一種酯類潤滑油基礎(chǔ)油及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機化學(xué)中酯類化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及多元醇酯類潤滑油基礎(chǔ)油及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]酯類潤滑油由于具有粘溫特性良好、抗氧化能力強、優(yōu)越的潤滑性和可生物降解性能而廣泛應(yīng)用于航空、金屬加工、紡織和食品加工等領(lǐng)域，隨著環(huán)保要求的不斷提高，酯類合成潤滑油將不斷取代現(xiàn)有的礦物油，尤其是冷凍機油領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景和潛力，但是，目前國內(nèi)的酯類潤滑油生產(chǎn)規(guī)模相對較小，生產(chǎn)工藝缺陷明顯，使得生產(chǎn)的成本較高，產(chǎn)品質(zhì)量不理想，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0003]1、采用液體酸性催化劑，尤其是具有強腐蝕性的硫酸、磷酸，不但反應(yīng)控制困難，而且轉(zhuǎn)化率較低，副產(chǎn)物多，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)品需要經(jīng)過中和、水洗等后續(xù)處理，產(chǎn)生大量廢水。
[0004]2、生產(chǎn)過程中加入的過量有機酸，沒有得到很好的分離和循環(huán)利用，加大了生產(chǎn)成本。
[0005]3、生產(chǎn)出來的產(chǎn)品酸值偏大(大于0.5mgK0H/g)，氧化安定性不理想，無法作為潤滑油基礎(chǔ)油進(jìn)行大范圍使用。
[0006]另外，現(xiàn)有技術(shù)采用的催化劑還有可能是對甲苯磺酸、磷酸三丁酯等，這些催化劑在使用后都難以回收，基本都留在產(chǎn)品中，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多元醇酯類潤滑油基礎(chǔ)油及其合成方法，該方法使用酸性固體催化劑，利用減壓蒸餾和分子蒸餾回收過量的酸，采用陰性離子交換樹脂深度脫酸，催化劑可以多次使用，回收的過量酸可以循環(huán)利用，產(chǎn)品收率和純度高，生產(chǎn)成本顯著降低，且無廢水產(chǎn)生。
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0009]—種酯類潤滑油基礎(chǔ)油的合成方法，包括以酸性固體為催化劑，以有機酸、有機醇為原料在所述催化劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)；所述酸性固體催化劑是利用Zr02或Ti02與 Si02或A1203形成的復(fù)合氧化物。
[0010]本發(fā)明所述酸性固體催化劑具有一定比表面積和一定孔徑結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地，所述酸性固體催化劑具有如下特征:比表面積為200-600m2/g，孔徑為2-10nm ;進(jìn)一步優(yōu)選地，比表面積為300-550m2/g，孔徑為4_8nm。
[0012]優(yōu)選地，所述酸性固體催化劑，其加入量為有機酸、有機醇總重量的0.05 %?0.
[0013]優(yōu)選地，所述酸性固體催化劑可以多次使用。
[0014]所述酸性固體催化劑可按現(xiàn)有技術(shù)制備。
[0015]優(yōu)選地，所述酸性固體催化劑的制備方法包括:醇鹽水解法、共沉淀法等。
[0016]本發(fā)明制得的酸性固體催化劑具有高比表面積和一定孔結(jié)構(gòu)，且附載金屬氧化物，經(jīng)過酸化后，可以為反應(yīng)提供活性中心，反應(yīng)速度加快，選擇性提高。
[0017]具體地，上述酯類潤滑油基礎(chǔ)油的合成方法，包括以下步驟:
[0018]1)以酸性固體為催化劑，以有機酸、有機醇為原料在上述催化劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成粗酯；
[0019]2)將所得粗酯過濾，回收所述酸性固體催化劑；
[0020]3)將過濾后所得粗酯減壓蒸餾，脫除過量有機酸；再進(jìn)行分子蒸餾，進(jìn)一步脫除未完全反應(yīng)的中間廣物，得初步精制的酯；
[0021]4)將所得初步精制的酯采用陰離子交換樹脂進(jìn)行深度脫酸，降低產(chǎn)品酸值至0.lmgKOH/g以下，再通過減壓蒸餾脫水干燥，即得(高品質(zhì)酯類潤滑油基礎(chǔ)油)。
[0022]上述酯類潤滑油基礎(chǔ)油的合成方法，其中:
[0023]步驟1)所述酯化反應(yīng)溫度優(yōu)選為120_180°C，反應(yīng)時間優(yōu)選為2?6小時。
[0024]步驟2)回收得到的酸性固體催化劑可以再利用。
