Additifs détergents-dispersants pour huiles lubrifiantes du type alkylsalicylates-alkylphénates, alcalino-terreux, sulfurisés et suralcalinisés. Detergent-dispersant additives for lubricating oils of the alkylsalicylates-alkylphenates, alkaline-earth, sulphurized and over-alkalized type.
La présente invention a pour objet de nouveaux additifs détergents-dispersants pour huiles lubrifiantes du type alkylsalicylates-alkylphénates, alcalino-terreux, sulfurisés et suralcalinisés présentant des propriétés améliorées de moussage, de compatibilité et de dispersion dans les huiles et de stabilité à l'hydrolyse ainsi qu'un procédé pour leur préparation. The subject of the present invention is new detergent-dispersant additives for lubricating oils of the alkylsalicylates-alkylphenates, alkaline-earth, sulfurized and super-alkalized type having improved foaming properties, compatibility and dispersion in oils and stability to hydrolysis. as well as a process for their preparation.
Il est déjà connu, du brevet US-A-3.036.971, publié le 29 mai 1962, de préparer des additifs détergentsdispersants à base d'alkylphénates sulfurisés de métaux alcalino-terreux de haute basicité, par sulfurisation d'un alkylphénol, neutralisation de l'alkylphénol sulfurisé à l'aide d'une base alcalino-terreuse, puis suralcalinisation par carbonatation de la base alcalino-terreuse dispersée dans l'alkylphénate sulfurisé ; ce type de produit présente l'inconvénient d'être peu stable à l'hydrolyse, avec formation de précipité de carbonate de calcium cristallisé, notamment lorsque ce type de produit est fortement suralcalinisé, ce qui entraîne des risques de colmatage des filtres de moteurs marins. It is already known, from US-A-3,036,971, published on May 29, 1962, to prepare detergent-dispersant additives based on sulfurized alkylphenates of alkaline earth metals of high basicity, by sulfurization of an alkylphenol, neutralization of the sulfurized alkylphenol using an alkaline earth base, then over-alkalinization by carbonation of the alkaline earth base dispersed in the sulfurized alkylphenate; this type of product has the drawback of being not very stable on hydrolysis, with the formation of a precipitate of crystallized calcium carbonate, in particular when this type of product is highly over-alkalized, which entails risks of clogging of filters of marine engines. .
Il est également connu, du brevet français 1.563.557, publié le 11 avril 1969, de préparer des additifs détergents à base d'alkylsalicylates sulfurisés de calcium par carboxylation d'un alkylphénate de potassium, échange avec du chlorure de calcium, puis sulfurisation de l'alkylsalicylate de calcium obtenu avec du soufre en présence de
chaux, d'un acide carboxylique et d'un alkylèneglycol ou alkyléther d'alkylèneglycol ; un tel procédé présente l'inconvénient de nécessiter une réaction d'échange. It is also known, from French patent 1,563,557, published on April 11, 1969, to prepare detergent additives based on sulfurized calcium alkylsalicylates by carboxylation of a potassium alkylphenate, exchange with calcium chloride, then sulfurization of calcium alkylsalicylate obtained with sulfur in the presence of lime, a carboxylic acid and an alkylene glycol or alkylene glycol alkyl ether; such a method has the drawback of requiring an exchange reaction.
Dans ces conditions, la demanderesse a décrit dans la demande du brevet français 2.625.220, publiée le 30 juin 1989, un procédé de préparation d'additifs détergents-dispersants suralcalinisés à base d'alkylphénates et d'alkylsalicylates, qui comprend les étapes suivantes : Under these conditions, the applicant has described in French patent application 2,625,220, published on June 30, 1989, a process for the preparation of overbased detergent-dispersant additives based on alkylphenates and alkylsalicylates, which comprises the following steps :
a) neutralisation d'un alkylphénol à substituants alkyles en C8 à C30 par une base alcalino-terreuse, en présence d'un acide en C, à C18 et d'un solvant formant un azéotrope avec l'eau de la réaction à une température correspondant à la température de reflux de l'azéotrope ; a) neutralization of a C 8 -C 30 alkyl substituted alkylphenol with an alkaline earth base, in the presence of a C 18 -C 18 acid and a solvent forming an azeotrope with the water of the reaction at a temperature corresponding to the reflux temperature of the azeotrope;
b) distillation du solvant ; b) distillation of the solvent;
c) carboxylation à l'aide de gaz carbonique sous pression pour transformer l'alkylphénate en alkylsalicylate ; c) carboxylation using carbon dioxide under pressure to convert the alkylphenate to alkylsalicylate;
d) sulfurisation et suralcalinisation par le soufre et une base alcalino-terreuse en présence d'un glycol et d'un tiers solvant, suivie d'une carbonatation ; d) sulfurization and over-alkalization with sulfur and an alkaline earth base in the presence of a glycol and a third solvent, followed by carbonation;
e) et enfin filtration. e) and finally filtration.
Toutefois, ce procédé mis au point par la demanderesse, et les produits obtenus par ce procédé présentent plusieurs inconvénients. However, this process developed by the applicant, and the products obtained by this process have several drawbacks.
Tout d'abord, dans l'étape de neutralisation, l'utilisation d'un solvant donnant un azéotrope avec l'eau est nécessaire pour obtenir un taux de transformation suffisant de l'alkylphénol en alkylphénate. First of all, in the neutralization step, the use of a solvent giving an azeotrope with water is necessary in order to obtain a sufficient conversion rate of the alkylphenol into the alkylphenate.
L'étape de carboxylation s'effectue à des pressions élevées généralement comprises entre 5 et 15.105 Pa pour convertir l'alkylphénate en alkylsalicylate. The carboxylation step is carried out at high pressures generally between 5 and 15 × 10 5 Pa to convert the alkylphenate to alkylsalicylate.
Et l'étape de sulfurisation et suralcalinisation est dangereuse du point de vue industriel car elle donne lieu à un dégagement brutal d'hydrogène sulfuré qu'on ne pouvait pas maîtriser. And the sulfurization and over-alkalization stage is dangerous from an industrial point of view because it gives rise to a brutal release of hydrogen sulphide that could not be controlled.
Enfin les produits obtenus par ce procédé antérieur présentent des propriétés de dispersion et de
compatibilité avec les huiles lubrifiantes inférieures à celles des alkylsalicylates, ayant une même teneur en métaux alcalino-terreux et surtout, présentaient une stabilité médiocre à l'hydrolyse, nécessitant de fréquents changements des filtres utilisés dans les circuits de lubrification de moteurs marins. Finally, the products obtained by this prior process have dispersion and compatibility with lubricating oils lower than those of alkylsalicylates, having the same content of alkaline earth metals and above all, exhibited poor stability to hydrolysis, requiring frequent changes of the filters used in the lubrication circuits of marine engines.
La demanderesse a maintenant trouvé qu'elle pouvait améliorer de manière substantielle les performances de ces additifs, notamment dans les tests de moussage, de compatibilité et de dispersion dans une huile neuve et dans les tests de stabilité à l'hydrolyse, en les préparant par un procédé comprenant les étapes suivantes : The applicant has now found that it could substantially improve the performance of these additives, in particular in the foaming, compatibility and dispersion tests in a new oil and in the hydrolysis stability tests, by preparing them by a method comprising the following steps:
A) Neutralisation d'alkylphénols contenant au moins 35 % et au plus 85 % en poids d'alkylphénol linéaire dans lequel le radical alkyle linéaire contient 12 à 40, et de préférence 18 à 30 atomes de carbone, en mélange avec au maximum 65 et d'au minimum 15 % en poids d'alkylphénol ramifié dans lequel le radical alkyle ramifié contient 9 à 24 et de préférence 12 atomes de carbone, à l'aide d'une base alcalino-terreuse, en présence d'au moins un acide carboxylique contenant de 1 à 4 atomes de carbone, ladite opération de neutralisation étant effectuée à une température d'au moins 215ºC, avec mise progressive sous vide du réacteur dans lequel s'effectue la réaction de neutralisation, afin d'éliminer l'eau de la réaction , en l'absence de tout solvant pouvant former un azéotrope avec cette dernière. Les quantités de réactifs mises en oeuvre correspondent aux rapports molaires suivants : A) Neutralization of alkylphenols containing at least 35% and at most 85% by weight of linear alkylphenol in which the linear alkyl radical contains 12 to 40, and preferably 18 to 30 carbon atoms, mixed with at most 65 and at least 15% by weight of branched alkylphenol in which the branched alkyl radical contains 9 to 24 and preferably 12 carbon atoms, using an alkaline earth base, in the presence of at least one acid carboxylic containing from 1 to 4 carbon atoms, said neutralization operation being carried out at a temperature of at least 215ºC, with gradual vacuuming of the reactor in which the neutralization reaction is carried out, in order to remove the water from the reaction, in the absence of any solvent capable of forming an azeotrope with the latter. The amounts of reagents used correspond to the following molar ratios:
base alcalino-terreuse/alkylphénol total compris entre 0,2 et 0,7 et, de préférence, entre 0,3 et 0,5, alkaline earth base / total alkylphenol of between 0.2 and 0.7 and preferably between 0.3 and 0.5,
- acide carboxylique total/alkylphénol total compris entre 0,01 et 0,5 et, de préférence, entre 0,03 et 0,15 ; - total carboxylic acid / total alkylphenol of between 0.01 and 0.5 and preferably between 0.03 and 0.15;
B) Carboxylation de l'alkylphénate obtenu dans l'étape A) pour transformer au moins 22 % et, de préférence, au moins.25 % en moles des alkylphénols de départ en alkyl
salicylate (mesuré en tant qu'acide salicylique), par action du gaz carbonique, à une température comprise entre 180 et 240ºC, de préférence comprise entre 190 et 220°C, sous une pression pouvant aller de la pression atmosphérique à 15 × 105 Pa (15 bars), pendant une durée d'une à huit heures, en présence éventuellement d'une huile de dilution (100 N par exemple) ajoutée au début ou à la fin de l'étape A ou de l' étape B ; B) Carboxylation of the alkylphenate obtained in step A) to convert at least 22% and, preferably, at least 25% in moles of the starting alkylphenols to alkyl salicylate (measured as salicylic acid), by the action of carbon dioxide, at a temperature between 180 and 240ºC, preferably between 190 and 220 ° C, under a pressure which can range from atmospheric pressure to 15 × 10 5 Pa (15 bars), for a period of one to eight hours, optionally in the presence of a dilution oil (100 N for example) added at the start or at the end of step A or of step B;
C) Sulfurisation et suralcalinisation du mélange d' alkylphénate et d'alkylsalicylate obtenu par du soufre élémentaire, en présence d'une base alcalino-terreuse, d'un mono-alcool ayant un point d'ébullition supérieur à 150ºC, et de préférence supérieur à 175ºC, et éventuellement à ce stade d'un alkylène-glycol ou d'un alkyléther d'alkylène-glycol à une température comprise entre 145 et 180ºC, de préférence entre 150 et 160°C. Les quantités de réactifs mises en oeuvre correspondent aux rapports molaires suivants : C) Sulfurization and over-alkalization of the mixture of alkylphenate and alkylsalicylate obtained with elemental sulfur, in the presence of an alkaline earth base, of a mono-alcohol having a boiling point higher than 150ºC, and preferably higher at 175ºC, and optionally at this stage of an alkylene glycol or an alkylene glycol alkyl ether at a temperature between 145 and 180ºC, preferably between 150 and 160 ° C. The amounts of reagents used correspond to the following molar ratios:
- soufre/alkylphénol total compris entre 0,3 et 1,5 et, de préférence entre 0,8 et 1,0 ; - sulfur / total alkylphenol of between 0.3 and 1.5 and preferably between 0.8 and 1.0;
- base alcalino-terreuse totale/alkylphénol total compris entre 1,0 et 3,5 et, de préférence, entre 1,4 et 3,0 ; - total alkaline earth base / total alkylphenol of between 1.0 and 3.5 and preferably between 1.4 and 3.0;
- base alcalino-terreuse totale/mono alcool de point d'ébullition supérieur à 150ºC compris entre 0,3 et 0,5 puis, après addition de l' alkylène-glycol ou son alkyléther s'il n'a pas été déjà ajouté dans un rapport molaire base alcalino-terreuse totale/alkylène-glycol compris entre 1,0 et 3,0 et, de préférence, entre 1,4 et 1,8, carbonatation du milieu obtenu par du gaz carbonique à une température de 145 à 180ºC et sous pression voisine de la pression atmosphérique, la quantité de CO2 utilisée étant comprise entre celle pouvant être complètement absorbée par le milieu réactionnel et un excès de 30 % de cette quantité; - total alkaline earth base / mono alcohol with a boiling point above 150ºC between 0.3 and 0.5 then, after addition of the alkylene glycol or its alkyl ether if it has not already been added to a total alkaline earth / alkylene glycol base molar ratio of between 1.0 and 3.0 and preferably between 1.4 and 1.8, carbonation of the medium obtained by carbon dioxide at a temperature of 145 to 180ºC and under pressure close to atmospheric pressure, the quantity of CO 2 used being between that which can be completely absorbed by the reaction medium and an excess of 30% of this quantity;
D) Elimination de l'alkylène-glycol et du mono
alcool par distillation ; D) Elimination of the alkylene glycol and of the mono alcohol by distillation;
E) Filtration pour éliminer les sédiments ; E) Filtration to remove sediment;
F) et enfin dégazage à l'air à une température comprise entre 80 et 160°C, de préférence entre 100 et 140ºC, jusqu'à ce que la cotation de la lame de cuivre soit 1A à l'essai selon la norme ASTM D-130, effectué pendant au moins 15 minutes à 150ºC et de préférence 1 heure à 150ºC. F) and finally degassing in air at a temperature between 80 and 160 ° C, preferably between 100 and 140ºC, until the rating of the copper strip is 1A tested according to ASTM D -130, performed for at least 15 minutes at 150ºC and preferably 1 hour at 150ºC.
