CN112029021A - 一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，主要解决现有技术存在的间歇生产效率低、无法达到商业化生产规模的问题。采用本发明的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α‑烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品，实现公称规模200～20,000吨/年商业化连续工业生产，其中：聚合反应停留时间、运动粘度(100℃)、粘度指数等工艺和技术指标均达到国际先进水平，可应用于制备高级润滑油mPAO的生产中。

Description

一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法
技术领域
本发明涉及高级润滑油的制备方法，尤其涉及一种商业化工业生产规模连续制备高级润滑油mPAO的系统和方法。
背景技术
特高粘度指数茂金属聚α烯烃mPAO是新一代具有超高粘度指数的高级润滑油，拥有特高的粘度指数、更低的倾点以及良好的低温使用性能。在苛刻的使用条件下，mPAO表现出更好的氧化安定性和良好的剪切稳定性，具有更长的换油周期、更好的耐久性，以此能够长时间保持润滑油粘度等级，可用于高档汽车、航天、航海、军事、高速列车等领域。
2010年5月，世界最大的非政府石油天然气生产商埃克森美孚化工公司首先推出新一代mPAO。目前，全球生产mPAO被国外企业垄断，主要制造商有埃克森美孚、英力士和雪佛龙菲利普斯化工等。埃克森美孚推出的mPAO合成油有65、150和300cSt，年产能达到了5万吨。英力士旗下的mPAO产品属于Durasyn品牌，粘度分别是50、100和135cSt，年产能2万吨。雪佛龙菲利普斯化工采用专利茂金属催化工艺来生产65、100、150cSt的mPAO，年产能也达到0.9万吨。合成mPAO的生产工艺主要采用间歇式生产工艺，埃克森美孚、BP和三井化学等公司的专利都采用在釜式反应器，氢气气氛中将反应物料加热至反应温度，注入预先配置好的催化剂甲苯溶液，待反应完全后，经过水洗、加氢、蒸馏等步骤得到mPAO产品。BP公司在其专利中研究了以(R-Cp)2ZrCl2[其中R＝Me，nBu，iPr，tBu，1，3-Me2，-(CH3)4，-(CH3)5]为主催化剂，甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂，1-癸烯为原料合成一系列mPAO产品。埃克森美孚公司公开了一种采用取代的非桥联茂金属催化剂连续或半连续合成mPAO的方法，以不同烷基取代的双环戊二烯二氧化锆为主催化剂，以烷基铝为助催化剂，Al/Zr为4:1-4000:1，以阴离子硼化物N，N-二甲基苯铵四(五氟苯基)硼酸盐为活化剂，B/Zr为0.1:1-10:1，以1-癸烯为原料合成了mPAO产品。
国内主要生产传统的低质量PAO基础油，生产企业有中国石油兰州石油化工公司、上海纳克润滑技术有限公司、潞安纳克碳一化工等等。采用的原料主要是蜡裂解，通过费托合成得到α-烯烃基础油，催化剂也是传统的路易斯酸催化剂，如BF3、AlCl3等。目前，全球mPAO生产被国外企业垄断，我国关于mPAO的工业化鲜有报道。2017年11月，国内首个低粘度(<10cSt)mPAO基础油中试生产装置在潞安集团正式开工建设，所用的α-烯烃原料由费托合成得到，其质量与国外企业由乙烯齐聚得到的α-烯烃有一定的差距，从报道的粘度指数水平来看，均低于160。
现有技术中的发明专利申请号200510112794.1高粘度指数聚α-烯烃合成油的制备方法，公开了首先在釜式反应器中，将α-癸烯原料与活性铬催化剂接触，在0.1～2.0MPaA、100～250℃条件下，进行2～20h聚合反应，然后分离出催化剂和未反应的原料，最后将反应产物经过加氢处理得到聚α-烯烃合成油。该方法制备的高品质聚α-烯烃合成油能够满足工业和军事的需要。发明专利申请号201210408435.0一种组合工艺生产高粘度指数润滑油基础油的方法，公开了以原料油经加氢裂化工艺处理后，加氢裂化尾油进入加氢异构脱蜡反应区，反应产物经分离后得到轻质润滑油基础油和的重质滑油基础油，重质润滑油基础油一部分排出作为产品，剩余部分循环至加氢补充精制反应区，然后同原料一起进入加氢异构脱蜡反应器进一步降低凝点，反应产物分离后，得到润滑油基础油产品。