Способ получения синтетического смазочного масла

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социапистических Республик(22 Заявлено 310178 (21) 2576324/23-04 (51)М. КЯ.2 С 10 М 3/12 С 07 С 3/10 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 080580(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО СМАЗОЧНОГО МАСЛА ИзОбретение относится к нефтехимии, в частности к способу получения смазочног. масла на основе сополимеров этилена с пропиленом, обладающего высоким индексом вязкос-.ти и низкой температурой застывания.Синтетическое смазочное масломожет быть использовано как самостоятельно, так и в смеси с нефтяными маслами, улучшая их физикохимические и эксплуатационные свойства,Известен способ получения синтетических масел путем контактированиясмеси, содержащей этилен и пропилеи,с катализатором 11 иглера с получени-ем сополимера молекулярного веса5000-900000. Затем сополимер разлагают в присутствии катализатора при315-590 С, получая смазочное мас. оло (1 .Недостатком этого способа является необходимость применения дорогостоящего катализатора на стадии разложения - алюмосиликатного цеолит а,промотированного окислами редкозе.мельных элементов.Известен также способ получения.синтетического смазочного масла сополимеризацией этилена с пропиленомс получением продукта с молекулярным весом 900-4000 и последующимтермическим разложением его досмазочного масла 2.Этот способ характеризуется следующими особенностями,Сополимеризацию этилена с пропиленом осуществляют в жидкой фазеопри температуре от 0 до 125 С в присутствии каталитической системы,состоящей из соединения переходногометалла и алкилгалогенида алюминия(катализатор типа Пиглера-Натта). Соотношение мономеров в реакционной зоне поддерживают таким, чтобы получить сополимер заданного состава, содержащий от 29 до 71 мол.Ъ этилена, остальное пропилеи.Эффективность катализатора 150- 375 г сополимера на 1 г катализатора.Процесс протекает при парциальном давлении водорода от 1,4 до 140 кг/см , достаточно высоком для получения сополимера с максимальным среднечисловым молекулярным весом порядка 4000.Для получения масел требуемойвязкости сополимеры подвергают термическому разложению при пониженномдавлении, например в вакуумномреакторе, при температуре 350-450 Си давлении 0,1-5,0 мм рт.ст.Недостатком этого способа получения синтетического смазочного масла является необходимость примененияводорода на стадии полимеризации дляснижения молекулярного веса сополимера. Кроме того, введение водородав реакционную систему приводит, всвою очередь, к снижению скоростипроцесса, повышению удельного расхода дорогостоящего катализатора (поскольку снижается выход целевого15продукта с единицы веса катализатора), к необходимости отмывки и удаления катализатора из получаемогосополимера и снижению эффективностипроцесса в целом. 20Цел ью из обре тени я являет ся увеличение выхода целевого продуктаи повышение эффективности процесса.Цель достигается тем, что в способе получения синтетического смазочного масла сополимеризацией этилена с пропиленом на каталитическойсистеме типа Пиглера-Натта с последующим термическим разложением полученного сополимера сополимериэациюведут до получения сополимера с молекулярным весом 100000-1000000.Сополимеризацию можно вести дополучения сополимера, содержащего 40-85 мол. Ф этилена.Термическое разложение желательно проводить при температуре 385-425 Си давлении 10-300 мм рт,ст.Сополимеризацию этилена с пропиленом осуществляют в среде жидкогопропилена при температуре ООС и 40давлении 5-20 кг/см в присутствииметаллоорганического катализатора,представляющего собой триацетилацетонат ванадия (Ас 3 Р)-диизобутилалюминийхлорид (ДИВАХ) илн диэтилалюминийхлорид либо трихлороксиванадий45(ЧОСХ) -дииэобутилалюминийхлорид илидиэтилалюминийхлорид,Соотйошение мономеров в реакционной зоне поддерживают таким, чтобыполучить сополимер, содержащий40-85 мдл.Ъ этилена, Процесс протекает в отсутствии водорода, приэтом образуется твердый сополимерс молекулярным весом 100000-100000(1.Эффективность катализатора 400016000 г.