Selon un autre aspect, la présente invention a également pour objet un additif détergent-dispersant pour huile lubrifiante du type alkylsalicylate-alkylphenate alcalino-terreux, sulfurisé et suralcalinisé caractérisé en ce que According to another aspect, the subject of the present invention is also a detergent-dispersant additive for lubricating oil of the alkaline-earth, sulphurized and over-alkalized alkylsalicylate-alkylphenate type, characterized in that
a) les substituants alkyls dudit alkylsalicylate-alkylphenate sont dans une proportion d'au moins 35 % et au plus 85 % en poids d'alkyl linéaire dans lequel le nombre d'atomes de carbone est compris entre 12 et 40, de préférence entre 18 et 30 atomes de carbone, avec au maximum 65 % en poids d'alkyl ramifié dans lequel le nombre d'atome de carbone est compris entre 9 et 24 et de préférence 12 atomes de carbone, a) the alkyl substituents of said alkylsalicylate-alkylphenate are in a proportion of at least 35% and at most 85% by weight of linear alkyl in which the number of carbon atoms is between 12 and 40, preferably between 18 and 30 carbon atoms, with a maximum of 65% by weight of branched alkyl in which the number of carbon atoms is between 9 and 24 and preferably 12 carbon atoms,
b) en ce que la proportion de l'alkylsalicylate dans le mélange alkylsalicylate-alkylphenate est d'au moins 22 % et de préférence d'au moins 25 % en moles et b) in that the proportion of the alkylsalicylate in the alkylsalicylate-alkylphenate mixture is at least 22% and preferably at least 25% by moles and
c) en ce que la proportion molaire de base alcalino-terreuse par rapport à l'ensemble alkyl salicylate-alkylphénate est compris entre 1,0 et 3,5. c) in that the molar proportion of alkaline earth base relative to the alkyl salicylate-alkylphenate group is between 1.0 and 3.5.
Les additifs obtenus selon la présente invention peuvent présenter une haute basicité, reflétée par le BN de ces additifs et mesurée selon la norme ASTM-D2896 et qui peut atteindre facilement des valeurs de 250 à 350 et même davantage. The additives obtained according to the present invention can have a high basicity, reflected by the BN of these additives and measured according to standard ASTM-D2896 and which can easily reach values of 250 to 350 and even more.
On remarquera que les additifs selon l'invention sont à base de métaux alcalino-terreux, à l'exclusion de tout métal alcalin, tel que notamment de sodium et le potassium. It will be noted that the additives according to the invention are based on alkaline earth metals, to the exclusion of any alkali metal, such as in particular sodium and potassium.
La demanderesse a trouvé que l'amélioration des propriétés de moussage, de compatibilité et de dispersion et
de stabilité à l'hydrolyse des additifs ainsi obtenus nécessitait l'utilisation d'alkylphénols de départ contenant au moins 35 % et au plus 85 % en poids d'alkylphénols dans lesquels le radical alkyle qui contient de 12 à 40 atomes de carbone est linéaire et non ramifié. The Applicant has found that the improvement in foaming, compatibility and dispersion properties and hydrolysis stability of the additives thus obtained required the use of starting alkylphenols containing at least 35% and at most 85% by weight of alkylphenols in which the alkyl radical which contains from 12 to 40 carbon atoms is linear and unbranched.
En effet, il était conventionnel d'utiliser jusqu'à présent pour la préparation de tels additifs des alkylphénols dans lesquels le radical alkyle était en général un tétramère de propylène, c'est-à-dire un radical dodécyle ramifié. Indeed, it was conventional until now to use for the preparation of such additives alkylphenols in which the alkyl radical was generally a propylene tetramer, that is to say a branched dodecyl radical.
Or, l'utilisation d'un tel alkylphénol ramifié, dans la mesure où il est présent à plus de 65 % en poids dans l'alkylphénol du départ, ne permet pas d'obtenir des additifs présentant les propriétés améliorées selon l'invention; However, the use of such a branched alkylphenol, insofar as it is present at more than 65% by weight in the starting alkylphenol, does not make it possible to obtain additives having the improved properties according to the invention;
Des alkylphénols ramifiés, obtenus par réaction du phénol avec une oléfine ramifiée contenant 9 à 24 atomes de carbone et provenant généralement du propylène, consistent en un mélange d' isomères monosubstitués en très grande majorité en position para, très peu en position ortho et pratiquement pas en position meta, ce qui les rend relativement réactifs vis-à-vis d'une base alcalino-terreuse, puisque la fonction phénol est pratiquement dépourvue d'encombrement stérique. Branched alkylphenols, obtained by reacting phenol with a branched olefin containing 9 to 24 carbon atoms and generally coming from propylene, consist of a mixture of monosubstituted isomers in the vast majority in the para position, very little in the ortho position and practically no in the meta position, which makes them relatively reactive towards an alkaline earth base, since the phenol function is practically devoid of steric hindrance.
Par contre, les alkylphénols linéaires, obtenus par réaction du phénol avec une oléfine linéaire contenant 12 à 40 et de préférence 18 à 30 atomes de carbone et provenant généralement de l'éthylène, consistent en un mélange d'isomères monosubstitués dans lequel la proportion des substituants alkyles linéaires en positions ortho et para et même meta est beaucoup mieux répartie, ce qui les rend nettement moins réactifs vis-à-vis d'une base alcalino-terreuse, puisque la fonction phénol est beaucoup moins accessible par suite d'un encombrement stérique important dû à la présence de substituants alkyles plus proches et généralement plus lourds. On the other hand, linear alkylphenols, obtained by reaction of phenol with a linear olefin containing 12 to 40 and preferably 18 to 30 carbon atoms and generally coming from ethylene, consist of a mixture of monosubstituted isomers in which the proportion of linear alkyl substituents in ortho and para positions and even meta is much better distributed, which makes them much less reactive towards an alkaline earth base, since the phenol function is much less accessible due to congestion important steric due to the presence of closer and generally heavier alkyl substituents.
Il est d'autant plus surprenant, dans ces condi
tions, de pouvoir obtenir des additifs alcalino-terreux suralcalinisés à partir de mélanges d' alkylphénol pouvant contenir jusqu'à 85 % en poids de radical alkyle linéaire en supprimant, dans l'étape de neutralisation, le tiers solvant formant un mélange azéotrope avec l'eau et qui était jugé indispensable jusqu'à présent pour faire réagir les alkylphénols ramifiés, plus réactifs, avec la base alcalinoterreuse. It is all the more surprising, in these conditions tions, to be able to obtain alkaline-earth alkaline additives from mixtures of alkylphenol which may contain up to 85% by weight of linear alkyl radical by eliminating, in the neutralization step, the third solvent forming an azeotropic mixture with l water and which was considered essential until now to react the branched alkylphenols, more reactive, with the alkaline earth base.
La demanderesse y est parvenue en maintenant dans cette première étape de neutralisation la présence d'un acide carboxylique qui sert d'agent de transfert du calcium d'un réactif minéral à un réactif organique et en prévoyant des conditions de réaction plus poussées, à savoir une température d'au moins 215 ºC avec une mise progressive du réacteur sous vide, de façon à atteindre une pression absolue très faible d'au plus 7 000 Pa (70 mbars), à cette température afin de faciliter l'élimination de l'eau. The Applicant has achieved this by maintaining in this first neutralization step the presence of a carboxylic acid which serves as an agent for transferring calcium from an inorganic reagent to an organic reagent and by providing for more advanced reaction conditions, namely a temperature of at least 215 ºC with a progressive placing of the reactor under vacuum, so as to reach a very low absolute pressure of at most 7000 Pa (70 mbar), at this temperature in order to facilitate the elimination of the water.
Parmi les bases alcalino-terreuses pouvant être mises en oeuvre pour réaliser les différentes étapes de préparation des additifs selon la présente invention, on peut citer les oxydes ou hydroxydes de calcium, magnésium, baryum ou strontium et tout particulièrement ceux de calcium. Among the alkaline earth bases which can be used to carry out the various stages of preparation of the additives according to the present invention, there may be mentioned the oxides or hydroxides of calcium, magnesium, barium or strontium and very particularly those of calcium.
Dans le cadre de la présente invention, la chaux éteinte répondant à la formule chimique Ca(OH)2 est préférée et sera utilisée à titre illustratif dans les différents exemples sous le nom de chaux. In the context of the present invention, slaked lime corresponding to the chemical formula Ca (OH) 2 is preferred and will be used by way of illustration in the various examples under the name of lime.
Parmi les acides carboxyliques en C1 à C4 utilisés dans l'étape de neutralisation, on peut citer les acides formique, acétique, propionique et butyrique, qui peuvent être utilisés seuls ou en mélange. Among the C 1 to C 4 carboxylic acids used in the neutralization step, mention may be made of formic, acetic, propionic and butyric acids, which can be used alone or as a mixture.
On préfère utiliser les mélanges de ces acides, par exemple le mélange acide formique-acide acétique, selon un rapport molaire acide acétique/acide formique compris entre 0,01 et 5, de préférence entre 0,25 et 2 et tout particulièrement de l'ordre de 1, comme décrit notamment dans le brevet français 2625220, demandé le 23 Décembre 1987 par
la Société OROGIL. It is preferred to use mixtures of these acids, for example the formic acid-acetic acid mixture, according to a molar ratio of acetic acid / formic acid of between 0.01 and 5, preferably between 0.25 and 2 and very particularly of the order of 1, as described in particular in French patent 2625220, requested on December 23, 1987 by OROGIL Company.
Comme exemples d'alkylène-glycols convenables pour l'étape de sulfurisation-suralcalinisation, on peut citer l'éthylène-glycol, le propylène-glycol, le butylène glycol. As examples of alkylene glycols suitable for the sulfurization-over-alkalization stage, mention may be made of ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol.
