[发明专利]一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法

说明书

本发明涉及一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，主要解决现有技术存在的间歇生产效率低、无法达到商业化生产规模的问题。采用本发明的系统和方法，通过原料预处理、聚合反应、过滤分离、加氢精制等4个技术步骤，将α‑烯烃原料制备为高级润滑油mPAO产品，实现公称规模200～20,000吨/年商业化连续工业生产，其中：聚合反应停留时间、运动粘度(100℃)、粘度指数等工艺和技术指标均达到国际先进水平，可应用于制备高级润滑油mPAO的生产中。

技术领域

本发明涉及高级润滑油的制备方法，尤其涉及一种商业化工业生产规模连续制备高级润滑油mPAO的系统和方法。

背景技术

特高粘度指数茂金属聚α烯烃mPAO是新一代具有超高粘度指数的高级润滑油，拥有特高的粘度指数、更低的倾点以及良好的低温使用性能。在苛刻的使用条件下，mPAO表现出更好的氧化安定性和良好的剪切稳定性，具有更长的换油周期、更好的耐久性，以此能够长时间保持润滑油粘度等级，可用于高档汽车、航天、航海、军事、高速列车等领域。

2010年5月，世界最大的非政府石油天然气生产商埃克森美孚化工公司首先推出新一代mPAO。目前，全球生产mPAO被国外企业垄断，主要制造商有埃克森美孚、英力士和雪佛龙菲利普斯化工等。埃克森美孚推出的mPAO合成油有65、150和300cSt，年产能达到了5万吨。英力士旗下的mPAO产品属于Durasyn品牌，粘度分别是50、100和135cSt，年产能2万吨。雪佛龙菲利普斯化工采用专利茂金属催化工艺来生产65、100、150cSt的mPAO，年产能也达到0.9万吨。合成mPAO的生产工艺主要采用间歇式生产工艺，埃克森美孚、BP和三井化学等公司的专利都采用在釜式反应器，氢气气氛中将反应物料加热至反应温度，注入预先配置好的催化剂甲苯溶液，待反应完全后，经过水洗、加氢、蒸馏等步骤得到mPAO产品。BP公司在其专利中研究了以(R-Cp)₂ZrCl₂[其中R＝Me，nBu，iPr，tBu，1，3-Me₂，-(CH₃)₄，-(CH3)₅]为主催化剂，甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂，1-癸烯为原料合成一系列mPAO产品。埃克森美孚公司公开了一种采用取代的非桥联茂金属催化剂连续或半连续合成mPAO的方法，以不同烷基取代的双环戊二烯二氧化锆为主催化剂，以烷基铝为助催化剂，Al/Zr为4:1-4000:1，以阴离子硼化物N，N-二甲基苯铵四(五氟苯基)硼酸盐为活化剂，B/Zr为0.1:1-10:1，以1-癸烯为原料合成了mPAO产品。

国内主要生产传统的低质量PAO基础油，生产企业有中国石油兰州石油化工公司、上海纳克润滑技术有限公司、潞安纳克碳一化工等等。采用的原料主要是蜡裂解，通过费托合成得到α-烯烃基础油，催化剂也是传统的路易斯酸催化剂，如BF₃、AlCl₃等。目前，全球mPAO生产被国外企业垄断，我国关于mPAO的工业化鲜有报道。2017年11月，国内首个低粘度(10cSt)mPAO基础油中试生产装置在潞安集团正式开工建设，所用的α-烯烃原料由费托合成得到，其质量与国外企业由乙烯齐聚得到的α-烯烃有一定的差距，从报道的粘度指数水平来看，均低于160。