Спосіб одержання миюче-диспергуючої присадки

Изобретение относится к нефтехимии, а конкретно к способу получения моющедиспергирующей присадки типа высокомолекулярного основания Манниха (ВОМ), которое может быть использовано в качестве присадки к смазочным материалам. Известен способ получения присадки типа ВОМ (Амоко 9250, Днепрол), включающий 3 стадии: 1. Полимеризация изобутилена в присутствии катализатора для получения полиизо-бутилена (ПИБ) с заданной величиной М М. 2. Алкилирование полученным ПИБом фенола для получения полиизобутиленфенола (ПИБФа). 3. Конденсация ПИБФа с амином и формальдегидом для получения ВОМ. В известном способе получения присадки (Амоко 9250, Днепрол) в качестве катализатора используют безводный хлористый алюминий в виде 3% раствора в бутане, который подают в реактор, куда, при охлаждении, вводят также сырье - изобутилен (в виде 20% ± 1 раствора в бутане). Процесс полимеризации протекает при () 5°C - 0°C. При более высокой температуре резко возрастает количество побочного продукта олигомеров изобутилена (иногда достигает 100%). Полимеризат из реактора поступает на промывку - с помощью щелочи и воды удаляется катализатор. Затем путем отгонки регенерируют непрореагировавший изобутилен, удаляют воду на осушительной колонне, заполненной хлористым алюминием, и, наконец, вакуумной отгонкой удаляют легкую часть полимера. Недостатком этого способа являются большие потери за счет образования побочных продуктов (до 40% - см. примеры 1, 2), а также снижение качества присадки (см. табл.2, примеры 1, 2). Образование олигомеров изобутилена побочных продуктов процесса получения ПИБа происходит особенно интенсивно в начале цикла, т.е. в период выхода на режим (длительность этого периода достигает 46 часов). Кроме того, уже после достижения нормализации процесса, случаются сбои в его работе. Таким образом, 7 10% общего времени каждого цикла установка работает малопродуктивно. Задачей, решаемой изобретением, является увеличение выхода готовой присадки и улучшение ее эксплуатационных свойств. Поставленная задача решается тем, что на стадии полимеризации изобутилена в качестве катализатора используют смесь хлористого алюминия с окисью алюминия в соотношении (13 - 99) : 1. В соответствии с изобретением, первую стадию выполняют по такой схеме. В колонку Д406 (Д-407) загружают катализатор в количестве 2500кг. В примере 1 и 2 (прототип) катализатором служит безводный гранулированный хлористый алюминий, а в последующих примерах (предлагаемый способ) смесь такого же безводного гранулированного хлористого алюминия с 1 - 7% безводной окиси алюминия (примеры 3 - 11). В колонку подают снизу осушенный бутан (90 100кг/час) для приготовления катализаторного раствора при 113°C и давлении 260 - 270кПа. Приготовленный бутановый раствор хлористого алюминия подают в реактор К-402 порциями с усредненным расходом 100кг/час. Одновременно в реактор полимеризации непрерывно с расходом 17м3/час подают осушенную бутан/бутиленовую фракцию, содержащую 18 22% изобутилена. Полимеризацию проводят при температуре от минус 10°C до минус 4°C. Полученный полимеризат подогревают до 10 - 20°C, обрабатывают раствором щелочи при температуре 35 - 40°C, а затем водой (отмывка от катализатора). После отстаивания направляют последовательно в отпарную колонну Д-403 с температурой 127°C, а затем через теплообменник Е-409 - в вакуумную колонну. Таким образом происходит отгонка непрореагировавшего сырья и побочных продуктов (олигомеров). Полученный ПИБ (его М.М. должна быть в пределах 2700 - 2100) используют для ал килирования фенола, предварительно осушенного до содержания остаточной влаги менее 30 частей на миллион (п.п.м.). В качестве катализатора этого процесса применяют трифтористый бор. После отгонки катализатора и не вступившего в реакцию фенола полученный полиизобутенилфенол (ПИБФ) разбавляют маслом И-20А до содержания основного вещества 45 - 50% и через резервуарный парк подают на последнюю, третью стадию синтеза присадки. Эта стадия заключается в конденсации по Манниху с одновременной модификацией продукта борной и олеиновой кислотами. Реализацию ее (стадии) осуществляют известным способом, который заключается в следующем. В реактор помещают ПИБФ и тетраэтиленпентамин в эквимолекулярном количестве, а также олеиновую кислоту (2/3 до 1 моля). К этой смеси, нагретой до 80°C, медленно добавляют равное количество молей формальдегида в виде 37% раствора формалина. После введения в реактор формалина смесь нагревают до 150°C и, продувая азотом, удаляют из нее воду. Полученный промежуточный компонент разделяют на 2 неравных части: 93% и 7%. Меньшую часть смешивают с масляной суспензией борной кислоты и нагревают (этапа борирования). Борированный компонент смешивают с основной массой промежуточного компонента и дополнительно обрабатывают формалином (нагревают, и затем отгоняют