DE1443247A1 - Verfahren zur Herstellung von Zusaetzen fuer Schmiermittel - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

dr. w. Schalk · dipl-ing. peter Wirth

DlPL-ING. G. E. M. DANNENBERG · DR. V. SCHMI ED-KOWARZfK

FRANKFURT AM MAIN
CR. ESCHENHIIMEII STR. 39

UA3247

B.A. 9190/60 *Ll

lft·

TBI DISTILLERS COVPlBT LIMISED

12» Torphichen Street Edinburgh 3 / Schottland

Terfahren nur Herat· llung τοη Zusätzen für Schmiermittel

Di· vorliegend· Erfindung betrifft stark feaelecii· %amm%m&%otf· tür Sohml«rai«#l·

Baeieohe SohmlermittelsusätM, dl· duroh ffesrtsuac von Soomler-91» eimorn ilkylpfcoaol» Kalk« elementarem Schwefel und Xthylottgljrkol hergestellt werden, wobei al oh eine Uachung au· Sshmieröl mad Bttlfuriertea Caloiumalkjiphenat ergibt, »lad bekanmt. Die erhaltene Mleofewng kana hierauf einem Seluaiermittel, eondere einem Schmiermittel für Di»3elmot«rem, die alt wvrtlgea treHieteffölak mit hohem SohwefelgehAlt !«trieben wer- iam, «»gegeben wer«en_f am tie iei dey Terbren*aaf er»euft«i kor« rodi«remdem SAmrvm gaas odor teilweie· m BCtttrallelerea« Die

Imr Um 3m«atMt«ff· md eomlt WMl fest «1· !»utralieat·»

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der sauren Terbrennungspredukte, kann dadurch, erhöht werden, das di· Mischung nehr «le di· für «in neutrales SaLs des swlfurier» ten Alkylphenols «rf orderlieh· stoOhioaetrlsehe Menge an Kalk einverleibt wird} in die··β fall wird das Produkt als«»ttberbaelseh* bezeichnet.

Der Xrdalkaliaetmllethalt de· Zusataetoffee^ der «in Maß für dl· Baeisit&t oder dl· neutralieierende Wirkung gegenüber Säuren 1st» kann auf eil "üterbasisoh··" HaJ erhöht werden, laden »•isplvlsmls· statt 3,9 bi· 4,5 4»8 bi« 5,2 Gew.-Jt Calcium «*- «Hisstet werden. Bei dieeer relativ kleinen Erhöhung der Basisltat »lamt Jedoch di· Tlskosität dee Zusatsstoff·· - oft sehr beträchtlioh - su, wodurch dessen Handhabung »ohwieriger wird*

Oegen·tend der rorliegenden Erfindung sind verbesserte basische Olsusatssteffe» die für SolwierQle eaigemei ι und fur Kohlenwa»- sersteff«-Sreibsteffe geeignet sind*

Das erfimdungegeaäSe Verfahren sur Herstellung eines basischen Sebjdernitteinsät ses besteht la Irhiteen einer Usehung aus eine» Senmlerei end eines sulfurierten Srdaakallalkylnaenat alt Kekleadloxyd und üneetsoag des Produktes mit eine» irdalkalihy-' dreaqrd in Anwesenheit eines rltlmalea ölykels*

Sas sulfuriorte Xrdalkallalkylfhenat 1st Torsugswelse ein emlfnrlertee Caleiunalkjrlphenat· Bm salfuriert© Irialkalialkjlpheaiat

9098 13/1529 BAD origin ι

H43247 - 3 -

ItMUBi b«lepi«Xsw«lft« duroh Exbitim «ln«r Miaofcung «us «ium SofcaitvoX« «im«m ADqrlph*&ol, «in·/» Irdallcalihydroacyd, «1«m*~ tai*m 8oHmfWl «o4 «In·« Tisi&ftl«m βΐ/kol Atre*«t«XXt w«rd«a· Als IHlaXkaXAlqrtmyi wird T«r«u£ewei·· Oaleittehydrexyd T«rw«a~ tot· Hem wrm*w*mXm9 T#nr*nd*t· rleinal· aijk·! 1·* «im 1t2-IHol_t

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nicht mthr als 1 Mol Kohlen&loxyd sur Herstellung des karbonisierten Produktes aufgenommen wird· Ein Er hit sen ait Kohlendioxyd führt«, nachdem sich die etSehiometrisohe Menge lohlendioxyd mit dem Erdallcalisstöll &©s sulfuriert«» Brdalkalt alkjrlphenatee

umgesetzt hat» bti d»r anschließenden Heaktion ait dem Erdalkali'* unter Umstandem

hydroxyd/au geringen Ausbautest des gewünschten Zusat»stoffes oder zu der Bildung sines: schwer filtrierbaren Zusatsstoff mischung·

