EP0007257A1 - Procédé de préparation de détergents-dispersants de haute alcalinité pour huiles lubrifiantes et produit obtenu - Google Patents

Procédé de préparation de détergents-dispersants de haute alcalinité pour huiles lubrifiantes et produit obtenu Download PDF

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EP0007257A1
EP0007257A1 EP79400376A EP79400376A EP0007257A1 EP 0007257 A1 EP0007257 A1 EP 0007257A1 EP 79400376 A EP79400376 A EP 79400376A EP 79400376 A EP79400376 A EP 79400376A EP 0007257 A1 EP0007257 A1 EP 0007257A1
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EP
European Patent Office
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calcium
magnesium
mixture
alkylphenol
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EP79400376A
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EP0007257B1 (fr
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Bernard Demoures
Jean-Louis Le Coent
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Orogil SA
Original Assignee
Orogil SA
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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
    • C10M159/00Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
    • C10M159/12Reaction products
    • C10M159/20Reaction mixtures having an excess of neutralising base, e.g. so-called overbasic or highly basic products
    • C10M159/24Reaction mixtures having an excess of neutralising base, e.g. so-called overbasic or highly basic products containing sulfonic radicals

Definitions

  • the present invention relates to new detergent-dispersants of high alkalinity for lubricating oils.
  • the Applicant has found a process which does not have the disadvantages of the previous process and which makes it possible to prepare detergent-dispersants based on alkylbenzenesulfonates and metal alkylphenates of TBN (Total Basic Number - Standard ASTM D 2896) greater than 200 containing at least 2% magnesium and possibly at least 0.5% calcium.
  • TBN Total Basic Number - Standard ASTM D 2896
  • magnesium or calcium alkybenzenesulfonate denotes any solution containing from 40 to 95% by weight, preferably from 55 to 85% by weight of a magnesium or calcium alkylbenzenesulfonate in a dilution oil which may or may not be be the same as that used to carry out the process which is the subject of the invention.
  • magnesium and / or calcium alkylbenzenesulfonates which can be used, there may be mentioned the magnesium and / or calcium salts of sulfonic acids obtained by sulfonation of alkylbenzenes derived from olefins or from polymers of C olefins 15 -C 30 .
  • alkylphenols which can be used to carry out the process which is the subject of the invention, mention may preferably be made of those carrying one or more C9-C15 alkyl substituents, and very particularly nonyl, decyl, dodecyl or tetradecylphenols.
  • active magnesium oxide denotes magnesium oxide MgO with a specific surface greater than or equal to 80 m2 / g, for example between 100 and 170 m2 / g.
  • MgO magnesium oxide MgO with a specific surface greater than or equal to 80 m2 / g, for example between 100 and 170 m2 / g.
  • Maglite DE with a specific surface area close to 140 m2 / g and marketed by Merck
  • Flumag with a specific surface area close to 160 m2 / g and marketed by RHONE-POULENC INDUSTRIES.
  • alkali metal hydroxides mention may be made of sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, etc.
  • the amount of dilution oil that can be used is such that the amount of oil contained in the final product (including that from the starting alkylbenzenesulfonate) represents from 20 to 60% by weight of said product and preferably from 25 to 55% of said product.
  • alkylene glycols which can be used, mention may very particularly be made of glycol; these can optionally be present in mixture with up to 200% by weight of a monoalcohol such as ethylhexanol, tridecyl alcohol, C 8 -C 14 oxo alcohols and in general alcohols having a boiling point higher than 120 ° C and preferably higher than 150 ° C.
  • a monoalcohol such as ethylhexanol, tridecyl alcohol, C 8 -C 14 oxo alcohols and in general alcohols having a boiling point higher than 120 ° C and preferably higher than 150 ° C.
  • the amount of CO 2 can vary between the amount which can be completely absorbed and an excess of 40% by weight of this amount; preferably the amount of CO 2 will correspond substantially to that which can be completely absorbed.
  • the over-alkalization-carbonation stage is preferably carried out in one or two stages.
  • a variant of the process which is the subject of the invention consists in preparing "in situ" before the sulfurization-neutralization step, the magnesium and / or calcium alkylbenzenesulfonate by the action of MgO or lime on an acid.
  • sulfonic alkylbenzene as defined above in the presence of oil and optionally of alkylene glycol, at a temperature between 40 and 150 ° C, the amount of MgO or lime and oil to be used.
  • 'magnesium and / or calcium alkylbenzenesulfonate obtained present a TBN less than or equal to 150, preferably less than or equal to 50
  • Another variant of the process which is the subject of the invention consists in carrying out a precarbonation operation after the sulfurization step and before the over-alkalinization-carbonation step.
  • This operation can be carried out at a temperature between 100 and 250 ° C and preferably between 100 and 185 ° C, using carbon dioxide.
