Файл: Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.07.2024
Просмотров: 171
Скачиваний: 1
Олефиновое сырье, применяемое для алкилирования фенола, характеризуется следующими показателями ка чества.
Йодное число. Чем выше йодное число олефинового сырья, тем выше выход товарного алкнлфенола, его мо лекулярный вес и ниже его удельный расход (на 1 т то варной продукции). Установлено, что расход олефиново го сырья прямо пропорционален его йодному числу (за висимость выведена с учетом погрешности методики определения йодного числа, возврата отгона, полученно го при разгонке сырого алкнлфенола, и необходимости загрузки некоторого избытка сырья для нормального ве дения процесса алкилирования). Эта зависимость изо бражена формулой, по которой, зная йодное число сырья и загрузку фенола, можно посчитать расход Qc олефи нового сырья, необходимый и достаточный для прове дения процесса алкилирования в оптимальных условиях:
где N — исходная загрузка |
фенола, кг; / — йодное |
число |
олефино |
|||
вого сырья, |
мг /г/100 г; |
К |
— коэффициент, |
равный |
0,6 при |
навеске |
0,2 г; для другой навески |
/(= 0 ,6 /„//о,2, где |
/ п, /о,2 — йодные числа |
||||
олефинового |
сырья при |
навесках, соответственно равных а и 0,2 г |
||||
(при этом |
0,2 г). |
|
|
|
|
|
Йодное число полимерднстиллята и изооктена, опре деляемое по ГОСТ 2070—55, колеблется в зависимости от величины навески. С уменьшением навески йодное число увеличивается, поэтому в формулу введен коэф фициент К.
Пл о т н о с т ь . Чем выше этот показатель, тем больше
содержание высокомолекулярных олефинов в сырье. Фракционный состав. Чем меньше в сырье фракции
н.к.—90 °С, тем меньше в нем содержится низкомоле кулярных олефинов. При использовании сырья с боль шим содержанием низкомолекулярных олефинов образу ется значительное количество алкилфенолов с коротки ми цепями. Соли алкилфенолов с числом углеродных атомов в алкильных группах менее 5 обладают ограни ченной способностью растворяться в маслах минерально го происхождения. Поэтому низкомолекулярные (лег кие) алкилфенолы не применимы для производства при садок и при разгонке сырого алкнлфенола наряду со
78
свободными олефинами и фенолом их переводят в от
гон.
«Головка» (свободные олефины и легкие алкилфенолы) при разгонке сырого алкилфенола считается уда ленной при достижении температуры вспышки остатка (в открытом тигле), равной 110—120°С. Отгон возвра щают в процесс алкилирования; при этом легкие алкилфенолы в результате повышения температуры до 110 °С и отработке (выдерживании) при ней изомеризуются в соединения, дающие алкилфеноляты металлов, раство римые в минеральном масле. Возврат отгона на алкили рование значительно увеличивает выход целевого алкил фенола и улучшает его качество.
Для алкилирования применяют фенолы высшего и
первого сортов (по ГОСТ 236—68). Он должен быть безводным, свежерасплавленным, неокислеиным. При менение фенола, долго хранившегося в расплавленном состоянии при постоянном подогреве, дает более темные (темно-коричневые вместо темно-желтых) алкилфенолы. Увеличивается и расход фенола на 1 т товарной присад ки — с 16,8 до 18,8%.
Влияние режима алкилирования. Температурный ре жим и скорость подачи олефинового сырья являются важнейшими факторами, влияющими на выход и ка чество алкилфенола. Все олефиновые углеводороды ха рактеризуются предельной температурой, ниже которой (для данного катализатора) они не реагируют с фено лом. Эта предельная температура тем ниже, чем выше молекулярный вес олефинового углеводорода.
При повышении температуры алкилирования фенола олефинами в процеес вовлекается все больше низкомоле кулярных углеводородов. Одновременно увеличивается и скорость реакции. Поэтому повышение температуры алкилирования от 95 до 125°С увеличивает выход ал килфенола; в присутствии бензолсульфокислоты ускоря ются и реакции деалкилирования и полимеризации, что ухудшает качество алкилфенола. Оптимальный расход олефинового сырья (в кг/кг фенола в 1 ч) найден экспе риментально. Увеличение подачи сырья в процесс при водит к повышению его расхода на 1 т готовой присад ки. Снижение подачи приводит к задержке алкилирова ния, при этом снижается суточная производительность установки.
79
Максимальный выход высококачественного алкилфенола и минимальная продолжительность процесса алки лирования на катализаторе БСК наблюдаются при 90— 95 °С и скорости подачи полнмердистиллята 0,62— 0,83 кг/кг фенола в 1 ч. Алкилирование фенола изооктпленом наиболее эффективно проходит при 65—78°С. Повышение температуры до 90—95 °С снижает выход целевого алкилфенола. Присадки, изготовленные на алкилфеиоле (изооктилфеноле), полученном алкилирова нием фенола изооктеном, имеют меньшую вязкость, чем присадки на основе алкилфенола, полученного алкили рованием фенола полимерднстиллятом.
Влияние соотношения сырья и катализатора. Уста новлено, что оптимальный выход алкилфенола достигает ся при мольном соотношении фенола и бензолсульфокпслоты 1: 0,15. Увеличение расхода бензолсульфокислоты ухудшает цвет алкилфенола и затрудняет отделение от него катализатора (в виде аммониевых и натриевых селей). Уменьшение расхода бензолсульфокнслоты сни жает выход алкилфенола и увеличивает продолжитель ность реакции. Экспериментально установленное опти мальное соотношение полнмердистиллята и фенола со ставляет 240—250 вес.%-
Влияние продолжительности алкилирования. Увели чение этого параметра интенсифицирует процессы поли меризации непредельных углеводородов, что ухудшает цвет получаемого алкилфенола, а следовательно, товар ной присадки. Уменьшение продолжительности процес са увеличивает потери и удельный расход олефинового сырья.
