Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Синтез и разработка технологии производства сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок к моторным маслам

Диссертация: Синтез и разработка технологии производства сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок к моторным маслам
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Научная новизна работы состоит в выявлении основных закономерностей осернения монозамещенного алкилфенола элементарной серой, а также нейтрализации и карбонатации осерненного алкилфенола в присутствии этиленгликоля. Впервые по изменению компонентного состава продуктов реакции предложен химизм осернения алкилфенола элементарной серой и показана взаимосвязь между составом и свойствами осерненного… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. СЕРУСОДЕРЖАЩИЕ АЛКИЛФЕНОЛЬНЫЕ ПРИСАДКИ К МОТОРНЫМ МАСЛАМ литературный обзор)
    • 1. 1. Механизм действия, функциональные свойства и применение алкилфенольных присадок
    • 1. 2. Способы получения сверхщелочных серусодержащих присадок на основе алкилфенола
      • 1. 2. 1. Осернение алкилфенола
      • 1. 2. 2. Нейтрализация осерненного алкилфенола
      • 1. 2. 3. Карбонатация солей осерненного алкилфенола
  • ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
  • ГЛАВА 3. СИНТЕЗ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И
  • ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ОСЕРНЕННОГО АЛКИЛФЕНОЛА И СВЕРХЩЕЛОЧНЫХ ПРИСАДОК НА ЕГО ОСНОВЕ
    • 3. 1. Исследование основных закономерностей осернения алкилфенола различными осерняющими агентами
      • 3. 1. 1. Осернение алкилфенола хлоридами серы
      • 3. 1. 2. Осернение алкилфенола элементарной серой
      • 3. 1. 3. Исследование химизма осернения алкилфенола элементарной серой
    • 3. 2. Исследование условий нейтрализации и карбонатации при получении сверхщелочных присадок на основе осерненного алкилфенола
      • 3. 2. 1. Исследование условий применения различных промоторов нейтрализации и карбонатации
      • 3. 2. 2. Оценка функциональных свойств присадок, полученных с применением различных промоторов
    • 3. 3. Оптимизация условий получения сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок с различным уровнем щелочности
  • ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЩЕЛОЧНЫХ СЕРУСОДЕРЖАЩИХ АЛКИЛФЕНОЛЬНЫХ ПРИСАДОК ВНИИ НП-714 (В-714) и
  • ВНИИ НП-7120 (В-7120)
    • 4. 1. Исследование воспроизводимости процесса получения присадок В-714 и В-7120 в опытно-промышленных и промышленных условиях
    • 4. 2. Разработка технологии производства присадок В-714 и
  • В
    • 4. 3. Оценка уровня функциональных свойств разработанных присадок
  • ГЛАВА 5. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ПРИСАДОК
    • 5. 1. Применение присадки В-714 в моторных маслах для наземных видов техники
    • 5. 2. Применение присадки В-7120 в моторных маслах для судовых двигателей
  • ВЫВОДЫ

Синтез и разработка технологии производства сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок к моторным маслам (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Детергентно-диспергирующие присадки (ДД-присадки), широко используемые в современных моторных маслах, являются наиболее представительной группой присадок, которая включает в себя детергенты (зольные) и дисперсанты (беззольные). Значительную часть этих присадок составляют алкилфеноляты металлов. Отечественной промышленностью до недавнего времени вырабатывались бариевые и кальциевые серусодержащие алкилфенольные присадки к моторным маслам с уровнем щелочности 35−50 мгКОН/г (разработки А. М. Кулиева, С. Э. Крейна, А. В. Дружининой и др.). На определенном этапе они сыграли заметную роль в создании отечественных моторных масел. Однако низкий уровень эксплуатационных свойств этих присадок не позволяет использовать их при производстве современных масел, отвечающих ужесточенным требованиям двигателестроения.

Сверхщелочные серусодержащие алкилфеноляты, являясь многофункциональными присадками, обладают хорошими моющими, нейтрализующими, антиокислительными и др. свойствами. Большинство зарубежных фирм используют присадки такого типа как обязательный компонент при производстве моторных масел. Это обусловлено широким спектром их эксплуатационных свойств, доступностью сырья и сравнительно простой технологией. Общепринятое в научно-технической и патентной литературе название таких соединений — сверхщелочные алкилфеноляты — отражает факт содержания в них металла сверх стехиометрического количества. К сверхщелочным относятся алкилфеноляты с различным уровнем щелочности: среднещелочные (140 150 мгКОН/г), высокощелочные (более 200 мгКОН/г) и др. Установлено, что сочетание сверхщелочных алкилфенолятов с другими ДД-присадками позволяет обеспечить высокий уровень эксплуатационных свойств масел.

