BE863376A - PROCEDURE FOR PREPARING ALKYLAROMATIC COMPOUNDS, AND OIL-SOLUBLE SULDONIC ACIDS AND SULPHONATES DERIVED THEREOF - Google Patents

PROCEDURE FOR PREPARING ALKYLAROMATIC COMPOUNDS, AND OIL-SOLUBLE SULDONIC ACIDS AND SULPHONATES DERIVED THEREOF

Info

Publication number
BE863376A
BE863376A BE2056639A BE2056639A BE863376A BE 863376 A BE863376 A BE 863376A BE 2056639 A BE2056639 A BE 2056639A BE 2056639 A BE2056639 A BE 2056639A BE 863376 A BE863376 A BE 863376A
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
sulfonates
emi
weight
british patent
alkylates
Prior art date
Application number
BE2056639A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Exxon Research Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research Engineering Co filed Critical Exxon Research Engineering Co
Publication of BE863376A publication Critical patent/BE863376A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M3/00Liquid compositions essentially based on lubricating components other than mineral lubricating oils or fatty oils and their use as lubricants; Use as lubricants of single liquid substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66Catalytic processes
    • C07C2/70Catalytic processes with acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2219/00Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2219/04Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
    • C10M2219/044Sulfonic acids, Derivatives thereof, e.g. neutral salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2219/00Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2219/04Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
    • C10M2219/046Overbasedsulfonic acid salts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Description

       

   <EMI ID=1.1>  daarvan afgeleide olie-oplocbare sulfonzuren en sulfonaten.

  
De uitvinding heeft betrekking op alkylaromatische

  
 <EMI ID=2.1> 

  
oplosbare sulfonzuren en sulfonaten verkregen uit de alkylaten. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op alkylaten waaruit overbasische sulfonaten, in het bijzonder overbasische calciumsulfonaten met verminderde neiging tot schuimvorming bij gebruik als smeerolietoevoegsels verkregen kunnen worden.

  
Sulfonaten, in het bijzonder overbasische calcium-, barium- of magnesium-sulfonaten worden algemeen toegepast als toevoegsels van smeeroliën. De uitdrukking overbasisch wordt gebruikt

  
 <EMI ID=3.1> 

  
groter is dan vereist voor de reactie met het sulfonzuur waaruit het sulfonaat wordt verkregen. Dikwijls is de overmaat metaal aanwezig

  
in de vorm van het carbonaat, in welk geval het overbasische sulfonaat bestaat uit een colloidale dispersie van het metaalcarbonaat in het metaalsulfonaat als dispergeermiddel. Deze overbasische sulfonaten worden toegepast als dispergeermiddelen in smeerolie waar zij door hun hoge basiciteit zuren neutraliseren die zich in het carter gedurende het bedrijf van de motor ontwikkelen waardoor aldus corrosie wordt tegengegaan.

  
Sulfonzuren en sulfonaten worden in het algemeen verkregen uit mono-alkylaten van aromaten, waarvan de alkylketen vertakt of recht is. Olie-oplosbare sulfonzuren worden verkregen uit alkylaten die een alkylgroep met meer dan 16, in het algemeen meer dan 20 koolstofatomen bevatten; de groep is gewoonlijk vertakt aangezien vertakte alkenen gemakkelijker beschikbaar en goedkoper zijn

  
dan de overeenkomstige rechte alkenen.

  
Een probleem verbonden met de toepassing van overbasische sulfonaten, in het bijzonder echter overbasische sulfonaten verkregen uit vertakte alkylaten is dat ondanks het opnemen van een

  
 <EMI ID=4.1> 

  
van de smeerolie bij bedrijf van de motor blijkt te ontstaan hetgeen uiteraard ongewenst is. Dit probleem is bijzonder opvallend bij over-

  
 <EMI ID=5.1> 

  
voorgesteld dit probleem te overwinnen door de sulfonzuren te bereiden uit mengsels van rechte en vertakte alkylaten. Hoewel deze techniek succesvol is gebleken vereist deze significante hoeveelheden van recht alkylaat waardoor de kosten toenemen aangezien de rechte alkenen waaruit deze alkylaten worden gemaakt duurder zijn dan de vertakte alkylenen die tot dusver gebruikt worden. Gevonden is dat hetzelfde effect bereikt kan worden onder toepassing van aanzienlijk minder recht alkeen indien de alkylaten, waaruit de sulfonzuren worden bereid, verkregen worden door het alkyleren van een aromatische verbinding met een mengsel van vertakte en rechte alkenen.

  
De uitvinding voorziet derhalve in een werkwijze voor het produceren van alkylaten bestaande uit het alkyleren van een aromatische verbinding met een mengsel dat ten hoogste 95 gew.% van .. 

  
een vertakte alkeen met 15 - 40 koolstofatomen en tenminste 5 gew.% van een lineair alkeen met 16 - 30 koolstof atomen bevat, waarbij de molverhouding van de aromatische verbinding tot het alkeenmengsel

  
10 : 1 - 1 : 1 is.

