α-烯烃合成PAO润滑油基础油新技术研究

发布时间：2017-04-19 20:19

  本文关键词：α-烯烃合成PAO润滑油基础油新技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着航空、汽车工业的迅速发展和节能环保要求的不断提高,对高档润滑油的需求日益增加,合成PAO润滑油因其卓越的性能得到迅速发展。长期以来,由于我国在α-烯烃生产及聚α-烯烃(PAO)合成技术方面存在明显不足,高档PAO合成油仍主要依赖进口,研究α-烯烃合成PAO基础油新工艺技术,对扭转我国高档润滑油基础油长期依赖进口的不利局面具有重要意义。本文通过不同方法制备了负载型α-烯烃聚合催化剂,并通过固定床连续聚合工艺系统研究了不同工艺制备的负载催化剂的活性及稳定性,对负载催化剂的失活机理进行分析,并探索了拟浆态床聚合反应工艺。 论文首先以A1C13和TiC14为活性组分,活性炭、γ-Al2O3、分子筛等为载体,用浸渍法和气相负载法制备催化剂,并以1-癸烯为原料,在小型固定床反应器中进行催化活性评价。结果表明,采用浸渍法制备催化剂,煤基活性炭和γ-Al2O3载体效果最好,合成PAO初始收率均在90%左右,连续反应16h后,收率降至50%以下。采用气相负载法,能够提高AlCl3-TiCl4/γ-Al2O3催化剂的稳定性,合成PAO初始收率达到93.63%,连续反应50h,收率仍维持在50%左右。合成产品性质稳定,100℃运动粘度在10mm2/s左右,粘度指数均高于140,凝点均低于-65℃。 随后,本文采用气相负载法制备的AlCl3-TiCl4/γ-Al2O3催化剂,在固定床反应器中系统考察了原料单体、温度、空速等对聚合反应的影响,并对齐聚产物进行分析表征。结果表明,优化的聚合工艺条件为：反应温度80-C,体积空速0.5h-1。该条件下,1-辛烯、1-癸烯和1-十二烯的合成PAO初始收率均在90%以上。合成PAO加氢精制后,100℃和40℃的运动粘度分别为10.22mm2/s和61.36mm2/s,粘度指数为154,凝点为-58℃,闪点为248℃,主要性质达到商业PAO-10基础油质量指标。H NMR分析表明产品支化度为0.1867,13C NMR分析表明产物端甲基含量为0.1527,GPC分析表明产品多分散指数为1.38。 此外,本文还结合氯含量测定、BET和TG-DSC分析等对负载催化剂的失活原因进行分析研究。结果表明,活性组分流失是催化剂失活的主要原因,部分齐聚物吸附在催化剂孔道中,产生堵孔效应,也在一定程度上影响了聚合反应效果和催化剂寿命。 最后,论文探索了拟浆态床聚合反应工艺。在反应温度80℃、体积空速0.5h-1的条件下,连续聚合反应150h左右时,PAO收率仍维持在60%以上,合成产品主要性质达到商业PAO-15润滑油基础油指标。与固定床工艺相比,稳定运行的连续反应时间提高1倍以上,合成PAO平均收率提高约20个百分点。
【关键词】：聚α-烯烃 齐聚 润滑油基础油 AlCl_3/TiCl_4 负载催化剂
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE626.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 前言11-12
• 第1章 文献综述12-24
• 1.1 润滑油基础油概述12-13
• 1.1.1 润滑油基础油简介12
• 1.1.2 润滑油基础油分类12-13
• 1.2 合成润滑油基础油13-14
• 1.3 合成PAO润滑油基础油的性能及分类14-15
• 1.4 合成PAO基础油的需求及发展15-16
• 1.5 PAO的合成16-18
• 1.6 PAO合成催化剂及研究进展18-23
• 1.6.1 Lewis酸催化剂18-20
• 1.6.2 齐格勒-纳塔催化剂20-21
• 1.6.3 茂金属催化剂21-22
• 1.6.4 离子液体催化剂22
• 1.6.5 分子筛催化剂22
• 1.6.6 其他类型催化剂22-23
• 1.7 本论文的技术路线和主要研究内容23-24
• 1.7.1 技术路线23
• 1.7.2 主要研究内容23-24
• 第2章 实验部分24-33
• 2.1 实验原料与试剂24-25
• 2.2 实验仪器与设备25
• 2.3 实验方法25-29
• 2.3.1 浸渍法制备负载化催化剂25-26
• 2.3.2 气相负载法制备负载化催化剂26-27
• 2.3.3 固定床聚合反应工艺27
• 2.3.4 拟浆态床聚合反应工艺27-28
• 2.3.5 聚合产物后处理28
• 2.3.6 PAO加氢28-29
