聚α-烯烴合成油及其加氫工藝分析

楊潤宇 劉衛(wèi) 李根

摘要：文章先分析了聚α-烯烴合成油相關(guān)性能，隨后介紹了合成油生產(chǎn)工藝，包括乙烯齊聚法和石蠟裂解法，最后介紹了相關(guān)加氫工藝，包括加氫工藝和加氫催化劑，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：聚α-烯烴合成油;加氫工藝;加氫催化劑

引言：聚α-烯烴合成油在眾多合成潤滑油當(dāng)中是應(yīng)用性能最好的，具有揮發(fā)性低、抗燃性好、安定性好、低溫性能以及高黏度指數(shù)等特征，同時(shí)也是未來各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)合成油，隨著時(shí)代發(fā)展，市場(chǎng)需求也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.聚α-烯烴合成油性能和應(yīng)用

國際中的α-烯烴合成油相關(guān)產(chǎn)量和產(chǎn)能呈現(xiàn)出一種逐漸升高的趨勢(shì)，隨著市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，全球范圍內(nèi)的α-烯烴合成油相關(guān)生產(chǎn)能力進(jìn)一步提升。我國在成功研制α-烯烴基礎(chǔ)油后，開始實(shí)施小規(guī)模生產(chǎn)。而在改革開放后，隨著機(jī)械裝備、軍事、汽車等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為α-烯烴合成油的發(fā)展創(chuàng)造了良好條件[1]。

α-烯烴合成油作為煤制油中綜合性能較好且實(shí)際應(yīng)用范圍較廣的有料，和傳統(tǒng)基礎(chǔ)礦物油相比，應(yīng)用性能更好，應(yīng)用范圍較廣。而高黏度指數(shù)還會(huì)影響基礎(chǔ)油相關(guān)潤滑性能。α-烯烴合成油的相關(guān)粘度指數(shù)遠(yuǎn)超出礦物油，且潤滑性能較好，傾點(diǎn)相對(duì)較低，和基礎(chǔ)礦物油相比，低溫流動(dòng)性更好，適合各種極寒環(huán)境，同時(shí)還可以對(duì)那些在低溫方面具有較高要求的油品實(shí)施合理調(diào)制。α-烯烴合成油自身較高的氧化安定性特質(zhì)，使其于高溫狀態(tài)下進(jìn)行貯存以及應(yīng)用過程中，不會(huì)受到熱和氧的影響，維持穩(wěn)定性能。所以，α-烯烴合成油在調(diào)整基礎(chǔ)油的儲(chǔ)存和應(yīng)用中，通常不會(huì)出現(xiàn)油品便稠、色彩變深等問題，大部分會(huì)在精密化機(jī)械中進(jìn)行應(yīng)用。α-烯烴合成油以及基礎(chǔ)礦物油相關(guān)蒸發(fā)度在運(yùn)動(dòng)黏度不斷擴(kuò)大條件下，呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，而基于相同運(yùn)動(dòng)黏度下，α-烯烴合成油蒸發(fā)段相比來說更低，能夠有效減少潤滑油消耗，避免出現(xiàn)催化劑中毒問題。α-烯烴合成油還可以滿足油品在低揮發(fā)性方面的要求，和其他合成油以及基礎(chǔ)礦物油相比，熱穩(wěn)定性更好，相關(guān)燃點(diǎn)以及閃點(diǎn)和黏度相同的基礎(chǔ)礦物油相比更高，可以預(yù)防高溫狀態(tài)下出現(xiàn)應(yīng)用著火問題，提高了產(chǎn)品的應(yīng)用安全性。

α-烯烴合成油相關(guān)剪切穩(wěn)定性也能夠更好保障油品性能和質(zhì)量，可以有效滿足那些要求較高的機(jī)械潤滑。此外，α-烯烴合成油還可以與礦物油之間進(jìn)行萬美融合，優(yōu)質(zhì)的相容性能夠促進(jìn)其和基礎(chǔ)礦物油之間進(jìn)行完美調(diào)和，不但可以提升油品質(zhì)量，還能夠減低成本過高的問題。除此之外，α-烯烴合成油屬于一種無味無毒的合成油，實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)污染環(huán)境，充分滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)于環(huán)境保護(hù)方面的條件要求[2]。

