Способ получения серусодержащих присадок

Способ получения серусодержащих присадок

Реферат

 

Изобретение относится к синтезу серусодержащих присадок, обладающих повышенными противозадирными, противоизносными свойствами, высокой термической и окислительной способностью. Присадки получают взаимодействием альфа-олефинов фракции С₁₆-С₁₈ с серой при температуре 150-160^oС в присутствии диэтаноламина, либо триэтаноламина, либо N-метилпирролидона в количестве 1-5 вес.% на сырье. Технический результат - упрощение технологии процесса и снижение токсичности.

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 применяемых для холодной обработки металлов давлением.

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 контактируют 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. С 10 М 135/04, 1985 г. ].

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

Известен способ получения полисульфированных олефиновых композиций с высоким содержанием серы и низким содержанием хлора [2. Заявка ЕПВ N 0293299, кл. С 10 М 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 галогенсодержащим углеводородом. Смесь нагревают, спирт отгоняют с добавлением воды и после деконтации 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.

Наиболее близким по технической сущности и полученным результатам является способ получения серусодержащей присадки взаимодействием альфа-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈ с элементарной серой и сероводородом при соотношении исходных компонентов 1:1,5:0,5, температуре 171^oC, в присутствии катализатора н-бутиламина, взятого в количестве 0,34 вес.% на олефин. Осерненные альфа-олефины содержат 20,6% серы [3. Патент США N 4191659, кл. С 10 М 1/38, 4.03.80 г.].

Недостатками данного способа [см. пример 27] 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 присадки трудно переносимый запах.

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

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

5. Необходимость применения высокого давления для поддержания применяемого катализатора н-бутиламина (t_кип. = 77,8^oC) в жидком состоянии.

Изобретение решает техническую задачу упрощения технологии процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения серусодержащей присадки взаимодействием альфа-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈ с серой при повышенной температуре в присутствии катализатора, согласно изобретению в качестве катализатора используют диэтаноламин, либо триэтаноламин, либо N-метилпирролидон в количестве 1-5 вес.% на сырье.

Использование в качестве катализатора диэтаноламина, либо триэтаноламина, либо N-метилпирролидона взамен сероводорода, позволяет проводить реакцию взаимодействия серы с альфа-олефинами при более низкой температуре 150^oC - 160^oC, без токсичного сероводорода с получением серусодержащей присадки с содержанием серы 24,5 - 29 вес.%.

Полученная 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 металлов. Способ осуществляют следующим образом.

В термостатированный реактор, снабженный эффективной мешалкой, холодильником и термометром загружаются 1-5% катализатора, альфа-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈ и температура повышается до 140^oC. При достижении температуры 140^oC в реактор подают порошкообразную, либо жидкую серу в течение 2-3 часов. Далее температуру повышают до 150-160^oC и в течение 12 часов осуществляют реакцию. Реакционную массу охлаждают до 80^oC и отделяют от непревращенной серы деконтацией.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В термостатированный стеклянный реактор при энергичном перемешивании загружают 1000 г альфа-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈, 50 г диэтаноламина и температуру повышают до 140^oC. Далее в течение 2 часов в реактор подают 350 г порошкообразной серы, повышают температуру до 150^oC и в течение 12 часов осуществляют реакцию взаимодействия серы с альфа-олефинами. Далее реакционную массу охладили до 60^oC и отделили от непревращенной серы деконтацией. Получено 1393 г присадки с содержанием серы 24,5 вес.%.

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но в качестве катализатора используют 50 г триэтаноламина и серы подают 371 г. Получено 1420,2 г присадки с содержанием серы 26,1 вес.%.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но в качестве катализатора используют 50 г N-метилпирролидона. Получено 1394 г присадки с содержанием серы 24,7 вес.%.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 1, но в присутствии 70 г триэтаноламина, серы 420 г и при температуре процесса 160^oC. Получено 2480 г присадки, содержащей 28,2% серы.

Пример 5. Проводят аналогично примеру 4, но в присутствии 80 г триэтаноламина, серы 440 г. Получено 1515 г присадки с содержанием серы 28,9 вес. %.

Пример 6. Проводят аналогично примеру 5, но в присутствии 450 г серы. Получено 1516,0 г присадки с содержанием серы 28,9 вес.% Таким образом, предлагаемый способ получения серусодержащей присадки по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: 1. Реакцию взаимодействия альфа-олефинов фракции С₁₆ - С₁₈ осуществляют в присутствии катализатора диэтаноламина, либо триэтаноламина, либо N-метилпирролидона взамен весьма токсичного сероводорода.

2. Процесс проводят при более низкой температуре 150 - 160^oC.

3. Содержание серы в серусодержащей присадке повышается на 5-9 вес.%.

4. В процессе не образуются газовые выбросы, содержащие меркаптановую серу.

5. Полученная присадка не требует дополнительной очистки от сероводорода, меркаптанов, применяемого катализатора.

Изобретение применимо в машиностроении для изготовления технологических смазок, в том числе применяемых для холодной обработки металлов давлением.

Формула изобретения

Способ получения серусодержащей присадки взаимодействием альфа-олефинов фракции C₁₆ - C₁₈ с серой при повышенной температуре в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют диэтаноламин, либо триэтаноламин, либо N-метилпирролидон в количестве 1 - 5 вес.% на сырье.