Enfin, parmi les monoalcools ayant un point d'ébullition supérieur à 150ºC à utiliser dans cette même étape de sulfurisation-suralcalinisation, on peut citer les alcanols ou cycloalcanols en C6-C14 tels que l'éthyl-2-hexanol, les alcools oxo, l'alcool déσylique, l'alcool tridécylique, le triméthylcyclohéxanol ; les éthers d'alkylène-glycols tels que le butoxy-2 éthanol, le butoxy-2 propanol, l'hexyloxy-2- éthanol et les éthers méthyliques du dipropylène glycol. Finally, among the monoalcohols having a boiling point greater than 150 ° C. to be used in this same sulfurization-overalkalinization stage, mention may be made of C6-C14 alkanols or cycloalkanols such as ethyl-2-hexanol, oxo alcohols, diethyl alcohol, tridecyl alcohol, trimethylcyclohexanol; alkylene glycol ethers such as butoxy-2 ethanol, butoxy-2 propanol, hexyloxy-2-ethanol and methyl ethers of dipropylene glycol.
La première étape de neutralisation A) de l'alkylphénol est caractérisée par l'utilisation d'un alkylphénol particulier et des conditions de réaction, notamment de température et de pression bien déterminées. The first neutralization step A) of the alkylphenol is characterized by the use of a particular alkylphenol and reaction conditions, in particular of well determined temperature and pressure.
En effet, l'utilisation d'un alkylphénol présentant une teneur d'au moins 35 % en poids et pouvant aller jusqu'à 85 % en alkylphénol linéaire, notamment dans lequel le radical alkyle linéaire contient un nombre important d'atomes de carbone (de 18 à 30 atomes de carbone) est particulièrement intéressant car une longue chaîne alkyle linéaire favorise la compatibilité et la solubilité des additifs dans les huiles lubrifiantes. Indeed, the use of an alkylphenol having a content of at least 35% by weight and which can range up to 85% in linear alkylphenol, in particular in which the linear alkyl radical contains a large number of carbon atoms ( of 18 to 30 carbon atoms) is particularly interesting since a long linear alkyl chain promotes the compatibility and the solubility of the additives in lubricating oils.
Mais la présence de radicaux alkyles linéaires, relativement lourds, dans les alkylphénols, rend ces derniers moins réactifs que des alkylphénols ramifiés, d'où la nécessité d'utiliser des conditions de réaction plus énergiques pour effectuer leur neutralisation par une base alcalino-terreuse. However, the presence of relatively heavy linear alkyl radicals in the alkylphenols makes the latter less reactive than branched alkylphenols, hence the need to use more vigorous reaction conditions to neutralize them with an alkaline earth base.
La réaction de neutralisation est réalisée à une température d'au moins 215ºC, avec mise progressive sous vide, de façon à atteindre une pression très faible d'au plus 7 000 Pa (70 mbars) à 215ºC.
L'étape A) de neutralisation peut être réalisée à une température d'au moins 220ºC avec mise progressive sous vide, de façon à atteindre une pression très faible d'au plus 7 000 Pa (70 mbars) à 220ºC. The neutralization reaction is carried out at a temperature of at least 215ºC, with progressive vacuuming, so as to reach a very low pressure of at most 7000 Pa (70 mbar) at 215ºC. Step A) of neutralization can be carried out at a temperature of at least 220ºC with progressive vacuuming, so as to reach a very low pressure of at most 7000 Pa (70 mbar) at 220ºC.
Des conditions particulièrement avantageuses de mise en oeuvre consistent à réaliser l'étape de neutralisation A) à une température d'au moins 225ºC, avec mise progressive sous vide, de façon à atteindre une pression très faible d'au plus 7 000 Pa (70 mbars) à 225ºC. Particularly advantageous conditions of implementation consist in carrying out the neutralization step A) at a temperature of at least 225ºC, with progressive evacuation, so as to reach a very low pressure of at most 7000 Pa (70 mbar) at 225ºC.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de neutralisation A) est réalisée à une température d'au moins 240ºC avec mise progressive sous vide, de façon à atteindre une pression très faible d'au plus 7 000 Pa (70 mbars) à 240ºC According to another embodiment, the neutralization step A) is carried out at a temperature of at least 240ºC with progressive evacuation, so as to reach a very low pressure of at most 7,000 Pa (70 mbar) at 240ºC
A la fin de cette étape de neutralisation, on maintient, de préférence, l'alkylphénate obtenu pendant une période n'excédant pas 15 heures, généralement comprise entre 2 et 6 heures, à une température d'au moins 215ºC et une pression absolue comprise entre 5 000 et 105 Pa (0,05 et 1,0 bar), notamment entre 10 000 et 20 000 Pa (0,1 et 0,2 bar). At the end of this neutralization step, the alkylphenate obtained is preferably maintained for a period not exceeding 15 hours, generally between 2 and 6 hours, at a temperature of at least 215ºC and an absolute pressure included between 5,000 and 10 5 Pa (0.05 and 1.0 bar), in particular between 10,000 and 20,000 Pa (0.1 and 0.2 bar).
En effet, on peut obtenir dans ces conditions, en présence de la proportion indiquée d'acide carboxylique en C1 à C4, une transformation , à un taux suffisant, de l'alkylphénol en alkylphénate, qui conditionne la teneur finale de l'additif en métal alcalino-terreux et par conséquent ses propriétés d'agent détergent-dispersant dans les huiles. Indeed, under these conditions, it is possible to obtain, in the presence of the indicated proportion of C 1 to C 4 carboxylic acid, a transformation, at a sufficient rate, of the alkylphenol into the alkylphenate, which conditions the final content of the additive in alkaline earth metal and therefore its properties of detergent-dispersing agent in oils.
A condition d'opérer à une température suffisamment élevée et d'effectuer une mise progressive sous vide du réacteur, la réaction de neutralisation est réalisée sans qu'il soit nécessaire d'ajouter dans cette étape un tiers solvant formant un azéotrope avec l'eau formée au cours de cette réaction. Provided that the temperature is sufficiently high and that the reactor is placed under vacuum, the neutralization reaction is carried out without it being necessary to add a third solvent forming an azeotrope with water in this step. formed during this reaction.
La deuxième étape de carboxylation B) a pour but de transformer une partie de l'alkylphénate en alkylsalicylate par simple barbotage de gaz carbonique dans le
milieu réactionnel provenant de l'étape précédente de neutralisation. Elle doit avoir lieu sous pression pour éviter toute décarboxylation du salicylate qui se forme. The second carboxylation step B) aims to transform part of the alkylphenate into alkylsalicylate by simple bubbling of carbon dioxide in the reaction medium from the previous neutralization step. It must take place under pressure to avoid any decarboxylation of the salicylate which forms.
Cette réaction de carboxylation d'un alkylphénate contenant au moins 35 % d'alkylphénate linéaire relativement inerte et lourd, nécessite un chauffage à une température qui doit être d'autant plus élevée que la pression dans le réacteur l'est moins. C'est ainsi que si on veut limiter la pression dans le réacteur à 3,5.105 Pa (3,5 bars) au maximum, il convient d'opérer à une température égale ou supérieure à 190ºC. This carboxylation reaction of an alkylphenate containing at least 35% of relatively inert and heavy linear alkylphenate, requires heating to a temperature which must be higher the less the pressure in the reactor. Thus if we want to limit the pressure in the reactor to 3.5.10 5 Pa (3.5 bar) maximum, it is necessary to operate at a temperature equal to or higher than 190ºC.
Selon une variante, l'étape B) de carboxylation est réalisée à l'aide de gaz carbonique à une température égale ou supérieure à 200ºC, sous une pression de 4 × 105 Pa (4 bars) According to a variant, step B) of carboxylation is carried out using carbon dioxide at a temperature equal to or greater than 200ºC, under a pressure of 4 × 10 5 Pa (4 bars)
Au cours de cette étape de carboxylation, la transformation de l'alkylphénate en alkylsalicylate peut impliquer la formation d'alkylphénol, qu'il convient de convertir en alkylphénate au cours de 1 'étape suivante. During this carboxylation step, the transformation of the alkylphenate into alkylsalicylate may involve the formation of alkylphenol, which should be converted to the alkylphenate in the next step.
La troisième étape (C) du procédé de préparation des additifs selon la présente invention se divise en une réaction C1 de sulfurisation et suralcalinisation suivie d'une réaction C2 de carbonatation. The third step (C) of the process for preparing the additives according to the present invention is divided into a reaction C 1 of sulfurization and over-alkalization followed by a reaction C 2 of carbonation.
La réaction C1 de sulfurisation et suralcalinisation est dangereuse à l'échelle industrielle car l'addition de soufre élémentaire au mélange réactionnel à une température comprise entre 145 et 180°C se traduit par un dégagement d'hydrogène sulfuré qui ne peut être maîtrisé que dans certaines conditions. The reaction C 1 of sulfurization and over-alkalization is dangerous on an industrial scale because the addition of elemental sulfur to the reaction mixture at a temperature between 145 and 180 ° C results in a release of hydrogen sulfide which can only be controlled under certain conditions.
La Demanderesse a trouvé que cette réaction pouvait être maîtrisée après refroidissement du produit obtenu à la fin de l'étape de carboxylation à 155ºC environ, par le chargement à cette température du soufre élémentaire puis progressivement pendant une durée de 1 à deux heures, d'un mélange de la base alcalino-terreuse, d'un mono-alcool de point d'ébullition supérieur à 150ºC, à une température de
150 à 160ºC et éventuellement d'alkylène-glycol. The Applicant has found that this reaction could be controlled after the product obtained at the end of the carboxylation step has cooled to approximately 155 ° C., by loading elemental sulfur at this temperature and then gradually over a period of 1 to two hours, a mixture of the alkaline earth base, of a mono-alcohol with a boiling point higher than 150ºC, at a temperature of 150 to 160ºC and possibly alkylene glycol.
L'arrêt du chargement de ce mélange entraîne l'arrêt du dégagement d'hydrogène sulfurée Stopping the loading of this mixture causes the release of hydrogen sulfide to stop
Une telle mise en oeuvre de la réaction de sulfurisation et de suralcalinisation permet d'incorporer environ 50 % en moles de soufre mis à réagir dans l'alkylsalicylate-alkylphenate obtenu, les 50 % restant étant éliminés sous forme d'hydrogène sulfuré. Such an implementation of the sulfurization and over-alkalization reaction makes it possible to incorporate approximately 50 mol% of sulfur reacted in the alkylsalicylate-alkylphenate obtained, the remaining 50% being eliminated in the form of hydrogen sulfide.
Dans la mesure où le soufre est utilisé dans une proportion molaire de 0,5 à 1,5 voire de 0,8 à 1,0 par rapport à l'alkylphénol total de départ, cela signifie qu'on retrouve dans l'alkylsalicylate-alkylphenate alcalinoterreux, sulfurisé et suralcalinisé une proportion molaire comprise entre 0,25 et 0,75, voire entre 0,4 et 0,5. Insofar as the sulfur is used in a molar proportion of 0.5 to 1.5 or even 0.8 to 1.0 relative to the starting total alkylphenol, this means that one finds in the alkylsalicylate- alkaline earth alkylphenate, sulfurized and superalkalized a molar proportion between 0.25 and 0.75, even between 0.4 and 0.5.
Bien que la demanderesse ne soit pas liée par une explication scientifique quelconque, on peut supposer qu'au cours des étapes du procédé de préparation des additifs selon la présente invention, les principales réactions chimiques sont les suivantes : Although the Applicant is not bound by any scientific explanation, it can be assumed that during the stages of the process for the preparation of the additives according to the present invention, the main chemical reactions are the following:
lors de la neutralisation : during neutralization:
où AA/AF désigne un mélange d'acide acétique et d'acide formique et où (II) est en proportion majoritaire et (I) en proportion minoritaire. where AA / AF denotes a mixture of acetic acid and formic acid and where (II) is in the majority proportion and (I) in the minority proportion.