Daa sich naeii dem Erhitzen Sea Schmieröles und dea sulfuriert en Erdalkalialuminate s sit Kohlendioxyd ergebende produkt ist eine lösung @&er Mischung ®la®s nicht genau bekannten Produktes mit Schmieröl» ron dem ^»deoli angenommen wird» daß es das Kohlendioxyd Ghemiaon an das eulfurierte Erdalkalialkylphenat gebunden hält« Dieses Produkt wird aalt dem Erdalkallhydroxyd in Anwesenheit des Glykole rorzugsweis® so umgesetst, daß die von diesem

im wesentlichen Produkt aufgenommene Ansahl an Mol Erdalkalihydroxyd/dcr Ansahl an Mol des von dieser Verbindung bei der Herstellung aufgenommenen Kohlendioxyds entspricht* Das bei dieser weiteren Reaktion erhaltene produkt ist der gewünschte baelaehe Zusatzstoff in Mischung mit äem Schmieröl nn& dem Glykol· Aus dieser Mischung kann das Slykol «usanaaen mit dem erentutll rorhandenen Wasser durch Destillation entfernt werden» worauf die erhaltene Lösung filtriert werden kann» um eine Lösung des basischen gusatsstoffes in Schmieröl au erhalten« Diese Lösung kann als βοlohe ale ölsusats verwendet werden* und ewar entweder allein «der in Verbindung mit anderen Zusatsetoffen» die reinigende» sxy&ations-

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BAD ORIGINAL

verhindernd· sndsre gewünschte Eigenschaften besitzen.

Gegebenenfalls kann der nach obigem Verfahren hergestellte baaisohe Zusatzstoff noch, in Mischung alt den Seümier91 und dem GIykol erneut alt Kohlendioxyd erhitzt werden» wobei rorzugsweise die durch eine beattaate Menge des Zusatzstoffes aufgenoa-

iet ■em· Anzahl Ton VoI Kohlendioxyd nioht größerjkls die Anzahl an Mol Kohlendioxyd, die in der ersten Karbonlsierungsstufe von dieser Meng· Zusatzstoff aufgenommen wurde, worauf dann die Mischung alt einer Menge Erdalkalihydroxyd erhitzt wird» die nioht größer ist, als die äquivalente Menge der in der zweiten Karbonielerungsetufe aufgenommenen Menge an Kchlendioxyd« Gegebenenfalls kann dann noch ein weiteres Erhitzen alt Kohlendioxyd und «ine weiter· Reaktion Bit Srdalkalihydroxyd vorgenommen «erden· In jede« fall wird das Glykol aus dem Endprodukt durch Destillation entfernt und die erhaltene Lösung des basischen Zusatzstoffes In Schmieröl duroh filtrieren το?. Feststoffen befreit.

Sie Struktur des erfindungagemäß erhaltenen basischen Zusatzstoff·· kann nioht alt Sicherheit angegeben werden. Ee wird angenommen, dafi der Grund fUr die Erhöhung der Basisität de· erfindungsgemäfien Zusatzstoffes eher auf einer chemiechen Reaktion basiert als auf einer physikalischen Dispersion eines in situ gebildeten Brdalkallearbonatee in der fltiaulgen Mischung, da dl· Ylekosltttt·* der erflndungsgemäB hergestellten Zusatzstoff·

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BAD

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Im aligemeinen wesentlich niedriger sind ale die ähnlicher Zu- «et«stoffe« die so hergestellt werden, daß eich sweifeisohne ein« Suspension des Erdalkali©arbonat«s

Das srflnduHgsgemäß« Verfahren wird durete. di® nachfolgenden. Beispiele weiter erläutert, in denen äaa ¥erhältnls Gewichteteile zu ¥©lua»iiteile dem Verhältnis Kilograms xu liter entspricht* Das in den Beispielen verwendete Alkjrlphenol wurde Älkylier"«mg von Hienol mit tetramsr«» Propylen erhalten*

Beispiel U

ίΊ3 Stwiehtsteile AXky!phenol mit'dem Hydr^^ylwert 1QO₅ 140 Toliuasjateii« Schmieröl» 3?»4 Sewicb/t8t@iXc öalciinfeydroxyd im* 2? öiiwioiitatails Schwefel wurden miteinander Termiacht und auf t35^e erhitat» Hierauf wurden 70 Voluassntsil« Ithylenglylcol auder Bruek auf 250 iasa Hg f eraia&erfc imd die Temperatur

ein© Stunda auf 130° gehalten, worauf der Druek auf atmosphärisches liriiök HSd $!<$ Temperatur auf 150° eriiö&t und dann 3 Stunden Kohl®Bdi©ayd dureh die Mischung geleitet ¥/urden*

