本發(fā)明涉及磺酸鎂技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種超高堿值磺酸鎂的制備方法。
背景技術(shù)：
在種類繁多的潤滑油清凈劑中，磺酸鹽因其較強(qiáng)的中和能力、高溫清凈性、防銹性以及較好的分散性等特點在油品配方中長期占據(jù)主導(dǎo)地位。潤滑油中一般采用的磺酸鹽為磺酸鎂和磺酸鈣，而磺酸鎂比磺酸鈣具有更好的清凈性。
目前，國內(nèi)外關(guān)于磺酸鎂的文獻(xiàn)與專利主要以直鏈或支鏈的烷基苯磺酸、環(huán)烷基苯磺酸和石油磺酸，氧化鎂、氫氧化鎂或者直接采用烷基苯磺酸鎂、環(huán)烷基苯磺酸鎂或石油磺酸鎂為原料，加入芳烴或直鏈烷烴的溶劑，與稀釋油、促進(jìn)劑混合，在一定溫度下先進(jìn)行中和反應(yīng)，中和反應(yīng)完成后再在另外一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行間歇或連續(xù)的碳酸化反應(yīng)，接著進(jìn)行除渣、脫除溶劑等操作，最終得到磺酸鎂。
目前磺酸鎂的制備方法主要存在工藝過程復(fù)雜，常伴隨有復(fù)雜的升溫-降溫過程，使生產(chǎn)不能連續(xù)化。比如：公開號為CN1369543A的中國專利公開了以烷基苯磺酸或其鹽為主原料，以二甲苯為溶劑，醇類為主促進(jìn)劑，伴有氨類助促進(jìn)劑和表面活性劑等，先升溫至60～80℃，反應(yīng)60min，然后降溫至40～50℃后再加入助促進(jìn)劑，接著反應(yīng)30min后再通入二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行高堿度化2h，反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃除去水，加溶劑稀釋，冷卻后離心，最后減蒸脫溶劑，得到磺酸鎂產(chǎn)品。該專利前期反應(yīng)時間長，高堿度化時間反而短，這樣不利于膠體的形成，并且伴隨有升溫-降溫過程，增加了工藝過程的復(fù)雜化。此外，金屬氧化物或金屬氫氧化物和促進(jìn)劑一次性加入雖然給工業(yè)化生產(chǎn)帶來了方便，但是一次性加料不利于碳酸化反應(yīng)，造成物料利用率低，產(chǎn)生的渣量多，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。
公開號為CN103130635A的中國專利公開了在密閉可帶壓的反應(yīng)釜中加入環(huán)烷酸或石油磺酸或石油磺酸鹽、二甲苯、金屬氧化物或氫氧化物、甲醇，開啟攪拌使物料混合均勻，加熱至物料溫度20～60℃下中和反應(yīng)0.5～2h后，加入促進(jìn)劑，隨后維持物料溫度在136～173℃，通入30～100份的二氧化碳，在密閉的條件下碳酸化反應(yīng)0.5～1.5h，當(dāng)碳酸化反應(yīng)壓力為0.15～1Mpa時，停止通入二氧化碳，將粗產(chǎn)品從反應(yīng)釜內(nèi)卸出，經(jīng)過閃蒸脫醇水，離心除渣，清液脫溶劑后得到磺酸鎂產(chǎn)品。該專利就是將金屬氧化物或金屬氫氧化物一次性加入，并且只有主促進(jìn)劑，沒有助促進(jìn)劑和表面活性劑，最終造成物料反應(yīng)不完全，渣量多，而且碳酸化溫度高達(dá)173℃，高壓至1Mpa，從而會對反應(yīng)釜要求高，操作帶來不便。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種超高堿值磺酸鎂的制備方法，本申請在制備超高堿值磺酸鎂的過程中，反應(yīng)溫度低，且制備的磺酸鎂的堿值高、渣量少、濁度低、膠體穩(wěn)定性好。
為了解決以上技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N超高堿值磺酸鎂的制備方法，包括以下步驟：
A)，將有機(jī)溶劑、鎂源、烷基苯磺酸、醇類、脂肪酸、稀釋油與有機(jī)酸混合，升溫后進(jìn)行中和反應(yīng)；
B)，在步驟A)得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，再通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)；