- lors de la carboxylation :
- during the carboxylation:
- et lors de la sulfurisation/suralcalinisation :
- and during sulfurization / over-alkalization:
en proportion majoritaire
in majority proportion
en proportion minoritaire
La réaction C2 de carbonatation par barbotage de gaz carbonique dans le milieu réactionnel contenant un excès de base alcalino-terreuse par rapport à l'alkylphénol ayant réagi avec le soufre à une température de 145 à 180ºC exige la présence d'alkylène-glycol qui doit être ajouté dans cette étape C2 s'il ne l'a pas été en C1 ; cette étape C2 a pour but de transformer la base alcalino-terreuse additionnelle en alkylphénate et en carbonate de calcium finement divisé, ce dernier se trouvant piégé entre les molécules d'alkylphénate et d'alkylsalicylate sulfurisées et provoquant ainsi la suralcalinisation de l'additif. in a minority proportion The carbonation reaction C 2 by bubbling carbon dioxide in the reaction medium containing an excess of alkaline earth base relative to the alkylphenol which reacted with sulfur at a temperature of 145 to 180 ° C. requires the presence of alkylene glycol which must be added in this step C 2 if it has not been added in C 1 ; the purpose of this step C 2 is to transform the additional alkaline earth base into alkylphenate and finely divided calcium carbonate, the latter being trapped between the sulfurized alkylphenate and alkylsalicylate molecules and thus causing the alkalinization of the additive .
La quatrième étape de distillation D a pour but d'éliminer l'alkylène-glycol et le mono-alcool introduit dans le milieu réactionnel lors de l'étape précédente pour faciliter la sulfurisation, la suralcalinisation et la carbonatation de l'additif selon la présente invention. The purpose of the fourth distillation step D is to eliminate the alkylene glycol and the mono-alcohol introduced into the reaction medium during the previous step to facilitate the sulfurization, the over-alkalization and the carbonation of the additive according to the present invention.
La cinquième étape de filtration E a pour but de se débarrasser des sédiments et notamment du carbonate de calcium cristallisé qui pourrait s'être formé lors des étapes précédentes et qui colmate les filtres installés sur les circuits d'huile de lubrification. The purpose of the fifth filtration step E is to get rid of the sediments and in particular of the crystallized calcium carbonate which could have formed during the previous steps and which clogs the filters installed on the lubrication oil circuits.
Enfin, la sixième et dernière étape de dégazage à l'air F est importante car elle permet à l'additif de passer le test de stabilité à l'hydrolyse, ce qui n'est pas le cas d'un additif qui serait fabriqué exclusivement à partir d'un alkylphénol ramifié comme le dodécylphénol obtenu par addition du tétramère de propylène sur du phénol. Finally, the sixth and final step of air degassing F is important because it allows the additive to pass the hydrolysis stability test, which is not the case for an additive that would be manufactured exclusively from a branched alkylphenol such as dodecylphenol obtained by addition of the propylene tetramer on phenol.
La présente invention vise également le procédé correspondant de préparation de ces additifs et des compositions d'huile lubrifiante, notamment pour moteurs marins, mais aussi pour automobiles et chemins de fer contenant une proportion majeure d'huile lubrifiante et de 2 à 20 % en poids d'un additif détergent dispersant selon l'invention. Ces additifs peuvent aussi être utilisés en applications
industrielles comme les huiles hydrauliques dans des proportions qui varient de 0,1 à 3 % en poids. The present invention also relates to the corresponding process for the preparation of these additives and of lubricating oil compositions, in particular for marine engines, but also for automobiles and railways containing a major proportion of lubricating oil and from 2 to 20% by weight. of a dispersing detergent additive according to the invention. These additives can also be used in applications industrial products such as hydraulic oils in proportions that vary from 0.1 to 3% by weight.
Les exemples suivants illustrent des mises en oeuvre particulières de l'invention et ont pour but d'assister l'homme de métier pour obtenir des additifs faisant l'objet de la présente invention. The following examples illustrate particular implementations of the invention and are intended to assist those skilled in the art to obtain additives which are the subject of the present invention.
EXEMPLE N'1 EXAMPLE N'1
A) Neutralisation : A) Neutralization:
Dans un réacteur tétracol en verre de 4 litres, surmonté d'un vigreux calorifuge, on charge 875 g de dodéσylphénol (DDP) de masse moléculaire 270, soit (3,24 moles) et 875 g d'alkylphénol linéaire de masse moléculaire 390 environ (soit 2,24 moles). 875 g of dodéσylphenol (DDP) of molecular weight 270, or (3.24 moles) and 875 g of linear alkylphenol of molecular weight 390 are charged into a 4-liter tetracol glass reactor, topped with a vigorous heat-insulating material. (i.e. 2.24 moles).
On met l'agitateur en route et on chauffe à 65ºC ; à cette température on ajoute 158 g de chaux Ca(OH)2 (soit 2,135 moles) et 19 g d'un mélange (50/50 en poids) d'acide formique et d'acide acétique. The agitator is started and heated to 65ºC; at this temperature, 158 g of lime Ca (OH) 2 (i.e. 2.135 moles) and 19 g of a mixture (50/50 by weight) of formic acid and acetic acid are added.
On poursuit le chauffage du milieu réactionnel, à 120ºC, température à laquelle on met le réacteur sous atmosphère d'azote, puis jusqu'à 165ºC, où on arrête l'atmosphère d'azote ; à cette température, la distillation de l'eau commence. Heating of the reaction medium is continued at 120 ° C., the temperature at which the reactor is placed under a nitrogen atmosphere, then up to 165 ° C., where the nitrogen atmosphere is stopped; at this temperature, the distillation of water begins.
On monte la température jusqu'à 220ºC et on fait le vide progressivement jusqu'à l'obtention d'une pression absolue de 5 000 Pa (50 mbars). The temperature is raised to 220ºC and a vacuum is gradually produced until an absolute pressure of 5,000 Pa (50 mbar) is obtained.
On maintient le mélange réactionnel pendant 5 heures dans les conditions précédentes. The reaction mixture is kept for 5 hours under the preceding conditions.
On laisse refroidir jusqu'à 180ºC puis on casse le vide sous atmosphère d'azote et on prend un échantillon pour analyse. It is allowed to cool to 180ºC then the vacuum is broken under a nitrogen atmosphere and a sample is taken for analysis.
La quantité totale de distillât obtenu est d'environ 114 cm3 ; une démixtion se produit à la phase inférieure (62 cm3 étant de l'eau). The total amount of distillate obtained is approximately 114 cm 3 ; demixing occurs in the lower phase (62 cm 3 being water).
B) Carboxylation : B) Carboxylation:
Le produit obtenu à l'étape A) est transféré dans un
autoclave de 3,6 1 et chauffé à 180ºC. The product obtained in step A) is transferred to a 3.6 1 autoclave and heated to 180ºC.
A cette température, on commence à balayer le réacteur par du gaz carbonique (CO2) pendant 10 minutes. La quantité de CO2 mis en oeuvre dans cette étape est de l'ordre de 20 g. At this temperature, one begins to sweep the reactor with carbon dioxide (CO2) for 10 minutes. The amount of CO2 used in this step is of the order of 20 g.
Après avoir porté la température à 200ºC, on ferme l'autoclave en laissant une fuite minime et on continue l'introduction du CO2 de façon à maintenir une pression de 3,5×105 Pa (3,5 bars) pendant 5 heures à 200ºC. After having brought the temperature to 200ºC, the autoclave is closed, leaving a minimal leak and the introduction of the CO2 is continued so as to maintain a pressure of 3.5 × 10 5 Pa (3.5 bar) for 5 hours at 200ºC.
La quantité de CO2 introduite est de l'ordre de 50 g. Après refroidissement de l'autoclave à 165ºC, on décomprime jusqu'à la pression atmosphérique puis on purge à l'azote. The amount of CO2 introduced is of the order of 50 g. After cooling the autoclave to 165ºC, it is decompressed to atmospheric pressure and then purged with nitrogen.
On récupère une quantité totale de produit de 1916 g. C1) Sulfurisation et Suralcalinisation : A total amount of product of 1916 g is recovered. C1) Sulfurization and Suralcalinization:
On transfère 1114 g du produit obtenu à l'étape B) dans un réacteur tétracol en verre de 4 1, muni d'un système de chauffage et d'un agitateur. 1114 g of the product obtained in step B) are transferred to a 4 l tetracol glass reactor, equipped with a heating system and an agitator.
Après mise en route du chauffage, on introduit sous agitation 487 g d'huile 100 N et 0,2 g d'antimousse. After starting the heating, 487 g of 100 N oil and 0.2 g of antifoam are introduced with stirring.
A 155°C, on charge 90 g de soufre (2,81 moles) et on met sous légère dépression de 0,96 × 105 Pa (960 mbars). Dans un bêcher, on prépare séparément un mélange de 193,6 g de glycol, de 273 g de chaux et de 589 g (dont 200 de rinçage) de 2-éthylhexanol. At 155 ° C., 90 g of sulfur (2.81 moles) are charged and a slight vacuum of 0.96 × 10 5 Pa (960 mbar) is put under. In a beaker, a mixture of 193.6 g of glycol, 273 g of lime and 589 g (including 200 of rinsing) of 2-ethylhexanol is prepared separately.
On ajoute ledit mélange en 1 heure 30 dans le réacteur tout en maintenant la température à 155°C sous la même légère dépression. On observe un dégagement d'hydrogène sulfuré. Said mixture is added over 1 hour 30 minutes to the reactor while maintaining the temperature at 155 ° C. under the same slight depression. A release of hydrogen sulfide is observed.
Après introduction du mélange, on augmente la température jusqu'à 170°C en 1 heure et on recueille, lors de cette étape, 170 g de distillât qui se sépare en deux phases dont la phase inférieure contient l'eau et le glycol. On reste une heure dans les conditions ci-dessus, puis on revient à la pression atmosphérique. After introduction of the mixture, the temperature is increased to 170 ° C. in 1 hour and, during this step, 170 g of distillate are collected which separates into two phases, the lower phase of which contains water and glycol. One remains one hour under the above conditions, then it returns to atmospheric pressure.
C2 Carbonatation :
On introduit 101 g de gaz carbonique à un débit de 0,9 g/mn (environ). C2 Carbonation: 101 g of carbon dioxide are introduced at a flow rate of 0.9 g / min (approximately).
La quantité totale de distillât recueilli est de 190 g, qui se séparent en une phase aqueuse de 100 g d'un mélange d'eau et de glycol et une phase organique de 90 g de 2-éthylhexanol. The total amount of distillate collected is 190 g, which separates into an aqueous phase of 100 g of a mixture of water and glycol and an organic phase of 90 g of 2-ethylhexanol.
D) Elimination du σlvcol et du 2-éthylhexanol D) Elimination of σlvcol and 2-ethylhexanol
On chauffe le mélange à 195ºC tout en faisant progressivement le vide jusqu'à l'obtention d'une pression absolue de 5 000 Pa (50 mbars). The mixture is heated to 195ºC while gradually vacuuming until an absolute pressure of 5,000 Pa (50 mbar) is obtained.
On maintient pendant une heure les conditions finales ci- dessus et on prend un échantillon pour détermination du pourcentage de sédiment brut qui est de 1,2 %. The above final conditions are maintained for one hour and a sample is taken to determine the percentage of raw sediment which is 1.2%.
E) Filtration sous pression (4.105 Pa à 150ºC) E) Pressure filtration (4.10 5 Pa at 150ºC)
F) Dégazage à l'air : F) Air degassing:
Le produit ci-dessus est dégazé à l'air à 110ºC durant 6 heures jusqu'à l'obtention d'une lame de cuivre de 1A au test normalisé ASTM D 130 effectué dans les conditions suivantes : 15 minutes à 150ºC. The above product is degassed in air at 110ºC for 6 hours until a copper blade of 1A is obtained in the standardized test ASTM D 130 carried out under the following conditions: 15 minutes at 150ºC.
