способ получения загущающей присадки

Формула изобретения

1. Способ получения загущающей присадки путем смешивания и растворения полимера в масле, отличающийся тем, что получение присадки осуществляют в пятизонном реакторе, в качестве полимера используют высокомолекулярный полиизобутилен, бутилкаучук, этилен-пропиленовый каучук или их смесь, который (которую) подвергают термомеханической деструкции, полученный продукт с молекулярной массой 4000 - 30000 в пятой зоне при 80-120^oС смешивают (при одновременном растворении) с индустриальным и/или трансформаторным маслом из расчета массового соотношения полимер: масло 9: 1 - 3: 1 и далее в другом аппарате при перемешивании осуществляют введение в течение по крайней мере 2 ч дополнительного количества масла до конечного содержания полимера 20-65 мас. %.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используемое масло дополнительно содержит модифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей агидол-1 и/или агидол-2, дилаурилтиодипропионат из расчета 0,005-0,1 мас. %.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения присадки загущающей, которая применяется для производства масел различного типа - моторных, трансмиссионных, гидравлических, смазочных и других, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известны присадки вязкостные (загущающие), представляющие собой концентраты - 25-65 мас. % растворы полиизобутилена с молекулярной массой от 4000 до 25000 в трансформаторном или индустриальном масле, а также низ ко молекулярные сополимеры этилена с пропиленом и другие сополимеры олефинов [С. З. Каплан, И.Ф. Раздвенчук. Вязкостные присадки и загущенные масла. Л.: Химия, 1982, с.6-7, с.9-10], но способы приготовления растворов не указаны.

Известен способ получения присадок КЛ-10, КП-20 на основе полиизобутилена с молекулярной массой 10000-20000 [К.В. Прокофьев, Б.Г. Вербицкий, С.А. Рогов, A.Н. Кириченко. Низкомолекулярные полибутены. Москва, ЦНИИТЭнефтехим, 1982, с.19-20].

Недостатком этого способа является сложная технологическая схема получения продукта, которая предусматривает стадии подготовки сырья (ректификация и осушка), полимеризации исходного мономера, дезактивации катализатора и осушки полимеризата, смешивания с углеводородным маслом, дополнительной дегазации и вакуумирования. Полимеры, получаемые по этому способу, обладают широким молекулярно-массовым распределением (ММР), коэффициент полидисперсности лежит в пределах 4-6, и, как следствие этого, невысокой деполимеризационной устойчивостью.

Известны способы получения низкомолекулярных полиолефинов путем термической деструкции высокомолекулярных полиолефинов в режиме интенсивной сдвиговой деформации, проводимой в две стадии при температуре 250-380^oС [Патент 2135521, Россия 19.08.97, C 08 F 8/50] или путем сочетания пластикации и термической деструкции высокомолекулярного полиизобутилена в четырех зонах, в последней из которых при температуре 240-300^oС и давлении 40-80 кПа происходит дополнительная термическая деструкция и гомогенизация полимера [Патент 2117017, Россия, 03.09.97, БИ 22, 10.08.98].

Однако вышеуказанные изобретения нельзя отнести к способам получения загущающих присадок, так как по своей сущности они предназначены в основном для диспергирования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения концентрированных смесей полиизобутилена молекулярной массой 14000-16000 с моторным маслом в корытообразных смесителях при температуре до 120^oС путем добавления к полимеру масла до образования густой однородной смеси и далее подачи ее в мешалку, в которую при той же температуре и постоянном перемешивании вводится масло до достижения требуемой вязкости. Для уменьшения содержания золы полученную смесь подвергают фильтрации через асбестовую ткань и тончайшую медную сетку при температуре 160^oС и давлении 10 ати [А.Н. Решетов, Е.И. Макарова. Полиизобутилены и применение их в технике. Л.: Госхимиздат, 1952, с.42].

К недостаткам этого известного способа следует отнести получение присадки с невысокой загущающей способностью, деполимеризационной устойчивостью и стабильностью по однородности раствора при его длительном хранении.

