一种生物柴油催化加氢制备生物润滑油的方法技术

一种生物柴油催化加氢制备生物润滑油的方法，生物柴油在催化加氢反应条件下，与催化加氢催化剂接触发生加氢饱和反应和酯交换反应，其反应流出物经减压蒸馏后，获得生物润滑油组分。所述的催化加氢催化剂含有一种铜化合物、一种锌化合物和可选择添加的助剂组分，所述的助剂组分选自铝、锆、镁、铬化合物中的一种或几种。采用本发明专利技术提供的方法，能获得性能稳定的生物润滑油组分，本发明专利技术提供的方法工艺简单，目的产物选择性好，收率高。此外，该生物润滑油组分来自于动植物油脂或废弃油脂制备的生物柴油，具有良好的生物可降解性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物柴油通过催化加氢制备生物润滑油的方法。
技术介绍
传统润滑油大多选用矿物油为原料生产，而矿物油是一种不可再生资源。润滑油在使用过程中大约有50％通过挥发、泄漏等方式进入环境，其中液压油在使用过程中的损失高达70％～80％。传统润滑油在自然环境中生物降解性差，降解率只有10％～30％，能长期滞留在水和土壤中，对环境造成严重的污染。随着资源的枯竭以及环保意识的增强，人们开始将目光转向开发对环境友好的、可再生的生物润滑油。开发具有优势的热稳定性和低温性能、易生物降解性和低毒性的润滑油已刻不容缓。以来源广泛的可再生资源位原料，合成环境可接受型润滑油的基础油受到广泛的关注，具有很大的市场潜力。利用各种动植物油脂生产润滑油基础油(以及生物柴油或生物溶剂油)是新型能源的主流方向，生物润滑油基础油具有优良的物理性质，包括具有较高的闪电，较低的熔点，适宜的粘度性能，在配置各种类型的润滑油时无需反复的精制工艺，例如矿物基础油的磺化、碱洗、脱蜡、降凝等一系列操作，同时避免排除大量的废水、废渣对环境造成污染，因此，生物润滑油基础油的生产为新型润滑油的生产提供了绿色原料。WO2011007361A1公开了一种烷基酯的制备方法。工艺包括：采用飞灰为催化剂，脂肪酸甘油酯或脂肪酸混合物与C5至C12的醇，在120～250℃发生酯交换反应0.5～8h，获得烷基脂肪酸烷基(C5至C12)酯，转化率高达99％。US20130296209A1公开了一种用不饱和脂肪酸衍生物制备双酯基润滑油组分及其异构体的方法。在某些实施例中，使用了源自于单一不饱和脂质物种的生物质前驱体材料来合成双酯基润滑油组分。CN101955849A公开了一种以离子液体为催化剂制备的生物润滑油及制备方法：(1)将植物油脂和三羟甲基丙烷按重量比(1～3)：1混和，然后加入0.5％～1.5％的B酸离子液体作催化剂；(2)将物料加热至120℃～180℃，搅拌反应4～8小时；(3)将反应后的物料迅速冷却至30℃～50℃，
B酸离子液体冷却后成固体，而产物和未反应完全的物料仍呈液相；(4)将产物和未反应完全的物料进入精馏塔蒸馏，精馏塔底产品即为生物润滑油。该生物润滑油生物降解性好，质量好，毒性低，抗氧化性能和热稳定性好，中间产物都可以回收再利用，成本更低廉。CN101407739A公开了一种以毛叶山桐子油制备生物润滑油的方法，该方法是先把毛叶山桐子油通过转酯化反应，得到脂肪酸酯，随后通过环氧化反应得到环氧化脂肪酸酯，然后利用饱和酸进行开环反应，得到含有羟基的带有支链的脂肪酸酯；最后再加入低碳酸酐进一步酯化制得高性能润滑油。本专利技术工艺制备的生物润滑油消除了次级羟基及双键的作用，大大提高了抗氧化性，降低了倾点，改善了润滑油的低温流动性能，具有较长的使用寿命。CN1013145651A涉及一种环氧脂肪酸酯类生物润滑油基础油的制备方法。采用金属离子负载型阳离子交换树脂作为催化剂制备环氧脂肪酸酯作生物润滑油基础油。反应条件温和，催化剂活性高，减少了催化剂的用量，同时缩短了反应时间，并降低了甲酸的加入量，降低了反应体系中其它金属离子和水含量对催化剂性能的影响，生产过程环境友好，制备得到的环氧脂肪酸酯环氧值高，最高可达4.6以上。CN103497839A提供一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，步骤如下：(1)在超声波辅助传质传热的情况下，进行异构醚化开环反应，最终得到异构化油脂醇醚；(2)将产物进行白土脱色，得到澄清透明的生物润滑油基础油。