或，在步驟A)得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，再通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，重復(fù)上述操作若干次；
C)，將步驟B)得到的產(chǎn)物升溫加壓以脫除醇類與水，再離心，將得到的離心液減蒸，得到超高堿值磺酸鎂。
優(yōu)選的，所述脂肪酸為長鏈脂肪酸，優(yōu)選為十四酸。
優(yōu)選的，步驟A)中，所述有機(jī)溶劑的含量為80～200重量份，所述鎂源的含量為5～15重量份，所述烷基苯磺酸的含量為30～80重量份，所述醇類的含量為8～30重量份，所述脂肪酸的含量為1～6重量份，所述稀釋油的含量為30～100重量份，所述有機(jī)酸的含量為1～8重量份。
優(yōu)選的，步驟B)中，不重復(fù)進(jìn)行操作若干次的步驟中，鎂源的含量為5～15重量份，氨類的含量為0.5～3重量份，水的含量5～15重量份，二氧化碳的含量為4～10重量份；
重復(fù)上述操作若干次的步驟中，鎂源的含量為5～15重量份，氨類的含量為大于零且小于等于3重量份，水的含量5～15重量份，二氧化碳的含量為4～10重量份。
優(yōu)選的，步驟A)中所述中和反應(yīng)溫度為40～60℃，所述中和反應(yīng)的時間為10～50min。
優(yōu)選的，步驟B)中所述通入二氧化碳的溫度為40～60℃；所述二氧化碳的氣速為60～150ml/min。
優(yōu)選的，所述有機(jī)酸為甲酸或乙酸；所述氨類為乙二胺、氨水、碳酸銨和碳酸氫銨中的一種或多種；所述醇類為甲醇或乙醇；所述稀釋油為美國石油協(xié)會分類中的I類、II類或III類基礎(chǔ)油或合成油，包括100SN、150SN、200SN、500SN、PAO4和PAO40中的一種或多種；所述有機(jī)溶劑為二甲苯、苯、甲苯、120號溶劑油和200號溶劑油的一種或多種；鎂源為氧化鎂或氫氧化鎂。
優(yōu)選的，步驟C)中所述升溫的溫度為100～150℃，所述加壓的壓力為0.01MPa。
優(yōu)選的，步驟A)中所述烷基苯磺酸的分子量為350～550，烷基鏈的碳原子數(shù)為14～30，苯基基團(tuán)為甲苯或苯。
優(yōu)選的，步驟C)中所述減蒸的真空度為-0.06～-0.1MPa，溫度為160～250℃。
本發(fā)明提供了一種超高堿值磺酸鎂的制備方法，具體的，首先將將有機(jī)溶劑、鎂源、烷基苯磺酸、醇類、脂肪酸、稀釋油與有機(jī)酸升溫后進(jìn)行中和反應(yīng)；在得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，再通入二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，或重復(fù)進(jìn)行上述操作，最后將得到的產(chǎn)物升溫加壓以脫除醇類與水，再離心分離，將得到的離心液減壓蒸餾，得到超高堿值磺酸鎂。本申請在制備超高堿值磺酸鎂的過程中，以脂肪酸作為表面活性劑引入，除了可以有效促進(jìn)鎂源的反應(yīng)外，還可阻止生成的碳酸鎂顆粒和形成的膠粒團(tuán)聚，從而促進(jìn)膠粒大小均勻；以有機(jī)酸與氨類作為助促進(jìn)劑，可有效提高主促進(jìn)劑的反應(yīng)活性，使氧化鎂與水反應(yīng)生成的氫氧化鎂均勻的分散，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，最終使生成的膠粒大小均勻、性能穩(wěn)定。
進(jìn)一步的，本申請以脂肪酸作為表面活性劑，在主促進(jìn)劑醇類、有機(jī)酸助促進(jìn)劑與氨類助促進(jìn)劑的作用下，可將反應(yīng)降低至60℃以下，經(jīng)過中和反應(yīng)與碳酸化反應(yīng)，得到的磺酸鎂的堿值高、渣量少、物料利用率高、濁度高，膠體穩(wěn)定性好。
具體實施方式
下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供一種超高堿值磺酸鎂的制備方法，包括以下步驟：
A)，將有機(jī)溶劑、鎂源、烷基苯磺酸、醇類、脂肪酸、稀釋油與有機(jī)酸升溫后進(jìn)行中和反應(yīng)；
B)，在步驟A)得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，再通入二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)；
