CN111635779A - 一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，所述方法以经过脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10‑C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，经多孔金属有机框架材料脱除，可得到粘度低、馏分窄、异构含量高的低硫低芳铝箔轧制基础油。本发明方法制得的产品异构烷烃含量高，碳链集中，馏分窄，反复再生使用不影响产品质量。粘度低、油膜铺展快、润滑均匀、退火清净性好，可有效减少退火时间。不饱和烃极低，氧化安定性好，使用寿命长，基本无味，对人体和环境更友好。

Description

一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法和应用

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，尤其是一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法和应用。

背景技术

铝箔在电线电缆、仪表、航空、食品、医药包装、空调等方面具有广泛的应用，已经成为生产生活中不可缺少的材料，消耗量日益增大。对于铝箔轧制工序而言，轧制油是铝加工生产的三大要素之一。在铝轧制油中，基础油为主要组分，通常占93-95％，其性能的优劣直接关系到铝生产能否顺利进行及轧后铝箔表面的质量。因此，基础油质量对铝加工的生产工艺及产品质量具有决定性作用。

良好的铝轧制基础油须满足无毒、低气味、低粘度、高闪点、低终馏点、窄馏分、退火时不产生油斑以及良好的氧化安定性和表面光洁度等要求。这些性能与其化学组成、碳原子数分布和碳链结构之间存在紧密联系。

一般要求铝箔轧制基础油的闭口闪点不低于80℃，提高闪点，可提高轧机运转的安全性。基础油的闪点随其轻质组分含量的增加而降低，因此将原料油经脱轻塔脱轻后，去除轻质组分，得到C10-C20的混合馏分油。

初馏点反映轧制油的使用安全性，较低初馏点的油品易在轧制过程中引发火灾，工业上要求基础油初馏点高于200℃；终馏点反映轧制油使用过程中的清洁性，终馏点太高，铝箔退火时易产生褐斑，影响产品表面质量，故轧制油终馏点应低于铝箔的退火温度300℃。除满足馏程要求之外，基础油的馏程宽度应越窄越好。馏程变窄则降低蒸发倾向，可使油品粘度保持稳定，有利于在运转过程中轧机保持稳定的操作，亦减少了油气向操作间的排放量，有利于操作条件的改善。基础油的馏程主要与其碳链分布有关。油品碳链分布较窄时，馏程相应较窄，控制基础油的碳链分布可开发出性能更高的窄馏程基础油。如果基础油的碳链过长，终馏点高，黏度大，芳烃和硫含量高，轧制退火后易在铝箔表面形成污渍，影响表面质量。因此将C10-C20的正构烷烃和异构烷烃相混合的馏分油经脱重塔脱重后，得到C10-C15的混合馏分油。

由于铝材基体较软，表面质量更难以控制，特别对于箔材，轧制速度越来越快，表面质量要求越来越高，这就要求铝箔轧制基础油要有更高的稳定性及减摩降摩能力。油品的压黏系数越大，润滑性能越好。异构烷烃的压黏系数比正构烷烃大很多，特别是在高压下油膜较厚，润滑性明显比正构烷烃好。

铝箔轧制后需进行退火处理，温度一般为280-400℃。基础油退火性能不仅与碳数分布有关，与其化学组成亦有密切联系，在碳数分布一定的情况下，含有较多异构烷烃时油品的退火清净性能更优。正构烷烃的退火性能不如异构烷烃的主要原因是正构烷烃的溶解能力差，不能完全溶解添加剂，而没有被溶解的添加剂分子由于分子间范德华力的影响而聚集在一起，同时还吸附轧制油中游散的铝粉细粒，形成一个个大分子团或极性团，在退火条件下易形成粘铝或油斑。

铝加工业最敏感的问题是安全性问题，冷轧机着火概率最高。由于正构烷烃对添加剂的溶解能力差而使添加剂分子团吸附铝粉长大，当它们粘附在高速运转的轧辊或轴承上时，由于摩擦生热，而铝粉又易燃易爆，故正构烷烃安全稳定性差。而异构烷烃基础油对添加剂的感受性明显优于正构烷烃基础油，且轧机在轧制时会摩擦生电，喷射油也会产生一定量的静电，静电荷积累到一定程度易导致起火，选择导电性和防静电性均比较好的异构烷烃油可预防静电起火，因此异构烷烃的安全稳定性更高。

