CN106967456B - 一种润滑油pao4制备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高档润滑油制备的方法,其特征在于:温度为90‑110°的1‑癸烯单体,在催化剂和引发剂的作用下,合成低粘度的PAO4基础油;本发明由高碳线性α烯烃通过三氯化铝制备获得高档润滑油,取代现有加压反应制备润滑油的方法。
Description
技术领域
本发明涉及化学品合成领域,具体地,涉及一种基础油的制备方法,更具体地,涉及一种用于汽车发动机的高档润滑油的合成方法。
技术背景
现有的汽车发动机大部分使用矿物油,然这种从原油中提炼出的基础油包含大量的化学物质。这些混合物中的大部分是芳烃化合物和石蜡烃碳化合物(润滑油中粘度随温度急变的成分)结构,这些物质降低了基础油的性质,而且其中的多环芳烃是致癌物质,并且对环境有害。故而,此类油品的使用会使得汽车发动机寿命短。
如果采用调和而成的润滑油,由于各组分之间存在相互溶解和平衡的问题,如果稍有不当则会影响润滑油的润滑或稳定性能,故而,此类调和油品也非为首选。
而全合成PAO基础油具有杰出的氧化稳定性,因为他们是完全的异构石蜡,而且没有芳族化合物和石蜡烃碳化合物(润滑油中粘度随温度急变的组分)结构。由于PAO具有优秀的氧化性及热稳定性,它被广泛的应用于精细工业品制造的领域。
在工业方面,PAO根据润滑容器的使用寿命,延长了换油周期,因此,减少了停工的损失,此外,PAO在非常低的温度下仍能保持良好的流动性,所以PAO引擎润滑油具有良好的冷启动性能。使用以PAO为基础油的润滑油,引擎能快速启动,润滑油能够在瞬间到位。
目前,现有的高粘度PAO基础油的制备方法往往选用以长碳链α烯烃单体在催化剂作用下合成不同粘度PAO基础油,现有采用茂金属作为合成PAO基础油的催化剂,价格昂贵,不利于生产,现有的以BF3、TiCl4作为PAO基础油的催化剂,虽然能达到粘度的要求,但是使用该催化剂危险系数高。另外,现有制备PAO基础油方法都需要加压反应,安全系数低。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷,本发明提供了一种用于汽车发动机的高档润滑油,它将会极大程度地延长汽车的使用寿命。
本发明提供了一种高档润滑油制备的方法,其特征在于:温度为90-110°的1-癸烯单体,在催化剂和引发剂的作用下,合成低粘度的PAO4基础油;
其中,上述助催化剂选自如下结构所示的化合物:
M选自IA族、IIA族、IIIA族金属;
R1选自碳原子数为2-8的脂肪烃;
R2选自碳原子数为2-8的脂肪烃;
R3选自碳原子数为2-8的脂肪烃。
上述引发剂为有机过氧化氢化合物。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点,即、上述R1选自碳原子数大于2的支链饱和脂肪烃;
上述R2选自碳原子数大于2的支链饱和脂肪烃;
上述R3选自碳原子数大于2的支链饱和脂肪烃。
例如:R1、R2和R3可以为结构相同或不相同的脂肪烃基团,如:乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、2-丁基、戊基、新戊基、环戊基、支链己基等。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述助催化剂选自三异丁基铝。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述引发剂选自如下结构所示的化合物:
其中,R4选自氢、碳原子数不大于8的脂肪烃;
R5选自氢、碳原子数不大于8的脂肪烃;
R6选自碳原子数不大于8的脂肪烃、苯基、苄基、芳香烃。
例如:叔丁基过氧化氢、甲基过氧化氢、苄基过氧化氢、异丙苯过氧化氢等。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述催化剂与引发剂的摩尔比为1:0.05-0.12。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述催化剂与1-癸烯单体的质量比为0.9-3:97-100。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、具体工艺方法如下所示:
