一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法，該發(fā)明包括活性離子液體催化劑的制備和一步法合成聚α-烯烴(PAO)，所述方法于高壓釜式反應(yīng)器中將乙烯單體與適量活性離子液體催化劑在0.2～1.0MPa、50～120℃的條件下反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過濾、氫化、蒸餾等后處理得到運(yùn)動粘度(100℃)在1.9～23.7mm2/s食品級通用全合成潤滑油。本發(fā)明所涉及的離子液體催化劑具有催化活性和可重復(fù)性；所制備的食品級通用潤滑油具有優(yōu)越的粘溫性、低溫流動性、滲透潤滑性，無毒無害、使用壽命長、合成簡便及低成本等特點(diǎn)。
【專利說明】一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法，屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】。所述發(fā)明包括離子液體催化劑的制備和一步法制備聚α -烯烴(PAO)，以及產(chǎn)物后處理。該方法制備的PAO具有優(yōu)越的粘溫性、低溫流動性、滲透潤滑性，無毒無害、使用壽命長、合成簡便及低成本等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品級潤滑油或食品級潤滑油的基礎(chǔ)油

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著全球人類生活水平的提高以及人們對生命健康的日益重視，食品安全愈來愈受到社會廣泛而密切的關(guān)注，它已經(jīng)成為影響食品生產(chǎn)企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵因素。
[0003]普通潤滑油脂的基礎(chǔ)油精制深度不夠，含有較多的稠環(huán)芳烴、3，4_苯并芘等致癌物質(zhì)，這些物質(zhì)嚴(yán)重危害人體健康，它的存在是食品安全的一大隱患，因此在食品生產(chǎn)中不能使用普通的潤滑油脂。美國國家衛(wèi)生基金會(NSF)要求對食品潤滑油脂應(yīng)不含鉛、銻、鎘、汞等金屬，亦不含砷、硒等有毒元素。
[0004]目前，食品級潤滑油脂采用的基礎(chǔ)油主要有優(yōu)質(zhì)精制礦物質(zhì)油和合成油兩大類。優(yōu)質(zhì)精制礦物質(zhì)油，如加氫裂解礦物質(zhì)油不含芳香烴類，鏈狀飽和烴占99%以上，而普通礦物質(zhì)油鏈狀飽和烴只有65 %~75 %，芳香烴占25 %~35 %，硫的含量為13~15000mg/kg，故礦物質(zhì)油存在易氧化，易霉變，潤滑持久力差，潤滑效果差的缺點(diǎn)。全合成潤滑油基礎(chǔ)油被人工設(shè)計成一定的分子結(jié)構(gòu)和大小，成分單一，從本質(zhì)上改善了潤滑油的有用成分；其具備特定的微觀結(jié)構(gòu)以及不給水和氧砌合的空間，整體上提升了潤滑油在使用過程中各項性能的穩(wěn)定。目前，食品級潤滑油脂采用的全合成基礎(chǔ)油有ΡΑ0、硅油、全氟聚醚等。在這些基礎(chǔ)油中，PAO是純飽和烴化合物，不含芳香烴和其他金屬組分，因此無毒害，對皮膚和粘膜無刺激作用，與礦物質(zhì)基礎(chǔ)油相比較，具有優(yōu)良的抗泡性和空氣分離性，良好的化學(xué)和物理穩(wěn)定性，優(yōu)良的滲透性和吸附性能，且沒有毒性，其使用壽命達(dá)礦物質(zhì)油的三倍以上。然而，目前國內(nèi)的PAO生產(chǎn)工藝一般采用相對落后的石蠟裂解技術(shù)，再經(jīng)過加氫補(bǔ)充精制、加氫裂化和異構(gòu)化等復(fù)雜繁瑣的精制工藝，具有效率低下，成本高的缺點(diǎn)；而且，至今國內(nèi)還不具備自主研發(fā)生產(chǎn)食品級合成潤滑油的能力，這方面技術(shù)仍處于空白階段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對食品級潤滑油制備技術(shù)中的不足，提供一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的是一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法，其特征在于具有工藝簡便高效，成本較低，產(chǎn)品無毒環(huán)保，粘度指數(shù)高，高低溫性能優(yōu)良，很適合作為食品級潤滑油的基礎(chǔ)油或直接作為食品級潤滑油使用。該工藝包括以下步驟:(I)活性離子液體催化劑的制備:采用三組分反應(yīng)法制備，首先將A組分與B組分充分混合溶解于有機(jī)溶劑中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢加入C組分，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為20~45°C，反應(yīng)時間為I~4小時即得到活性離子液體催化劑。
[0007]上述步驟中，A組分為I，2-二烷基咪唑或N，N-二烷基咪唑中的一類，B組分為三氧化二鋁、納米二氧化硅、氯化鎂、氯化鋅、復(fù)合烷基鋁(AlEt2Cl-AlR3)、氯代烷基鋁中的一種，C組分為無水三氯化鋁、二乙基氯化鋁、乙基二氯化鋁和無水氯化鐵、三氟化硼中的一種。
