Спосіб одержання високолужної детергентно-диспергуючої присадки до моторних мастил

Изобретение относится к области нефтехимии и может быть использовано при получении высокощелочных детергентно-диспергирующих присадок для моторных масел. Широко известны способы получения высокощелочных детергентно-диспергирующих сульфонатных присадок. Так, известен способ получения сульфонатной присадки, включающий сульфирование нефтяного масла, нейтрализацию полученных после отделения кислого гудрона сульфокислот водным раствором аммиака с последующей экстракцией полученных сульфонатов аммония изопропиловым спиртом и обменной реакцией сульфоната аммония с гидроксидом кальция. После обработки гидроксида кальция диоксидом углерода в присутствии полученного сульфоната кальция в среде углеводородного растворителя и промотора - метанола получают высокощелочной сульфонат, который очищают от механических примесей и удаляют растворители [1]. Полученная присадка характеризуется недостаточными диспергирующими свойствами и низкой термоокислительной стабильностью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является способ получения высокоосновной детергентно-диспергирующей присадки путем взаимодействия синтетической сульфокислоти с избыточным количеством гидроксида щелочноземельного металла в нефтяном масле в среде углеводородного растворителя при повышенной температуре в присутствии кислородсодержащего промотора и соли органической или неорганической кислоты и полибутенилсукцинимидполиэтиленполиамина с последующей карбонатацией продуктов взаимодействия при температуре 40 - 70°C и выделение очищенной присадки [2]. Введение в структуру присадки на основе сульфоната щелочноземельного металла соли алкенилсукцинимидполиамина позволяет несколько улучшить детергентно-диспергирующие свойства и повысить термоокислительную стабильность. Однако присадка, получаемая известным способом, по уровню диспергирующих свойств все же не удовлетворяет возросшим требованиям техники. В основу изобретения положена задача усовершенстовавания способа получения высокощелочной детергентно-диспергирующей присадки к моторным маслам таким образом, чтобы обеспечивалось улучшение диспергирующи х свойств получаемой присадки. Поставленная задача решена предлагаемым способом. В основу изобретения получения высокощелочной детергентно-диспергирующей присадки к моторным маслам путем взаимодействия при повышенной температуре алкиларилсульфокислоты или ее аммонийной соли с гидроксидом щелочноземельного металла в нефтяном или синтетическом масле в присутствии угле водородного растворителя и обработки смеси полученного алкиларилсульфоната щелочноземельного металла с нефтяным маслом диоксидом углерода при повышенной температуре в присутствии кислородсодержащего промотора с использованием сукцинимидного производного с последующим выделением очищенной присадки, отличающийся тем, что обработку диоксидом углерода проводят при температуре 40 - 88°C с использованием в качестве сукцинимидного производного сульфамида олигобутенилсукцинимидэтилентриамина, полученного на основе полибутена молекулярной массы 800 - 1200 и взятого в количестве 10 15мас.% в расчете на смесь алкиларилсульфоната щелочноземельного металла с нефтяным или синтетическим маслом. Применение сульфамидов олигоалкенилсукцинимидполиаминов в процессе карбонатации нефтяных и синтетических сульфонатов с целью повышения диспергирующих свойств сульфонатных присадок не описано в патентной и научно-технической литературе. Как будет показано ниже (см. табл.2) при использовании указанного вещества в количестве 10 - 15мас.%, найденный авторами режим процесса карбонатации в сочетании с известными признаками, обеспечивает получение нового неожиданного технического результата - улучшение диспергирующи х свойств получаемой присадки и особенно высокотемпературных (при Ниже приведены примеры, иллюстрирующие данное изобретение. Пример 1 (сравнительный). Различные компоненты получают по стадиям каждый в отдельности: 1) смесь, состоящую из 157,7г синтетической сульфокислоты молекулярной массы 385 и 55,0г масла-разбавителя И-20А. Общее кислотное число смеси 2) смесь растворителей, включающих 562мл толуола и 187мл метанола; 3) хлоргидрат полиалкенилсукцинимидамина. Для его получения 35г полиизобутенилсукцинимидамина с содержанием активного вещества 50мас.