  • the amount of CO 2 that can be used corresponds, to within 30%, by weight, to that which can be completely absorbed by the sulfurized medium; preferably this amount of C0 2 will correspond substantially to that which can be completely absorbed.
  • the present invention also relates to detergents-dispersants of high alkalinity obtained by the process described above.
  • the lubricating oils which can thus be improved can be chosen from a wide variety of lubricating oils, such as lubricating oils of naphthenic base, of paraffinic base and of mixed base, of other hydrocarbon lubricants, for example lubricating oils derived from products.
  • coal, and synthetic oils for example, alkylene polymers, polymers of the alkylene oxide type and derivatives thereof, including polymers of the alkylene oxide type prepared by polymerizing alkylene oxide to presence of water or alcohols, for example ethyl alcohol, esters of dicarboxylic acids, liquid esters of phosphorus, alkylbenzenes and dialkylbenzenes, polyphenyls, alkylbiphenylethers, polymers of silicon.
  • Additional additives may also be present in said lubricating oils in addition to the detergent-dispersants obtained according to the process of the invention; include, for example, anti-oxidant, anti-corrosion additives, ashless dispersant additives, etc.
  • the medium is brought to 145 ° C. under 260 mm of mercury, then glycol is added over 1 hour; it is heated to 165 ° C. and this temperature is maintained for an hour under 260 mm of mercury. ,. 2nd phase (precarbonation)
  • the superalkalinized and carbonated medium is brought to a temperature of 184 ° C under 30 mm of mercury; glycol distills; it is filtered to remove the sediments and a solution in 100 N oil of overbased detergent-dispersant is recovered, the characteristics of which are given in Tables I 'to III'.
  • Example 3 The operation described in Example 3 is carried out by carrying out the precarbonation step at 140 ° C. at atmospheric pressure.
  • Example 3 The operation described in Example 3 is carried out from an 80% solution in 100 N oil of a magnesium alkylbenzene sulfonate of molecular weight approximately 470, solution containing 2.25% of magnesium and having a TBN of 32.
  • Example 3 The operation described in Example 3 is carried out, carried out from a 60% solution in 100 N oil of a magnesium alkylbenzene sulfonate, with a molecular mass of approximately 470, solution containing 2.2% magnesium and having a TBN of 45.
  • Example 3 The operation described in Example 3 is carried out from a 60% solution in 100 N oil of a calcium alkylbenzene sulfonate of molecular weight approximately 470, solution containing 2.7% of calcium and having a TBN of 25, and without adding water during the precarbonation and carbonation operations.
  • Example 3 The operation described in Example 3 is carried out without adding water during the precarbonation and carbonation operations.
  • the product obtained has characteristics equivalent to those of Example 3.
  • Example 17 The operation described in Example 17 is carried out using a 60% solution in 100 N oil of a calcium alkylbenzenesulfonate of molecular weight approximately 470, solution containing 2.7%. calcium and having a TBN of 25 and performing a carbonation step.
  • the mixture is heated to 145 ° C. under 260 mm of mercury, glycol is added over 1 hour, then it is brought to 165 ° C. for 1 hour under 200 mm of mercury.
  • the superalkalinized and carbonated medium is brought to a temperature of 184 ° C under 30 mm of mercury; the glycol distills, and it is filtered to remove the sediments and recover a solution of detergent-dispersants in the oil 100 N.
  • the product obtained has characteristics equivalent to those of Example 17.
  • Example 7 The product of Example 7 is added to an SAE 50 oil with a paraffinic tendency so as to obtain a solution containing 125 millimoles of calcium + magnesium. The solution is stored for 15 days at 20 ° C; we see that the solution remains clear.
  • mixture (A) is brought for 25 days to 80 ° C. and is then added to an SAE 30 oil so as to have a concentration of 6.6% by weight of mixture (A).
  • the solution is stored for 5 days at 80 ° C.

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Abstract

Procédé de préparation de détergents-dispersants de TBN au moins égal à 200 et contenant au moins 2% de magnésium, par: - sulfurisation par du soufre d'un alkylphénol en présence d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium de TBN inférieur ou égal à 150, d'un constituant alcalinoterreux choisi parmi la chaux, les mélanges oxyde de magnésium-chaux ou oxyde de magnésium-hydroxyde alcalin et d'un alkylèneglycol - éventuellement précarbonatation du mélange obtenu par du CO2 - suralcalinisation-carbonatation du mélange obtenu à l'aide d'oxyde de magnésium et éventuellement de chaux, de CO2 et d'alkylène glycol - et élimination de l'alkylèneglycol en excès. Les détergents-dispersants obtenus peuvent être utilisés pour améliorer le pouvoir détergent-dispersant des huiles lubrifiantes.