[0008]上述步驟中，A組分:B組分:C組分=1: 0.5~2: I~5。
[0009]上述步驟中，有機(jī)溶劑為經(jīng)過脫水處理后的非極性或極性較小的溶劑，如二氯甲烷、氯仿、環(huán)己烷、四氯化碳中的一種，其用量為A組分、B組分、C組分三組分質(zhì)量和的1/2~5倍。
[0010](2) 一步法合成聚α-烯烴(PAO):在高壓反應(yīng)釜中加入一定量有機(jī)溶劑和占反應(yīng)釜總體積的1/500~1/50的離子液體催化劑，通入乙烯氣體，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.2~1.0MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~120°C，反應(yīng)20~30小時。
[0011]以上步驟中，所用有機(jī)溶劑為經(jīng)過脫水處理后的非極性或極性較小的溶劑，如二氯甲烷、氯仿、環(huán)己烷、四氯化碳中的一種，其用量為A組分、B組分、C組分質(zhì)量和的1/2~5倍。其與活性離子液體催化劑的體積比為15: I~250:1。
[0012](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，再經(jīng)過氫化、蒸餾后得到食品級通用全合成潤滑油。
[0013]上述步驟中，氫化的目的是降低不飽和度，氫化所用催化劑為負(fù)載鎳系催化劑或負(fù)載鈀系催化劑的一類，優(yōu)選為負(fù)載鈀系催化劑，控制壓力為0.2~1.0MPa，溫度為25~75°C，氫化時間控制在2~20小時。在該反應(yīng)的過程中，不飽和度的量一般被降低超過95%。
[0014]上述步驟中，蒸餾的目的是去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體。
[0015] 本發(fā)明的最終產(chǎn)物為無毒環(huán)保、性能優(yōu)異的聚α -烯烴(PAO)。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明所制備的食品級通用潤滑油具有安全無毒、性能優(yōu)良的特點(diǎn)，且制備過程簡捷、高效，所需要的生產(chǎn)設(shè)備和試劑均價格便宜，生產(chǎn)成本較低。在生產(chǎn)制備過程中沒有有害物質(zhì)的釋放，保護(hù)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的制備食品級通用全合成潤滑油提供了有利條件。
[0017]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]【具體實(shí)施方式】實(shí)施例1
(I)活性離子液體催化劑的制備:首先將I，2-二甲基咪唑與三氧化二鋁混合溶解于一定量環(huán)己烷中，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下緩慢加入無水三氯化鋁，其中1，2_ 二甲基咪唑、三氧化二鋁、無水三氯化鋁的質(zhì)量比為1: 2: 2.5，三組分總質(zhì)量與環(huán)己烷用量比為1: 2.5，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為35~40°C，反應(yīng)時間為2小時即得到活性離子液體催化劑。
[0019](2)聚α -烯烴(PAO)的制備:在1L高壓反應(yīng)釜中加入25mL離子液體催化劑，同時加入1.75L環(huán)己烷，通入乙烯氣體，控制一定的攪拌速度，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.2~0.5MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為55~75°C，反應(yīng)時間為24小時。
[0020](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，將濾出物轉(zhuǎn)入裝有負(fù)載鈀系催化劑的氫化釜中，控制壓力和溫度分別在0.4~0.6MPa和室溫，氫化時間控制在6~8小時。再經(jīng)過蒸餾，去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體，最后得到無毒環(huán)保、性能穩(wěn)定的食品級通用全合成潤滑油。該潤滑油在40°C的運(yùn)動粘度為
5.8mm2/s, 100°C的運(yùn)動粘度為2.3mm2/s，粘度指數(shù)為120。
[0021]實(shí)施例2
(I)活性離子液體催化劑的制備:首先將1，3_ 二甲基咪唑與納米二氧化硅混合溶解于一定量環(huán)己烷中，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下緩慢加入無水三氯化鋁，其中1，3_ 二甲基咪唑、納米二氧化硅、無水三氯化鋁的質(zhì)量比為1: 1.5: 4，三組分總質(zhì)量與環(huán)己烷用量比為I: 3，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為25~30°C，反應(yīng)時間為2小時即得到活性離子液體催化劑。
[0022](2)聚α -烯烴(PAO)的制備:在2L高壓反應(yīng)釜中加入7.5mL離子液體催化劑，同時加入500mL環(huán)己烷，通入乙烯氣體，控制一定的攪拌速度，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.5~
