本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯專用白油及其制備方法，屬于石油化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯為苯乙烯經(jīng)聚合反應(yīng)得到的聚合物，包括通用級(jí)聚苯乙烯、發(fā)泡級(jí)聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯等。由于聚苯乙烯分子量較高，加工過程中需要加入一定的礦物油以改善加工性能，并能提高聚苯乙烯樹脂的各項(xiàng)使用性能。在聚苯乙烯加工過程中，為了降低機(jī)械磨損、能量消耗，提高生產(chǎn)能力，盡量降低熔體黏度，最有效的途徑即是使用有效的潤(rùn)滑劑-聚苯乙烯專用白油(簡(jiǎn)稱“PS白油”)。聚苯乙烯專用白油的加入可提高熔體流動(dòng)性，降低熔體對(duì)機(jī)器零部件的黏附，還可以起到促進(jìn)熔融、防粘連、防靜電、改善色澤和抗沖擊效果的作用。
聚苯乙烯加工過程中常用的潤(rùn)滑劑是從石油中煉制的無色礦物油，因聚苯乙烯塑料常作為與人體接觸或與食品相關(guān)產(chǎn)品的原料，如食品包裝盒、餐具、化妝品包裝、電子產(chǎn)品、家用電器外殼等，要求聚苯乙烯白油具有芳烴含量低、光熱穩(wěn)定性好、賽波特顏色大于+30等特點(diǎn)。另一方面，為了防止在應(yīng)用過程中潤(rùn)滑劑從聚苯乙烯塑料中析出，要求聚苯乙烯白油與聚苯乙烯有很好的相容性。根據(jù)相似相容原理，白礦油中宜含有高比例的環(huán)烷烴，少含鏈烷烴。聚苯乙烯塑料廣泛用于家用電器、電子產(chǎn)品的外殼，要求其具有優(yōu)秀的耐黃變性能，即要求PS白油具有優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性。此外，還要求聚苯乙烯白油具有無味、無臭、開口閃點(diǎn)高、低溫流動(dòng)性好等特點(diǎn)。
聚苯乙烯白油很高的質(zhì)量要求對(duì)原料和加工工藝提出了巨大的挑戰(zhàn)。為滿足聚苯乙烯白油極低芳烴含量的要求，一般選用低芳烴含量的石蠟基油為原料生產(chǎn)PS白油，或者以環(huán)烷基原油的餾分油為原料，在加工過程中盡量提高加氫苛刻度以深度飽和芳烴。受此影響，常見的聚苯乙烯白油環(huán)烷烴含量有限，CN值普遍低于40％，影響了PS白油與聚苯乙烯的相容性，限制了PS白油的使用性能，且容易造成聚苯乙烯顆粒不透明，影響美觀的情況。
中國專利CN 101392186 B公開了一種三氧化硫氣體磺化法生產(chǎn)PS白油的技術(shù)，該方法條件苛刻、能耗高，產(chǎn)生酸渣、廢白土等固體廢物，對(duì)環(huán)境危害大，且磺化法難以有效加工高黏度的PS白油。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種聚苯乙烯專用白油及其制備方法，本發(fā)明提供的聚苯乙烯專用白油具有高環(huán)烷烴含量的特點(diǎn)，其制備方法的條件緩和，且無低附加值產(chǎn)品出現(xiàn)，提升了制備工藝的整體經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明所提供的聚苯乙烯專用白油的制備方法，包括如下步驟：
1)將環(huán)烷基原油的餾分油在抽提塔中進(jìn)行溶劑精制，在所述抽提塔的塔底得到抽出液，塔頂?shù)玫骄埔海?jīng)回收溶劑得到精制油；
2)所述精制油依次經(jīng)加氫工藝和蒸餾切割即得到所述聚苯乙烯專用白油；
所述加氫工藝包括依次進(jìn)行的加氫處理、催化脫蠟、加氫精制和加氫深度飽和芳烴。
上述的制備方法中，所述聚苯乙烯專用白油的理化性質(zhì)如下：
以ASTM D2140方法測(cè)定，CA值(芳香碳率)小于0.1％；
以ASTM D2140方法測(cè)定，CN值(環(huán)烷烴碳率)為45.0％～53.5％；
以SH/T 0724方法測(cè)定，20℃折光率為1.470～1.480；
以GB/T 265方法測(cè)定，40℃運(yùn)動(dòng)黏度為60mm2/s～100mm2/s；
賽波特顏色大于+30；
以ASTM D97方法測(cè)定，傾點(diǎn)小于-20℃；
以ASTM D92方法測(cè)定，開口閃點(diǎn)大于220℃。
上述的制備方法中，步驟1)中，所述環(huán)烷基原油的餾分油可為環(huán)烷基原油經(jīng)減壓蒸餾得到的減壓餾分油；
所述環(huán)烷基原油的餾分油的理化性質(zhì)如下：
以GB/T 265方法測(cè)定，40℃運(yùn)動(dòng)黏度為70mm2/s～200mm2/s；
以ASTM D2140方法測(cè)定，CA值不小于20％；
以ASTM D2140方法測(cè)定，CN值不小于33％；
如采用所述環(huán)烷基原油的減二線餾分油或減三線餾分油，它們具有芳烴、環(huán)烷烴含量高、黏度大的特點(diǎn)，作為PS白油的原料，有提升產(chǎn)品環(huán)烷烴含量的潛在優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其高硫、高氮、高芳烴含量的惡劣性質(zhì)對(duì)加工工藝提出了嚴(yán)格的要求。
