一种生物基航空燃料抗磨剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种生物基航空燃料抗磨剂及其应用，以重量份计，包括：桐油基二聚酸：45

【技术实现步骤摘要】
一种生物基航空燃料抗磨剂及其应用


[0001]本专利技术属于航空燃料抗磨剂领域，具体涉及一种生物基航空燃料抗磨剂及其应用。

技术介绍

[0002]随着环保法规对发动机排放的要求不断苛刻，航空燃料在生产过程中主要采用酸碱精制、加氢精制或加氢裂化，使得馏分中的天然抗磨成分硫和芳烃等被脱除，导致航空燃料抗磨性降低，可能会引起燃油泵柱塞球面超量磨损，导致供油量不足，严重时会引起空中停车等事故。在喷气发动机中，燃油泵的润滑是依靠喷气燃料自身的润滑性能来保障的，燃油系统部件特别是旋转和摆动部件的工作寿命很大程度上取决于喷气燃料的润滑性能。因此，需要在航空燃料中加入抗磨剂，防止燃料系统的严重磨损。
[0003]目前，国内航空燃料中加入的抗磨剂是T1602，T1602的有效组分是环烷酸，环烷酸的加入会导致航空燃料的酸度增大，还会导致喷气燃料的腐蚀性增大。此外，环烷酸是石油中的天然有机酸，在石油中的含量为0.03～5.0%，由于分离工艺为碱洗-酸化-蒸馏精制，工艺过程产生大量废水，污染环境，国外已陆续停止使用。
[0004]US5630852公开了一种有机磷酸酯航空燃料抗磨剂，其酸值最小为1.0mgKOH/g。该抗磨剂在50ppm以上的使用量下才可以满足抗磨性要求。另外，参考Ministry of Defence Standard 68-251，Fuel soluble lubricity improving additives for aviation turbine fuels(NATO Code: S-1747)，要求不含有磷成分。
[0005]目前，国外普遍采用环保型二聚酸及其衍生物作为航煤的抗磨剂，如Innospec DCI-4A/DCI-6A、Nalco 5403/5405等抗磨剂。二聚酸来源于生物基脂肪酸，经聚合后得到二聚酸及多聚酸的混合物，通过复配后可用于航煤抗磨剂，生产过程绿色环保。
[0006]CN104845685A、CN104804782A等公开了一种航空燃料的抗磨剂，包括C36不饱和脂肪酸二聚物，该C36不饱和脂肪酸二聚物包括：通式(1)所示的化合物65%以上，通式(2)所示的化合物25-30%，通式(3)所示的化合物低于10%，以质量计。制备方法包括：(A)混合脂肪酸的制备；(B)C36不饱和脂肪酸二聚物的合成，包括以亚油酸或步骤(A)所得的混合脂肪酸作为原料置于高压反应釜内，再加入9-15%的催化剂和0.5-1.5%的助剂，基于亚油酸或上述混合脂肪酸的质量计，安装好高压釜，并检验气密性，其中催化剂为活化白土，助剂为碳酸锂，催化剂的使用量优选10-13%，助剂的使用量优选0.8-1.2%。其中通式（1）、（2）、（3）都属于二聚酸的同分异构体，该剂加入加氢工艺生产的3号喷气燃料中应符合下列指标（加入量15～23mg/L），润滑性：磨斑直径(WSD)小于0.65mm，(SH/T0687)典型值0.59mm；水分离指数：MSEP≥75，(SH/T0616)典型值85～95。但是，该抗磨剂是为改善原环烷酸型添加剂的腐蚀性能，且添加量相对较高。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种生物基航空燃料抗磨剂及其应用。本发
明提供的抗磨剂用于航空燃料时，综合性能优异，具有良好的抗磨性和防锈蚀能力，且用量较少。
[0008]本专利技术提供的生物基航空燃料抗磨剂，以重量份计，包括：桐油基二聚酸：45-60份；具单环脂肪酸单酸：10-20份；抗氧剂：0.5-5份；溶剂：20-25份。
[0009]本专利技术中，所述的桐油基二聚酸是以桐油酸为原料制备的二聚酸，其中单环结构的含量≥85%，优选≥95%。
[0010]本专利技术中，所述的桐油基二聚酸的制备方法为：以桐油酸为原料，在阻聚剂和调节剂存在下，搅拌同时氮气吹扫，升温至180-230℃反应，反应完成后得到粗产物，经蒸馏后得到航空燃料抗磨剂。
[0011]本专利技术制备方法中，所述桐油酸可以采用商品桐油酸或者自制桐油酸，桐油酸的碘值为140-160g/100g，酸值为150-200mgKOH/g。
[0012]本专利技术制备方法中，所述阻聚剂可以选自酚类阻聚剂、醌类阻聚剂、芳烃硝基化合物阻聚剂等中的一种或几种，优选对苯二酚、对苯醌、甲基对苯二酚、叔丁基对苯二酚、吩噻嗪等中的至少一种，优选叔丁基对苯二酚或/和吩噻嗪，用量为桐油酸质量的0.1%-2.0%，优选0.5%-1.0%。
