CN105985822B - 一种柴油润滑性改进剂的制备方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
一种柴油润滑性改进剂的制备方法，将直链羧酸和芳香羧酸加入到反应釜中，搅拌混合均匀，同时开始通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到50℃以上时，加入多元醇，在160℃～220℃反应4‑12小时，然后加入胺，在160℃～220℃继续反应4‑12小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
Description
技术领域
本发明涉及柴油领域，尤其是涉及柴油润滑性添加剂的制备方法和应用。
背景技术
随着人们环保意识的不断增强和各国相关环保法规的不断出台，环保和汽车行业对柴油质量提出了越来越高的要求，柴油中的硫含量受到了严格的限制，低硫化已经成为柴油发展的必然趋势。我国生产的车用柴油满足车用柴油(Ⅲ)标准要求，该标准规定产品的硫含量不大于350mg/kg；仅北京、上海和广州等地区销售的车用柴油满足车用柴油(Ⅳ)的质量指标要求。2013年2月7日我国颁布实施了GB 19147-2013《车用柴油(Ⅳ)》国家标准，要求自2015年1月1日起，全国范围内生产销售的车用柴油都要满足车用柴油(Ⅳ)的质量指标要求，硫含量要求降低到50mg/kg以内。
为了生产低硫柴油，炼油厂一般采用加氢工艺将各种组分油进行加氢处理以减少柴油中的硫含量。然而随着硫含量的进一步降低，却出现了人们所不希望出现的负面效应，这主要表现在柴油的润滑性降低(发动机系统磨损增大)、油品储存安定性变差和颜色变深三个方面。这是低硫化过程中必须引起注意并尽可能予以同步解决的问题。
降低柴油的硫含量可导致柴油的润滑性降低，这是因为柴油中天然的抗磨组份含氧化合物、含氮化合物和芳烃类化合物等在加氢精制过程中被脱除，从而降低了燃料对发动机喷射系统的润滑能力，导致发动机的燃料喷射系统，如高压分配泵、管道喷射泵和喷嘴等部件过早地损坏。
我国车用柴油规格中不但对柴油的硫含量进行了规定，同时也对柴油的润滑性能提出了要求。其中我国车用柴油(Ⅲ)和车用柴油(Ⅳ)均要求润滑性(校正磨痕直径(60℃))不大于460μm。为了满足该标准的要求,国内各炼厂已经开始在销售的油品中添加柴油润滑性添加剂,产品有酸性产品和中性产品两类,由于酸性产品的价格相对便宜，不少炼厂以低价的酸性产品(如环烷酸等)为主要添加类型，增加了油品酸度。
发明内容
本发明的目的研制一种低硫柴油润滑性添加剂产品，产品具有酸值低、润滑性能好的特点。
本发明提供一种柴油润滑性改进剂的制备方法，包括如下步骤：
将直链羧酸和芳香羧酸加入到反应釜中，搅拌混合均匀，同时开始通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到50℃以上时，加入多元醇，在160℃～220℃反应4-12小时，然后加入胺，在160℃～220℃继续反应4-12小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
该反应制备的产品，提高了直链羧酸衍生物的润滑能力，降低了芳香羧酸衍生物的倾点，产品常温下为液体，低温不分层，提高了产品的适应性，可适用于多种柴油，大幅度降低油品的磨痕直径。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，以重量份数计，优选的是直链羧酸100份，芳香羧酸2～100份，多元醇2～20份，胺2～20份。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，以重量份数计，更优选的是直链羧酸100份，芳香羧酸为5～50份，多元醇为5～15份，胺为5～15份。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，直链羧酸中烷基的碳原子数优选为6-60个，更优选为12-32个。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，直链羧酸优选自由油酸、亚油酸、硬脂酸、羊油酸、羊脂酸、羊腊酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十二碳烯酸、十四碳烯酸、十六碳烯酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸所构成的群组中的至少一种。
直链羧酸的特征在于烷基的碳原子数为6-60个，最优为12-32个，该羧酸可以为不饱和羧酸，也可以是饱和羧酸，可以是单羧基羧酸，也可以是多羧基羧酸,也可以是这些羧酸的混合物。这些羧酸包括油酸、亚油酸、硬脂酸、羊油酸、羊脂酸、羊腊酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十二碳烯酸、十四碳烯酸、十六碳烯酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、二聚酸、及含有12个至18个碳原子的脂肪族二羧酸等。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，芳香羧酸的结构中优选至少含有一个芳香环，芳香环上含有碳原子数优选为1-18的烷基或含有1-2个羟基。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，芳香羧酸优选自由苯甲酸、邻苯二甲酸、苯乙酸、间甲基苯甲酸、水杨酸、肉桂酸、咖啡酸、没食子酸、原儿茶酸、香草酸、绿原酸、阿魏酸所构成的群组中的至少一种。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，多元醇优选至少含有2个羟基。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，多元醇优选自由乙二醇、丙三醇、季戊四醇、聚乙二醇所构成的群组中的至少一种。