сополимера иа 1 г катализатора,Для получения масла требуемой вязкости полученный сополимер без предварительной обработки подвергают 60термическому разложению в вакуумепри температуре 385-430 С и остаточном давлении 10-300, преимущественно 10-80 мм рт.ст. Продукты разложения разгоняют в вакууме с выделением3833 масляной фракции, выкипающей выше350 С (в пересчете на атмосферноедавление),Полученное масло обладает высокими физико-химическими свойствами,низкой температурой застывания ивысоким индексом вязкости.Процесс получения масла можетосуществляться как периодически,так и непрерывно.П р и м е р 1. В сухой реактор изнержавеющей стали объемом 7 л, оборудованный бессальниковой мешалкой,подают 5 л жидкого пропилена и затем насыщают этиленом до достижения давления в реакторе 5,7 кгс/см ,что соответствует содержанию этилена в жидкой фазе 4 мол Опыт проводят йри 0 С. После создания условийпроцесса в реактор вносят сначала0,60 г сокатализатора - ДИВАХ, азатем 0,15 г катализатора - АсЗЧ.Соотношение А :Ч поддерживают равным8:1. Процесс проводят в среде жидкого пропилена. Катализатор и сокатализатор вводят в реакционную зонув виде раствора в бензоле и бензинесоответственно концентрации 1-3.Время проведения опыта 40 мин. Поистечении этого времени останавливают мешалку, стравливают давлениев реакторе, реакционную массу высушивают и подвергают далее термическомуразложению. Показателиполученногоэтиленпропиленового сополимера сле-.дующие:Содержание пропиленав сополимере, Ъ мол. 50Характеристическаявязкость, дл/гИолекулярный весВыход сополимера, гВыход сополимера г/гАс Ч4000Благодаря высокому выходу сополимера на 1 г катализатора не требуется отьывка его от катализатора.600 г полученного сополимера загружают в реактор термического разложения, которое проводят при температуре 415 С и остаточном давлении20 мм рт.ст. и продолжают до полного перехода высокомолекулярногоэтиленпропиленового сополимера вжидкий продукт, Для этого достаточно 60-100 мин. Температуру и остаточное давление поддерживают в течениевсего опыта постоянными с помощьюсоответствующих регуляторов,Полученное в результате разложения этиленпропиленового сополимерамасло характеризуется следующимипоказателями (без гидрирования):Выход жидкого продукта, г 575Выход сополимера, г/гАс 3 ЧКинематическая вязкость при 100 С, сСт 3,02732364 170 йодное числоМолекулярный весУдельный вес 4,55 65 70 6 7 45 5005000 48 500 5000 530900 316200 0,10 420 4200 400 4000 0,1 254100 204200 70 2,5 60 2,3 Полученные образцы сополимера различного состава подвергают термическому разложению при температу- ре 400 С и остаточном давлении Индекс вязкости Температура застывания, С(движется) 75 395 О, 8031 Опыты прово дят по методике, описанной в примере 1. При этом содержание этилена в жидкой Фазе изменяют от 2,5 до 25 мол, , Опыты прс 1 водят при температуре 0 С и,соотношении М: Ч равном 5.8:1. Условия опыта и свойства полученных Сополимеров в зависимости от сотава жидкой Фазы приведены в табл.1. 9,4 6,2 5,3 3,5 2,8 20 мм рт .ст, Свойства образовавшихся при разложении масел приведеныЗ 5 ,в табл, 2, где для сравнения даны также свойства масла по прототипу 2732364 СЧ СЧ СЧ СЧл 1 л+СЧ СЧ СЧ М СЧ1 О СЧСЧ а О а О 1 Со ОЛЛ 1 СЧ Л 1 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ1Ч о 1 ф МЪ 1 1 1 1 ОО ЧЪ ОЪвъм м+ 1 1 1 1 1 1 ф1 1 1 1 1 00Ф 1 1 Ф Юс ОЪ 1+ М сЛ 00 Ю ЧЪ СО СЛ с ф ЧЪЮ 1 О м с с с СО а ОЪ с о о о о ОЪ ОО СЧ МО 0 О О 0 СО ц О 0 с с с с о о о о Ф о ОО СО ОЪ О сч о о о ССЪ ОЪ Гс Ф о сч .о о Со О О со Гщ СО СО фьюс с о о о о ю м ос с о о о о а сл о о о о о Ю ЧЪ Эф О М Л Ф Рщ СЧ Л Л ССЪ О Л с 3 ф. М м есч м л сч м л о о о Ф ОЪ СО ОЪ ОЪ ОЪл сЧ Ф Сс Ч сО Г л м ссъ Фсм О(Ч Ф СО М ОЪ О 1 Рщ, ОЪ СЧ щс с с 4 с с с ОЪ Ю СЧ ЛС СЧ СЧ СО ССЪ ЧЭ СЧ ЮСЧ Э оо л л 1а о о;е о оО ОЪ ЮОЪ М амл ы лж Ю 3 ЛО, О 1 л о э .м Л ЦЪ-О СЛ м ю э м о Л м мм м НЪ сСЪЗф ЧЪ сч о о О Ю Оъ В ОЪ Л сО Г- со с с с с о:о о.оо о о о в СО ОЪ СО М уфО О иЪОСО с с с с с с ССЪ СО 1" ОЪЭ ОЪ ССЪ Л уф СО Л о э,о а4 м о а лмл о о с с М ОЪ м я) й1ЧЪ О й Х И Х :с Ф СЪ С.732364 10400 фС и различных остаточных давлениях. П р и м е р ы 10-14, ТермиЧеское оазложение сополимера, содержащего 48 мол.