Di* femp@ratur wurde auf 130^G verhindert und 13,7 Gewicht steil·

*ugfg«l5*3i. Ana chile Send wmTä« der Druck auf 25ö 3Ha Hg veradMejftf die Semperatur iime^halb το» einer Stund· ▼im t$0 auf 's50^c «rMfet» wcli«i W&s@«r aM^stllllert war ar* Hierauf wurden 95 ITolusartsntell· Behmierül «!gegeben^ der Druck auf 15 sä Hg rerssiadert v&ä die ftmperatur wiü;-r#K'i eimer Stunde auf

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190° erhöht» wobei das Äthylenglykol abdestilliert wurde. Da* Produkt wurde hierauf abgekühlt und filtriert·

Tilt rat besaS einen Caloiungehalt von 6,27 Crew.-fC und ein· Viskosität Ton 4 530 S.S.U. (Seoonds, Saybolt Universal) bei

Beispiel Zx

174*3 Gewichtβteile Alkylphenol ait einem Hydroxylwert von 180, 140 Yoluaenteil« Schmieröl, 37,4 Gewiohtsteile CaIciuehydroxyd und 23 Gewichteteile Schwefel wurden miteinander vermischt and auf 135° erhitmt» Hierauf wurden 70 Yolunenteil· Äthylenglykol zugegeben, der Druck auf. 230 ram Hg vermindert und die Temperatur während 1,5 Stunden auf 130° gehalten»

Der Druck wurde auf atmosphärischen Druck und die lenperatur auf 150° erhöht, worauf während 3 Stunden Kohlendioxyd durch die Mischung geleitet wurde·

Die Temperatur wurde anschließend auf 130° vermindert und 18,7 ßewiohtsteile Caloiuahy&roxyd zugegeben, worauf der Druck auf 250 wm. Hg vermindert und die Temperatur während 1,5 Stunden von 130 auf 150° erhöht wurde* Hierbei wurde das Wasser abdestilliert«

Hierauf wurde in ähnlicher Weiae nochmals karbonisiert und Kalk «ugefügt.

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Der Iiachung wurden 85 Vol«*enteile Scheieröl sugegeben, dar Bruok auf 15 mm Hg rermtnd®rt und die Temperatur während einer Stund« auf 190° erhöht, wobei Äthylen&lykol abäestillierte* Das Produkt »uiat hierauf abg$kü!ilt und filtriert·

Das illtrat besaß einen Calaiuagehalt τοη 7,5 Ctew·«-^ und ein· Viskosität τοη 4 490 S.S.U. bsi 38°.

Beispiel 5t

Als Yergleieh zu den beiden ersten Beispielen wurde in den folgenden Beispiel nur Herstellung eines übsrbasisohen sulfurierten Caloiuaalkylplienatee die Ke&lendloxydbehandlumg ^

186,9 Gewiohtsteile Alkylpiieaol ait eines Hydr<»3Qrlw«rt τοη 18O₉ 115*6 Sewiohteteile Schaderöl, 55»8 Oewlohtstail« Calciuehydroiyd und 53t6 eewlshtetelle Schwisfel wurden miteinaoiier Ternisoht und während einer Stunde auf 130° erhitst* Hierauf wurden 90 Toluitenteil« Itfcylenglykol abgegeben und die Misohung während 1,5 Stunden auf einer Temperatur τοη 150° und unter einem Druck τοη 290 m Hf gehalten, wobei iae lasser abdestilliert wurde. Anschließend wurden 115,6 Gewiohtsteile Schmieröl ««gegeben, der Druck auf 15 ■» Hg Terninäart und die temperatur während 5 Stun« den auf 190° erhöht, wobei Ithylenglykol afeivstilliert·· Der endgültige Druck und die Enätemperatur wurden eine weitere Stunde beibehalten, worauf das Produkt &uf 120° abgekühlt und filtriert wurde. Da* produkt feesaS einen Calciuagehalt τοη 5,18

