книги из ГПНТБ / Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам

НП-360 получают барированием алкилфенолов в рас­ творе масла (из-за высокой вязкости). Поэтому в ре­ актор барирования перед началом процесса закачивают до 50% масла-разбавителя от необходимого по регла­ менту количества.

Скорость проведения процессов нейтрализации в ос­ новном регламентируется ценообразованием в реакто­ ре и удалением влаги — сушкой при повышенной темпе­ ратуре и в вакууме. Высокая вязкость полученных про­ дуктов усложняет окончание сушки, т. е. стопроцентное удаление влаги из готового продукта. Для ослабления ценообразования перед началом процесса в реакционную массу добавляют противопенную присадку ПМС-200А.

При получении присадки МНИ ИП-22к диэфиры ней­ трализуют в две ступени: в охлажденные до 30 °С ди­ эфиры подают небольшими порциями известь-пушонку (15% на загруженный продукт); после 30-минутной вы­ держки в кальцинатор добавляют 25%-ное известковое молоко (13% от всего количества загруженной известипушонки и 1,95% на исходный продукт). Затем проводят вторую 30-минутную выдержку. Если после нее реакция среды нейтральная или слабощелочная, то к реакцион­ ной массе добавляют 2% алкилфенола как промотора. После загрузки промотора температуру медленно поднимают до 80 °С. Превышение этого предела вы­ зывает бурное пеиообразование с выделением серово­ дорода.

При производстве присадки ВНИИ НП-370 в реакци­ онной массе остается катализатор — серная кислота. При нейтрализации образуется смесь алкилфенолятов и алкилфенолсульфонатов кальция, из которой при кон­ денсации с формальдегидом образуется присадка ВНИИ НП-370.

Присадки ПМС и MACK нейтрализуют в две ступе­ ни. В первой ступени получают нейтральный сульфонат. Во второй ступени нейтральный сульфонат в присутствии промотора (уксусной кислоты для ПМС, метанола для MACK), воды и двуокиси углерода обрабатывают до­ полнительным количеством гидроокиси кальция. В ре­ зультате в конечном продукте (сульфонате, алкилсалн-

цилате) содержится кальция в 3,5—4 раза больше сте­ хиометрического количества.

Для присадки ВНИИ НП-360 (см. табл. 21) загрузку исходного продукта и конечное разбавление маслом счи­ тают по алкилфенолу, пошедшему на фосфирование. По­ сле подачи всей суспензии окиси цинка и выдержки при 85 °С в течение 1 ч температуру снижают до 70 °С и в реакционную массу добавляют 0,1—0,3% воды. Происхо­ дит резкое вспенивание, температура скачкообразно под­ нимается на 12—15 °С, но реакция нейтрализации окисью цинка проходит более полно и глубоко. Затем в течение 1 ч температура поднимается до 110 °С. При этой тем­ пературе продукт сушат 3 ч.

При производстве присадки ЭФО продукт алкоголи­ за сначала нейтрализуют окисью цинка, затем цинковую соль обрабатывают гидроокисью бария. При -производ­ стве присадки ДФ-11 цинкование проводят в два прие­ ма. Всю суспензию делят пополам и вторую половину

ОТДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕИ ОТ ГОТОВЫХ ПРИСАДОК

Полученные в результате нейтрализации присадки содержат много механических примесей. Чтобы умень­ шить их содержание, присадки центрифугируют или фильтруют под давлением. Высокая вязкость присадок и мелкодисперсное состояние механических примесей за­ трудняют процессы очистки. При подогреве до 130— 140°С вязкость присадок (по сравнению с вязкостью при 100°С) снижается в 2—2,5 раза (до 6—8 сСт). В ре­ зультате центрифугирование становится менее продолжи­ тельным и более эффективным. При разбавлении раство­ рителями (в соотношении 1:1) вязкость присадок умень­ шается до 2,5—3,5 сСт. Дальнейшее разбавление не дает практического результата. В качестве растворителя при­ меняют легкие бензиновые фракции типа бензин «Гало­ ша», алкилат и др. Фильтрование присадок под давлени­ ем проводят при 150—170 °С.