  
De alkyleringsreactie kan met elke bekende techniek worden uitgevoerd. De voorkeurstechniek is het gebruik van een Friedel-Crafts katalysator, zoals aluminiumtrichloride , bij voorkeur  tezamen met waterstofchloride. Er zijn geen speciale omstandigheden nodig voor de alkylering; de uitvinding is gericht op de samenstelling van de alkeentoevoer en de verhoudingen van het gebruikte materiaal. In het aspect van de uitvinding betrokken op alkylaten voor

  
de berdiding van overbasische sulfonaten is de techniek volgens de uitvinding bijzonder bruikbaar wanneer de aromatische verbinding benzeen is, aangezien daarvoor de problemen van schuimvorming van de smeeroliën, die de overbasische alkylbenzeensulfonaten bevatten, bijzonder acuut zijn.

  
Gevonden is dat het alkeenmengsel dat wordt toege-

  
 <EMI ID=6.1> 

  
aangezien mengsels die minder dan 5 gew.% bevatten geen verbeterde sulfonzuren en sulfonaten opleveren. Er is tevens gevonden dat er

  
geen verdere verbetering van het effect ontstaat indien het mengsel meer dan 30 gew.% van het lineaire alkeen bevat. Aangezien lineaire alkenen duurder zijn dan vertakte alkenen heeft het aldus de voorkeur dat het mengsel 5 - 30 gew.; van het lineaire alkeen bevat, hoewel

  
dit niet essentieel is. Gevonden is dat er weinig of geen vermindering van de schuimneiging van de smeerolie optreedt wanneer het lineaire alkeen, waaruit het sulfonaat is afgeleid, minder dan 16 koolstofatomen bevat en het heeft de voorkeur alkenen te gebruiken met minder

  
 <EMI ID=7.1> 

  
omdat zij wasachtig zijn.

  
Het vertakte alkeen dient 15 - 40 koolstofatomen te bevatten teneinde de gewenste olie-oplosbaarheid en viscositeit van de uit de alkylaten verkregen sulfonaten te verzekeren. Vanwege hun gemakkelijke beschikbaarheid heeft het de voorkeur oligomeren van propeen als de vertakte alkenen toe te passen. 

  
De verhouding van aromatische verbinding tot alkeen-

  
 <EMI ID=8.1> 

  
volume) te zijn zodanig dat een overmaat alkeen wordt toegepast. Dit verzekert dat de gevormde produkten in wezen mono-alkylaromaten zijn hetgeen belangrijk is aangezien dialkylaromaten die een vertakte alkylgroep bevatten moeilijk te sulfoneren zijn.

  
De alkylaten volgens de uitvinding kunnen op zichzelf, b.v. als synthetische smeermiddelen, worden toegepast. De hoofdtoepassing waarop de uitvinding is gericht is die van grondstofmaterialen voor de produktie van alkylarylsulfonzuren, in het bijzonder sulfonzuren die aansluitend worden omgezet in overbasische sulfonaten, in het bijzonder calciumsulfonaten of in neutrale sulfonaten, zoals natriumsulfonaten die als emulgatoren worden toegepast. Als

  
een verder aspect van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze voor de produktie van sulfonzuren omvattende het sulfoneren van een alkylaromatische verbinding die verkregen is door het alkyleren van een aromatische verbinding met een mengsel dat ten hoogste 95 gew.% van een vertakt alkeen met 15 - 40 koolstofatomen en tenminste 5 gew.% van een lineair alkeen met 16 - 30 koolstofatomen bevat, waarbij de

  
 <EMI ID=9.1> 

  
1 - 1 : 1 is.

  
Elk van de bekende sulfoneringstechnieken kan gebruikt worden. Het alkylaat kan b.v. worden gesulfoneerd met geconcentreerd zwavelzuur, met oleum of met zwaveltrioxyde opgelost in zwaveldioxyde, welke laatste techniek de voorkeur heeft. Na sulfonering wordt het sulfonzuur gezuiverd volgens standaardtechnieken, of er worden zuiveringshulpmiddelen zoals alkenen en naar keuze water als beschreven in de hangende Britse octrooiaanvrage 6775/76 en de etherbevattende verbindingen als beschreven in de hangende Britse octrooiaanvrage 15100/75 toegevoegd.

  
De sulfonzuren bereid volgens dit verdere aspect

  
van de uitvinding kunnen worden geneutraliseerd tot sulfonaten die als detergent dispergeermiddelen en emulgatoren worden gebruikt. De keuze van het kation zal afhangen van het gebruik waarvoor het sulfonaat

  
 <EMI ID=10.1>   <EMI ID=11.1> 

  
kation in het algemeen een alkalimetaal of een quaternair stikstofhoudend kation zijn, terwijl bij toepassing als smeermiddeltoevoegsel het kation gewoonlijk calcium, barium of magnesium zal zijn, waarbij het sulfonaat dikwijls overbasisch is.

