оксидом цинка, взятым в определенном соотношении к кислотам, и очисткой присадки (патент РФ 2130478, 20.05.99).

Недостатком известного способа является то, что для получения гидролитически и термически стабильной присадки требуется значительное время, причем необходимость выдерживания определенного соотношения оксида цинка к кислотам на каждой стадии может усложнить проведение способа в промышленности.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного способа.

Поставленная задача решается способом получения присадки к смазочным маслам путем взаимодействия алифатических спиртов ₃-С₁₀ с пятисернистым фосфором с последующей двухстадийной нейтрализацией полученных диалкилдитиофосфорных кислот оксидом цинка и очисткой полученной присадки, в котором стадии взаимодействия и нейтрализации проводят в режиме кавитации в механохимическом реакторе при скорости вращения ротора, обеспечивающей величину отношения количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему камеры реактора, равной 1,3-15.

Способ позволяет сократить время получения гидролитически и термически стабильной присадки в 2-3 раза. Кроме того, способ дает возможность упростить последующую стадию очистки и получить присадку, имеющую стабильную величину рН, близкую к нейтральной.

Пример 1 Смесь 181 г (2,4 моль) изобутилового спирта и 104,6 г (0,8 моль) изооктилового спирта при 70^oС в течение 45 мин пропускают циркуляционно вместе с 188 г (0,84 моль) пятисернистого фосфора в среде азота через механохимический реактор при числе оборотов ротора 500 об/мин (отношение количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему камеры реактора составляет 1,3). После охлаждения и фильтрации получают смесь диалкилдитиофосфорных кислот, имеющих кислотное число 208 мг КОН/г.

Затем к 59,1 г диалкилдитиофосфорных кислот при 50^oС добавляют 9,8 г оксида цинка и циркуляционно пропускают через механохимический реактор при тех же условиях в течение 15 мин. Затем удаляют под вакуумом реакционную воду при 70-80^oС.

После очистки центрифугированием при 70-80^oС получают присадку, имеющую величину рН 6,6. Содержание, %: цинка - 10,2; фосфора - 9,8; серы - 21,2.

Пример 2 К 216,2 г смеси диалкилдитиофосфорных кислот, полученных в условиях примера 1, при 60^oС добавляют 36,6 г оксида цинка и циркуляционно пропускают через механохимический реактор при числе оборотов ротора 1000 об/мин (отношение количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему камеры реактора составляет 6,5). Затем удаляют под вакуумом реакционную воду при 70-80^oС.

После очистки центрифугированием при 70-80^oС получают присадку, имеющую величину рН 6,5. Содержание, %: цинка - 9,8; фосфора - 9,2; серы - 19,1.

Пример 3 К смеси 140 г н-бутилового и 48,5 г изопропилового спирта при 40-50^oС добавляют 150 г пятисернистого фосфора и циркуляционно перемешивают в течение 15 мин в среде азота через механохимический эмульгирующий реактор при числе оборотов ротора 1500 об/мин (отношение количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему реактора составляет 15). После охлаждения и фильтрации получают смесь диалкилдитиофосфорных кислот, имеющих кислотное число 235 мг КОН/г.

88,2 г полученной смеси кислот и 24,7 г минерального масла И-20А смешивают при 60-65^oC с 16,3 г оксида цинка и циркуляционно пропускают через механохимический эмульгирующий реактор при числе оборотов ротора 1300 об/мин (отношение количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему реактора составляет 12,6) в течение 20 мин. Отгоняют реакционную воду в вакууме при 70^oС. После очистки центрифугированием при 60-70^oС получают диалкилдитиофосфат цинка с рН 6,5. Содержание, %: цинка 11,3; фосфора 9,2; серы 18,9.

Способ согласно изобретению дает возможность сократить время получения присадки в 2-3 раза, упростить последующую очистку присадки от механических примесей и не вступившего в реакцию оксида цинка, что является важной технологической характеристикой при получении дитиофосфатов, и получить присадку, имеющую стабильную величину рН, близкую к нейтральной.

Формула изобретения

Способ получения присадки к смазочным маслам путем взаимодействия алифатических спиртов С₃-С₁₀ с пятисернистым фосфором с последующей нейтрализацией полученных диалкилдитиофосфорных кислот оксидом цинка и очисткой полученной присадки, отличающийся тем, что стадии взаимодействия и нейтрализации проводят в режиме кавитации в механохимическом реакторе при скорости вращения ротора, обеспечивающей величину отношения количества схлопывающих кавитационных пузырьков к рабочему объему камеры реактора, равной 1,3-15.