CH615456A5

CH615456A5 - Process for the preparation of synthetic lubricating oils

Info

Publication number: CH615456A5
Application number: CH306974A
Authority: CH
Inventors: Pierleone Girotti; Renato Tesei; Telemaco Floris
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1980-01-31
Also published as: CA1036586A; DK143071C; YU35783B; NO740844L; DD110304A5; SU650495A3; ZA741592B; NO140138B; DK143071B; JPS5025690A; NO140138C; YU65374A; IT981302B; PL88821B1; SE385224B; JPS5338117B2; CS208698B2

Description

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la preparazione di oli lubrificanti sintetici. Più particolarmente con il procedimento in oggetto si ottengono oli ad alto indice di viscosità, bassissimi punti di scorrimento, bassa viscosità a — 18°C, notevole resistenza alla depolimerizzazione, elevata stabilità termica, bassissimo residuo carbonioso, alti punti di infiammabilità.

Sono conosciuti differenti procedimenti per la produzione di oli lubrificanti sintetici.

Il procedimento secondo l'invenzione è tuttavia semplice nell'esecuzione e dà come risultato dei prodotti con una combinazione di caratteristiche fisicali eccezionale.

Il procedimento secondo l'invenzione è specificato nelle rivendicazione.

Con il trattamento di cracking catalitico dei polimeri ad altissima viscosità si ottengono degli oli lubrificanti che presentano elevate caratterstiche ed in particolare la loro stabilità termica risulta notevolmente migliorata. Variando opportunamente il tipo di catalizzatore e le condizioni operative, temperatura e velocità spaziale, si possono ottenere oli aventi tutte le viscosità desiderate, da 4 cSt fino a 20 - 30 - 50 cSt, a 100°C.

Nel trattamento di cracking catalitico dei polimeri ad altissimo peso molecolare è preferibile usare catalizzatori aventi supporti con debole acidità secondo Lewis (del tipo allumina) allo scopo di contenere al massimo la formazione di prodotti basso bollenti.

Nel trattamento le variabili, usando un determinato catalizzatore, sono la temperatura e la velocità spaziale. Le temperature utili vanno da 250° a 300°C. La velocità spaziale, LHSV, espressa come v/v/h cioè volume di liquido per volume di catalizzatore per ora, può variare da 0,1 a 5, preferibilmente tra 0,5 e 2.

Il trattamento di cracking catalitico è stato effettuato facendo fluire a pressione atmosferica il polimero ad altissima viscosità, ottenuto nella prima fase, attraverso un reattore tubolare riscaldato elettricamente, contenente il catalizzatore.

Il prodotto così ottenuto viene frazionato a pressione ridotta, fino alla temperatura di testa, riferita a pressione atmosferica, di 400°C. Il residuo con punto di ebollizione superiore a 400°C costituisce l'olio lubrificante sintetico la cui resa viene calcolata in percento peso rispetto al polimero con punto di ebollizione superiore a 175°C usato come carica.

A seconda della viscosità dei polimeri di carica, nell'intervallo da 660 cSt fino a 1150 cSt a 100°C, le rese del trattamento variano rispettivamente dal 61 % al 57% se si vogliono ottenere oli con viscosità a 100°C intorno a 18 cSt, e dal 72% al 67% se si vogliono ottenere viscosità a 100°C intorno a 30 cSt.

L'olio con punto di ebollizione superiore a 400°C, ottenuto dal trattamento, viene successivamente sottoposto a idrogenazione per eliminare l'insaturazione in esso presente.

L'idrogenazione può essere effettuata secondo metodi consueti e noti a chi è pratico dell'arte. Nel caso particolare è stata effettuata in autoclave in presenza di un catalizzatore contenente 0,3 % di Pd su allumina, alla temperatura di 200°C, alla pressione iniziale di idrogeno di 100 kg/cm2, per una durata complessiva di 5 ore.

L'olio idrogenato con punto di ebollizione superiore a 400°C costituisce l'olio lubrificante sintetico di elevata qualità.

Un olio idrogenato, avente una viscosità di circa 19 cSt a 100°C, presenta un indice di viscosità di 130, se calcolato secondo il metodo ASTM D 2270/A, e di 154 se calcolato secondo il metodo ASTM D 2270/B, punto di scorrimento di — 50°C, notevole resistenza alla depolimerizzazione, elevata stabilità termica, bassissimo residuo carbonioso, punto di infiammabilità di 245°C.

La presente invenzione viene illustrata dagli esempi che seguono, che hanno soltanto un valore indicativo ma non limitativo dell'invenzione stessa.

