DE1010521B - Process for the preparation of an oil solution of a practically odorless sulfurized terpene - Google Patents
Process for the preparation of an oil solution of a practically odorless sulfurized terpeneInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer Öllösung eines praktisch geruchsfreien sulfurierten monocyclischen Terpens.The invention relates to the preparation of an oil solution of a virtually odorless sulfurized monocyclic Terpenes.
Es ist bekannt, daß die Eigenschaften von Mineralschmierölen durch Zusatz sulfurierter Terpene verbessert werden können. Die Sulfurierung von Terpenen kann durch Erhitzen der Terpene mit elementarem Schwefel erfolgen. Man hat zwar alle Klassen von Terpenen hierfür vorgeschlagen, von praktischer Bedeutung sind jedoch nur die monocyclischen Terpene, deren Hauptvertreter Dipenten (dl-Limonen) ist. Gewöhnlich verwendet man handelsübliches Dipenten von unbestimmter Zusammensetzung und pflanzlichem Ursprung. Der Mechanismus dieser Reaktion ist bis auf die Tatsache, daß hierbei etwas p-Cymol entsteht, noch ungeklärt. Nachstehend ist die analytische Zusammensetzung von zwei in den Vereinigten Staaten handelsüblichen Dipentenen angegeben.It is known that the properties of mineral lubricating oils are improved by the addition of sulphurized terpenes can be. Sulfuration of terpenes can be done by heating the terpenes with elemental sulfur. All classes of terpenes have been proposed for this purpose, but only are of practical importance the monocyclic terpenes, the main representative of which is dipentene (dl-limonene). Usually one uses Commercial dipentene of indeterminate composition and vegetable origin. The mechanism apart from the fact that some p-cymene is formed, this reaction is still unexplained. Below is gives the analytical composition of two dipentenes commercially available in the United States.
Bestandteilcomponent
Niedrigsiedende Anteile
(nicht identifiziert) ..Low-boiling parts
(not identified) ..
a-Pinen a-pinene
/5-Pinen / 5-pinene
p-Menthan p-menthane
a-Terpineol a-terpineol
p-Cymol p-cymene
Dipenten Dipents
Terpinolen Terpinoles
Fenchon Fenchon
J2,4(8).p.]y[enthadien ...J2,4 (8) .p.] Y [enthadien ...
Hochsiedende Anteile
(nicht identifiziert) ..High-boiling fractions
(not identified) ..
Probe A,
Gewichtsprozent Sample A,
Weight percent
Probe B,
Gewichtsprozent Sample B,
Weight percent
Aus diesen Angaben ist zu erkennen, daß das Handelsprodukt Dipentengemische sehr unterschiedlicher Zusammensetzung darstellt. Im allgemeinen enthalten diese Gemische 65 bis 30 % Dipenten, 25 bis 6 % Terpinolen, während der Rest hauptsächlich aus p-Cymol und p-Menthan besteht. Ferner zitiert Simonsen in dem Buch »The Terpenes«, Bd. I, 1947, auf S. 151 eine Bemerkung von Escourron, daß Dipenten stets ein Gemisch isomerer monocyclischer Terpene darstellt und eine von ihm untersuchte Probe 80 % dl-Limonen, 12 % Terpinolen und 8 0I0 a-Terpinen enthielt.From this information it can be seen that the commercial product is dipentene mixtures of very different compositions. In general, these mixtures contain 65 to 30% dipentene, 25 to 6% terpinolene, while the remainder consists mainly of p-cymene and p-menthane. Simonsen also quotes in the book "The Terpenes", Vol. I, 1947, on p. 151 a remark by Escourron that dipentene is always a mixture of isomeric monocyclic terpenes and a sample he examined is 80% dl-limonene, 12% terpinolene and contained 8 0 I 0 a-terpinene.
Die Sulfurierung wird normalerweise ausgeführt, indem man das monocyclische Terpen mit Schwefel in Mengen von 1,5 bis 2 Atomen Schwefel je Molekül Terpen auf 135 bis 200° erhitzt. Die Reaktion geht leicht Verfahren zur Herstellung einer öllösungSulfuration is usually carried out by adding sulfur to the monocyclic terpene Quantities of 1.5 to 2 atoms of sulfur per terpene molecule heated to 135 to 200 °. The reaction is easy Process for the preparation of an oil solution
eines praktisch geruchsfreiena practically odorless one
sulfurierten Terpenssulfurized terpene
Anmelder:Applicant:
Esso Research and Engineering Companyr Elizabeth, N.J. (V. St. A.)Esso Research and Engineering Company r Elizabeth, NJ (V. St. A.)
Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,Representative: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,
und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,and Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,
PatentanwältePatent attorneys
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Mai 1953Claimed priority:
Great Britain May 15, 1953
vonstatten und verläuft exotherm. Das Produkt ist ein öliges Material, das normalerweise rötlichbraun gefärbt ist. Im Verlaufe der Reaktion entwickeln sich große Mengen von Schwefelwasserstoff, insbesondere bei Verwendung eines Katalysators. Es empfiehlt sich, in dieser Stufe einen Katalysator zu verwenden. Als solche eignen sich die für die Vulkanisation von Kautschuk bekannten Beschleuniger, z. B. Tetramethylthiuramdisulfid, Mercaptobenzthiazol und Diphenylguanidin.take place and is exothermic. The product is an oily material that is usually reddish brown in color. Large amounts of hydrogen sulfide are evolved in the course of the reaction, especially when used a catalyst. It is advisable to use a catalyst at this stage. Suitable as such the accelerators known for the vulcanization of rubber, e.g. B. tetramethylthiuram disulfide, mercaptobenzothiazole and diphenylguanidine.
Selbst nach Entfernung des Schwefelwasserstoffes, z. B. mittels Durchblasen eines inerten Gases, enthält das Produkt immer noch lose gebundenen und korrodierend wirkenden Schwefel, wie man durch Eintauchen eines Streifens von blankem Kupfer erkennt, der infolge Bildung von Kupfersulfid rasch geschwärzt wird. Von den verschiedenen Methoden, die zur Entfernung diesesEven after removing the hydrogen sulfide, e.g. B. by blowing an inert gas, contains the Product still loosely bound and corrosive sulfur, as can be seen by dipping one A strip of bare copper, which is quickly blackened as a result of the formation of copper sulfide. from the different methods that can be used to remove this
709 549/427709 549/427
lose gebundenen Schwefels vorgeschlagen wurden, ist das Auswaschen mit starkem Ätzalkali am bekanntesten. Das Produkt enthält nach der Sulfurierung noch schwefelfreie Bestandteile. Dieses sind teilweise mehr oder weniger gesättigte Bestandteile der Terpenbeschickung, außerdem ist noch etwas p-Cymol enthalten, welches anscheinend bei der Sulfurierung gebildet wird.loosely bound sulfur have been suggested, the most popular is leaching with strong caustic alkali. After sulfurization, the product still contains sulfur-free components. These are partly more or more less saturated constituents of the terpene charge, and some p-cymene is also contained, which apparently formed during sulfurization.
Die, in den sulfurierten monocyclischen Terpenen enthaltenen nichtsulfurierten Verbindungen tragen zu denjenigen Eigenschaften des Produktes, welche es als Zusatz für Schmieröle wertvoll machen, nicht wesentlich bei. Tatsächlich erhöhen die nichtsulfurierten Bestandteile manchmal sogar die Ablagerungen am Kolben von Motoren, die mit diesen Zusatz enthaltenden Ölen geschmiert werden, ganz erheblich. . - ■ Die vorwiegend niedrigsiedenden nichtsulfurierten Anteile können aus dem sulfurierten Produkt durch Destillation mit Wasserdampf entfernt-werden, wie es in der britischen Patentschrift 688 293 beschrieben ist. Das dadurch gewonnene Produkt ist als Schmierölzusatzmittel besser geeignet als das rohe unsulfurierte Ausgangsgut. Those contained in the sulfurized monocyclic terpenes Unsulfurized compounds contribute to those properties of the product, which it as Making additive for lubricating oils valuable, not essential at. In fact, the unsulfurized ingredients increase sometimes even the deposits on the pistons of engines that are lubricated with oils containing this additive become, quite considerably. . - ■ The predominantly low-boiling non-sulphurized Fractions can be removed from the sulfurized product by distillation with steam, as described in British Patent 688,293. The product thus obtained is used as a lubricating oil additive better suited than the raw unsulfurized starting material.