  
 <EMI ID=12.1> 

  
in het anion is afgeleid van een sulfonzuur verkregen door het sulfoneren van een alkylaromatische verbinding, die verkregen is door het alkyleren van 1 - 10 mol van een aromatische verbinding met 1 mol van een mengsel dat ten hoogste 95 gew.% van een vertakt alkeen met

  
 <EMI ID=13.1> 

  
met 16 - 30 koolstofatomen bevat, waarbij het kation een alkalimetaal, een quaternaire stikstofhoudende groep of calcium, magnesium of barium is.

  
Gevonden is dat overbasische sulfonaten volgens deze verdere maatregel van de uitvinding een verminderde schuimneiging hebben, terwijl neutrale sulfonaten die gebruikt kunnen worden als emulgatoren een verbeterde stabiliteit hebben welke verbeteringen met de meeste aromatische verbindingen worden bereikt. Aangezien de grootste schuimproblemen ontstaan met alkeenbenzenen is de techniek van de uitvinding bijzonder geschikt voor benzeen, hoewel tevens een verbetering wordt bereikt met tolueen en xyleen. In het bijzonder is gevonden dat neutrale sulfonaten volgens de uitvinding in het bijzonder alkalizouten en zouten van stikstofhoudende basen gebruikt kunnen worden als het gogermoleculaire sulfonaat van de emulgatorsamenstellingen van de hangende-Britse octrooiaanvrage 8740/75

  
en dat de verkregen olie-in-water emulsies een bijzonder goede emulsiestabiliteit bezitten en bijzonder bruikbaar zijn als metaal bewerkingsvloeistoffen.

  
Wanneer het kation van het sulfonaat van de uitvin-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
een quaternaire stikstofhoudende groep is kan het een ammoniumkation zijn, hoewel quaternaire amino-, in het bijzonder geëthoxyleerde quaternaire aminosulfonaten specifiek geschikte oppervlakactieve-middelen zijn. De principiële voordelen van het gebruik van de gemengde alkeentoevoer liggen in de produktie van overbasische aaardalkali-sulfonaten die als smeermiddeltoevoegsels worden toegepast. De uitvinding is in het bijzonder bruikbaar voor het produceren van overbasische calciumsulfonaten die bij gebruik als smeermiddeltoevcegsel een verminderde neiging tot schuimvorming geven van een auto-cartersmeermiddel gedurende het bedrijf van de motor.

   Gevonden is dat bij gebruik van overbasische calciumsulfonaten gebaseerd op de alkylaten volgens de uitvinding aanvaardbare schuimniveau's kunnen worden verkregen met behulp van de gebruikelijke anti-schuimtoevoegsels hetgeen niet het geval is met overbaische toevoegsels gebaseerd op andere alkylaten, waarbij verder in sommige gevallen de anti-schuimtoevoegsels niet behoeven te worden gebruikt.

  
 <EMI ID=15.1> 

  
een overbasisch sulfonaat zijn. Aangezien echter de overbaische sulfonaten de grootste schuimproblemen leveren vindt juist hier de techniek volgens de uitvinding grootste toepassing. Deze materialen worden in het algemeen geproduceerd door de neutralisering van het sulfonzuur met kalk in aanwezigheid van reactiepromotors en het daarna carbonateren van het reactiemengsel om de overmaat aanwezig calcium om te zetten in colloidaal calciumcarbonaat. Verschillende technieken zijn voorgesteld door het regelen van de viscositeit en reactiesnelheid waarbij de alkylaten volgens de uitvinding volgens elk van

  
de bekende technieken gebruikt kunnen worden bij de produktie van sulfonzuren.

  
Hoewel in hoofdzaak gericht op het overwinnen van

  
het schuimprobleem van overbasische calciumsulfonaten kunnen de alkylaten tevens worden toegepast bij de bereiding van neutrale en overbasische magnesium- en bariumsulfonaten.

  
De calcium-, magnesium- en bariumsulfonaten zijn bruikbaar als toevoegsels voor smeeroliën, waarvoor zij gebruikt kunnen worden in de algemeen gebruikelijke hoeveelheden en in combinatie met andere bekende toevoegsels, zoals polyamine dispergeermiddelen, viscositeitsindex-wijzigende middelen en anti-slijtagetoevoegsels.

  
Gevonden is dat het gebruik van sulfonaten afgeleid van de alkylaten volgens de uitvinding smeeroliën oplevert met ver-&#65533;  minderde schuimneiging vergeleken met oliën die de momenteel beschikbare sulfonaten bevatten en tevens dat minder rechte component vereist is om dit te bereiken dan met oliën die sulfonaten bevatten gebaseerd op een mengsel van alkylbenzenen, waarvan sommige een vertakte alkylgroep en andere een lineaire alkylgroep dragen, waarbij de twee typen alkylaat afzonderlijk zijn bereid.

