книги / Присадки к смазочным маслам (вопросы синтеза, исследования и применения присадок к маслам, топливам и полимерным материалам)

лин и катализатор—соляная кислота. Температура алкилфенола регулируется прибором РТ - 1 при помощи клапана К-1.

Смесь трех компонентов после контактора С-1 по линии 12 поступает в печь /7-/, где нагревается до заданной темпе­ ратуры 96—98°С. Температура смеси Тг-2 на выходе из печи П - 1 регулируется прибором Р Т -2 и при помощи клапа­ на К-2. Смесь сырья и реагентов с заданной температурой по линии /3 поступает в колонну конденсации К-1. В колон­ не конденсации имеется семь боковых отводных патрубков, при помощи которых можно добиться любой степени конден­ сации в зависимости от производительности установки и про­ должительности пребывания .реагентов в колонне.

Реакционная смесь в колонне конденсируется до требуе­ мой степени, определяемой величиной показателя прелом­ ления. Для конденсированного продукта отбираемого из бокового отвода измеряется показатель преломления. Если этот показатель соответствует заданной величине, тогда про­ дукт конденсации из бокового отвода поступает в отстойник 0-1 для отделения его от водного слоя.

Степень конденсации алкилфенола с формальдегидом изменяется в зависимости от времени пребывания продуктов реакции в колонне и расхода реагентов в частности фор­ мальдегида.

Конденсированный продукт насосом Н-2 подается в от­ стойник {0-1). Отделение конденсированного продукта от воды осуществляется по двум вариантам. В первом варианте конденсированный продукт путем отстаивания отделяется от воды затем смешивается с маслом (веретенное или ди­ зельное масло Д-11). Во втором случае предусматривается сначала разбавление продуктов конденсации маслом, затем их отделение от воды. Предварительное разбавление про­ дуктов конденсации маслом в определенной степени облег­ чает и ускоряет отделения водного слоя.

Отстоеиный конденсированный продукт в смеси с масломразбавителем из емкости Е-4 при помощи насоса Н-4 по ли­ ниям 19, 21 vi 4 поступает в мешалку М-1 узла омыления и сушки или затаривается в бочки.

Водный слой конденсированного продукта из отстойника 0-1 при помощи регулятора уровня прибора У -5 пере­ пускается в емкость Е-5. Газы из отстойника 0-1 по линии 23 поступают в абсорбер А-1. На установке по непрерыв­ ной конденсации предусматривается улавливание паров фор­ мальдегида для сокращения его потерь. После ее освоения на ней проведен ряд опытов. При этих опытах изменялось

149

а — Технологическая схема процесса конденсации алкилфекола с формальдегидом на укрупненной пилотной установке непрерывного действия

£ -/ — емкость для алкилфенола; Е-2 — емкость для формалина; М-1 — монжус для алкнлфепола; М-2 — монжус для формалина; Р-1 — рессивер; П-1 — печь; К-1 — колонна конденсации; 0-1 — отстойник; Е-4 — емкость для продукта

конденсации; С-1, С-2, С-3 — смесители; Н-1, Н-2, Н-3 — насосы.

только соотношение алкилфенола к формальдегиду. Темпе­

ратура реакции конденсации		и расход соляной кислоты во
всех опытах	были одинаковыми: температура — 96 — 98°С,
количество	соляной кислоты—0,5%. Ряд опытов проведен
с целью освоения проектной		мощности установки, а также
для установления ее максимальной мощности.
Результаты опытов, проведенных на установке, приведе­
ны в таблице. В этих опытах		количество формалина изме-

щлось от 10 до 24%, остальные показатели оставались без вменений. В процессе работы установки из различных бо- :овых патрубков реакционной колонны для анализа отбьрашсь пробы продукта конденсации. Режим работы установки (скорость, расход реагентов и др.) налаживался по величине локазателя преломления продуктов конденсации. Предыду­ щими работами было установлено, что продукты конденсации, имеющие показатель преломления 1,5150, позволяют по­

лучить присадку БФК с нормируемой вязкостью 100—150 сст при 100°С.

