[发明专利]一种低硫柴油抗磨剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低硫柴油抗磨剂及其制备方法。该低硫柴油抗磨剂是生物柴油和蓖麻油酸酯交换反应的产物。制备过程如下：以生物柴油和蓖麻油酸为反应物，负载型杂多酸为催化剂进行酯交换反应，反应结束后，冷却并静置，分离后的上层相，得到低硫柴油抗磨剂。本发明的低硫柴油抗磨剂，具有添加量少、改善效果好、生产成本低及环保的优点。

技术领域

本发明涉及石油产品添加剂技术领域，特别是涉及一种用改性生物柴油作为低硫柴油抗磨剂，可显著提高低硫柴油润滑性，防止燃料泵的磨损。

背景技术

全世界对环境保护越来越重视，并对汽柴油等燃料油中的硫含量提出了更为严苛的要求。世界车用柴油标准发展的总趋势是降低硫、芳烃及多环芳烃含量。预计到2020年，世界柴油硫含量的先进标准是10ppm，多环芳烃含量是5v%，而世界硫含量小于50ppm的车用柴油将占总需求量的50%以上。我国紧跟欧美等发达国家步伐对车用柴油进行质量升级，全国车用柴油现行国IV标准。2018年1月1日起，全国车用柴油将执行国V标准，硫含量小于10ppm。随着油品质量不断升级，低硫柴油润滑性差的问题日渐突显，这主要是因为在柴油精制过程中，脱除硫化物的同时也将较强极性的芳香性杂环化合物，含氮极性化合物及酸性物质等有效抗磨组分脱除，导致柴油润滑性变差。随之而来的则是发动机功率不足、燃油雾化不良、精密部件过度磨损及燃料泵失效等问题。

向低硫柴油中加入抗磨剂是目前广泛采用的改善柴油润滑性的方法。目前使用的柴油润滑性添加剂主要是一些极性化合物，如醇、醚、脂肪酸及其酯、盐类或具有清净作用的胺类化合物。这些化合物是一种油性剂，极性基是羧酸及其酯，这些活性极性物质在边界润滑条件下，吸附于摩擦表面间，形成较为坚固的化学吸附膜，减少金属的直接接触，阻止油泵和喷油器内摩擦表面间发生氧化腐蚀磨损、化学腐蚀磨损、粘着磨损及擦伤，起到边界润滑、减缓磨损的作用。添加剂量根据种类、浓度及柴油种类的不同而异，一般在50~300 μg/g。

柴油抗磨剂多为脂肪酸、脂肪酸酯、酰胺或盐的衍生物。US2009/0056203A1公开了脂肪酸型低硫柴油抗磨剂，但这种羧酸型抗磨剂易与柴油中的高碱值分散剂相互作用，生成钙盐和镁盐，造成燃料过滤网堵塞，也可能造成金属腐蚀。CN1733874公开了一种磷酸酯的胺盐混合物作为柴油添加剂的制备方法，但含磷抗磨添加剂则易影响尾气处理装置，副作用大。EP605857公开了用天然油脂如菜籽油、蓖麻油、向日葵油等直接作为柴油抗磨剂，但这些产品添加量大，且在低温下容易析出。CN100999686公开了采用两种组分的混合物作为柴油抗磨剂，可有效改善柴油润滑性和低温流动性，但组分的制备过程较为复杂。CN104629868A公开了一种低硫柴油抗磨剂，主要成分为脂肪酸多元醇酯。CN101787318A公开了一种采用甘油单双酯混合和二聚酸复配作为低硫柴油抗磨剂。

发明内容

针对现有抗磨剂抗磨效果一般，生产过程易产生三废的问题，本发明提出了一种以改性生物柴油作为低硫柴油抗磨剂及其制备方法，具有添加量少、改善效果好、生产成本低及环保的优点。

本发明的低硫柴油抗磨剂是生物柴油和蓖麻油酸酯交换反应的产物。

本发明的低硫柴油抗磨剂的制备方法，包括如下内容：以生物柴油和蓖麻油酸为反应物，负载型杂多酸为催化剂进行酯交换反应，反应结束后，冷却并静置，分离后的上层相，得到低硫柴油抗磨剂；分离后的下层相，经离心、洗涤、干燥，焙烧得到催化剂以循环使用。上述酯交换反应在搅拌条件下进行。

上述生物柴油是指天然油脂与低碳醇经酯交换反应生成的脂肪酸低碳醇酯，一般为脂肪酸甲酯；天然油脂是指从自然界动植物中直接提取的油脂，可以是植物油，例如玉米油、大豆油、菜籽油、棉籽油、花椒油等，也可以是动物油，例如鱼油、猪油、牛油等。

上述生物柴油与蓖麻油酸的物质的量比为1：1～5，优选为1：1～2。由于生物柴油一般都是以油酸甲酯、亚油酸甲酯及亚麻酸甲酯为主的混合脂肪酸甲酯，为了方便计算，视其分子量为这三者的平均值，即分子量为294。