CN107118798A - 一种环保全封闭冷冻机油基础油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种环保全封闭冷冻机油基础油及其制备方法，该基础油是由加氢基础油和芳烃化合物混合后获得，其中，加氢基础油40℃运动黏度为20‑100mm2/s，%CA为0；芳烃化合物40℃运动黏度为10‑200mm2/s，%CA为5‑50%；本发明所涉及的生产工艺环保清洁，无废糠醛、废白土等“三废”产生，不会危害人体健康和污染环境；所获得的全封闭冷冻机油与氟里昂HCFC制冷剂具有优良的相溶性，能够避免油‑剂过早分离而造成制冷循环工作中的机械故障和影响传热效率。

Description

一种环保全封闭冷冻机油基础油及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油化工领域，特别是一种环保全封闭冷冻机油基础油及其制备方法。
背景技术
近年来汽车、家电行业的高速发展带动了空调冰箱压缩机制造业的繁荣，进而刺激了全封闭冷冻机油的需求增长。全封闭冷冻机油是一种封闭式制冷压缩机专用润滑油。全封闭冷冻机油与压缩机、电动机置于同一个密封机壳内，在压缩机运行过程中起润滑、密封、散热和电绝缘的作用，以提高压缩机的机械效率和使用可靠性。保障压缩机正常运行的因素除了制造压缩机的机械材料、装配质量，还包括制冷系统中的冷冻机油，其质量也是直接影响整个压缩机的工作效率和使用寿命。
随着空调用全封闭制冷压缩机输出功率和性能系数（COP）的提高，对配套用全封闭冷冻机油的烃组成、黏温性能、低温性能和热/化学稳定性等要求更高。目前适用于以HCFC、HFC和HC类为工质的全封闭冷冻机油生产工艺有传统组合工艺和全氢组合工艺两类，其中传统生产工艺多采用“常减压蒸馏-糠醛精制-白土补充精制”组合工艺或“常减压蒸馏-中压加氢精制-白土补充精制”组合工艺，这类传统工艺生产的全封闭冷冻机油含有适量芳烃化合物，但存在的缺点是工艺中涉及的溶剂会对人体健康有害，同时产生的废溶剂和废白土会对环境造成污染；第二类为“常减压蒸馏-加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制”全氢组合工艺（参见“高压加氢工艺生产冷冻机油研究”，熊春珠等），该工艺绿色环保，不会产生废污染物造成环境污染，但得到的全封闭冷冻机油属于深度精制的无芳烃油品，该类产品与HCFC（如R12、R22）制冷剂的相溶性较差，这会影响压缩机的传热性能，影响制冷压缩机的正常运转。
中国专利CN101684416A公开了一种空调冷冻机油基础油的生产方法，其通过三段加氢生成油中大于360℃的馏分经过临氢降凝和白土补充精制组合工艺，制备出满足以氟里昂HCFC为制冷剂的空调冷冻机油基础油，但该方法涉及的白土吸附工艺会产生一定量废白土，会带来环境污染问题，同时吸附工艺会降低目的产品的收率。
中国专利CN1260824A公开了的冷冻机油组合物中的烃类基油包括环烷烃类或链烷烃类矿物油、烯烃聚合物、萘化合物、烷基苯或其二种以上的混合物等。矿物油采用脱溶剂、溶剂萃取、氢化分解、溶剂脱蜡、接触脱蜡、氢化精制、硫酸洗涤、白土处理中的一种或二种以上精制手段适当组合；但该发明中涉及的工艺过程繁琐，所使用的溶剂精制、硫酸洗涤工艺所用溶剂和硫酸具有一定挥发性和腐蚀性，会增加安全生产风险、人体健康危害和环境污染。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种满足以氟利昂HCFCs为制冷剂的全封闭冷冻机油基础油及其制备方法，本发明是这样实现的：
一种环保全封闭冷冻机油基础油，其是由加氢基础油和芳烃化合物组成；其中，所述加氢基础油40℃运动黏度为20-100mm2/s，%CA为0；所述芳烃化合物40℃运动黏度为10-200mm2/s，%CA为5-50%。
优选的，本发明所述的环保全封闭冷冻机油基础油中，以质量百分数计，加氢基础油占10%-95%。
如本发明所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法，其具体步骤如下：
1）制备加氢基础油
以环烷基原油为原料，采用常减压蒸馏工艺得到>450℃减压馏份油，再通过加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制的全氢组合工艺，250-300℃分馏得到加氢基础油；
2）制备芳烃化合物
所述芳烃化合物为烷基苯类化合物或烷基萘类化合物中的一种或二者的混合；
3）80-100℃将加氢基础油和芳烃化合物按比例混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油。
优选的，本发明所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法中，步骤2）所述烷基苯类化为工业直链烷基苯、重烷基苯或二烷基苯中的一种或多种；所述烷基萘类化合物为SynNaph -AN或SynNaph -AB中的一种或两种。
优选的，本发明所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法中，步骤1）所述加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制的全氢组合工艺是指：