发明专利申请号201711325670.0一种制备高粘度指数润滑油基础油的方法，所述润滑油基础油原料油进入低分分离区，分离后得到粘度指数大于120，倾点小于-18℃的高粘度指数润滑油基础油产品。本方法无需对原料进行预分馏，也无需多次异构脱蜡及分离的复杂过程，即可以实现制备高粘度指数润滑油基础油的目的。发明专利申请号201811092333.6一种用于α-烯烃聚合的茂金属催化剂组合物及其应用，公开了茂金属催化物包括主催化剂、助催化剂及链转移剂；所述主催化剂为一种含硫或氧杂环结构的桥联茂金属化合物，其具有顺式结构式或反式结构式。以单一或混合长链α-烯烃为聚合原料，使用含硫或氧杂环结构的桥联茂金属化合物为主催化剂，同时配合助催化剂及链转移剂的情况下，合成出了粘温性能优良的mPAO。由此得到的mPAO具有相对较高的粘度指数，且通过改变温度或不同链转移剂的使用，可大幅度调节mPAO的运动粘度。发明专利申请号201811125613.2高粘指、耐高温性好的高支化度硅油、制备方法及应用，公开了由季戊四醇四缩水甘油醚、甲基苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷、八甲基环四硅氧烷、2-(三甲硅基)乙醇、三乙基氯硅烷为主要原料反应制得。本发明采用季戊四醇四缩水甘油醚作为起始原料，搭配耐高温性能优良的有机硅原料如甲基苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷、八甲基环四硅氧烷、2-(三甲硅基)乙醇、三乙基氯硅烷作为主要原料，通过分步醚化反应得到支化度和硅含量较高的硅油，合成得到的硅油耐热、耐黄变性能极好，保证了最终产品的耐高温性能和抗积碳性能；四官能度的季戊四醇四缩水甘油醚的使用获得了高粘度指数的硅油产品。
然而，现有技术中的发明专利申请号200510112794.1仅仅是实验室规模间歇制备mPAO润滑油的方法，一旦应用到大规模工业化工艺生产装置中，存在“放大效应”，商业化运行的技术效果难以预料。发明专利申请号201210408435.0和发明专利申请号201711325670.0仅仅是制备普通润滑油基础油的方法，无法制备高级润滑油mPAO产品。发明专利申请号201811092333.6仅仅是实验室规模间歇制备mPAO润滑油催化剂的方法，未提供工艺流程，一旦应用到大规模工业化工艺生产装置中，存在“放大效应”，实际技术效果难以预料。发明专利申请号201811125613.2仅仅是实验室规模间歇制备高粘指、耐高温性好高支化度硅油的方法，无法制备高级润滑油mPAO产品。
长期以来，我国在PAO基础油的研发和生产方面与国外相比处于落后的局面，总产能不足2万吨/年，主要为传统AlCl3催化工艺生产的中低粘度产品，而市场需求量大的高粘度产品基本处于空白状态，由此造成我国高档润滑油产品基本依赖于价格高昂的进口产品，润滑行业发展受到严重制约。目前，国内的mPAO生产和研发基本属于空白，严重影响了我国推动先进制造、先进装备、国防军事、节能减排的发展需要，因此，尽快发展mPAO生产的相关工艺技术非常必要。
发明内容
现有技术制备mPAO润滑油，存在工艺规模小、停留时间长、间歇生产效率低、无法达到商业化工业生产规模的问题。本发明针对现有技术的不足，提供了一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，可以自主工业化生产特高粘度指数的高级润滑油mPAO产品，填补国内这一领域的技术空白。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面是提供一种制备高级润滑油mPAO的系统，按照管路连接的顺序，依次由原料预处理系统、聚合反应系统、过滤分离系统、加氢精制系统4个系统组成；
其中，上述原料预处理系统，按照管路连接的顺序，依次包括干燥单元、脱氧单元、第一过滤单元、净化单元和预热单元，还包括惰性气体干燥单元。
上述聚合反应系统为聚合反应单元；
上述过滤分离系统，按照管路连接的顺序，依次包括第二过滤单元和分离单元；
上述加氢精制系统，按照管路连接的顺序，依次包括加氢单元和精制单元。