L'additif final obtenu présentait les caractéristiques suivantes : The final additive obtained had the following characteristics:
ANALYSES DU PRODUIT OBTENU A L'EXEMPLE 1 : ANALYZES OF THE PRODUCT OBTAINED IN EXAMPLE 1:
EXEMPLE Nº 2 : EXAMPLE # 2:
A) Neutralisation A) Neutralization
Dans un réacteur de 5,1, on charge 875 g de dodécylphénol (dont la chaîne alkyle est le tétramère de propylène), 875 g d'alkylphénol linéaire (l'oléfine de départ étant une coupe d'alpha-oléfine linéaire C20-C28 de la Société CHEVRON CHEMICAL), 158 g de chaux et 22 g d'un mélange acide formique/acide acétique (chacun des 2 acides étant à égalité de poids) ; ce dernier composant doit être
ajouté à une température inférieure ou égale à 80ºC. On met en route le chauffage et l'agitateur et on effectue un léger balayage à l'azote pour chasser l'air se trouvant dans le réacteur. A 5.15 reactor is charged with 875 g of dodecylphenol (the alkyl chain of which is propylene tetramer), 875 g of linear alkylphenol (the starting olefin being a cut of linear alpha-olefin C 20 - C 28 from the company CHEVRON CHEMICAL), 158 g of lime and 22 g of a formic acid / acetic acid mixture (each of the 2 acids being equal in weight); this last component must be added at a temperature less than or equal to 80ºC. The heating and the agitator are started and a light nitrogen sweep is carried out to expel the air from the reactor.
A 170ºC, les premières gouttes de distillât apparaissent. A 220ºC, l'envoi d'azote est stoppé et la mise sous vide est commencée. At 170ºC, the first drops of distillate appear. At 220ºC, the nitrogen delivery is stopped and the vacuum is started.
Le vide maxi est atteint au bout d'une heure environ et le produit est laissé 4 heures dans les conditions ci- dessus. The maximum vacuum is reached after about one hour and the product is left for 4 hours under the above conditions.
Le distillât recueilli se compose de 2 couches, à savoir une couche supérieure de 60 cm3 constituée principalement de l'alkylphénol et une couche inférieure de 80 cm3 constituée principalement de l'eau. The distillate collected consists of 2 layers, namely an upper layer of 60 cm 3 consisting mainly of alkylphenol and a lower layer of 80 cm 3 consisting mainly of water.
Après avoir cassé le vide à l'azote, le produit est refroidi à 200ºC et un échantillon est pris pour déterminer le pourcentage de sédiment qui est de 2,8 %. After breaking the vacuum with nitrogen, the product is cooled to 200ºC and a sample is taken to determine the percentage of sediment which is 2.8%.
B. Carboxylation B. Carboxylation
On purge le réacteur au CO2 pendant 15 minutes puis on le met sous une pression de 3,5xl05 Pa (3,5 bars) de C02 qu'on maintient pendant 5 heures dans ces conditions, avant de décomprimer. The reactor is purged with CO2 for 15 minutes then it is placed under a pressure of 3.5 × 10 5 Pa (3.5 bars) of CO 2 which is maintained for 5 hours under these conditions, before decompressing.
C. Sulfurisation - Suralcalinisation C. Sulfurization - Suralcalinization
On soutire dans un autre réacteur 800 g du produit carboxylé ci-dessus et on ajoute 350 g d'huile. 800 g of the above carboxylated product are drawn off in another reactor and 350 g of oil are added.
Dans un bêcher, on prépare séparément sous agitation un mélange de 334 g de 2-éthylhexanol, de 139 g de glycol et de 196 g de chaux. In a beaker, a mixture of 334 g of 2-ethylhexanol, 139 g of glycol and 196 g of lime is prepared separately with stirring.
On met en route le chauffage du réacteur. The heating of the reactor is started.
A 155ºC, on charge 64 g de soufre (2 moles), puis après une période d'attente de 10 minutes, on introduit le mélange ci-dessus en modulant le débit pendant 1 heure et demi de façon à ce que la variation de température se situe entre 152 et 158º C. At 155ºC, 64 g of sulfur (2 moles) are loaded, then after a waiting period of 10 minutes, the above mixture is introduced by modulating the flow rate for 1 hour and a half so that the temperature variation is between 152 and 158º C.
On laisse monter la température du réacteur pour atteindre 170ºC
Après la fin du chargement du mélange contenant la chaux, on compte deux heures de sulfurisation. Let the reactor temperature rise to reach 170ºC After the loading of the lime-containing mixture has finished, there are two hours of sulfurization.
L'introduction du CO2 est effectué en lh30' à 170ºC. Le pourcentage de sédiment est de 1 %. The introduction of CO2 is carried out in 1.5 hours at 170ºC. The percentage of sediment is 1%.
D) On élimine l'éthylèneglycol et le 2-éthylhexanol par distillation. Les conditions finales sont lh à 195ºC sous 8 000 Pa (80 mbars) . Le pourcentage de sédiment est de 1 %. D) Ethylene glycol and 2-ethylhexanol are removed by distillation. The final conditions are lh at 195ºC under 8000 Pa (80 mbar). The percentage of sediment is 1%.
E) On filtre le produit ainsi obtenu sous pression. E) The product thus obtained is filtered under pressure.
F) Le produit ci-dessus est dégazé à l'air à 120ºC pendant 6 heures. Un échantillon y est prélevé afin de vérifier le test à la lame de cuivre ASTM D 130, effectué dans les conditions suivantes : 15 minutes à 150ºC. F) The above product is degassed in air at 120ºC for 6 hours. A sample is taken there to verify the ASTM D 130 copper blade test, carried out under the following conditions: 15 minutes at 150ºC.
L'additif obtenu présente les caractéristiques suivantes : The additive obtained has the following characteristics:
EXEMPLES N°3. 4. 5. 6 et 7 : EXAMPLES # 3. 4. 5. 6 and 7:
ETAPE A) : NEUTRALISATION STEP A): NEUTRALIZATION
Dans un réacteur de 500 1, on charge sous agitation et dans l'ordre : In a 500 l reactor, the following are charged with stirring and in order:
- 87,5 Kg de dodécylphénol, - 87.5 kg of dodecylphenol,
- 87,5 Kg d' alkylphénol linéaire (le même que celui utilisé dans l'exemple nº2) - 87.5 kg of linear alkylphenol (the same as that used in Example 2)
- 15,8 Kg de chaux, - 15.8 Kg of lime,
- 1 , 1 Kg d ' acide formique - 1, 1 Kg of formic acid
- 1 , 1 Kg d ' acide acétique - 1, 1 Kg of acetic acid
Les acides formique et acétique sont chargés à une
température inférieure à 80°C. Formic and acetic acids are charged to a temperature below 80 ° C.
On met en route le chauffage du réacteur et on le maintient à 220ºC. Dès que cette température est atteinte, on commence à faire le vide jusqu'à l'obtention d'une pression de 6 000 Pa (60 mbar) ce qui nécessite environ 1 heure. Le réacteur est maintenu 4 heures dans les conditions ci-dessus puis le vide est cassé au gaz carbonique. The reactor heating is started and maintained at 220ºC. As soon as this temperature is reached, a vacuum is started until a pressure of 6000 Pa (60 mbar) is obtained, which requires approximately 1 hour. The reactor is maintained for 4 hours under the above conditions and then the vacuum is broken with carbon dioxide.
ETAPE B : CARBOXYLATION STEP B: CARBOXYLATION
Les conditions sont 5 heures à 200ºC sous une pression de 3,5 × 105 Pa (3,5 bars) de CO2. The conditions are 5 hours at 200ºC under a pressure of 3.5 × 10 5 Pa (3.5 bar) of CO2.
On décomprime le réacteur et on refroidit. Le produit est ensuite transféré dans un bac de stockage. Une partie de ce produit sera reprise pour l'étape C. The reactor is decompressed and cooled. The product is then transferred to a storage tank. Part of this product will be taken back for step C.
ETAPE C : SULFURISATION - SURALCALINISATION STEP C: SULFURIZATION - OVERCALINATION
Charges : Charges:
On charge dans le réacteur le produit carboxylé et l'huile ; on met sous agitation et on chauffe. The carboxylated product and the oil are loaded into the reactor; it is stirred and heated.
Par ailleurs, on prépare dans un récipient séparé un prémélange de 2-éthylhexanol 1, du glycol auquel on ajoute la chaux sous agitation, dans les proportions indiquées ci- dessus. Furthermore, a premixture of 2-ethylhexanol 1, glycol to which lime is added with stirring, in the proportions indicated above, is prepared in a separate container.
Lorsque la température atteint 135ºC, le réacteur est mis sous légère dépression (96 000 Pa, soit 960 mbar) When the temperature reaches 135ºC, the reactor is placed under slight vacuum (96,000 Pa, or 960 mbar)
- A 155°C, on introduit dans le réacteur le prémélange, en 1 heure environ, puis la tuyauterie est rincée avec le 2-éthylhexanol 2. - At 155 ° C., the premix is introduced into the reactor, in approximately 1 hour, then the piping is rinsed with 2-ethylhexanol 2.
On chauffe alors le réacteur jusqu'à 170ºC et on le maintient pendant 2 heures dans ces conditions.
L'introduction du CO2 est enfin effectuée en 1 h 30 minutes. The reactor is then heated to 170ºC and maintained for 2 hours under these conditions. The introduction of CO2 is finally carried out in 1 hour 30 minutes.
ETAPE D : STEP D:
On élimine l'éthylène glycol et le 2-éthylhexanol par distillation. Les conditions finales sont 1 h à 195ºC sous 6 000 Pa (60 mbar). Ethylene glycol and 2-ethylhexanol are removed by distillation. The final conditions are 1 hour at 195ºC under 6000 Pa (60 mbar).
ETAPE E : STEP E:
On filtre le produit à 150ºC sous une pression de 4 bars. Le pourcentage de sédiments est de 2,4 %. The product is filtered at 150ºC under a pressure of 4 bars. The percentage of sediment is 2.4%.
ETAPE F : STEP F:
Le produit ci-dessus est dégazé à l'air à 120ºC jusqu'à l'obtention d'une lame de cuivre de cotation 1A au test ASTM D130, effectué dans les conditions suivantes : 1 heure à 150ºC. The above product is degassed in air at 120ºC until a copper blade of rating 1A is obtained in the ASTM D130 test, carried out under the following conditions: 1 hour at 150ºC.
La principale variante des essais 3, 4, 5, 6 et 7 se situe au niveau de la phase neutralisation. The main variant of tests 3, 4, 5, 6 and 7 is located in the neutralization phase.
nº3 - chauffage à 220ºC puis mise sous vide. nº3 - heating to 220ºC then vacuum.
nº4 - la mise sous vide commence à 180ºC. nº5 - minoration de la charge en chaux. nº6 - minoration de la charge en chaux, la mise sous vide commence à 165ºC. # 4 - vacuuming starts at 180ºC. nº5 - reduction of the lime load. nº6 - reduction of the lime load, the vacuum starts at 165ºC.
nº7 - Idem nº6, mais un reflux est introduit en tête de la colonne menant du réacteur au condenseur afin de diminuer la perte en alkylphénol. # 7 - Same as # 6, but reflux is introduced at the top of the column leading from the reactor to the condenser to decrease the loss of alkylphenol.
Les résultats de ces essais figurent sur le tableau I. The results of these tests are shown in Table I.