Влияние степени контактирования сырья и реагентов. Механическое перемешивание контактируемых масс не достаточно эффективно и вызывает увеличение удельно го расхода сырья и потери реагентов. Для повышения эффективности смешения реагирующих масс применяют циркулирование их в алкилаторе по схеме «низ — низ» центробежным насосом с одновременным съемом тепла алкилирования в холодильнике и выдерживанием (от работкой) при 110 °С. Температура отработки подобрана экспериментально. В заводских условиях периодическое алкилирование фенола полимерднстиллятом проходит за 12—16 ч, из них на отработку тратится 7—9 ч. При включении циркуляции за 4 'ч достигается отработка
80
свободного фенола до содержания 0,3—0,4% в реакцион
ной смеси. |
* . |
В связи с проведением |
разгонки алкилфенола при |
температуре выше 125 °С во избежание деалкилирования и полимеризации бензолсульфокислоту перед разгонкой необходимо удалять из сырого алкилфенола. Отделяемые от алкилфенола аммониевые соли бензолсульфокислоты ядовиты, они содержат свободный фенол и загрязняют заводские сточные воды. Один из способов регенерации бензолсульфокислоты из водного раствора заключается в следующем. Водный раствор аммониевой соли бензол сульфокислоты обрабатывают 40%-ной серной кислотой. Выделившуюся бензолсульфокислоту экстрагируют из раствора четыреххлористым углеродом и после отгонки последнего используют для повторного алкилирования. Степень извлечения бензолсульфокислоты 95%.
По другому способу водный раствор аммониевой соли бензолсульфокислоты пропускают. (с оптимальной ско ростью 5 л/ч на 1 г катионита при статической объемной емкости его 5,9 мг-экв/г) через колонный катионитовый фильтр, заполненный КУ-2 в Н-форме. Из фильтра в результате обмена водородного иона катионита на ион МН4+ соли бензолсульфокислоты выделяется раствор бензолсульфокислоты. После его упарки получается без водная бензолсульфокислота, которую можно использо вать при алкилировании. Лучше всего фильтр работает при 40%-ном замещении ионов. Катионит КУ-2 легко регенерируется 10%-ным раствором соляной ки слоты. .
Одним из главных достоинств алкилирования фенола олефиновым сырьем на катализаторе КУ-2 является от
сутствие сточных вод, содержащих фенол. Качество при садок, полученных на алкилфеноле, приготовленном ал килированием на КУ-2, не хуже,'чем присадок, полу ченных на алкилфеноле, приготовленном алкилировани ем с бензолсульфокислотой. Каталитические свойства катионита КУ-2 зависят от полноты и быстроты перево да его в Н-форму. Как катализатор можно исполь
зовать не только сухой безводный катионит, но и влаж ный. Переводить катионит в активную Н-форму лучше всего, подавая кислоту сверху и выводя ее с низа реак тора. В этом случае уменьшается продолжительность его обработки кислотой и водной промывки.
6— 2426 |
81 |
Оптимальные условия алкилирования фенола на ка тионите КУ-2 следующие!*скррость подачи реакционной смеси фенола с полимердистиллятом 1000—1250 л/ч на 1 т сухого катализатора; температура 130°С. В этих
условиях достигаются наименьшее содержание свобод ного фенола в сыром алкилфеноле, хороший цвет и ка чество последнего, а также предотвращается механи ческий уиос гранул катализатора КУ-2 за отбойную сет ку реактора. Качество и конечный выход алкилфенола зависят также от соотношения реагентов в реакционной смеси. Наилучшие результаты дает мольное соотноше ние фенол : полимердистиллят — 1:2.
Готовый алкилфенол должен иметь следующие каче
ства: |
кинематическую вязкость при 100 °С не |
менее |
5 сСт; |
воды не более 0,1%; температуру вспышки |
(в от |
крытом тигле) |
ПО—120 °С; |
показатель |
преломления |
1,5050. |
|
|
|
|
ОСЕРНЕНИЕ АЛКИЛФЕНОЛОВ |
||
Осернение |
алкилфеиолов |
проводят |
при получении |
присадок АзНИИ-ЦИАТИМ-1, ЦИАТИМ-339, МНИ ИП-22 с целью повышения их противокоррозионной эф фективности. В результате реакции алкилфеиолов с од нохлористой серой образуются бис-(алкилфенол)-суль фиды. Реакция экзотермнчна и поэтому проводится при непрерывном охлаждении и перемешивании. Принципи альная технологическая схема осернения алкилфеиолов дана на рис. 5.
Однохлористая сера VIII из парка поступает в про межуточный монжус 8, оттуда осушенным в осушителе 7 сжатым воздухом передавливается в дозатор 1, распо ложенный выше реактора осернения 2. В реактор 2 при включенной мешаліке закачивается дозированное коли чество безводного алкилфенола при 50—60 °С; в рубаш ку реактора 2 подается вода для охлаждения алкилфе нола до 25—30 °С.
Когда температура охлаждающей воды станет высо кой для проведения технологических операций, в работу включают вакуум-холодильный агрегат, состоящий из трехступенчатого испарителя 13, вакуум-эжекторов 14 и барометрических конденсаторов 15. Охлажденная вода из испарителя 13 собирается в емкости 10. При помощи
82