进一步地，上述惰性气体干燥单元与净化单元的另一端连接。
本发明的第二方面是提供基于上述系统的制备高级润滑油mPAO的方法，该方法的工艺流程如下：
(a)将α-烯烃原料进行干燥、脱氧、过滤等一系列预处理得到精制α-烯烃原料，再用干燥的惰性气体进一步净化预处理后的精制α-烯烃原料并预热到反应温度，预热α-烯烃原料与催化剂M、助催化剂T、助催化剂B一同送入聚合反应单元；
(b)在聚合反应单元内，物料进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，聚合反应单元采用多级聚合反应器，通过调节液位来控制聚合反应停留时间，聚合反应后，从聚合反应器流出的反应产物包含茂金属mPAO初级产品、未反应的α-烯烃原料、α-烯烃二聚体与催化剂和助催化剂；
(c)将反应产物送入第二过滤单元过滤分离出催化剂和助催化剂，再将反应产物送入分离单元，分离单元包括烯烃分离器和低聚物分离器；在烯烃分离器中将未反应的α-烯烃原料由烯烃分离器顶部蒸出，剩余产物送入低聚物分离器，在此将α-烯烃二聚体分离出来；
(d)将分离后的mPAO初级产品泵送至加氢单元，在加氢单元内，mPAO初级产品与氢气进行加氢反应，反应后的mPAO润滑油与未反应的氢气进入精制单元气液分离脱除氢气，加氢精制处理后得到高级润滑油mPAO产品。
上述工艺流程中，进一步净化α-烯烃原料的干燥惰性气体为：氦气、氖气、氩气、氮气中的一种或者一种以上的混合气。
上述工艺流程中，聚合反应器反应压力为0.1～2.0MPaA，优选范围为0.2～1.6MPaA，更优选范围为0.4～1.2MPaA；反应温度为100～250℃，优选范围为120～220℃，更优选范围为140～200℃；反应停留时间为0.4～6.0h，优选范围为0.6～5.0h，更优选范围为1.0～3.6h；聚合反应器级数为1～8级，优选范围为2～7级，更优选范围为3～6级。
上述工艺流程中，烯烃分离器操作压力为20～400kPaA，优选范围为40～300kPaA，更优选范围为60～200kPaA；顶部操作温度为70～130℃，优选范围为80～120℃，更优选范围为90～110℃；底部操作温度为180～220℃，优选范围为185～215℃，更优选范围为190～210℃。
上述工艺流程中，低聚物分离器操作压力为2～120kPaA，优选范围为10～100kPaA，更优选范围为20～80kPaA；顶部操作温度为130～200℃，优选范围为140～190℃，更优选范围为150～180℃；底部操作温度为220～260℃，优选范围为225～255℃，更优选范围为230～250℃。
上述工艺流程中，加氢单元反应压力为4.0～12.0MPaA，优选范围为5.0～11.0MPaA，更优选范围为6.0～10.0MPaA；反应温度为160～300℃，优选范围为180～280℃，更优选范围为200～260℃；氢油体积比为200～800：1优选范围为300～700：1，更优选范围为400～600：1；体积空速为0.2～20.0h-1，优选范围为1.0～15.0h-1，更优选范围为5.0～10.0h-1。
上述工艺流程中，烯烃分离器的设备结构型式为：高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种；低聚物分离器的设备结构型式为：高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明涉及一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α-烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品，实现公称规模200吨/年～20,000吨/年商业化连续工业生产，聚合反应停留时间从现有技术的2～20h下降到0.4～6.0h，可得到粘度指数均大于180的mPAO-40、mPAO-100和mPAO-150三种不同型号高级润滑油mPAO产品，该三种产品的运动粘度(100℃)分别为40～50mm2/s、100～110mm2/s和150～160mm2/s，达到国际先进水平，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明中的制备高级润滑油mPAO工艺流程方框图；