本发明所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其中，所述胺的结构中优选含有4-24个碳原子；胺的结构中优选含有1-3个羟甲基、羟乙基或羟丙基。
胺包括己胺、十六胺、十八胺、二乙胺、己二胺、乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、多烯多胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。
产品的加剂量为50～500mg/Kg，优选为100～200mg/Kg，产品可用于硫含量低于350mg/Kg的低硫柴油、也可用于硫含量低于10mg/Kg的超低硫柴油，产品还可以用于凝点低于-35℃的低凝柴油，且产品还可以用于加氢柴油的组分油，提高组分油的润滑性。
产品的润滑性能可以通过高频往复试验机测试，高频往复试验机的主要工作原理是在电磁振荡器的带动下，上试件在负荷下作高频短冲程往复运动，下试件固定在油盒里，上下试件的接触部位全浸在试验燃料中，试验结束后通过测量形成的磨斑来评定试验燃料的润滑性，磨斑越小，则说明柴油的润滑性越好。我国车用柴油要求油品的磨斑直径不大于460μm，本研制的产品可以使柴油的磨痕直径由460～800μm降低至200～400μm。
该工艺得到的产品倾点低，产品低温性能好，倾点低于-10℃，低温储存性能好，产品在0℃时不分层。产品润滑性能好，适应性广，可用于硫含量低于350mg/Kg的低硫柴油、也可用于硫含量低于10mg/Kg的超低硫柴油，产品还可以用于凝点低于-35℃的低凝柴油，且产品还可以用于加氢柴油的组分油，提高组分油的润滑性。
本发明研制的产品具有以下优点：
(1)产品酸值低，酸值低于10mgKOH/g,市售产品的酸值通常在20-220mgKOH/g；
(2)产品低温性能好，倾点低于-10℃，低温储存性能好，产品在0℃时不分层，市售产品在0℃常会发生分层现象；
(3)产品的润滑能力强、加剂量低、适应性广，产物与单一直链羧酸衍生物相比具有更好的润滑能力，加剂量一般为50～200mg/Kg,产品可用于硫含量低于350mg/Kg的低硫柴油、也可用于硫含量低于10mg/Kg的超低硫柴油，产品还可以用于凝点低于-35℃的低凝柴油，且产品还可以用于加氢柴油的组分油，提高组分油的润滑性。
附图说明
图1为实施方式的柴油润滑性改进剂的制备方法流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
柴油润滑性改进剂的制备方法中各原料的用量：
在本发明中，对柴油润滑性改进剂的制备方法中各原料的用量并无特别限定，通常以重量份数计，直链羧酸100份，芳香羧酸2～100份，多元醇2～20份，胺2～20份；优选的是以重量份数计，直链羧酸100份，芳香羧酸为5～50份，多元醇为5～15份，胺为5～15份。
如果芳香羧酸小于2份，由于芳香羧酸用量过少，造成产品的润滑性能变差，而芳香羧酸大于100份，由于芳香羧酸用量过多，造成产品的低温流动性变差，并无其他有效果。
如果多元醇小于2份，由于多元醇用量过少，造成产品的酸值变大，而多元醇大于20份，由于多元醇用量过多，造成产品的润滑性能变差。
如果胺小于2份，由于胺用量过少，造成产品的酸值变大，而胺大于20份，由于胺用量过多，造成产品的低温流动性变差，并无其他有效果。
直链羧酸中烷基的碳原子数：
在本发明中，对直链羧酸中烷基的碳原子数并无特别限定，通常直链羧酸中烷基的碳原子数为6-60个，直链羧酸中烷基的碳原子数优选为12-32个；通常直链羧酸选自由油酸、亚油酸、硬脂酸、羊油酸、羊脂酸、羊腊酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十二碳烯酸、十四碳烯酸、十六碳烯酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸所构成的群组中的至少一种。
芳香羧酸：
在本发明中，对芳香羧酸并无特别限定，通常芳香羧酸的结构中至少含有一个芳香环，芳香环上含有碳原子数为1-18的烷基或含有1-2个羟基，通常芳香羧酸选自由苯甲酸、邻苯二甲酸、苯乙酸、间甲基苯甲酸、水杨酸、肉桂酸、咖啡酸、没食子酸、原儿茶酸、香草酸、绿原酸、阿魏酸所构成的群组中的至少一种。
多元醇：
在本发明中，对多元醇并无特别限定，通常多元醇至少含有2个羟基，可以列举为乙二醇、丙三醇、季戊四醇和聚乙二醇所构成的群组中的至少一种。
胺：
在本发明中，对胺并无特别限定，通常所述胺的结构中含有4-24个碳原子；胺的结构中含有1-3个羟甲基、羟乙基或羟丙基。
实施例1
在反应釜中加入80份的亚油酸、20份的肉桂酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入8份乙二醇，在180℃反应6小时候后，加入6份二乙醇胺，180℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例2
在反应釜中加入90份的亚油酸、10份的肉桂酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入8份丙三醇，在200℃反应6小时候后，加入6份二乙醇胺，200℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例3
在反应釜中加入90份的亚油酸、10份的肉桂酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入8份丙三醇，在200℃反应6小时候后，加入4份二乙醇胺，200℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例4