Exemple nº8 Example 8
ETAPE A : NEUTRALISATION STEP A: NEUTRALIZATION
Dans un réacteur de 500 1, on charge : In a 500 L reactor, we load:
- 87,4 Kg de dodécylphénol - 87.4 Kg of dodecylphenol
- 87,4 Kg d'alkylphénol linéaire en C20-C28 - 87.4 Kg of linear C 20 -C 28 alkylphenol
On chauffe à 80ºC puis on introduit 18 Kg de chaux (hydroxyde de calcium : Ca(OH2) ; on met sous agitation et on charge It is heated to 80ºC and then 18 kg of lime are introduced (calcium hydroxide: Ca (OH2); it is stirred and charged
0,53 Kg d'acide acétique et 0,37 Kg d'acide formique ainsi que 66 Kg d'huile 100 N.
Après chauffage à 220ºC, on met progressivement sous vide jusqu'à l'obtention d'une pression de 5 000 Pa (50 mbar) et on maintient les conditions ci-dessus pendant cinq heures. 0.53 Kg of acetic acid and 0.37 Kg of formic acid as well as 66 Kg of 100 N oil. After heating to 220ºC, vacuum is gradually applied until a pressure of 5,000 Pa (50 mbar) is obtained and the above conditions are maintained for five hours.
ETAPE B: CARBOXYLATION STEP B: CARBOXYLATION
Cette phase est effectuée dans les conditions suivantes : 200ºC sous une pression de 3,5 × 10 Pa (3,5 bars) - durée : 7 h 00 This phase is carried out under the following conditions: 200ºC under a pressure of 3.5 × 10 Pa (3.5 bars) - duration: 7 h 00
ETAPE C : SULFURISATION/SURALCALINISATION Le procédé retenu est celui décrit dans l'exemple nº1, à l'exception des charges. STEP C: SULFURIZATION / OVERALCALINIZATION The process used is that described in Example 1, with the exception of the fillers.
Ces dernières sont de : These are from:
- 100 Kg du produit de l'étape B, - 100 Kg of product from step B,
- 6 Kg d'huile 100N, - 6 Kg of 100N oil,
- 12 Kg de sulfonate de calcium de TBN environ 20 - 12 Kg of calcium sulfonate of TBN about 20
- 18 kg de chaux hydratée, - 18 kg of hydrated lime,
- 12,8 Kg de glycol, - 12.8 Kg of glycol,
- 5,6 Kg de soufre, - 5.6 Kg of sulfur,
- 6,5 Kg de gaz carbonique, - 6.5 Kg of carbon dioxide,
- 23 Kg 2-éthylhexanol-1 - 23 Kg 2-ethylhexanol-1
- 15 Kg 2-éthylhexanol-2 - 15 Kg 2-ethylhexanol-2
Les autres étapes, D : Elimination glycol et 2-éthylhéxanol, E: Filtration et F: Dégazage, sont identiques à celle décrites dans l'exemple nº1. The other steps, D: Elimination of glycol and 2-ethylhexanol, E: Filtration and F: Degassing, are identical to that described in Example 1.
Les analyses obtenues sur le produit filtré et dégazé sont les suivantes : The analyzes obtained on the filtered and degassed product are as follows:
EXEMPLES 9. 10 et 11 : EXAMPLES 9. 10 and 11:
INFLUENCE DE LA TEMPERATURE DE SULFURISATION INFLUENCE OF SULFURIZATION TEMPERATURE
On opère dans les mêmes conditions que celles décrites dans les étapes A et B de l'exemple 4 et on divise
ensuite en trois fractions égales une partie du produit obtenu à la fin de l'étape B de carboxylation. We operate under the same conditions as those described in steps A and B of Example 4 and we divide then, in three equal fractions, part of the product obtained at the end of step B of carboxylation.
On poursuit ensuite l'ensemble des étapes suivantes tel que décrit dans ce même exemple 4, à la différence près que, dans la première fraction (exemple 9) la sulfurisation est effectuée à une température de 165ºC, dans la seconde fraction (exemple 10) à une température de 155ºC et dans la troisième fraction (exemple 11) à une température de 145ºC. Then all of the following steps are continued as described in this same example 4, with the difference that, in the first fraction (example 9) the sulfurization is carried out at a temperature of 165ºC, in the second fraction (example 10) at a temperature of 155ºC and in the third fraction (example 11) at a temperature of 145ºC.
D'un point de vue analytique, comme le montre les résultats des analyses figurant dans le tableau ci-dessous, aucune différence vraiment significative n'est observée sur le produit final. From an analytical point of view, as the results of the analyzes shown in the table show, no really significant difference is observed on the final product.
EXEMPLE 12 : EXAMPLE 12:
On opère de manière identique à l'exemple 1, avec cette différence que dans l'étape C de sulfurisation/ carbonatation, la chaux est ajoutée en premier puis le glycol et l'éthylhexanol progressivement.
D'un point de vue analytique et performances, aucune différence vraiment significative n'est observée sur le produit final. The procedure is identical to Example 1, with the difference that in step C of sulfurization / carbonation, the lime is added first, then the glycol and ethylhexanol gradually. From an analytical and performance point of view, no really significant difference is observed on the final product.
EXEMPLE COMPARATIF 13 COMPARATIVE EXAMPLE 13
On refait l'expérience faisant l'objet de l'exemple We repeat the experiment which is the subject of the example
7 du brevet français 2.625.220 de la demanderesse, déjà cité précédemment. 7 of French patent 2,625,220 of the applicant, already cited above.
Les principales caractéristiques du procédé suivi dans cet exemple sont un mélange d'alkylphénols contenant 30% d'alkylphénol linéaire, une température de neutralisation comprise entre 145 et 195ºC et l'utilisation de 2-éthylhexanol comme solvant azéotropique. The main characteristics of the process followed in this example are a mixture of alkylphenols containing 30% linear alkylphenol, a neutralization temperature between 145 and 195ºC and the use of 2-ethylhexanol as azeotropic solvent.
Les résultats obtenus montrent que la température de neutralisation est trop basse pour faire réagir de façon significative les alkylphénols linéaires. The results obtained show that the neutralization temperature is too low to significantly react the linear alkylphenols.
De même on refait l'expérience faisant l'objet de l'exemple 1 du brevet US-A-4.902.436 de la Société COSMO OIL. Likewise, the experiment which is the subject of Example 1 of US-A-4,902,436 from the company COSMO OIL is repeated.
Là encore la température de neutralisation, qui était de 160ºC pendant 3 heures, n'a pas permis aux alkylphénols de départ de participer de façon significative à la réaction avec l'oxyde de calcium. Again the neutralization temperature, which was 160ºC for 3 hours, did not allow the starting alkylphenols to participate significantly in the reaction with calcium oxide.
EXEMPLES 14 à 18 EXAMPLES 14 to 18
On a procédé à une série d'exemples 14 à 18 pour déterminer l'influence de la température de neutralisation, celle-ci étant respectivement de 180°C pour l'exemple 14, de A series of examples 14 to 18 was carried out to determine the influence of the neutralization temperature, this being respectively 180 ° C. for example 14, of
200ºC pour l'exemple 15, de 220°C pour l'exemple 16, de 230ºC pour l'exemple 17 et enfin de 240°C pour l'exemple 18. 200ºC for Example 15, 220 ° C for Example 16, 230ºC for Example 17 and finally 240 ° C for Example 18.
Les conditions opératoires et les résultats obtenus dans chacun de ces exemples 14 à 18, parmi lesquels seuls les exemples 16 à 18 représentent des mises en oeuvre selon la présente invention, figurent dans le tableau III ci-après. The operating conditions and the results obtained in each of these examples 14 to 18, among which only examples 16 to 18 represent implementations according to the present invention, appear in Table III below.
Les conditions opératoires, en ce qui concerne l'exemple 16, sont précisées dans la description qui suit.
EXEMPLE 16 The operating conditions, with regard to Example 16, are specified in the description which follows. EXAMPLE 16
A) Neutralisation : A) Neutralization:
Dans un réacteur tétracol en verre de 4 litres, surmonté d'un vigreux calorifuge, on charge 875 g de dodécylphénol (DDP) de masse moléculaire 270, (soit 3,24 moles) et 875 g d' alkylphénol linéaire de masse moléculaire 390 environ, (soit 2,24 moles) correspondant à une coupe d'alpha oléfines en C20-C28. On met l'agitateur à 350 tours par minute et on chauffe à 65ºC ; à cette température on ajoute 139 g de chaux Ca(OH)2 (soit 1,878 moles) et 18,9 g d'un mélange (50/50 en poids) d'acide formique et d'acide acétique (soit 0,36 mole de ce mélange). 875 g of dodecylphenol (DDP) of molecular weight 270 ((3.24 moles) and 875 g of linear alkylphenol of molecular weight 390 approximately are charged into a 4-liter glass tetracol reactor surmounted by a vigorous thermal insulation. (i.e. 2.24 moles) corresponding to a cut of C 20 -C 28 alpha olefins. The agitator is put at 350 revolutions per minute and heated to 65ºC; at this temperature, 139 g of lime Ca (OH) 2 (i.e. 1.878 moles) and 18.9 g of a mixture (50/50 by weight) of formic acid and acetic acid (i.e. 0.36 mole) are added. of this mixture).
On poursuit le chauffage du milieu réactionnel, à 120ºC, température à laquelle on met le réacteur sous atmosphère d'azote, puis jusqu'à 165ºC, où on arrête l'atmosphère d'azote ; à cette température, la distillation de l'eau commence. Heating of the reaction medium is continued at 120 ° C., the temperature at which the reactor is placed under a nitrogen atmosphere, then up to 165 ° C., where the nitrogen atmosphere is stopped; at this temperature, the distillation of water begins.
On monte la température jusqu'à 220ºC en 1 heure, en faisant le vide progressivement jusqu'à l'obtention d'une pression absolue de 5 000 Pa (50 mbars). The temperature is raised to 220ºC in 1 hour, gradually vacuuming until an absolute pressure of 5,000 Pa (50 mbar) is obtained.
On maintient le mélange réactionnel pendant 3 heures dans les conditions précédentes. The reaction mixture is maintained for 3 hours under the preceding conditions.
On laisse refroidir jusqu'à 180ºC puis on casse le vide sous atmosphère d'azote et on prend un échantillon pour analyse. It is allowed to cool to 180ºC then the vacuum is broken under a nitrogen atmosphere and a sample is taken for analysis.
La quantité totale de distillât obtenu est d'environ 94 cm3 ; une démixtion se produit à la phase inférieure (51 cm3 étant de l'eau). On ajoute alors 640 g d'huile 100 N. The total amount of distillate obtained is approximately 94 cm 3 ; demixing occurs in the lower phase (51 cm 3 being water). 640 g of 100 N oil are then added.
B) Carboxylation : B) Carboxylation:
Le produit obtenu à l'étape A) est transféré dans un autoclave de 3,6 1 et chauffé à 180 ºC. The product obtained in step A) is transferred to a 3.6 L autoclave and heated to 180 ºC.
A cette température, on commence à balayer le réacteur par du gaz carbonique (CO2) pendant 10 minutes. La quantité de CO2 mis en oeuvre dans cette étape est de l'ordre de 20 g. At this temperature, one begins to sweep the reactor with carbon dioxide (CO2) for 10 minutes. The amount of CO2 used in this step is of the order of 20 g.
Après avoir porté la température à 200°C, on ferme
l'autoclave en laissant une fuite minime et on continue l'introduction du CO2 de façon à maintenir une pression de 3,5 × 105 Pa (3,5 bars) pendant 6 heures à 200ºC. After bringing the temperature to 200 ° C, we close the autoclave leaving a minimal leak and the introduction of the CO2 is continued so as to maintain a pressure of 3.5 × 10 5 Pa (3.5 bar) for 6 hours at 200ºC.
La quantité de CO2 introduite est de l'ordre de 50 g. Après refroidissement de l'autoclave à 165ºC, on décomprime jusqu'à la pression atmosphérique puis on purge à l'azote. The amount of CO2 introduced is of the order of 50 g. After cooling the autoclave to 165ºC, it is decompressed to atmospheric pressure and then purged with nitrogen.
