Способ получения серусодержащей присадки

Использование: в области синтеза противозадирных и противоизносных серусодержащих присадок. Сущность: присадку получают взаимодействием α-олефинов фракции С₁₀-С₁₂ с серой при температуре 130-140°С в присутствии 0,5-2,0 мас.% катализатора - тио-бис(алкилфенолята) кальция. Технический результат - повышение выхода серусодержащей присадки и упрощение технологического процесса. 4 пр.

 

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

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

Известен способ получения серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции C₁₆-C₁₈ с элементной серой и сероводородом при соотношении исходных компонентов 1:1, 5:0,5 и температуре 171°С. Сульфидированные α-олефины содержат 20,6% серы [Международная заявка РСТ (WO) №88/02771, кл. С10М 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 серусодержашей присадки с целью придания последней требуемых органолептических свойств.

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

Известен способ получения серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции С₂₈-С₄₀ при температуре 170°С в течение 2 часов в присутствии катализатора дифениламина [К.И.Садыхов, Р.Ш.Мамедова, М.А.Кабаков. Противоизносная и противозадирная присадка к смазочным маслам. // Химия и технология топлив и масел. 1986. №11. С.10].

Недостатками способа являются:

1. Низкое содержание серы в сульфидированных α-олефинах - 8,6%.

2. С целью удаления непрореагировавшей серы реакционную массу растворяют в гексане, фильтруют, растворитель удаляют ректификацией, что усложняет в целом процесс получения серусодержащей присадки.

Наиболее близким по технической сущности и полученным результатам является способ получения противозадирной присадки ОТП [А.М.Равикович, Е.И.Петякина, И.Д.Маслова, П.П.Багрянцева. Противозадирная присадка ОТП для трансмиссионных масел. // Химия и технология топлив и масел. 1968. №1. С.50].

Присадку ОТП получают сульфидированием фракции полимеров пропилена, содержащей главным образом тетрамеры и пентамеры пропилена при температуре 150-160°С и продолжительности 10-15 часов. Полученную присадку обрабатывают 25-30%-ным водным раствором сернистого натрия при температуре 85-95°С с целью удаления сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов.

Очищенную присадку после отстоя при 70-80°С перегоняют под вакуумом при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст. и температуре 120-140°С для удаления непрореагировавшего сырья. Остаток вакуумной перегонки смешивают с 5% отбеливающей земли и 1% окиси цинка при 110-120°С в течение 0,5 ч и затем фильтруют. Выход присадки 50-60 мас.% на сырье.

Недостатками данного способа являются:

1. Низкий выход серусодержащей присадки 50-60%.

2. Недостаточно высокое содержание серы в сульфидированной присадке 20-25 мас.%.

3. Многостадийность способа.

Задачей изобретения является повышение выхода серусодержащей присадки и упрощение технологии процесса.

Указанная задача решается получением серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции C₁₀-C₁₂ с S₈. Согласно изобретению процесс осуществляют в присутствии каталитических количеств 0,5-2,0 мас.% тио-бис(алкилфенолята) кальция (присадка С-150) при более низкой температуре 130-140°С в течение 6 часов. Выход серусодержащей присадки составляет 92-95 мас.%; содержание серы в присадке достигает 42 мас.%.

Синтезированная серусодержащая присадка без какой-либо последующей переработки и выделения катализатора может быть использована для получения различных технологических смазок, в том числе для холодной объемной штамповки и высадки металла.

Способ осуществляется следующим образом.

В термостатированный реактор, снабженный эффективной мешалкой, холодильником и термометром, загружают α-олефины фракции С₁₀-С₁₂, 0,5-2,0 мас.% по отношению к α-олефинам катализатора тио-бис(алкилфенолята) кальция и температуру повышают до 130°С. При достижении температуры 130°С в реактор подают порошкообразную либо жидкую серу. Далее температуру повышают до 140°С и в течение 6 часов осуществляют синтез серусодержащей присадки.

Реакционную массу охлаждают до 40°С и отделяют непревращенную серу фильтрацией.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В термостатированный стеклянный реактор, снабженный эффективной мешалкой, термометром, обратным холодильником, загружают 600 г α-олефинов фракции C₁₀-C₁₂, 0,5 мас.% тио-бис(алкилфенолята) кальция и температуру повышают до 130°С. В течение 1 часа в реактор подают 450 г порошкообразной серы, после чего повышают температуру до 140°С и в течение 6 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. Реакционную массу охлаждают до 40°С и отделяют от непревращенной серы фильтрацией. Получено 965,2 г присадки с содержанием серы 39,8 мас.%.

Пример 2. В реактор загружают 600 г α-олефинов фракции C₁₀-C₁₂, 1,0 мас.% тио-бис(алкилфенолята) кальция и температуру повышают до 130°С. В течение 1 часа в реактор подают 450 г серы, далее температуру повышают до 140°С и в течение 6 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. После охлаждения реакционной массы до 40°С и фильтрации получено 986,9 г присадки с содержанием серы 41,9 мас.%.

Пример 3 проводят аналогично примеру 1, но катализатора используют 2,0 мас.% на α-олефины. Получено 996,6 г присадки с содержанием серы 42,1 мас.%.

Пример 4 проводят аналогично примеру 1, но катализатора используют 3,0 мас.% на взятые α-олефины. Получено 997,1 г присадки с содержанием серы 42,2 мас.%.

Таким образом, предлагаемый способ получения серусодержащей присадки по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

1. Реакцию взаимодействия элементной серы с α-олефинами фракции С₁₀-C₁₂ осуществляют в присутствии каталитических количеств 0,5-2,0 мас.% на сырье тио-бис(алкилфенолята) кальция и более низкой температуре 130-140°С.

2. Содержание серы в присадке на 15-20 мас.% превышает прототип.

3. Выход серусодержащей присадки составляет 92-95 мас.%; в прототипе - 50-60 мас.%.

4. Способ отличается одностадийностью и простотой технологии.

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

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

Способ получения серусодержащей присадки путем взаимодействия α-олефинов с элементной серой при повышенной температуре в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют тио-бис(алкилфенолята) кальция в количестве 0,5-2,0 мас.% по отношению к α-олефину фракции С₁₀-С₁₂.