CN104277873A - 新型聚烯烃合成润滑油加氢工艺 - Google Patents

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王静
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    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/32—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds
    • C10G45/34—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds characterised by the catalyst used
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Abstract

本发明属于精细化工技术领域，具体为一种新型聚烯烃合成润滑油的加氢工艺。本发明在氢压为5～15MPa、温度为25～75℃、转速为大于300r·min-1的条件下进行催化氢化反应，聚烯烃即可被催化还原为饱和烷烃。该方案实现了可在常温常压下对新型聚烯烃合成润滑油的氢化，使分子中双键饱和，转化率可达98%以上。该工艺操作简便、成本低廉，是生产新型聚烯烃合成润滑油简捷、安全、有效的精制工艺。

Description

新型聚烯烃合成润滑油加氢工艺
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种新型聚烯烃合成润滑油加氢合成饱和烷烃的工艺。该工艺操作简便、成本低廉，是生产新型聚烯烃合成润滑油过程中简捷、安全、有效的精制工艺。值得提出的是，该加氢工艺同样也应用于PAO的精制。
背景技术
国内市场上的合成润滑油聚α-烯烃（PAO）的分子结构主要是长链饱和烷烃，具有使用温度范围宽、黏温性能好、粘度指数高、倾点低、热损失少等特点。此外，在极端条件下使用对发动机的磨损小，积碳少，使用寿命长。本发明采用的新型聚烯烃合成润滑油，除了拥有以上长链饱和烷烃作为基础油的优点外，相比较而言，由于其具有高度支化的近似球状结构，故有更好的渗透和润滑性能、更优异的耐磨及防护性能，综合性能更加优越。因此，除了工业（如航天、航空、机械工业、车用、军工）用润滑油以外，还可涉及到清洁养护方面的产品，例如精密仪器润滑油、漆面精密养护液、工业用（家用）防锈油、军用擦枪油等；其无色无味、呈中性，无毒环保以及渗透、防腐的特性，还可应用于食品级润滑油、化妆品的油性原料以及化妆品、药物吸收渗透促进剂等精细化工行业中。
在生产新型聚烯烃合成润滑油的过程中，由于聚烯烃的高度支化结构，存在大量端基双键和内双键，在高温条件下不稳定，易被氧化发生分解，影响使用寿命，因此，需要进行加氢处理，使分子中的双键饱和，以保证产品具有良好的物理和化学稳定性。
目前用于合成润滑油加氢的工艺有一段式和分段式，方法主要有接触法和共沉淀法，采用的催化剂主要有雷尼镍、镍铝催化剂、钯系催化剂等。采用分段式加氢所需要的设备较多，工艺复杂，成本较高，若采取一段式加氢，在确保加氢效率的前提下，其工艺简便，大大降低催化剂和设备的使用量，降低了生产成本。接触法主要是在一段式反应内多层接触，这样无形中增加了设备的制造成本且设备构造复杂，在加氢过程中的生产工艺也不易控制，相比较而言，共沉淀法的设备要求不高，且操作简单，只需要将催化剂与基础油混合，在一定的温度、压力和搅拌速率下就可容易的控制其生产工艺。采用雷尼镍作为催化剂虽然可以达到一定的加氢效果，但是雷尼镍在空气中不稳定，遇氧气容易燃烧，给保存和生产带来很大的不便，镍铝催化剂是目前比较常用的一种催化剂，但是采用沉淀法加氢，镍铝催化剂与基础油的接触面积有限，影响了加氢效果，且镍铝催化剂极易失活。发明专利CN 102041088 A公开了一种合成润滑油基础油的加氢工艺，采用的是分段式，多种催化剂的加氢工艺，其制备过程较为复杂。CN 102304008 A 公开了一种催化聚α烯烃完全加氢合成饱和烷烃的方法，采用的是自制的Ni-Al2O3催化剂，制备过程较为复杂，能耗较高，在加氢过程中催化剂的用量也较大。CN 1351128 A公开了一种润滑油基础油加氢精制方法，采用的基础油不是全合成的基础油，使用串联的催化剂体系进行加氢处理，目的是改善润滑油基础油的光安定性和抗氧化安定性。
本发明以新型聚烯烃合成润滑油为原料，采用一段式将原料与氢化催化剂混合，在一定条件下实现加氢反应，工艺简单易操作，且成本较低，加氢效果好。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在常温常压下对新型聚烯烃合成润滑油的完全加氢的方法。
本发明的具体步骤为：氢化反应釜（简称：氢化釜）经干燥后通氮气进行排气处理，确保反应釜内为惰性气体保护环境。向氢化釜中加入一定量的有机溶剂，然后加入一定质量的氢化催化剂，再加入新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后进行充分搅拌，通入氢气，控制一定的压力和搅拌速度进行催化反应，直至氢气不再进入氢化釜中，搅拌数小时后反应结束，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。该氢化催化反应的具体条件为：
（1）该氢化催化反应温度为20～75℃；
（2）该氢化催化反应釜内的氢压为5～15 MPa；
（3）该氢化催化反应釜内压力保持0.1～1.0 MPa范围内；
（4）该氢化催化反应氢化釜搅拌速度大于300 r·min-1；
（5）该氢化催化反应规定在反应时间为2～60小时范围内；
（6）该氢化催化反应所用氢化催化剂为负载镍系催化剂、负载钯系催化剂或铂催化剂，优选Pd/C和Pd/Al2O3中的一种；
（7）该氢化催化反应所用氢化催化剂粒径为10～2000 μm；
（8）该氢化催化反应所用氢化催化剂与新型聚烯烃合成润滑油的质量比为0.005～0.03； 
（9）该氢化催化反应所用有机溶剂为环己烷/正己烷/氯苯/甲苯/二氯甲烷的一种，且用量为新型聚烯烃合成润滑油总量的1/10～1/2；
（10）该氢化催化反应加氢转化率不低于95%。
本发明中，所述的新型聚烯烃合成润滑油重均分子量为500～2000。
本发明使用简单易行的方法，实现了新型聚烯烃合成润滑油的完全加氢，分子中的烯烃双键被还原成单键，保证了新型聚烯烃合成润滑油的热稳定性及化学稳定性，且加氢转化率不低于98%。该工艺操作简便、成本低廉，是生产新型聚烯烃合成润滑油过程中简捷、安全、有效的精制工艺。值得提出的是，该加氢工艺同样也应用于PAO的精制。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述，但本发明的应用不仅局限于实施例的范围。
实施例1
10 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理1 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入0.3 L的环己烷，然后加入粒径为25 μm的Pd/C催化剂10 g，再加入5.0 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为25℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.6 MPa，搅拌速度为350 r·min-1下进行催化反应，经4 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