上述的制備方法中，步驟1)中，所述精制油的CA值不大于6％；
所述溶劑精制的溶劑可為糠醛、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、苯酚、環(huán)丁砜和二甲基亞砜中至少一種；
所述溶劑精制的溶劑與所述環(huán)烷基原油的餾分油的質(zhì)量比可為1.0～3.5：1，具體可為1.6～2.0：1、1.6：1或2.0：1；
所述抽提塔塔底的溫度為55℃～90℃，具體可為70℃或75℃，塔頂?shù)臏囟葹?5℃～120℃，具體可為100℃或105℃。
上述的制備方法中，步驟2)中，所述加氫處理的條件如下：
催化劑為鉬-鎳型加氫催化劑、鎢-鎳型加氫催化劑、鉬-鈷型加氫催化劑和鉬-鎢-鎳型加氫催化劑中至少一種；
具體可采用市售的LH-23催化劑(標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司)、CH-4催化劑(中國石油化工股份有限公司催化劑長(zhǎng)嶺分公司)、CH-15催化劑(中國石油化工股份有限公司催化劑長(zhǎng)嶺分公司)、FV-10催化劑(中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院)或RL-1催化劑(中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院)等；
氫分壓可為12.0～17.0MPa，具體可為15.0MPa；
溫度可為330℃～370℃，具體可為340℃或345℃；
體積空速可為0.4～2.0h-1，具體可為1.0～1.5h-1、1.0h-1或1.5h-1；
上述的制備方法中，步驟2)中，所述催化脫蠟的條件如下：
催化劑為臨氫降凝催化劑或異構(gòu)脫蠟催化劑；
具體可采用RDW-1催化劑(中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院)、FDW-3催化劑(中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院)、SLD-800催化劑(標(biāo)準(zhǔn)催化劑和技術(shù)公司)、SLD-821催化劑(標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司)、ICR-404催化劑(雪佛龍公司)或ICR-408催化劑(雪佛龍公司)等；
氫分壓可為12.0～17.0MPa，具體可為15.0MPa；
溫度可為310℃～370℃，具體可為315℃或360℃；
體積空速可為0.4～2.0h-1，具體可為1.6～1.8h-1、1.6h-1或1.8h-1。
上述的制備方法中，步驟2)中，所述加氫精制的條件如下：
催化劑為鉬-鎳型加氫精制催化劑、鎢-鎳型加氫精制催化劑和鎢-鉬-鎳型加氫精制催化劑中至少一種；
具體可采用RJW-1、RJW-2催化劑(中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院)、LH-23催化劑(標(biāo)準(zhǔn)催化劑和技術(shù)公司)或FV-10催化劑(中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院)等；
氫分壓可為12.0～17.0MPa，具體可為15.0MPa；
溫度可為220℃～330℃，具體可為300℃或320℃；
體積空速可為0.4～2.0h-1，具體可為1.0～1.5h-1、1.0h-1或1.5h-1
上述的制備方法中，步驟2)中，所述加氫深度飽和芳烴用于深度飽和油品中的芳烴，其條件如下：
催化劑為負(fù)載鉑或鈀的催化劑；
具體可采用以鉑、鈀貴金屬為活性組分的催化劑，如LN-5催化劑(標(biāo)準(zhǔn)催化劑和技術(shù)公司)、RLF-10催化劑(中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院)、ICR-407催化劑(雪佛龍公司)或FHDA-1催化劑(中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院)等；
氫分壓可為12.0～17.0MPa，具體可為15.0MPa；
溫度可為200℃～260℃，具體可為240℃；
體積空速可為0.4～1.0h-1，具體可為0.5h-1、
上述的制備方法中，步驟2)中，所述蒸餾切割的條件如下：
收集高于340℃餾分作為所述聚苯乙烯專用白油。
上述方法制備得到的聚苯乙烯專用白油也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明提供的聚苯乙烯專用白油具有高環(huán)烷烴含量的特點(diǎn)，芳烴含量小于0.1％，CN值高達(dá)45.0％～53.5％，40℃運(yùn)動(dòng)黏度為60mm2/s～100mm2/s，具有優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性，既與聚苯乙烯有良好的相容性，保證聚苯乙烯的應(yīng)用性能，又能保證油品的安全特性。本發(fā)明提供的制備方法可有效改善加氫裝置進(jìn)料狀況，緩和加氫裝置操作條件，有效提升PS白油中的環(huán)烷烴含量；采用多段加氫工藝可深度脫除油品中的芳烴等有害物質(zhì)，保證PS白油的應(yīng)用性能與安全性。本發(fā)明聚苯乙烯專用白油的性質(zhì)優(yōu)良，超出現(xiàn)有產(chǎn)品水平，同時(shí)制備方法穩(wěn)定可靠，操作條件緩和。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