Анализируя данные таблицы, можно видеть, что с уве­ личением количества формалина уменьшается продолжитель­ ность контактирования для получения продукта с требуемой степенью конденсации. Так, например, при одинаковой про­ изводительности установки, равной 234—259 л';ч, увеличение количества формалина от 10 до 24%, считая на алкилфенол, способствует уменьшению времени пребывания реагентов в колонне от 184 до 47 мин.

Следует также отметить, что изменение расхода форма­ лина не оказывает влияния на выходы продуктов конденса­ ции, которые колеблются почти в одних и тех же пределах

— 105—106%, считая на алкилфенол, взятый в реакцию. Опыт

работы на этой		установке (см. табл,	опыт №	7) показал,
что	увеличение	производительности	установки	более 600
л/ч	против проектной мощности 200		л!ч не нарушает ее

нормальной работы и позволяет получить продукты конден­ сации требуемых качеств. При таком режиме работы объем реактора непрерывного действия уменьшается в 10 раз по отношению к объему реактора периодического действия.

Нами/проверялась стабильность показателей при длитель­ ной работе установки. С этой целью после налаживания режима работы реактора и получения продукта с требуемой степенью конденсации с одного и того же бокового отвода в течение 3—4 ч периодически отбирались пробы для ана­ лиза. Анализ этих проб показал, что даже при большой производительности (600 д/ч) установки продукты конденса­ ции почти не отличаются друг от друга по показателю пре­ ломления. Следовательно, в промышленных условиях можно

151

обеспечить нормальную работу установки для получения продукта конденсации требуемых качеств.

На сооружаемой промышленной установке периодичес­ кого действия по производству присадки БФК производитель­ ность мешалки с единицы объема при расходе 25% форма­ лина соответствует 0,105 кг/л, а на установке непрерывного действия этот показатель повышается примерно в три раза, а при одинаковом количестве реагентов—в 10 раз. Эти дан­ ные характеризуют преимущество установки непрерывного действия* по сравнению с установкой периодического дей­ ствия.

С использованием различных продуктов конденсации, полученных на установке непрерывного действия, была син­ тезирована присадка БФК. Анализ этой присадки показал, что она по вязкости и зольности имеет одинаковые показа­ тели с присадкой, получаемой на базе продуктов конденса­ ции с установки периодического действия.

Масло Д-11 с 6% присадки БФК, синтезированной на базе продуктов конденсации с установки непрерывного действия, по моющим и антикоррозионным свойствам имеет хорошие показатели.

Выводы

1.Разработана технология процесса конденсации алкилфенола с формальдегидом на установке непрерывного дей­ ствия.

2.Установлено, что при конденсации алкилфенола с фор­ мальдегидом на установке непрерывного действия на 8—10% уменьшается расход формалина, считая на продукты кон­ денсации; примерно в 8 раз увеличивается производитель­ ность реактора.

3.Продукты конденсации, полученные на установке не­ прерывного действия, обеспечивают получение присадки БФК требуемых качеств. Эта присадка и масло Д-11 с 6% при­ садки по основным эксплуатационным показателям не отли­ чается от присадки, получаемой на базе продуктов конден­ сации с установки периодического действия.

А. М. КУЛИЕВ, И. М. ОРУДЖЕВА. Д. К. САФАРАЛИЕВ

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫБОРУ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОТДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ОТ АЛКИЛФЕНОЛЬНЫХ И СУЛЬФОНАТНЫХ ПРИСАДОК К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ

Одним из основных требований, предъявляемых к каче­ ству присадок, является минимальное содержание в них механических примесей. Наличие механических примесей, особенно абразивного свойства, приводит к интенсивному износу трущихся деталей двигателей и целому ряду непо­ ладок. Эти обстоятельства диктуют необходимость уделять особое внимание данному вопросу в самой начальной стадии —стадии проектирования, в частности рационального выбора технологической схемы, аппаратуры и других моментов, обеспечивающих минимальное содержание механических примесей в присадке и дальнейшее их удаление.