Obgleich man durch Wasserdampfdestillation bis zu 30 Gewichtsprozent des rohen sulfurierten Produktes entfernen kann, ergeben die im Produkt verbleibenden nichtsulfurierten oder nur schwach sulfurierten mono- ' cyclischen Terpene einen bemerkenswerten und unerwünschten Geruch, der auch den Schmierölen eigen ist, welche diese Zusätze enthalten. Bis jetzt hat man es für unmöglich gehalten, einen größeren Anteil der leichten Bestandteile des sulfurierten Produktes durch Wasserdampfdestillation zu entfernen, weil die Viskosität des sulfurierten Produktes rasch zunimmt, wenn man die Wasserdampfdestillation über den bisher erreichten Punkt hinaus fortführt; außerdem wird das Produkt zunehmend öhinlöslich.Although by steam distillation up to 30 percent by weight of the crude sulfurized product can remove, result in the unsulfurized or only weakly sulfurized mono- 'remaining in the product cyclic terpenes have a remarkable and undesirable odor, which is also inherent in lubricating oils, which contain these additives. Up until now it has been thought impossible to do a greater proportion of the light ones To remove constituents of the sulfurized product by steam distillation, because the viscosity of the Sulphurized product increases rapidly if you use the steam distillation above that achieved so far Point beyond; in addition, the product is becoming increasingly oil-soluble.
Gemäß der Erfindung ist es nun möglich, erheblich mehr niedrigsiedende Anteile des sulfurierten Produktes zu entfernen, ohne die bisher unvermeidlichen Schwierigkeiten einer Viskositätserhöhung oder eine Abnahme der Öllöslichkeit in Kauf nehmen zu müssen, wenn man die Wasserdampfdestillation in einer Öllösung der sulfurierten Terpene durchführt. Hierdurch wird ein praktisch geruchsfreies Produkt gewonnen. Es ist notwendig, daß mehr als 40 Gewichtsprozent des Destillates entfernt werden, um ein verhältnismäßig geruchsfreies Produkt zu bekommen. Das Lösen in Öl kann entweder vor oder unmittelbar nach der Sulfurierung der betreffenden monocyclischen Terpene erfolgen. Wenn das Lösen vor der Sulfurierung vorgenommen wird, hat man den Vorteil, die Sulfurierung leicht lenken zu können. Wenn andererseits das Lösen unmittelbar nach beendeter Sulfurierung der Terpene erfolgt, kann die Temperatur des sulfurierten Gutes sofort auf den für die Wasserdampfdestillation notwendigen Wert gesenkt werden, indem man dem Reaktionsgemisch kaltes Öl zusetzt.According to the invention it is now possible to use considerably more low-boiling fractions of the sulfurized product to remove without the hitherto inevitable difficulties of an increase in viscosity or a decrease in Having to accept oil solubility when using the steam distillation in an oil solution of the sulfurized Terpenes performs. In this way a practically odorless product is obtained. It is necessary that more than 40 percent by weight of the distillate is removed to produce a relatively odorless product to get. The dissolving in oil can either before or immediately after the sulphuration of the concerned monocyclic terpenes. If the dissolving is done before sulfurization, one has the advantage of to be able to direct the sulfurization easily. On the other hand, when dissolving immediately after sulfurization has ended the terpenes takes place, the temperature of the sulfurized material can immediately be raised to that for the steam distillation necessary value can be lowered by adding cold oil to the reaction mixture.
Das nach der Wasserdampfdestillation erhaltene Produkt ist eine praktisch geruchlose Öllösung des sulfurierten monocyclischen Terpens, welches leicht mit Schmierölgrundlagen in Mengen von 0,1 bis 2, Vorzugsweise 0,3 bis 1 Gewichtsprozent der Menge der sulfurierten -Terpene vermischt werden kann.The product obtained after steam distillation is a practically odorless oil solution Sulfurized monocyclic terpene which is lightly mixed with lubricating oil bases in amounts from 0.1 to 2, preferably 0.3 to 1 percent by weight of the amount of sulfurized terpenes can be mixed.
Die Wasserdampfdestillation wird bei einer Temperatur unterhalb 150° ausgeführt. Im allgemeinen empfiehlt es sich, bei einer Kolbentemperatur unterhalb 130°, z. B. bei 100 oder 115 bis 130°, zu destiUieren.The steam distillation is carried out at a temperature below 150 °. Generally it recommends at a bulb temperature below 130 °, z. B. at 100 or 115 to 130 ° to destiUieren.