On récupère une quantité totale de produit de 2513 g. A total quantity of product of 2513 g is recovered.
C) Sulfurisation et Suralcalinisation : C) Sulfurization and Suralcalinization:
On transfère 1516 g du produit obtenu à l'étape B) dans un réacteur tétracol en verre de 4 1, muni d'un système de chauffage et d'un agitateur (600 tours par minute). 1516 g of the product obtained in step B) are transferred to a 4 l glass tetracol reactor, equipped with a heating system and an agitator (600 revolutions per minute).
Après mise en route du chauffage, on introduit sous agitation 91 g d'huile 100 N et 0,2 g d'antiraousse. After starting the heating, 91 g of 100 N oil and 0.2 g of anti-foaming agent are introduced with stirring.
A 110ºC, on charge 90,5 g de soufre et on met sous légère dépression de 0,96 × 105 Pa (960 mbars). Dans un bêcher, on prépare séparément un mélange de 193,6 g de glycol, de 304 g de chaux et de 589 g (dont 200 de rinçage) de 2-éthylhexanol. On ajoute ledit mélange en 1 heure dans le réacteur tout en maintenant la température à 155ºC sous la même légère dépression. On observe un dégagement d'hydrogène sulfuré. At 110ºC, 90.5 g of sulfur are charged and a slight vacuum of 0.96 × 10 5 Pa (960 mbar) is placed. In a beaker, a mixture of 193.6 g of glycol, 304 g of lime and 589 g (including 200 of rinsing) of 2-ethylhexanol is prepared separately. Said mixture is added over 1 hour to the reactor while maintaining the temperature at 155ºC under the same slight vacuum. A release of hydrogen sulfide is observed.
Après introduction du mélange, on augmente la température jusqu'à 170ºC en 1 heure et on recueille, lors de cette étape, 170 g de distillât qui se sépare en deux phases dont la phase inférieure contient l'eau et le glycol. After introduction of the mixture, the temperature is increased to 170ºC in 1 hour and, during this step, 170 g of distillate are collected which separates into two phases, the lower phase of which contains water and glycol.
On reste une heure dans les conditions ci-dessus, puis on revient à la pression atmosphérique. One remains one hour under the above conditions, then it returns to atmospheric pressure.
Carbonatation : Carbonation:
On introduit 103 g de gaz carbonique à un débit de 0,9 g/mn (environ). 103 g of carbon dioxide are introduced at a flow rate of 0.9 g / min (approximately).
La quantité totale de distillât recueilli est de 220 cm3 qui se séparent en une phase aqueuse de 90 cm3 d'un mélange d'eau et de glycol et une phase organique de 130 cm3 de 2-éthylhexanol.
D) Elimination du glycol et du 2-éthylhexanol The total amount of distillate collected is 220 cm 3 which separate into an aqueous phase of 90 cm 3 of a mixture of water and glycol and an organic phase of 130 cm 3 of 2-ethylhexanol. D) Elimination of glycol and 2-ethylhexanol
On chauffe le mélange à 195ºC tout en faisant progressivement le vide jusqu'à l'obtention d'une pression absolue de 5 000 Pa (50 mbars). The mixture is heated to 195ºC while gradually vacuuming until an absolute pressure of 5,000 Pa (50 mbar) is obtained.
On maintient pendant une heure les conditions finales ci-dessus et on prend un échantillon pour détermination du pourcentage de sédiment brut qui est de 1,6 %. The above final conditions are maintained for one hour and a sample is taken to determine the percentage of raw sediment which is 1.6%.
E) Filtration sous pression (4.105 Pa à 150ºC).E) Pressure filtration (4.10 5 Pa at 150ºC).
On utilise un filtre à toile métallique et un adjuvant de filtration. A wire mesh filter and a filter aid are used.
F) Dégazage à l'air : F) Air degassing:
Le produit ci-dessus est dégazé à l'air à 110ºC durant 16 heures jusqu'à l'obtention d'une lame de cuivre de 1A au test normalisé ASTM D130 effectué dans les conditions suivantes : 60 minutes à 150ºC. The above product is degassed in air at 110ºC for 16 hours until a copper blade of 1A is obtained in the standardized test ASTM D130 carried out under the following conditions: 60 minutes at 150ºC.
L'additif final obtenu présentait les caractéristiques suivantes : The final additive obtained had the following characteristics:
ANALYSES DU PRODUIT OBTENU A L'EXEMPLE 16 ANALYZES OF THE PRODUCT OBTAINED IN EXAMPLE 16
EXEMPLES 19 à 22 EXAMPLES 19 to 22
On a également procédé à une autre série d'expériences selon les exemples 19 à 22, qui avait pour but de déterminer l'influence de la proportion relative des alkylphénols linéaires dans le mélange d'alkylphénols de départ. Another series of experiments was also carried out according to Examples 19 to 22, which aimed to determine the influence of the relative proportion of linear alkylphenols in the mixture of starting alkylphenols.
C'est ainsi que cette proportion était de O % dans l'exemple 19, de 20 % dans l'exemple 20, de 80 % dans l'exemple 21 et de 100 % dans l'exemple 22. Seules les exemples 16 et 21 font partie de l'invention. Thus, this proportion was 0% in Example 19, 20% in Example 20, 80% in Example 21 and 100% in Example 22. Only Examples 16 and 21 are part of the invention.
Les conditions opératoires étaient les mêmes que celles utilisées dans l'exemple 16, décrit précédemment, dans lequel la proportion relative des alkylphénols dans le mélange d'alkylphénols du départ était, rappelons-le, de 50%
en poids. The operating conditions were the same as those used in Example 16, described above, in which the relative proportion of alkylphenols in the mixture of starting alkylphenols was, let us recall, 50% in weight.
Ces conditions et les résultats obtenus figurent dans le Tableau III ci-après. These conditions and the results obtained are shown in Table III below.
DESCRIPTION DES ESSAIS DE PERFORMANCES DESCRIPTION OF THE PERFORMANCE TESTS
1. STABILITE A L'HYDROLYSE : MAO 29 1. HYDROLYSIS STABILITY: MAO 29
Cette méthode est inspirée de la méthode ASTM D This method is inspired by the ASTM D method
2619 modifiée. Elle a pour but d'étudier la sensibilité à l'eau d'une huile et, est applicable aux huiles marines. 2619 modified. Its purpose is to study the sensitivity to water of an oil and is applicable to marine oils.
La méthode consiste à introduire un échantillon d'huile additionné d'eau déminéralisée dans une bouteille et à l'agiter dans une étuve thermostatée. En fin d'essai, l'échantillon est séché, filtré et analysé. La stabilité à l'hydrolyse est exprimée par : la présence ou non de carbonate cristallisé, caractérisé par spectrométrie IR. Les résultats sont qualifiés de "BON" en cas d'absence de carbonate cristallisé et de "MAUVAIS" en cas de présence de ce dernier. The method consists in introducing a sample of oil with demineralized water into a bottle and stirring it in a thermostatically controlled oven. At the end of the test, the sample is dried, filtered and analyzed. The hydrolysis stability is expressed by: the presence or absence of crystallized carbonate, characterized by IR spectrometry. The results are qualified as "GOOD" in the absence of crystallized carbonate and "BAD" in the presence of the latter.
2. DISPERSION MAO 60A : 2. MAO 60A DISPERSION:
Cette méthode a pour but d'évaluer les propriétés dispersives d'une huile ou d'un additif et de prévoir son niveau de performance (dépôts, boue) comparativement à une huile de référence. The purpose of this method is to assess the dispersive properties of an oil or an additive and to predict its level of performance (deposits, sludge) compared to a reference oil.
Elle est généralement applicable aux huiles moteurs terrestres et marins. It is generally applicable to terrestrial and marine engine oils.
Selon cette méthode, le pouvoir dispersif de l'huile est obtenu en effectuant une chromatographie sur papier d'un mélange d'huile à tester et de boue artificielle dans les conditions suivantes : According to this method, the dispersive power of the oil is obtained by performing a paper chromatography of a mixture of oil to be tested and artificial mud under the following conditions:
Les taches sont observées après 48h de repos, manuellement ou à l'aide du photomètre CCD.
Sur chaque tache, on mesure le diamètre (d) de diffusion du mélange et le diamètre (D) de diffusion de l'huile seule et le rapport d/D × 100 est calculé. The spots are observed after 48 hours of rest, manually or using the CCD photometer. On each spot, the diameter (d) of diffusion of the mixture is measured and the diameter (D) of diffusion of the oil alone and the ratio d / D × 100 is calculated.
Le pouvoir dispersif de l'huile est obtenu en comparant la somme des 6 taches à la valeur trouvée sur l'une des huiles de référence qui devra être testée dans la même série de mesure. The dispersive power of the oil is obtained by comparing the sum of the 6 spots with the value found on one of the reference oils which will have to be tested in the same measurement series.
L'addition des rapports d/D × 100 dans les six conditions énumérées ci-dessus correspond à un pouvoir dispersif maximal de 600, correspondant à une dispersion idéale de 100 % dans toutes les conditions. Dans les résultats de cet essai, plus le chiffre est élevé, meilleur est le pouvoir dispersif de l'huile. The addition of the d / D × 100 ratios under the six conditions listed above corresponds to a maximum dispersive power of 600, corresponding to an ideal dispersion of 100% under all conditions. In the results of this test, the higher the number, the better the dispersibility of the oil.
3. COMPATIBILITE MAO 25 3. MAO COMPATIBILITY 25
Cette méthode a pour but d' évaluer l'aspect et la stabilité au stockage des additifs et des huiles correspondantes les contenant. The purpose of this method is to assess the appearance and storage stability of the additives and the corresponding oils containing them.
Cette méthode est applicable aux additifs pour lubrifiants. This method is applicable to additives for lubricants.
Dans cette méthode l'additif et l'huile correspondante le contenant sont stockés simultanément à température ambiante et à chaud pendant une période déterminée. In this method the additive and the corresponding oil containing it are stored simultaneously at room temperature and hot for a determined period.
L'aspect des produits est évalué avant et après stockage et les résultats sont qualifiés de "BON" ou de "MAUVAIS" selon qu'il y a maintien ou non d'une phase unique sans dépôt par sédimentation. The appearance of the products is evaluated before and after storage and the results are qualified as "GOOD" or "BAD" depending on whether or not a single phase is maintained without sedimentation.
4. MOUSSAGE 4. FOAMING
La méthode utilisée pour déterminer si un composé donné donne lieu à un moussage est la méthode normalisée ASTM-D 892, dans laquelle plus le chiffre est bas, meilleur est le produit.
The method used to determine whether a given compound gives rise to foaming is the standardized method ASTM-D 892, in which the lower the number, the better the product.
A la lecture des résultats obtenus dans les exemples 14 à 18 destinés à mesurer l'influence de la température de neutralisation, on peut faire les commentaires suivants. On reading the results obtained in Examples 14 to 18 intended to measure the influence of the neutralization temperature, the following comments can be made.
Il apparaît que la teneur en salicylate exprimée sous la forme d'indice d'acide salicylique à la fin de l'étape de carboxylation B augmente avec la température de neutralisation pour donner les résultats respectifs suivants 12, 23, 26, 29 et 31 (mg KOH/g produit). It appears that the salicylate content expressed in the form of a salicylic acid index at the end of carboxylation step B increases with the neutralization temperature to give the following respective results 12, 23, 26, 29 and 31 ( mg KOH / g product).