На имеющихся промышленных установках по выпуску присадок ответственным участком является участок по отде­ лению механических примесей, так как часто он не обеспе­ чивает выработки присадки с требуемым содержанием механических примесей. Объясняется это тем, что в боль­ шинстве случаев отсутствует возможность проведения экспе­ риментальных работ по выбору и рекомендации рациональ­ ных' методов отделения от присадок механических примесей. На промышленных установках для отделения механических примесей применяются центрифуги корзиночного типа раз­ ных конструкций и характеристик.

Путем многократного фугования на этих центрифугах удается достигнуть требуемого остаточного содержания механических примесей в присадке. Для отделения от при­ садок механических примесей применяются также фильтр­ прессы. Фильтрация присадок производится через спеи.иаль-

153

ные материалы: бельтинг, монель-металл, стеклоткань, фильт­ ровальную бумагу и сочетание этих материалов.

Выбор типа и конструкции корзиночных центрифуг обус­ ловливается физико-химическими свойствами присадок. Одна и та же центрифуга при равных условиях не обеспечивает одинаковую степень отделения механических примесей двух разных присадок. Большинство центрифуг периодического действия для смены фильтрующего материала и выгрузки осадка требуют их остановки. Работа на этих центрифугах трудоемкая с большой затратой рабочей силы.

Нами в 1964 г. была начата работа по выбору эффектив­ ных методов отделения механических примесей от присадок СК-3, СБ-3, АзИИИ-7 и БФК. Работа проводилась на имею­ щемся оборудовании на промышленных установках по про­ изводству присадок СБ-3 (СК-3) и АзНИИ-7, а также на лабораторных моделях.

Фугование присадки СК-3 производилось на центрифуге марки ТВ-800 при температуре ПО—120°С через слой бельтинга. Путем однократного фугования присадки СК-3 на этих центрифугах содержание механических примесей уда­ лось снизить от 0,24—0,43% до 0,07—0,2%. Проводилась работа по уменьшению содержания' механических примесей также в присадке АзНИИ-7.

На промышленной установке для удаления механических примесей от присадки АзНИИ-7 были установлены непре­ рывнодействующие, отстойные со шнековой выгрузкой осад­ ка, центрифуги типа НОГШ-325.

Многолетний опыт эксплуатации этих центрифуг показал, что фугованием присадки АзНИИ-7 на этих центрифугах удается снизить содержание механических примесей не бо­ лее чем на 30%, что не удовлетворяет требований, предъ­ являемых к качеству присадки. Поэтому пришлось отказать­ ся от использования центрифуги типа НОГШ и перейти на 15—20-часовой естественный отстой. При этом остаточное •содержание механических примесей в присадке удалось довести до 1,5—2,0%. На основе этого был допущен выпуск масел с 5% присадки АзНИИ-7 с содержанием механичес­ ких примесей не более 0,1%.

На опытной базе ИХП АН Азербайджанской ССР фу­ гование присадки АзНИИ-7 производилось на центрифуге Шарплесса. Эта центрифуга (15 тыс. об/мин) обеспечивает эффективное отделение механических примесей, однако не может быть рекомендована в промышленность из-за малой производительности.

Вследствие этого для снижения содержания механичес­ ких примесей в присадке АзНИИ-7 на установке взамен

154

центрифуги НОГШ-325 были установлены 6 центрифуг кор­ зиночного типа (500—1000 об/мин). На них предполагалось производить двух-трехкратное фугование присадки при температуре 100— 110°С.

Дважды проведенные обследования узла фугования выя­ вили: содержание механических примесей в исходной при­ садке, т. е. до фугования —3,0 — 4,0%: после первичного фугования—1,5%; после вторичного фугования—0,8—1,0%.; средняя производительность центрифуги (первичное фуго­ вание)—3 ш;н\ время, потребное на очистку и смену фильт­ рующего материала, 30—40 мин; средняя производитель­ ность ' центрифуги (вторичное фугование) — 3,0 —3,3 т/% фильтрующий материал: при первичном фуговании— стекло­ ткань и фильтровальная бумага—в один слой; при вторич­

ном фуговании — стеклоткань и фильтровальная	бумага —
в два слоя; толщина осадка („лепешки*4): при	первичном

фуговании—75—80 мм; после 2 — 3 н работы центрифуги- 75—80 мм; при вторичном фуговании (за то же время)—25 —30 мм.