Negli esempi le viscosità cinematiche sono state determinate secondo il metodo ASTM D 445. Per quanto riguarda l'indice di viscosità sono stati riportati due valori, uno calcolato secondo il metodo ASTM D 2270/A e l'altro secondo il metodo ASTM D 2270/B più corretto, per indici di viscosità superiori a 100. Il punto di scorrimento è stato determinato secondo il metodo D 97. Il numero di iodio secondo il metodo IP 84.

Esempio 1

Un polimeri con punto di ebollizione superiore a 175°C, ottenuto per polimerizzazione di alfa-olefine Cs - C10 da «wax cracking» ed avente una viscosità a 100°C di 660 cSt, è stato sottoposto a prove di cracking catalitico allo scopo di ridurre la sua viscosità ed ottenere oli lubrificanti. Il trattamento è stato eseguito facendo fluire a pressione atmosferica ed a velocità controllata detto polimero attraverso un reattore tubolare di acciaio riscaldato elettricamente, del diametro di 40 mm, contenente un letto catalitico costituito da 200 ccm di allumina attivata, avente un contenuto in A1203 del 99% (tablette 3,18 mm).

I prodotti ottenuti nelle varie prove venivano distillati sotto vuoto fino alla temperatura di testa, riferita a pressione atmosferica, di 400°C. Il residuo con punto di ebollizione superiore a 400°C costituiva l'olio lubrificante sintetico.

I risultati compaiono nella tabella I.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

TABELLA I

Olio con punto di ebollizione superiore a 400°C

Prova

Velocità sp. v/v/h

Temperatura °C

Resa % peso cSt 100°C

cSt 38°C

I.

V.

Punto scorrimento °C

N° iodio

1

250

78

37,4

324

129

- 173

2

1

270

60

16,9

125

132

-157

-49

42

3

1

290

51

8,04

47,9

136

- 151

Questi esempi dimostrano che, mediante cracking cata- 15 litico di un polimero avente una viscosità di 660 cSt a 100°C, si possono ottenere degli oli lubrificanti operando con temperature relativamente basse.

Dal grafico risulta che un olio avente una viscosità di circa 18 cSt a 100°C può essere ottenuto con una resa interno 20 al 61 % peso, lavorando, a velocità di spazio 1, alla temperatura di circa 268°C.

Esempio 2

Il trattamento catalitico è stato effettuato impiegando co- 25 me carica un polimero con punto di ebollizione superiore a 175°C, ottenuto per polimerizzazione delle olefine C8 - C10 da «wax cracking» ed avente una viscosità a 100°C di 1160 cSt. Il catalizzatore era uguale a quello impiegato nell'esempio 1 e precisamente 200 cc di allumina attivata avente un conte- 30 nuto di AI2O3 del 99% (tablette 3,18 mm).

L'apparecchiatura era la stessa di quella dell'esempio 1.

I risultati delle prove effettuate sono riportati nella tabella II.

TABELLA II

Olio con punto di ebollizione superiore a 400°C

Prova

Velocità spaziale v/v/h

Temperatura °C

Resa % peso cSt 100°C

cSt 32°C

I.V.

Punto scorrimento °C

N° iodio

1

250

81

50,1

443

129 - 184

2

1

270

57

18,2

139

131-156

-50

40

3

1

290

48

8,5

52,4

134 - 149

Dall'esame di questi risultati si nota che anche usando 50 come carica un polimero con viscosità di 1160 cSt a 100°C si possono ottenere oli lubrificanti, operando a temperatura relativamente bassa.

Dal grafico risulta che un olio con punto di ebollizione superiore a 400°C, avente una viscosità di circa 18 cSt a 55 100°C, può essere ottenuto con una resa intorno al 57% peso, lavorando a velocità spazio 1 alla temperatura di circa 270°C.

Esempio 3

L'olio sintetico con punto di ebollizione superiore a 4OO°C60 ottenuto nella prova 2 dell'esempio 2 (vedi tabella II) è stato idrogenato per saturare completamente i doppi legami olefi-nici. L'operazione è stata effettuata in autoclave in presenza di un catalizzatore contenente 0,3% Pd su allumina alla temperatura di 200°C, sotto una pressione di idrogeno di 65 100 kg/cm2, per una durata complessiva di 5 ore.

Le caratteristiche dell'olio prima e dopo l'idrogenazione sono riportate nella tabella III.