其中，1-干燥单元，2-脱氧单元，3-第一过滤单元，4-惰性气体干燥单元，5-净化单元，6-预热单元，7-聚合反应单元，8-第二过滤单元，9-分离单元，10-加氢单元，11-精制单元，101-α-烯烃原料，102-精制α-烯烃原料，103-惰性气体，104-预热α-烯烃原料，106-催化剂M和助催化剂T以及助催化剂B，108-mPAO初级产品，109-氢气，110-高级润滑油mPAO产品，111-分离后的氢气，112-未反应α-烯烃原料和α-烯烃二聚体，113-催化剂和助催化剂；
工艺流程如下：
聚合反应单元7以3级聚合反应器为例，制备高级润滑油mPAO系统和方法的工艺流程如下：将α-烯烃原料101先后通过干燥单元1、脱氧单元2、第一过滤单元3分别进行干燥、脱氧、过滤等一系列预处理得到精制α-烯烃原料102，再用通过惰性气体干燥单元4干燥的惰性气体103进一步经过净化单元5净化预处理后的精制α-烯烃原料并通过预热单元6预热到反应温度，预热α-烯烃原料104与催化剂M和助催化剂T以及助催化剂B106一同送入聚合反应单元7。聚合反应单元7的设备采用3级聚合反应器，预热α-烯烃原料104与催化剂M和助催化剂T以及助催化剂B106进入第1聚合反应器内进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；从第1聚合反应器流出物料进入第2聚合反应器继续进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；从第2聚合反应器流出物料进入第3聚合反应器进行最后的聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；聚合反应后，从聚合反应器流出的反应产物包含茂金属mPAO初级产品、未反应的α-烯烃原料和α-烯烃二聚体112与催化剂和助催化剂113。将反应产物送入第二过滤单元8催化剂吸附过滤器过滤分离出催化剂和助催化剂113，再将反应产物依次送入分离单元9的烯烃分离器和低聚物分离器，将未反应的α-烯烃原料和低聚物分离器112分离出来；其中，未反应的α-烯烃原料由烯烃分离器顶部蒸出，剩余产物送入分离单元9低聚物分离器，在此将α-烯烃二聚体112分离出来。将分离后的mPAO初级产品108泵送至加氢单元10加氢反应器，在加氢反应器内，mPAO初级产品108与氢气109进行加氢反应，反应后的mPAO润滑油与未反应的氢气进入精制单元11高压分离罐气液分离脱除分离后的氢气111，加氢精制处理后得到高级润滑油mPAO产品110。
具体实施方式
本发明提供了一种制备高级润滑油mPAO的系统的系统和方法。下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例一
参考图1，本实施例提供一种制备高级润滑油mPAO的系统，其聚合反应单元采用3级聚合反应器。所述系统按照管路连接的顺序，依次由原料预处理系统、聚合反应系统、过滤分离系统、加氢精制系统4个系统组成；
其中，上述原料预处理系统，按照管路连接的顺序，依次包括干燥单元1、脱氧单元2、第一过滤单元3、净化单元5和预热单元6；还包括惰性气体干燥单元4，其与净化单元5的另一端连接，用于净化惰性气体。
上述聚合反应系统为聚合反应单元7，包括第1聚合反应器、第2聚合反应器和第3聚合反应器；
上述过滤分离系统，按照管路连接的顺序，依次包括第二过滤单元8和分离单元9；其中，第二过滤单元8为催化剂吸附过滤器，分离单元9包括烯烃分离器和低聚物分离器；
上述加氢精制系统，按照管路连接的顺序，依次包括加氢单元10和精制单元11；其中，加氢单元10为加氢反应器，精制单元11为高压分离罐。
实施例二
参考图1，本实施例提供使用实施例一中的系统来制备高级润滑油mPAO的方法，包括如下步骤：
(a)将α-烯烃原料101进行干燥、脱氧、过滤等一系列预处理得到精制α-烯烃原料102，再用干燥的惰性气体103进一步净化预处理后的精制α-烯烃原料并预热到反应温度，预热α-烯烃原料104与催化剂M和助催化剂T以及助催化剂B106一同送入聚合反应单元7；