Ъ пропилена и 52 мол.% этилена, осуществляют при температуре Результаты приведены в табл. 3.т а б л и ц а-45 -65 30 К) 350 4 0,799 14 3 42 аточном нии проО 40 и м щий Ъ э ученного привед сла, ратур а 330-4108,0 м е р 18. В этом примереописание технологическойлюстрирующее непрерывноеение процесса (см. чертеж)тор 1 полимеризации, снаб-ремешивакщим устройством иирующей рубашкой, подают пропил обеспе дительно содержа58 мол.разложенложения При приведен схеьы, и осуществВ реа женный п термоста е р ы 15-17 42 мол.% пр илена, подв изменяя т 385 до 425Со опил ергаю мпер С. Р олимерна ит термотуру рзложен водят при о мм рт.ст, Качество маразличных темпв табл. 4,следующиек 60 ЧОСЫзи сока ношении 1:3 весу) раств ве 8-10 г/ч количествах 5 ные произвомпонен ализат в виде равб катализаторДИВАХ в соот- -10-ного (по зине в количестн и этилен в ивающих заданть реактора -732364 12 ПИ Заказ 1653/1 ж 545 Подписное 10-12.кг/ч сополимера, а также содержание этилена в жидкой Фазе 2,5-3,0 вес.3.Сополимеризацию проводят непрерывно при температуре 10 С и давлении 8-9 атм, соответствующих заданному соотношению компонентов в реакционной смеси. Тепло реакции снимают за счет циркуляции парогазовой смеси с верха реактора вниз с конденсацией смеси в выносном холодильнике,Высокомолекулярный сополимер иэ реактора в виде 25-30-ной суспенэии-крошки в жидком пропнлене забирают шнеком 2, фильтруют, отжимают и напорной зоной шнека подают в трубчатую печь 3 для разогрева. Тепло к трубкам печи подводят с помощью электричества (через низковольтный трансформатор) или горячих топочных газов.Из печи разогретый и частично разложенный сополимер температурой 400-425 С поступает в реактор 4 разложения, где поддерживают температуру 400-420 С и остаточное давление до 40 мм рт,ст. Время пребывания продукта в реакторе (время контакта) составляет 5-40 мин. Потери тепла в реакторе восполняются за счет непрерывной циркуляции неразложенного сополимера с помощью насоса 5 через секцию печи." Разложенные продукты из реактора 4 испаряются и поступают на фракционирование в колонну б с б тарелками. Давление в верху колонны подцерживают 10-15 мм рт.ст., температура 250 ОС. Температуру в кубе 300 С подцерживают за счет избытка орошения.Верхний погон колонны б через холодильник 7 поступает в сепаратор 8, с верха которого отсасывают газы в количестве 0,2-0,3 кг/ч, а с низа откачивают легкую Фракцию в количест ве 2,5-3,0 кг/ч. Товарное масло в количестве 6,5-7,0 кг/чвыводят из куба колонны б. Его свойства:Молекулярный вес 468Кинематнческая вязкость сСт, при температуре, ОС50 30,7100 8,3Индекс вязкости 151Температура эастыва 5 нияС40Преимуществами способа-согласноизобретению являются увеличение выхода целевого. продукта на 1 г катализатора в 10-3 раз (в зависимостиот структуры сополимера) по сравнению с известным способом, что приводит в снижению удельного расходадорогостоящего катализатора исключение стадии удаления катализатораиз получаемого сополимера. Крометого,исключается применение водородапод давлением на стадии полимеризации, так как не нужно регулироватьмолекулярный вес сополимера, что упрощает технологию процесса и снижает20 металлоемкость оборудования.Формула изобретения1. Способ получения синтетического смазочного масла сополимеризациейЭтилена с пропиленом в присутствии25 катализатора Циглера-Натта с последующим термическим разложением полученного сополимера, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода, целевого продукта и.ЗО эффективности процесса, сополимеризацию ведут до получения сополимера с молекулярным весом 100000-1000000,2. Способ цо п. 1, о т л.и ч а ющ и й с я тем, что сополимеризацию35-ведут до получения сополимера, содержащего 40-85 мол.Ъ этилена,3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что термическое разложение проводят при температуре 385-425 С и давлении 10-300 ммрт,ст. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СВИ Р 3845157,4 кл, 260-6839, опублик. 1974.2. Патент США Р 3737477,кл. 260-683,15 (С 07 С 3/10), опублик. 1973 (прототип),Филиал ППП Патент ,г.ужгород,ул.Проектная,4