CN105969420A - 一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法。该制备方法包括如下步骤：减压馏分油与芳烃油混合得到原料油；原料油从抽提塔的下部进入抽提塔，与从抽提塔的上部进入的溶剂通过逆流接触进行溶剂精制，在抽提塔的塔顶得到精制液，经回收溶剂得到精制油，即为橡胶增塑剂。橡胶增塑剂的理化参数如下：苯胺点小于92℃；CA值高于12％；苯并(a)芘含量低于1mg/kg；多环芳烃含量不大于3％；致癌性多环芳烃总含量低于10mg/kg，致癌性多环芳烃为苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽和二苯[a,h]并蒽。本发明方法具有极为明显的收率优势；相对于加氢处理工艺，本发明方法由于采用溶剂精制，设备投资小，操作费用低，原料的适应性更好。

Description

一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法，属于石油加工领域。
背景技术
多环芳烃是指两环及两环以上的芳香烃类化合物，这些物质可以被二甲基亚砜(DMSO)精制出来。通常，在橡胶轮胎工业大量使用的芳烃油中含有大量的多环芳烃，这些物质在为轮胎提供了一定使用性能的同时也向环境大量释放着有害物质多环芳烃，对环境及人体健康构成了巨大的威胁。因此，西方发达国家纷纷出台政策限制芳烃油的使用。2010年1月1日实施的欧盟REACH法规中就明确规定：直接投入市场的添加油或用于制造轮胎的填充油(或操作油)应符合以下技术参数：苯并芘(BaP)含量应低于1mg/kg，同时8种PAHs(BaP、BeP、BaA、CHR、BbFA、BjFA、BkFA和DBAhA)总含量应低于10mg/kg。如果不满足上述要求，则此种填充油不得投放市场和用于轮胎或轮胎部件的生产。这项规定对轮胎业上下游均产生了极大的影响。
国内外各种芳烃油的替代工作均已初见成效。目前，在国内市场上同时存在着以德国H&R集团的TDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts)产品为代表的石蜡基型低稠环橡胶增塑剂和以中海油旗下中海沥青股份有限公司产品为代表的环烷基型低稠环芳烃含量橡胶增塑剂产品。德国H&R集团是世界上首家生产出的轮胎用低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的企业，而中海沥青股份有限公司则是国内率先实现低稠环芳烃含量橡胶增塑剂国产化的企业，采用了其自己开发的低稠环芳烃含量橡胶增塑剂专利。
中国专利“芳烃橡胶增塑剂及其生产方法”(专利号：200810224694.1)及中国专利“一种芳烃橡胶增塑剂及其生产方法”(专利号200810224695.6)公开了以溶剂二次抽提工艺为基础的低稠环芳烃含量橡胶增塑剂制造方法，但是该方法存在着产品收率低的缺点，生产成本较高。公开文献《NAP10环保轮胎橡胶增塑剂的开发及应用》报道了一种使用加氢处理工艺制备低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的方法，该工艺具有较高的收率，但是受限于装置投资以及原料苛刻等因素，国内未见其他厂家应用。国内也有通过常规溶剂精制的方法生产环保橡胶增塑剂的厂家，但是普遍存在着芳碳率低、收率低且质量难以控制的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法，本发明制备方法对于原料具有更好的适应性，能够在保证产品质量的同时获得超高的产品收率，而且工艺简单，仅需一次抽提即能得到产品，操作灵活，设备投资小，具有十分广阔的应用前景。
本发明所提供的低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法，包括如下步骤：
减压馏分油与芳烃油混合得到原料油；所述原料油和溶剂进入至抽提塔内进行溶剂精制，在所述抽提塔的塔顶得到精制液，经回收溶剂得到精制油，即为所述橡胶增塑剂。
