CN104152176A - 一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法;将煤炭间接液化过程产出的α-烯烃粗产品分离得到馏程范围为40-275℃、碳数为C5-C12的α-烯烃组分,在催化剂作用下,于压力0.1-0.4MPa,温度80-140℃进行聚合反应,聚合物精制、分离后得到聚α-烯烃合成油;催化剂为AlCl3或AlCl3与醇类的络合物;聚合物精制为白土精制和加氢精制;本方法制备的PAO其粘度指数与进口烯烃制备的PAO产品的粘度指数相当,高于蜡裂解烯烃制备的PAO产品的粘度指数,粘度指数大于145,解决了从石油资源中获取α-烯烃的诸多依赖,煤制烯烃制备PAO,原料成本低廉、来源广泛、能满足生产需要。

Description

一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法
技术领域:
本发明涉及一种煤炭间接液化过程产生的α-烯烃进行碳数分离,得到制备PAO的适宜组分,采用高选择性阳离子催化剂,经聚合反应、精制、分离得到高性能聚α-烯烃合成油(以下简称PAO),产品粘度指数高达145,其性能既优于传统石蜡裂解烯烃制备的PAO,又能打破依赖进口α-烯烃的局面,为PAO的生产提供了一条更为有效的途径。
背景技术:
PAO是由α-烯烃在催化剂作用下聚合而获得的一类具有比较规则的长链烷烃。工业上制取原料α-烯烃的方法有石蜡裂解法和乙烯齐聚法两大类。石蜡裂解法通过高温气相裂解制备出奇偶碳数连续分布的α-烯烃,其中C8-C12馏分用于制备PAO,α-烯烃含量60-85%,含有少量S、N、炔烃等杂质。乙烯齐聚法制得偶数碳α-烯烃,其C8、C10、C12α-烯烃及其混合烯均是制备PAO的原料,α-烯烃含量98-99%。石蜡裂解法的工艺简单、成熟、不用催化剂、操作简单,但由于此法要求的原料蜡质量高,来源有限,所得α-烯烃的质量差,成本高,目的α-烯烃的收率低,同乙烯齐聚法相比逐渐失去竞争力,国内仅有一套生产装置。乙烯齐聚法获得的直连α-烯烃纯度高,杂质少,最适宜制备PAO,但国内尚未掌握关键技术,α-烯烃全部依靠进口。以上原料均从石油中获得,称之为常规原料。煤制油(Coal-to-liquids,CTL)是以煤炭为原料,通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术,包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。煤的间接液化首先把煤气化,再通过费托合成转化为烃类燃料,其过程产品中含有α-烯烃(见附图-1),经过分离,可将适宜组分用于生产PAO。
发明内容:
本发明的目的是提供一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法;用煤制烯烃替代传统的蜡裂解烯烃,对工艺条件优化,以满足煤制烯烃生产需要,该方法包括:以煤制烯烃为原料,高选择性阳离子物质为催化剂,在常压条件下进行反应而制备PAO。这种方法克服了生产PAO时进口烯烃原料不足及价格高昂的问题,同时克服了蜡裂解烯烃制备PAO产品粘度指数低的问题,使煤制烯烃制备PAO成为可能,其PAO粘度指数I≧145,粘度及凝点都优于蜡裂解烯烃原料制备的PAO,并于进口烯烃制备的PAO对比相应指标相当。
本发明所述的一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法;
(1)将煤炭间接液化过程产出的α-烯烃粗产品,通过分离得到馏程范围为40-275℃、碳数为C5-C12的α-烯烃组分,在催化剂作用下,于压力0.1-0.4MPa,温度80-140℃进行聚合反应,聚合物精制、分离后得到聚α-烯烃合成油;
所述的催化剂为AlCl3或AlCl3与醇类的络合物;
所述的聚合物精制为白土精制和加氢精制;
所述的白土精制是将聚合物与活性白土和氢氧化钙按照100:1~4:1~4(重量比)混合,在80-250℃温度下反应0.5-3小时;
所述的加氢精制是指镍系催化剂存在下,聚合物与氢气混合,在压力1.0-5.0MPa,温度100-270℃下进行加氢反应。
所述的醇类为甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇、异辛醇中的一种。