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BAD 0RSG5NÄL

Gew.-^ und eine Tiskosltät τοη 12,100 S.S.U. Wi einer Temperatur von

Beigpicl 4t

Ba* gsmll Beispiel 3 hergestellte ttberbaslsoh· sulfuriert· CaI-eiumalkylpbenat wurde bei atmosphärischen Druck auf 150° erhitst mnd Kohlendioxid duroh die Mischung geleitet, bis der Kohlendioxydgehalt 2 % überschritt. 100 Gewiohtateile des Produktes und 3,4 Oewiohteteile Caloiuahydroxyd wurden reraiieoht und aohnell auf 135* erhit«t_# worauf 6,5 Sewiohtstelle itkylengylkol »ugegeben und die Misohung 3 Stunden auf einer Temperatur awieohen 130 und 139° und einem Druck von 250 ma Hg gehalten wurde, wobei Wasser entfernt wurde« £s wurde dann weitere 1,5 Stunden erhitst, webei der Druck allmählich auf 15 mm Hg vermindert und die Temperatur allmählich auf 190° erhöht wurde. Hierbei destilliert· Ithylenglykol ae. Das Produkt wurde hierauf abgekühlt und filtriert*

Das Piltrat besafl einen Oalolumiehalt won 6,42 f und ein· YIskosltät vom 12 3·0 S.S.U. bei einer Temperatur von 38°« Demsufolg· wurde erfindungegemäfi bei eimer unwesentlichen Erhöhung der Tlskeeitat des Susatietoffes eine Erhahung des Caloiumgehaltes vom 1»24 Oew.-jt «rreioht«

Belapiel 5i

ti· Beispiel 3 erläutert dieses Beispiel dio Birstellung »ines

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Zusatastoffes ohne Kohlendioasydbehandlung·

87f8 Tolumenteilt» Alkylphenol »it «ines Hydraxylwert von 195» 70 YolUBenteil« SshiBieröl, 21,2 öewichteteil© Caeliuahydrexyd und 11,7 ßewißhteteile Schwefel wurden miteinander irermiaoht und während 1 Stunde auf 130° «rhitet· Hierauf wurden 39 VoIu-

die aentsile lthylenglykol »agogebe» und/fiieh ergebende Mischung weiter® 1,5 Stunden auf einer Temperatur Tea 150° und unter •ine» Druok ron 290 Bm Hg gsfealten» webal Waseer abdestillierte

Der Misohu&g ΐ^Γάβ^ 70 Yolumanteile Soimi^rul tmgegebsn, der Bruok wurde auf 15 am Hg Tarmindgrt und die temperatur innerhalb 3 Stunden auf 100° erhöht» wobei Äthylenglykel abdestillierte· Dl* E&dtempsraisur ui^d der In^ddruck wurden dann noch sine weitere Stunde beibehältst worauf das Produkt auf 120° abgekühlt und filtriert vmrds«

Die erhalten« lUßohuag^ die sulfuriert«» öalciwaalkvlpfeenat

<sin«n Galoiu^ciialt τ@η 4§3§ C-aw*-^ imd

Belii^it-1 ig

Due is Beispiel 5 erhaltene ü^erbasiebhe sulfuriert« ftlk_fylp&enat wurds auf 150° es&itst und bsi dieser Temperatur und feei at»oepfeäriec]i!sm Drucis: Kshlendi©^^ d^ruh di«e#a Predukt geleitet« Ms d«r Kelälsndio^-dgehalt dar viecJümg 2 ^

9098 13/1529 ^ """

trug· 400 Gewiohtstelle dieseo Produktes und 15*5 Gewichteteile Caloiumhydroxyd wurdtn vermischt und sohneil auf 135° erhitit» worauf 25 Tolumenteile Äthylenglykol zugegeben und die Mischung 3 Stunden auf einer Temperatur «wischen 130 und 150° und eine» Druck von 250 mm Hg gehalten wurde, wobei Vaaser abdestillierte· Ss wurd« dann 1,5 Stunden erhltst, wobei der Druok allmählich auf 15 mm Hg vermindert und die Temperatur auf 190° erhöht wurde« Hierbei destillierte Xthylengylkol ab« worauf das Produkt auf 120* abgekühlt «ad filtriert wurde.