Технической задачей изобретения является способ получения присадки загущающей, обладающей повышенной деполимеризационной устойчивостью, загущающей способностью и сохранением однородности раствора при длительном хранении.

Указанный технический результат достигается тем, что получение присадки осуществляют в пятизонном реакторе, в качестве полимера используют высокомолекулярный полиизобутилен, бутилкаучук, этилен-пропиленовый каучук или их смесь, который (которую) подвергают термомеханической деструкции, полученный продукт с молекулярной массой 4000-30000 в пятой зоне при температуре 80-120^oС смешивают (при одновременном растворении и охлаждении) с индустриальным и/или трансформаторным маслом из расчета массового соотношения полимер: масло в пределах 9:1-3:1, охлаждение осуществляется комбинированно внешним, через рубашку, и внутренним, непосредственно в зоне смешения, хладагентами, причем в качестве хладоносителя выступает само базовое масло. Далее в другом аппарате при перемешивании осуществляют введение в течение по крайне мере 2 ч дополнительного количества масла до конечного содержания полимера 20-65 мас. %, а используемое масло может содержать модифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей агидол-1(4-метил-2,6-ди-третбутилфенол) и/или агидол-2(2,2-метилен-бис-(4-метил-6-третбутилфенол)), дилаурилтиодипропионат из расчета 0,005-0,1 мас.%.

Предлагаемая заявка предусматривает технологический процесс получения загущающей присадки путем сочетания пяти мини-аппаратов идеального вытеснения, роль которых выполняют так называемые зоны, и одного реактора идеального смешения, где происходит доразбавление концентрата полииолефинов в масле. Расширяется ассортимент загущающих присадок, технические приемы их получения, которые значительно экономичнее ранее известных.

Ограничения по содержанию полимера в аппарате связаны с нецелесообразностью содержания полимера меньше 20 мас.% в связи с высоким расходом присадки в дальнейшем и отклонением свойств конечных масел, особенно моторных, от требуемых в случае больших значений по содержанию, чем 65 мас.%.

Температурные пределы установлены исходя из увеличения времени растворения полимеров при значениях, меньших чем 80^oС, и возможности создания условий, при которых может происходить вспышка масла в случае превышения температуры более 120^oС.

Температура и порядок ввода масла, интервалы по времени и количество определены из условия получения раствора, обладающего высокой степенью однородности и стабильности при хранении, а также практической целесообразностью поддержания наиболее высокой производительности способа.

Пределы по молекулярной массе конечных полимеров определяются требованиями к характеристикам конечного продукта - присадки.

Содержание модифицирующей добавки позволяет увеличить индекс стабильности присадки, в тоже время более 0,1 мас.% нецелесообразно из-за отсутствия дополнительного эффекта, а менее 0,005 мас.% не обеспечивает повышения индекса стабильности.

Полученная присадка характеризуется свойствами по ТУ 38.101209:

- исходным содержанием полимеров, определение производят взвешиванием сухого остатка после осаждения ацетоном из раствора (2,00000,0002) г присадки в 25 см³ хлороформа после фильтрации и сушки в вакуум-сушильном шкафу в течение 3 ч при 80-85^oС и остаточном давлении 10-12 мм рт. ст.;

- кинематической вязкостью при 100^oС, определение проводят по ГОСТ 33-82;

- загущающей способностью, определение основано на измерении кинематической вязкости при 100^oС по ГОСТ 33-82 5% раствора полимерной основы в масле И-12А, 5% раствор получают разбавлением;

- деполимеризационной устойчивостью, определяют по падению кинематической вязкости 5% или 10% раствора полимерной основы в масле И-12А, до и после термостатирования при температуре (2002)^oC в течение 12 ч;

- условным значением сохранения однородности раствора полиолефина в масле, определяемым по изменению концентрации полимера при длительном хранении. (В мерный цилиндр диаметром 50 мм и высотой 500 мм наливается раствор и через 30 суток определяется содержание полимера в пробах, отобранных на расстоянии 25 мм от верхнего и нижнего уровня, подученная разница является условным значением стабильности раствора).

Изобретение иллюстрируется следующими нижеприведенными примерами.