加氢处理段-临氢降凝段：反应氢分压8-18MPa，反应温度300-400℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比500：1-3000:1；
加氢补充精制段：反应氢分压8-18MPa，反应温度200-300℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比200：1-1000:1。
本发明所使用的芳烃化合物为市售烷基苯类或烷基萘类化合物，其中烷基苯类化合物可以使用如山东寿光市驰骋工贸有限责任公司市售的工业直链烷基苯和0号/1号/2号重烷基苯、上海纳克润滑技术有限公司市售的二烷基苯（Synnaph DAB系列）产品中的一种或多种；烷基萘类化合物可使用如SynNaph -AN系列、和SynNaph -AB系列产品，只要确保混合所获得的芳烃化合物40℃运动黏度为10-200mm2/s，%CA为5-50%，均可实现发明之目的。
本发明中，技术术语“%CA”是指芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率；“40℃运动黏度”是按照国标GB/T265测定所得。
本发明克服目前冷冻机油传统生产工艺涉及的糠醛、白土对人体和环境的污染问题，通过加入经合理配置的芳烃化合物（40℃运动黏度为10-200mm2/s，%CA为5-50%），提高加氢基础油的芳烃组分含量和无芳烃基础油与氟利昂制冷剂的相溶性，降低油-剂的两相互溶温度，提高冷冻机油与制冷剂的相溶性，避免油-剂过早分离而造成制冷循环工作中的机械故障和影响传热效率，保证制冷压缩机的正常运转。
本发明涉及的制备方法环保清洁，无废糠醛、废白土等三废物产生，不会带来环境污染问题；与冷冻机油全氢组合工艺对比，本发明制备的全封闭冷冻机油，与氟里昂HCFC制冷剂的互溶性更好，可以防止油-剂两相的过早分离，造成压缩机工作时，因底部制冷剂层的黏度过小，造成滑动部件烧结或机体的异常振动，同时还避免在蒸发器和冷凝器等低温区造成回流困难和影响传热效率等问题，保障制冷压缩机的正常运转。
附图说明
图1为本发明实施例工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
以环烷基原油为原料，采用常减压蒸馏工艺得到>450℃减压馏份油，再通过“加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制”的全氢组合工艺，250-300℃分馏得到40℃运动黏度为22mm2/s、%CA为0的加氢基础油。
本实施例中，全氢组合工艺条件为：（1）加氢处理段和临氢降凝段：反应氢分压8-18MPa，反应温度300-400℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比500：1-3000：1；2）加氢补充精制段：反应氢分压8-18MPa，反应温度200-300℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比200：1-1000；
本实施例中所使用的环烷基原油参见文献《绥中36-1原油性质及其生产的沥青的性能》（汪太龙等）一文所公开的环烷基原油。
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为山东寿光市驰骋工贸有限责任公司市售的2号重烷基苯，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为40%，40℃运动黏度为90mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油。本实施例获得的基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占20%，加氢基础油占80%。
本实施例的制备工艺流程图如图1所示。
实施例2
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为60mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为山东寿光市驰骋工贸有限责任公司市售的22号工业直链烷基苯，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为30%，40℃运动黏度为22.7mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占70%，加氢基础油占30%。
实施例3
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为80mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为上海纳克润滑技术有限公司市售的二烷基苯SynNaph DAB6，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为25%，40℃运动黏度为35.5mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占60%，加氢基础油占40%。
实施例4