通过检索，发现如下一篇与本发明专利申请相关的专利公开文献：

低硫低芳铝箔轧制基础油的制备方法(CN1730615)，直馏轻柴油馏份油在温度90-140℃，原料油与萃取剂的体积比为1∶4-8，压力为常压，每级萃取时间为5-20分钟，萃取级数为5-12的条件下，选用含水量质量百分比1-10％的溶剂二甘醇或三甘醇或四甘醇进行萃取，萃取分离后进行水洗。去离子水加入量为馏份油体积的1-20％，温度20-60℃，时间5-10分钟。制备出的铝箔轧制基础油中的芳烃含量质量百分比小于1％，硫含量小于5mg。

通过对比，本发明将C10-C15的混合馏分油经多孔金属有机框架材料脱除，可得到C10-C15的正构烷烃占4-8％，C10-C15的异构烷烃占92-96％，C12-C13的组份占90-96％，芳烃含量小于0.001-0.1％，硫含量小于0.2％的用于铝箔轧制的高性能基础油。本发明与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法和应用。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，所述方法以经过脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10-C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，经多孔金属有机框架材料脱除，可得到粘度低、馏分窄、异构含量高的低硫低芳铝箔轧制基础油。

而且，经脱轻塔脱轻后，得到C10-C20的正构烷烃和异构烷烃相混合的馏分油。

而且，经脱重塔脱重后，得到C10-C15的正构烷烃和异构烷烃相混合的馏分油。

而且，所述多孔金属有机框架材料为ZIF-8、ZIF-67、CuBTC中的一种。

而且，所述多孔金属有机框架材料的孔径为0.6-0.9nm，脱除温度为180-320℃，压力为1-3MPa。

而且，所述铝箔轧制基础油中，C10-C15的正构烷烃占4-8％，C10-C15的异构烷烃占92-96％，C12-C13的组份占90-96％，芳烃含量小于0.001-0.1％，硫含量小于0.2％。

而且，所述铝箔轧制基础油的初馏点为205-210℃，终馏点为215-230℃，闪点为80-90℃。

如上所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法制得的铝箔轧制基础油在制备铝箔精轧基础油方面中的应用。

本发明取得的优点和积极效果是：

1、本发明方法制得的产品异构烷烃含量高，碳链集中，馏分窄，反复再生使用不影响产品质量。粘度低、油膜铺展快、润滑均匀、退火清净性好，可有效减少退火时间。不饱和烃极低，氧化安定性好，使用寿命长，基本无味，对人体和环境更友好。

2、采用本发明产品对铝箔板进行表面处理，本品处理后的铝箔板表面达因值大于42mN/m,可免去清洗工序，提升铝箔板表面洁净度，减少油斑的产生。

3、可通过定制不同种类、不同孔径的多孔金属有机框架材料，根据轧制品种和工艺要求等定制不同异构含量的铝箔轧制基础油油品。

4、本发明方法经过严格脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重、多孔金属有机框架材料分离，得到C10-C15的正构烷烃占4-8％，C10-C15的异构烷烃占92-96％，C12-C13的组份占90-96％，芳烃含量小于0.001-0.1％，硫含量小于0.2％的用于铝箔轧制的高性能基础油。所得基础油初馏点为205-210℃，终馏点为215-230℃，闪点为80-90℃，该组成使其具有优良的性能，特别适于制备纯度较高的铝箔精轧基础油。具有粘度低、馏分窄、闪点高、异构含量高、无毒、低气味等特点。该法可制得性能优良的高品质铝箔轧制基础油。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下属实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规市售产品，本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法，本发明所用各物质质量均为常规使用质量。