(b)在第1聚合反应器内，物料进行聚合反应；聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；从第1聚合反应器流出物料进入第2聚合反应器继续进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；从第2聚合反应器流出物料进入第3聚合反应器进行最后的聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，通过调节液位来控制聚合反应停留时间；聚合反应后，从聚合反应单元流出的反应产物包含茂金属mPAO初级产品、未反应的α-烯烃原料、α-烯烃二聚体与催化剂和助催化剂；
(c)将反应产物送入催化剂吸附过滤器过滤分离出催化剂和助催化剂113，再将反应产物送入烯烃分离器，在此将未反应的α-烯烃原料由烯烃分离器顶部蒸出，剩余产物送入低聚物分离器，在此将α-烯烃二聚体分离出来。
(d)将分离后的mPAO初级产品泵送至加氢反应器，在加氢反应器内，mPAO初级产品108与氢气111进行加氢反应，反应后的mPAO润滑油与未反应的氢气进入高压分离罐气液分离脱除氢气，加氢精制处理后得到高级润滑油mPAO产品110。
上述工艺流程中，进一步净化α-烯烃原料的干燥惰性气体为：氦气、氖气、氩气、氮气中的一种或者一种以上的混合气。
上述工艺流程中，聚合反应器反应压力为0.1～2.0MPaA，优选范围为0.2～1.6MPaA，更优选范围为0.4～1.2MPaA；反应温度为100～250℃，优选范围为120～220℃，更优选范围为140～200℃；反应停留时间为0.4～6.0h，优选范围为0.6～5.0h，更优选范围为1.0～3.6h。
上述工艺流程中，烯烃分离器操作压力为20～400kPaA，优选范围为40～300kPaA，更优选范围为60～200kPaA；顶部操作温度为70～130℃，优选范围为80～120℃，更优选范围为90～110℃；底部操作温度为180～220℃，优选范围为185～215℃，更优选范围为190～210℃。
上述工艺流程中，低聚物分离器操作压力为2～120kPaA，优选范围为10～100kPaA，更优选范围为20～80kPaA；顶部操作温度为130～200℃，优选范围为140～190℃，更优选范围为150～180℃；底部操作温度为220～260℃，优选范围为225～255℃，更优选范围为230～250℃。
上述工艺流程中，加氢反应器反应压力为4.0～12.0MPaA，优选范围为5.0～11.0MPaA，更优选范围为6.0～10.0MPaA；反应温度为160～300℃，优选范围为180～280℃，更优选范围为200～260℃；氢油体积比为200～800：1，优选范围为300～700：1，更优选范围为400～600：1；体积空速为0.2～20.0h-1，优选范围为1.0～15.0h-1，更优选范围为5.0～10.0h-1。
上述工艺流程中，烯烃分离器的设备结构型式为：高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种；低聚物分离器的设备结构型式为：高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种。
应用实施例一
本实施例提供一种基于上述实施例一所述系统和实施例二所述方法的应用例，mPAO工艺生产装置的公称能力为6,000吨/年。其工艺流程如下：
通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α-烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品。净化α-烯烃原料的干燥惰性气体由65％氦气与35％氮气的混合气组成。聚合反应器反应压力为0.8MPaA，反应温度为186℃，反应停留时间为1.8h，聚合反应器级数为3级；烯烃分离器操作压力为120kPaA，顶部操作温度为92℃，底部操作温度为196℃；低聚物分离器操作压力为20kPaA，顶部操作温度为152℃，底部操作温度为236℃；加氢反应器反应压力为6.8MPaA，反应温度为220℃，氢油体积比为360，体积空速为2.6h-1；烯烃分离器和低聚物分离器的设备结构型式分别为高效填料精馏塔和分子蒸馏分离器。