Als Beispiel für den Wert der Erfindung zeigt Tabelle I die Wirkung der Entfernung größerer Destillatmengen gemäß der Erfindung auf den Geruch sulfurierter Dipentene. As an example of the value of the invention, Table I shows the effect of removing larger amounts of distillate according to the invention for the smell of sulfurized dipentenes.
*) Das Mineralölgemisch -wird mit dem gleichen Mineralöl verglichen, welches 0,5 Gewichtsprozent normales sulfuriertes Pipenten enthält.*) The mineral oil mixture - is made with the same mineral oil compared which contains 0.5 weight percent normal sulfurized pipent.
**) n. s. D. = normales sulfuriertes Dipenten, welches nach bekannten Verfahren wasserdampfdestilliert ist.**) n. s. D. = normal sulfurized dipentene, which after known method is steam distilled.
Aus Tabelle I ist zu ersehen, daß man mehr als 40 % Destillat entfernen muß, um ein praktisch geruchloses Produkt zu gewinnen.From Table I it can be seen that more than 40% of the distillate must be removed in order to be practically odorless Winning product.
Sulfurierte monocyclische Terpene, welche gemäß der Erfindung behandelt sind, haben nicht nur den Vorteil, praktisch geruchsfrei zu sein, sondern sie haben auch eine niedrigere Viskosität und einen höheren Flammpunkt als er nach den bisher üblichen Verfahren der Wasserdampfdestillation erzielt werden konnte. Wenn man z. B. aus einem sulfurierten Dipenten durch Wasserdampfdestillation 43 Gewichtsprozent niedrigsiedende Anteile entfernt und dieses Produkt mit dem gleichen Raumteil eines Mineralschmieröls versetzt, beträgt der Flammpunkt dieses Gemisches 160°, während das normale sulfurierte Produkt, aus welchem nur 30 Gewichtsprozent niedrigsiedende Anteile durch Wasserdampfdestillation entfernt sind, einen solchen von 66 bis 93° besitzt.Sulfurized monocyclic terpenes which are treated according to the invention not only have the advantage to be practically odorless but they also have a lower viscosity and a higher flash point than it could be achieved by the previously customary methods of steam distillation. If you z. B. from a sulfurized dipentene by steam distillation 43 percent by weight low-boiling components removed and this product is mixed with the same volume of a mineral lubricating oil, the flash point is this mixture 160 °, while the normal sulfurized product, from which only 30% by weight low-boiling components are removed by steam distillation, such as 66 to 93 ° owns.
Die Erfindung besteht also in einem Verfahren zur Herstellung von Öllösungen eines praktisch geruchsfreien sulfurierten Terpens, das durch Sulfurierung eines monocyclischen Terpens mit elementarem Schwefel hergestellt wurde, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus einer konzentrierten Öllösung des sulfurierten monocyclischen Terpens in einem Mineralöl unterhalb der Zersetzungstemperatur des geschwefelten Terpens in bekannter Weise durch Wasserdampfdestillation mehr als 40 Gewichtsprozent niedrigsiedende Anteile entfernt.The invention thus consists in a method for the preparation of oil solutions of a practically odorless one sulfurized terpene, which is made by sulfurizing a monocyclic terpene with elemental sulfur was, which is characterized in that from a concentrated oil solution of the sulfurized monocyclic Terpene in a mineral oil below the decomposition temperature of the sulphurized terpene in known Way, more than 40 percent by weight of low-boiling components removed by steam distillation.
Ein Anteil von rohem sulfuriertem Dipenten der vorstehend beschriebenen Art wird mit der gleichen Gewichtsmenge Mineralöl sorgfältig vermischt. Dieses Gemisch wird der Wasserdampfdestillation bei 110° unterworfen, bis praktisch keine flüchtigen Bestandteile mehr übergehen. Die Destillatmenge beläuft sich auf 43 Gewichtsprozent der ursprünglich vorhandenen Menge des Gemisches.A portion of raw sulfurized dipentene of the type described above is made in the same amount by weight Mineral oil mixed carefully. This mixture is the steam distillation at 110 ° subjected until practically no more volatile constituents pass over. The amount of distillate amounts to 43 percent by weight of the original amount of the mixture.
