Способ получения основы синтетических базовых масел

Изобретение относится к технологии получения основ синтетических базовых масел и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Изобретение касается способа получения основы синтетических базовых масел, включающего соолигомеризацию углеводорода с α-олефинами в присутствии катионной каталитической системы, содержащей алюминий и сокатализатор, в котором в качестве углеводорода используют этилен, а алюминий имеет вид высокодисперсного порошка с размерами частиц в пределах от 1 до 100 мкм, в качестве α-олефинов используют октен-1 и/или децен-1, процесс соолигомеризации ведут при температуре 90-110°С и давлении этилена 30-50 бар, при этом каталитическая система дополнительно содержит активатор в виде сесквиэтилалюминийхлорида (СЭАХ) или диэтилалюминийхлорида (ДЭАХ), а в качестве сокатализатора используют изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 0,3-3,0, и мольном соотношении СЭАХ (ДЭАХ):Al, находящимся в пределах от 0,02 до 0,07. Технический результат - высокий выход целевого продукта, повышение основных свойств получаемой основы базовых масел. 1 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения основ синтетических базовых масел и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Важнейшей проблемой в разработке процесса соолигомеризации этилена с α-олефинами является выбор эффективной каталитической системы. Основная задача катализаторов - обеспечить синтез соолигомеров α-олефинов с высшими α-олефинами с высоким выходом и определенным уровнем физико-химических свойств, технологичность самого процесса в целом и последующих стадий по удалению остатков катализаторов из олигомеризата.

Известные способы получения полиолефиновых основ синтетических масел различаются между собой составами применяемых в них катионных катализаторов.

Известен способ катионной олигомеризации олефинов под действием каталитической системы, включающей металлический алюминий и четыреххлористый углерод. Катализатор для олигомеризации олефинов по этому способу получают путем взаимодействия металлического алюминия с четыреххлористым углеродом при температурах 40-80°С и массовом соотношении алюминия к четыреххлористому углероду, равном 1:(20-80), в среде четыреххлористого углерода в отсутствие олефинов в инертной атмосфере (Патент РФ №2212935).

Недостатком данного способа является использование четыреххлористого углерода в составе применяемой каталитической системы при высоком соотношении CCl4/Al(0). Это приводит к вхождению в состав продуктов большого количества (до 3,0% масс.) трудноудаляемого из них хлора. Другим недостатком является низкая активность и селективность по целевому продукту применяемой по этому способу каталитической системы Al(0)/CCl4.

Известен способ получения основ синтетических масел, в котором применена каталитическая система Al(0)-HCl-(СН3)3CCl, в присутствии которой проводят олигомеризацию высших α-олефинов С414, преимущественно - С10, при температурах от 110 до 180°С, мольных соотношениях HCl/Al(0) в пределах от 0,002 до 0,06 и мольных соотношениях RCl/Al(0) в пределах от 1,0 до 5,0. При использовании децена-1 получают следующие характеристики олигомеризата после гидрирования: кинематическая вязкость при 100°С равна 3,9 сСт, индекс вязкости 130, температура застывания минус 60°С, температура вспышки 215-220°С (Патент РФ №2287552).

Недостатком указанного способа является дополнительное введение в процессе олигомеризации ароматических углеводородов (бензола, толуола, нафталина) и, как следствие, их присутствие в готовом продукте, что ограничивает сферу использования последнего.

Указанные известные способы получения основ синтетических масел относятся к процессу олигомеризации олефинов C8-C10 в присутствии алюминийсодержащих каталитических систем.

Все способы такого типа имеют два общих существенных недостатка. Главным общим недостатком известных способов получения деценовых олигомеров является относительно низкая конверсия мономера и селективность процесса. Другим общим недостатком является высокая себестоимость продукта ввиду использования в качестве мономера дорогостоящего децена-1.

Децен-1 относится к категории дефицитного и дорогостоящего химического сырья. Его получают только в процессах олигомеризации этилена под действием триэтилалюминия или комплексных катализаторов на основе металлов (Ti, Zr, Ni, Fe, Pd), что определяет высокую себестоимость синтезируемых масел.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения синтетических базовых масел на основе С2060 олигомеров α-олефинов, в качестве которых преимущественно используется октен-1 и децен-1, в присутствии двухкомпонентной каталитической системы, содержащей алюминийалкилгалогенид и галоидорганическое соединение. В качестве алюминийалкилгалогенида используют этилалюминийсесквихлорид или диэтилалюминийхлорид. Галоидорганическим соединением является третбутилхлорид, аллилхлорид или бензилхлорид. Олигомеризацию проводят при температурах 100-150°С. Выход олигомерного продукта составляет не менее 56% об. (Патент США №4041098).

