[发明专利]一种高碱值磺酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高碱值磺酸钙的制备方法。

背景技术

复合磺酸钙基润滑脂是一类新型的润滑脂，具有优异的极压性能、抗磨性能、抗水性能、抗盐雾性能和防腐蚀性能，并且滴点高、热稳定性好，广泛用于汽车、钢铁、矿山、造纸等行业。

长期以来，复合磺酸钙基润滑脂均直接采用牛顿体磺酸钙为原料，牛顿体磺酸钙中的碳酸钙是无定形的，而复合磺酸钙基润滑脂中的磺酸钙是非牛顿体磺酸钙，其中的碳酸钙为方解石型，因此在复合磺酸钙基润滑脂的制备过程中，需要将牛顿体磺酸钙转化为非牛顿体磺酸钙。

关于牛顿体的高碱值磺酸钙和超高碱值磺酸钙的专利非常多，如US4427559、US4604219、US4879053、US4879053、US4929373、US4810396、US51086309、EP0515062、EP0949322、US6015778、US4560489等，其制备方法一般为：以磺酸或者是磺酸钙为原料，采用各类低分子醇为促进剂，通入二氧化碳进行碳酸化反应，反应结束后升温脱水，经后处理得到高碱值磺酸钙。上述专利的高碱值磺酸钙(碱值大于300mgKOH/g)和超高碱值磺酸钙(碱值大于395mgKOH/g)，主要用于内燃机油和工业用油中，起到增溶、分散、中和、防锈等作用。

润滑脂要求磺酸钙具有较好的极压抗磨性，而润滑油中要求磺酸钙具有优异的清净性、分散性和酸中和性能。用现有的牛顿体磺酸钙制备润滑脂会存在一些问题，例如：牛顿体磺酸钙转化速度慢或是转化效果不好，转化后的润滑脂的各项性能不佳等，这样就限制了磺酸钙在润滑脂中的进一步应用。

发明内容

本发明提供了一种高碱值磺酸钙的制备方法，该方法所得到的产品特别适用于制备润滑脂。本发明还提供了该方法所得到的产品。

本发明中，除特别说明外，所有原料用量均以磺酸重量为100份计。

本发明所提供的方法包括：

(1)将烃类溶剂、中性油、C1～C4醇、氧化钙和/或氢氧化钙、水与磺酸混合，进行中和反应；

(2)通入二氧化碳，进行第一次碳酸化反应；

(3)加入氧化钙和/或氢氧化钙，通入二氧化碳，进行第二次碳酸化反应；

(4)加入浓度为10～60wt％的无机盐溶液，用量为5～100份，在40～60℃之间反应30～120min，其中无机盐选自碱金属氯化物、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱土金属氯化物、碱土金属硫酸盐、氯化铵、碳酸铵、硫酸铵中的一种或多种；

(5)脱除醇、水、溶剂、促进剂和固体残渣后，得到产品。

所述烃类溶剂既可以是烷烃，也可是芳香烃，优选为馏程在60～180℃的直馏汽油、正辛烷、苯、甲苯和二甲苯中的一种或几种。溶剂的作用是给中和反应和碳酸化反应提供一个反应场所。

所述中性油是100℃运动粘度为2～6mm²/S的润滑油基础油，优选为100SN、150SN、润滑油老三套工艺处理的油和加氢精制油中的一种或多种。中性油的作用是给高碱值磺酸钙提供一个稳定分散的场所。

所述C1～C4醇优选为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和乙二醇中的一种或几种。醇的主要作用是无机相和有机相的载体，使得反应混合物中气、液、固三相之间的传质速率更快，油相和水相混合均匀，使反应易于进行。醇更重要的作用在于帮助形成添加剂胶体粒子，因此在反应中必不可少。

氧化钙和/或氢氧化钙中的杂质的含量应尽可能低，优选氧化钙和/或氢氧化钙的纯度≥95％。

所述磺酸为烷基苯磺酸和/或石油磺酸。烷基苯磺酸中，烷基碳数为8～30。所述烷基苯磺酸包括生产十二烷基苯的副产物一高沸物所制备的磺酸，这种烷基苯中主要是二烷基苯、单烷基苯，还有茚满，二苯烷基等不易磺化的物质，高沸物磺酸的性质劣于直链烷基苯磺酸，但是仍然能制备出本专利的产品。所述石油磺酸由石油馏分经过磺化后得到，石油馏分一般是减压蒸馏的馏分，例如减压二线油，减压三线油，或者是减压四线油，其中含有可以磺化的芳烃组分。

所述烷基苯磺酸或石油磺酸可以通过传统的发烟硫酸磺化制得，也可以通过三氧化硫磺化得到。

步骤(1)中，C1～C4醇的用量为20～200份，优选为50～150份；烃类溶剂的用量为200～800份，优选为300～600份；中性油的用量为50～300份，优选为120～250份；氧化钙和/或氢氧化钙的用量为15～150份，优选为50～100份；水的用量为10～50份，优选为20～40份；反应温度为40～60℃，优选为45～55℃，反应时间为20～60min。