• 2.4 分析测试方法29-33
• 2.4.1 催化剂负载氯含量测定29-30
• 2.4.2 合成PAO中氯含量测定30
• 2.4.3 溴值测定30
• 2.4.4 PAO性质测定30-31
• 2.4.5 合成油收率的计算31
• 2.4.6 馏程测定31
• 2.4.7 气相色谱分析31
• 2.4.8 BET分析31
• 2.4.9 EDS分析31
• 2.4.10 ICP-AES分析31
• 2.4.11 红外光谱分析31-32
• 2.4.12 核磁共振分析32
• 2.4.13 GPC分析32
• 2.4.14 TG-DSC分析32
• 2.4.15 SEM表征32-33
• 第3章 α-烯烃合成PAO负载催化剂的制备及催化性能评价33-46
• 3.1 催化剂载体优选33-35
• 3.2 溶剂对负载效果的影响35-36
• 3.3 煤基活性炭为载体制备催化剂36-39
• 3.3.1 浸渍时间的影响37
• 3.3.2 活性组分用量的影响37-38
• 3.3.3 浸渍温度的影响38
• 3.3.4 煤基活性炭为载体制备催化剂的稳定性考察38-39
• 3.4 活性氧化铝为载体制备催化剂39-41
• 3.4.1 载体孔径对催化剂稳定性的影响39-40
• 3.4.2 载体粒径对催化剂稳定性的影响40-41
• 3.5 焙烧对催化剂制备效果的影响41-43
• 3.5.1 焙烧对催化剂负载氯含量的影响41-42
• 3.5.2 焙烧对负载AlCl_3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂稳定性的影响42
• 3.5.3 焙烧对合成PAO性质的影响42-43
• 3.6 气相负载法制备催化剂的稳定性43-44
• 3.7 负载AlCl_3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂性质44-45
• 3.8 小结45-46
• 第4章 α-烯烃固定床合成PAO工艺条件的优化和产物表征46-61
• 4.1 单体的影响46-49
• 4.2 温度的影响49-52
• 4.3 空速的影响52-53
• 4.4 齐聚物的加氢精制53-54
• 4.5 加氢后齐聚产物表征54-59
• 4.5.1 齐聚产物的红外光谱分析54-56
• 4.5.2 齐聚产物的~1H NMR分析56-57
• 4.5.3 齐聚产物的~(13)C NMR分析57
• 4.5.4 齐聚产物的气相凝胶色谱分析57-58
• 4.5.5 齐聚产物的馏程分布58-59
• 4.6 反应回收轻组分组成分析59-60
• 4.7 小结60-61
• 第5章 负载AlCl_3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂的失活机理研究61-67
• 5.1 AlCl_3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂负载氯含量测定61-62
• 5.2 聚合物中氯含量测定62
• 5.3 负载AlCl-3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂BET表征62-64
• 5.4 负载AlCl_3-TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂TG-DSC表征64-66
• 5.5 小结66-67
• 第6章 α-烯烃合成PAO拟浆态床聚合反应工艺考察67-75
• 6.1 拟浆态床聚合反应工艺67-68
• 6.2 连续聚合反应效果68-69
• 6.3 拟浆态床聚合反应活性下降原因分析69-72
• 6.3.1 催化剂活性组分流失69
• 6.3.2 浆态AlCl_3催化剂红外光谱分析69-70
• 6.3.3 负载TiCl_4/γ-Al-2O_3催化剂EDS分析70-72
• 6.3.4 负载TiCl_4/γ-Al_2O_3催化剂BET表征72
• 6.4 单位质量催化剂处理能力计算72-73
• 6.5 小结73-75
• 第7章 结论75-76
• 参考文献76-82
• 致谢82-83
• 读硕期间发表论文及申请专利情况83

【参考文献】

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  本文关键词：α-烯烃合成PAO润滑油基础油新技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：317063