[发明专利]从石油沥青馏分中制备磺化分散剂的方法

说明书

本发明涉及从一种石油沥青馏分中制备磺化分散剂的方法，以及将该分散剂用作为在一种水媒质中分散固体时的流化剂和稳定剂。

在现有技术中，磺化分散剂基本上是由芳族磺酸盐组成的，例如美国专利US3277162描述了从萘磺酸甲醛缩合物中获得的一种分散剂。美国专利US3970，690和美国专利US4541，965描述了从分别在高温和低温下进行的石油馏分蒸汽裂解的残留物的磺化产物中获得的分散剂。英国专利UK2159536中描述了一种从焦油，特别是矿物煤的磺化产物中获得的磺化分散剂。

但是，在现有技术中，为获得磺化分散剂而被磺化的原料的可获得量是有限的，这就构成了一个问题。另一方面，其它的馏分，如沥青质，被认为不适于用于制备磺化分散剂，因为它们容易产生不溶于水的磺化盐，例如，参见P.P.Gurgar等人，Chem.Ind.Dev.1977.11（2）.P21-23。按照本发明，发现了一种简便的方法，该方法可用于磺化石油沥青馏分，它能产生磺酸盐，其中至少其碱金属盐，碱土金属盐或铵盐在水中大部分可溶。

根据本发明，提供了一种从石油沥青馏分中制备磺化分散剂的方法，它包括：

-在0℃到60℃之间，将溶于惰性溶剂中的一种沥青馏分与液相或气相的三氧化硫相接触，三氧化硫与沥青馏分的重量比在0.7∶1至1.2∶1之间，以获得一种磺化的沥青馏分;

-通过使该磺化的沥青馏分与碱金属，碱土金属或铵的氢氧化物的水溶液相接触，盐化该磺化的沥青馏分，并且从反应混合物中回收磺化盐。

适用于本发明目的的石油沥青馏分是不溶性产物，在用丙烷萃取之后，它含有石油沥青残留物，典型地，其中包括50%（ωt）以上的极性组分（树脂），10-20%（ωt）的沥青质和10-20%（ωt）的芳香族化合物，另外还有少量的饱和物（用ASTMD-2007法测定），或者在进一步用C₅-C₇脂肪烃萃取后，则它基本上由沥青质组成。经蒸汽压力渗透压计（VPO）测定，一般，这些沥青馏分的平均分子量大约在600-7000之间。

用于溶解石油沥青馏分的惰性溶剂是不能磺化的馏分，通常选自二氧化硫和卤代脂肪烃，特别是氯代脂肪烃，例如，四氯乙烯。按照本发明的方法，溶剂中的沥青馏分溶液与液相或气相的三氧化硫相接触，反应在0-60℃的温度范围内进行，优选的温度范围是5-30℃，三氧化硫和沥青馏分的重量比在0.7∶1至1.2∶1之间，优选的是在0.8∶1至1.1∶1之间，为方便起见，相对溶液中的沥青馏分浓度保持在1-10ωt%，优选的是2-8ωt%，在大气压力下持续进行搅拌，如果需要的话，在高于大气压力下搅拌，以保持反应混合物处于液相。在本发明的方法中，进行磺化反应的温度至关重要，它关系到最后得到的磺化盐的水溶性特征。已发现操作温度高于60℃时，不溶性产物的数量太高，不合乎要求，当操作温度在5-30℃之间时，所获得的溶解性结果最佳。三氧化硫完全或基本上完全转化所需要的反应时间通常在1小时至10小时之间，典型的是3小时左右。

当磺化过程终止时，除去惰性溶剂，并且加入碱金属，碱土金属或铵的氢氧化物水溶液，以中和磺化沥青馏分，优选地是加入氢氧化钠。实际操作时，连续地加入氢氧化钠，直到pH为7-10左右。

特别地，如果使用二氧化硫作为反应溶剂的话，要先去除二氧化硫，然后再中和磺化沥青馏分。如果反应溶剂是氯代烃的话，则可以在中和之前和/或之后除去该溶剂。

按上述方式操作，可得到磺化沥青馏分的碱金属，碱土金属或铵盐的水溶液，其中基本上不含不溶性物质或者只含少量不溶性物质，通常用诸如过滤或离心之类的方法即可将这些不溶性物质去除。

以这种方式获得的磺化分散剂，可以以水溶液形成使用，也可以用诸如蒸发或冻干的方法除去水，用本发明的工艺得到的分散剂通常是含有40-80（ωt）的沥青馏分的磺化盐，其余的组分是相应的硫酸盐，后者的含量可以用诸如渗析和超滤等已知方法来降低。

本发明的工艺是简便的，可以从可大量获得的低成本原料中得到不含有害杂质的水溶性磺化分散剂，这种磺化产物可以用作为固体在水媒液中分散的分散剂，从而能降低分散粘度，或者在同等粘度下提高所分散的固体的数量。在这些应用中，本发明的磺化分散剂显示出很好的流化和稳定特性。典型的分散例子是煤和水泥的水分散，此外，在所有需要水介质的分散剂的应用中，例如形成农业用植物药物水分散液的应用中，均可以使用磺化沥青质。

借助于下列实施例可以更好地阐明本发明。