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为30mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为上海纳克润滑技术有限公司市售的烷基萘SynNaph AN23，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为50%，40℃运动黏度为200mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占5%，加氢基础油占95%。
实施例5
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为46mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为上海纳克润滑技术有限公司市售的烷基萘SynNaph AB6，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为45%，40℃运动黏度为50mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占50%，加氢基础油占50%。
实施例6
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为100mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例的芳烃化合物为山东寿光市驰骋工贸有限责任公司市售的0号重烷基苯，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为30%，40℃运动黏度为10mm2/s。
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃加热混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占90%，加氢基础油占10%。
实施例7
1、全氢组合工艺制备加氢基础油
本实施例中加氢基础油的原料和制备方法与实施例1相同，250-300℃分馏得到分馏得到40℃运动黏度为5mm2/s、%CA为0的加氢基础油；
2、配置芳烃化合物
本实施例将市售烷基苯类化合物和烷基萘类化合物混合，其中烷基苯类产品为山东寿光市驰骋工贸有限责任公司市售的1号重烷基苯，其%CA（芳香环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分率）为20%，40℃运动黏度为10mm2/s；烷基萘类产品为上海纳克润滑技术有限公司烷基萘SynNaph AN23，性质同实施例4。
将1号重烷基苯和SynNaph AN23在60-70℃下23：77（质量比%）按加热混合均匀，所获得的配置芳烃化合物%CA为40%，40℃运动黏度为100mm2/s；
3、制备环保全封闭冷冻机油基础油
将芳烃化合物与加氢基础油于80-100℃，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油，该基础油中，以质量百分比计，芳烃化合物占15%，加氢基础油占85%。
表1 环保全封闭冷冻机油基础油性能检测一
表2 环保全封闭冷冻机油基础油性能检测二
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种环保全封闭冷冻机油基础油，其特征在于，该基础油是由加氢基础油和芳烃化合物组成；
其中，所述加氢基础油40℃运动黏度为20-100mm2/s，%CA为0；
所述芳烃化合物40℃运动黏度为10-200mm2/s，%CA为5-50%。
2.根据权要求1所述的环保全封闭冷冻机油基础油，其特征在于，该基础油中，以质量百分数计，加氢基础油占10%-95%。
3.如权利要求1或2所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）制备加氢基础油
以环烷基原油为原料，采用常减压蒸馏工艺得到>450℃减压馏份油，再通过加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制的全氢组合工艺，250-300℃分馏得到加氢基础油；
制备芳烃化合物
所述芳烃化合物为烷基苯类化合物或烷基萘类化合物中的一种或二者的混合；
3）80-100℃将加氢基础油和芳烃化合物按比例混合均匀，即获得所述环保全封闭冷冻机油基础油。
4.根据权利要求3所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法，其特征在于，步骤2）所述烷基苯类化为工业直链烷基苯、重烷基苯或二烷基苯中的一种或多种；
所述烷基萘类化合物为SynNaph -AN或SynNaph -AB中的一种或两种。
5.根据权利要求3所述环保全封闭冷冻机油基础油的制备方法，其特征在于，步骤1）所述加氢处理-临氢降凝-加氢补充精制的全氢组合工艺是指：
加氢处理段-临氢降凝段：反应氢分压8-18MPa，反应温度300-400℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比500：1-3000：1；
加氢补充精制段：反应氢分压8-18MPa，反应温度200-300℃，反应空速0.3-3h-1，氢油体积比200：1-1000：1。
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