Недостатком способа и каталитических систем является низкий выход целевой фракции и недостаточно высокие индексы вязкости получаемого продукта. К недостаткам данного способа также относится неустойчивость процесса вследствие неизотермического протекания реакции в присутствии данной каталитической системы, что приводит к низкой конверсии мономера и селективности процесса. В результате получают низкий выход целевого продукта с недостаточно высоким индексом вязкости.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, служит повышение селективности процесса и обеспечение синтеза соолигомеров α-олефинов с высшими α-олефинами с высоким выходом целевого продукта, повышение индекса вязкости химической чистоты и термоокислительной стабильности, уменьшение температуры застывания и испаряемости получаемого продукта.

Указанная техническая задача решается тем, что процесс соолигомеризации этилена с α-олефинами ведут при температуре 90-110°С и давлении этилена 30-50 бар, при этом катионная каталитическая система содержит алюминий, сокатализатор и активатор в виде сесквиэтилалюминийхлорида (СЭАХ) или диэтилалюминийхлорида (ДЭАХ), а в качестве сокатализатора используют изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 0,3-3,0, и мольном соотношении СЭАХ (ДЭАХ):Al, находящимся в пределах от 0,02 до 0,07. Алюминий каталитической системы имеет вид высокодисперсного порошка с размерами частиц в пределах от 1 до 100 мкм, а в качестве соолигомеров этилена используют октен-1 или децен-1.

Указанные признаки существенны. В соответствии с данным способом для повышения селективности и улучшения технико-экономических показателей вместо дорогостоящих октена-1 и децена-1 частично используется более дешевый и доступный мономер - этилен, содержание которого в полимерной цепи может достигать 50% масс. Коренным отличием этилен-α-олефиновых масел от поли-α-олефиновых масел является замена в макромолекулярной цепи части альфа-олефинов на этилен, что при прочих преимуществах обеспечивает снижение себестоимости продукции. Соолигомеризацию этилена с α-олефинами обеспечивает предложенная каталитическая система, осуществляющая данный процесс в присутствии активатора при заданных температуре и давлении этилена. То есть техническая задача решается заявленной совокупностью признаков в их сочетании. Каталитическая система характеризуется высокой эффективностью в синтезе высокоиндексных низкозастывающих синтетических этилен-α-олефиновых масел.

Преимущество процесса соолигомеризации этилена с α-олефинами по сравнению с существующей технологией получения поли-α-олефиновых масел заключается в меньших затратах на энергоресурсы и сырье. Экономия ресурсов достигается за счет использования более дешевого и доступного мономера - этилена, содержание которого в полимерной цепи может достигать 50% масс.

Эффективность способа оценивалась в процессе соолигомеризации этилена с октеном-1 и деценом-1 по остаточному содержанию α-олефина, взятого на соолигомеризацию, и по содержанию масляной фракции, выкипающей выше 300°С в реакционной массе, полученной после проведения процесса, отмывки от катализаторной массы, осушки и фракционирования.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Процесс соолигомеризации этилена с октеном-1 ведут при температуре 110°С и давлении этилена 50 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 100 мкм, активатор в виде сесквиэтилалюминийхлорида (СЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 0,3, и мольном соотношении СЭАХ:Al, равном 0,07.

Пример 2

Процесс соолигомеризации этилена с октеном-1 ведут при температуре 90°С и давлении этилена 30 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 10 мкм, активатор в виде сесквиэтилалюминийхлорида (СЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 3, и мольном соотношении СЭАХ:Al, равном 0,02.

Пример 3

Процесс соолигомеризации этилена с октеном-1 ведут при температуре 100°С и давлении этилена 40 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 1 мкм, активатор в виде диэтилалюминийхлорида (ДЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 1, и мольном соотношении ДЭАХ:Al, равном 0,05.

Пример 4

Процесс соолигомеризации этилена с октеном-1 ведут при температуре 95°С и давлении этилена 50 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 50 мкм, сесквиэтилалюминийхлорид (СЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 2, и мольном соотношении СЭАХ:Al, равном 0,04.

Пример 5

Процесс соолигомеризации этилена с деценом-1 ведут при температуре 110°С и давлении этилена 50 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 80 мкм, сесквиэтилалюминийхлорид (СЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 0,3, и мольном соотношении СЭАХ:Al, равном 0,02.

Пример 6

Соолигомеризацию этилена с деценом-1 ведут при температуре 90°С и давлении этилена 30 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 10 мкм, диэтилалюминийхлорид (ДЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 3, и мольном соотношении ДЭАХ:Al, равном 0,07.