2.聚α-烯烴合成油生產(chǎn)工藝

2.1乙烯齊聚法

α-烯烴合成油主要是基于催化劑影響下，線性α-烯烴形成聚合作用，隨后對(duì)聚合產(chǎn)物實(shí)施加氫處理，能夠得到一種規(guī)則結(jié)構(gòu)的長鏈烷烴。α-烯烴合成油相關(guān)基礎(chǔ)油為IV類油，相關(guān)生產(chǎn)原料方便易得，價(jià)格便宜，生產(chǎn)工藝較為簡便。α-烯烴合成油還能夠用來調(diào)整潤滑脂、自動(dòng)傳動(dòng)液、壓縮機(jī)油、熱傳導(dǎo)油、冷凍機(jī)油、汽油機(jī)油、柴油機(jī)油等，特別是在極寒或高溫條件下，相關(guān)潤滑油可以在一種苛刻條件下進(jìn)行應(yīng)用。

聚α-烯烴合成油實(shí)際生產(chǎn)中，涉及α-烯烴聚合，產(chǎn)物和催化劑分離，需要對(duì)聚合產(chǎn)物實(shí)施加氫精制和蒸餾，α-烯烴原料基于催化劑ALCL作用下，形成聚合反應(yīng)，生成聚合混合物，隨后傳輸至中和釜實(shí)施堿洗以及水洗中和，利用水解方式順利消除水分催化劑，停止聚合反應(yīng)。利用白土來脫除各種固體廢渣，進(jìn)行吸附，在過濾后得到干凈的粗產(chǎn)品。

乙烯齊聚法處過程主要可以分成兩種內(nèi)容，乙烯之類的低分子烯烴在齊聚工藝下，最終能夠得到C4到C30的α-烯烴，隨后分離產(chǎn)物，將α-烯烴出來后，基于催化劑影響下，開始聚合作用，最終能夠獲得一種結(jié)構(gòu)較為整齊的齊聚物，隨后針對(duì)相關(guān)產(chǎn)物實(shí)施加氫飽和處理，可以初步獲得基礎(chǔ)油成品。α-烯烴生產(chǎn)中，乙烯齊聚法是其中最先進(jìn)的操作方法，整體產(chǎn)量能夠超出α-烯烴生產(chǎn)總量的94%。

2.2石蠟裂解法

原料的性質(zhì)會(huì)對(duì)α-烯烴合成油的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生直接影響。我國的石蠟資源較為豐富，但缺少相應(yīng)的乙烯資源，在生產(chǎn)α-烯烴基礎(chǔ)油的過程中，需需要結(jié)合石蠟裂解法，而在石蠟裂解技術(shù)以及原料含油量較低等因素限制下，最終生產(chǎn)制造出來的α-烯烴原料整體質(zhì)量相對(duì)較差，聚合生產(chǎn)的α-烯烴基礎(chǔ)油，存在性能不足的問題[3]。

石蠟裂解法主要是將脫油后的C20到C40石蠟餾分以及油蠟當(dāng)成基礎(chǔ)原料，高溫作用下，促進(jìn)直鏈烷烴內(nèi)碳碳單鍵斷裂，而裂解后所形成的物質(zhì)，在通過分餾后會(huì)形成通途不同的產(chǎn)品。石蠟原料性質(zhì)以及石蠟相關(guān)裂解工藝條件隨后影響α-烯烴收率以及質(zhì)量的主要因素。相關(guān)裂解產(chǎn)物包括雙烯、烷烴等雜質(zhì)，整體結(jié)構(gòu)組成十分復(fù)雜，通過裂解后的成品α-烯烴，存在奇數(shù)碳和偶數(shù)碳，分離提純過程中存在較大難度。α-烯烴整體收率相對(duì)較低，產(chǎn)品質(zhì)量較差。

3.聚α-烯烴合成油加氫工藝分析

3.1加氫工藝

我國在聚α-烯烴合成油相關(guān)生產(chǎn)工藝中，通常會(huì)應(yīng)用催化劑ALCL3，其主要缺點(diǎn)是催化合成產(chǎn)品內(nèi)存在一定氯元素，容易威脅加氫精制工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性，此外氯這種元素進(jìn)一步深化產(chǎn)品顏色，降低產(chǎn)品應(yīng)用性能，初步聚合所形成的α-烯烴合成油內(nèi)存在大量不飽和現(xiàn)象以及碳碳雙鍵問題。為了提升合成油整體質(zhì)量和性能，需要針對(duì)加工粗產(chǎn)品實(shí)施加氫處理。

