[发明专利]一种提高生物油润滑性的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及生物质能源领域，具体的说是一种提高生物油润滑性的方法。

二、背景技术

生物油是各种生物质经过热解液化等方法制备的一种新型液体能源，具有可再生、碳净排放为零等明显优势。但是由于生物油成分复杂，其中一个关键问题是，生物油在金属表面成膜性能差，润滑性不足，严重影响了一些典型的机械部件如发动机喷油嘴、旋转泵、分配泵等的正常运行，导致其在汽车发动机上的应用受到限制，因此，生物油的润滑性迫切需要得到改善，以加速这种新型能源在汽车上的应用。

目前，改善生物油润滑性的方法主要采用与化石能源掺混，尽管这样能在一定程度上增加生物油的润滑性，但生物油的利用率受到限制，而且仍然要依赖化石能源；中国专利(CN104212501)公开了一种柴油润滑性改进剂，能够有效提高柴油润滑性，使得高频往复试验条件下的磨斑直径小于460μm，采用的是将环烷酸与环烷酸酯按质量百分比10～30％∶90～70％的比例混合，在50～80℃下加热搅拌1～2h后得到的改进剂，可以改善柴油润滑性。中国专利(CN104371776)也公开了一种提高低硫柴油润滑性的方法，在低硫柴油中加入10mg/kg～2000mg/kg的氨基多元酸与胺的缩合反应产物，与使用油脂作为抗磨剂相比能明显改善柴油润滑性。然而，由于生物油和柴油成分相差较大，这些改善柴油润滑性的方法很难在生物油上奏效。虽然通过添加某些润滑剂在生物油中也可改善生物油的润滑性，但是由于生物油的成分复杂，这些添加剂在生物油中的分散性、相容性、稳定性问题没有得到很好的解决，因此，有必要发展一种新的提高生物油润滑性的方法。

三、发明内容

本发明针对生物油润滑性不足的现状，目的就是要提供一种提高生物油润滑性的方法，以促进生物油的应用。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种提高生物油润滑性的方法，包括改性、精制、分散3个单元操作，具体的，改性是以生物油为基准，将50～200mg/kg催化剂、2～100g/kg改性剂依次加入生物油中，搅拌均匀后，置于压力反应釜中，在120～150℃下搅拌反应30～60min，升温至300～400℃下搅拌反应20～30min，冷却后过滤、离心去除催化剂与水相，得到改性生物油；精制是将改性生物油移至减压蒸馏系统，在50～60℃减压蒸馏反应12～24h，收集接收瓶中得到精制生物油；分散是往精制生物油中分别加入20～500mg/kg润滑增强剂、1～80mg/kg分散剂，超声分散10～20min后，高速剪切搅拌20～30min即可。

所述的生物油为木质生物质通过快速热解液化制备得到的，其化学成分包含了酸、醇、醛、酮、烃、酚、酯，pH值小于5，氧含量大于15％；所述的催化剂为KF-Ni/ZSM-5，其制备方法为在1L含1mol/LKF及0.5mol/LNiSO₄的溶液中投入100gZSM-5，搅拌均匀后，调节溶液pH为10，吸附浸泡12h，过滤，将所得固体在H₂气氛、700～800℃的管式炉中煅烧2h；所述的改性剂为碳原子数为C6～C12羟基在两端的直链二元醇。

所述的减压蒸馏反应的压力为0.5～1.0kPa；所述的高速剪切搅拌速度为20000～22000rpm。

所述的润滑增强剂为粒径80～800nm的Fe₃O₄MoS₂纳米球与粒径1～10μmMoS₂微米片的混合物，它们的质量比为1∶0.2～5，其中Fe₃O₄MoS₂纳米球的制备方法为将11.55g粒径10nm的Fe₃O₄加入到1L含0.1mol/L钼酸钠、0.2mol/L硫化钠的水热反应釜中，在260℃搅拌反应2h，离心、水洗沉淀物、烘干即得。

所述的分散剂为单硬脂酸甘油酯与吐温80质量比为1∶0.5～2的混合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的方法对生物油润滑性提升效果好。提质后的生物油在摩擦界面能形成连续油膜，平均油膜百分数达75％以上，摩擦副摩擦系数和磨损量相对提质前的生物油能降低40％以上。

2)本发明的方法所采用的添加剂在生物油分散性好、稳定时间长。润滑增强剂在在生物油中无明显团聚现象，加入生物油中可稳定1个月以上。