專利名稱：超高堿值烷基水揚酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高堿值烷基水揚酸鈣的制備方法，屬于潤滑油領(lǐng)域。
眾所周知，潤滑油清凈劑烷基水揚酸鹽一直是各類內(nèi)燃機油所用的主要添加劑，其中已廣泛應用的是低、中、高堿值的鈣鹽產(chǎn)品。該類劑具有較好的高溫清凈性、抗氧抗腐性能。近年來，隨著發(fā)動機設計向小型化、大功率、高速度方向發(fā)展，以改進燃油經(jīng)濟性及提高做功效率，因而需要熱穩(wěn)定性好、堿值高、粘度及濁度低的潤滑油清凈劑，故超高堿值產(chǎn)品日益受到人們親睞。有關(guān)超高堿值磺酸鹽生產(chǎn)制備專利較多，但有關(guān)超高堿值烷基水場酸鹽的專利技術(shù)未見報到。
本發(fā)明的目的是要提供一種超高堿值烷基水揚酸鈣的制備方法，從而可為潤滑油提供一種性能優(yōu)良的添加劑。
本發(fā)明所述的超高堿值烷基水場酸鈣的制備方法如下將帶有電動攪拌、冷凝脫水器的三口燒瓶安裝好，投入計量的汽油(工業(yè)品)及甲醇(工業(yè)品)，并開啟攪拌器，升溫至40-50℃，投入計量的工業(yè)氧化鈣(純度93％以上)，同時加入計量的水，觀察燒瓶內(nèi)混合物逐漸變稠，由塊狀變成糊狀，并伴隨有溫升現(xiàn)象，攪拌大約30分鐘后，加入計量的烷基水揚酸，攪拌反應，維持反應溫度45-60℃，進行中和反應約1小時，爾后加入計量的氧化鈣、甲醇及氨類助促進劑，在45-60℃下維持反應30分鐘，然后通入一定量的二氧化碳氣體，進行高堿度化反應約2小時，反應結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水，加汽油稀釋，冷卻后離心，最后減壓蒸脫溶劑，得產(chǎn)品。
一種超高堿值烷基水場酸鈣的制備方法，其特征在于將計量的溶劑及甲醇加入反應器內(nèi)攪拌并升溫至40-50℃，投入計量的工業(yè)氧化鈣后，再加入計量的水，繼續(xù)攪拌，維持反應30分鐘左右，然后加入計量的烷基水揚酸，并維持反應溫度至45-60℃之間，進行中和反應1小時，再補加計量的氧化鈣、甲醇及助促進劑。繼續(xù)反應半小時后，通入一定量的二氧化碳，進行高堿度化反應約2小時，反應結(jié)束后，升溫到110℃，蒸脫甲醇及水，然后加溶劑稀釋，冷卻后離心，最后蒸脫溶劑得產(chǎn)品，促進劑使用甲醇，助促進劑使用氨及銨鹽，各組分的配料比有一定的比例，以90份(重量)烷基水揚酸(含油40％左右)計，氧化鈣為27-30份，甲醇為50-120份，水為9.5-12.0份，氨類助促進劑為1.5-6.5份，溶劑為40-140份，二氧化碳為44-100份，反應溫度控制在45-60℃之間，最好為50-55℃之內(nèi)，反應步驟分為三步熟化反應、中和反應、高堿度化反應。該反應體系可適合不同級別的氧化鈣它可以是試劑級、工業(yè)一級或工業(yè)二級，反應用溶劑可以是餾程為60-160℃的直餾汽油，反應原料烷基水揚酸的結(jié)構(gòu)為
其中R為C8-20的烷基鏈。
甲醇必須是純度大于95％的化學試劑或工業(yè)品，助促進劑可以是氨水、碳酸銨或者碳酸氫銨，最好選用化學純的碳酸氫銨。甲醇、水量及助促進劑是影響產(chǎn)品堿值及粘度的主要因素。適宜甲醇用量為70-95克/90克烷基水揚酸，適宜水的用量為10.0-11.7克/90.0克烷基水揚酸。合成產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗氧化、熱穩(wěn)定及清凈分散性能。
本發(fā)明的超高堿值烷基水揚酸鈣的合成反應過程如下熟化反應〖1〗中和反應
高堿度化反應〖3〗