本发明提供的制备方法，首先选取具有合适馏程和运动粘度的减压馏分油，然后将该减压馏分油与芳烃油按照一定比例混合，选择合适的温度进行强制混合得到原料油，使减压馏分油与芳烃油充分混合，以保证后续操作能达到理想效果。对原料油进行溶剂精制，在适宜的操作条件下，使原料油能与溶剂进行充分接触，脱除原料油中的大部分多环芳烃，得到抽提塔顶精制液，此精制液去除溶剂后即是目标产品-超高收率低稠环芳烃含量橡胶增塑剂。
上述的制备方法中，所述橡胶增塑剂的理化参数如下：
苯胺点小于92℃；
CA(芳香碳率)值高于12％，本发明实施例1-5制备得到的橡胶增塑剂的CA值分别为13.5％、12.2％、15.3％、25.3％和13.1％；
苯并(a)芘含量低于1mg/kg，本发明实施例1-5制备得到的橡胶增塑剂的BaP含量分别为未检出、0.5mg/kg、0.7mg/kg、0.6mg/kg和未检出；
多环芳烃(PCA)含量不大于3％，本发明实施例1-5制备得到的橡胶增塑剂的多环芳烃含量分别为2.23％、2.67％、2.89％、2.62％和2.15％；
致癌性多环芳烃(PAHs)总含量低于10mg/kg，本发明实施例1-5制备得到的橡胶增塑剂的PAHs含量分别为2.4mg/kg、4.9mg/kg、7.6mg/kg、4.8mg/kg和7.0mg/kg，所述致癌性多环芳烃为苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽和二苯[a,h]并蒽。
上述的制备方法中，所述减压馏分油为炼油工业上常见的经过加氢精制、溶剂精制、白土精制等工业上常见的一种或者几种预处理工艺处理后得到的减压馏分油；
所述减压馏分油的100℃运动粘度范围可为6mm2/s～30mm2/s，具体可为6mm2/s～10mm2/s、15mm2/s～24mm2/s或24mm2/s～30mm2/s；
所述减压馏分油为减二线馏分油、减三线馏分油和减四线馏分油中的至少一种。
上述的制备方法中，所述芳烃油为炼油工业上经溶剂精制、催化裂化、减粘裂化、热裂化或加氢裂化处理等工艺得到的富含芳烃的芳烃油，是一种精制副产物；
所述芳烃油的理化参数如下：
芳香烃含量高于30％，如50％～80％，具体可为50％、60％、65％、75％或80％；
100℃运动粘度为8mm2/s～50mm2/s，具体可为8mm2/s、28mm2/s、30mm2/s或50mm2/s；
开口闪点大于等于200℃，具体可为200℃、220℃、230℃或250℃；
所述芳烃油中胶质和沥青质的含量不大于0.2％，具体可为0.05％、0.1％、0.15％或0.2％。
上述的制备方法中，所述原料油从抽提塔的下部进入所述抽提塔，与从所述抽提塔的上部进入的所述溶剂通过逆流接触进行溶剂精制。
上述的制备方法中，所述溶剂精制的条件如下：
所述抽提塔塔顶的温度可为60～100℃，具体可为80～90℃、80℃或90℃；
所述抽提塔塔底的温度可为40～80℃，具体可为50～60℃、50℃或60℃；
所述原料油中，所述减压馏分油与所述芳烃油的质量比可为0.5～3：1，具体可为0.5～2：1、0.5～1.5：1、1.5～3：1、1.5～2：1、2～3：1、0.5：1、1.5：1、2：1或3：1；
所述溶剂与所述原料油的进料质量比可为0.8～2.5：1，具体可为0.8～1.8：1、0.8～1.5：1、0.8～1：1、1～2.5：1、1～1.8：1、1～1.5：1、1.5～2.5：1、1.5～1.8：1、1.8～2.5：1、08：1、1：1、1.5：1、1.8：1或2.5：1。
上述的制备方法中，所述溶剂可为糠醛、N-甲基吡咯烷酮和苯酚中至少一种。
上述的制备方法中，所述芳烃油与所述减压馏分油混合的方式为调和罐调和混合、搅拌混合或静态混合器混合。
本发明制备方法具有如下优点：
1、将适宜馏分的减压馏分油与富含芳烃的芳烃油进行充分混合，得到芳烃含量大于30％的原料油，通过一次溶剂精制除去绝大部分致癌性多环芳烃，从而获得了一种低稠环芳烃含量的橡胶增塑剂，并且产品具有远高于一般溶剂精制产品的收率。
