一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法技术方案

本发明专利技术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。采用本发明专利技术的系统和方法，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。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法
本专利技术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。
技术介绍
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。现有技术中的专利技术专利申请号200510112794.1高粘度指数聚α-烯烃合成油的制备方法，公开了首先在釜式反应器中，将α-癸烯原料与活性铬催化剂接触，在0.1～2.0MPaA、100～250℃条件下，进行2～20h聚合反应，然后分离出催化剂和未反应的原料，最后将反应产物经过加氢处理得到聚α-烯烃合成油。该方法制备的高品质聚α-烯烃合成油能够满足工业和军事的需要。专利技术专利申请号201210408435.0一种组合工艺生产高粘度指数润滑油基础油的方法，公开了以原料油经加氢裂化工艺处理后，加氢裂化尾油进入加氢异构脱蜡反应区，反应产物经分离后得到轻质润滑油基础油和的重质滑油基础油，重质润滑油基础油一部分排出作为产品，剩余部分循环至加氢补充精制反应区，然后同原料一起进入加氢异构脱蜡反应器进一步降低凝点，反应产物分离后，得到润滑油基础油产品。专利技术专利申请号201711325670.0一种制备高粘度指数润滑油基础油的方法，所述润滑油基础油原料油进入低分分离区，分离后得到粘度指数大于120，倾点小于-18℃的高粘度指数润滑油基础油产品。本方法无需对原料进行预分馏，也无需多次异构脱蜡及分离的复杂过程，即可以实现制备高粘度指数润滑油基础油的目的。专利技术专利申请号201811092333.6一种用于α-烯烃聚合的茂金属催化剂组合物及其应用，公开了茂金属催化物包括主催化剂、助催化剂及链转移剂；所述主催化剂为一种含硫或氧杂环结构的桥联茂金属化合物，其具有顺式结构式或反式结构式。以单一或混合长链α-烯烃为聚合原料，使用含硫或氧杂环结构的桥联茂金属化合物为主催化剂，同时配合助催化剂及链转移剂的情况下，合成出了粘温性能优良的mPAO。由此得到的mPAO具有相对较高的粘度指数，且通过改变温度或不同链转移剂的使用，可大幅度调节mPAO的运动粘度。专利技术专利申请号201811125613.2高粘指、耐高温性好的高支化度硅油、制备方法及应用，公开了由季戊四醇四缩水甘油醚、甲基苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷、八甲基环四硅氧烷、2-(三甲硅基)乙醇、三乙基氯硅烷为主要原料反应制得。本专利技术采用季戊四醇四缩水甘油醚作为起始原料，搭配耐高温性能优良的有机硅原料如甲基苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷、八甲基环四硅氧烷、2-(三甲硅基)乙醇、三乙基氯硅烷作为主要原料，通过分步醚化反应得到支化度和硅含量较高的硅油，合成得到的硅油耐热、耐黄变性能极好，保证了最终产品的耐高温性能和抗积碳性能；四官能度的季戊四醇四缩水甘油醚的使用获得了高粘度指数的硅油产品。然而，现有技术中的专利技术专利申请号200510112794.1仅仅是实验室规模间歇制备mPAO润滑油的方法，一旦应用到大规模工业化工艺生产装置中，存在“放大效应”，商业化运行的技术效果难以预料。专利技术专利申请号201210408435.0和专利技术专利申请号201711325670.0仅仅是制备普通润滑油基础油的方法，无法制备高级润滑油mPAO产品。专利技术专利申请号201811092333.6仅仅是实验室规模间歇制备mPAO润滑油催化剂的方法，未提供工艺流程，一旦应用到大规模工业化工艺生产装置中，存在“放大效应”，实际技术效果难以预料。专利技术专利申请号201811125613.2仅仅是实验室规模间歇制备高粘指、耐高温性好高支化度硅油的方法，无法制备高级润滑油mPAO产品。长期以来，我国在PAO基础油的研发和生产方面与国外相比处于落后的局面，总产能不足2万吨/年，主要为传统AlCl3催化工艺生产的中低粘度产品，而市场需求量大的高粘度产品基本处于空白状态，由此造成我国高档润滑油产品基本依赖于价格高昂的进口产品，润滑行业发展受到严重制约。目前，国内的mPAO生产和研发基本属于空白，严重影响了我国推动先进制造、先进装备、国防军事、节能减排的发展需要，因此，尽快发展mPAO生产的相关工艺技术非常必要。
技术实现思路
现有技术制备mPAO润滑油，存在工艺规模小、停留时间长、间歇生产效率低、无法达到商业化工业生产规模的问题。本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种制备高级润滑油mPAO的系统和方法，可以自主工业化生产特高粘度指数的高级润滑油mPAO产品，填补国内这一领域的技术空白。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一方面是提供一种制备高级润滑油mPAO的系统，按照管路连接的顺序，依次由原料预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高级润滑油mPAO的系统，其特征在于，按照管路连接的顺序，依次由原料预处理系统、聚合反应系统、过滤分离系统、加氢精制系统4个系统组成；/n其中，所述原料预处理系统，按照管路连接的顺序，依次包括干燥单元、脱氧单元、第一过滤单元、净化单元和预热单元，还包括惰性气体干燥单元。/n所述聚合反应系统为聚合反应单元；/n所述过滤分离系统，按照管路连接的顺序，依次包括第二过滤单元和分离单元；/n所述加氢精制系统，按照管路连接的顺序，依次包括加氢单元和精制单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备高级润滑油mPAO的系统，其特征在于，按照管路连接的顺序，依次由原料预处理系统、聚合反应系统、过滤分离系统、加氢精制系统4个系统组成；
其中，所述原料预处理系统，按照管路连接的顺序，依次包括干燥单元、脱氧单元、第一过滤单元、净化单元和预热单元，还包括惰性气体干燥单元。
所述聚合反应系统为聚合反应单元；
所述过滤分离系统，按照管路连接的顺序，依次包括第二过滤单元和分离单元；
所述加氢精制系统，按照管路连接的顺序，依次包括加氢单元和精制单元。


2.根据权利要求1所述的制备高级润滑油mPAO的系统，其特征在于，所述惰性气体干燥单元与所述净化单元的另一端连接。


3.一种基于权利要求1-2任一项所述的系统的制备高级润滑油mPAO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将α-烯烃原料进行干燥、脱氧、过滤预处理得到精制α-烯烃原料，再用干燥的惰性气体进一步净化预处理后的精制α-烯烃原料并预热到反应温度，预热α-烯烃原料与催化剂M、助催化剂T、助催化剂B一同送入聚合反应单元；
(b)在所述聚合反应单元内，物料进行聚合反应，聚合反应放热用循环水盘管冷却降温并移走，聚合反应单元采用多级聚合反应器，通过调节液位来控制聚合反应停留时间，聚合反应后，从聚合反应器流出的反应产物包含茂金属mPAO初级产品、未反应的α-烯烃原料、α-烯烃二聚体与催化剂和助催化剂；
(c)将反应产物送入第二过滤单元过滤分离出催化剂和助催化剂，再将反应产物送入分离单元，分离单元包括烯烃分离器和低聚物分离器；在烯烃分离器中将未反应的α-烯烃原料由烯烃分离器顶部蒸出，剩余产物送入低聚物分离器，在此将α-烯烃二聚体分离出来；
(d)将分离后的mPAO初级产品泵送至加氢单元，在加...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗睿，何琨，吕世军，丁智翔，邢玉林，王涛，薛怡珺，余超，白玫，李真泽，李勇，宋佳琳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化上海工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11