一种低硫柴油抗磨剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将油脂和多元醇加入到反应器中；(2)加入碱性离子液体作为催化剂；(3)充入氮气保护；(4)在150～200℃的条件下搅拌0.5～5小时；(5)冷却，静止0.5～2小时，使反应产物分层；(6)取经过步骤(5)分离后的上层相，即得到脂肪酸多元醇酯，作为低硫柴油抗磨剂；取经过步骤(5)分离后的下层相，用洗涤剂洗涤下层相，将洗涤后得到的催化剂和多元醇的混合物循环使用。本发明专利技术所得的低硫柴油抗磨剂制备工艺简单、环境友好且抗磨效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种低硫柴油抗磨剂的制备方法
本专利技术涉及一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，特别涉及一种采用碱性离子液体为催化剂制备脂肪酸多元醇酯作为低硫柴油抗磨剂的方法，属于化学工业

技术介绍
随着国家对环保问题的日益重视，炼油厂开始广泛采用加氢精制工艺生产低硫柴油，以满足环保要求。然而，在加氢脱硫的同时会脱除柴油中含氧、含氮等极性化合物，而这些极性化合物是柴油中的天然抗磨组分，它们的脱除会导致柴油的润滑性变差而出现各种润滑性问题。一般认为，柴油的硫含量小于500μg/g时就会引起发动机的磨损。当车用柴油的标准升级到国Ⅲ标准(硫含量小于350μg/g)、特别是国Ⅳ标准(硫含量小于50μg/g)时，必须要加入抗磨剂才能满足润滑性的要求。柴油在发动机燃油系统中的润滑形式属于低温、高负荷的边界润滑，即吸附润滑，主要依靠柴油本身在金属表面形成的物理或化学的吸附膜来完成润滑。为有效提高柴油的润滑性，要求抗磨剂分子能迅速地吸附在金属表面，同时还要求其分子结构有助于形成紧密的单层吸附膜，以保证润滑膜的强度。为到达较好的吸附润滑效果，一般来说，含S、N、O等杂元素的有机化合物具有较强的极性，容易被摩擦表面吸附并形成一定强度的吸附膜，具有较好的抗磨效果。由于S、N化合物本身就是应该被脱除的有害杂质，因此，低硫柴油用的抗磨剂只考虑含O化合物，一般都为脂肪酸及其衍生物。例如，US2009/0056203A1公开了用一种用支链羧酸作为低硫柴油抗磨剂，采用的支链羧酸包括：异硬脂酸、新癸酸、异壬酸、异戊酸等等，两种或者多种支链羧酸配合起来使用的抗磨效果更好。但是，羧酸型的抗磨剂用于低硫柴油还存在一些问题，比如会出现燃料过滤网严重堵塞的问题，David等认为这主要是酸性添加剂与柴油的高碱值分散剂相互作用的结果；还有就是若抗磨剂的酸性太强，有可能会造成金属的腐蚀。目前，研究得最多的低硫柴油抗磨剂是脂肪酸多元醇酯，这类物质的抗磨性能较好，且与一些其它的柴油添加剂如低温流动改进剂或酰胺类无灰分散剂配伍性也很好。国内外现已发布的专利很多都以这类物质作为低硫柴油的抗磨剂。例如，EPA0739970公开了一种甘油酯的混合物作为低硫柴油的抗磨剂，此混合物中包含不同酯化度的甘油脂。EPA0839174也将一种不饱和脂肪酸多元醇脂的混合物作为低硫柴油的抗磨剂。DE19614722公开了一种高度不饱和脂肪酸多元醇脂的混合物作为低硫柴油的抗磨剂，同时还可提高柴油的低温稳定性。WO01/19941公开了一种妥尔油脂肪酸季戊四醇脂的混合物可作为低硫柴油抗磨剂。US6511520公开了一种低硫柴油抗磨剂，它的主要组分为脂肪酸甘油单酯和脂肪酸甘油双酯。国内CN101787318A则公开了一种采用甘油单双酯混合和二聚酸复配作为低硫柴油的抗磨剂。脂肪酸多元醇酯一般由不饱和脂肪酸和多元醇经部分酯化反应而合成，或由动植物油脂和多元醇经部分酯交换反应而合成。在合成过程中，需要采用大量的无机酸、碱，如硫酸、烧碱等作为催化剂，它们对设备的腐蚀性强，生产过程中产生大量的废水，此外还存在生产周期长，工艺复杂等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备工艺简单、环境友好且抗磨效果好的低硫柴油抗磨剂的制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将油脂和多元醇加入到反应器中；(2)加入碱性离子液体作为催化剂；(3)充入氮气保护；(4)在150～200℃的条件下搅拌0.5～5小时；(5)冷却，静止0.5～2小时，使反应产物分层；(6)取经过步骤(5)分离后的上层相，即得到脂肪酸多元醇酯，作为低硫柴油抗磨剂；取经过步骤(5)分离后的下层相，用洗涤剂洗涤，去除下层相中多余的脂肪酸多元醇酯，将洗涤后得到的催化剂和多元醇的混合物循环使用。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，在步骤(1)中：油脂和多元醇的物质的量之比为1:2～12。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，油脂和多元醇的物质的量之比为1:6～8。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，在步骤(2)中：所述碱性离子液体为咪唑阴离子型碱性离子液体，其用量为油脂总重量的2～12wt％。