寧夏煤制油企業(yè)為了進(jìn)一步優(yōu)化合成油相關(guān)氧化安定性，初步選擇兩段加氫精制工藝，針對(duì)合成油實(shí)施加氫精制后，一部分結(jié)合NC-9802催化劑實(shí)施加氫處理，相關(guān)工藝條件是300攝氏度溫度，6MPA氫壓條件下，氫油體積之比是300比1，空速是1小時(shí)，油品內(nèi)大量殘存烯烴基于加氫飽和處理后，自身黏度指數(shù)以及氧化安定性得到了進(jìn)一步提升，同時(shí)油品顏色也得到了明顯改善。在NCC催化劑影響下，把加氫產(chǎn)品實(shí)施二段加氫精制，相關(guān)工藝是基于6MPA氫壓以及200攝氏度溫度狀態(tài)下，氫油體積比例是400比1，而空速是1小時(shí)，合成油在實(shí)施二段加氫后，油品內(nèi)的殘留烯烴逐漸被飽和，油品自身的氧化安定性得到了明顯提升，同時(shí)油品性能也得到明顯改善，逐漸靠近HVIW級(jí)基礎(chǔ)油。

3.2加氫催化劑

我國的α-烯烴合成油產(chǎn)品存在安定性、氧化性差、外觀微黃、光照下變色、黏度指數(shù)低、蒸發(fā)損失大等問題，和國外產(chǎn)品相比，產(chǎn)品綜合性能存在較大差距。為了進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量，通常會(huì)進(jìn)行加氫精制，利用加氫飽和相關(guān)合成油內(nèi)的不飽和烴成分，進(jìn)一步提升產(chǎn)品氧化安定性，改善產(chǎn)品顏色，產(chǎn)品性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HVIW級(jí)別基礎(chǔ)油。為此需要選擇加氫精制工藝以及優(yōu)質(zhì)原料進(jìn)行相關(guān)加工操作，這也是未來基礎(chǔ)油的主要發(fā)展方向。

為了確保基礎(chǔ)油相關(guān)加氫效果，針對(duì)基礎(chǔ)油實(shí)施精制操作中，通常都需要添加氫催化劑，能夠提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和選擇性。將餾分油烯烴當(dāng)成原料的情況下，實(shí)施加氫精制中，所選加氫催化劑應(yīng)該將AL2O3當(dāng)成基礎(chǔ)載體，把NI當(dāng)成活性組分，隨后添加W以及MO當(dāng)成助劑，最終結(jié)果證明，助劑能夠幫助進(jìn)一步提升NI負(fù)載型催化劑整體活性。將負(fù)載式PD催化劑作為基礎(chǔ)原料，分析α-烯烴合成油實(shí)施加氫精制中的最佳工藝條件，隨后利用穩(wěn)定性試驗(yàn)，解析催化劑整體穩(wěn)定性。應(yīng)用催化劑針對(duì)α-烯烴合成油實(shí)施加氫精制同時(shí)還能夠優(yōu)化處理效果，改善產(chǎn)品性能。

結(jié)語：綜上所述，聚α-烯烴合成油與其他合成油以及礦物油相比，擁有更加優(yōu)越的使用性能，同時(shí)成為配置專門潤滑油和高檔潤滑油中的基礎(chǔ)材料，在諸多油品中發(fā)揮著重要左右，應(yīng)用市場(chǎng)較為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志德，宋昌盛.礦物油型和聚α-烯烴型基礎(chǔ)油的鑒別方法[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2020，30（01）：78-82.

[2]李洪梅，曹祖賓.混合α-烯烴聚合制備高黏度聚α-烯烴合成油[J].石油化工，2019，48（11）：1127-1133.

[3]徐鑫磊.茂金屬催化混合α-烯烴制備高粘度潤滑油基礎(chǔ)油的研究[D].華東理工大學(xué)，2018.