  
De uitvinding wordt thans geïllustreerd door de volgende voorbeelden.

  
Voorbeeld I

  
 <EMI ID=16.1> 

  
839 Gew. dln van dit alkeenmengsel werden toegevoegd aan 1360 gew.dln

  
 <EMI ID=17.1> 

  
 <EMI ID=18.1> 

  
tenslotte werd gewassen met natriumhydroxyde en water en gezuiverd door destillatie. Het aldus verkregen alkylaat had een specifieke

  
 <EMI ID=19.1> 

  
sulfonzuur afgescheiden, gezuiverd en omgezet in een 300 TBN overbasisch calciumsulfonaat volgens de werkwijze van het Franse octrooischrift 1526400.

  
Voorbeeld II

  
De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met uitzondering dat het uitgangsalkeenmengsel 80 gew.% van het vertakte alkeen en 20 gew.% van het lineaire alkeen bevatte.

  
Voorbeeld III

  
Voor vergelijkingsdoeleinden werd benzeen afzonderlijk gealkyleerd net het rechte alkeen en het vertakte alkeen volgens voorbeeld I onder toepassing van nauwkeurig dezelfde alkyleringsomstandigheden als in voorbeeld I. Mengsels van de aldus verkregen alkyla- <EMI ID=20.1> 

  
gew.% van het rechte alkylaat, en 80 gew.% van het vertakte alkylaat en 20 gew.% van het rechte alkylaat.

  
Beide mengsels werden gesulfoneerd en omgezet in

  
een 300 TBN overbasisch calciumsulfonaat volgens de technieken beschreven in voorbeeld I.

  
Voorbeeld IV

  
 <EMI ID=21.1> 

  
I - III werden opgenomen in een standaardreferentieolie (SIS 3&#65533;53) en de olie onderworpen aan de standaard ASTM D 892 schuimproef. De materialen werden tevens vergeleken met dezelfde olie die 5 gew.% van

  
 <EMI ID=22.1> 

  
bevatte. De beproefde smeermiddelen bevatten tevens gelijke hoeveelheden van een gebruikelijk anti-schuimmiddel.

De resultaten van deze proef waren als volgt:

  

 <EMI ID=23.1> 


  
T geeft aan dat slechts een spoor van schuim werd gevormd. Voorbeeld V

  
De schuimeigenschappen van een smeermiddel bestaande uit het produkt van voorbeeld I werden tevens vergeleken met die van een smeermiddel dat het calciumsulfaat verkregen uit het C24-vertakte alkylbenzeen bevatte. In dit geval bevatten de smeermiddelen geen anti-schuimmiddel. De resultaten waren als volgt:

  

 <EMI ID=24.1> 


  
Voorbeeld VI

  
Het natriumzout van het sulfonzuur van voorbeeld I werd bereid door neutralisering met natriumhydroxyde en de viscositeit van een 70 gew.% actieve component oplossing van het natriumsulfonaat in een verdunningsolie werd gemeten bij 98,9 C. De viscositeit van oplossingen die toenemende hoeveelheden water bevatten werd bepaald en vergeleken met soortgelijke oplossingen die een vertakte

  
 <EMI ID=25.1> 

  
De resultaten van deze proeven zijn uigezet in de grafiek van figuur 1.



   <EMI ID = 1.1> oil-soluble sulfonic acids and sulfonates derived therefrom.

  
The invention relates to alkyl aromatic

  
 <EMI ID = 2.1>

  
soluble sulfonic acids and sulfonates obtained from the alkylates. In particular, the invention relates to alkylates from which overbased sulfonates, in particular overbased calcium sulfonates with reduced foaming tendency, can be obtained when used as lubricating oil additives.

  
Sulphonates, especially overbased calcium, barium or magnesium sulphonates, are widely used as lubricating oil additives. The term overbased is used

  
 <EMI ID = 3.1>

  
is greater than required for the reaction with the sulfonic acid from which the sulfonate is obtained. Often the excess metal is present

  
in the form of the carbonate, in which case the overbased sulfonate consists of a colloidal dispersion of the metal carbonate in the metal sulfonate as a dispersant. These overbased sulfonates are used as dispersants in lubricating oil where, due to their high basicity, they neutralize acids that develop in the crankcase during engine operation, thus inhibiting corrosion.

  
Sulphonic acids and sulphonates are generally obtained from mono-alkylates of aromatics, the alkyl chain of which is branched or straight. Oil-soluble sulfonic acids are obtained from alkylates containing an alkyl group having more than 16, generally more than 20 carbon atoms; the group is usually branched since branched olefins are more readily available and cheaper

  
than the corresponding straight olefins.

