CN103539664A

CN103539664A - 一种季戊四醇酯的制备方法

Info

Publication number: CN103539664A
Application number: CN201310482300.3A
Authority: CN
Inventors: 梅莉; 刘月皞; 李霞; 李玉平; 熊瑶; 马楷
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: CN103539664B

Abstract

本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：将季戊四醇、脂肪酸与活性炭在150～220℃，-0.03～-0.07MPa真空下进行第一次反应，得到第一反应产物；将所述第一反应产物在220～250℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流反应，得到第二反应产物；将所述第二反应产物在-0.098MPa以下抽真空，第三次反应后过滤，得到季戊四醇酯。本发明在季戊四醇合成的酯化环节通过对工艺参数的调控，除去残留催化剂，简化生产工艺，提高油品的纯度，确保油品更优异的综合性能，以解决严苛条件下对油品高温抗结焦和低温稳定性的要求。

Description

一种季戊四醇酯的制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种季戊四醇酯的制备方法。

背景技术

季戊四醇酯由于分子中醇端的碳原子位置没有活泼的氢原子，使得其具有极佳的热安定性与氧化安定性，因此季戊四醇酯具有优良的高、低温性能，闪点高，倾点低，可用作航空发动机油、高温链条油、合成空气压缩机油以及与环保制冷剂相容的冷冻机油基础油；也可和聚α-烯烃油调配，以改善聚α-烯烃油使橡胶收缩和对添加剂相容性不好的缺陷，以用作内燃机油、齿轮油等油品的基础油。

作为季戊四醇酯，往往应用于矿物油甚至普通合成油都不能满足的苛刻工况下，从而要求季戊四醇酯的高低温性能必须有保障。作为合成工艺而言，确保基础油的纯净度，是保证油品品质最关键的一点，尤其对于极其严苛的工况，这个问题最为明显。季戊四醇酯合成过程中，残留催化剂往往会以化合态的形式存在于分子中，难于除去，给油品的高温性能带来致命的破坏，因此除去残留催化剂是制备季戊四醇酯工艺中的一个重点。目前为了除去残留催化剂往往采用较为繁琐的工艺，并且在除去催化剂的同时，又带入了新的杂质，给油品的综合性能带来新的负面影响。由此，本发明提供了一种制备季戊四醇酯的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种纯度较高的季戊四醇酯的制备方法。

有鉴于此，本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：

将季戊四醇、脂肪酸与活性炭在催化剂的作用下在150～220℃，-0.03～-0.07MPa真空下进行第一次反应，得到第一反应产物；

将所述第一反应产物在220～250℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流反应，得到第二反应产物；

将所述第二反应产物在-0.098MPa以下抽真空，第三次反应后过滤，得到季戊四醇酯。

优选的，所述第一次反应的时间为3～8h。

优选的，所述第二次反应的时间为3～8h。

优选的，所述第三次反应的条件为100～160℃，-0.05～-0.08MPa，所述第三次反应的时间为2～4h。

优选的，所述过滤之前还包括将所述第三次反应后的溶液降温至40℃以下。

优选的，所述催化剂为硫酸，所述硫酸的浓度为98wt%。

优选的，所述第一次反应的条件为180～200℃，-0.04～-0.06MPa。

优选的，所述回流反应的条件为220～230℃，-0.065～-0.08MPa。

优选的，所述第三次反应的条件为120～150℃，-0.06～-0.07MPa。

本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：将季戊四醇、脂肪酸与活性炭在150～220℃，-0.03～-0.07MPa真空下进行第一次反应，得到第一反应产物；将所述第一反应产物在220～250℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流反应，得到第二反应产物；将所述第二反应产物在-0.098MPa以下抽真空，第三次反应后过滤，得到季戊四醇酯。在制备季戊四醇酯的过程中，本发明先将脂肪酸与季戊四醇反应，通过反应条件的控制，使反应充分进行生成季戊四醇酯，然后再次控制真空度与反应温度，将季戊四醇酯分子中残留的催化剂除去，再次控制真空条件及在活性炭的作用下，除去过量的脂肪酸，最后进行过滤，即得到纯净度较高的季戊四醇酯。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：

按照本发明，在制备季戊四醇酯的过程中，首先将季戊四醇与脂肪酸进行第一次反应，所述第一次反应的条件为150～220℃，-0.03～-0.07MPa真空条件下，上述反应条件能够保证季戊四醇与脂肪酸充分反应。所述脂肪酸优选为丁酸、己酸、辛酸和癸酸中的一种或多种。所述第一次反应的时间优选为3～8h，更优选为5～7h。所述第一次反应的条件优选为180～200℃，-0.04～-0.06MPa。所述催化剂优选为硫酸，所述硫酸的浓度为98wt%。

所述季戊四醇与脂肪酸反应后得到的第一反应产物中还残留有催化剂，本发明为了将所述第一产物中的催化剂除去，在220～250℃，-0.05～-0.095MPa真空下进行回流反应，得到第二反应产物。通过对回流反应条件的控制，使所述第二反应产物中没有催化剂残留。所述回流反应的时间优选为3～8h，更优选为4～6h。所述回流反应的条件优选为220～230℃，-0.065～-0.08MPa。

按照本发明，在将反应体系中的催化剂脱除之后再进行脂肪酸的去除，本发明将第二反应产物在低于-0.098MPa的真空下拔出过量的脂肪酸，然后与活性炭进行第三次反应后则将脂肪酸完全去除。所述第三次反应的条件为100～160℃，-0.05～-0.08MPa，优选为120～150℃，-0.06～-0.07MPa。所述第三次反应的时间优选为2～4h。

