Способ получения серусодержащей присадки

Изобретение относится к области синтеза серусодержащих присадок. Описан способ получения серусодержащей присадки путем взаимодействия α-олефинов с элементной серой при повышенной температуре в присутствии азотсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего катализатора используют 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанол в количестве 0,05-0,10 мас.% по отношению к α-олефину фракции С₁₀-С₁₂. Технический результат - повышение выхода серусодержащей присадки и упрощение технологии процесса.

 

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°C. Сульфидированные α-олефины содержат 20,6% серы [Международная заявка РСТ (WO) №88/02771, кл. C10M 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 дисульфидов окислением соответствующих алкилтиомагнийбромидов 2,3-дибромтетрагидрофураном либо реакцией алкилтиоцианатов с метилмагниййодидом в эфире [Ю.Н.Поливин, Т.С.Шевелева, А.А.Биенко, Р.А.Караханов. Новые методы синтеза дисульфидов - перспективных противоизносных присадок к маслам // Нефтехимия. 1992. Т.32. №3. С.260]. Реализация данного способа в промышленном масштабе вызывает большие сомнения из-за отсутствия сырьевых компонентов и нетехнологичности процесса в целом.

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°C и продолжительности 10-15 часов. Полученную присадку обрабатывают 25-30%-ным водным раствором сернистого натрия при температуре 85-95°C с целью удаления сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов.

Очищенную присадку после отстоя при 70-80°C перегоняют под вакуумом при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст. и температуре 120-140°C для удаления непрореагировавшего сырья. Остаток вакуумной перегонки смешивают с 5% отбеливающей земли и 1% окиси цинка при 110-120°C 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 сулъфидированной присадке - 20-25 мас.%.

3. Многостадийность способа.

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

Для этого способ получения серусодержащей присадки взаимодействием α-олефинов фракции C₁₀-C₁₂ с S₈ осуществляют в присутствии каталитических количеств 0,05-0,10 мас.% 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанола при более низкой температуре 130-140°C в течение 6 часов. Выход серусодержащей присадки составляет 90-94 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 C₁₀-C₁₂, 0,05-0,10 мас.% по отношению к α-олефинам катализатора 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанол и температуру повышают до 130°C. При достижении температуры 130°C в реактор подают порошкообразную либо жидкую серу. Далее температуру повышают до 140°C и в течение 6 часов осуществляют синтез серусодержащей присадки.

Реакционную массу охлаждают до 40°C 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, 0,05 мас.% 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанола и температуру повышают до 130°C. В течение 1 часа в реактор подают 450 г порошкообразной серы, после чего повышают температуру до 140°C и в течение 6 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. Реакционную массу охлаждают до 40°C и отделяют от непревращенной серы фильтрацией. Получено 945,5 г присадки с содержанием серы 40,8 мас.%.

Пример 2. В реактор загружают 600 г α-олефинов фракции C₁₀-C₁₂, 0,07 мас.% 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанола и температуру повышают до 130°C. В течение 1 часа в реактор подают 450 г серы, далее температуру повышают до 140°C и в течение 6 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с α-олефинами. После охлаждения реакционной массы до 40°C и фильтрации получено 965,2 г присадки с содержанием серы 41,9 мас.%.

Пример 3 проводят аналогично примеру 1, но катализатора используют 0,1 мас.% на α-олефины. Получено 987,4 г присадки с содержанием серы 42,1 мас.%.

Пример 4 проводят аналогично примеру 1, но катализатора используют 0,15 мас.% на взятые α-олефины. Получено 987,2 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 C₁₀-C₁₂ осуществляют в присутствии каталитических количеств 0,05-0,10 мас.% на сырье 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанола и при более низкой температуре 130-140°C.

2. Содержание серы в присадке на 15-20 мас.% выше, чем в прототипе.

3. Выход серусодержащей присадки составляет 90-94 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 азотсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего катализатора используют 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанол в количестве 0,05-0,10 мас.% по отношению к α-олефину фракции C₁₀-C₁₂.