Разработанная ранее во ВНИИ НП серусодержащая алкилфенольная присадка ВНИИ НП-712 (В-712) со щёлочностью 140 — 150 мг КОН/г не была реализована в промышленности из-за недостаточно высокого уровня свойств, что не позволяло использовать её в моторных маслах для двигателей с тяжелыми условиями работы.

Таким образом, отсутствие в отечественной промышленности процесса получения сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок обусловило актуальность разработки промышленного процесса их получения с последующей реализацией для обеспечения производства современных и перспективных моторных масел.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей синтеза сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок и разработка промышленной технологии их получения.

Научная новизна работы состоит в выявлении основных закономерностей осернения монозамещенного алкилфенола элементарной серой, а также нейтрализации и карбонатации осерненного алкилфенола в присутствии этиленгликоля. Впервые по изменению компонентного состава продуктов реакции предложен химизм осернения алкилфенола элементарной серой и показана взаимосвязь между составом и свойствами осерненного алкилфенола. Выявлена зависимость физико-химических и функциональных свойств получаемых на основе осерненного алкилфенола присадок от условий нейтрализации и карбонатации, а также от содержания в них карбоната кальция. Установленные закономерности обеспечивают получение осерненного алкилфенола и присадок на его основе, обладающих необходимым уровнем свойств.

Практическая ценность работы состоит в том, разработан новый способ получения присадок, по эксплуатационным свойствам находящихся на уровне зарубежных аналогов. Разработана технология производства эффективных сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок: В-714 (со щелочностью 140−150 мгКОН/г) и В-7120 (со щелочностью >200 мгКОН/г), применение которых позволяет практически во всем ассортименте моторных масел заменить устаревшие алкилфенольные и дорогостоящие алкилсалицилатные присадки с существенным улучшением экономических показателей и экологических характеристик этих масел без ухудшения их эксплуатационных свойств.

По разработанной технологии освоено промышленное производство присадок на Ярославском НПЗ им. Д. И. Менделеева (В-714) и на ПО «Нафтан» (В-714 и В-7120).

В настоящее время присадка В-714 используется при производстве моторных масел для автомобильной, сельскохозяйственной и железнодорожной техники групп В, В2, и Г2 на заводах нефтяных компаний ЛУКойл, Славнефть, Сибнефть и ТНК в Ярославле, Кстово, Рязани, Перми, Омске и Волгограде, а также на ПО «Нафтан» в Новополоцке.

Суммарный экономический эффект от использования присадки В-714 в маслах, производимых только на одном из заводов (ПО «Нафтан»), составляет более 1 млн $США/год.

Основная часть диссертационной работы выполнена автором лично во ВНИИ НП и в лаборатории ПАВ кафедры физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.

Диссертант выражает благодарность научному руководителю, к.т.н. А. Я. Левину за постоянное внимание, помощь и интерес к работе, а также благодарит за помощь в выполнении отдельных разделов работы и участие в обсуждении результатов к.т.н. С. В. Монина, проф. Г. И. Шора и его сотрудников.

ВЫВОДЫ.

1. Разработана технология производства двух эффективных сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок: ВНИИ НП-714 (со щелочностью 140−150 мгКОНУг) и ВНИИ НП-7120 (со щелочностью >200 мгКОН/г), использование которых позволяет практически во всем ассортименте моторных масел полностью заменить устаревшие алкилфенольные и дорогостоящие алкилсалицилатные присадки с существенным улучшением экономических показателей и экологических характеристик масел без ухудшения их эксплуатационных свойств.

2. Достоинством разработанной технологической схемы является возможность ее реализации на существующих установках по производству алкилфенольных присадок предыдущего поколения после незначительного дооборудования. При этом в процессе используется доступное промышленное сырье, не применяются токсичные коррозионно-агрессивные реагенты и высококипящий растворитель. По разработанной технологии освоено промышленное производство присадок на Ярославском НПЗ им. Д. И. Менделеева и на ПО «Нафтан» .