在季戊四醇与脂肪酸反应的体系中，依次进行上述反应后，则将体系中的催化剂与过量的脂肪酸去除，最后将第三次反应的溶液降温至40℃以下进行过滤，从而得到纯净的季戊四醇酯。本发明在制备季戊四醇酯的过程中，所述季戊四醇、脂肪酸、催化剂与活性炭的配料比优选为：15wt%～20wt%的季戊四醇，80wt%～85wt%的脂肪酸，0.08wt%～0.8wt%的催化剂，0.3wt%～2wt%的活性炭。作为优选方案，所述季戊四醇的含量为16wt%～18wt%，脂肪酸的含量为81wt%～83wt%，催化剂的含量为0.2～0.6wt%，活性炭的含量为0.8wt%～1.5wt%。

本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：将季戊四醇、脂肪酸与活性炭在150～220℃，-0.03～-0.07MPa真空下进行第一次反应，得到第一反应产物；将所述第一反应产物在220～250℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流反应，得到第二反应产物；将所述第二反应产物在-0.098MPa以下抽真空，第三次反应后过滤，得到季戊四醇酯。在制备季戊四醇酯的过程中，本发明先将脂肪酸与季戊四醇反应，通过反应条件的控制，使脂肪酸与季戊四醇反应完全，生成季戊四醇酯，然后再次控制真空度与反应温度，将季戊四醇酯分子中残留的催化剂除去，再次在真空条件及活性炭的作用下，除去过量的脂肪酸，最后进行过滤，即得到纯净度较高的季戊四醇酯。

本发明通过工艺条件的控制，将以化合态残留的催化剂直接从分子中除去，避免了过多精制工艺的引入，有效地避免了其他杂质物质的混入，确保了油品的纯净性，最终导致油品在高温抗沉积性和低温稳定性上得到大幅度改善，以满足严苛环境下，对油品高、低温性能的苛刻要求，因此本发明具有良好的应用前景。本发明制备的季戊四醇酯，采用ICP检测无催化剂残留。将本发明所制备季戊四醇酯调配成品油，在氧化腐蚀安定性试验中，避免了以前除硫工艺环节引入副产物的干扰，不会出现结焦物，避免了油品高温沉积物的生成。同时也因避免了这些副产物的引入在低温稳定性试验中，表现出更优越的低温稳定性。实验结果表明，本发明制备的季戊四醇酯的纯度大于99.5wt%。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的季戊四醇酯的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将15g的季戊四醇、80g丁酸、0.3g活性炭在0.8g浓硫酸的作用下，在160～180℃，-0.03～-0.04MPa真空下，反应5小时，使丁酸和季戊四醇充分反应；在220～230℃，-0.05～-0.06MPa真空下回流3小时，除去酯分子中残留的化合态催化剂；然后在低于-0.06MPa以下的真空下拔出过量酸；在100～120℃，-0.05～-0.06MPa真空下下搅拌2小时后降温到40℃以下过滤，得到季戊四醇酯；硫酸的浓度为98wt%。实验结果表明，季戊四醇酯的纯度为99.5wt%。

实施例2

将18g的季戊四醇、80g己酸、0.8g活性炭在0.5g浓硫酸的作用下，在170～200℃，-0.05～-0.07MPa真空下，反应7小时，使己酸和季戊四醇充分反应；在220～230℃，-0.07～-0.09MPa真空下回流3小时，除去酯分子中残留的化合态催化剂；然后在-0.08MPa的真空下拔出过量酸；在130～140℃，-0.07～-0.08MPa真空下下搅拌2小时后降温到30℃过滤，得到季戊四醇酯；硫酸的浓度为98wt%。实验结果表明，季戊四醇酯的纯度为99.52wt%。

实施例3

将20g的季戊四醇、82g辛酸、1g活性炭在0.08g浓硫酸的作用下，在200～220℃，-0.04～-0.07MPa真空下，反应6小时，使辛酸和季戊四醇充分反应；在220～230℃，-0.08～-0.095MPa真空下回流6小时，除去酯分子中残留的化合态催化剂；然后在-0.07MPa的真空下拔出过量酸；在150～160℃，-0.06～-0.07MPa真空下下搅拌2小时后降温到30℃过滤，得到季戊四醇酯；硫酸的浓度为98wt%。实验结果表明，季戊四醇酯的纯度为99.6wt%。

实施例4

将19g的季戊四醇、83g癸酸、2g活性炭在0.4g浓硫酸的作用下，在180～200℃，-0.05～-0.06MPa真空下，反应5小时，使癸酸和季戊四醇充分反应；在220～230℃，-0.07～-0.09MPa真空下回流6小时，除去酯分子中残留的化合态催化剂；然后在-0.08MPa的真空下拔出过量酸；在130～150℃，-0.06～-0.07MPa真空下下搅拌2小时后降温到20℃过滤，得到季戊四醇酯；硫酸的浓度为98wt%。实验结果表明，季戊四醇酯的纯度为99.7wt%。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次反应的时间为3～8h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二次反应的时间为3～8h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三次反应的条件为100～160℃，-0.05～-0.08MPa，所述第三次反应的时间为2～4h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过滤之前还包括将所述第三次反应后的溶液降温至40℃以下。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为硫酸，所述硫酸的浓度为98wt%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次反应的条件为180～200℃，-0.04～-0.06MPa。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回流反应的条件为220～230℃，-0.065～-0.08MPa。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第三次反应的条件为120～150℃，-0.06～-0.07MPa。