615456 4

TABELLA III

Caratteristiche dell'olio da prova 2 dell'esempio 2 prima e dopo l'idrogenazione

Metodo

Peso specifico a 20°C

ASTM

D

Viscosità cinematica a 100°C, cSt

ASTM

D

Viscosità cinematica a 32°C, cSt

ASTM

D

Indice di viscosità <

( ASTM [ ASTM

D D

Viscosità assoluta a — 18°C, cP

ASTM

D

Punto di scorrimento, °C

ASTM

D

Residuo carbonioso Ramsbottom, % peso

ASTM

D

Punto infiammabilità, °C

ASTM

D

Peso molecolare osmom.

Numero di iodio, g/100 g

IP 84

Da tali risultati si nota che l'idrogenazione non modifica sostanzialmente le caratteristiche dell'olio che rimangono molto buone.

Dal valore delle viscosità a 100°C ed a — 18°C, oltre che dal punto di scorrimento, si può desumere che l'olio presenta un buon comportamento tanto a caldo che alle basse temperature.

E' da notare inoltre il valore molto basso del residuo carbonioso e l'alto punto di infiammabilità.

Esempio 4

L'olio idrogenato dell'esempio 3 è stato sottoposto alla prova di stabilità al taglio con oscillatore sonico Raytheon per una durata di 15 minuti, alla temperatura di 32°C (ASTM D 2603-70).

I risultati sono riportati nella tabella IV.

TABELLA IV

Olio idrogenato dell'es. 3 tal quale dopo prova

Viscosità cinematica a 100°C, cSt 19,2 19,1

Viscosità cinematica a 32°C, cSt 152 151

Olio non idrogenato Olio idrogenato

1481

0,840

0,839

445

18,2

19,2

445

139

152

2270/A

131

130

2270/B

156

154

2602

5700

5900

97

-52

-50

524

—

0,008

92

—

245

—

650

40

2

25 Dall'esame di tali risultati si può desumere che l'olio idrogenato che si ottiene con il procedimento dell'invenzione è resistente alla prova di depolimerizzazione sonica.

Esempio 5

30 L'olio idrogenato dell'esempio 3 è stato sottoposto alla prova di stabilità termica secondo il metodo Federai Std. n° 2508 «Thermal Stability of Lubricating and Hydrauiic Fluids», che consiste nel mantenere alla temperatura di 260°C, per 24 ore, 20 cc dell'olio in esame entro un tubo di 35 vetro che viene sigillato alla fiamma previo degasaggio dell'olio.

I risultati della prova sono riportati nella tabella V.

TABELLA V

Olio idrogenato dell'es. 3

tal quale dopo prova

Viscosità cinematica a 100°C, cSt

19,2 19,1

Viscosità cinematica a 32°C, cSt

152 149

Sulla base di tali risultati si può affermare che l'olio che 50 si ottiene con il procedimento dell'invenzione è stabile termicamente.

v

Claims

615456

1. Procedimento per la preparazione di oli lubrificanti sintetici ad alto indice di viscosità, bassissimi punti di scorrimento, bassa viscosità a — I8°C, elevata stabilità termica, alta resistenza alla depolimerizzazione, alti punti di infiammabilità e bassissimo residuo carbonioso, caratterizzato dal fatto che polimeri ad altissima velocità con punto di ebollizione superiore a 175°C, ottenuti mediante polimerizzazione di normal alfa-olefine aventi formula generale R-CH = CH2 dove R

è un radicale alchilico contenente da 2 a 16 atomi di carbonio, in presenza del catalizzatore TiCl4/poliimmino alano, in' atmosfera inerte o almeno parzialmente sostituita con idrogeno fino ad una pressione al manometro di 1 kg/cm2, vengono sottoposti a cracking catalitico a pressione atmosferica, a temperature che variano da 250 a 300°C, il volume di liquido per volume di catalizzatore per ora essendo compreso tra 0,1 e 5, il prodotto ottenuto viene distillato sotto vuoto gono sottoposti a cracking catalitico a pressione atmosferica, di 400°C, ed infine il residuo con punto di ebollizione superiore a 400°C viene sottoposto ad idrogenazione catalitica.

2. Procedimento per la preparazione di oli lubrificanti sintetici secondo la rivendicazione 1, in cui il catalizzatore di cracking è scelto tra i catalizzatori contenenti ossidi o sulfori dei metalli dal VI all'VIII gruppo del sistema periodico, aventi supporti con debole acidità secondo Lewis.

2

RIVENDICAZIONI

3. Oli lubrificanti sintetici idrogenati con punto di ebollizione superiore a 400°C ottenuti con il procedimento della rivendicazione 1.