[发明专利]一种生物柴油制备润滑油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油改性工艺技术领域，特别涉及一种环氧生物柴油通过高质化改性，制备润滑油基础油的方法。

背景技术

据统计全世界每年约有500万～1000万t石油基化学品进入生物圈，即使在润滑剂回收利用率高(大于60%)的国家，仍有4%～10%的润滑剂进入环境，仅欧共体每年就有60万t润滑油进入环境。引起这些问题的油品是循环系统的液压油和一次性通过的润滑油，如链锯油、二冲程发动机油、铁路轨道润滑剂、开式齿轮油和钢丝润滑酯等润滑剂。进入环境的润滑剂严重污染陆地、江河和湖泊，也严重危害生态环境和生态平衡，像矿物油对地下水的污染长达100年之久，0.1μg/g的矿物油能降低海中小虾的寿命达20%。

随着人类环保意识和环保立法的不断加强，人们已经开始注意和研究润滑油在环境中散失所引起的污染问题。世界上诸多石化企业已经开始投入大量的研究力量开发环境友好性能优异的石油化工产品，以解决润滑油在广泛使用过程中所带来的环境问题。研究开发符合环保要求的可生物降解的润滑油成为20世纪90年代以来润滑油领域的重要研究课题。同时随着科学技术的发展，工业润滑油需求增长幅度较大，现今欧美各国向长寿命、可生物降解（包括与植物油的掺合油）、合成润滑油等方向发展。由此，合成油、植物油、Ⅱ/Ⅲ类基础油的需求将会有较大增长。

生物柴油将是可部分取代石油的可再生的环保型能源，但若不改进其氧化稳定性还不能够作为现代润滑油。采用生物柴油来改质合成优质润滑油，是间接利用生物能和太阳能的一种途径，通过探索可得到一条生物柴油化学改质成工业润滑剂的有效途径和原理。在当今石油资源紧缺的形势下，随着人们生活水平的提高和环境保护意识的增强，研制和开发具有再生能力的改良动生物柴油酯“绿色”润滑油基础油，不但具有环保可持续发展的意义，而且具有重大的社会和经济意义。

现代机械设备对润滑油的要求是：（1）对环境友好，无毒，可生物降解；（2）有较高的抗氧化性，有较长的使用寿命；（3）要求倾点低、粘度指数高，能适应严寒和高气温工况的特殊场合；（4）便于合成不同粘度等级的油品。

对生物柴油进行化学改性，将双键饱和，催化异构酯化可产生一种具有抗氧化性好、高低温适应性好，可生物降解的优质合成润滑油。

现有技术中，通常采用液体酸，例如浓硫酸、浓磷酸等，或树脂类催化剂，例如D001树脂、D002、DH、CR和732等，作为生物柴油进行化学改性的催化体系，但是液体酸作为催化剂使用时，一方面会增加废水的排放及后处理的难度，另一方面，水含量会影响反应的平衡，进而影响反应的转化率；而使用树脂类催化剂时，反应体系中如果存在金属离子，金属离子就可能会与树脂进行螯合，减少树脂催化剂的酸性位点和酸性活性中心，同样也会使得催化剂活性下降，反应表现为反应程度降低，转化率不高（现有技术中，按环氧值转化率计算，环氧柴油制备润滑油的转化率在87.5%左右）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，利用生物柴油，制备润滑油基础油的方法中，使用液体酸作为催化剂时，一方面会增加废水的排放及后处理的难度，另一方面，水含量会影响反应的平衡，进而影响反应的转化率；而使用树脂类催化剂时，反应体系中如果存在金属离子，金属离子就可能会与树脂进行螯合，使得催化剂活性下降，反应的转化率不高。

为解决这一技术问题，本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种利用生物柴油，制备润滑油基础油的方法，该制备方法为，在催化剂条件下，先将生物柴油，环氧化改性，制备成环氧生物柴油；再以环氧生物柴油和长链脂肪酸为原料，在催化剂条件下，进行开环异构酯化改性反应，得到醇酯型润滑油，

作为优选：生物柴油为植物油脂肪酸酯，选自大豆油脂肪酸甲酯、菜籽油脂肪酸甲酯或蓖麻油脂肪酸甲酯；

作为优选：环氧化及开环反应的催化剂，均为固体酸催化剂，选自3A型沸石分子筛K₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O，Y型分子筛NaO₂·Al₂O₃·4.9SiO₂·9.4H2O，ZSM型分子筛ZSM-5-H、ZSM-5-Na，丝光沸石Na₂O·Al₂O₃·10SiO₂·6H₂O固体酸催化剂中的一种；