實(shí)施例1、
以常減壓裝置生產(chǎn)的環(huán)烷基原油減二線餾分油1為原料(原料性質(zhì)見表1)，采用溶劑精制工藝制得精制烴油，精制溶劑為糠醛，精制烴油作為加氫裝置的原料，精制烴油依次通過加氫處理段、催化脫蠟段、加氫精制段和深度飽和芳烴段，再經(jīng)蒸餾切割，收集高于340℃餾分作為PS白油。其中加氫處理段采用LH-23加氫處理催化劑，反應(yīng)溫度為340℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.0h-1，氫油體積比為1000:1；催化脫蠟段采用SLD-821異構(gòu)脫蠟催化劑，反應(yīng)溫度為315℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.6h-1，氫油體積比為800:1；加氫精制段采用LH-23催化劑，反應(yīng)溫度為300℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.0h-1，氫油體積比為500:1；深度飽和芳烴段采用LN-5貴金屬加氫精制催化劑，反應(yīng)溫度為240℃，氫分壓為15.0MPa，空速為0.5h-1，氫油體積比為500:1。
本發(fā)明實(shí)施例1的操作條件見表2，樣品性質(zhì)見表3。
由表3中的數(shù)據(jù)可以看出，本實(shí)施例所得PS白油芳烴含量低，CN值高達(dá)53.5％，賽波特顏色大于+30，40℃運(yùn)動(dòng)黏度為70.0mm2/s，外觀清亮透明，光熱穩(wěn)定性優(yōu)異，傾點(diǎn)低，開口閃點(diǎn)高，具有杰出的物理性能。
實(shí)施例2、
以常減壓裝置生產(chǎn)的環(huán)烷基原油減二線餾分油2為原料(原料性質(zhì)見表1)，采用溶劑精制工藝制得精制烴油，精制溶劑為糠醛，精制烴油作為加氫裝置的原料，精制烴油依次通過加氫處理段、催化脫蠟段、加氫精制段和深度飽和芳烴段，再經(jīng)蒸餾切割，收集高于340℃餾分作為PS白油。其中加氫處理段采用RL-1加氫處理催化劑，反應(yīng)溫度為345℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.5h-1，氫油體積比為1000:1；催化脫蠟段采用RDW-1臨氫降凝催化劑，反應(yīng)溫度為360℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.8h-1，氫油體積比為1000:1；加氫精制段采用RJW-1催化劑，反應(yīng)溫度為320℃，氫分壓為15.0MPa，空速為1.5h-1，氫油體積比為800:1；深度飽和芳烴段采用RLF-10貴金屬加氫精制催化劑，反應(yīng)溫度為240℃，氫分壓為15.0MPa，空速為0.5h-1，氫油體積比為500:1。
本發(fā)明實(shí)施例2的操作條件見表2，樣品性質(zhì)見表3。
由表3中的數(shù)據(jù)可以看出，本實(shí)施例所得PS白油CN值達(dá)48.0％，賽波特顏色大于+30，40℃運(yùn)動(dòng)黏度為80.0mm2/s，外觀清亮透明，芳烴含量低，光熱穩(wěn)定性優(yōu)異，傾點(diǎn)低，開口閃點(diǎn)高，具有優(yōu)良的理化性質(zhì)。
對(duì)比例1、
該對(duì)比例所使用的餾分油、加氫處理催化劑、臨氫降凝催化劑和加氫精制催化劑等與實(shí)施例2均相同，但餾分油不經(jīng)溶劑精制，直接作為加氫工藝的原料油，加氫處理、臨氫降凝和加氫精制的操作條件見表2。對(duì)加氫油全餾分進(jìn)行蒸餾，大于350℃餾分作為PS白油，樣品性質(zhì)見表3。
表1原料油性質(zhì)
表2實(shí)施例和對(duì)比例的操作條件
表3實(shí)施例和對(duì)比例樣品性質(zhì)
由表3中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明所得聚苯乙烯專用白油性質(zhì)優(yōu)異，CN值很高，40℃運(yùn)動(dòng)黏度適中，芳烴含量低，光熱穩(wěn)定性好，在CN值和光熱穩(wěn)定性方面大大超過對(duì)比例樣品，與聚苯乙烯顆粒的相容性好。
本發(fā)明公開的制備聚苯乙烯專用白油的方法，能夠改善加氫裝置進(jìn)料性質(zhì)，緩和加氫裝置操作條件，深度飽和芳烴，保證產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度適中和高環(huán)烷烴含量，與現(xiàn)有方法相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。