实施例1

一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，步骤如下：

以经过严格脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10-C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，在温度为220℃，压力为1.8MPa，通过特别定制的ZIF-8多孔金属有机框架材料，其设计的平均孔径为0.7nm，得到异构C₁₂H₂₆含量为50.37％、异构C₁₃H₂₈含量为41.61％的铝箔轧制基础油。其初馏点为209℃、终馏点为226℃，闭口闪点为87℃，40℃时的运动粘度为1.84mm²/s。其中，市售基础油1#为正构烷烃含量较高的基础油，市售基础油2#为混合烃和一定量环烷烃组成的饱和程度较高的加氢基础油。铝箔轧制过程中，为获得合适的摩擦因数以及较高的油膜强度，通常需要在基础油中加入添加剂。因此，考察基础油与添加剂复配后油品的性能同样重要。将基础油样品与质量分数为4％的添加剂A(即ESSO WYROL10)复配后轧制油的PB值、不挥发残留物、退火清净性等测试结果，见表1、表2。

表1本实施例产品与市售样品添加4％添加剂A前后PB值

样品名称	PB值(kg)
		本实施例产品	16
本实施例产品+4％添加剂A	31
		市售基础油1#	19
市售基础油1#+4％添加剂A	23
		市售基础油2#	21
市售基础油2#+4％添加剂A	26

用四球法测定样品的最大无卡咬负荷，即PB值。加入添加剂A可提高基础油的PB值，但增加程度视基础油不同而不同，反映出不同基础油对添加剂敏感程度的差异。市售基础油1#和市售基础油2#加入添加剂A后，PB值增加较少(4-5kg)；而本实施例产品加入添加剂A后，PB值增加15kg，这表明本实施例产品对添加剂A更为敏感，相对润滑性能最好。

表2本实施例产品与市售样品添加4％添加剂A后不挥发残留物及退火清净性

样品名称	不挥发残留物(mg/100ml)	退火清净性(级)
			本实施例产品+4％添加剂A	128.2	Ⅰ
市售基础油1#+4％添加剂A	137.9	Ⅱ
			市售基础油2#+4％添加剂A	227.7	Ⅱ

依据ASTMD1353-13检测不挥发残留物含量，本实施例产品+4％添加剂A最低，市售基础油2#+4％添加剂A最高。因此，本实施例产品+4％添加剂A对基材表面清洁度影响最小。

采用EXXON退火盒法测定油品的退火性能。观察铝盒底面颜色的变化来判断退火性能的等级。为改变金属结晶状态满足使用性能的要求，铝箔轧制后需进行退火处理，温度一般为280-400℃。工业生产中，铝箔轧制基础油的退火性能要求在Ⅱ级以内。本实施例产品与4％添加剂A复配后退火清洁性能优异，达到Ⅰ级，轧制的铝箔表观质量和退火性能优良。

实施例2

一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，步骤如下：

以经过严格脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10-C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，在温度为180℃，压力为2.0MPa，通过特别定制的ZIF-67多孔金属有机框架材料，其设计的平均孔径为0.67nm，得到异构C₁₂H₂₆含量为48.89％、异构C₁₃H₂₈含量为44.19％的铝箔轧制基础油。其初馏点为210℃、终馏点为223℃、闭口闪点为84℃。40℃时的运动粘度为1.81mm²/s。将基础油样品与质量分数为6％的添加剂A(即ESSO WYROL10)复配后轧制油的PB值、不挥发残留物、退火清净性等测试结果，见表3、表4。

表3本实施例产品与市售样品添加6％添加剂A前后PB值

样品名称	PB值(kg)
		本实施例产品	18
本实施例产品+6％添加剂A	35
		市售基础油1#	19
市售基础油1#+6％添加剂A	26
		市售基础油2#	21
市售基础油2#+6％添加剂A	30

用四球法测定样品的最大无卡咬负荷，即PB值。提高添加剂的加量，可提高轧制油的PB值。添加剂A加入量为6％时，本实施例产品的PB值增加最多，相对润滑性能最好。

表4本实施例产品与市售样品添加6％添加剂A后不挥发残留物及退火清净性

样品名称	不挥发残留物(mg/100ml)	退火清净性(级)
			本实施例产品+6％添加剂A	133.7	Ⅰ
市售基础油1#+6％添加剂A	141.9	Ⅱ
			市售基础油2#+6％添加剂A	231.5	Ⅱ