采用的催化剂其催化活性剂选择性较高。CN102977244A涉及一种生物基聚酯合成油及其制备方法，生物基聚酯合成油的分子结构为：[-R-]n，R＝CmH2m+1(m≥1)，n＝2-20，分子质量为700-7000。制备方法：以农林废弃物为原料水解得到糠醛，糠醛经催化氧化制富马酸，富马酸与糠醛氢化制得的糠醇经ZSM-5催化酯化制得富马酸二呋喃甲基酯，富马酸二呋喃甲基酯与a-烯烃聚合制聚富马酸二呋喃甲基酯合成油。其优点是：制得的聚酯合成油，可作为合成润滑油基础油，也可作为润滑油粘度指数改性剂、环保型极压抗磨剂，高清洁燃料润滑性添加剂，用途广泛。CN1162951A涉及一种羧酸酯直接氢化的方法和催化剂，该方法包括，使一种或多种羧酸酯与氢在主要以液相氢化的条件下、在这样一种催化剂存在下借出和反应、这种催化剂含一种铜化合物、一种锌化合物和至少一
种选自铝、锆、镁、一种稀土元素的化合物及其混合物。通过将这些化合物在200—400℃的温度范围内焙烧来制造该催化剂。综上所述，可作为生物润滑油、生物润滑油基础油、生物润滑油添加剂的物质的种类繁多，国内外的相关研究刚刚起步，亟待开发可替代石油基润滑油的生物润滑油、生物润滑油基础油、生物润滑油添加剂的新工艺。随着化石能源消耗的日益增加与储量的不断减少，以及所带来的环境日益恶化和温室效应的加剧，可再生的清洁能源生物柴油正受到广泛关注。天然油脂与甲醇进行酯交换反应可制备脂肪酸甲酯，即生物柴油。生物柴油具有无毒、无硫、燃烧充分、可生物降解、润滑性能优良等特性，对减少空气污染和温室气体排放具有重大意义。虽然脂肪酸甲酯具有一定润滑性能，但是一般不能直接作为润滑油、润滑油基础油或润滑油添加剂，这是因为存在两方面的主要问题：(1)脂肪酸甲酯中存在不饱和双键，不稳定，易于氧化分解。(2)脂肪酸甲酯的分子量较低，直馏沸程较低，而润滑油的直馏沸程一般要求高于350℃。因此，要用生物柴油制备生物润滑油、生物润滑油基础油、生物润滑油添加剂需要解决上述两个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种生物柴油通过催化加氢，进行加氢饱和反应和酯交换反应制备生物润滑油组分的方法。本专利技术提供的生物柴油催化加氢制备生物润滑油的方法，生物柴油在催化加氢反应条件下，与催化加氢催化剂接触发生加氢饱和反应和酯交换反应，其反应流出物经减压蒸馏后，获得生物润滑油组分；所述的催化加氢催化剂含有一种铜化合物、一种锌化合物和可选择添加的助剂组分，所述的助剂组分选自铝、锆、镁、铬化合物中的一种或几种，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为10％-90％，锌的质量分数为10％-90％，助剂组分的质量分数为0-30％，所述的催化加氢催化剂采用共沉淀方法制备，包括：(1)将铜的可溶性盐、锌的可溶性盐、可选择添加的助剂组分的可溶性盐，按照其各自在催化剂组成中的比例溶于水，制备为水溶液，(2)将沉淀剂加入步骤(1)所得水溶液中，控制溶液pH值为5-9，然后沉淀、过滤、洗涤，得到沉淀物，再在20-100℃温度范围内陈化2.0-4.0h，(3)干燥、焙烧步骤(2)所得沉淀物，得到催化加氢催化剂，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为5-48h，(4)将催化加氢催化剂在临氢活化反应条件下进行活化处理，得到具备活性的催化加氢催化剂。在本专利技术一个优选的方法中，所述的催化加氢催化剂，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为30％-70％，锌的质量分数为30％-70％，助剂组分的质量分数为0-30％。所述的可选择添加的助剂组分是指，在本专利技术催化加氢催化剂中，助剂组分是一个可选组分，可以添加也可以不添加。