2、由于减压馏分油和芳烃油的强制混合得到充分溶合的均相混合原料—原料油，相当于变相的提高了溶剂对多环芳烃的选择性，降低了溶剂对单环芳烃的溶解性。经过溶剂一次萃取抽提选择性除去多环芳烃，从而使最终产品满足环保要求的同时也获得了较高的芳碳率。相对于溶剂二次抽提的方法，本发明方法具有极为明显的收率优势；相对于加氢处理工艺，本发明方法由于采用溶剂精制，设备投资小，操作费用低，原料的适应性更好。
附图说明
图1为本发明低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法的流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例1-5按照图1所示的流程进行制备：加热到一定温度的减压馏分油与芳烃油按一定比例进入混合器，通过控制适宜的混合条件，使减压馏分油与富含芳烃的芳烃油进行强制混合，保证混合充分较为关键。合格的混合油经过换热后进入溶剂精制装置抽提塔进行溶剂精制去除大部分多环芳烃得到抽提塔顶精制液，所得到的精制液除去溶剂即是低稠环芳烃含量橡胶增塑剂。
具体实施例如下，其试验结果见表1。
实施例1、
以经减压蒸馏获得减二线馏分油，控制指标100℃运动粘度为6～10mm2/s；此减二线馏分油与芳烃油在混合器中进行充分混合，混合条件为减二线馏分油与芳烃油混合质量比0.5：1；混合油经溶剂精制装置抽提塔浅度精制得到抽提塔顶精制液，此精制液经过溶剂回收后得到精制油，其中溶剂精制温度为：塔顶部温度度为80℃，塔底部温度度为50℃，剂油比1.8：1。
本实施例中，芳烃油的理化参数为：
芳香烃含量为60％；
100℃运动粘度为8mm2/s；
开口闪点为200℃
其中胶质和沥青质的含量为0.05％。
实施例2、
以经减压蒸馏获得减三线馏分油，控制指标100℃运动粘度为15～24mm2/s；此减三线馏分油与芳烃油在混合器中进行充分混合，混合条件为减三线馏分油与芳烃油混合质量比2.0：1；混合油经溶剂精制装置抽提塔浅度精制得到抽提塔顶精制液，此精制液经过溶剂回收后得到精制油，其中溶剂精制温度为：塔顶部温度度为90℃，塔底部温度度为60℃，剂油比1.5：1。
本实施例中，芳烃油的理化参数为：
芳香烃含量为50％；
100℃运动粘度为28mm2/s；
开口闪点为220℃；
其中胶质和沥青质的含量为0.1％。
实施例3、
以经减压蒸馏获得减三线馏分油，控制指标100℃运动粘度为15～24mm2/s；此减三线馏分油与芳烃油在混合器中进行充分混合，混合条件为减三线馏分油与芳烃油混合质量比3.0：1；混合油经溶剂精制装置抽提塔浅度精制得到抽提塔顶精制液，此精制液经过溶剂回收后得到精制油，其中溶剂精制温度为：塔顶部温度度为90℃，塔底部温度度为60℃，剂油比1.0：1。
本实施例中，芳烃油的理化参数为：
芳香烃含量为75％；
100℃运动粘度为30mm2/s；
开口闪点为230℃；
其中胶质和沥青质的含量为0.15％。
实施例4、
以经减压蒸馏获得减三线馏分油，控制指标100℃运动粘度为15～24mm2/s；此减三线馏分油与芳烃油在混合器中进行充分混合，混合条件为减三线馏分油与芳烃油混合质量比1.5：1；混合油经溶剂精制装置抽提塔浅度精制得到抽提塔顶精制液，此精制液经过溶剂回收后得到精制油，其中溶剂精制温度为：塔顶部温度度为80℃，塔底部温度度为50℃，剂油比0.8：1。
本实施例中，芳烃油的理化参数为：
芳香烃含量为80％；
100℃运动粘度为30mm2/s；
开口闪点为250℃；
其中胶质和沥青质的含量为0.2％。
实施例5、
以经减压蒸馏获得减四线馏分油，控制指标100℃运动粘度为24～30mm2/s；此减四线馏分油与芳烃油在混合器中进行充分混合，混合条件为减四线馏分油与芳烃油混合质量比1.5：1；混合油经溶剂精制装置抽提塔浅度精制得到抽提塔顶精制液，此精制液经过溶剂回收后得到精制油，其中溶剂精制温度为：塔顶部温度度为80℃，塔底部温度度为50℃，剂油比2.5：1。