3. Установлены основные закономерности осернения монозамещенного алкилфенола элементарной серой:

— показано изменение компонентного состава продуктов осернения алкилфенола элементарной серой в зависимости от продолжительности реакции, предложен химизм процесса и установлена взаимосвязь между составом и свойствами осерненного алкилфенола;

— выявлены условия синтеза, обеспечивающие получение осерненного алкилфенола, содержащего преимущественно смесь моносульфидов димерного и олигомерного строения, обладающего высокой термической стабильностью и пониженной коррозионной агрессивностью (мольное соотношение АФ: Б = 1: 1- г = 170−18(ГС- 0.7% масс, катализатора (ЫаОН) — продолжительность — 12 часов);

— показано, что длина алкильного радикала исходного алкилфенола при переходе от изононилк изододецилфенолу существенно не влияет на свойства продукта осернения;

— установлено, что применение монохлорида серы в качестве осерняющего агента не позволяет получить в исследованных условиях осерненный алкилфенол с требуемыми свойствами.

4. Установлены закономерности нейтрализации и карбонатации осерненного алкилфенола в присутствии этиленгликоля:

— выявлена зависимость физико-химических и функциональных свойств присадок от условий нейтрализации и карбонатации, а также от содержания в них карбоната кальция;

— найдены оптимальные значения параметров процесса (количество промотора и реагентов, температурный режим и продолжительность), обеспечивающие получение сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок, которые по своим функциональным свойствам находятся на уровне лучших зарубежных аналогов.

5 Разработан новый способ (патент РФ № 1 637 315) и найдены оптимальные параметры процесса получения сверхщелочных серусодержащих алкилфенольных присадок, которые по эксплуатационным свойствам находятся на уровне лучших зарубежных аналогов.

6 По результатам испытаний по комплексу методов квалификационной оценки присадка В-714 допущена к применению и в настоящее время используется при производстве моторных масел для автомобильной, сельскохозяйственной и железнодорожной техники групп В, В2 и Г2 практически на всех заводах отрасли. По результатам испытаний в объеме комплекса методов квалификационной оценки для тепловозных и судовых двигателей были допущены к производству и применению масла М-16Е-30 и М-10ДЦЛ-20, содержащие в своем составе присадку В-7120.

