Способ получения высокоосновных сульфонатов кальция Советский патент 1982 года по МПК C07C139/00 C10M1/40 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООСНОВНЫХ СУЛЬФОИАТОВ КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способу ггалучен1 я иысокоосновных сульфонэтов кальция, которые используются в качестве присадок к смазочным мас лам.5

Известен способ получения высокоосновных сульфонатов каЛьция, согласно которому смесь сульфоната кальция, гидроокиси кальция, углеводородного масла и спирта с 1-5 атомами углерода )0 подвергают взаимодействию с углекислым газом до превращения 50-83% гидроокиси кальция в карбонат при З 93°С с последующим фильтрованием смеси fl.

Наиболее близким к НредлагаеАому является способ получения высркоосновных сульфонатов кальция, согласно которому смесь, содержащую 5-30 вес.ч. маслорастворимого сульфоната кальция, 20 10-50 вес.ч. углеводорода с т.кип. не ниже 150°С, вес.ч. метанола, около 0,25 ч. нелетучего масла с т.кип. выше , 1-25 ч. окиси кальция, гидроокиси кальция, обрабатыва- 25

ют углекислым газом в расчете 0,75,0,95 моль на 1 моль гидроокиси или оксида кальция при температуре не выше 35°С, добавляют 20-85 вес.ч. нелетучего масла на 100 ч. смеси, нагреваот для удаления основной части летучих веществ и затем пропускают через смесь углекислый газ для превращения всей гидроокиси или оксида кальция в карбонат с последующим фильтрованием 12.

Однако этот способ характеризуется относительно невысокой растворимостью целевого продукта в масле, что ухудшает качество продукта, а также низкой скоростью фильтрования полученных дисперсий.

Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение качества целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения высокоосновных сульфонатов кальция смесь, содержащую сульфокислоту или сульфонат кальция, гидроокись кальция в 5 50%-ном по весу избытке, углеводородный растворитель, спирт с 1-3 атомами углерода и воду в количестве 4-35 от веса гидроокиси кал ция, обрабатывают углекислым газом при 20-35°С, затем удаляют летучие вещества и фильтруют, обработку угл кислым газом проводят в присутствии воды, взятой в количестве от веса гидроокиси кальция, и использо ние 5-50 -ного избытка гидроокиси Кальция, Причем предпочтительно использую метиловый спирт, С целью повышения скорости фильт рации, реакционную смесь по заверше нии добавления углекислого газа и гидроокиси кальция выдерживают при 20-35°С. К сульфокислотам, использующимся в данном способе, относятся маслорастворимые сульфокислоты естествен ного или синтетического прйисхождения, например нефтяные алкилсульфокислоты или алкарилсульфокислоты. Алкилсульфокислота, предпочтительно должна содержать, по меньшеймере, 25 атомбв углерода на молекулу, а алкарилсульфокислота (например алкилбензолсульфокислота) -,по меньшей мере, 18 атомов углерода в алкильной цепи. Наиболее предпочтител ными являются сульфокислоты с молекулярным весом от 300 до 700, например 400-500. Предпочтительно, чтобы сульфокислота или сульфонат применялись в виде раствора в минеральном масле с содержанием 50-30%. Углеводородный растворитель может представлять собой ароматический или алифатический углеводород. Предпочг тительными являются ароматические углеводороды, например толуол, ксилол, этилбензол. К пригодным алифатическим углеводородам относятся пара(| новые, как н-гексан, н-гептан н-декан, н-додекан, уайт-спирт, нефтяные или изо-парафины и циклические парафины, как циклогексан. Применяемый C -Cj-спирт, предпочтительно, представляет собой метанол, поскольк в случае применения других спиртов во время карбонизации наблюдается тенденция к гелеобразо&анию. Согласно настоящему изобретению получают продукты, растворимые в парафиновых маслах с вязкостью при 37 78С выше 500 сП или равной этому значению. Эти продукты также обладают улучшенной фильтруемостью. Точное количество воды, необходимое для этой реакции, зависит от количества избытка применяемой гидроокиси кальция и степени ее чистоты. Применение стехиометрического избытка гидроокиси кальция ведет к получению продукта с повышенной растворимостью в масле, в частности парафиновых минеральных маслах. Выражение стехиометрический избыток выше и ниже обозначает избыток относительно количества, необходимого для взаимодействия с сульфокислотой и углекислъ1м газом. Повышение маслорастворимости достигается введением, избытка гидроокиси кальция в реакционную смесь и регулированием количества углекислого газа таким образом, чтобы осталось некоторое количество непрореагировавшей гидроокиси кальция, или же карбонизацией реакционной смеси до завершения поглощения углекислого газа с последующим добавлением дополнительного количества гидроокиси кальция перед фильтрацией. Чтобы продукт отличался повышенной растворимостью в масле, он должен показывать щелочность по фенолфталеину. Реакционная смесь представляет собой раствор в масле компонентов, причем к пригодным маслам следует отнести углеводородные масла, в частности, минерального происхождения. Очень пригодным следует считать масла с вязкостью порядка сП .при 37,78с. Альтернативным вариантом являются масла для смазки, описываемые ниже. Количественные соотношения компонентов в реакционной смеси критическими не являются, но предпочтительными являются значения следующего порядка: на каждые 350 ч. по весу сульфокислоты приходится 150-350, предпочтительно, 250-300 ч. спирта вместе с 300-800, предпочтительно, 00600 ч, углеводородного растворителя и 180-210 ч. по весу гидроокиси кальция . Реакционную смесь выдерживают во время карбонизации в пределах диапазона 20-35 С, предпочтительно 20-30 0, поскольку при применении более высоких температур, наприглер , продукт становится вязким, в то время как в случае температур ниже 10°С он становится молочного цвета. 8 случае ведения карбонизации до точки насыщения и последующего добавления избытка гидроокиси кальция на каждые 550 ч. по весу сульфокислоты, содержащейся в реакционной смеси, поглощается 95-115 и. по весу углекислого газа. По завершении карбонизации и добавления избытка гидроокиси кальция, реакционную смесь, предпочтительно для повышения скорости фильтрации, выдерживают при температуре порядка 20-35°С, более предпочтительно, 25-30°С в течение, по меньшей мере, получаса. Детергенты на основе сверхосновно го сульфоната кальция, получаемые по предлагаемому способу, пригодны для применения в качестве добавок и присадок к смазочным масЛам минерального и синтетического происхождения. Смазочное масло может быть животным, растительным или минеральным, например фракции нефтяного топлива от наф ты до шпиндельного масла и смазочных масел типа касторового масла, рыбьего жира или окисленного минерального масла. В частности,.