  
A problem associated with the use of overbased sulfonates, especially overbased sulfonates obtained from branched alkylates, however, is that despite the inclusion of a

  
 <EMI ID = 4.1>

  
of the lubricating oil appears to form during operation of the engine, which is of course undesirable. This problem is particularly striking in over-

  
 <EMI ID = 5.1>

  
has proposed to overcome this problem by preparing the sulfonic acids from mixtures of straight and branched chain alkylates. While this technique has proven successful, it requires significant amounts of straight chain alkylate, thereby increasing costs as the straight chain olefins from which these alkylates are made are more expensive than the branched chain alkylenes used so far. It has been found that the same effect can be achieved using substantially less straight chain olefin if the alkylates from which the sulfonic acids are prepared are obtained by alkylating an aromatic compound with a mixture of branched and straight chain olefins.

  
The invention therefore provides a process for producing alkylates consisting of alkylating an aromatic compound with a mixture containing not more than 95% by weight of ...

  
a branched olefin of 15 to 40 carbon atoms and containing at least 5% by weight of a linear olefin of 16 to 30 carbon atoms, the molar ratio of the aromatic compound to the olefin mixture

  
10: 1 - 1: 1.

  
The alkylation reaction can be carried out by any known technique. The preferred technique is to use a Friedel-Crafts catalyst, such as aluminum trichloride, preferably in conjunction with hydrogen chloride. No special conditions are required for the alkylation; the invention is directed to the composition of the olefin feed and the ratios of the material used. In the aspect of the invention based on alkylates for

  
The preparation of overbased sulfonates, the technique of the invention is particularly useful when the aromatic compound is benzene, since for them the problems of foaming of the lubricating oils containing the overbased alkylbenzene sulfonates are particularly acute.

  
It has been found that the olefin mixture that is added

  
 <EMI ID = 6.1>

  
since mixtures containing less than 5% by weight do not yield improved sulfonic acids and sulfonates. It has also been found that

  
no further improvement of the effect results if the mixture contains more than 30% by weight of the linear olefin. Since linear olefins are more expensive than branched olefins, it is thus preferred that the blend be 5 to 30 wt .; of the linear alkene, though

  
this is not essential. It has been found that there is little or no reduction in the foaming tendency of the lubricating oil when the linear olefin from which the sulfonate is derived contains less than 16 carbon atoms and it is preferred to use olefins with less

  
 <EMI ID = 7.1>

  
because they are waxy.

  
The branched olefin should contain 15 to 40 carbon atoms to ensure the desired oil solubility and viscosity of the sulfonates obtained from the alkylates. Because of their ready availability, it is preferred to use oligomers of propylene as the branched olefins.

  
The ratio of aromatic compound to olefin

  
 <EMI ID = 8.1>

  
volume) should be such that an excess of olefin is used. This ensures that the products formed are essentially mono-alkyl aromatics, which is important since dialkyl aromatics containing a branched alkyl group are difficult to sulfonate.

  
The alkylates of the invention can be used alone, e.g. as synthetic lubricants. The main application to which the invention is directed is that of raw materials for the production of alkyl aryl sulfonic acids, in particular sulfonic acids which are subsequently converted into overbased sulfonates, in particular calcium sulfonates, or into neutral sulfonates such as sodium sulfonates which are used as emulsifiers. If

  
in a further aspect of the invention there is provided a process for the production of sulfonic acids comprising sulfonating an alkyl aromatic compound obtained by alkylating an aromatic compound with a mixture containing up to 95% by weight of a branched olefin containing 15 - Contains 40 carbon atoms and at least 5% by weight of a linear olefin of 16-30 carbon atoms, wherein the

  
 <EMI ID = 9.1>

  
1 - 1: 1.

  
Any of the known sulfonation techniques can be used. The alkylate can e.g. are sulfonated with concentrated sulfuric acid, with oleum or with sulfur trioxide dissolved in sulfur dioxide, the latter technique being preferred. After sulfonation, the sulfonic acid is purified by standard techniques, or purification aids such as olefins and optionally water as described in pending British patent application 6775/76 and the ether-containing compounds as described in pending British patent application 15100/75 are added.

  
The sulfonic acids prepared according to this further aspect

  
of the invention may be neutralized to sulfonates used as detergent, dispersants and emulsifiers. The choice of cation will depend on the use for which the sulfonate is used

  
 <EMI ID = 10.1> <EMI ID = 11.1>

  
cation will generally be an alkali metal or a quaternary nitrogenous cation, and when used as a lubricant additive the cation will usually be calcium, barium or magnesium, the sulfonate often being overbased.

  
 <EMI ID = 12.1>

  
in the anion is derived from a sulfonic acid obtained by sulfonation of an alkyl aromatic compound, which is obtained by alkylating 1 to 10 moles of an aromatic compound with 1 mole of a mixture containing up to 95% by weight of a branched olefin with

  
 <EMI ID = 13.1>

  
containing 16-30 carbon atoms, the cation being an alkali metal, a quaternary nitrogen-containing group or calcium, magnesium or barium.