% и щелочным числом растворяют в 50г смеси толуола и метанола, приготовленной, как описано выше, и при постоянном перемешивании добавляли 16,5г 0,5н. соляной кислоты, необходимой для получения соли полиизобутенилсукцинимидамина. В реактор, оснащенный холодильником, мешалкой, термометром и трубкой для подачи диоксида углерода, вводят приведенные выше компоненты и 107,5г технического гидроксида кальция. Поддерживая температуру реакции 50 - 55°C, в реактор под давлением 4см водяного столба подают диоксид углерода. Процесс карбонатации прекращают, когда поглощенный объем газа соответствует нейтрализации 80% избытка гидроксида кальция. Полученный карбонатированный продукт был разбавлен 200г толуола и очищен от механических примесей на центрифуге ОС-6 в течение 1 часа при 3000об/мин. Затем от очищенной присадки был отогнан растворитель. Условия отгонки: максимальная температура нагревания - 180°C, вакуум - 676мм рт.ст. Пример 2. Различные компоненты для синтеза сульфонатсукцинимидной присадки получают по стадиям, каждый в отдельности. а) Получение сульфамида олигоизобутенилсукцинимиддиэтилентриамина. В трехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, термометром и обратным холодильником загружают 120г 50% ного раствора олигобутенилсукцинимиддиэтилентриамина (молекулярная масса олигоизобутена 850) и 4,5г сульфокислоты, имеющей общее кислотное число (мольное соотношение 1 : 0,25). Полученная смесь при тщательном перемешивании выдерживается при температуре 120°C в течение 30 минут в атмосфере азота с последующим удалением реакционной воды. При этом образуется амид сульфокислоты, имеющий кислотное число общее щелочное число б) Получение нейтрального сульфоната кальция. В четырехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, термометром и обратным холодильником загружают 52г (0,125М) раствора супьфокислоты в масле И-20А (кислотное число 5г (0,067М) гидроксида кальция и 200г толуола. Раствор сульфокислоты, имеющий кислотное число был получен путем тщательного смешения 80г сульфокислоты с 60г масла И-20А. Полученную смесь при тщательном перемешивании выдерживают в течении 1 часа при температуре 50 - 60°C. Получено 256,7г толуольного раствора сульфоната кальция, содержащего 32,5г сульфоната кальция и 24,2г масла И-20А. Характеристика полученного нейтрального сульфоната кальция следующая: общая щелочность кинематическая вязкость при 100°C - 31,9 × 106 мм 2/с. в) Получение высокощелочного сульфонатсукцинимида кальция. К полученному толуольному раствору сульфоната кальция добавляют следующие компоненты: 31г (0,35М) гидроксида кальция, 39,5г (1,23М) метанола, 11,5г (0,086М) полученного сульфамида олигобутенилсукцинимиддиэтилентриамина, что соответствует 10мас.% на смесь сульфоната кальция с маслом-разбавителем, и 58г масла И20А. Карбонатацию проводят при температуре 40 50°C путем барботирования 28г (0,63М) диоксида углерода. По окончании карбонатации была проведена отгонка метанола. Максимальная температура процесса удаления метанола 100°C. Полученный карбонатированный продукт разбавляется 200г толуола и очищается от механических примесей на центрифуге ОС-6 в течение 1 часа при 3000об/мин. Затем от очищенной присадки отгоняется толуол. Условия отгонки: максимальная температура нагревания продукта - 180°С, вакуум - 676 мм рт.ст. Пример 3. Аналогично примеру 2 с тем, отличием, что вместо метанола при карбонатации в качестве промотора используется 1,8г (0,03М) уксусной кислоты. Температура проведения процесса карбонатации - 82 - 88°C. Кроме того в реакционную смесь добавляют 2,8г (0,15М) технологической воды. По окончании карбонатации полученный продукт разбавляется толуолом, очищается на центрифуге и от него удаляется толуол как описано в примере 2. Пример 4. Аналогичен примеру 2 с тем отличием, что в процессе получения высокощелочного сульфонатсукцинимида кальция добавляют 17,2г сульфамида олигобутенилсукцинимиддиэтилентриамина (15мас.