[0025]步驟3)所述減壓蒸餾條件優(yōu)選為溫度150?250°C，10?lkPa殘壓；所述分子蒸餾條件優(yōu)選為溫度250?300°C，壓力0.1?0.0lkPa。優(yōu)選地，分離出的有機酸可以進(jìn)行循環(huán)利用。
[0026]步驟4)所述陰離子交換樹脂優(yōu)選為大孔樹脂，例如D301R、D392等，其呈弱堿性，為苯乙烯系網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；所述減壓蒸餾脫水條件優(yōu)選為壓力2.5-3Kpa，溫度一般為常溫。
[0027]本發(fā)明還包括按上述方法制備得到的酯類潤滑油基礎(chǔ)油。
[0028]本發(fā)明酯類潤滑油基礎(chǔ)油，其傾點不高于_30°C，閃點不低于250°C，通常40°C時運動粘度為10-100mm2/S，粘度指數(shù)不低于150，不同產(chǎn)品之間互溶性好，作為潤滑油基礎(chǔ)油能夠滿足絕大部分高溫或低溫條件下的使用要求。
[0029]本發(fā)明所述酯類潤滑油基礎(chǔ)油可作為航空發(fā)動機潤滑油、空氣壓縮機潤滑油、汽輪機油、汽車發(fā)動機潤滑油、重負(fù)荷齒輪油或超低溫發(fā)動機油等。
[0030]由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0031]1、采用酸性固體為催化劑，工藝新穎，通過調(diào)節(jié)催化劑的性能可以提高選擇性，大幅降低副產(chǎn)物，產(chǎn)品色澤好，收率提高明顯，催化劑經(jīng)過簡單分離后，可以重復(fù)使用，降低了原料成本
[0032]2、與通常的液體酸性催化劑相比，酸性固體催化劑不會腐蝕設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備的投資，除去催化劑只需要簡單的過濾，而無需中和、水洗等工序，減少了污水的排放，對環(huán)境友好。
[0033]3、采用減壓蒸餾脫酸、分子蒸餾脫中間產(chǎn)物的組合方式，兩者不重疊，使過量的酸和中間產(chǎn)物分開，保證脫出的有機酸中沒有中間產(chǎn)物，防止中間產(chǎn)物降低反應(yīng)的速度和選擇性，并能夠重復(fù)使用過量的有機酸，降低了原料成本。
[0034]4、采用陰離子交換樹脂對減壓蒸餾和分子蒸餾后的產(chǎn)品進(jìn)一步深度脫酸，可以使產(chǎn)品的酸值降低至0.lmgKOH/g以下，提高了產(chǎn)品的氧化安定性。
[0035]本發(fā)明涉及到的酸醇酯化法制備酯類合成有基礎(chǔ)油的工藝，具有選擇性好、收率高、成本低、無污水排放等特點，得到的產(chǎn)品純度高、酸值低、氧化安定性和粘溫性能優(yōu)異，與國外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)，具有極強的市場競爭力。
【具體實施方式】
[0036]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037]一種酯類潤滑油基礎(chǔ)油的合成方法，包括如下步驟:
[0038]1)以酸性固體為催化劑，與有機酸、有機醇為原料在120_180°C條件下酯化反應(yīng)2?6小時后，生成粗酯；
[0039]2)將所得粗酯過濾，回收所述酸性固體催化劑再利用；
[0040]3)將過濾后所得粗酯減壓蒸餾，脫除過量有機酸；所述減壓蒸餾條件為150?250°C，10?lkPa殘壓；再進(jìn)行分子蒸餾，進(jìn)一步脫除未完全反應(yīng)的中間產(chǎn)物，得初步精制的酯；所述分子蒸餾條件為250?300°C，0.1?0.0lkPa ;分離出的有機酸可以進(jìn)行循環(huán)利用；
[0041]4)將所得初步精制的酯采用陰離子交換樹脂進(jìn)行深度脫酸，降低產(chǎn)品酸值至0.lmgKOH/g以下，再通過減壓蒸餾脫水干燥，即得高品質(zhì)酯類潤滑油基礎(chǔ)油；所述減壓蒸餾脫水條件常溫，2.5-3Kpa。
[0042]實施例1三羥甲基丙烷己酸酯的合成
[0043]將三羥甲基丙烷和己酸按摩爾比1: 3.2投入反應(yīng)釜中，加入適量溶劑，攪拌下加入酸醇總重量0.1%的酸性固體催化劑，升溫至120?130°C反應(yīng)3h，之后升高溫度至140-150°C，持續(xù)反應(yīng)3h，合成得到粗酯，過濾回收酸性固體催化劑，在150?200°C，5kPa殘壓下減壓蒸餾過量己酸，回收的己酸可以作為原料再次使用，在250?300°C，0.lKPa下分子蒸餾中間產(chǎn)物，初步精制的酯進(jìn)入弱堿性大孔陰離子交換樹脂(D301R)柱中，進(jìn)行進(jìn)一步深度脫酸，直至酸值降低至0.lmgKOH/g以下，最后在常溫2.5-3KPa下減壓干燥，得到收率為95%，酸值為0.08mgK0H/g、外觀淡黃的三羥甲基丙烷己酸酯。
[0044]本實施例所用酸性固體催化劑是利用Zr02與S1 2按醇鹽水解法形成的復(fù)合氧化物；其比表面積為530m2/g，孔徑為4.0-6.5nm。
[0045]實施例2季戊四醇己酸酯的合成