将1-癸烯单体加热至90-110°后,将催化剂、引发剂投入聚合釜内,聚合反应1-2小时,得到低粘度粗产品;
上述低粘度粗产品经后处理和催化氢化反应获得目标PAO4基础油。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述1-癸烯单体为纯度大于>99%的1-癸烯。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述催化剂和/或引发剂为溶液形式;
上述催化剂的质量浓度>50%;
上述引发剂的质量浓度为10-80%;
其中,上述催化剂和/或引发剂分散或溶解于烃溶剂中;
上述烃溶剂选自沸点大于40℃的脂肪烃或芳香烃。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述后处理为:高粘度粗产品经过滤去除固体杂质,通过减压蒸馏的方式分离得到减压蒸馏产品;
上述催化氢化的过程为:减压蒸馏产品经与氢气混合加压,直接进入装有加氢催化剂的装置,进料温度160-180℃、氢气分压8-12MPa,体积空速约0.5-1h-1、氢油体积比300-500:1,经加氢催化除杂得到目标PAO4基础油。
进一步地,本发明提供的一种高档润滑油制备的方法,还具有这样的特点:即、上述1-癸烯单体能被替换为任一或任几线性α烯烃。根据α烯烃的不同,其合成的低粘度聚合物也可能不同。
本发明的作用和效果:
本发明由高碳线性α烯烃通过三氯化铝制备获得高档润滑油,取代现有加压反应制备润滑油的方法。本发明采用的工业催化剂廉价,易于获得,在反应过程中,催化剂易于处理,反应条件温和,且为常压反应。且收率较高,一般均超过80%。
通过本发明制备的高档润滑油,黏温特性好。将其作为润滑油时,其润滑性能较传统方法制造的低粘度油品提高0.8-1.2倍(如实施例1-3的产品)。当其作为调和用油时,其与其他组分的互溶效果佳,长时间的存放后不易出现分层或粘聚等现象。
在本发明中,添加了过氧化氢作为引发剂,此类引发剂在40-60°时,会逐步完成分解从而失去引发反应的作用,而在本发明中又采用,于热的烯烃溶液中添加催化剂和引发剂的方式来进行,所以,当高温情况下,引发剂进入反应之初即引发反应的发生,而随着时间的推移,引发剂被高温所分解,则会终止引发反应的进程,进而使反应发生在适当的范围内,不会出现过度反应的结果,由此来控制产品的聚合度和粘度。
此外,本发明不同于传统方案,选用高温的反应条件来制备低粘度产品。在传统方案中,为了制备低粘度的产品,往往选用40-60°的反应温度,需加压反应,且反应时间较长。而如采用高温的反应条件,则往往造成高粘度产品的结果。而在本发明中,背离传统合成的工艺,选用先将原料加热后,再加入催化剂的方案获得高纯度的低粘度产品。
此外,在本发明的优选方案中,1-癸烯优选用纯度>90%的1-癸烯,由于高纯度的1-癸烯分子结构流顺,支链产物较少,在本发明的低温低压反应条件下,其聚合反应后,所生成的POA产品粘度易控,稳定性好,润滑性能极佳,如实施例中所涉及的多款油品均可作为高档润滑油来使用。如选用纯度不高,分支较多的癸烯作为原料的情况下,由于支链烯烃的存在,在聚合的过程中,容易发生同分异构结构的单体之间无序聚合的问题,其所产生的聚合物,往往结构混乱,从而影响反应过程中,对粘度,闪点,倾点的控制,进而会导致产品润滑性能降低。
具体实施方式
实施例1
将5000g 1-癸烯化合物加热至90℃,边搅拌边加入50g三异丁基铝为催化剂,同时还分批的添加5g异丙苯过氧化氢为引发剂,于聚合釜内保温反应1个小时,生成聚癸烯粗产品。
聚癸烯粗产品经过滤去除部分三异丁基铝络合催化剂,剩余进入旋转蒸发器进行减压蒸馏,气液分离得到低聚物和未反应的1-癸烯化合物,未反应的1-癸烯化合物重新进入聚合釜发生聚合反应。
减压蒸馏产品经加压与氢气混合,直接进入装有加氢催化剂的装置,进料温度180℃、氢气分压10MPa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比500:1,经加氢催化除杂制备高档润滑油。收率91%。
实施例2
将4600g 1-癸烯化合物加热至100℃,边搅拌边加入80g三异丁基铝为催化剂,同时还分批的添加10g叔丁基过氧化氢为引发剂,于聚合釜内保温反应1.5个小时,生成聚癸烯粗产品。
聚癸烯粗产品经过滤去除部分三异丁基铝络合催化剂,剩余进入旋转蒸发器进行减压蒸馏,气液分离得到低聚物和未反应的1-癸烯化合物,未反应的1-癸烯化合物重新进入聚合釜发生聚合反应。