Description

  • La présente invention a pour objet de nouveaux détergents-dispersants de haute alcalinité pour huiles lubrifiantee.
  • Il est connu, d'après le brevet anglais n° 1.015.759 de préparer des détergents-dispersants de haute alcalinité à base d'alkyl- phénates et d'alkylbenzenesulfonates de métaux alcalino-terreux, par sulfurisation d'un mélange contenant un alkylphénol, un alkylbenzènesulfonate de métal alcalino-terreux, un monoalcool en C8-C18, une base alcalino-terreuse et du glycol, précarbonatation du mélange sulfurisé, alcalinisation du mélange précarbonaté par une base alcalino-terreuse, carbonatation puis élimination du glycol et récupération du détergent-dispersant.
  • Un tel procédé présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un monoalcool en C8-C18 qu'il faut ensuite recycler sous forme pratiquement anhydre.
  • De plus, si un tel procédé est satisfaisant pour la préparation de détergents-dispersants contenant une forte proportion d'al- kylphénates, il ne peut toutefois pas être utilisé pour la prépara- tion de détergents-dispersants contenant une forte proportion d'alkylbenzènesulfonates. En outre, ce procédé est adapté à la préparation de mélanges d'alkylphénates et d'alkylbenzènesulfonates de calcium, baryum ou strontium ; il ne peut être utilisé pour la préparation de détergents-dispersants contenant du magnésium.
  • La demanderesse a trouvé un procédé ne présentant pas les inconvénients du procédé précédent et permettant de préparer des détergents-dispersants à base d'alkylbenzènesulfonates et d'alkylphé- nates métalliques de T.B.N (Total Basic Number - Norme A.S.T.M. D 2896) supérieur à 200 contenant au moins 2 % de magnésium et éventuellement au moins 0,5 7 de calcium.
  • Le procédé de préparation de détergents-dispersants à partir d'alkylphénol, d'alkylbenzènesulfonates de métaux alcalino-terreux, d'alkylèneglycol, de soufre et de gaz carbonique, faisant l'objet de l'invention, est caractérisé :
    • - en ce que l'on fait réagir, à une température comprise entre 100 et 190°C, du soufre sur un alkylphénol portant un ou plusieurs substituants alkyls en C6-C60 en présence d'une huile de dilution, d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium et /ou de calcium de masse moléculaire supérieure à 300 et de T.B.N. inférieur ou égal à 150, d'un constituant, alcalino-terreux choisi parmi-l'hydroxyde dé calcium, les mélanges oxyde de magnésium-hydroxyde de calcium et les mélanges oxyde de magnésium-hydroxydé de métal alcalin et d'un alkylèneglycol,
    • - en ce qu'on suralcalinise et carbonate le milieu sulfurisé obtenu à l'aide d'oxyde de magnésium ou d'un mélange oxyde de magnésium-hydroxyde de calcium et de gaz carbonique en présence d'un alkylèneglycol à une température comprise entre 100 et 250°C ;
    • - en ce qu'à un stade quelconque de l'étape de suralcalinisation-carbonatation,le milieu réactionnel est traité par 0 à 10%, de préférence par 0 à 5% en poids d'eau par rapport au poids dudit milieu à une température de 100 à 150°C ;
    • - en ce qu'on élimine l'alkylèneglycol en excès et en ce qu'on récupère le détergent-dispersant de haute alcalinité ainsi obtenu.
  • On désigne par"alkybenzènesulfonate de magnésium ou de calcium" toute solution contenant de 40 à 95 % en poids de préférence de 55 à 85X en poids d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium ou de calcium dans une huile de dilution qui peut être ou peut ne pas être la même que celle mise en oeuvre pour réaliser le procédé objet de l'invention. Parmi les alkylbenzènesulfonates de magnésium et/ou de calcium pouvant être mis en oeuvre, on peut citer les sels de magnésium et/ou de calcium d'acides sulfoniques obtenus par sulfonation d'alkylbenzènes dérivant d'oléfines ou de polymères d'oléfines en C15-C30.
  • Parmi les alkylphénols pouvant être mis en oeuvre pour réaliser le procédé objet de l'invention, on peut citer de préférence ceux portant un ou plusieurs substituants alkyles en C9-C15, et tout particulièrement les nonyl, décyl, dodécyl ou tétradécylphénols.
  • Bien que n'importe quel type d'oxyde de magnésium puisse être utilisé, on préfère toutefois utiliser de l'oxyde de magnésium "actif". On désigne par oxyde de magnésium "actif" de l'oxyde de magnésium MgO de surface spécifique supérieure ou égale à 80 m2/g, par exemple comprise entre 100 et 170 m2/g. A titre d'exemple on peut citer la "Maglite DE" de surface spécifique voisine de 140 m2/g et commercialisée par Merck, ainsi que le "Ferumag" de surface spécifique voisine de 160 m2/g et commercialisé par RHONE-POULENC INDUSTRIES.