7 Экономический эффект от использования присадки В-714 в маслах, производимых только на одном из заводов (ПО «Нафтан»), составляет более 1 млн $ США/год.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ю.С., Шор Г.И. Радиоизотопы в исследовании свойств смазочных материалов. — М.: Гостоптехиздат, 1976. — 280 с.
  2. Шор Г. И., Заславский Ю. С., Морозова И. А., Реброва Д. В. // ХТТМ. -1962. № 8. — С. 58−66.
  3. О.Л. Физико-химия диспергирующих присадок к маслам.-Киев: -Наукова думка, 1989, 184 с.
  4. Ю.Н., Крейн С. Э., Тетерина Л. Н. Маслорастворимые поверхностно-активные вещества. М.: Химия, 1978. — 301 с.
  5. Шор Г. И., Лапин В. П., Трофимова ГЛ. и др. //ХТТМ. -197.5. -№ 11. -С. 36−39.
  6. FumikatsuT., Kaori Т. // Bull. Chem. Soc. Jap.-1973. V. 46, № 5. -P. 1338−1342.
  7. Г. Л. и др. // Труды ВНИИ НП, 1981, — Вып. 40, — С. 104−114
  8. Л. В. Лашхи В.Л., Фукс И. Г., Лисовская М. А. // ХТТМ. -1986. -№ 1.-С. 44−46.
  9. A.M. Химия и технология присадок к маслам и топливам. Л.: Химия, 1985.-358 с.
  10. В.Л., Виппер А. Б., Шор Г.И. и др. // ХТТМ. 1997. № 12.- С.39−41.
  11. Шор Г. И., Кюрегян С. К., Мещерин Е. М. и др. // ХТТМ, 1989, — № 10, -С. 13−16.
  12. А.Б., Крейн С. Э., Бауман В. Н. // Нефтехимия. -1969. № 6.- С. 923 926.
  13. Я.М., Малышева Т. Г. // ХТТМ. -1969. № 3. — С. 51−54.
  14. Шор Г. И. Механизм действия и экспресс-оценка качества масел с присадками. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1996, — 109 с.
  15. Г. Г., Главати O.JL, Главати Е. В. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия (Киев). -1984. Вып. 26. — С. 32−34.
  16. Kiyoshi Inoue, Harumichi Watanabe, // J/Japan Petrol Inst/ 1981/ - V/24 № 2. P.92−99.
  17. НепогодьевA.BЛитвишкова В.А., Фомина В. Л. //XTTM. -1976. № 11. — С.53−57.
  18. В.М., Кулиев Ф. А. / Сб. «Вопросы развития нефтехимии и химии присадок в Азербайджане». Баку, 1980. — С. 43−40.
  19. A.M., Фарзалиев В. М., Кулиев Ф. А. // Нефтехимия. -1982. -Т.22, № 1. -С.890−895.
  20. В.М., Саттар-Заде Р.И. и др. / Сб. «Синтез и исследование кислород-, серо-, азот-, галоид- фосфорсодержащих органических соединений». Баку, 1985. — С. 91 -101.
  21. Присадки к маслам / Труды Второго Всесоюзного совещания / Под ред. Крейна С. Э. и др. М.: Химия, 1966. — С. 183−245.
  22. С.Э., Тарманян Г. С. // Нефтяное хозяйство. -1955. № 11. -С. 71−76.
  23. E.S. // Tribology Int. 1970. — V.3, № 3. — P. 145−152.
  24. E.S., Reid A.J. //ASLE Transaction. -1973. V. 16, № 1. — p. 50 — 60. 25. Заславский Ю. С., Заславский P.H. Механизм действияпротивоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978. — 223 с.
  25. И.Ф., Заславский Ю. С., Каржев В. И. и др. // ХТТМ. 1968. -№ 7. -С.41−45.
  26. E.S., Wood J.S. // J. Inst Petr. -1969. V.55, № 544. — P. 239 244.
  27. L.O. // Lubr. Eng. -1967. V. 23, № 3. — P. 88−96.
  28. Y.S., Shor G.I., Evstigneev E.V., Morozova I.A. /ASLE Annual Meeting. Toronto, 1967. — № 67. — AM 7 B-4.
  29. D. // Schmierungestechnik. -1978. V.9, № 4. — P. 107−110.
  30. Ch. // Chem. unserer Zeit. -1978. -V.12, № 2.-P 57−62.
  31. А.Я., Иванова E.A., Монин C.B. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия 1985. — № 8. — С.12−13.33.Пат. 2 841 619 США, 1959.34.Пат. 3 275 694 США, 1964.35.Пат. 349 298 Швеция 1972.36.Пат. 3 844 964 США, 1974.37.Пат. 4 016 093 США, 1976.
  32. Пат. 1 443 329 Великобр., 1976.39.Пат. 4 248 804 США, 1981.40.Пат. 4 309 293 США, 1982.
  33. Заявка 60−198 759 Яп., 1985.42.Пат. 417 962 ЕПВ, 1991.
  34. Ф.М., Коханова И. В. и др. / Сб. «Химия сероорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах». М., 1968. -Т.8. -С. 35−38.
  35. Г. Курс неорганической химии. М.: Мир, 1972. — Т.1. -С. 697−701.
  36. T., Yamamoto M., Tsuchihashi G. // Synthesis. -1972. P. 624.
  37. Z.S., Wiles L.A. // J. Chem.Soc.-1962.-P. 3876−3879.
  38. C.B. Синтез и исследование высокощелочных присадок на основе сульфидов алкилфенолов: Дисс. канд. техн. наук. М., 1984. -151 с.
  39. C.B., Левин А. Я., Коган Л. О., Липштейн А. Р. // ХТТМ. -1986. -№ 5.-С. 30−31.