Пример 7

Соолигомеризацию этилена с деценом-1 ведут при температуре 100°С и давлении

этилена 40 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 1 мкм, сесквиэтилалюминийхлорид (СЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 1,5, и мольном соотношении СЭАХ:Al, равном 0,04.

Пример 8

Соолигомеризацию этилена с деценом-1 ведут при температуре 105°С и давлении этилена 45 бар. Катионная каталитическая система содержит алюминий в виде высокодисперсного порошка с размерами частиц 60 мкм, диэтилалюминийхлорид (ДЭАХ) и изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 2, и мольном соотношении ДЭАХ:Al, равном 0,06.

Пример 9 (сравнение с прототипом)

Соолигомеризацию этилена с гексеном-1 ведут в присутствии каталитической системы, содержащей алюминий, хлористый алкил RCl, где R - изопропил, при молярном соотношении хлористого алкила, алюминия и этилена 1:(10):(1100) при температуре 200°С и давлении 100 бар.

Основные физико-химические свойства целевой фракции соолигомеров этилена с α-олефинами, полученной в процессе соолигомеризации этилена с октеном-1, деценом-1 и гексеном-1, по примерам 1-9 приведены в таблице.

Таблица

Пример Исходный α-олефин Конверсия α-олефина, % Выход целевой фракции, % об. Кинематическая вязкость, мм2 Индекс вязкости Температура застывания, °С
40°С 100°С
1 Октен-1 99,5 90,0 19,24 4,230 130 Ниже минус 60
2 Октен-1 99,3 83,0 14,12 3,368 131 Ниже минус 60
3 Октен-1 99,0 83,5 13,16 3,402 142 Ниже минус 60
4 Октен-1 98,8 82,7 11,69 3,160 148 Ниже минус 60
5 Децен-1 99,8 85,2 17,46 4,044 137 Ниже минус 60
6 Децен-1 99,6 82,5 16,23 3,865 147 Ниже минус 60
7 Децен-1 99,3 82,4 15,10 3,555 128 Ниже минус 60
8 Децен-1 99,1 83,1 12,8 3,987 140 Ниже минус 60
9 Гексен-1 95,2 90,0 16,00 3,550 109 Минус 58

Как видно из таблицы, заявленный способ обеспечивает повышение основных физико-химических свойств получаемой основы базовых масел, существенно превышая таковые по прототипу.

Получаемые по данной технологии продукты характеризуются высоким индексом вязкости (120-150), высокой химической чистотой, низкой температурой застывания (минус 60°С и ниже), низкой испаряемостью, высокой термоокислительной стабильностью и являются базой для получения гидравлических, авиационных масел, моторных и трансмиссионных масел северных и арктических марок. Благодаря отсутствию ароматических углеводородов они могут использоваться как медицинские, парфюмерные и вакцинные масла.

Способ получения основы синтетических базовых масел, включающий соолигомеризацию углеводорода с α-олефинами в присутствии катионной каталитической системы, содержащей алюминий и сокатализатор, отличающийся тем, что в качестве углеводорода используют этилен, а алюминий имеет вид высокодисперсного порошка с размерами частиц в пределах от 1 до 100 мкм, в качестве α-олефинов используют октен-1 и/или децен-1, процесс соолигомеризации ведут при температуре 90-110°С и давлении этилена 30-50 бар, при этом каталитическая система дополнительно содержит активатор в виде сесквиэтилалюминийхлорида (СЭАХ) или диэтилалюминийхлорида (ДЭАХ), а в качестве сокатализатора используют изопропилхлорид (ИПХ) при мольном соотношении ИПХ:Al, равном 0,3-3,0, и мольном соотношении СЭАХ (ДЭАХ):Al, находящимся в пределах от 0,02 до 0,07.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к поли-альфа-олефину, полученному из децена и пропена и имеющему уровень разветвления более чем 19%, и к способу получения таких поли-альфа-олефинов.

Изобретение относится к применению парафинового базового масла в смазочном масле для снижения выбросов оксидов азота двигателя компрессионного воспламенения, в котором парафиновое базовое масло включает в себя (i) непрерывный ряд изо-парафинов, имеющих n, n+1, n+2, n+3 и n+4 атомов углерода, где значение n находится между 15 и 40.
Изобретение относится к составу пластичных смазок, предназначенных для основных узлов трения скольжения автомобилей. .
Изобретение относится к электроизоляционным маслам, применяемым для изоляции электрических двигателей погружных насосов, используемых при нефтедобыче. .
Изобретение относится к области нефтехимии и авиационной технике, конкретно к моторно-редукторному маслу, предназначенному для работы в теплонапряженных газотурбинных (турбовинтовых) двигателях и высоконагруженных редукторах самолетов и вертолетов.