  • Comme exemple d'hydroxydes de métaux alcalins on peut citer l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de potassium...
  • Parmi les huiles de dilution pouvant être mises en oeuvre on - peut citer de préférence les huiles paraffiniques telles que l'huile 100 Neutral.... ; les huiles naphténiques ou mixtes peuvent également convenir. La quantité d'huile de dilution pouvant être mise en oeuvre est telle que la quantité d'huile contenue dans le produit final (y compris celle provenant de l'alkylbenzènesulfonate de départ) représente de 20 à 60 % en poids dudit produit et de préférence de 25 à 55 % dudit produit.
  • Parmi les alkylèneglycols pouvant être mis en oeuvre, on peut citer tout particulièrement le glycol ; ceux-ci peuvent éventuellement être présents en mélange avec jusqu'à 200 % de leur poids d'un monoalcool tel que l'éthylhexanol, l'alcool tridécylique, les alcools oxo en C8-C14 et d'une manière générale les alcools ayant un point d'ébullition supérieur à 120°C et de préférence supérieur à 150°C.
  • D'une manière préférentielle, on réalisera :
    • - l'étape de sulfurisation en présence d'un alkylbenzène sulfonate de magnésium et/ou de calcium, de TBN inférieur ou égal à 50 à une température comprise entre 120 et 190°C, à une pression inférieure ou égale à la pression atmosphérique ; cette étape peut éventuellement être suivie d'une étape supplémentaire réalisée à une température supérieure comprise entre 130 et 185°C, à une pression inférieure ou égale à la pression atmosphérique, afin de terminer l'étape de sulfurisation,
    • - l'étape de suralcalinisation-carbonatation au moins en une fois à une température comprise entre 100 et 185°C,
    • - le traitement à l'eau à une température comprise entre 100 et 145°C,
  • Les quantités de réactifs pouvant être mises en oeuvre pour réaliser le procédé de l'invention sont les suivantes :
    • - pour l'étape de sulfurisation
      • .de 10 à 70 parties, de préférence de 15 à 60 parties d'alkylphénol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzénesulfonate de magnésium et/ou de calcium.
      • . de 30 à 90 parties, de préférence de 40 à 85 parties d'elkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium pour 100 parties de mélange alkylphénul-alkylbenzènesulfonate
      • . de 1,5 à 12 parties de préférence de 2,5 à 11 parties de soufre pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate,
      • . de 2 à 30 parties, de préférence de 4 à 20 parties de constituant alcalino-terreux pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate,
      • . jusqu'à 20 parties, de préférence de 1 à 15 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties. de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate
      • . jusqu'à 20 parties, de préférence de 2 à 15 parties d'oxyde de magnésium pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate,
      • . jusqu'à 8 parties, de préférence de 0,05 à 3 parties d'hydroxyde de métal alcalin pour 100 parties de mélange alkylphénol-albenzene sulfonate,
      • . de 5 à 50 parties de préférence de 8 à 30 parties d'alkylène glycol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate.
    • - pour l'étape de suralcalinisation-carbonatation
      • . de 2 à 15 parties, de préférence de 3 à 15 parties d'oxyde de magnésium pour 100 parties de milieu sulfurisé
      • . jusqu'à 15 parties, de préférence jusqu'à 10 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties de milieu sulfurisé
      • de 4 à 100 parties, de préférence de 7 à 70 parties d'alkylène glycol pour 100 parties du milieu sulfurisé.
  • La quantité de C02 peut varier entre la quantité pouvant être complètement absorbée et un excès de 40% en poids de cette quantité ; de préférence la quantité de CO2 correspondra sensiblement à celle pouvant être absorbée complètement.
  • L'étape de suralcalinisation-carbonatation est de préférence réalisée en un ou deux stades.
  • Une variante du procédé faisant l'objet de l'invention consiste à préparer "in situ" préalablement à l'étape de sulfurisation-neutralisation, l'alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium par action de MgO ou de la chaux sur un acide alkylbenzène sulfonique tel que défini ci-dessus en présence d'huile et éventuellement d'alkylèneglycol, à une température comprise entre 40 et 150°C, la quantité de MgO ou de chaux et d'huile à mettre.en oeuvre étant telle que l'alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium obtenu présents un TBN inférieur ou égal à 150,de préférence inférieur ou égal à 50
  • Une autre variante du procédé faisant l'objet de l'invention- consiste à réaliser une opération de précarbonatation après l'étape de sulfurisation et avant l'étape de suralcalinisation-carbonatation. Cette opération peut être réalisée à une température comprise entre 100 et 250°C et de préférence entre 100 et 185°C, à l'aide de gaz carbonique. La quantité de CO2 pouvant être utilisée correqond, à plus ou moins 30 %, en poids près, à celle qui peut être complètement absorbée par le milieu sulfurisé ; de préférence cette quantité de C02 correspondra sensiblement à celle pouvant être complètement absorbée.