在本专利技术一个优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物柴油催化加氢制备生物润滑油的方法，其特征在于，生物柴油在催化加氢反应条件下，与催化加氢催化剂接触发生加氢饱和反应和酯交换反应，其反应流出物经减压蒸馏后，获得生物润滑油组分；所述的催化加氢催化剂含有一种铜化合物、一种锌化合物和可选择添加的助剂组分，所述的助剂组分选自铝、锆、镁、铬化合物中的一种或几种，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为10％‑90％，锌的质量分数为10％‑90％，助剂组分的质量分数为0‑30％，所述的催化加氢催化剂采用共沉淀方法制备，包括：(1)将铜的可溶性盐、锌的可溶性盐、可选择添加的助剂组分的可溶性盐，按照其各自在催化剂组成中的比例溶于水，制备为水溶液，(2)将沉淀剂加入步骤(1)所得水溶液中，控制溶液pH值为5‑9，然后沉淀、过滤、洗涤，得到沉淀物，再在20‑100℃温度范围内陈化2.0‑4.0h，(3)干燥、焙烧步骤(2)所得沉淀物，得到催化加氢催化剂，焙烧温度为350‑550℃，焙烧时间为5‑48h，(4)将催化加氢催化剂在临氢活化反应条件下进行活化处理，得到具备活性的催化加氢催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种生物柴油催化加氢制备生物润滑油的方法，其特征在于，生物柴油在催化加氢反应条件下，与催化加氢催化剂接触发生加氢饱和反应和酯交换反应，其反应流出物经减压蒸馏后，获得生物润滑油组分；所述的催化加氢催化剂含有一种铜化合物、一种锌化合物和可选择添加的助剂组分，所述的助剂组分选自铝、锆、镁、铬化合物中的一种或几种，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为10％-90％，锌的质量分数为10％-90％，助剂组分的质量分数为0-30％，所述的催化加氢催化剂采用共沉淀方法制备，包括：(1)将铜的可溶性盐、锌的可溶性盐、可选择添加的助剂组分的可溶性盐，按照其各自在催化剂组成中的比例溶于水，制备为水溶液，(2)将沉淀剂加入步骤(1)所得水溶液中，控制溶液pH值为5-9，然后沉淀、过滤、洗涤，得到沉淀物，再在20-100℃温度范围内陈化2.0-4.0h，(3)干燥、焙烧步骤(2)所得沉淀物，得到催化加氢催化剂，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为5-48h，(4)将催化加氢催化剂在临氢活化反应条件下进行活化处理，得到具备活性的催化加氢催化剂。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的催化加氢催化剂，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为30％-70％，锌的质量分数为30％-70％，助剂组分的质量分数为0-30％。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的催化加氢催化剂，以催化加氢催化剂整体为基准，以氧化物计，其中铜的质量分数为10％-80％，锌的质量分数为10％-80％，助剂组分的质量分数为0.05％-30％。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的助剂组分的质量分数为0.4％-20％。5.按照权利要求1、3或4所述的方法，其特征在于，所述的助剂组分选自铬和锆的化合物，由步骤(3)所得的催化加氢催化剂具有如下通
\t式组成：CuaZnCrbZrcOx，式中a值为0.1～10，b、c值为0.1～5，X为满足各金属元素化合价的氧原子数。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，沉淀的温度在50-80℃范围之内，在沉淀过程中，使溶液的pH值保持在5.5-7.5之间。7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于，沉淀剂为任一种碱金属碳酸盐或碳酸铵。8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，陈艳凤，王海京，杜泽学，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11