减压蒸馏产品经加压与氢气混合,直接进入装有加氢催化剂的装置,进料温度190℃、氢气分压12MPa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比400:1,经加氢催化除杂制备高档润滑油。收率88%。
实施例3
将4800g 1-癸烯化合物加热至110℃,边搅拌边加入60g三异丙基铝为催化剂,同时还分批的添加10g苄基过氧化氢为引发剂,于聚合釜内保温反应2个小时,生成聚癸烯粗产品。
聚癸烯粗产品经过滤去除部分三异丁基铝络合催化剂,剩余进入旋转蒸发器进行减压蒸馏,气液分离得到低聚物和未反应的1-癸烯化合物,未反应的1-癸烯化合物重新进入聚合釜发生聚合反应。
减压蒸馏产品经加压与氢气混合,直接进入装有加氢催化剂的装置,进料温度160℃、氢气分压18MPa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比300:1,经加氢催化除杂制备高档润滑油。收率81%。
Claims (10)
1.一种润滑油制备的方法,其特征在于:温度为90-110°的1-癸烯单体,在催化剂和引发剂的作用下,合成低粘度的PAO4基础油;
其中,所述催化剂选自如下结构所示的化合物:
M选自IA族、IIA族、IIIA族金属;
R1选自碳原子数为2-8的脂肪烃;
R2选自碳原子数为2-8的脂肪烃;
R3选自碳原子数为2-8的脂肪烃;
所述引发剂为有机过氧化氢化合物。
2.如权利要求1所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述R1选自碳原子数为2-8的支链饱和脂肪烃;
所述R2选自碳原子数为2-8的支链饱和脂肪烃;
所述R3选自碳原子数为2-8的支链饱和脂肪烃。
3.如权利要求1所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述引发剂选自如下结构所示的化合物:
其中,R4选自氢、碳原子数不大于8的脂肪烃;
R5选自氢、碳原子数不大于8的脂肪烃;
R6选自碳原子数不大于8的脂肪烃、苯基、苄基、芳香烃。
4.如权利要求1所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述催化剂与引发剂的摩尔比为1:0.05-0.12。
5.如权利要求1所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述催化剂与1-癸烯单体的质量比为0.9-3:97-100。
6.如权利要求1-5任一所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于,具体工艺方法如下所示:
将1-癸烯单体加热至90-110°后,将催化剂、引发剂投入聚合釜内,聚合反应1-2小时,得到低粘度粗产品;
所述低粘度粗产品经后处理和催化氢化反应获得目标PAO4基础油。
7.如权利要求6所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述1-癸烯单体为纯度大于>99%的1-癸烯。
8.如权利要求6所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述催化剂和/或引发剂为溶液形式;
所述催化剂的质量浓度>50%;
所述引发剂的质量浓度为10-80%;
其中,所述催化剂和/或引发剂分散或溶解于烃溶剂中;
所述烃溶剂选自沸点大于40℃的脂肪烃或芳香烃。
9.如权利要求6所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述后处理为:高粘度粗产品经过滤去除固体杂质,通过减压蒸馏的方式分离得到减压蒸馏产品;
所述催化氢化的过程为:减压蒸馏产品经与氢气混合加压,直接进入装有加氢催化剂的装置,进料温度160-180℃、氢气分压8-12MPa,体积空速0.5-1h-1、氢油体积比300-500:1,经加氢催化除杂得到目标PAO4基础油。
10.如权利要求1所述的一种润滑油制备的方法,其特征在于:
所述1-癸烯单体能被替换为任一种或任几种 的线性α烯烃。
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