  40. C.B., Левин А. Я., Волкова В. Н. и др. // Сб. трудов ВНИИ НП, Вып. 52, — 1987,-С. 47−51.
  41. T., Hata К., Kojima Т. // Synthesis. -1973. V.5, Р. 38−39.
  42. И.И., Федотова Л. В. // Химическая промышленность. -1973. -№ 6.-С. 16−18.
  43. В.М., Темиргалиев Т. Г. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. -1977. № 7. — С. 15−16.
  44. Neale A.J., Bain P.J.S., Rawlings T.J. Some observations ot the reactions between Phenols and Sulfur. Tetrehedron, 1969, V.25, p.p. 4593−4597
  45. Neale A.J., Bain P.J.S., Rawlings T.J. Rearrangement and Decomposition of Thiobisphenols. Tetrahedron, 1969, V.25, p.p. 4583−4591.
  46. Реакции серы с органическими соединениями П/Ред.Воронкова М. Г. -Новосибирск: Наука, 1979, 384 с.
  47. Hay A.S., Boulette В.М. Reactions of Sulfur with 2,6-Disubstitued Phenols. J.Org.Chem., 1976, V.41,p. 1710−1712.
  48. И.И., Федотова Л. В., Легачева B.B. Исследование процесса сульфидирования м-крезола. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 1970, т. 13, С. 1762−1764.
  49. И.И., Федотова Л. В., Глуховской B.C. О реакциях сульфидирования ароматических соединений действием элементарной серы. Органические соединения серы, 1980, т.2, Рига, С. 192−203.
  50. Пат. 1 121 437 Великобр., 1968.
  51. Пат. 1 144 084 Великобр., 1969.61.Пат. 3 647 885 США, 1972.62.А.С. 390 120 СССР, 1973.бЗ.Заявка 1 605 316 Фр., 1974.
  52. Пат. 1 429 291 Великобр., 1976.65.А.С. 181 554 ЧССР, 1980.66.А.С. 190 767 ЧССР, 1981.67.Заявка 2 213 937 Фр., 1974.
  53. Пат. 1 404 714 Великобр., 1975.69.Пат. 266 034 ЕПВ, 1991.
  54. Пат. 3 801 507 США. 1974. 92. Заявка 2 196 384 Фр., 1974. 93. Заявка 54−41 829 Яп., 1976.
  55. Пат. 1 440 373 Великобр., 1976
  56. Пат. 1 470 338 Великобр., 197 796.Пат. 4 196 089 США, 1980.
  57. Пат. 1 597 482 Великобр., 1981 98.3аявка 2 529 226 Фр., 1982.
  58. Пат. 2 126 602 Великобр., 1984.
  59. Заявка 60−147 497 Яп., 1 985 101. A.C. 221 179 ЧССР, 1 986 102. Пат. 732 392 ЕПВ, 1 996 103. A.C. 644 811 СССР, 1 979 104. Пат. 4 016 093 США, 1977
  60. Заявка 59-.232 190 Яп., 1 984 106. Пат. 4 020 085 США, 1978
  61. Заявка 1 523 054 Великобр., 1 978 108. Пат. 3 810 837 США, 1 974 109. Заявка 2 265 849 Фр., 1975
  62. Takachy Hori, Suedo Hayashida // Bulletin of Japan Petr. Inst, 1974, V.16, № 2, p.106−111 111. Пат. 4 016 093 США, 1977.
  63. Заявка 59−232 190 Яп., 1984.
  64. P.B. Исследование процесса карбонатации в производстве высокощелочных детергентно-диспергирующих присадок к моторным маслам. Дисс. К.т.н. — Киев, 1978, 186 с.
  65. Иванковский B. J1. Исследование в области получения ингибированных пленочных покрытий на нефтяной основе. Дисс. К.т.н.-М., 1972, 167 с.
  66. Takachy Hori, Suedo Hayashida // Bulletin of Japan Petr. Inst, 1974, V.16, № 1, p.1−7.
  67. Stewart W.T., Stewart F.A. Advances in Petroleum Chemistry and Refining, 1963, V. 7, p.22.
  68. В.И., Селезнева И. Е., Трубников A.T., Коренев К.Д. IY Всесоюзная конференция молодых ученых по прикладной хроматографии, Джугба, 7−11 октября 1991 г., Тезисы. С. 25.149
  69. Тищенко Н. Г, Кожаева Н. Г, Коробейникова Г. А // Нефтепереработка и нефтехимия, 1979, № 8, С. 22−23.
  71. Кудрявцева Н. А, Фуфаев A.A., Борщевский С. Б. // ХТТМ, 1979, № 6, С. 60−62.
  72. Методы анализа, исследований и испытаний нефтей и нефтепродуктов. Сборник нестандартных методик. Ч.З. П/Ред Никонорова Е. М. М., ВНИИ НП, 1986, — 224 с.
  73. А.К., Баранов В. А., Турский Ю. И. и др. // ХТТМ, 1982, № 5, С. 33−35.
  74. И.Е., Иванова Е. А., Баранов В. А. // Присадки к маслам и топливам. Сб. трудов ВНИИ НП. Вып. 52, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1987, С. 43−46.124. Пат. 1 637 315 РФ, 1990.
  75. И.Е., Левин А. Я., Монин C.B. // ХТТМ, 1999, № 6, С.39−43.
  76. В.Д., Шипулина Э. Н., Белянчиков Г. П. //Нефтепереработка и нефтехимия, 1991, № 2, С. 27−31.127. Пат. 2 075 504 РФ, 1997.128. Пат 2 102 441 РФ, 1998.1. UBRIZOL3RIZ0L GES.M.B.H. iELUNGENGASSE 13 А-10Ю WIEN STRIA1. EFON: (0222)5871697 SERIE
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?