甲醇的作用甲醇作為無機相和有機相的載體，使反應混合物中氣、液、固三態(tài)及油溶液和水溶液兩相能混合均勻，同時，甲醇有降低氧化鈣的表面能，潤濕表面，促進熟化反應能緩慢而平穩(wěn)地進行，最后，甲醇作為載體，亦可促進膠體粒子的形成。
水在反應中的作用水是一種反應試劑，熟化反應需在有水的條件下才能進行，而且只有在保證水量的條件下，才可能使生成的氫氧化鈣均勻分散，原地生成粒徑較小的碳酸鈣晶格，并參與成膠反應4，這樣合成的產(chǎn)品粘度也較小。
試驗中還考察了不同的通氣速率及時間對合成產(chǎn)品的堿值、粘度的影響，發(fā)現(xiàn)二氧化碳的通氣速率及時間對產(chǎn)品的堿值及粘度影響不大。
實驗中對超高堿值烷基水揚酸鈣鹽的熱穩(wěn)定性、抗氧化性、清凈性進行了評定，結(jié)果見表1、表2
表1、超高堿值產(chǎn)品的性能評定結(jié)果
從表1中的評定結(jié)果可以看出，在同樣加入量的條件下，以NH4HCO3作助促進劑，所得產(chǎn)品具有較低的成焦量及氧化評分，表明該鹽具有較好的清凈性及抗氧化性。
表2、超高堿值產(chǎn)品在船用油中的應用
由表2結(jié)果可知，分別以T109B和超高堿值烷基水揚酸鈣為主劑調(diào)制而成的TBN70號船用油，在基本性能相似的情況下，主劑的加入量降低了2.1m％，大大節(jié)約了成本，延緩了換油周期。
本發(fā)明方法制備的超高堿值烷基水揚酸鈣添加劑，在相同的堿值要求下，可降低添加劑在油品中的加入量，較高堿值烷基水揚酸鈣(T109B)降量20m％，由于其良好的高溫清凈性、抗氧化性及熱穩(wěn)定性等，可通用于汽油機油及柴油機油中，將會產(chǎn)生較好的社會效益及經(jīng)濟效益。另外，該劑與其它添加劑復合使用，可以保證機油具有多種性能，對提高潤滑油酸中和能力有重要意義。
下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明進行限制，本發(fā)明的精神和保護范圍列于權(quán)利要求書中。
實施例1在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500ml三口瓶中加入汽油100ml、甲醇80ml(分析純)，攪拌升溫至40-50℃，投入23.0g工業(yè)氧化鈣(蘭州小坪山氧化鈣廠生產(chǎn))，10.3g水，攪拌，這時可見混合物變稠，伴隨有溫升現(xiàn)象，約30min后，加入90.0g烷基水揚酸(酸值73.4mgKOH/g，含油40％)，攪拌，控制反應溫度為50-55℃，反應1h，進行中和反應，反應完成后，再加入5.0g氧化鈣、6.5g碳酸氫銨、10ml甲醇，在50-55℃下進行二次鈣化反應，30min后通入二氧化碳，通氣速率為250ml/min，保持反應溫度為50-55℃，進行高堿度化反應約2h。反應結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇和水，加入150g汽油稀釋，冷卻。反應產(chǎn)物于4000r/min轉(zhuǎn)速下離心約30min，去渣后蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鈣含量為12.44％，堿值為354mgKOH/g，運動粘度(100℃)為91.01mm/s。
實施例2按實施例1操作，對氧化鈣的不同投料方式及投料量進行了考察，結(jié)果見表3。
表3、氧化鈣投料方式及投料量的考察結(jié)果
從表3結(jié)果可以看出，采用二次鈣化方式，反應重復性好，且對促進劑的適應性增強。而增加氧化鈣的用量后，產(chǎn)品堿值明顯增高。表明二次鈣化方式是穩(wěn)定可靠的，建立在二次鈣化方式基礎(chǔ)上的工藝路線是優(yōu)于一次鈣化工藝的。