Der Rückstand enthält 13,5 Gewichtsprozent Schwefel. Berücksichtigt man die anfängliche Verdünnung mit der gleichen Gewichtsmenge Mineralöl, so ergibt sich, für das gereinigte geschwefelte Dipenten in dem Rückstand ·εΐη Schwefelgehalt von 27 Gewichtsprozent. Im Vergleich hierzu enthält ein in der bisher üblichen Weise her-The residue contains 13.5 percent by weight sulfur. Taking into account the initial dilution with the the same amount by weight of mineral oil, it results for the purified sulfurized dipentene in the residue · εΐη Sulfur content of 27 percent by weight. In comparison to this, a previously customary
gestelltes sulfuriertes Dipenten, aus dem nur 29% niedrigsiedende Anteile entfernt sind, 28,4 °/0 Schwefel und nicht mittels Wasserdampf gereinigtes sulfuriertes Dipenten 21,50Z0S.posed sulfurized dipentene, are removed from the low-boiling components, only 29%, 28.4 ° / 0 sulfur and not purified by means of steam sulfurized dipentene 21.5 0 0 Z p
Es werden Motorteste an Schmierölgemischen durchgeführt, die ein Mineralöl als Grundlage sowie folgende Zusätze enthalten: Ein gemäß vorliegender Erfindung hergestelltes Produkt (Probe G), ein nach den bekannten Verfahren hergestelltes Produkt (Probe H) und das nicht mittels Wasserdampf gereinigte Produkt (Probe J). Alle diese Mischungen enthalten außerdem 1,5 Gewichtsprozent eines organischen metallhaltigen Detergents. Der Test wird außerdem mit dem Grundlageöl allein sowie dem Grundlageöl + 1,5 Gewichtsprozent Detergent durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben.Engine tests are carried out on lubricating oil mixtures based on mineral oil and the following Additives contain: A product produced according to the present invention (sample G), a product according to the known Process manufactured product (sample H) and the product not purified by means of steam (sample J). All of these mixtures also contain 1.5 percent by weight of an organic metal-containing detergent. The test is also performed with the base oil alone and the base oil + 1.5 percent by weight detergent carried out. The results are given in Table II below.
Tabelle II 36-Stunden-Test (Chevrolet-L-4-Motor)Table II 36 Hour Test (Chevrolet L-4 Engine)
Mineralölgrundlage + ProbeOil mixture, consisting of
Mineral oil base + sample
sulfuriertem
Dipenten,
7oS content of
sulphurized
Dipents,
7o
hinsichtlich
der Bildung
von Ölkohle
im Motor nach
der CRC-NormQuality assessment
regarding
of education
of oil coal
in the engine
the CRC standard
eines Pb-Cu-Lagers,
gWeight loss
a Pb-Cu bearing,
G
zunahme bei
37,8°,
7. Viscosity
increase in
37.8 °,
7th
0,3 % Probe H
0,4 % Probe J
Mineralöl allein
Mineralöl + 1,5% Detergent 0.62% sample G.
0.3% sample H
0.4% sample J.
Mineral oil alone
Mineral oil + 1.5% detergent
28,4
21,527
28.4
21.5
9,4
9,3
9,5
9,49.4
9.4
9.3
9.5
9.4
0,11
0,29
1,44
0,700.08
0.11
0.29
1.44
0.70
26
35
47
3020th
26th
35
47
30th
Aus Tabelle II ist zu erkennen, daß sich das gemäß der Erfindung hergestellte Produkt im Motor als sehr günstig gegenüber den in der bekannten Weise hergestellten Gemischen erweist. Die Viskositätszunahme nach dem 36-Stunden-Test war erheblich niedriger als bei den bisher bekannten Produkten dieser Art, ferner war der Geruch dieses Gemisches entsprechend der Probe F in Tabelle I durchaus befriedigend.From Table II it can be seen that the product made according to the invention proves to be very beneficial in the engine proves compared to the mixtures prepared in the known manner. The viscosity increase after The 36-hour test was considerably lower than with the previously known products of this type, and the The odor of this mixture, corresponding to sample F in table I, is quite satisfactory.
3535
Claims (4)
Deutsche Patentanmeldung S 19 738 IVb/23c;
USA.-Patentschrift Nr. 2 594 279;
britische Patentschrift Nr. 688 293.Considered publications:
German patent application S 19 738 IVb / 23c;
U.S. Patent No. 2,594,279;
British Patent No. 688 293.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Citations (2)
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Patent Citations (2)
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