  • A un stade quelconque de cette opération peut être effectué un traitement à l'eau en supplément ou à la place de celui prévu à l'étape de suralcalinisation-carbonatation ; ce traitement peut être effectué dans les mêmes conditions que celles indiquées ci-dessus.
  • La présente invention a également pour objet les détergents-dispersants de haute alcalinité obtenus par le procédé décrit ci-dessus .
  • Ceux-ci présentent l'avantage d'une très bonne compatibilité avec les huiles visqueuses ainsi qu'un très faible taux de sédiments. Ils peuvent être ajoutés à des huiles lubrifiantes selon des quantités fonction du TBN desdits détergents-dispersants et fonction de l'utilisation future desdites huiles ; ainsi pour une huile moteur à essence, la quantité de détergent-dispersant de TBN compris entre 200 et 300 par exemple à ajouter est généralement comprise entre 1 et 3,5 % ; pour une huile pour moteur diesel elle est généralement comprise entre 1,8 et 5 % ; pour une huile pour moteur marin, celle-ci peut aller jusqu'à 25 %.
  • Les huiles lubrifiantes que l'on peut ainsi améliorer peuvent être choisies parmi des huiles lubrifiantes très variées, comme les huiles lubrifiantes de base naphténique, de base paraffinique et de base mixte, d'autres lubrifiants hydrocarbonés, par exemples des huiles lubrifiantes dérivées de produits de la houille, et des huiles synthétiques, par exemple des polymères d'alkylène, des polymères du type oxyde d'alkylène et leurs dérivés, y compris les polymères du type oxyde d'alkylène préparés en polymérisant de l'oxyde d'alkylène en présence d'eau ou d'alcools, par exemple d'alcool éthylique, les esters d'acides dicarboxyliques, des esters liquides d'acides du phosphore, des alkylbenzènes et des dialkylbenzènes, des polyphé- nyles, des alkylbiphényléthers, des polymères du silicium.
  • Des additifs supplémentaires peuvent également être présents dans lesdites huifes lubrifiantes à coté des détergents-dispersants obtenus selon le procédé de l'invention ; on peut citer par exemple des additifs anti-oxydants, anti-corrosion, des additifs dispersants sans cendres....
  • Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif et ne peuvent être considérés comme une limite du domaine et de l'esprit de l'invention,
  • Exemples 1 à 11
  • On donne ci-après le mode général de préparation (cinq phases) des détergents-dispersants suralcalinisés faisant l'objet des exemples 1 à 11, et dans les tableaux 1 à III les quantités de réactifs nécessaires à leur préparation.
  • - 1ère phase (sulfurisation)
  • On introduit dans un réacteur tétracol de 4 litres muni d'un système d'agitation et d'un dispositif de chauffage :
    • - du dodécylphénol (DDP)
    • - de l'huile 100 N
    • - une solution à environ 60 % dans de l'huile de dilution 100 N d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium (sulfonate Mg en abréviation) de masse moléculaire 470 environ (masse du sel de sodium), solution contenant 1,8 % de magnésium et présentant un TBN de 25 environ,
    • - un antimousse commercialisé par RHONE-POULENC sous la dénomination SI 200.
  • On introduit alors sous agitation le constituant alcalino-terreux choisi parmi la chaux, les mélanges "Maglite DE"-chaux ou "Maglite DE"-soude et du soufre.
  • On porte le milieu à 145°C sous 260 mm de mercure, puis on ajoute du glycol en 1 heure ; on chauffe à 165°C et on maintient cette température pendant heure sous 260 mm de mercure. , . 2ème phase (précarbonatation)
  • Après avoir cassé le vide et chauffé à 170°C, on réalise une opération de précarbonatation à 170°C à l'aide de gaz carbonique jusqu'à la fin de l'absorption de C02 (cette phase dure environ 1 h).
  • On refroidit à 110°C et on ajoute de l'eau. 3ème phase (suralcalinisation-carbonatation)
  • On introduit à 110°C un mélange de "Maglite DE" et de glycol. On carbonate pendant 4 heures à 110°C.
  • 4ème phase (suralcalinisation-carbonatation)
  • On ajoute de l'eau. On réalise l'opération décrite à la 3ème phase une seconde fois pendant 3 heures.