Пример 1. (по прототипу).

В корытообразный смеситель, нагретый паром до 120^oС, загружают 400 кг полиизобутилена молекулярной массой (по Штаудингеру) 15000, пластицируют в течение 12 ч и добавляют масло индустриальное И-12А в количестве 400 кг. Перемешивают еще 16 ч и полученную смесь подают в реактор металлический, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева. Далее в реактор подают горячее масло в количестве 1200 кг и при 120^oС перемешивают в течение 24 ч.

Получают присадку загущаюшую: содержание полимера - 20 мас.%, кинематическая вязкость при 100^oС - 865 мм²/с, загущающая способность - 5,5 мм²/с, индекс стабильности вязкости - 17%, деполимеризационная устойчивость при 100^oС - 3,1 мм²/с, условная однородность раствора - 1,9 мас.%.

Пример 2. А. В роторный четырехзонный аппарат через загрузочное устройство подают в течение 1 ч 20 кг высокомолекулярного полиизобутилена марки П-85 в виде кусков размерами (5-20)х(10-50) мм и в первой зоне за счет диссипации механической энергии при вращении ротора со скоростью 2000 об/мин разогревают полимер до 200^oС, во второй зоне за счет создания давления 70 кПа при 300^oС происходит пластикация и начинается деструкция полиизобутилена, в третьей и четвертой зонах происходит основная и окончательная деструкция полимера при 300^oС и 80 кПа, получают низкомолекулярный полиизобутилен с молекулярной массой (определяемой по Штаудингеру) 4000, который подают в пятую зону, где охлаждают за счет индустриального масла И-20а, поступающего в рубашку зоны, до 80^oС и далее смешивают с этим же маслом, нагретым до 80^oС, из расчета массового отношения полимер:масло, равного 9:1 (т.е. 2 кг масла).

В. Полученный раствор загружают в реактор, снабженный перемешивающим устройством, куда подают при постоянном перемешивании в течение 2 ч дополнительное количество этого же масла из расчета конечного содержания полиизобутилена в масле 65 мас.% (т.е. 28,77 кг).

Получают присадку загущающую: содержание полимера - 65 мас.%, кинематическая вязкость при 100^oС - 1410 мм²/с, загущающая способность - 9,1 мм₂/с, деполимеризационная устойчивость при 100^oС - 0,1 мм²/с, условная однородность раствора - 0,04 мас.%.

Пример 3. А. Отличается от примера 2А тем, что в роторный аппарат загружают 15 кг бутилкаучука марки БК-1675 с вязкостью по Муни 42 у.с. (молекулярной массой 96000), получают в четвертой зоне полимер с молекулярной массой 30000, который подают в пятую зону, где охлаждают и при 100^oС смешивают с маслом индустриальным И-12а, имеющим температуру 100^oС, содержащим модифицирующую добавку - агидол-1 в количестве 0,005 мас.%, из расчета массового отношения полимер:масло, равного 3:1 (т.е. 5 кг масла).

Б. Отличается от примера 2Б тем, что полученный раствор из пятой зоны загружают в реактор, далее при постоянном перемешивании в течение 6 ч подают дополнительно то же масло из расчета конечного содержания полимера в масле 20 мас.% (т.е. 55 кг).

Получают присадку загущающую: содержание полимера - 20 мас.%, кинематическая вязкость - 1840 мм²/с, загущающая способность - 22,3 мм²/с, деполимеризационная устойчивость - 0,3 мм²/с, условная однородность раствора - 0,05 мас.%.

Пример 4. А. Отличается от примера 2А тем, что в роторный аппарат загружают 15 кг этилен-пропиленового каучука марки СКЭП-40НТ с вязкостью по Муни 42 у.е., получают в четвертой зоне полимер со среднечисленной молекулярной массой 26300, который подают в пятую зону, где охлаждают и при 120^oС смешивают с трансформаторным маслом, содержащим 0,1 мас.% агидол-2, из расчета массового отношения полимер:масло, равного 4:1 (т.е. с 3,75 кг масла).