或，在步驟A)得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，再通入二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，重復(fù)上述操作若干次；
C)，將步驟B)得到的產(chǎn)物升溫加壓以脫除醇類與水，再離心除渣，將得到的離心液減壓蒸餾，得到超高堿值磺酸鎂。
本申請?zhí)峁┝艘环N超高堿值磺酸鎂的制備方法，本申請通過引入脂肪酸作為表面活性劑，其與主促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑共同作用，使反應(yīng)溫度降低，制備的超高堿值磺酸鎂堿值高、渣量少、物料利用率高、濁度低、膠體穩(wěn)定性好。
按照本發(fā)明，在制備超高堿值磺酸鎂的過程中，首先將原料有機(jī)溶劑、鎂源、烷基苯磺酸、醇類、脂肪酸、稀釋油與有機(jī)酸升溫后進(jìn)行中和反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。在上述過程中，所述有機(jī)溶劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的有機(jī)溶劑，對此本申請沒有特別的限制，為了保證原料充分溶解，在實施例中，所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為二甲苯、苯、甲苯、120號溶劑油和200號溶劑油的一種或多種。所述烷基苯磺酸本申請沒有特別的限制，為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的烷基苯磺酸。所述醇類作為主促進(jìn)劑，可促進(jìn)上述中和反應(yīng)與碳酸化反應(yīng)的進(jìn)行；本申請中所述醇類為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，在實施例中，所述醇類優(yōu)選為低分子一元醇，具體的，所述醇類優(yōu)選為甲醇或乙醇。本申請所述脂肪酸作為表面活性劑，其優(yōu)選為長鏈脂肪酸，在實施例中，所述脂肪酸為十四酸，其可有效促進(jìn)鎂源的反應(yīng)，還可阻止生成的碳酸鎂顆粒和形成的膠粒的團(tuán)聚，從而使形成的膠粒大小均勻。所述稀釋油為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的稀釋油，示例的，所述稀釋油優(yōu)選為美國石油協(xié)會分類中的I類、II類或III類基礎(chǔ)油或合成油，包括100SN、150SN、200SN、500SN、PAO4和PAO40中的一種或多種。所述有機(jī)酸作為助促進(jìn)劑，其可有效提高主促進(jìn)劑的反應(yīng)活性；所述有機(jī)酸優(yōu)選為小分子酸，具體為甲酸或乙酸。上述原料升溫后進(jìn)行中和反應(yīng)；所述中和反應(yīng)的溫度為40～60℃，所述中和反應(yīng)的時間優(yōu)選為10～50min。此步驟中，所述有機(jī)溶劑的含量為80～200重量份，在某些實施例中，所述有機(jī)溶劑的含量為100～150重量份；所述鎂源的含量為5～15重量份，在某些實施例中，所述鎂源的含量為6～12重量份，更具體的，所述鎂源的含量為7、8、10、11或12重量份；所述烷基苯磺酸的含量為30～80重量份，在某些實施例中，所述烷基苯磺酸的含量為35～70重量份，具體的，所述烷基苯磺酸的含量為40、45、50、55、58、60或68重量份；所述醇類的含量為8～30重量份，在某些實施例中，所述醇類的含量為10～25重量份；所述脂肪酸的含量為1～6重量份，在某些實施例中，所述脂肪酸的含量為2～5重量份；所述稀釋油的含量為30～100重量份，在某些實施例中，所述稀釋油的含量為40～70重量份，具體的，所述稀釋油的含量為45、50、55、60或65重量份；所述有機(jī)酸的含量為1～8重量份，在實施例中，所述有機(jī)酸的含量為3～6重量份，具體的，所述有機(jī)酸的含量為3、4、5或6重量份。隨著醇類量的增加，磺酸鎂的堿值會呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，并且醇類量過多，會造成磺酸鎂渣量增多，濁度增加，反應(yīng)失敗。