[0013]本专利技术制备方法中，所述的调节剂包括烷基季铵盐和含锂化合物，二者的质量比为1-3:1。所述的烷基季铵盐为十四烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵等中的至少一种。含锂化合物是碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂等中的至少一种。
[0014]本专利技术制备方法中，所述的调节剂用量为桐油酸质量的0.1%-1.0%，优选0.1%-0.5%。
[0015]本专利技术制备方法中，所述的搅拌转速为50-500rpm，优选200-400rpm。所述的氮气吹扫时间为1-30min，优选20-30min。
[0016]本专利技术制备方法中，所述的反应温度为180-230℃，优选200-220℃；反应时间为2-7h，优选3-5h。
[0017]本专利技术制备方法中，反应完成后进行冷却，一般冷却至室温，即10-40℃。
[0018]本专利技术制备方法中，所述的蒸馏优选采用两级分子蒸馏，一级分子蒸馏的蒸馏温度140-180℃，蒸馏压力≤4Pa，刮膜转速200-400rpm，经一级蒸馏后，主要去除未参加反应的单酸；将一级分子蒸馏后重组分进行二级分子蒸馏，蒸馏温度140-180℃，蒸馏压力≤4Pa，刮膜转速200-400rpm。
[0019]本专利技术中，所述的具单环脂肪酸单酸的结构如式（I）所示，其中，所述具单环脂肪酸单酸可以采用CN109576063A、CN109576017A、CN109576020A、
CN109574846A等公开的方法制备获得。
[0020]本专利技术中，所述的抗氧剂为对苯二酚、甲基对苯二酚、叔丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等中的至少一种。
[0021]本专利技术中，所述的溶剂为航空燃料、二甲苯、乙基苯等中的至少一种，二甲苯可以是邻、间、对同分异构体中的至少一种。
[0022]本专利技术所述生物基航空燃料抗磨剂的应用，当添加量为9-15mg/L，添加后航空燃料磨痕直径≤0.65mm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术航空燃料抗磨剂同时包含桐油基单环二聚酸和具单环脂肪酸单酸，通过二者的协同配合，使抗磨剂兼具良好的抗磨性和抗锈蚀性能，各项性能指标均符合MIL-PRF-25017H标准要求。
[0024]（2）由于桐油基二聚酸中单环二聚酸的含量高于85%，因此避免了出现水分离指数不达标的问题。
[0025]（3）抗磨剂中各组分的协同配合，特别是桐油基单环二聚酸和具单环脂肪酸单酸协同作用，使抗磨剂的添加量显著降低。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基航空燃料抗磨剂，其特征在于：以重量份计，包括：桐油基二聚酸：45-60份；具单环脂肪酸单酸：10-20份；抗氧剂：0.5-5份；溶剂：20-25份。2.根据权利要求1所述的抗磨剂，其特征在于：所述的具单环脂肪酸单酸的结构如式（I）所示，。3.根据权利要求1所述的抗磨剂，其特征在于：所述的抗氧剂为对苯二酚、甲基对苯二酚、叔丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等中的至少一种。4.根据权利要求1所述的抗磨剂，其特征在于：所述的溶剂为航空燃料、二甲苯、乙基苯等中的至少一种。5.根据权利要求1所述的抗磨剂，其特征在于：所述的桐油基二聚酸是以桐油酸为原料制备的二聚酸，其中单环结构的含量≥85%，优选≥95%。6.根据权利要求5所述的抗磨剂，其特征在于：所述的桐油基二聚酸的制备方法为：以桐油酸为原料，在阻聚剂和调节剂存在下，搅拌同时氮气吹扫，升温至180-230℃反应，反应完成后得到粗产物，经蒸馏后得到航空燃料抗磨剂。7.根据权利要求5所述的抗磨剂，其特征在于：所述桐油酸采用商品桐油酸或者自制桐油酸，桐油酸的碘值为140-160g/100g，酸值为150-200mgKOH/g。8.根据权利要求5所述的抗磨剂，其特征在于：所述阻聚剂选自酚类阻聚剂、醌类阻聚剂、芳烃硝基化合物阻聚剂等中的一种或几种，优选对苯二酚、对苯醌、甲基对苯二酚、叔丁基对苯二酚、吩噻嗪等中的至少一种，更优选叔丁基对苯二酚或/和吩噻嗪，用量为桐油酸质量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹长海，王宜迪，程瑾，李澜鹏，彭绍忠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：