Принципиальная схема установки для очистки при­ садок дана на рис. 16. Неочищенная присадка / посту­ пает в емкость I, где предварительно отстаивается. По-

114

еле отстаивания осадок VIII дренируют и вывозят с установки, а отстоявшийся продукт соответствующим на­ сосом 11 закачивают в емкость 2 (через верх емкости или через низ для противодействия оседанию осадка).

Рис. 16. Принципиальная схема установки для отделения механиче­ ских примесей от присадок:

/ — промежуточная емкость; 2 — напорная емкость первой ступени центри­ фугирования; 3 — напорная емкость второй ступени центрифугирования; 4 —

Из емкости 2 присадка самотеком поступает в сепара­ тор 4 первой ступени. Пройдя очистку, фильтрованная присадка (фугат) собирается в емкости 8, откуда насо­ сом откачивается в емкость 3 на вторую ступень цент­ рифугирования. В качестве буферной жидкости в сепа­ раторах используют масло-разбавитель II из емкости 7. На линии подачи буферной жидкости VI к сепараторам установлен регулятор давления, чем достигнуто постоян­ ное давление в системе. Из емкости 3 присадка самоте­

ком Поступает в сепаратор второй ступени 5. Фугат со­ бирается в емкости 9, откуда откачивается в парк или на фильтрование через пресс.

Технологической схемой предусмотрены повторение

циклов центрифугирования и фильтрования, а также по­ догрев присадки в теплообменниках 12 при закачке на повторный цикл очистки. Фильтрование из емкости 9 через фильтр-пресс 6 проводят соответствующим насосом 11 под давлением 3—3,5 кгс/см2 через бельтинг-ткань и фильтровальную бумагу. По окончании фильтрования фильтр-пресс отдувают для «отжима» осадка горячим инертным газом V и меняют фильтровальную бумагу. Использованную бумагу с механическими примесями вы­ возят в отвал. Фильтрат, собираемый в емкости 10, дол­ жен быть прозрачным. Мутный фильтрат возвращают в емкость 9. Очищенную, не разбавленную растворителем присадку VII откачивают в парк готовой продукции.

От разбавленной растворителем присадки отгоняют растворитель по схемам, приведенным на рис. 14, 17 и 20. По схеме отгонки растворителя из реактора с ме­ шалкой (рис. 14) продукт, растворенный в бензине, зака­ чивают в аппарат 7 с мешалкой. Там продукт нагрева­ ют до допустимой температуры подачей пара в рубашку и циркуляцией через теплообменник 14. Растворитель отгоняют при непрерывном перемешивании и в вакууме, создаваемом насосом 10. Пары растворителя, сконден­ сировавшись в конденсаторе 12, поступают в емкость 9. Из нее соответствующим насосом 11 после дренирования воды отогнанный безводный растворитель откачивают в промежуточную емкость 13, откуда возвращают в про­ цесс.

Растворитель от присадки можно отгонять, исполь­

зуя пленочные испарители (рис. 17). Присадку ІІ2 раз: бавленную растворителем, из емкости 1 забирают насо­ сом 2, прокачивают через подогреватель 3 и подают в два последовательных испарителя 4 и 5. С верха испа­ рителей пары растворителя, пройдя конденсаторы-холо­ дильники 6 и 7, собираются в вакуум-приемники 7 и 9, откуда их откачивают в промежуточную емкость и да­ лее— на разбавление нефильтрованной присадки. С ни­ за испарителя 5 готовую присадку собирают в вакуумприемник 10 и из него через промежуточную емкость от­ качивают в парк.