實施例3按實施例1操作，選用不同助促進劑，合成的產(chǎn)品堿值均達到350mgKOH/g，鈣含量接近或達到12.5m％的要求，實驗結(jié)果見表4。
表4、不同助促進劑對產(chǎn)品性質(zhì)的影響
從表4中可以看出，隨著助促進劑的改變，產(chǎn)品堿值及鈣含量沒有明顯的變化，但粘度差別較大，因此可根據(jù)不同的粘度要求選用助促進劑。
實施例4按實施例1操作，對甲醇、水量、助劑NH4HCO3用量，CO2通氣時間等進行了考察，試驗結(jié)果見表5。
表5、不同反應條件對產(chǎn)品性質(zhì)的影響
從表中可以看出，甲醇、水量、NH4HCO3的用量對產(chǎn)品堿值及粘度有著明顯的影響，而通氣時間對產(chǎn)品堿值和粘度影響不大。
權(quán)利要求
1.一種超高堿值烷基水揚酸鹽的制備方法，其特征在于，將計量的溶劑及甲醇投入反應器內(nèi)，攪拌并升溫至40-60℃，投入計量的工業(yè)氧化鈣和水，保持溫度，均勻攪拌30分鐘左右，然后加入計量的烷基水揚酸，并維持反應溫度45-60℃之間，進行中和反應1小時，之后再加入一定量的氧化鈣、甲醇及氨類助促進劑，維持反應溫度45-60℃之間，30分鐘后通入一定量的二氧化碳，進行高堿度化反應約2小時，反應結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水，加溶劑稀釋，冷卻后離心，最后蒸脫溶劑得產(chǎn)品，促進劑使用甲醇及氨類化合物，各組分的配料比有一特定的比例，以90份(重量)烷基水揚酸(含油40％)計，氧化鈣為27-30份，甲醇為50-120份，水為9.5-12.0份，助促進劑為1.6-6.5份，溶劑為40-140份，二氧化碳為44-100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該反應體系可適合不同級別工業(yè)氧化鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應用溶劑可以是餾程為60-180℃的直餾汽油，也可以是沸點高于120℃的物質(zhì)如二甲苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應原料烷基水揚酸的結(jié)構(gòu)為
，其中R為C8-20的烷基鏈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于甲醇必需是純度大于95％的化學試劑或者工業(yè)品，助促進劑可以是氨水，碳酸銨，碳酸氫銨，最好是化學純或者工業(yè)品的碳酸氫銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氧化鈣和甲醇必需分兩步加入，即采用二次鈣化方式。
全文摘要
本發(fā)明敘述了一種超高堿值烷基水揚酸鈣的制備方法,即氧化鈣兩次加入方法合成超高堿值烷基水揚酸鈣的工藝方法。該方法以烷基水揚酸及氧化鈣等為原料,在甲醇及氨類化合物為促進劑的條件下,以一定比例的配料比合成了超高堿值烷基水揚酸鈣。該合成工藝可適應于不同活性的工業(yè)氧化鈣。本發(fā)明合成的產(chǎn)品除具有良好的高溫清凈性外,還具有一定的抗氧抗腐性,是一種性能優(yōu)越的潤滑油添加劑。
文檔編號C07C65/10GK1209429SQ9711637
公開日1999年3月3日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者姚文釗, 付興國, 杜軍 申請人:中國石化蘭州煉油化工總廠