Изобретение относится к пластичным смазкам, основным назначением которых является обеспечение работоспособности подшипников качения грузовых и пассажирских вагонов.

Изобретение относится к способу получения среднедистиллятного продукта и низших олефинов из углеводородного исходного сырья. .

Изобретение относится к способам переработки органического сырья, в том числе газообразного, твердого и жидкого сырья с получением высокооктанового бензина и/или другой высоколиквидной химической продукции и сопутствующим производством электрической и тепловой энергии.

Изобретение относится к способу превращения метана в более высокомолекулярный углеводород(ы), содержащий ароматический углеводород(ы),и включает: (а) подачу в упомянутую реакционную зону углеводородного исходного материала, содержащего метан; (б) подачу в упомянутую реакционную зону каталитического порошкообразного материала; (в) контактирование упомянутого каталитического порошкообразного материала и упомянутого углеводородного исходного материала по существу по противоточному принципу; (г) поддержание гидродинамики упомянутой реакционной зоны с газообразными потоками таким образом, что приведенная скорость газа (U) меньше минимальной скорости (Uмп), необходимой для псевдоожижения твердых частиц, и (д) работу упомянутой реакционной зоны в реакционных условиях, достаточных для превращения по меньшей мере части упомянутого метана в первый отходящий поток, включающий упомянутый более высокомолекулярный углеводород(ы).

Изобретение относится к катализатору олигомеризации альфа-олефинов и способу олигомеризации альфа-олефинов. .

Изобретение относится к катализатору олигомеризации альфа-олефинов и способу олигомеризации альфа-олефинов. .

Изобретение относится к способу получения димеров, характеризующемуся тем, что исходное сырье, содержащее, по меньшей мере, один н-олефин, выбранный из группы, состоящей из C 8-С30 н-олефинов или смеси н-олефинов, димеризуют при температуре в диапазоне от 25 до 200°С и давлении в диапазоне от 0,001 мбар до 50 бар в присутствии твердого кислотного катализатора пропусканием исходного сырья в устройство для каталитической дистилляции, включающее или а) комбинацию дистилляционной колонны и реактора, содержащего, по меньшей мере, один слой катализатора, или в) дистилляционную колонну, соединенную с одним или более боковыми реакторами, содержащими, по меньшей мере, один слой катализатора, включающий материал твердого кислотного катализатора с мезопористой поверхностью площадью более 100 м2/г, содержанием алюминия от 0,2 до 30 мас.%, причем количество кислотных центров материала составляет от 50 до 500 мкмоль/г, и материал выбран из группы, состоящей из аморфных алюмосиликатов и мезопористых молекулярных сит с внедренным цеолитом, извлечением непрореагировавшего н-олефина в верхней части дистилляционной колонны или в верхней части комбинации дистилляционной колонны и реактора в виде бокового потока, подлежащей объединению с исходным сырьем, в результате чего от 50 до 95% н-олефинов контактируют со слоем катализатора более одного раза.

Изобретение относится к области переработки природного газа и может быть использовано на предприятиях нефтехимии, нефтяных и газовых промыслах для переработки природного газа и/или попутного нефтяного газа в жидкие углеводороды и для одностадийного синтеза углеводородных масел.

Изобретение относится к способу получения продукта с пределами кипения, соответствующими бензиновой фракции, из потока сырья из смеси легких олефинов, включающего этилен, пропилен и бутен, и потока жидкого ароматического сырья, содержащего моноциклические ароматические соединения, включающие от 5 до 60% масс.

Изобретение относится к способу получения продукта с пределами кипения, соответствующими бензиновой фракции, из потока сырья из смеси легких олефинов, включающего этилен и пропилен, и потока жидкого ароматического сырья, включающего бензол, включающий: экстракцию легких олефинов из потока газообразных олефинов, включающих этилен и пропилен, путем растворения противотоком при температуре до 120°С и давлении до 3500 кПа избыт.

Изобретение относится к способу получения продукта с пределами кипения, соответствующими бензиновой фракции из потока сырья из смеси легких олефинов, включающего этилен и пропилен, и потока ароматического сырья, включающего моноциклические ароматические соединения и содержащего от 5 до 60% об.

Изобретение относится к способу превращения потока С4 олефинов, содержащего изобутен, бут-1-ен и бутадиен в пропилен и октены. .

Изобретение относится к технологии получения основ синтетических базовых масел и может быть использовано в нефтехимической промышленности

Наверх