采用本发明的系统和方法，可生产mPAO-40、mPAO-100和mPAO-150三种不同型号的高级润滑油mPAO产品，三种产品的产量分别为1,500吨/年、2,000吨/年、2,500吨/年，所得三种产品的运动粘度(100℃)分别为43mm2/s、105mm2/s和157mm2/s，粘度指数分别为183、204、210，达到国际先进水平。
应用实施例二
同应用实施例一，一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α-烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品。仅仅mPAO工艺生产装置的公称能力改变为10,000吨/年，工艺参数改变为：净化α-烯烃原料的干燥惰性气体由100％氖气组成；聚合反应器反应压力为1.1MPaA，反应温度为197℃，反应停留时间为1.9h，聚合反应器级数为5级；烯烃分离器操作压力为225kPaA，顶部操作温度为103℃，底部操作温度为201℃；低聚物分离器操作压力为63kPaA，顶部操作温度为177℃，底部操作温度为255℃；加氢反应器反应压力为9.1MPaA，反应温度为255℃，氢油体积比为545，体积空速为12.1h-1；烯烃分离器和低聚物分离器的设备结构型式分别为精密蒸馏分离塔和高效塔板精馏塔。
采用本发明的系统和方法，可生产mPAO-40、mPAO-100和mPAO-150三种不同型号的高级润滑油mPAO产品，三种产品的产量分别为3,000吨/年、4,000吨/年、3,000吨/年，所得三种产品的运动粘度(100℃)分别为46mm2/s、107mm2/s和154mm2/s，粘度指数分别为186、201、207，达到国际先进水平。
应用实施例三
同应用实施例一，一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α-烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品。仅仅mPAO工艺生产装置的公称能力改变为200吨/年，工艺参数改变为：净化α-烯烃原料的干燥惰性气体由50％氦气和20％氖气以及30％混合气组成；聚合反应器反应压力为0.2MPaA，反应温度为106℃，反应停留时间为0.5h，聚合反应器级数为2级；烯烃分离器操作压力为30kPaA，顶部操作温度为74℃，底部操作温度为183℃；低聚物分离器操作压力为5kPaA，顶部操作温度为133℃，底部操作温度为226℃；加氢反应器反应压力为4.2MPaA，反应温度为169℃，氢油体积比为215，体积空速为0.4h-1；烯烃分离器和低聚物分离器的设备结构型式均为精密蒸馏分离塔。
采用本发明的系统和方法，可生产mPAO-40、mPAO-100和mPAO-150三种不同型号的高级润滑油mPAO产品，三种产品的产量分别为60吨/年、40吨/年、100吨/年，所得三种产品的运动粘度(100℃)分别为40mm2/s、100mm2/s和150mm2/s，粘度指数分别为181、192、193，达到国际先进水平。
应用实施例四
同应用实施例一，一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α-烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品。仅仅mPAO工艺生产装置的公称能力改变为20，000吨/年，工艺参数改变为：净化α-烯烃原料的干燥惰性气体由100％氮气组成；聚合反应器反应压力为1.9MPaA，反应温度为246℃，反应停留时间为5.7h，聚合反应器级数为7级；烯烃分离器操作压力为381kPaA，顶部操作温度为128℃，底部操作温度为219℃；低聚物分离器操作压力为117kPaA，顶部操作温度为198℃，底部操作温度为259℃；加氢反应器反应压力为11.5MPaA，反应温度为296℃，氢油体积比为791，体积空速为18.9h-1；烯烃分离器和低聚物分离器的设备结构型式分别为分子蒸馏分离器和精密蒸馏分离塔。