116

На скорость очистки влияет строгое соблюдение тех­ нологического регламента. При его нарушениях обра­ зуются нежелательные соединения, настолько мелкоди­ сперсные, что отделять их от присадки очень трудно и

долго. Например, присадка ЦИАТИМ-339 плохо фильт­ руется при превышении регламентных температур в про­ цессах осернения и нейтрализации. Образовавшиеся при этом сульфиды бария плохо отделяются центрифугиро­ ванием. Продолжительность центрифугирования резко увеличивается, хотя вязкость фильтруемого продукта снижается. Скорость фильтрования присадки ВНИИ НП-360 зависит от соблюдения оптимальных условий фосфирования алкилфенола в производстве компонента ВНИИ НП-353. Нарушение оптимального расхода пяти­

117

сернистого фосфора и температуры фосфирования сни­ жает скорость фильтрования.

Высокая степень очистки присадок без разбавления растворителем достигается фильтрованием их через на­ мывной слой. Для образования этого слоя к присадке перед фильтрованием добавляют порошкообразные инертные тела, обладающие хорошей адсорбционной спо­ собностью.

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ВРЕДНЫХ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

ВПРОЦЕССАХ СИНТЕЗА ПРИСАДОК

Вреакциях синтеза присадок участвуют в виде сырья

иреагентов едкие и ядовитые вещества. При взаимодей­ ствии этих веществ, наряду с целевыми, безвредными для

человека полупродуктами синтеза, образуются побочные вредные соединения, которые, будучи выпущенными в ат­ мосферу, загрязняют ее.

Рассматривая уравнения реакций синтеза присадок, можно предусмотреть состав вредных продуктов. Пары и газы, подлежащие обезвреживанию, можно разбить на три группы:

1)фенол, непредельные углеводороды, хлориды серы

ихлористый водород, выделяющиеся при получении при­ садок алкилфенольного основания — алкнлфенолятов, их сульфидов и дисульфидов;

2)сернистые газы, выделяющиеся при получении

сульфонатных присадок — бариевых и кальциевых солей сульфокислот;

3) сероводород, выделяющийся при получении фос­ фор- и серусодержащих присадок — бариевых, кальцие­ вых и цинковых солей эфиров дитиофосфорной кислоты.

При выборе способа обезвреживания вредных при­ месей необходимо учитывать следующее: выбранный спо­ соб должен как можно полнее обезвредить токсичные испарения; обезвреженные отходы должны быть затем максимально использованы; технология и аппаратура выбранного способа должны быть просты и не нуждать­ ся в постоянном обслуживании. Например, ликвидация паров фенола и полимердистиллята на промышленных установках осуществляется просто: на аппаратах, свя­ занных с этими продуктами, ставят обратные конденса­ торы-холодильники. Сконденсировавшиеся испарения

118

возвращаются в аппарат. Периодически при забивании трубок холодильника выкристаллизовавшимся фенолом отключают холодильник от охлаждающей в.оды и вместо нее дают пар. Расплавленный фенол стекает в аппарат. Пропаривание холодильников проводят в условиях от­ носительно низких температур в аппарате.

Рис. 18. Принципиальная схема установки для поглощения хлори­ стого вод'орода с получением 20%-ной ингибированной соляной кислоты:

/ — фаолитовый абсорбер; 2 — емкость соляной кислоты; 3 — дозатор инги­ битора; 4 — вентилятор или эжектор; 5 — кислотостойкий насос.

Выделяющийся в производстве хлористый водород и пары хлоридов серы поступают в три последовательных (рис. 18) абсорбера 1, работающих под разрежением, создаваемым вентилятором или паровым эжектором 4. Абсорберы орошаются водой или слабой соляной кисло­ той. В первом (по ходу газов) абсорбере поглощается основное количество хлористого водорода. В остальных абсорберах поглощаются его остатки (во втором — сла­ бой соляной кислотой, в третьем— водой). При наличии

119

сбыта соляная кислота в первом абсорбере насыщается хлористым водородом до 20%-ной концентрации.