0.7MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~70°C，反應(yīng)時間為24小時。
[0023](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，將濾出物轉(zhuǎn)入裝有負(fù)載鈀系催化劑的氫化釜中，控制壓力和溫度分別在0.2~0.5MPa和室溫，氫化時間控制在8~10小時。再經(jīng)過蒸餾，去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體，最后得到無毒環(huán)保、性能穩(wěn)定的食品級通用全合成潤滑油。該潤滑油在40°C運(yùn)動粘度為
16.9mm2/s, 100°C運(yùn)動粘度為4.3mm2/s，粘度指數(shù)為159。
[0024]實(shí)施例3
(I)活性離子液體催化劑的制備:首先將1-甲基-3-丙基咪唑與氯化鎂混合溶解于一定量氯仿中，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下緩慢加入三氟硼酸，其中1-甲基-3-丙基咪唑、氯化鎂、三氟硼酸的質(zhì)量比為1:1: 3，三組分總質(zhì)量與氯仿用量比為1: 2.5，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為40~45°C，反應(yīng)時間為2小時即得到活性離子液體催化劑。
[0025](2)聚α -烯烴(PAO)的制備:在200L高壓反應(yīng)釜中加入700mL離子液體催化劑，同時加入30L環(huán)己烷，通入乙烯氣體，控制一定的攪拌速度，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.5~
0.8MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~75°C，反應(yīng)時間為24小時。
[0026](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，將濾出物轉(zhuǎn)入裝有負(fù)載鈀系催化劑的氫化釜中，控制壓力和溫度分別在0.4~0.9MPa和室溫，氫化時間控制在3~6小時。再經(jīng)過蒸餾，去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體，最后得到無毒環(huán)保、性能穩(wěn)定的食品級通用全合成潤滑油。該潤滑油在40°C運(yùn)動粘度為
18.3mm2/s, 100°C運(yùn)動粘度為6.2mm2/s，粘度指數(shù)為167。
[0027]實(shí)施例4
(I)活性離子液體催化劑的制備:首先將1-甲基-3-丁基咪唑與復(fù)合烷基鋁(AlEt2Cl-Al (1-Bu)3)混合溶解于一定量氯仿中，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下緩慢加入無水三氯化鐵，其中1-甲基-3-丁基咪唑、復(fù)合烷基鋁(AlEt2Cl-Al (1-Bu)3)、無水三氯化鐵的質(zhì)量比為1:1: 3，三組分總質(zhì)量與氯仿用量比為1: 2.5，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為40~45°C，反應(yīng)時間為2小時即得到活性離子液體催化劑。
[0028](2)聚α -烯烴(PAO)的制備:在200L高壓反應(yīng)釜中加入650mL離子液體催化劑，同時加入30L環(huán)己烷，通入乙烯氣體，控制一定的攪拌速度，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.5~0.8MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~75°C，反應(yīng)時間為24小時。
[0029](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，將濾出物轉(zhuǎn)入裝有負(fù)載鈀系催化劑的氫化釜中，控制壓力和溫度分別在0.4~0.9MPa和室溫，氫化時間控制在5~8小時。再經(jīng)過蒸餾，去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體，最后得到無毒環(huán)保、性能穩(wěn)定的食品級通用全合成潤滑油。該潤滑油在40°C運(yùn)動粘度為32.6mm2/s, 100°C運(yùn)動粘度為18.5mm2/s，粘度指數(shù)為187。
[0030]實(shí)施例5
(I)活性離子液體催化劑的制備:首先將1-乙基-3-乙基咪唑與三乙基鋁Al (C2H5)3-合溶解于一定量氯仿中，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下緩慢加入無水三氯化鋁，其中1-乙基-3-乙基咪唑、三乙基鋁Al (C2H5) 3、無水三氯化鋁的質(zhì)量比為1: 1.2: 3，三組分總質(zhì)量與環(huán)己烷質(zhì)量比為1: 2，保持一定的攪拌速度，控制反應(yīng)溫度為40~45°C，反應(yīng)時間為2小時即得到活性離子液體催化劑。
