[发明专利]一种高粘度指数的聚α-烯烃合成油的制备方法

说明书

本发明涉及一种高粘度指数的聚α‑烯烃合成油的制备方法，该方法包括以下步骤：在原料中加入低聚催化剂，在20～50℃的条件下反应30～120min；分离催化剂、反应产物和未反应的α‑烯烃单体，所述反应产物经蒸馏、加氢，得到100℃下运动粘度＞40cSt，粘度指数＞150的聚α‑烯烃合成油。该方法以廉价支链α‑烯烃为合成原料，替代价格昂贵1‑癸烯聚合制备高粘度指数的PAO。以该支链α‑烯烃为合成原料，不仅可以利用副产物，提高利用率，而且采用自产的癸烯替代价格昂贵1‑癸烯聚合制备高粘度指数的PAO，降低成本，增加经济效益。

技术领域

本发明涉及一种聚α-烯烃合成油的制备方法，尤其涉及一种适用于制备润滑油基础油的高粘度指数聚α-烯烃合成油的制备方法。

背景技术

聚α-烯烃(PAO)合成油，是目前性能最佳的合成润滑油基础油，具有高黏度指数、低挥发性、低流动性、较好的剪切性能及优良的抗高温氧化性；与传统的矿物润滑油基础油(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基础油)相比，PAO蒸发损失小、稳定性好，使用温度范围宽、与普通材料相容性好及无毒等特点，不仅在汽车、工业等民用行业应用广泛，更是航空、航天、军工等行业所用高档润滑油基础油的主要来源。

PAO一般是由C₆-C₂₀α-烯烃催化低聚合成的一类带有支链饱和的低聚物，其中1-癸烯是优选的材料，低聚催化剂体系常用的有BF₃体系、Cr体系、Al化合物体系与Ziegler-Natta等。α-烯烃的催化聚合是制备PAO合成润滑油的已知技术。用于生产PAO的方法在许多专利中被公开，例如US专利Nos.3149178；3382291；3742082；3780128；4172855和4956122；中国专利Nos.1948243A；102015787A；102924208A等。

除了采用1-癸烯为原料外，其他原料用于合成PAO的专利也有报道，如US专利No.4956122采用乙烯与更高级烯烃共聚，可以获得100℃下粘度2～100cSt宽粘度范围的PAO产物。1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯的烯烃混合物也可以用来制备PAO，如专利CN1505643A和101102982A。中国专利CN103100419A采用负载型有机铝化合物和作为促进剂的质子给体的二组分作为催化体系，进行混合癸烯的齐聚反应，混合癸烯的转化率大于50％，但未对产品性能进行描述。国际公布WO2006/071135A1专利中，在催化体系Al(O)HClTBCh的作用下使α-烯烃异构化并低聚为高级烯烃或其混合物。

粘度指数(VI)表示一切流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小。我国早在70年代就开始生产合成烃油，但多使用蜡裂解烯烃，产品粘度指数低、热安定性差。90年代初，美孚石油公司为改进润滑油使用性能，以C₆-C₂₀线性α-烯烃为原料，开发出HVI-PAO工艺，在聚合条件下生成高粘度指数润滑油。粘度指数是润滑油基础油的一个重要性能指标，专利CN1948243A中提供了一种制备高粘度指数聚α-烯烃合成油的方法，在釜式反应器中，使α-癸烯原料与活性铬催化剂接触，并在0.1-2.0MPa、100～250℃下反应2～20h；其中所述催化剂为负载铬型，产品粘度指数大于190，但该方法中要求α-癸烯原料中的线性α-烯烃重量百分比应不低于95％，水分含量应低于100ug/g，过氧化物含量应低于5ug/g。

上述制备PAO的方法，以价格昂贵1-癸烯为原料，采用合适的催化体系可合成出粘度指数较高的PAO产品，但采用非线性烯烃(如混合癸烯或其他支化α-烯烃)为原料，聚合效果差，转化率低，产品粘度指数不高。上述方法并不适用以非线性烯烃为原料用于高粘度指数PAO产品的合成。目前针对直接采用支化α-烯烃聚合制备高粘度指数的PAO鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以廉价支化α-烯烃为原料、在负载型双活性中心催化剂作用下制备高粘度指数聚α-烯烃合成油的方法。该方法制得的聚α-烯烃合成油品质好、收率高、成本低。