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，咪唑阴离子型碱性离子液体的用量为油脂总重量的8～10wt％。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，在步骤(4)中：反应温度为170～180℃，反应时间为2.5～3.5小时。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，所述碱性离子液体为具有已内酰胺类、胆碱类、咪唑类或吡啶类阳离子的咪唑阴离子型碱性离子液体；所述洗涤剂为石油醚或甲苯。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，所述咪唑阴离子型碱性离子液体为如下式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)或者式(Ⅳ)所示中的一种或多种：式(Ⅰ)；1-丁基己内酰胺咪唑盐式(Ⅱ)；胆碱咪唑盐式(Ⅲ)；1-丁基-3-甲基咪唑咪唑盐式(Ⅳ)。1-丁基吡啶咪唑盐上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，所述油脂为棕榈油、棕榈仁油和樟树籽油中的任意一种或多种。选择这三种油脂具有如下优点：(1)原料易得、价格合适；(2)这几种油脂的脂肪酸的碳数分布为C12-C16，与柴油的碳数较匹配，相容性好。上述低硫柴油抗磨剂的制备方法，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的任意一种或多种。选择这些醇具有如下优点：(1)原料易得、价格合适；(2)制得的低硫柴油抗磨剂的抗磨效果较好。本专利技术与传统无机强碱催化的方法相比，具有如下有益效果：(1)碱性离子液体催化天然油脂与多元醇经部分酯交换反应制备脂肪酸多元醇酯，得到的脂肪酸多元醇酯作为低硫柴油的抗磨剂，从而使低硫柴油的润滑性能满足要求；碱性离子液体的催化效率更高，可起到碱催化剂与相转移催化剂的双重作用，所需的反应温度较低、反应时间较短。国Ⅳ标准要求柴油的HFRR磨痕直径不大于460微米，而添加本专利技术低硫柴油抗磨剂(添加量为150-250μg/g)之后，能够使得柴油完全满足国Ⅳ标准的要求。(2)碱性离子液体与产物不相混溶，经静置后即可与产物进行分离，使产物的分离及后处理工艺非常简单，无需再经过加入酸中和、水洗等处理步骤，同时在生产过程中还会避免废水等污染物的产生，属于环境友好的工艺路线。(3)碱性离子液体和多元醇经简单处理后即可用于下次反应，且离子液体的催化性能未见降低，可有效地降低生产成本。(4)得到的脂肪酸多元醇酯酸值低(酸值均小于2mgKOH/g)、抗磨效果显著，且对低硫柴油的各项质量指标没有不良影响。(5)由于抗磨剂的添加量很少，且抗磨剂的碳数组成与柴油的类似，添加之后对柴油的密度、粘度、凝点、闪点、馏程、硫含量、氧化安定性、十六烷值等没有影响。具体实施方式以下实施例的抗磨效果的具体测试方法采用SH/T0765-2005《柴油润滑性评定法(高频往复试验机法)》，即采用高频往复试验机(HFRR)评价柴油的润滑性，以磨痕直径来表征润滑性的优劣，磨痕直径越小则润滑性越好。实施例1一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将棕榈油和乙二醇加入到反应器中【在本专利技术中：棕榈油是指由棕榈果的果肉压榨而成，棕榈仁油是指由棕榈果的果仁压榨而成】；棕榈油和乙二醇的物质的量之比为1:6。(2)加入式(Ⅰ)所示咪唑阴离子型碱性离子液体：式(Ⅰ)；式(Ⅰ)所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将油脂和多元醇加入到反应器中；(2)加入碱性离子液体作为催化剂；(3)充入氮气保护；(4)在150～200℃的条件下搅拌0.5～5小时；(5)冷却，静止0.5～2小时，使反应产物分层；(6)取经过步骤(5)分离后的上层相，即得到脂肪酸多元醇酯，作为低硫柴油抗磨剂；取经过步骤(5)分离后的下层相，用洗涤剂洗涤下层相，将洗涤后得到的催化剂和多元醇的混合物循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种低硫柴油抗磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将油脂和多元醇加入到反应器中；所述油脂为棕榈油、棕榈仁油和樟树籽油中的任意一种或多种；所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的任意一种或多种；油脂和多元醇的物质的量之比为1:6～8；(2)加入碱性离子液体作为催化剂；所述碱性离子液体为咪唑阴离子型碱性离子液体，其用量为油脂总重量的8～10wt％；所述碱性离子液体为具有已内酰胺类、胆碱类和吡啶类阳离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗辉，范维玉，李阳，王晓波，孔祥军，孙华东，南国枝，徐振，梁明，钱成多，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37