普通的PAO用于汽车润滑油或工业润滑油,但是按照本发明制备的PAO具备高粘度指数,可作为高档润滑油基础油的需要。
更详细地,在按照本发明制备PAO的方法中,催化剂为以传统催化剂及络合催化剂为聚合反应的催化剂体系,最关键的是以创新的方式用煤制烯烃作为原料来源。
本发明的特点是利用煤基原料制备PAO,在产品性能不受影响的同时,有利于获取更广泛的α-烯烃资源。
本发明提出的煤基原料制备PAO是指煤炭液化过程中得到的适宜α-烯烃馏分作为原料制备PAO。
本发明提出的适宜馏分是指从以上工艺过程中获取的过程产品,通过馏分分离,得到的C5-C12α-烯烃,可直接用于制备PAO。
本发明提出的煤基原料,通过AlCl3或其络合物催化反应、精制、分离可制备出PAO的粘度指数高于145。
本发明方法,制备的PAO在同样的粘度情况下,其粘度指数与进口烯烃制备的PAO产品的粘度指数相当,而更高于蜡裂解烯烃制备的PAO产品的粘度指数,粘度指数大于145,从而找出了一种更加低廉、来源广泛、能满足生产需要的一种有效的α-烯烃,突破了传统生产PAO产品原料的供求关系。
附图说明
图1煤炭液化流程图。
具体实施方式:
见图1煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应,使煤炭气化、转化成合成气(一氧化碳和氢气的混合物),然后再在催化剂的作用下合成获得粗产品,粗产品经过炼制加工精制分离后获得α-烯烃。
对煤炭液化过程生成的α-烯烃进行分离,测定不同组分馏程、α-烯烃含量、烷烃含量、异构及芳烃含量如下表-1。
表-1煤制烯烃组分分析
编号说明:1#为未经分离的组分,2#、3#为经过不同碳数分离的组分。
对石蜡裂解法生产的α-烯烃进行测定,组分分析结果如下表-2.
表-2石蜡裂解烯烃组分分析
编号说明:4#、5#、6#分别为不同馏分组成的α-烯烃
在下文中,以实验举例进一步描述本发明。
实施例1
在装有搅拌器、温度计的1L反应器中,加入实沸点蒸馏分离出的α-烯烃(表-1中1#烯烃)600g,加入AlCl3催化剂24g,开启搅拌,在130℃下反应2小时,降温至80℃,静置24小时后,切除催化剂残渣。将除渣后的聚合物转入装有搅拌器、温度计、冷凝管的反应器中,加入120g氢氧化钙、180g的活性白土,升温至150℃,在此温度下保持1小时,经过白土精制,降温至80℃以下,过滤除去固体残渣,得到的样品通过小型加氢装置,在镍系催化剂存在下,反应压力2.0MPa,反应温度180℃将聚合物与氢气混合进行加氢精制,产物分离后得到聚α-烯烃合成油。
实施例2
操作步骤同例一,采用表-1中2#烯烃。
实施例3
操作步骤同例一,采用表-1中3#烯烃。
对比例一
操作步骤同例一,采用表-2中4#烯烃。
对比例二
操作步骤同例一,采用表-2中5#烯烃。
对比例三
操作步骤同例一,采用表-2中6#烯烃。
表-3试验结果
通过对比煤基原料和石蜡裂解原料中不同组成制备出的PAO,结果表明:使用煤基原料所制备的PAO与石蜡裂解原料烯烃相比,既保留了PAO低凝点的特点,同时大幅提高了PAO粘度指数,可作为调制高档润滑油使用。

Claims (2)

1.一种采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法;其特征在于:
(1)将煤炭间接液化过程产出的α-烯烃粗产品,通过分离得到馏程范围为40-275℃、碳数为C5-C12的α-烯烃组分,在催化剂作用下,于压力0.1-0.4MPa,温度80-140℃进行聚合反应,聚合物精制、分离后得到聚α-烯烃合成油;
所述的催化剂为AlCl3或AlCl3与醇类的络合物;
所述的聚合物精制为白土精制和加氢精制;
所述的白土精制是将聚合物与活性白土、氢氧化钙按照100:1~4:1~4重量比混合,在80~250℃温度下反应0.5~3小时;
所述的加氢精制是指镍系催化剂存在下,聚合物与氢气混合,在压力1.0~5.0MPa,温度100~270℃下进行加氢反应。
2.根据权利要求1所述的采用煤基原料制备聚α-烯烃合成油的方法;其特征在于:醇类为甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇、异辛醇中的一种。
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