  • 5ème phase (séparation)
  • On porte le milieu suralcalinisé et carbonaté à une température de 184°C sous 30 mm de mercure ; le glycol distille ; on filtre pour éliminer les sédiments et on récupère une solution dans de l'huile 100 N de détergent-dispersant suralcalinisé dont les caractéristiques figurent aux tableaux I' à III'.
  • Exemple 12
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 3 en effectuant l'étape de précarbonatation à 140°C à pression atmosphérique.
  • Les caractéristiques du produit obtenu sont semblables à celles de celui obtenu à l'exemple 3.
  • Exemple 13
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 3 à partir d'une solution à 80 % dans de l'huile 100 N d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium de masse moléculaire 470 environ, solution contenant 2,25 % de magnésium et présentant un TBN de 32.
  • Les quantités de réactifs mises en oeuvre figurent au tableau IV, les caractéristiques du produit obtenu figurent au tableau IV'.
  • Exemple 14
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 3, effectuée à partir d'une solution à 60 % dans de l'huile 100 N d'un alkylbenzène sulfonate de magnésium, de masse moléculaire de 470 environ, solution contenant 2,2 % de magnésium et présentant un TBN de 45.
  • Les quantités de réactifs mises en oeuvre figurent au tableau IV, les caractéristiques du produit obtenu figurent au tableau IV'.
  • Exemple 15
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 3 à partir d'une solution à 60 % dans de l'huile 100 N d'un alkylbenzène sulfonate de calcium de masse moléculaire 470 environ, solution contenant 2,7 % de calcium et présentant un TBN de 25, et sans ajouter d'eau au cours des opérations de précarbonatation et de carbonatation.
  • Les quantités de réactifs mises en oeuvre figurent au tableau IV ; les caractéristiques du produit obtenu figurent au tableau IV'.
  • Exemple 16
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 3 sans ajouter d'eau au cours des opérations de précarbonatation et de carbonatation.
  • Le produit obtenu présente des caractéristiques équivalentes à celles de celui de l'exemple 3.
  • Exemples 17 à 24
  • Les opérations décrites aux exemples 1 à 11 sont réalisées dans les mêmes conditions, en supprimant l'étape de précarbonatation et avec les quantités de réactifs figurant au tableau V et V', VI et VI'.
  • Les caractéristiques des produits obtenus figurent aux tableaux V' et VI'.
  • Exemples 25 et 26
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 17 à partir d'une solution à 60 % dans de l'huile 100 N d'un alkylbenzènesulfonate de calcium de masse moléculaire 470 environ , solution contenant 2,7 %. de calcium et présentant un TBN de 25 et en effectuant une étape de carbonatation.
  • Les quantités de réactifs ainsi que les caractéristiques des produits obtenus figurent aux tableaux VII et VII'.
  • Exemples 27 et 28 Préparation de sulfonate "in situ"
  • On introduit dans le réacteur tétracol de 4 litres :
    • - une solution à environ 70 % dans de l'huile de dilution d'un acide henzènesulfonique de masse moléculaire 470 environ (masse du sel de sodium)
    • - de l'huile 100 N
  • On introduit sous agitation de la chaux ou un mélange équimo- laire chaux-Maglite DE ; on chauffe à 120°C pendant 1 heure sous pression atmosphérique
  • 1ère phase (sulfnrisation)
  • On ajoute au mélange obtenu
    • - du dodécylphénol
    • - de la chaux
    • - de l'anti-mousse SI 200
  • On chauffe à 145°C sous 260 mm de mercure, on ajoute du glycol en 1 heure, puis on porte à 165°C pendant 1 heure sous 200 mm de mercure.
  • 2ème et 3ème phases (suralcalinisation-carbonatation)
  • Après avoir refroidi le milieu à 110°C, on ajoute un mélange de Maglite DE et de glycol. On carbonate pendant 1 heure à 110°C ; on ajoute de l'eau et on carbonate une seconde fois pendant 3 heures à 110°C.
  • 4ème phase
  • On porte le milieu suralcalinisé et carbonaté à une température de 184°C sous 30 mm de mercure ; le glycol distille, et on filtre pour éliminer les sédiments et récupérer une solution de détergents-dispersants dans l'huile 100 N.
  • Les quantités des réactifs mises en oeuvre et les caractéristiques des produits obtenus figurent aux tableaux VIII et VIII'.
  • Exemple 29
  • On réalise l'opération décrite à l'exemple 17 à partir des mêmes quantités de réactifs, mais en réalisant l'opération de sulfurisation d'abord à 165°C pendant 1 heure sous 260 mm de mercure puis pendant 2 heures à 185°C sous 700 mm de mercure.
  • Le produit obtenu présente des caractéristiques équivalentes à celles de celui de l'exemple 17.