在上述中和反應(yīng)后，將得到的中和產(chǎn)物與鎂源、氨類與水混合，此時維持上述反應(yīng)溫度不變，并通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，為了得到堿值高、濁度低、渣量少的磺酸鎂，可在上述碳酸化反應(yīng)的產(chǎn)物中再加入鎂源、氨類與水，并通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，重復(fù)此過程若干次；在實施例中，上述原料的加入重復(fù)進(jìn)行了兩次，即在得到的中和產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，再在得到的產(chǎn)物中加入鎂源、氨類與水，并通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)。所述氨類為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，在實施例中，所述氨類優(yōu)選為乙二胺、氨水、碳酸銨和碳酸氫銨中的一種或多種；所述氨類作為助促進(jìn)劑，可以促進(jìn)主促進(jìn)劑的反應(yīng)活性，使氧化鎂與水反應(yīng)生成的氫氧化鎂均勻分散，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，最終使生成的膠粒大小均勻、性能穩(wěn)定。對于助促進(jìn)劑有機(jī)酸與助促進(jìn)劑氨類的加入順序，若先加入氨類，則生成的磺酸鎂的渣量多，且堿值低，因此，需要先加入助促進(jìn)劑有機(jī)酸再加入助促進(jìn)劑氨類。所述二氧化碳的氣速優(yōu)選為60～150ml/min，再實施例中，所述二氧化碳的氣速優(yōu)選為80～120ml/min。上述反應(yīng)優(yōu)選在40～60℃下進(jìn)行，所述反應(yīng)的溫度過低或過高，均會造成磺酸鎂渣量增加，堿值和粘度減少。不重復(fù)進(jìn)行操作若干次的步驟中，鎂源的含量為5～15重量份，在某些實施例中，所述鎂源的含量為8～12重量份；氨類的含量為0.5～3重量份，在某些實施例中，所述氨類的含量為0.5～1.5重量份；水的含量5～15重量份，二氧化碳的含量為4～10重量份；重復(fù)上述操作若干次的步驟中，鎂源的含量為5～15重量份，在某些實施例中，所述鎂源的含量為8～12重量份；氨類的含量為大于零且小于等于3重量份，水的含量5～15重量份，二氧化碳的含量為4～10重量份。所述有機(jī)酸與氨類的量過少均會使磺酸鎂的堿值和粘度減小。所述水的加入量過大或過小會造成磺酸鎂的堿值和粘度降低。
按照本發(fā)明，在上述反應(yīng)之后，即得到了磺酸鎂，但是其濁度高、渣量多，不能進(jìn)行應(yīng)用，因此需要進(jìn)行提純，具體的，將得到的產(chǎn)物升溫加壓以脫除醇類與水，再離心除渣，將得到的離心液減壓蒸餾，即得到超高堿值磺酸鎂。所述升溫加壓的溫度優(yōu)選為100～150℃，所述升溫加壓的壓力優(yōu)選為0.01MPa。所述離心為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，對此本申請沒有特別的限制。所述減壓蒸餾為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，對此本申請沒有特別的限制。所述減壓蒸餾的真空度為-0.06～-0.1MPa，溫度為160～250℃。
本申請制備超高堿值磺酸鎂過程中發(fā)生了中和反應(yīng)與碳酸化反應(yīng)，具體的反應(yīng)過程如下所示：
MgO+H2O→Mg(OH)2；
2R-Ar-SO3H+Mg(OH)2→[R-Ar-SO3]2Mg+2H2O；
(R-Ar-SO3)2Mg+nMg(OH)2+nCO2→(R-Ar-SO3)2Mg·(MgCO3)n+nH2O。
本發(fā)明提供了一種超高堿值磺酸鎂的制備方法，該方法利用脂肪酸作為表面活性劑，在醇類主促進(jìn)劑、有機(jī)酸助促進(jìn)劑和氨類助促進(jìn)劑的作用下，可以將反應(yīng)溫度降低至60℃以下，經(jīng)過中和反應(yīng)、碳酸化反應(yīng)等過程，制備的磺酸鎂堿值高，渣量少，物料利用率高，濁度低，膠體穩(wěn)定性好。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