  
It has been found that overbased sulfonates according to this further feature of the invention have a reduced tendency to foam, while neutral sulfonates that can be used as emulsifiers have improved stability, which improvements are achieved with most aromatic compounds. Since the greatest foaming problems arise with olefin benzenes, the technique of the invention is particularly suitable for benzene, although an improvement is also achieved with toluene and xylene. In particular, it has been found that neutral sulfonates according to the invention, in particular alkali salts and salts of nitrogenous bases, can be used as the gogermolecular sulfonate of the emulsifier compositions of pending British patent application 8740/75

  
and that the resulting oil-in-water emulsions have particularly good emulsion stability and are particularly useful as metal working fluids.

  
When the cation of the sulfonate of the invention

  
 <EMI ID = 14.1>

  
is a quaternary nitrogen-containing group, it may be an ammonium cation, although quaternary amino, especially ethoxylated quaternary amino sulfonates are particularly suitable surfactants. The principal advantages of using the mixed olefin feed lie in the production of overbased alkaline earth sulfonates which are used as lubricant additives. The invention is particularly useful for producing overbased calcium sulfonates which, when used as a lubricant additive, reduce the foaming tendency of an automotive crankcase lubricant during engine operation.

   It has been found that when using overbased calcium sulfonates based on the alkylates of the invention acceptable foam levels can be obtained using the usual anti-foaming additives which is not the case with overbased additives based on other alkylates, further in some cases the anti-foaming additives. need not be used.

  
 <EMI ID = 15.1>

  
be an overbased sulfonate. However, since the overbased sulfonates cause the greatest foaming problems, the technique according to the invention finds greatest application here. These materials are generally produced by neutralizing the sulfonic acid with lime in the presence of reaction promoters and then carbonating the reaction mixture to convert the excess calcium present to colloidal calcium carbonate. Various techniques have been proposed by controlling the viscosity and rate of reaction at which the alkylates of the invention according to each of

  
the known techniques can be used in the production of sulfonic acids.

  
Although primarily aimed at overcoming

  
the foaming problem of overbased calcium sulfonates, the alkylates can also be used in the preparation of neutral and overbased magnesium and barium sulfonates.

  
The calcium, magnesium and barium sulfonates are useful as lubricating oil additives for which purpose they can be used in the amounts generally customary and in combination with other known additives such as polyamine dispersants, viscosity index modifiers and anti-wear additives.

  
The use of sulfonates derived from the alkylates of the invention has been found to provide lubricating oils with far - &#65533; less tendency to foam compared to oils containing currently available sulfonates and also that less straight component is required to achieve this than oils containing sulfonates based on a mixture of alkylbenzenes, some of which carry a branched alkyl group and others a linear alkyl group, the two types of alkylate have been prepared separately.

  
The invention is now illustrated by the following examples.

  
Example I.

  
 <EMI ID = 16.1>

  
839 Wt. Parts of this olefin mixture were added to 1360 parts by weight

  
 <EMI ID = 17.1>

  
 <EMI ID = 18.1>

  
finally, it was washed with sodium hydroxide and water and purified by distillation. The alkylate thus obtained had specificity

  
 <EMI ID = 19.1>

  
sulfonic acid separated, purified and converted into a 300 TBN overbased calcium sulfonate according to the method of French patent 1526400.

  
Example II

  
The procedure of Example 1 was repeated except that the starting olefin mixture contained 80% by weight of the branched olefin and 20% by weight of the linear olefin.

  
Example III

  
For comparison purposes, benzene was individually alkylated with the straight-chain olefin and the branched olefin according to Example 1 using exactly the same alkylation conditions as in Example 1. Mixtures of the resulting alkyla- <EMI ID = 20.1>

  
% by weight of the straight chain alkylate, and 80% by weight of the branched alkylate and 20% by weight of the straight chain alkylate.

  
Both mixtures were sulfonated and converted into

  
a 300 TBN overbased calcium sulfonate according to the techniques described in Example I.

  
Example IV

  
 <EMI ID = 21.1>

  
I - III were incorporated into a standard reference oil (SIS 3 &#65533; 53) and the oil subjected to the standard ASTM D 892 foam test. The materials were also compared to the same oil containing 5 wt.% Of

  
 <EMI ID = 22.1>

  
contained. The lubricants tested also contain equal amounts of a conventional anti-foaming agent.

The results of this trial were as follows:

  

 <EMI ID = 23.1>


  
T indicates that only a trace of foam was formed. Example V

  
The foaming properties of a lubricant composed of the product of Example 1 were also compared with those of a lubricant containing the calcium sulfate obtained from the C24 branched alkylbenzene. In this case, the lubricants do not contain an anti-foaming agent. The results were as follows:

  

 <EMI ID = 24.1>


  
Example VI

  
The sodium salt of the sulfonic acid of Example 1 was prepared by neutralization with sodium hydroxide and the viscosity of a 70% by weight active component solution of the sodium sulfonate in a diluent oil was measured at 98.9 ° C. The viscosity of solutions containing increasing amounts of water was measured. determined and compared with similar solutions containing a branched

  
 <EMI ID = 25.1>

  
The results of these tests are plotted in the graph of figure 1.