D'autre part, il apparaît clairement que le domaine de température de neutralisation (145ºC - 195ºC) utilisée dans le brevet français 2.625.220 précité est nettement insuffisant pour la neutralisation de l'alkylphénol linéaire par la chaux. Ceci est mis en évidence par le pourcentage de sédiment brut (chiffre qui rend compte de l'incorporation de la chaux) et la réussite ou l'échec au test de stabilité à l'hydrolyse, comme le montre le tableau ci-dessous : On the other hand, it clearly appears that the neutralization temperature range (145ºC - 195ºC) used in the aforementioned French patent 2,625,220 is clearly insufficient for the neutralization of the linear alkylphenol by lime. This is highlighted by the percentage of raw sediment (figure which accounts for the incorporation of lime) and the success or failure of the hydrolysis stability test, as shown in the table below:
On notera également une diminution du moussage du produit fini quand la température de neutralisation augmente, ceci s'explique par une plus grande réactivité des alkylphénols linéaires à haute température et il est connu d'une manière générale que les produits linéaires sont moins moussants que les produits ramifiés. En outre, la spectroscopie infra rouge met en évidence une diminution de la teneur en orthoalkylphénols (provenant principalement du produit linéaire) quand la température de neutralisation augmente. A reduction in the foaming of the finished product will also be noted when the neutralization temperature increases, this is explained by a greater reactivity of the linear alkylphenols at high temperature and it is generally known that the linear products are less foaming than the branched products. In addition, infrared spectroscopy shows a decrease in the content of orthoalkylphenols (mainly from the linear product) when the neutralization temperature increases.
D'autre part, à la lecture des résultats obtenus
dans les exemples 19, 20, 16, 21 et 22, on peut faire les commentaires suivants. On the other hand, on reading the results obtained in examples 19, 20, 16, 21 and 22, the following comments can be made.
Dans les exemples en question, seule variait la proportion d'alkylphénols linéaires dans le mélange de départ qui comprenait des alkylphénols linéaires et/ou des alkylphénols ramifiés, comme le montre le tableau ci-dessous : In the examples in question, only the proportion of linear alkylphenols in the starting mixture which included linear alkylphenols and / or branched alkylphenols varied, as shown in the table below:
Les autres paramètres qui ont été maintenus constants dans ces exemples sont : The other parameters that have been kept constant in these examples are:
a) à l'étape de neutralisation (A) : a) in the neutralization step (A):
la quantité en poids totale d'alkylphénol ramifié et d'alkylphénol linéaire the amount by total weight of branched alkylphenol and linear alkylphenol
. la quantité d'huile de dilution
. the amount of dilution oil
b) à l'étape de carboxylation (B) : la pression de CO2 et les autres conditions opératoires b) at the carboxylation stage (B): the CO2 pressure and the other operating conditions
c) à l'étape de sulfurisation et suralcalinisation (C) : les charges des différents réactifs et les conditions opératoires. c) at the sulfurization and over-alkalization stage (C): the charges of the various reagents and the operating conditions.
Le but poursuivi dans le choix de ces différents paramètres pour les exemples 19, 20, 16, 21 et 22 était l'obtention d'un produit satisfaisant aux quatre essais de performance suivants : The aim pursued in the choice of these different parameters for Examples 19, 20, 16, 21 and 22 was to obtain a product satisfying the following four performance tests:
. stabilité à l'hydrolyse MAO 29 . hydrolysis stability MAO 29
. dispersion dans les huiles neuves MAO 60A ; plus le chiffre est élevé, meilleur est le produit. . dispersion in new oils MAO 60A; the higher the number, the better the product.
. compatibilité MAO 25 (pass = bon, ou échec = mauvais). . moussage ASTM D 892 - plus le chiffre est bas, meilleur est
le produit. . MAO 25 compatibility (pass = good, or failure = bad). . ASTM D 892 foaming - the lower the number, the better the product.
Les résultats obtenus dans lesdits exemples peuvent être résumés dans le tableau ci-dessous : The results obtained in said examples can be summarized in the table below:
Nous observons tout d'abord que la réaction de neutralisation est beaucoup plus complète avec des alkylphénols ramifiés qu'avec des alkylphénols linéaires, ce qui est confirmé par les 4 analyses suivantes. We first observe that the neutralization reaction is much more complete with branched alkylphenols than with linear alkylphenols, which is confirmed by the following 4 analyzes.
- Le BN ASTM D 2896 qui, après élimination de la chaux non réagie par filtration, rend compte de la basicité du Milieu. - Le pourcentage de sédiment en volume, c'est-à-dire la chaux non réagie. - BN ASTM D 2896 which, after removal of unreacted lime by filtration, reports on the basicity of the medium. - The percentage of sediment by volume, that is to say the unreacted lime.
- La quantité d'eau recueillie qui provient de la réaction acide base : (Alkylphénol + chaux).
- La teneur en salicylate exprimée sous la forme acide salicylique mg KOH/g produit dans le produit final. - The amount of water collected which comes from the base acid reaction: (Alkylphenol + lime). - The salicylate content expressed as salicylic acid mg KOH / g produced in the final product.
Les résultats ci-dessus étaient en partie prévisibles car l'alkylphénol ramifié de chaîne plus courte donc plus réactive est constituée majoritairement à 86 % de l'isomère para et à 8 % de l'isomère ortho alors que l'alkylphénol linéaire est constitué à 45 % seulement de l'isomère para et à 55 % de l'isomère ortho. La neutralisation de l'isomère ortho est nettement plus difficile du fait de l'encombrement stérique. The above results were partly predictable because the branched alkylphenol with a shorter, therefore more reactive chain, consists mainly of 86% of the para isomer and 8% of the ortho isomer, whereas the linear alkylphenol consists of Only 45% of the para isomer and 55% of the ortho isomer. Neutralization of the ortho isomer is much more difficult due to steric hindrance.
Par contre, on observe une amélioration inattendue de la stabilité à l'hydrolyse MAO 29 et de la compatibilité MAO 25 consécutive à une augmentation en alkylphénol linéaire ainsi qu'une amélioration du moussage et de la dispersion MAO 60A quand la proportion relative de départ passe de 0 à 80 % d' alkylphénols linéaires. On the other hand, there is an unexpected improvement in the stability to MAO 29 hydrolysis and in MAO 25 compatibility following an increase in linear alkylphenol as well as an improvement in foaming and dispersion MAO 60A when the relative starting proportion passes. from 0 to 80% of linear alkylphenols.
L'exemple 20 dans lequel la proportion d' alkylphénol linéaire dans le mélange d'alkylphénols de départ était seulement de 20% en poids ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants dans les tests de stabilité à l'hydrolyse MAO 29 et de compatibilité MAO 25. Example 20 in which the proportion of linear alkylphenol in the starting alkylphenol mixture was only 20% by weight does not make it possible to obtain satisfactory results in the tests of stability to MAO 29 hydrolysis and of compatibility MAO 25.
Des essais complémentaires ont permis de déterminer que la proportion minimale d'alkylphénol linéaire dans le mélange d'alkylphénols de départ doit être d'au moins 35 % en poids pour obtenir des résultats satisfaisants dans l'ensemble des tests figurant sur le tableau précédent et notamment ceux de stabilité à l'hydrolyse MAO 29 et de compatibilité MAO 25. Additional tests have made it possible to determine that the minimum proportion of linear alkylphenol in the starting alkylphenol mixture must be at least 35% by weight to obtain satisfactory results in all of the tests appearing in the preceding table and in particular those of MAO 29 hydrolysis stability and MAO 25 compatibility.
D'autre part, on observe également, de façon tout à fait surprenante, que le mélange chimique d'alkylphénols linéaires et ramifiés 50/50 en poids (exemple 16) a, par rapport, au mélange physique :
un comportement analytique inattendu, les résultats étant nettement meilleurs, comme le montrent les résultats résumés dans le tableau ci-dessous : On the other hand, we also observe, quite surprisingly, that the chemical mixture of linear and branched alkylphenols 50/50 by weight (example 16) has, with respect to the physical mixture: unexpected analytical behavior, the results being significantly better, as shown by the results summarized in the table below:
Ces performances du mélange chimique 50/50 sont d'autant plus inattendues que le mélange physique ne passe pas les tests de compatibilité, et de stabilité à l'hydrolyse, alors que le mélange chimique (exemple 16) les passe. En outre, dans les tests de moussage et de dispersion un phénomène inattendu est observé : les résultats s'améliorent quand le taux en alkylphénol linéaire augmente pour se détériorer nettement pour les produits à 100 % d'alkylphénol linéaire. Il faut donc admettre une synergie entre la présence simultanée d'alkylphénols linéaires et alkylphénols ramifiés à la phase de neutralisation et sur les performances des produits finis. These performances of the 50/50 chemical mixture are all the more unexpected since the physical mixture does not pass the compatibility and hydrolysis stability tests, while the chemical mixture (example 16) passes them. In addition, in the foaming and dispersion tests an unexpected phenomenon is observed: the results improve when the level of linear alkylphenol increases to deteriorate markedly for the 100% linear alkylphenol products. It is therefore necessary to admit a synergy between the simultaneous presence of linear alkylphenols and branched alkylphenols in the neutralization phase and on the performance of the finished products.
Bien que la demanderesse ne tienne pas à être liée par une explication quelconque, elle propose l'explication suivante de la synergie entre alkylphénol linéaire et alkylphénol ramifié. Although the Applicant does not wish to be bound by any explanation, it offers the following explanation of the synergy between linear alkylphenol and branched alkylphenol.
Au cours de l'étape de neutralisation, la neutralisation de l'alkylphénol linéaire est faible pour les raisons suivantes : faible réactivité due à la longueur de la chaîne et à la présence prépondérante d'isomère ortho ; en outre, du fait de sa masse moléculaire élevée, l'effet d'entraînement de l'eau de réaction est faible. Par contre l'introduction d'un alkylphénol ramifié dans le milieu améliore le taux de conversion de l'alkylphénol linéaire en alkylphénate pour les
rdaisons suivantes : During the neutralization step, the neutralization of the linear alkylphenol is weak for the following reasons: low reactivity due to the length of the chain and to the preponderant presence of ortho isomer; furthermore, due to its high molecular weight, the entrainment effect of the reaction water is weak. On the other hand, the introduction of a branched alkylphenol into the medium improves the rate of conversion of the linear alkylphenol to alkylphenate for the following reasons:
La chaux réagit d'abord avec un alkylphénol ramifié R-∅-OH pour conduire au produit (I) suivant : The lime first reacts with a branched alkylphenol R-∅-OH to yield the following product (I):
lequel étant plus basique que la chaux dans un milieu organique permet la neutralisation d'une 2ème mole alkylphénol R'-∅-OH qui peut être linéaire. which being more basic than lime in an organic medium allows the neutralization of a 2nd mole alkylphenol R'-∅-OH which can be linear.
En outre, la volatilité relative de l'alkylphénol ramifié à cette température facilite le départ de l'eau. In addition, the relative volatility of the branched alkylphenol at this temperature facilitates the removal of water.
Une autre preuve de l'effet de synergie due à la présence d'un mélange d'alkylphénol ramifié et d'alkylphénol linéaire et observée à l'étape de neutralisation par la chaux est le BN ASTM D 2896 qui rend compte de l'incorporation de la chaux, car cette analyse est effectuée après filtration, c'est-à-dire élimination de la chaux non réagie. Another proof of the synergistic effect due to the presence of a mixture of branched alkylphenol and linear alkylphenol and observed at the lime neutralization stage is BN ASTM D 2896 which accounts for the incorporation lime, because this analysis is carried out after filtration, that is to say removal of unreacted lime.
Le tableau ci-dessous donne le BN (ASTM D2896) obtenu d'une part pour l'alkylphénol ramifié pur puis pour l'alkylphénol linéaire pur d'autre part pour des mélanges
20/80 50/50 et 80/20 en poids. The table below gives the BN (ASTM D2896) obtained on the one hand for pure branched alkylphenol then for pure linear alkylphenol on the other hand for mixtures 20/80 50/50 and 80/20 by weight.
Nous observons que plus la fraction linéaire augmente, plus l'écart entre le BN réel et le BN théorique (20/80, 50/50 et 80/20) augmente. We observe that the more the linear fraction increases, the more the difference between the real BN and the theoretical BN (20/80, 50/50 and 80/20) increases.