Б. Отличается от примера 2.Б тем, что полученный раствор из пятой зоны загружают в реактор, куда при постоянном перемешивании в течение 4 ч подают то же масло из расчета конечного содержания полимера 30 мас.% (т.е. 31,25 кг).

Получают присадку загущающую: содержание полимера - 30 мас.%, кинематическая вязкость - 1520 мм²/с, загущающая способность - 13,4 мм²/с, деполимеризационная устойчивость - 0,2 мм²/с, условная однородность раствора - 0,5%.

Пример 5. А. Отличается от примера 2А тем, что в роторный аппарат загружают полиизобутилен в количестве 7 кг с молекулярной массой 120000 и 8 кг бутилкаучука с вязкостью по Муни 37 у.е., получают в четвертой зоне смесь полимеров с усредненной молекулярной массой 15000, которую подают в пятую зону, где охлаждают и при 90^oС смешивают с трансформаторным маслом, имеющим температуру 90^oС и содержащим 0,1 мас.% дилаурилдитиопропионата, из расчета массового отношения полимер:масло, равного 6:1 (т.е. 2,5 кг масла).

Б. Отличается от примера 2Б тем, что полученный в пятой зоне раствор загружают в реактор, в который при постоянном перемешивании подают индустриальное масло И-8а, содержащее 0.1 мас.% дилаурилгиопропионата, в течение 4 ч из расчета конечного содержания полимера в масле 25 мас.% (т.е. 42,5 кг масла).

Получают присадку загущаюшую: содержание полимера - 25 мас.%, кинематическая вязкость - 1000 мм²/с, загущающая способность - 25,5 мм²/с, деполимеризационная устойчивость - 0,4 мм²/с, условная однородность раствора - 0,2 мас.%.

Пример 6. А. Отличается от примера 2А тем, что в роторный аппарат подают 20 кг смеси бутилкаучука марки БК-1675 и этиленпропиленового каучука марки СКЭПТ-30 по 10 кг каждого, с вязкостью по Муни 37 и 30 соответственно, получают смесь полимеров с молекулярной массой 18000, которую вводят в пятую зону, где охлаждают и при 120^oС смешивают с маслом индустриальным И-40а, содержащим модифицирующую добавку - 0,03 мас.% дилаурилтиодипропионата и имеющим температуру 100^oС, из расчета массового отношения полимер:масло 4:1 (т.е. 5 кг масла).

Б. Отличается от примера 2Б тем, что полученный раствор из пятой зоны загружают в реактор, куда при постоянном перемешивании подают в течение 7 ч масло трансформаторное, содержащее 0,03 мас.% дилаурилтиопропионат, из расчета конечного содержания полимера в масле 25 мас.% (т.е. 55 кг масла).

Получают присадку загущающую: содержание полимера - 25 мас.%, кинематическая вязкость - 1310 мм²/с, загущающая способность - 35,5 мм²/с, деполимеризационная устойчивость - 0,4 мм²/с, условная однородность раствора - 0,3 мас.%.

Пример 7. А. Отличается от примера 2А тем, что в роторный аппарат подают 5 кг полиизобутилена молекулярной массы 155000 и 15 кг этиленпропиленового каучука марки СКЭП-40 с вязкостью по Муни 35 у.е., получают в четвертой зоне смесь полимеров с молекулярной массой 11200, которую вводят в пятую зону, где охлаждают и при 120^oС смешивают с трансформаторным маслом, имеющим температуру 80^oС, из расчета массового отношения полимер:масло 5:1 (т.е. 4 кг масла).

Б. Отличается от примера 2.Б тем, что полученный раствор из пятой зоны загружают в реактор, куда при постоянном перемешивании подают в течение 4 ч масло индустриальное И-12а из расчета конечного содержания полимера 30 мас.% (т.е. 42,7 кг масла).

Получают присадку загущающую: содержание полимера - 50 мас.%, кинематическая вязкость - 1140 мм²/с, загущающая способность - 14,7 мм²/с, деполимеризационная устойчивость - 0,6 мм²/с, условная однородность раствора- 0,4 мас.%.