Das Filtrat besaS einen Caloiumgehalt von 6₉0θ Gew.-fi fkd «eine Viskosität betrug nur 4 890 S.S.U. bei einer Temperatur von 38°«

Beiajiel 7t

182*4 Gewiehtsteile HkylpheneJbl mit einem hydroxylwert von 172, 205 Tolueenteile Schmieröl, 49 Gewiohtsteile Caoliuahydroxyd, 23 Oewiohteteile Schwefel und 80 Volumenteil« Propylen·1,2-gl/kol wurden miteinander vermieoht und auf 130° erhltst* Der Druok wurde auf 250 mm Hg vermindert und die Temperatur während 1*5 Stundest auf 1fO° erhöht. Anschließend wurde der Druok auf at» mosphttriaehen Druck erhöht und Kohlenioxyd durch die Mischung geleitet, worauf der Druok wieder für 30 Minuten auf 250 mm Hg erniedrigt wurde*

Dei: Mischung wurden hierauf 19 Gewichteteile Caloiuahydroaqrd ■»gegeben und wahrend 1,5 Stunden der Druok auf 250 mm Ig «aa

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BAD

dl« Temperatur auf 150° gehalten· Naoh Ablauf dieser Zelt wurde der Druck auf 15 mn Hg erniedrigt und während einer Stunde die Temperatur auf 190° erhöht, wobei das Propylenglykol abdestillier— te· Hierauf wurde dae Produkt auf 120° abgekühlt und filtriert.

Dae FLItrat hatte einen Caloluogehalt τοη 6,9 jC· Sin ähnlioher Yersuch, bei dem jedoch Butylen-1,3-glykol Terwendet wurde, ergab ein Produkt alt einem Oaloiuagehalt τοη nur 3»9 £

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Claims (1)

1. Patentanspruch·

   Ι» Verfahren «ur Berstellung «ines basischen Sohaierölsusatses, dadurch gekennzeichnet, daß eins Mischung aus einem Schmieröl und eines sulfurlerten Srdalkalialkylphenat mit Kohlendl- oxyά erhitst und das Produkt mit einem Erdalkalihydroxyd in Anwesenheit eines risinalen Glykole umgesetzt wird.

   2· Yerfahren naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sulfuriert·· Erdalkalialkylphenat verwendet wird» das duroh Erhitzen einer Mischung aus einen Soiaiieröl» einem Alkylphenol. einem Irdalkalih/droxyd, elementrem Seliwefel und eine» Tisinalen ölykol hergestellt worden ist·

   3» Terfahren nach Anspruoh 1 und 2» dadurch gekennseiohnet» AmJI Ale Mischung des SohmierSles und des euifurierten Erdalkalial^ylpkenatee mit Kohlendioxyd erhlts* und das Produkt mit Caloiumhydrexyd in Anwesenheit eiaee vlsinalen ölykola inmjeeetst «ir4«

   4· !erfahren aaeh Anspruoh 1 bis 3, dadurch gekeim te lohnet» aal als sulfuriert·e ErdalkaliaD^lphenat ·±ά &vlfuri««tes Calolumalkylphenat verwendet wird.

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   5« Verfahren nach Anspruch 1 bia 4» dadurch gekennseiohnet, daß ale Tisinaies fflykol ein 1:2-Diol, insbesondere Ithylenglykol, verwendet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 bia 5» dadurch gekennzeichnet, daß dl· Mischung des Schmieröles und des sulfuriert en Erdalkalielkylphenatea nit Kohlendloayd bei einer Temperatur «wischen 80 und 180^e erhitxt wird.

   7· Verfahren nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schader öl, ein Alkylphenole ein Erdalkallhydroxyd, Sohirejfel und ein vizinalea GIykol au»aminen erhltst» daa bei der Reaktion gebildete Wasser entfernt» die erhaltene Mischung nit Kohlendioxid erhitst und das Produkt alt einem Erdalkali» unsetst·

   8· Terfafereii nach Anspruch 1 bia 7» dadurch gekennseiohnet, daß nicht »ehr als 1 Hol lohlendioxyd pro 2 Mol d«a im sulfurlcrten. ESrdalkalialkylphenat enthaltenem Erdalkaliasetallea wird»

   9· Tes'fe&ren nach Aaepruoh 1 bia B₉ ä&daroh gekexmseichnet» daß dim KoiiinndioxyolteJiÄiadlu^g bei atmcepkirischeai Druui durch« w ir ti ♦

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   ••13-

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   10· Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene basische Zueatestoff während er »loh noeh in Lösung Im Schmieröl und Glykol befindet, nochmals mit Kohlendioayd erhltst und dao Produkt mit einer weiteren meng· Calciumhydroxid ungesetst wird.

   w Terfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennmeichnet, AaS das Ctlykol anschließend aue der Reaktionsxoiechung durch Beetillation entfernt wird.

   12· Verfahren nach Anspruch Wrt» 11, dadurch gekennseloh» t» daß die deetillative Entfernung des Glykole unter rermindertem Brück durchgeführt wird*

   13· Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daS die Teststoffe aus den 2ndprodukt abfiltriert werften»

   Der Patentanwalt«

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