[0031](2)聚α -烯烴(PAO)的制備:在200L高壓反應(yīng)釜中加入600mL離子液體催化劑，同時加入25L環(huán)己烷，通入乙烯氣體，控制一定的攪拌速度，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.5~
0.8MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~75°C，反應(yīng)時間為24小時。
[0032](3)反應(yīng)釜降至常溫，分別經(jīng)沉淀和過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，將濾出物轉(zhuǎn)入裝有負(fù)載鈀系催化劑的氫化釜中，控制壓力和溫度分別在0.4~0.9MPa和室溫，氫化時間控制在5~8小時。再經(jīng)過蒸餾，去除溶劑和分離二聚體和三聚體等小分子中間體，最后得到無毒環(huán)保、性能穩(wěn)定的食品級通用全合成潤滑油。該潤滑油在40°C運(yùn)動粘度為28.3mm2/s, 100°C運(yùn)動粘度為12.4mm2/s，粘度指數(shù)為170。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備食品級通用全合成潤滑油的方法，其特征在于，該方法具體操作如下: (1)活性離子液體催化劑的制備:采用三組分反應(yīng)法制備離子液體催化劑:首先將A組分與B組分混合溶解于有機(jī)溶劑中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下再緩慢加入C組分，控制反應(yīng)溫度為20~45°C，反應(yīng)時間為I~4小時即獲得活性離子液體催化劑； (2)—步法合成聚α-烯烴(PAO):在高壓反應(yīng)釜中加入一定量的有機(jī)溶劑和步驟(1)制得的離子液體催化劑，通入乙烯氣體，保持反應(yīng)釜中的壓力為0.2~1.0MPa，控制反應(yīng)釜的溫度為50~120°C，反應(yīng)時間為20~30小時，獲得粗產(chǎn)物； (3)反應(yīng)釜溫度降至常溫，將步驟(2)制備的粗產(chǎn)物聚α-烯烴(PAO)經(jīng)靜置沉淀、過濾分離出離子液體催化劑及其殘余，再經(jīng)氫化、蒸餾后即可得到食品級通用全合成潤滑油或食品級通用全合成潤滑油基礎(chǔ)油。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中A組分為1，2-二烷基咪唑、N，N-二烷基咪唑中的一類。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中B組分三氧化二鋁、納米二氧化硅、氯化鎂、氯化鋅、復(fù)合烷基鋁(AlEt2Cl-AlR3)、氯代烷基鋁中(RnAlX3_n，X為鹵素，η =I，2, 3)的一種。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中C組分為無水三氯化鋁、無水氯化鐵或三氟化硼中的一種。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中有機(jī)溶劑為經(jīng)過脫水處理后的非極性或極性較小的溶劑，如二氯甲烷、氯仿、環(huán)己烷、四氯化碳中的一種。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中A組分:B組分:C組分=I: 0.5 ~2: I ~5。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中有機(jī)溶劑的用量為A組分、B組分、C組分三組分質(zhì)量和的1/2~5倍。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中所用機(jī)溶劑為經(jīng)過脫水處理后的非極性或極性較小的溶劑，如二氯甲烷、氯仿、環(huán)己烷、四氯化碳中的一種。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中活性離子液體催化劑和有機(jī)溶劑的體積比為1: 15~1: 250。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中活性離子液體催化劑的用量為反應(yīng)釜總體積的1/500~1/50。
11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中氫化所用催化劑為負(fù)載鎳系催化劑和負(fù)載鈀系催化劑的一類。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中氫化壓力控制在0.2~1.0MPa0
13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中氫化溫度控制在25~75°C。
14.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中加氫時間控制在2~20小時。
15.按照權(quán)利要求1所述的方法制備出的食品級通用全合成潤滑油運(yùn)動粘度(100°C)在 19 ~23.7mm2/s。
【文檔編號】C10M107/04GK104178242SQ201310204059
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】相鵬, 王靜 申請人:西安艾姆高分子材料有限公司