    

Claims (1)

CONCLUSIES CONCLUSIONS 1. Werkwijze voor het bereiden van alkylaten, met het kenmerk, dat een aromatische verbinding met een mengsel dat ten hoogste 95 gew.% vertakte alkenen met 15 - 40 koolstofatomen en tenminste 5 gew.% van rechte alkenen met 16 - 30 koolstofatomen bevat, waarbij de molverhouding van de aromatische verbinding tot het alkeenmengsel 10 : 1 - 1 : 1 is wordt gealkyleerd. Process for the preparation of alkylates, characterized in that an aromatic compound in a mixture containing up to 95% by weight of branched olefins having 15 to 40 carbon atoms and at least 5% by weight of straight chain olefins having 16 to 30 carbon atoms, wherein the molar ratio of the aromatic compound to the olefin mixture is 10: 1 - 1: 1 is alkylated. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het mengsel 15 - 30 gew.% rechte alkenen bevat. A method according to claim 1, characterized in that the mixture contains 15-30% by weight of straight olefins. 3. Werkwijze volgens conclusies 1 - 2, met het kenmerk, <EMI ID=26.1> Method according to claims 1 - 2, characterized in, <EMI ID = 26.1> 4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd volgens de voorbeelden I, II, III en VII. Process according to Claim 1, characterized in that it is carried out according to Examples I, II, III and VII. 5. Alkylaten bereid volgens een werkwijze van een der voorafgaande conclusies. Alkylates prepared according to a method of any one of the preceding claims. 6. Werkwijze voor het bereiden van sulfonzuur, met het kenmerk, dat een alkylaat volgens conclusie 5 wordt gesulfoneerd. Process for preparing sulfonic acid, characterized in that an alkylate according to claim 5 is sulfonated. 7. Sulfonzuren verkregen volgens de werkwijze van conclusie 6. Sulfonic acids obtained according to the method of claim 6. 8. Sulfonaten waarin het anion is afgeleid van een sulfonzuur volgens conclusie 7. Sulfonates in which the anion is derived from a sulfonic acid according to claim 7. 9. Sulfonaten volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het kation een alkalimetaal of een quaternaire stikstofhoudende groep is. Sulphonates according to claim 8, characterized in that the cation is an alkali metal or a quaternary nitrogen-containing group. 10. Sulfonaten volgens conclusie 8, met het kation calci- Sulfonates according to claim 8, with the cation calcium <EMI ID=27.1> <EMI ID = 27.1> 11. Sulfonaten volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat zij overbasisch zijn als gedefinieerd in de beschrijving. Sulfonates according to claim 10, characterized in that they are overbased as defined in the description. 12. Sulfonaten volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het kation calcium is. Sulfonates according to claim 11, characterized in that the cation is calcium. 13. Sulfonaten volgens conclusie 8, nagenoeg als beschreven in de voorbeelden. "Werkwijze voor het bereiden van alkyl- Sulfonates according to claim 8 substantially as described in the examples. "Process for preparing alkyl- aromatische verbindingen alsmede daarvan afgeleide olie-oplosbare sulfonzuren en sulfonaten". aromatic compounds as well as oil-soluble sulfonic acids and sulfonates derived therefrom. In de octrooitekst komen de mater iele vergissingen voor waarop hierna wordt geattendeerd : The patent text contains material errors which are referred to below: Op bladzijde 4, regel 28, moet in plaats van "de hangende On page 4, line 28, instead of "the hanging Britse octrooiaanvrage 6775/76" gelezen worden "het Belgische octrooischrift 851.516". British Patent Application 6775/76 "read" Belgian Patent Specification 851,516 ". Op bladzijde 4, regels 29/30, moet in plaats van "de hangende Britse octrooiaanvrage 15100/75" gelezen worden "het Britse octrooischrift 1.469.203". On page 4, lines 29/30, instead of "pending British Patent Application 15100/75" it should be read "British Patent Specification 1,469,203". Op bladzijde 5, regel 25, moet in plaats van "de hangende On page 5, line 25, instead of "the hanging Britse octrooiaanvrage 8740/75" gelezen worden "het Britse octrooischrift 1.476.891". British Patent Application 8740/75 "read" British Patent Specification No. 1,476,891. Op bladzijde 10, regel 12, moet in plaats van "VII" gelezen worden "VI". On page 10, line 12, instead of "VII", read "VI". De ondergetekende weet dat geen enkel document dat bij het dossier van een uitvindingsoctrooi wordt gevoegd van aard kan zijn om aan de beschrijving of de tekeningen wijzigingen ten gronde aan te brengen en verklaart dat de inhoud van deze nota geen zulke wijzigingen meebrengt en geen a nder bedoeling heeft dan één of meer materiële vergissingen te signaleren. The undersigned is aware that no document attached to the file of an invention patent can be of a nature to make substantive changes to the description or the drawings and declares that the content of this note does not entail such changes and does not intend then has one or more material errors to signal. Hij erkent dat de inhoud van voornoemde nota niet voor gevolg kan hebben het octroo&#65533;at zal verleend worden op de aanvrage nr. 2/56639 geheel of gedeeltelijk rechtsgeldigheid He acknowledges that the contents of the aforementioned note cannot give rise to the patent which will be granted on application No. 2/56639 in whole or in part legal validity te verlenen indien dit niet of slechts gedeeltelijk rechtsgeldig was krachtens de bestaande wetgeving. to be granted if this was not or only partially legally valid under existing legislation. Hij machtigt de administratie ertoe om deze nota bij het dossier van het octrooi te voegen en er fotocopie van af He authorizes the administration to attach this note to the patent file and photocopy it te leveren. to deliver.
BE2056639A 1977-01-28 1978-01-27 PROCEDURE FOR PREPARING ALKYLAROMATIC COMPOUNDS, AND OIL-SOLUBLE SULDONIC ACIDS AND SULPHONATES DERIVED THEREOF BE863376A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB355777 1977-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE863376A true BE863376A (en) 1978-07-27