在反应釜中加入95份的亚油酸、5份的水杨酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入8份丙三醇，在200℃反应6小时候后，加入6份四乙烯五胺，200℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例5
在反应釜中加入95份的亚油酸、5份的水杨酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入8份聚乙二醇，在200℃反应6小时候后，加入6份四乙烯五胺，200℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例6
在反应釜中加入50份的亚油酸、50份的油酸、2份的苯乙酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入2份乙二醇，在160℃反应12小时候后，加入20份二乙醇胺，220℃继续反应4小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
实施例7
在反应釜中加入25份的亚油酸、25份的油酸、50份的水杨酸，室温下搅拌混合均匀后通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到60℃，加入10份丙三醇，在220℃以上反应4小时候后，加入1份二乙醇胺，160℃继续反应12小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂。
将实施例1至实施例7进行倾点、酸值测试，并以200mg/Kg的加剂量加入到硫含量为287mg/Kg的0号低硫柴油中，使用高频往复试验机进行润滑性能测试，空白低硫柴油的磨斑直径为566μm，测试结果见表1。做为对比把市场收集到6个国内外柴油润滑性添加剂也进行了分析和性能评定。
表1 柴油润滑性添加剂的理化分析和润滑性评定结果
| 样品名称 | 倾点，℃ | 酸值，mgKOH/g | 磨斑直径，μm |
| 实施例1 | -15 | 3.5 | 321 |
| 实施例2 | -18 | 1.8 | 325 |
| 实施例3 | -21 | 1.2 | 355 |
| 实施例4 | -15 | 1.6 | 320 |
| 实施例5 | -18 | 2.5 | 335 |
| 实施例6 | -18 | 2.1 | 346 |
| 实施例7 | -15 | 3.8 | 352 |
| 对比剂1 | -12 | 208 | 373 |
| 对比剂2 | -6 | 106 | 556 |
| 对比剂3 | -15 | 207 | 322 |
| 对比剂4 | -15 | 205 | 447 |
| 对比剂5 | -4 | 33.9 | 400 |
| 对比剂6 | -9 | 162 | 399 |
从表1中的数据可以看出，实施例产品的倾点均低于-10℃，酸值均低于10mgKOH/g，产品的磨斑直径均低于400μm，与市售柴油润滑改进剂相比具有较好的低温性能，较低的酸值和较好的润滑性能。
将实施例1的产品分别以100mg/Kg及以150mg/Kg的加剂量加入上述低硫柴油中，使用高频往复试验机进行润滑性能测试，得到磨斑直径分别为368μm和335μm，使柴油了满足磨斑直径不大于460μm的要求，说明该产品可以以较低的加剂量加入到柴油中使用。
将实施例1的产品以200mg/Kg的加剂量加入到硫含量为7.5mg/Kg的超低硫柴油中，使用高频往复试验机进行润滑性能测试，超低硫空白柴油的磨斑直径为612μm，加剂后磨斑直径为357μm，说明该产品可以用于硫含量低于10mg/Kg的超低硫柴油。
将实施例1的产品以200mg/Kg的加剂量加入到硫含量为96mg/Kg的-35号低凝柴油中使用高频往复试验机进行润滑性能测试，低凝空白柴油的磨斑直径为658μm，加剂后磨斑直径为362μm，说明该产品可以用于低凝低硫柴油中。
Claims (3)
1.一种柴油润滑性改进剂的制备方法，其特征在于，
将直链羧酸和芳香羧酸加入到反应釜中，搅拌混合均匀，同时开始通入氮气，缓慢加热，当反应温度升到50℃以上时，加入多元醇，在160℃～220℃反应4-12小时，然后加入胺，在160℃～220℃继续反应4-12小时，反应结束后，停止加热，冷却至室温后，得到液体柴油润滑性改进剂；
以重量份数计，直链羧酸100份，芳香羧酸2～100份，多元醇2～20份，胺2～20份；
所述直链羧酸选自由油酸、亚油酸、硬脂酸、羊油酸、羊脂酸、羊腊酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十二碳烯酸、十四碳烯酸、十六碳烯酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸所构成的群组中的至少一种；
所述芳香羧酸选自由苯甲酸、邻苯二甲酸、苯乙酸、间甲基苯甲酸、水杨酸、肉桂酸、咖啡酸、没食子酸、原儿茶酸、香草酸、绿原酸、阿魏酸所构成的群组中的至少一种；
所述多元醇至少含有2个羟基；
所述胺的结构中含有4-24个碳原子；胺的结构中含有1-3个羟甲基、羟乙基或羟丙基。
2.如权利要求1所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其特征在于，以重量份数计，直链羧酸100份，芳香羧酸为5～50份，多元醇为5～15份，胺为5～15份。
3.如权利要求1所述的柴油润滑性改进剂的制备方法，其特征在于，多元醇选自由乙二醇、丙三醇、季戊四醇、聚乙二醇所构成的群组中的至少一种。
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