способ получения моюще-диспергирующей присадки

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩЕ-ДИСПЕРГИРУЮЩЕЙ ПРИСАДКИ путем полимеризации изобутилена в присутствии катализатора хлористого алюминия с последующим алкилированием фенола полученным полиизобутиленом и конденсацией полиизобутиленфенола по Манниху с формальдегидом и амином с последующей обработкой борной кислотой, отличающийся тем, что полимеризацию осуществляют в присутствии оксида алюминия, добавляемой к хлористому алюминию в соотношении 1 13 99, при этом конденсацию по Манниху полиизобутиленфенола с формальдегидом и амином осуществляют в присутствии олеиновой кислоты при следующем массовом соотношении компонентов изобутилен фенол формальдегид амин 1 0,04 0,06 0,026 0,04 0,08 0,12 с обработкой продукта борной кислотой до концентрации бора в конечном продукте 0,15 0,19 мас.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к нефтехимии, конкретно к способу получения моюще-диспергирующей присадки.

Известен способ получения присадки типа высокомолекулярного основания Манниха ВОМ (Амоко 9250, Днепрол), включающий три стадии.

1. Полимеризацию изобутилена в присутствии катализатора для получения полиизобутилена (ПИБ) с заданной величиной ММ.

2. Алкилирование полученным ПИБом фенола для получения полиизобутиленфенола (ПИВФа).

3. Конденсацию ПИБФа с амином и формальдегидом для получения присадки.

В известном способе получения присадки (Амоко 9250, Днепрол) в качестве катализатора используют безводный хлористый алюминий в виде 3%-ного раствора в бутане, который подают в реактор, куда при охлаждении вводят также сырье изобутилен (в виде 20%1 раствора в бутане). Процесс полимеризации протекает при -5-0^оС. При более высокой температуре резко возрастает количество побочного продукта олигомеров изобутилена (иногда достигает 100%). Полимеризат из реактора поступает на промывку, с помощью щелочи и воды удаляется катализатор. Затем путем отгонки регенерируют непрореагировавший изобутилен удаляют воду на осушительной колонне, заполненной хлористым алюминием, и, наконец, вакуумной отгонкой удаляют легкую часть полимера. Недостатком этого способа являются большие потери за счет образования побочных продуктов (до 40% см. примеры 1, 2), а также снижение качества присадки (см. табл. 3, примеры 1, 2).

Образование олигомеров изобутилена побочных продуктов процесса получения ПИБа происходит особенно интенсивно в начале цикла, т.е. в период выхода на режим (длительность этого периода достигает 46 ч). Кроме того, уже после достижения нормализации процесса случаются сбои в его работе. Таким образом, 7-10% общего времени каждого цикла установка работает малопродуктивно.

Задачей, решаемой изобретением, является увеличение выхода готовой присадки и улучшение ее эксплуатационных свойств.

Поставленная задача решается тем, что на стадии полимеризации изобутилена в качестве катализатора используют смесь хлористого алюминия с окисью алюминия в соотношении (13-99):1.

В соответствии с изобретением, первую стадию выполняют по следующей схеме. В колонну загружают катализатор в количестве 2500 кг. В примере 1 и 2 (прототип) катализатором служит безводный гранулированный хлористый алюминий, а в последующих примерах (заявляемый способ) смесь такого безводного гранулированного хлористого алюминия с 1-7% безводной окиси алюминия (примеры 3-11). В колонну подают снизу осушенный бутан (90-100 кг/ч) для приготовления катализаторного раствора при 113^оС и давлении 260-270 кПа. Приготовленный бутановый раствор хлористого алюминия подают в реактор порциями с усредненным расходом 100 кг/ч. Одновременно в реактор полимеризации непрерывно с расходом 17 м³/ч подают осушенную бутан/бутиленовую фракцию, содержащую 18-22% изобутилена. Полимеризацию проводят при температуре от минус 10^о до минус 4^оС. Полученный полимеризат подогревают до 10-20^оС, обрабатывают раствором щелочи при температуре 35-40^оС, а затем водой (отмывка от катализатора). После отстаивания направляют последовательно в отпарную колонну с температурой 127^оС, а затем через теплообменник в вакуумную колонну. Таким образом происходит отгонка непрореагировавшего сырья и побочных продуктов (олигомеров).

Полученный ПИБ (его ММ должна быть в пределах 2700-3200) используют для алкилирования фенола, предварительно осушенного до содержания остаточной влаги менее 30 частей на миллион (ррm). В качестве катализатора этого процесса применяют трифтористый бор. После отгонки катализатора и не вступившего в реакцию фенола, полученный полиизобутенилфенол (ПИБФ) разбавляют маслом И-20А до содержания основного вещества 45-50% и через резервуарный парк подают на последнюю, третью стадию синтеза присадки. Эта стадия заключается в конденсации по Манниху с одновременной модификацией продукта борной и олеиновой кислотами. Реализацию ее (стадии) осуществляют способом, который заключается в следующем. В реактор помещают ПИБФ и тетраэтиленпентамин в эквимолекулярном количестве, а также олеиновую кислоту (2/3 до 1 моль). К этой смеси, нагретой до 80^оС, медленно добавляют равное количество молей формальдегида в виде 37%-ного раствора формалина. После введения в реактор формалина смесь нагревают до 150^оС и, продувая азотом, удаляют из нее воду.