  • Taux de sédiments
  • Les % de sédiments figurant dans les tableaux ci-dessous ont été mesurés selon la norme ASTM D 2273-67, en apportant toutefois les modifications suivantes :
    • - vitesse de rotation de la centrifugeuse 6000 t/mn
    • - force centrifuge relative 10.000
    • - le produit à analyser est dilué au quart dans de l'essence E (25 cm3 de produit à analyser + 75 cm3 d'essence E)
    • - durée de la centrifugation : 10 minutes.
    Comptabilité
  • Les tests de compatibilité figurant dans les tableaux ci-dessous ont été réalisés par addition de 10 % en poids de produit à'tester à une huile minérale SAE 30, stockage de la solution obtenue pendant 1 mois à 20°C et étude de l'aspect de la solution en fonction du temps.
  • Comparaison avec les produits du commerce test avec l'additif seul
  • Le produit de l'exemple 7 est ajouté à une huile SAE 50 à tendance paraffinique de façon à obtenir une solution contenant 125 millimoles de calcium + magnésium. La solution est stockée pendant 15 jours à 20°C ; on constate que la solution reste limpide.
  • Le même test est réalisé avec un mélange :
    • - d'alkylbenzènesulfonate de magnésium de TBN 400
    • - d'alkylbenzènesulfonate de calcinm de TBN 25
    • - d'alkylphénate de calcium de TBN 150
    en quantité telle que la solution obtenue contienne 125 millimoles de calcium + magnésium.
  • Après 15 jours de stockage à 20°C, la solution est trouble et floculeuse.
  • - test avec l'additif en formulation
  • On prépare un mélange (A) d'additifs contenant :
    • - 2 % d'un dispersant à base de polyisobutényl succinimide
    • - 1,6 millimole d'un dithiophosphate de zinc
    • - et 2,3 % de produit de l'exemple 7
  • Ce mélange est porté pendant 25 jours à 80°C puis est ajouté à une huile SAE 30 de manière à avoir une concentration de 6,6 % en poids de mélange (A).
  • La solution est stockée pendant 5 jours à 80°C.
  • Le même test est réalisée avec un mélange (B) constitué de
    • - 2 % du dispersant à base de polyisobutényl-succinimide
    • - 1,6 millimole du dithiophosphate de zinc
    • - et 2,3 % d'un mélange constitué :
    • d'alkylbenzènesulfonate de magnésium de TBN 400
      • . d'alkylbenzènesulfonate de calcium de TBN 25
      • . d'alkylphénate de calcium de TBN 150 présentant un nombre de millimoles de calcium + magnésium équivalent à celui du produit de l'exemple 7.
  • On constate que la solution contenant le mélange (A) est plus claire et plus brillante que celle contenant le mélange (B).
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
    Figure imgb0007
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    Figure imgb0010
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    Figure imgb0013
    Figure imgb0014
    Figure imgb0015
    Figure imgb0016

Claims (22)

1) Procédé de préparation de détergents-dispersants à partir d'alkylphénol, d'alkylbenzènesulfonates de métaux alcalino-terreux, d'alkylèneglycol, de soufre et de gaz carbonique, caractérisé :
- en ce que l'on fait réagir, à une température comprise entre 100 et 190°C, du soufre sur un alkylphénol portant un ou plusieurs substituants alkyls en C6-C60 en présence d'une huile de dilution, d'un alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium de masse moléculaire supérieure à 300 et de TBN inférieur ou égal à 150, d'un constituant alcalino-terreux choisi parmi l'hydroxyde de calcium, les mélanges oxyde de magnésium-hydroxyde de calcium et les mélanges oxyde de magnésium-hydroxyde de métal alcalin et d'un alkylèneglycol
- en ce que l'on suràlcalinise et carbonate le milieu sulfuri sé obtenu à l'aide d'oxyde de magnésium ou d'un mélange oxyde de magnésium-hydroxyde de calcium et de gaz carbonique en présence d'un alkylèneglycol à une température comprise entre 100 et 250°C ;
- en ce que, à un stade quelconque de l'étape de suralcalinisation-carbonatation, le milieu réactionnel est traité par 0 à 10 X en poids d'eau, par rapport au poids dudit milieu à une température comprise entre 100 et 150°C.
- en ce que l'on élimine l'alkylèneglycol en excès et en ce . que l'on récupère le détergent-dispersant de haute alcalinité ainsi obtenu.
2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alkylphénol mis en oeuvre contient au moins un substituant alkyle en C9-C15.
3) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'alkylphénol est choisi parmi les nonyl, décyl, dodécyl ou tétradécylphénols.
4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alkylèneglycol est du glycol.
5) Procédé selon les revendications 1 ou 4 caractérisé en ce que l'alkylèneglycol est présent en mélange avec jusqu'à 200 % de son poids d'un monoalcool de point d'ébullition supérieur à 120°C.
6) Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit monoaleool a un point d'ébullition supérieur à 150°C.
7) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce que = - l'étape de sulfurisation est réalisée en présence d'un alkylbenzène sulfonate de magnésium et/ou de calcium, de TBN inférieur ou égal à 50 à une température comprise entre 120 et 190°C, à une pression inférieure ou égale à la pression atmosphérique et en ce que ladite étape peut éventuellement être suivie d'une étape supplémentaire réalisée à une température supérieure comprise entre 130 et 185°C, à une pression inférieure ou égale à la pression atmosphérique.
8) Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est choisi parmi l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de potassium.
9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que pour réaliser l'étape de sulfurisation on met en oeuvre :
- de 10 à 70 parties, d'alkylphénol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium,
- de 30 à 90 parties, d'alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium
- de 1,5 à 12 parties de soufre pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium,
- de 2 à 30 parties de constituant alcalino-terreux pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium
- jusqu'à 20 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium
- jusqu'à 20 parties d'oxyde de magnésium pour 100 patties de mélange alkylphénol-àlkylbenzènesulfonate de magnésium et/oude calcium
- jusqu'à 8 parties d'hydroxyde de métal alcalin pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium
- de 5 à 50 parties d'alkylèneglycol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzène sulfonate de magnésium et/ou de calcium.
10) Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'étape de sulfurisation est réalisée en présence :
- de 15 à 60 parties d'alkylphénol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 40 à 85 parties d'alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzène sulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 2,5 à 11 parties de soufre pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 4 à 20 parties de constituant alcalino-terreux pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium,
- de 1 à 15 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzène sulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 2 à 15 parties d'oxyde de magnésium pour 100 parties de mélange alkylphénol alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 0,05 à 3 parties d'hydroxyde de métal alcalin pour 100 parties de mélange alkylFhénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium ;
- de 8 à 30 parties d'alkylèneglycol pour 100 parties de mélange alkylphénol-alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium.
11) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de suralcalinisation-carbonatation est réalisée au moins en une fois à une température comprise entre 100 et 185°C, et en mettant en oeuvre :
- de 2 à 15 parties d'oxyde de magnésium pour 100 parties de mélange sulfurisé ;
- jusqu'à 15 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties de mélange sulfurisé ;
- de 4 à 100 parties d'alkylèneglycol pour 100 parties de mélange sulfurisé, la quantité de CO2 pouvant varier entre la quantité pouvant étre complètement absorbée et un excès de 40 % en poids de cette quantité.
12) Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que - l'étape de suralcalinisation-carbonatation est réalisée en mettant en oeuvre:
- de 3 à 15 parties d'oxyde de magnésium actif pour 100 parties de mélange sulfurisé
- jusqu'à 10 parties d'hydroxyde de calcium pour 100 parties de mélange sulfurisé
- de 7 à 70 parties d'alkylèneglycol pour 100 parties de mélange sulfurisé, la quantité de CO2 correspondant sensiblement à celle pouvant être complètement absorbée.
13) Procédé selon la revendication 11 ou la revendication 12 caractérisé en ce que l'étape de suralcalinisation-carbonatation est réalisée en un ou deux stades.
14) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 11 et 12 caractérisé en ce que le traitement à l'eau est réalisé à une température comprise entre 100 et 145°C, à l'aide de 0 à 5 parties en poids d'eau pour 100 parties en poids de milieu réactionnel.
15) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on réalise une étape de précarbonatation après l'étape de sulfurisation et avant l'étape de suralcalinisation- carbonatation.
16) Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que l'étape de précarbonatation est réalisée à une température comprise entre 100 et 250°C à l'aide d'une quantité de C02 correspondant à plus ou moins 30 %, en poids près, à celle qui peut être complètement absorbée par le mélange sulfurisé.
17) Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce que l'étape de précarbonatation est réalisée à une température comprise entre 100 et 185°C et en ce que la quantité de C02 correspond sensiblement à celle pouvant être complètement absorbée.
18) Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17 caractérisé en ce que le milieu réactionnel est soumis à un traitement par 0 à 10 % en poids d'eau à un stade quelconque de l'étape de précarbonatation à une température comprise entre 100 et 150°C en supplément ou à la place du traitement à l'eau prévu à l'étape de suralcalinisation-carbonatation.
19) Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que le milieu réactionnel est soumis à un traitement par 0 à 5 % en poids d'eau à une température comprise entre 100 et 145°C.
20) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'alkylbenzènesulfonate de magnésium et/ou de calcium mis en oeuvre est préparé "in situ" préalablement à l'étape de sulfurisation.
21) Produits obtenus par le procédé faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 20.
22) Application des produits obtenus par le procédé décrit à l'une quelconque des revendications 1 à 20 comme additifs détergents-dispersants pour huiles lubrifiantes.
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