采用本发明的系统和方法，可生产mPAO-40、mPAO-100和mPAO-150三种不同型号的高级润滑油mPAO产品，三种产品的产量分别为10,000吨/年、4,000吨/年、6,000吨/年，所得三种产品的运动粘度(100℃)分别为50mm2/s、110mm2/s和160mm2/s，粘度指数分别为189、208、219，达到国际先进水平。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种制备高级润滑油mPAO的系统，其特征在于，按照管路连接的顺序，依次由原料预处理系统、聚合反应系统、过滤分离系统、加氢精制系统4个系统组成；
其中，所述原料预处理系统，按照管路连接的顺序，依次包括干燥单元、脱氧单元、第一过滤单元、净化单元和预热单元，还包括惰性气体干燥单元。
所述聚合反应系统为聚合反应单元；
所述过滤分离系统，按照管路连接的顺序，依次包括第二过滤单元和分离单元；
所述加氢精制系统，按照管路连接的顺序，依次包括加氢单元和精制单元。
2.根据权利要求1所述的制备高级润滑油mPAO的系统，其特征在于，所述惰性气体干燥单元与所述净化单元的另一端连接。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述的系统的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将α-烯烃原料进行干燥、脱氧、过滤预处理得到精制α-烯烃原料，再用干燥的惰性气体进一步净化预处理后的精制α-烯烃原料并预热到反应温度，预热α-烯烃原料与催化剂M、助催化剂T、助催化剂B一同送入聚合反应单元；
(b)在所述聚合反应单元内，物料进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，聚合反应单元采用多级聚合反应器，通过调节液位来控制聚合反应停留时间，聚合反应后，从聚合反应器流出的反应产物包含茂金属mPAO初级产品、未反应的α-烯烃原料、α-烯烃二聚体与催化剂和助催化剂；
(c)将反应产物送入第二过滤单元过滤分离出催化剂和助催化剂，再将反应产物送入分离单元，分离单元包括烯烃分离器和低聚物分离器；在烯烃分离器中将未反应的α-烯烃原料由烯烃分离器顶部蒸出，剩余产物送入低聚物分离器，在此将α-烯烃二聚体分离出来；
(d)将分离后的mPAO初级产品泵送至加氢单元，在加氢单元内，mPAO初级产品与氢气进行加氢反应，反应后的mPAO润滑油与未反应的氢气进入精制单元气液分离脱除氢气，加氢精制处理后得到高级润滑油mPAO产品。
4.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氮气中的一种或者一种以上的混合气体。
5.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述聚合反应器的反应压力为0.1～2.0MPaA，反应温度为100～250℃，反应停留时间为0.4～6.0h，级数为1～8级。
6.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述烯烃分离器的操作压力为20～400kPaA，顶部操作温度为70～130℃，底部操作温度为180～220℃。
7.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述低聚物分离器的操作压力为2～120kPaA，顶部操作温度为130～200℃，底部操作温度为220～260℃。
8.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述加氢单元的反应压力为4.0～12.0MPaA，反应温度为160～300℃，氢油体积比为200～800：1，体积空速为0.2～20.0h-1。
9.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述烯烃分离器的设备结构型式为高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种。
10.根据权利要求3所述的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，所述低聚物分离器的设备结构型式为高效塔板精馏塔、高效填料精馏塔、精密蒸馏分离塔、分子蒸馏分离器中的一种。
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