Осадки от первичного и вторичного фугования отлича­ ются друг от друга: первый—более сухой; второй—более маслянистый.

В результате проведенных обследований были даны пред­ ложения об изменении ГОСТа на присадку АзНИИ-7 и На масла с этой присадкой (уменьшение содержания механи­ ческих примесей).

Установка центрифуг дала возможность заводу выпускать присадку с содержанием механических примесей не более 1%, а масло с 5% присадки—не более 0,05%. Даны реко­ мендации для осуществления трехкратного фугования, что должно еще более снизить остаточное содержание примесей в присадке.

Были проведены работы по выбору типа центрифуг и условий фугования присадки БФК, имеющей наибольшую вязкость по сравнению с другими присадками. Опыты про­ водились в промышленных условиях на установке по про­ изводству присадки ЦИАТИМ-339 в г. Перми на центрифу­ гах ТВ-600 и ОТВ-600, работающих по принципу отстоя. Отфугованная при температуре 110—130°С присадка БФК содержала 0,09—0,3— механических примесей (до фугова­ ния—0,6%).

На основании полученных данных рекомендованы цент­ рифуги ОТВ-600 для установки на строящейся промышлен­ ной установке по производству присадки БФК.

Для изыскания возможных путей дальнейшего снижения остаточного содержания механических примесей в прнсад-

155

поверхности патрона применялись древесная мука № 180 и

№250, перлитовый песок и селикагель.

Опыты по фильтрации присадки БФК, разбавленной наф­

той, проводились при комнатной температуре. Содержащиеся в присадке механические примеси обра­

зуют на поверхности намывного слоя плотный, малопрони­ цаемый остаток. Это обстоятельство приводит к быстрому спаду скорости фильтрации. Для устранения этого произво­ дится текущая дозировка, т. е. добавка вспомогательного фильтрующего вещества в количестве 1—2 кг/мя непосред­ ственно в присадку, поступающую на фильтр. Этим исклю­ чается образование на поверхности намывного слоя плотного осадка, состоящего из тонкодисперсных коллоидных частиц. Частицы добавляемого вещества вместе с механическими примесями образуют на поверхности намывного слоя осадок более пористой структуры, в результате чего сопротивление его уменьшается, а скорость и цикл фильтрации возрастают.

В результате этих исследований, проведенных Пензенским филиалом ИИИХИММАШ1, было установлено, что макси­ мальная скорость фильтрации и сравнительно высокая сте­ пень удаления механических примесей из присадки БФК достигается при использовании в качестве вспомогательного фильтрующего вещества перлита. При этом расход перлита на единицу фильтрующей поверхности соответствует 0,4 кг1м2, а оптимальная продолжительность цикла фильтрации—9* 10*

—10,8- 10:i	сек. Средняя скорость фильтрации, отнесенная
к общей	продолжительности рабочего цикла, составляет .

0,-191 -10“3 м*/м2-сек. За зремя цикла фильтрации на фильт­ рующем материале образуется осадок толщиной 0,035—0,04 м.

Этот метод отделения механических примесей позволяет снизить их содержание в присадке БФК от 0,8 до 0,014 —

0,003%.

Как видно из приведенных данных, при фильтрации при­ садки БФК в растворе нафты через намывной слой обеспе­ чивается высокая степень удаления механических примесей. Однако существенным недостатком этого метода является разбавление присадки вспомогательным агентом (нафтой) для снижения ее вязкости. Присадка в последующем должна быть отделена от растворителя путем перегонки.

Поэтому этот способ отделения механических примесей осложняет технологию получения присадок. Более целесооб­ разным, очевидно, является двух-трехкратиое фугование присадок на специально сконструированных центрифугах, обеспечивающих непрерывное отделение и выгрузку осадка.

1 Отчет НИИХИММАШа по теме № 447—П .Исследования по выбо­ ру эффективных методов отделения механических примесей от присадок*. Работа выполнена но договору.