本实施例中，芳烃油的理化参数为：
芳香烃含量为65％；
100℃运动粘度为50mm2/s；
开口闪点为220℃；
其中胶质和沥青质的含量为0.05％。
上述实施例1～5是本发明的具体实施表现，表1中列出了实施例1～5所获得产品的数据(收率是相对于减压馏分油)，比较例1是采用两次糠醛精制生产低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的典型例子(其中溶剂精制条件与实施例1相同)，比较例2是采用加氢处理生产低稠环芳烃含量橡胶增塑(如中石油克拉玛依石化公司采用的方法)剂的典型例子。
表1实施例与比较例产品性质对比
从实施例1-5与比较例1可以看出，除苯胺点略高外，产品的其他性质相当，但是实施例1-5的产品收率显著高于比较例，二者差异明显，体现了本发明制备方法的先进性。从实施例1-5与比较例2可以看到，产品性质和收率都有一定优势，而且二者生产工艺完全不同，体现了发明本制备方法的新颖性。
实施例1-5制备的低稠环芳烃性质可以看出，低稠环芳烃含量橡胶增塑剂其芳碳含量高，PCA不大于3％，BaP质量含量小于1mg/kg，八种稠环芳烃质量含量小于10mg/kg的满足欧盟REACH法规要求的橡胶增塑剂。

Claims (8)

1.一种低稠环芳烃含量橡胶增塑剂的制备方法，包括如下步骤：
减压馏分油与芳烃油混合得到原料油；所述原料油和溶剂进入至抽提塔内进行溶剂精制，在所述抽提塔的塔顶得到精制液，经回收溶剂得到精制油，即为所述橡胶增塑剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述橡胶增塑剂的理化参数如下：
苯胺点小于92℃；
CA值高于12％；
苯并(a)芘含量低于1mg/kg；
多环芳烃含量不大于3％；
致癌性多环芳烃总含量低于10mg/kg，所述致癌性多环芳烃为苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽和二苯[a,h]并蒽。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述减压馏分油的100℃运动粘度范围为6mm2/s～30mm2/s；
所述减压馏分油为减二线馏分油、减三线馏分油和减四线馏分油中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述芳烃油的理化参数如下：
芳香烃含量高于30％；
100℃运动粘度为8mm2/s～50mm2/s；
开口闪点大于等于200℃；
所述芳烃油中胶质和沥青质的含量不大于0.2％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述原料油从抽提塔的下部进入所述抽提塔，与从所述抽提塔的上部进入的所述溶剂通过逆流接触进行溶剂精制。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂精制的条件如下：
所述抽提塔塔顶的温度为60～100℃；
所述抽提塔塔底的温度为40～80℃；
所述原料油中，所述减压馏分油与所述芳烃油的质量比为0.5～3：1；
所述溶剂与所述原料油的进料质量比为0.8～2.5：1。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为糠醛、N-甲基吡咯烷酮和苯酚中至少一种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述芳烃油与所述减压馏分油混合的方式为调和罐调和混合、搅拌混合或静态混合器混合。
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CN113663617A (zh) * 2021-08-13 2021-11-19 中海沥青股份有限公司 一种低粘度冷冻机油基础油及其制备方法和应用

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