% на смесь сульфоната кальция с маслоразбавителем И-20А). Температура проведения процесса карбонатации - 40 - 50°C. Пример 5. Из кислого масла ступени сульфирования экстрагируют маслорастворимые сульфокислоты как описано в [3]: в трехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, термометром и обратным холодильником, загружают 180г (200мл) кислого масла ступени сульфирования, 126г (140мл) изопропилового спирта, 40,9г (43мл) нейтрализующего агента (водного раствора аммиака) и 60г (60мл) технологической воды с учетом вносимой вместе с аммиаком. Полученную смесь нагревают до 45°C и в течение 30 минут перемешивают в температурном интервале 45 - 55°C. Затем полученную смесь переносят в делительную воронку с рубашкой, куда подается непрерывно горячая вода, и оставляют для разделения на экстракт (сульфонат аммония) и рафинат (непросульфированное масло) в течение 10 часов, поддерживая температуру 76°C. Экстракт, содержащий сульфонат аммония, получен на маслорастворимых сульфокислотах, имеющих молекулярную массу приблизительно 520. Раствор сульфоната аммония в изопропиловом спирте переносят в трехгорлую колбу и отгоняют под вакуумом (70мм рт.ст.) растворитель. К полученному после отгонки в трехгорлой колбе сульфонату аммония добавляют 200мл толуола, 20г гидроксида кальция (избыток) и 11мл дистиллированной воды. Обменную реакцию проводят в температурном интервале 50 - 60°C в течение одного часа. От полученного продукта отгоняют толуол и технологическую воду под вакуумом (остаточное давление 76мм рт.ст.). Максимальная температура удаления растворителей не более 100°C. Полученный нейтральный сульфонат кальция содержит 47,7мас.% активного вещества. Молекулярная масса нейтрального сульфоната кальция -1078. Дальнейшее получение высокощелочного сульфонат-сукцинимида кальция проводят как описано в примере 2, температура процесса карбонатации - 40 - 50°C. Пример 6. Аналогичен примеру 2 с тем отличием, что в процессе получения высокощелочного сульфонатсукцинимида кальция добавляют 14,4г сульфамида олигобутенилсукцинимиддиэтилентриамина (12,5мас.% на смесь сульфоната кальция с масломразбавителем И-20А). Температура процесса карбонатации - 40 - 50°C. Пример 7. Аналогичен примеру 2 с тем отличием, что для получения сульфамида олигоизобутенилсукцини-иддиэтилентриамина используют олигоизобутенилсукцинимиддиэтилентриамин, полученный на основе олигоизобутена со средней молекулярной массой 800. Температура процесса карбонатации - 40 - 50°C. Пример 8. Аналогичен примеру 2 с тем отличием, что для получения сульфамида олигоизобутенилсукцииимиддиэтилентриаимина используют олигоизобутенилсукцинимиддиэтилентриамин, полученный на основе олигоизобутена со средней молекулярной массой 1200. Температура процесса карбонатации - 40-50°C. Физико-химические свойства полученных присадок представлены в табл.1. Для сравнения представлены также физико-химические свойства присадки, полученной по данным патента Франции №2265848 [2] и сульфонатной присадки С-150. Как видно из данных табл. 1, присадки, полученные по предлагаемому способу и по известному способу, имеют близкие физико-химические свойства. Функциональные свойства данных присадок представлены в табл. 2. Для сравнения в данной таблице также приведены функциональные свойства суль фонатной присадки типа С-150, полученной на основе сульфокислоты с молекулярной массой 385, сульфонатсукцинимидной присадки, полученной по [2] с использованием олигобутенилсукцинимиддиэтилентриамина и алкенилсукцинимидной присадки С-5А. Из сравнения данных, представленных в табл.2, следует, что сульфонатсукцинимидная присадка, полученная по предлагаемому способу, обладает лучшими диспергирующими свойствами при 250°C и особенно при 280°C, т.е. обладает улучшенными высокотемпературными диспергирующими свойствами. Термоокислительная стабильность при 250°C предлагаемой сульфонатсукцинимидной присадки значительно лучше, чем у сульфонатной присадки типа С-150 и присадки, полученной по способупрототипу, но несколько уступает термоокислительной стабильности присадка С-5А. Присадка, полученная по предлагаемому способу, обладает лучшими антиокислительными и моющими свойствами как по сравнению с сульфонатной присадкой типа С-150, так и алкенилсукцинимидной С-5А (см. табл.2). Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получить сульфонатсукцинимидную присадку, обладающую преимуществами как по сравнению с сукцинимидной, так и по сравнению с сульфонатной присадкой, что позволит снизить содержание этих присадок в моторных маслах без снижения их качества и получить экономический эффект.