實施例1
向500ml的四口燒瓶中加入100g二甲苯、6g氧化鎂、45g烷基苯磺酸(分子量為350～550，烷基鏈的碳原子數(shù)為14～30，苯基基團(tuán)為甲苯)、20g甲醇、5g表面活性劑十四酸、55g100SN和6g甲酸，升溫至40～50℃下中和30min，中和完成后加入2g氨水、10g氧化鎂和10g水，在40～50℃下以120ml/min氣速通入二氧化碳，通氣至4L，維持溫度不變，再次加入1g氨水、10g氧化鎂和10g水，接著通氣至18L，停止通氣，脫醇水至110℃、0.01MPa，然后離心除渣，渣量為1.5ml/100g產(chǎn)品，最后對上述產(chǎn)品的離心液減蒸脫除溶劑，得到堿值425mgKOH/g、100℃運動粘度180mm2/s，沉淀值0.01、濁度3.6NTU的棕紅色透亮的磺酸鎂產(chǎn)品。
實驗結(jié)果表明，將15g磺酸鎂產(chǎn)品溶于85g150BS基礎(chǔ)油中100℃恒溫保持90天，油樣透亮無渾濁無沉淀產(chǎn)生。
實施例2
向500ml的四口燒瓶中加入150g二甲苯、5g氧化鎂、45g烷基苯磺酸(分子量為350～550，烷基鏈的碳原子數(shù)為14～30，苯基基團(tuán)為甲苯)、30g甲醇、4g表面活性劑十四酸、50g基礎(chǔ)油150SN與200SN和4g甲酸，升溫至50～60℃下中和50min，中和完成后加入2g乙二胺、12g氧化鎂和10g水，在50～60℃下以120ml/min氣速通入二氧化碳，通氣至4.5L，維持溫度不變，再次加入1g乙二胺、12g氧化鎂和10g水，接著通氣至21L，停止通氣，脫醇水至110℃、0.01MPa，然后離心除渣，渣量為1ml/100g產(chǎn)品，最后對得到的離心液減蒸脫除溶劑，得到堿值460mgKOH/g、100℃運動粘度140mm2/s，沉淀值0.01、濁度5.4NTU的棕紅色透亮的磺酸鎂產(chǎn)品。
實驗結(jié)果表明，把15g磺酸鎂產(chǎn)品溶于85g150BS基礎(chǔ)油中100℃恒溫保持90天，油樣透亮無渾濁無沉淀產(chǎn)生。
實施例3
向500ml的四口燒瓶中加入80g二甲苯、5g氫氧化鎂、30g烷基苯磺酸(分子量為350～550，烷基鏈的碳原子數(shù)為14～30，苯基基團(tuán)為甲苯)、20g甲醇、4g表面活性劑、40g基礎(chǔ)油PAO4、PAO40和4g甲酸，升溫至45～55℃下中和25min，中和完成后加入2g乙二胺、10g氧化鎂和10g水，在45～55℃下以100ml/min氣速通入二氧化碳，通氣至3L，維持溫度不變，再次加入0.5g乙二胺、8g氧化鎂和10g水，接著通氣至14L，停止通氣，脫醇水至110℃、0.01MPa，然后離心除渣，渣量為2.8ml/100g產(chǎn)品，最后對得到的離心液減蒸脫除溶劑，得到堿值330mgKOH/g、100℃運動粘度110mm2/s，沉淀值0.01、濁度2.5NTU的棕紅色透亮的磺酸鎂產(chǎn)品。
實驗結(jié)果表明，把15g磺酸鎂產(chǎn)品溶于85g150BS基礎(chǔ)油中100℃恒溫保持90天，油樣透亮無渾濁無沉淀產(chǎn)生。
實施例4
向500ml的四口燒瓶中加入200g二甲苯、8g氧化鎂、55g烷基苯磺酸(分子量為350～550，烷基鏈的碳原子數(shù)為14～30，苯基基團(tuán)為甲苯)、30g甲醇、5g表面活性劑、50g基礎(chǔ)油200SN、500SN和6g甲酸，升溫至45～55℃下中和40min，中和完成后加入2g碳酸銨、12g氧化鎂和10g水，在40～50℃下以120ml/min氣速通入二氧化碳，通氣至4L，維持溫度不變，再次加入1g碳酸銨、12g氧化鎂和10g水，通氣至8L，再次加入1g碳酸銨、8g氧化鎂和10g水，接著通氣至24L，停止通氣，脫醇水至110℃、0.01MPa，然后離心除渣，渣量為2.5ml/100g產(chǎn)品，最后對得到的離心液減蒸脫除溶劑，得到堿值518mgKOH/g、100℃運動粘度190mm2/s，沉淀值0.01、濁度7.8NTU的棕紅色透亮的磺酸鎂產(chǎn)品。
實驗結(jié)果表明，把15g磺酸鎂產(chǎn)品溶于85g150BS基礎(chǔ)油中100℃恒溫保持90天，油樣透亮無渾濁無沉淀產(chǎn)生。
對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。