依据ASTMD1353-13检测不挥发残留物含量，本实施例产品+6％添加剂A最低，市售基础油2#+6％添加剂A最高。因此，本实施例产品+4％添加剂A对基材表面清洁度影响最小。

采用EXXON退火盒法测定油品的退火性能。本实施例产品与6％添加剂A复配后，退火清洁性能仍可达到Ⅰ级，轧制的铝箔表观质量和退火性能优良。

实施例3

一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，步骤如下：

以经过严格脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10-C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，在温度为280℃，压力为2.2MPa，通过特别定制的CuBTC多孔金属有机框架材料，其设计的平均孔径为0.9nm，得到异构C₁₂H₂₆含量为46.87％、异构C₁₃H₂₈含量为46.13％的铝箔轧制基础油。其初馏点为209℃、终馏点为222℃、闭口闪点为83℃。40℃时的运动粘度为1.82mm²/s。将基础油样品与质量分数为4％的添加剂B(STE-10)复配后轧制油的PB值、不挥发残留物、退火清净性等测试结果，见表5、表6。

表5本实施例产品与市售样品添加4％添加剂B前后PB值

用四球法测定样品的最大无卡咬负荷，即PB值。市售基础油1#和市售基础油2#加入添加剂B后，PB值增加较少(6-10kg)；而本实施例产品加入添加剂B后，PB值增加19kg，这表明本产品对添加剂B更为敏感，相对润滑性能最好。

表6本实施例产品与市售样品添加4％添加剂B后不挥发残留物及退火清净性

样品名称	不挥发残留物(mg/100ml)	退火清净性(级)
			本实施例产品+4％添加剂B	123.9	Ⅰ
市售基础油1#+4％添加剂B	132.6	Ⅱ
			市售基础油2#+4％添加剂B	242.7	Ⅲ

依据ASTMD1353-13检测不挥发残留物含量，本实施例产品+4％添加剂B最低，市售基础油2#+4％添加剂B最高。因此，本实施例产品+4％添加剂B对基材表面清洁度影响最小。

采用EXXON退火盒法测定油品的退火性能。本实施例产品与4％添加剂B复配后，退火清洁性能仍可达到Ⅰ级，轧制的铝箔表观质量和退火性能优良。

本技术调制的基础油符合铝箔轧制基础油质量的综合要求，并且与添加剂相容性好，复配后的轧制油润滑、抗磨和退火清洁性等各项性能优异，可满足铝箔轧制工业生产的要求。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：所述方法以经过脱除杂质处理的合成气经费托合成工段、脱轻塔脱轻、脱重塔脱重，得到高纯净的C10-C15的正构烷烃和异构烷烃混合馏分油为原料，经多孔金属有机框架材料脱除，得到粘度低、馏分窄、异构含量高的低硫低芳铝箔轧制基础油。

2.根据权利要求1所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：经脱轻塔脱轻后，得到C10-C20的正构烷烃和异构烷烃相混合的馏分油。

3.根据权利要求1所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：经脱重塔脱重后，得到C10-C15的正构烷烃和异构烷烃相混合的馏分油。

4.根据权利要求1所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：所述多孔金属有机框架材料为ZIF-8、ZIF-67、CuBTC中的一种。

5.根据权利要求1所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：所述多孔金属有机框架材料的孔径为0.6-0.9nm，脱除温度为180-320℃，压力为1-3MPa。

6.根据权利要求1所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：所述铝箔轧制基础油中，C10-C15的正构烷烃占4-8％，C10-C15的异构烷烃占92-96％，C12-C13的组份占90-96％，芳烃含量小于0.001-0.1％，硫含量小于0.2％。

7.根据权利要求1至6任一项所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法，其特征在于：所述铝箔轧制基础油的初馏点为205-210℃，终馏点为215-230℃，闪点为80-90℃。

8.如权利要求1至6任一项所述的调制高品质铝箔轧制基础油的方法制得的铝箔轧制基础油在制备铝箔精轧基础油方面中的应用。