, Ингибитор ПБ-5 {VII) из дозатора 3 заранее само­ теком подается в емкость 2. Это насыщение проводят циркуляцией поглотительной жидкости по схеме: ем­ кость 2 — насос 6 — верх абсорбера / — емкость 2. Инги­ бированная 20%-ная соляная кислота VI откачивается в парк. В дальнейшем жидкость из второго абсорбера — слабую соляную кислоту — перекачивают в первую по ходу газов емкость 2. Последнюю по ходу газов емкость заполняют водой из водопровода.

Для лучшего контактирования паров и жидкости аб­ сорберы 1 заполняют насадкой из колец Рашига разме­ ром 25X25 мм. Схемой предусмотрено использование со­ ляной кислоты на собственные нужды V (активирование катализатора КУ-2 и др.). Вся аппаратура системы по­ глощения хлористого водорода и получения соляной кис­ лоты выполнена из кислотостойких материалов (фаолита, винипласта), а поверхность металла защищена от действия кислоты противокоррозионными покрытиями.

Рис. 19. Принципиальная схема работы нейтрализатора:

I — внинпластовая труба диаметром 200 мм; 2 — бетон; 3 — рубероид в два слоя на битумной мастике; 4 — кислотоупорный кирпич; 5 — арзамитная за­ мазка; 6 — камера нейтрализации с известковой щебенкой.

Липин: / — соляная кислота на нейтрализацию; I I — нейтральные стоки в заводскую сеть.

При отсутствии сбыта слабую соляную кислоту сбра­ сывают через нейтрализатор (рис. 19) в систему сточных вод кислотного характера. Принцип работы нейтрализа­ тора прост. Слабая соляная кислота, прежде чем попасть

120

в заводскую сеть, дважды контактирует с известковой щебенкой. В результате происходит нейтрализация:

СаС03 + 2НС1 ----->- СаС12 + С02 + Н ,0

Образовавшийся СаСЬ растворим в воде. Убыль из­ вестковой щебенки постоянно пополняется засыпкой но­

дой орошения I уходят в

канализацию II. Для лучшего отсоса паров из реакто­ ров омыления в системе создают разрежение вентилято­

ром 2.

Выделяющийся в процессах синтеза фосфорсодержа­ щих присадок сероводород обезвреживают контактиро­ ванием с раствором щелочи (рис. 21). При этом проис­ ходят реакции:

H2S + 2NaOH ----->- Na2S + 2Н20

H2S + Na2S ----->- 2NaHS

Концентрированный (42%-ный) раствор щелочи VI из парка закачивается в емкость 1, где разбавляется во­ дой I до 20%-ной концентрации. Затем насосами 4 на­ лаживается циркуляция орошающей щелочью VII в аб­

121

сорберах 2. Поглощение сероводорода III в первом аб­ сорбере происходит достаточно полно. Второй абсорбер подключен на случай проскока газов через первый аб­ сорбер. Вся аппаратура, из которой возможно выделе­ ние сероводорода в процессах фосфирования, цинкова­ ния и т. п., подсоединена к абсорберам 2. Во всей систе­ ме при помощи мощного вентилятора или парового

Рис. 21. Принципиальная схема установки для поглощения серо­ водорода с получением гидросульфида натрия:

эжектора поддерживается вакуум, что исключает попадание сероводорода в атмосферу. Для лучшего контак­ тирования газов с поглотительной жидкостью абсорберы заполнены насадкой из колец Рашига 25X25 мм. Погло­ тительный раствор в первом по ходу газов абсорбере отрабатывают до содержания ИагБ не менее 5%, a NaHS не более 15% и затем откачивают в парк. Поглотитель­ ный раствор из второго абсорбера перекачивают в пер­ вый. Второй абсорбер заполняют из емкости 1 свежим раствором щелочи. Сернисто-щелочные отходы являются ценным сырьем для получения чистого гидросульфида натрия, который используют во флотационных процессах цветной металлургии.

122