продукты находят применение в парафиновых минеральных маслах, в которых ранее известные сульфонаты кальция растворяются лишь в ограниченной степени. К пригодным синтетическим сложноэфирным смазочным маслам относятся сложные диэфиры, как диоктиладипат, диоктилсебакат, дидецилазелат, тридециладипат, дидецилсукцинат, дидецилглутарат и их смеси. С другой стороны, синтетический сложный эфир может представлять собой сложный полиэфир, например,- получейный взаимодействием мк|огоэтомных спиртов, как триметилолпропан и пентаэритрол, с монокарбоновыми кислотами, как масля ной, капроновой, каприловой и пеларг новой, с получением соответствующих сложных три- и тетраэфиров. Применение могут найти как и комп лексные сложные эфиры в качестве основных масел, так и полученные этерификацией в сложный эфир путем взаимодействия дикарбоновой кислоты со спиртом или монокарбомовой кислотой. Вместе с добавками, получаегфцим по предлагаемому способу,в смазочное масло можно добавить и другие добавки. Выбор этих добавок зависит от «а значения смазочного материала. К соответствующим добавкам относятся алкилсукцинимидные диспергаторы, сополимерные агенты повышения показателя вязкости и добавки против износа на основе диалкилдитиофосфат.а цинка. В примерах скорость фильтрации измеряют в воронке Бухнера либо в течение 1 ч, либо дополучения 500 г фильтрата. Применяют бумажный фильтр размером 77 см при 150С и 7 г вспомогательного фильтрующего агента в виде слоя на бумажном фильтре. Пример 1. 52 ч. по весу алкиларилсульфокислоты и 90 ч. по весу толуола смешивают в реакторе до полного растворения сульфоки слоты.. Затем добавляют 1 ч. метанола и 6,7 ч. воды, смесь перемешивают, добавляют28,5 ч, гидроокиси кальция ( степени чистоты с содержанием 3% по весу карбоната кальция) и выдерживают температуру около . Через реакционную смесь пропускают углекислый газ со скоростью Ц,2 ч, в час до прекращения его адсорбции Лпримерно k 1 при 25-30°С. По завершении карбонизации вводят еще 6 ч. гидроокиси кальция и смесь перемешивают 1 ч при . Затем добавляют 6 ч. парафинового минерального масла, смесь нагревают для удаления летучих веществ, отгоняют при толуол и воду, а остаточный толуол удаляют отгонкой ,легких фракций в токе азота при . В конце добавляют 7,5 ч. указанного вспомогательного фильтрующего средства, продукт фильтруют описанным методом, получая фильтрат общей щелочности (ОЦ) порядка 300-320 мгКОН/г. Если карбонизацию приостанавливают до завершения поглощения углекислого газа или варьируют количество добавляемой после карбонизации гидроокиси кальция и количество воды, вводимой в реакционную смесь, продукт обладает 01Ц около 300, а его фильтруемость, внешний вид и растворимость в тяжелом парафиновом минеральном масле с вяз-. костью 600 сП при ЗУ. и с содержанием 60% парафиновых атомов углерода приведены в табл. 1., Во всех случаях добавления воды продукт обладает приемлемой вязкостью. Растворимость определяют добавлением 5 г фильтрата в 95 г масла с последующим визуальным наблюдением растворимости при комнатной температуре. Пример 2. В условиях примера 1 применяют гидроокись кальция 98%-мой степени чистоты и с содержанием менее 1% по весу карбоната каль ция, при этом все количество гидроокиси кальция добавляют в исходную реакционную смесь, а карбонизацию прекращают при поглощении реакционно смесью В2% стехиометрического количества углекислого газа, затем добав ляют различные количества воды, полумэя продукты, свойства которых при ведены в табл. 2. В этом примере 15 г вспомогателього фильтрующего средства добавляют на каждые 500 г сульфоната перед фильтрацией. Масло 1 - парафиновое масло, применявшееся в примере 1, масло 2 - смесь из 70 ч. масла примера 1 и 30 ч. парафинового масла с содержанием 60% парафиновых атомов 9 8 углерода и с вязкостью при 17. 2500 сП. Пример 3. В условиях примера 2 применяют гидроокись кальция, использованную в примере 1, включая 7,5 по весу воды в пересчете на вес гидроокиси кальция. В зависимости от времени, в течение которого смесь выдерживают примерно при до фильтрации, получают различные результаты по скорости фильтрования (табл. 3). Оба продукта прозрачны после фильтрации. В аналогичном опыте, где продукт нагревают до 50 С в течение 1 ч, скорость фильтрации составляет только 48 кг/ч/м. Скорость фильтрации та же, вне зависимости от добавления разбавляющего масла до или после выдержки. Таблица 1

В пересчете на 8 пересчете на первоначальное количество гидроокиси кальция, общее количество гидроокиси кальция.

6,5

52 Время при , ч I Скорость ф1льтрации, кг/ч/м Формула изобретения 1. Способ получения высокооснойных сульфонатов кальция путем работки смеси, содертащей суль{|К кислоту или сульфонат кальция, гидроокись кальция, углеводородный раство({тель и спирт, углекислым газом при температуре 20-35 С с последущим удала нием летучих веществ и ((мльтроаанйем о т л и ч а ю щ и и с я тем, цто.

919592ТО

Т а б л и ц :а 2

Прозрач-Прозрач- Прозрачный ныйный повышения качества целевого продукта, обработку углекислым газом проводят в присутствии воды, взятой в коли4ectBe -35 от веса гидроокиси каль ция, а гидроокись кальция используют а избытке. 2.Способ по п. ,t, о т л и Чающийся тем, что используют метиловый спирт. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышений скорости фильтрации, реакционную смесь по завершении добавления углекислого газа и гидроокиси кальция выдерживают при температуре 20-35°С. (Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Vf 3537996, кл. 252-33.4, 1972. 2.Патент СЙЙ Vf 3830739, кл. 252-33., 197.