Полученный промежуточный компонент разделяют на 2 неравные части: 93% и 7% Меньшую часть смешивают с масляной суспензией борной кислоты и нагревают (этап борирования). Борированный компонент смешивают с основной массой промежуточного компонента и дополнительно обрабатывают формалином (нагревают, а затем отгоняют воду, как образовавшуюся при химическом взаимодействии, так и добавленную с формалином). Готовую присадку, представляющую собой ВОМ, модифицированное олеиновой и борной кислотами, дополнительно разбавляют маслом И-20-А до концентрации 40-42% по основному веществу.

Массовое соотношение изобутилена, фенола, формальдегида и амина, которые берут для получения присадки 1:(0,04-0,06):(0,026-0,040):(0,08-0,12)соответственно.

П р и м е р ы 1 и 2 (сравнительные).

Стадию полимеризации изобутилена выполняют так, как она реализована фирмой Амоко, а также при получении присадок А-9250 и Днепрола. В колонку (сатуратор) загружают 2500 кг гранул безводного хлористого алюминия. Снизу подают осушенный бутан, который при 113^оС насыщается хлористым алюминием (концентрации 3%) и подается в реактор полимеризации. В реакторе температуру поддерживают в пределах -5-0^оС. Протекание полимеризации контролируют по выделению тепла. Полимеризат отмывают от катализатора последовательной обработкой раствором щелочи и водой и освобождают от непрореагировавшего изобутилена, бутана и низкомолекулярных продуктов полимеризации. Готовый ПИБ направляют в промежуточные резервуары.

Вторую и третью стадии выполняют следующим образом. Из промежуточного резервуара ПИБ подают в реактор, содержащий предварительно осушенный фенол (остаточное содержание влаги не выше 30 ррm) и смешанный с катализатором трифтористым бором. Алкилирование протекает при 56-60^оС. Продукт последовательно освобождают от катализатора, непрореагировавшего фенола и побочных продуктов низкомолекулярных алкилфенолов. После такой очистки полученный полиизобутилфенол (ПИБФ), имеющий ММ 1500-2200 разбавляют маслом до концентрации 45-50% и направляют в соответствующие промежуточные резервуары.

Из резервуаров ПИБФ поступает на установку конденсации по Манниху, которая совмещена с модификацией получаемой присадки борной и олеиновой кислотами. Осуществляют этот процесс таким образом. ПИБФ смешивают в тетраэтиленпентамином (ТЭПА) и олеиновой кислотой нагревают до 80^оС и медленно добавляют формалин (37% водный раствор формальдегида) с продувкой азота. Затем температуру поднимают до 150^оС, при которой происходит завершение реакции конденсации и отгонка воды, добавленной с формалином и выделенной при химическом взаимодействии. Полученный продукт, называемый "промежуточным олеиновым компонентом" делят на 2 неравные части: 93% и 7% Меньшую часть обрабатывают масляной суспензией борной кислоты до 2,0% Затем борированный компонент смешивают с "промежуточным олеиновым компонентом" в таком соотношении, чтобы окончательная концентрация бора в готовой присадке составляла 0,15-0,20%

П р и м е р ы 3-11. В сатуратор загружают безводный хлористый алюминий в смеси с безводной окисью алюминия. Суммарная загрузка 2500 кг, доля хлористого алюминия от 2325 до 2475, а окиси алюминия от 25 до 175 кг. В табл. 1 даны, кроме загрузки AlCl₃ и Al₂O₃ показана длительность периода выхода на режим, общая продолжительность цикла и продолжительность продуктивного периода. Здесь же приведены расходы сырья и выхода продукта, и отходов.

Как видно из данной табл. 1, при использовании технологии по прототипу (примеры 1 и 2), время выхода установки на режим составляет 28 и 46 ч. В этот период происходит образование в основном олигомеров изобутилена, т.е. побочных продуктов. Суммарная потеря сырья в этих примерах составляет 40,2 и 40,5%

Если же используют хлористый алюминий в смеси с 1-7% окиси алюминия, то сроки выхода установки на режим значительно сокращаются, а потеря сырья на образование отходов снижается. Выход же продукта III стадии ВОМ, являющегося основным веществом присадки также увеличивается. В этих примерах доля окиси алюминия в катализаторе полимеризации составляет 3-4% При 3% окиси алюминия наблюдается также и улучшение качества присадки (пример 5).

Если доля окиси алюминия меньше 3% то прирост выхода полибутена и конечного продукта (соответственно первой и последней стадий) оказывается недостаточным. Это же относится и к улучшению качества присадки: хотя оно и наблюдается уже при 1% добавке окиси алюминия, но наиболее четко проявляется в примерах 5-9, которые соответствуют 3 и 4% добавки окиси алюминия.

При добавке окиси алюминия более чем 4% качество присадки также оказывается более высоким, чем в прототипе. При этом улучшается также процентный выход продукта (и первой, и последней стадий).

В табл. 2 приведены соотношения компонентов, используемые для получении присадки, в табл. 3 приведено сравнение качества присадок.