воду, как образовавшуюся при химическом взаимодействии, так и добавленную с формалином). Готовую присадку, представляющую собой ВОМ, модифицированное олеиновой и борной кислотами, дополнительно разбавляют маслом И-20А до концентрации 40 42% по основному веществу. Массовое соотношение изобутилена, фенола, формальдегида и амина, которые берут для получения присадки 1 : (0,04 - 0,06) : (0,026 - 0,040) : (0,08 - 0,12). Примеры 1 и 2 (сравнительные). Стадию полимеризации изобутилена выполняют так, как она реализована фирмой Амоко при получении присадок А-9250 и Днепрола. В колонну (сатуратор) Д-406 (или Д-407) загружают 2500кг гранул безводного хлористого алюминия. Снизу подают осушенный бутан, который при 113°C насыщается хлористым алюминием (концентрация 3%) и подается в реактор полимеризации. В реакторе температуру поддерживают в пределах (-)5°C - 0°C. Протекание полимеризации контролируют по выделению тепла. Полимеризат отмывают от катализатора последовательной обработкой раствором щелочи и водой и освобождают от непрореагировавшего изобутилена, бутана и низкомолекулярных продуктов полимеризации в колоннах Д-403 и Д-404. Готовый ПИБ направляют в промежуточные резервуары. Вторую и третью стадию, которые в данном изобретении не подвергаются никаким изменениям, выполняют следующим образом. Из промежуточного резервуара ПИБ подают в реактор, содержащий предварительно осушенный фенол (остаточное содержание влаги не выше 30п.п.м.) и смешанный с катализатором трифтористым бором. Алкилирование протекает при 56 - 60°C. Продукт последовательно освобождают от катализатора, непрореагировавшего фенола и побочных продуктов -низкомолекулярных алкилфенолов. После такой очистки полученный полиизобутиленфенол (ПИБФ), имеющий М.М. 1500 - 2200, разбавляют маслом до концентрации 45 - 50% и направляют в соответствующие промежуточные резервуары. Из резервуаров ПИБФ поступает на установку конденсации по Манниху, которая совмещена с модификацией получаемой присадки борной и олеиновой кислотами. Осуществляют этот процесс таким образом. ПИБФ смешивают с тетраэтиленпентамином (ТЭПА) и олеиновой кислотой (мольное отношение 1 : 1 : 2/3), нагревают до 80°C и медленно добавляют формалин (37% водный раствор формальдегида) с продувкой азота. Затем температуру поднимают до 150°, при которой происходит завершение реакции конденсации и отгонки воды, добавленной с формалином и выделенной при химическом взаимодействии. Полученный продукт называемый промежуточным олеиновым компонентом делят на 2 неравных части: 93% и 7%. Меньшую часть обрабатывают масляной суспензией борной кислоты до ~2,0%. Затем борированный компонент смешивают с "промежуточным олеиновым компонентом" в таком соотношении, чтобы окончательная концентрация бора в готовой присадке составляла 0,15 - 0,20%. Примеры 3 - 11. В сатуратор загружают безводный хлористый алюминий в смеси с безводной окисью алюминия. Суммарная загрузка 2500кг, доля хлористого алюминия от 2325 до 2475, а окиси алюминия от 25 до 175кг (см. табл.3, строки "Загрузка и "Загрузка В этой же табл.3, кроме загрузки и показана длительность периода выхода на режим, общей продолжительности цикла и продолжительность продуктивного периода. Здесь же приведены расход сырья и выходы продукта и отходов. Как видно из данной табл.3, при использовании технологии по прототипу (примеры 1 и 2), время выхода установки на режим составляет 28 и 46 часов. В этот период происходит образование в основном олигомеров изобутилена, т.е. побочных продуктов. Суммарная потеря сырья в этих примерах составляет 40,2 и 40,5%. Если же используют хлористый алюминий в смеси с 1 - 7% окиси алюминия, то сроки выхода установки на режим значительно сокращаются, а потеря сырья на образование отходов снижается на 2% абсолютных или 5% относительных. Выход же продукта III стадии - ВОМ, являющегося основным веществом присадки, увеличивается на 10% относительных (с 18 до 20% абсолютных) см. примеры 5 - 9 в табл.3. В этих примерах доля окиси алюминия в катализаторе полимеризации составляет 3 - 4%. При 3% окиси алюминия наблюдается также и улучшение качества присадки (пример 5). Если доля окиси алюминия меньше 3%, то прирост выхода полибутена и конечного продукта (соответственно первой и последней стадии) оказывается недостаточным. Это же относится и к улучшению качества присадки: хотя оно и наблюдается уже при 1% добавке окиси алюминия, но наиболее четко проявляется в примерах 5 - 9, которые соответствуют 3 и 4% добавки окиси алюминия. При добавке окиси алюминия более 4% качество присадки также оказывается более высоким, чем в прототипе. При этом улучшается также процентный выход продукта (и первой, и последней стадий). Однако, абсолютный выход продукта оказывается меньшим, чем при 3 - 4% добавке окиси алюминия. Это обстоятельство обусловлено, очевидно, сокращением продолжительности цикла.