一种由高纯度线性α烯烃通过无水AlCl3合成低粘度PAO4的方法与流程

文档序号:11703003研发日期:2017年阅读:409来源:国知局
技术简介:
本发明针对传统PAO制备中催化剂成本高、危险性大及需加压反应的问题,提出采用无水AlCl3常压催化高纯度线性α烯烃合成低粘度PAO4的方法。通过高温预处理单体并控制催化剂比例,实现温和条件下产物粘度精准调控,提升润滑性能与安全性。
关键词:无水AlCl3催化剂,低粘度PAO4,常压合成

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,涉及一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法。

技术背景

矿物油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。

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,然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。



技术实现要素:

本发明旨在克服上述缺陷,通过无水alcl3制备获得低粘度pao4,取代制备pao基础油危险系数高的方法,例如加压反应。

本发明提供的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法,其特征在于:于热的1-癸烯单体中,滴加催化剂后,合成低粘度pao4基础油;

其中,上述催化剂选自无水三氯化铝;

上述热的1-癸烯单体为加热至90℃以上。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,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1-5:97-100。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,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℃,一般反应一边加入催化剂,整个滴加的过程为1-4小时,继续反应0-2时(该继续反应的过程可以为保温反应过程,还可以为自然降温反应的过程),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,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述1-癸烯单体为纯度大于>90%的1-癸烯。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述1-癸烯单体为包含有90-94%的α-烯烃和4-9%的内烯烃的1-癸烯单体。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述催化剂可以为固体粉末或为溶液或悬浮液形式;

上述催化剂的质量浓度>50%;

其中,上述催化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,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述后处理为:低粘度粗产品经过滤去除固体杂质,经碱洗,中和反应体系的ph为中性后,通过减压蒸馏的方式分离得到减压蒸馏产品和未反应的1-癸烯单体;

其中,未反应的1-癸烯化合物单体可继续进行聚合反应。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、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6-12mpa,体积空速约0.5-1h-1、氢油体积比400-500:1,经加氢催化除杂得到目标pao4基础油。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述催化剂除无水三氯化铝外还包括引发剂。

该引发剂可以为自由基引发剂,或者ticl4、et2ticl2等等。

该引发剂的用量为催化剂总量的5-15%。

进一步地,本发明的一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法,还具有这样的特点:即、上述1-癸烯单体能被替换为任一线性α烯烃;

上述低粘度pao4可以被替换为任一低粘度pao。根据不同的1-癸烯单体和反应条件,可以合成不同粘度的pao。

本发明的作用和效果:

本发明提供了一种由高纯度线性α烯烃通过无水alcl3合成低粘度pao4的方法方法。本发明采用的工业催化剂廉价,该催化剂易于获得,且反应过程中的催化剂易于处理,反应条件温和,常压反应即可时间,制备而得的低粘度pao,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。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。

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

4800g高纯度(90-94%α-烯烃、4-9%内烯烃)1-癸烯单体先加热90℃,边搅拌边分批加入140g三氯化铝作用于聚合釜内,总加入时间为1小时,添加完毕继续自然降温反应0.5小时后,获得聚癸烯粗产品。

聚癸烯粗产品经过滤去除部分三氯化铝络合催化剂,经过40%的氢氧化钠水溶液碱洗,中和三氯化铝至溶液ph为中性,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-癸烯化合物单体,未反应的1-癸烯化合物单体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8mpa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比500:1,经加氢催化除杂制备pao4。

实施例2

5000g高纯度(90-94%α-烯烃、4-9%内烯烃)1-癸烯单体先加热110℃,边搅拌边分批加入130g三氯化铝作用于聚合釜内,总加入时间为0.2小时,添加完毕继续自然降温反应0.6小时后,获得聚癸烯粗产品。

聚癸烯粗产品经过滤去除部分三氯化铝络合催化剂,经过氢氧化钠碱洗,中和三氯化铝至溶液ph为中性,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-癸烯化合物单体,未反应的1-癸烯化合物单体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170℃、氢气分压10mpa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比400:1,经加氢催化除杂制备pao4。

实施例3

5000g高纯度(90-94%α-烯烃、4-9%内烯烃)1-癸烯单体先加热100℃,边搅拌边分批加入110g三氯化铝和10gticl4作用于聚合釜内,添加完毕继续自然降温反应0.1小时后,获得聚癸烯粗产品。

聚癸烯粗产品经过滤去除部分三氯化铝络合催化剂,经过氢氧化钠碱洗,中和三氯化铝至溶液ph为中性,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-癸烯化合物单体,未反应的1-癸烯化合物单体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170℃、氢气分压10mpa,体积空速约0.5h-1、氢油体积比400:1,经加氢催化除杂制备pao3。

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