实施例2
10 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理1 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入1.5 L的环己烷，然后加入粒径为100 μm的Pd/C催化剂10 g，再加入5.0 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为35℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.6 MPa，搅拌速度为350 r·min-1下进行催化反应，经6 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
实施例3
10 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理1 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入1.5 L的环己烷，然后加入粒径为100 μm的Pd/Al2O3催化剂10 g，再加入5.0 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为35℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.6 MPa，搅拌速度为350 r·min-1下进行催化反应，经6 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
实施例4
300 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理10 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入30 L的二氯甲烷，然后加入粒径为500 μm的Pd/Al2O3催化剂100 g，再加入150 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为45℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.8 MPa，搅拌速度为450 r·min-1下进行催化反应，经20 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
实施例5
300 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理10 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入30 L的三氯甲烷，然后加入粒径为1000 μm的Pd/Al2O3催化剂200 g，再加入150 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为50℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.8 MPa，搅拌速度为450 r·min-1下进行催化反应，经24 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
实施例6
300 L氢化釜经干燥后通氮气进行排气处理10 min，确保反应釜内为惰性气体保护环境。首先向氢化釜中加入30 L的三氯甲烷，然后加入粒径为2000 μm的Pt/Al2O3催化剂200 g，再加入150 L新型聚烯烃合成润滑油，密封反应釜后，设定温度为60℃，充分搅拌，同时通入氢气，保证氢化釜内压力为0.8 MPa，搅拌速度为500 r·min-1下进行催化反应，经20 h后反应釜内不再进气，关闭进气阀，保持温度不变继续搅拌，直至釜内无压或压力不发生变化，新型聚烯烃合成润滑油完全氢化成烷烃。
说明书附图为加氢前后的核磁共振谱图。
图1为加氢前的核磁氢谱，化学位移在4.9-5.0 ppm出现的二重峰和5.6-5.8 ppm处的多重峰为分子端基双键上的氢峰，5.4 ppm左右出现的多重峰为分子内双键上的氢峰，2.0 ppm左右的峰为分子内双键相邻碳上的氢峰。
图2为加氢后的核磁氢谱，在上述相关化学位移处双键上的氢峰已经消失，说明双键几乎完全被还原成单键，加氢饱和成为烷烃。
以上实验结果如下表所示：
 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (11)

1.一种新型聚烯烃合成润滑油的加氢工艺，其具体步骤为：氢化反应釜经干燥后通氮气进行排气处理，确保反应釜内为惰性气体保护环境；向氢化釜中加入新型聚烯烃合成润滑油、氢化催化剂和定量的有机溶剂，然后通入氢气进行催化加氢反应，控制釜内的压力、温度、搅拌速度以及反应时间，新型聚烯烃氢化成烷烃。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应温度为20～75℃。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应氢压为5～15 MPa以控制进气速度。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：釜内压力保持0.1～1.0 MPa范围内。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：氢化反应釜搅拌速度大于300 r·min-1。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应时间为2～60小时。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所用氢化催化剂为负载镍系催化剂、负载钯系催化剂或铂催化剂，优选Pd/C和Pd/Al2O3中的一种。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所用氢化催化剂粒径为10～2000 μm。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：氢化催化剂与新型聚烯烃合成润滑油的质量比为0.005～0.03。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所用有机溶剂为环己烷/正己烷/氯苯/甲苯/二氯甲烷的一种，且用量为新型聚烯烃合成润滑油总量的1/10～1/2。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：加氢转化率不低于95%。
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