Высшие олефины

Синтез алкилбензольных масел на основе алкилирования ароматических углеводородов высшими олефинами

Следующая группа способов получения алкилбензольных масел основывается на обычной реакции алкилирования ароматических углеводородов высшими олефинами.

Известны способы получения синтетических масел алкилированием бензола или низших алкилбензолов (толуола, ксилола, этилбензола) олефинами С10—С20. Так, описано (авт. свид. СССР 228215) получение маловязкого приборного масла с температурой застывания ниже —60 °С алкилированием толуола и этилбензола фракцией олефинов термического крекинга, перегоняющейся в пре­делах 220—300°С. Алкилированием бензола на хлориде алюминия димером 1-децена, полученным в присутствии фторида бора, син­тезирован алкилбензол, имеющий кинематическую вязкость 4·10-6—6·10-6 при 99°С индекс вязкости ≈ 100, температуру за­стывания ниже —40°С и температуру вспышки выше 205 °С (пат. США 4035308).

Масло для холодильников, обладающее низкой температурой застывания и устойчивостью к действию галогенов получают при алкилировании бензола или нафталина крекинговыми олефинами C16—С40 (пат. Японии 53—17602).

Для получения синтетических диалкилбензольных масел на основе олефинов С6—C18 предложен двухстадийный процесс, (пат. Великобритании 1448360, пат. США 4148834). На первой стадии ведут алкилирование бензола (толуола, ксилолов, этилбензола) высшими олефинами в присутствии фторида водорода, а на второй полученные моноалкилбензолы вновь алкилируют теми же олефи­нами, но в присутствии хлорида алюминия.

Можно, однако, проводить получение диалкилбензолов и в одну стадию. Согласно (пат. США 4011166) диалкилбензольную основу для автомобильных масел получают алкилированием бензола a-олефинами С6—С12 в присутствии безводного хлорида алюминия. Мольное соотношение реагентов 1/1, а температура реакции под­держивается в пределах 60—88°С. Продукт, получающийся после отгонки алкилбензолов, имеет следующие характеристики: кине­матическая вязкость 8·10-6 м2/с при 99°С, индекс вязкости 120—125, температура застывания ниже —51°С, бромное число менее 1.

Оптимальные условия алкилирования бензола фракцией кре­кинговых а-олефинов с целью получения диалкилбензолов были определены с помощью статистического планирования экспери­мента [311]. Был сделан вывод что лучше всего проводить процесс при 50 °С, времени реакции 40—50 мин и мольном отношении бензол/олефины = 1. В этих условиях выход фракции, перегоняю­щейся выше 340 °С, составляет 54% на алкилат (после отделения бензола). Эта фракция имеет температуру застывания —50°С, ки­нематическую вязкость при 100°С ≈ 7,9·10-6 м2/с и индекс вяз­кости 117.

Во многих патентах описаны композиционные смазочные масла, в состав которых входят диалкилбензолы. Так можно, например, отметить композицию из нафтенового нефтяного масла и синтети­ческих диалкилбензолов  (пат. США 3812035), композиции алкилбензолов диалкилбензолов (пат. США 3767577), а также компози­ция диалкилбензолов с алкилзамещенными тетрагидронафтали­нами (пат. США 3598739, 3661780).

В последние годы появились описания получения композицион­ных синтетических смазочных масел, состоящих из смесей алкилароматических соединений и олигомеров высших олефинов. Такие масла можно получить (пат. США 4312033) реакцией а-олефинов С6—С10 с моноциклическими ароматическими углеводородами С6—С10 или их смесями с С6—С10-алкилзамещенными ароматиче­скими углеводородами. В качестве катализатора используют хло­рид или бромид алюминия. Процесс ведут до 12 ч при 30—80 °С. Выделенное из продуктов реакции масло содержит ≈40% алкилбензолов и ≈60 % олигомеров. Оно имеет температуру застыва­ния ниже —57 °С, кинематическую вязкость более 5·10—6 м2/с при 99°С и менее 8·10-3 м2/с при —40°С, индекс вязкости выше 120.

Для получения подобных композиционных масел целесообразно использовать «мягкие» катализаторы Фриделя — Крафтса — хло­рид (бромид) алюминия, модифицированный нитрометаном, эфираты фторида бора, хлорид цинка или хлорное железо, с промото­рами (водой, хлористым водородом или галогеналкилом) (пат. Великобритании 1455893). Получаемые композиции имеют широ­кий диапазон применения — в качестве приборных, картерных, тур­бинных и трансмиссионных масел, а также гидравлических жид­костей.

Характеристики различных типов масел на основе диалкилбен­золов, используемых в США, подробно рассмотрены в работе [312].

Фирма Continental Oil выпускает два типа масел для двига­телей. Масло типа А предназначено для использования в облег­ченных дизелях повышенной мощности с турбонаддувом, устанав­ливаемых на военных машинах, а масло типа В—для применения в карбюраторных и дизельных двигателях гражданской техники, эксплуатируемой в северных районах.

Масло типа В, предназначенное для двигателей, оказалось подходящим и для некоторых гидравлических систем. Для гидро­систем, спроектированных для работы при умеренно климатиче­ских условиях, но используемых в Арктике, потребовались жидкости с пониженной вязкостью при отрицательных тем­пературах. Специально для этих целей предназначено масло типа С. Масло обладает хорошими противоизносными свойст­вами.

Характеристики масел представлены ниже:

 

Тип А

Тип В

Тип С

Температура, °С

вспышки

220

210

163

застывания

—54

—48

—62

Индекс вязкости

165

171

156

Кинематическая вязкость v·106, м2/с

при — 46 °С

13874

39200

3410

— 40 °С

6830

18464

1730

— 34 °С

3605

9341

943

— 18 °С

735

1700

214

38 °С

32,8

58,5

13,5

99 °С

6,34

10,19

3,49

 

Трансмиссионное масло на основе диалкилбензолов имеет тем­пературу застывания —54 °С, температуру вспышки 185°С, индекс вязкости 114. Кинематическая вязкость при 99°С равна 5,15 X 10-6 м2/с, а при —45°С — 2,19·10-2 м2/с. Это масло предназна­чено для использования в арктических условиях при повышенных удельных давлениях. Как показал опыт, оно обеспечивает замет­ное удлинение срока службы зубчатых передач.

Консистентные смазки на основе диалкилбензолов выпускаются трех типов. Они готовятся на основе базового масла с температу­рой замерзания —54 °С и температурой вспышки около 180°С.

В качестве загустителя в двух типах смазок используется бен­тонит, а в третьем — 12-гидроксистеарат лития. Все смазки содер­жат антикоррозионные и антиокислительные присадки, а также присадки, позволяющие применять их при высоком давлении. Бентонитовые смазки имеют более высокую температуру каплепадения (выше 200—260°С). Смазка, загущенная гидроксистеаратом ли­тия, обеспечивает лучшее ингибирующее действие, меньшую выте- каемость из подшипников, меньшую вымываемость водой.

Таким образом, семейство смазочных материалов на основе диалкилбензолов обладает отличными свойствами, позволяющими эффективно применять их при низких температурах. На основании опыта эксплуатации этих материалов в течение нескольких лет [312] они зарекомендовали себя как лучшие масла, позволяющие решить все проблемы, связанные с эксплуатацией в арктических условиях оборудования, спроектированного для условий примене­ния обычных смазок.