Family

ID=9760600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2056639A BE863376A (en) 1977-01-28 1978-01-27 PROCEDURE FOR PREPARING ALKYLAROMATIC COMPOUNDS, AND OIL-SOLUBLE SULDONIC ACIDS AND SULPHONATES DERIVED THEREOF

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS62167753A (en)
BE (1) BE863376A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8723907D0 (en) * 1987-10-12 1987-11-18 Exxon Chemical Patents Inc Overbased metal sulphonate composition
JP2509263B2 (en) * 1987-12-12 1996-06-19 出光興産株式会社 Method for producing mixed overbased sulfonate
EP0976810A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-02 Chevron Chemical S.A. Mixture of alkyl-phenyl-sulfonates of alkaline earth metals, its application as an additive for lubricating oil, and methods of preparation

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6340781B2 (en) 1988-08-12
JPS62167753A (en) 1987-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0001318B1 (en) Overbased monoalkyl orthoxylene and monoalkyl toluene sulfonates and use as lubricant additives
US4235810A (en) Alkylates and sulphonic acids and sulphonates produced therefrom
CN101932558A (en) Method of making a synthetic alkylaryl sulfonate
JP4180668B2 (en) Isomerized linear alkylaryl sulfonates and corresponding alkylaryl hydrocarbons useful as additives for lubricating oils
US3764533A (en) Oil soluble dialkaryl sulfonate compositions
US2915517A (en) Oil-soluble metal sulfonates and process for the preparation thereof
US2567854A (en) Production of alkyl aromatic sulfonic acids and their salts
CA1103699A (en) Alkylates and sulphonic acids and sulphonates produced therefrom
US3933201A (en) Method using overbased branched-chain alkylaromatic sulfonates as waterflood additives
BE863376A (en) PROCEDURE FOR PREPARING ALKYLAROMATIC COMPOUNDS, AND OIL-SOLUBLE SULDONIC ACIDS AND SULPHONATES DERIVED THEREOF
US4153627A (en) Sulphonic acids and sulphonates
US8293698B2 (en) Alkylaryl sulfonate detergent mixture derived from linear olefins
US3952803A (en) Oil recovery method using overbased waterflood additive containing sulfonates derived from alkylation reaction products
US5330664A (en) Neutral and low overbased alkylphenoxy sulfonate additive compositions derived from alkylphenols prepared by reacting an olefin or an alcohol with phenol in the presence of an acidic alkylation catalyst
US4618458A (en) Sulphonic acids and sulphonates
US3126340A (en) Method of increasing alkalinity of com-
US3367865A (en) Oil-soluble metal sulfonates and lubricants containing them
US3703475A (en) Preparation of oil soluble sulfonic acids useful as dispersant additives
US20040248996A1 (en) Sodium petroleum sulfonate blends as emulsifiers for petroleum oils
US2868823A (en) Alkylation catalyst
US3661780A (en) Hydrocarbon composition containing polyalkyl-substituted tetrahydro-naphthalenes and di-n-c10-c15-alkaryl hydrocarbons and process for preparing same
US3326971A (en) Process of preparing alkyl aryl sulfonates having improved water solubility and foam properties
SU759576A1 (en) Method of producing sulfonate additive to lubricating oils
US3476800A (en) Oil-soluble sulfonic acids and process for manufacture thereof
KR910004672B1 (en) Process for the preparation of oil-dissolvic calciumsulfonate

Legal Events

Date Code Title Description
RE20 Patent expired

Owner name: EXXON RESEARCH AND ENGINEERING CY

Effective date: 19980127