[发明专利]合成烃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖的制备合成烃的方法，该方法包括在AlCl₃催化剂和助催化剂的存在下，使至少一种含有10至12个碳原子的α烯烃与一种或多种异构烷烃反应而制备成合成烃类产品。本发明还涉及通过该方法制得的合成烃油类产品。

背景技术

长久以来，人们通过各种溶剂精炼技术由石油馏分得到天然矿物油，将其用作机械领域的润滑油，但是由于此类天然润滑油稳定性和粘度都不足，即使加入最好的添加剂也无法满足某些在极端条件下运行的机械的性能需求，因此随着机械领域的迅猛发展，人们将更多的目光投向了合成烃油润滑剂。

合成烃油是由化学方法制备的烃类润滑油。其包括聚α-烯烃(PAO)、聚丁烯、烷基芳烃以及合成环烷烃等。其中PAO是在润滑油市场具有最重要地位的合成烃类润滑油。相对于天然矿物油，PAO具有良好的低温流动性、较高的热稳定性和抗氧化性、低的高温蒸发损失、较高的粘度指数、良好的摩擦性能、良好的水解稳定性、良好的耐腐蚀性，无毒性，结焦少、可与矿物油和酯混溶。因此，PAO广泛应用于高档的内燃机油、压缩机油、液压油、齿轮油和润滑脂。人们日益增长的对于节能和环保的需求，也促使聚α烯烃以每年大约10-15％的速度的迅猛发展。

随着工业的发展，人们对于合成烃的制备进行了大量的研究。聚α烯烃的生产一般是以α烯烃为原料，在卤化铝、烷基卤化铝、BF₃等催化剂的存在下进行聚合来制备的(CN101054332A)。也有文献报道了使用碱金属铝硅酸盐(美国专利3322848)和沸石催化剂进行聚烯烃的合成(美国专利第6703356B1号)。在许多专利中公开了用于生产PAO润滑剂的方法。例如参见美国专利第3149178号、第3382291号、第3742082号、第3780128号、第4172855号、第4956122号和中国专利第CN101102982号、第CN1332005C号等。

例如在美国专利第6395948号公开使用了通式Q+A-表示的酸性离子液体低聚催化剂、在没有有机稀释剂的情况下，由1-癸烯或1-十二烯制备高粘度PAO。而中国专利申请公开第CN1633402A号中揭示了以作为催化剂的卤化(烷基)铝/镓和铵/鏻/锍的鎓盐的存在下，使得包含十个碳和十二个碳的α烯烃在无溶剂的条件下发生聚合反应，生成在100℃下的粘度大于30cSt的聚α烯烃产品。

美国专利第3113167号描述了将卤化钛与烷基卤化铝相结合，通过改变催化剂配比与反应条件来改变产物的性质。中国专利第ZL200310120887号中揭示了将原位生成的AlCl₃催化剂负载在具有介孔和大孔的γ-氧化铝上，使得α-烯烃聚合反应可以在固定床反应器中进行。也有许多文献报道了将磷酸(美国专利第4982026号)、醇(美国专利第5994605号)等促进剂与催化剂结合使用，以改进产物的性能。中国专利第ZL02817015.6号则描述了一种独特的α-烯烃合成催化剂体系，该催化剂体系使用锆、钛、铪等金属的金属茂化合物催化剂，辅以烷氧基铝助催化剂，使得制得的产物基本不含异构化而产生的叔氢。

中国专利申请公开第CN1505643A号中揭示了一种制备用于工业油的聚α烯烃的方法。在此方法中，首先在卤代烷基铝和卤代烷烃催化剂的存在下，使得1-癸烯和1-十二碳烯发生低聚反应，生成少量的低聚物。然后在该低聚物混合物的存在下，使得价格较为低廉的1-癸烯发生聚合，生成具有所需高粘度的聚α-烯烃。上述的高粘度PAO是指通过ASTM D445所述的方法测得在100℃下的运动粘度大于20cst的PAO，通常由线性α烯烃，通过阳离子低聚反应制备

上述不同专利都是从不同角度提高产品的性能和产率、降低生产成本和复杂程度，以提高产品的竞争力。一种方式是采用复合催化剂，一种是使用一定比例的较为廉价的烃类为原料生产高品质的合成烃油。

在上述专利文献中，PAO的合成基本上包括两个步骤，首先使得α烯烃单体在催化剂的存在下进行聚合，生成含有双键的不饱和聚合物，之后便必须对其进行加氢操作以使得双键饱和从而提高产物的抗氧化稳定性，目前工业化加氢过程都采用高压加氢工艺，其能耗高，产业化设备投资大。如果能够在不采用加氢处理的前提下制得具有上述优良性质的合成烃油，将会是本领域技术的一个重大飞跃。

本发明是在有效量的AlCl₃催化剂和新颖的助催化剂的存在下，制备具有高性能的合成烃油产品。制备过程不需要进行加氢处理，工艺简单，能耗低，得到的产品与上述专利方法经过高压加氢工艺的产品分子结构的饱和度相当，产品性能相当，一些性能甚至更优。