一种生物润滑油及其制备方法和应用

本发明涉及润滑油，尤其涉及一种生物润滑油及其制备方法和应用。

背景技术：

1、润滑油是工业生产的重要组成部分。而矿物润滑基础油的应用广泛，使用量大，是非常重要的工业产品。随着碳中和理念的普及，现有的工业生产中对于可再生性提出了更高的要求，植物基润滑油由于具有较好的摩擦性能和环境友好性，被视为可再生润滑油的重要组成部分，但依然存在着凝固点高、或是氧化安定性差的问题，现阶段缺少一种产品可以有效替代矿物润滑油的地位，来实现这一产品的绿色取代。

2、直接液化技术是将生物质与溶剂如水、乙醇等按一定的比例混合放入反应器中，在高温(200-400℃)、高压(5-30mpa)和较短的反应时间(5-240min)内进行反应。该技术具有绿色高效的特点，其产物生物原油具备替代现有化石原油的潜力，受到科研工作者的广泛关注。而现今的研究主要是关于直接液化过程产物形成机理，并探索了关键反应参数如温度、时间、催化剂等对产物的影响规律，以及其产物的组成等方面。尚未有研究将生物原油应用于产品化润滑油的生产过程中。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种生物润滑油及其制备方法和应用。

2、市面上常见的商业化可再生润滑油多为脂肪酸甲酯类，来自于植物油或是非食用油，如小桐子油等。而相比于生物原油，植物油大部分通过酯化反应和酯交换反应即可作为润滑油使用，但由于本身结构的特性，存在着碳链长度低、分子量低、易于氧化分解等缺点，无法完全取代化石润滑基础油。本发明研究发现生物原油特定阶段的减压蒸馏产物由于其与化石原油相似的特性，可以模拟化石原油的炼制路线和产品，其高含量的烃类产物能够取代化石润滑油。其中杂原子元素如硫和氮等作为燃料而言是污染物，但作为润滑油而言是重要的添加剂。

3、第一方面，本发明提供一种生物润滑油的制备方法，包括：

4、将生物原油进行减压蒸馏，取350～550℃阶段的减压蒸馏产物进行提质；

5、所述提质包括：萃取、酯化反应、酯交换反应、环氧化反应或加氢异构化反应中的至少一种，优选至少两种。

6、生物原油炼制高品位燃料过程中，在炼制过程中存在大量的成分浪费情况，特别是重质组分。而重质组分在350～550℃阶段的减压蒸馏产物具有较高的粘度，且碳氢化合物含量较高，具有替代矿物润滑油的潜力。而且其中较多的极性物质可以有效提高减压馏分的摩擦性能。因而对该馏分段的产物进行提质调控碳氢化合物与其他含氧化合物的比例差异，例如通过环氧化提高安定性，同时通过酯化反应降低其酸值，并增加其粘度，通过加氢异构化提高其热稳定性和低温流动性，最终经过处理后即可获得可替代现有商用润滑油的生物润滑油。

7、进一步地，所述提质包括：

8、将所述减压蒸馏产物依次进行环氧化反应和酯化反应；或，将所述减压蒸馏产物依次进行加氢异构化反应、环氧化反应和酯化反应。

9、对于提质过程，可以通过不同的提质过程获得满足不同要求的生物润滑油，提质过程可以只进行其中的一种流程，也可以将多种流程组合进行。

10、进一步地，所述环氧化反应包括：混合所述减压蒸馏产物、酸、过氧化氢和强酸性催化剂在20～90℃的条件下反应3～5小时。

11、进一步地，所述减压蒸馏产物、酸、过氧化氢和强酸性催化剂的质量比为(1～1.3)：(0.15～0.24)：(0.12～0.18)：1。

12、进一步地，所述酸包括：甲酸、乙酸或丙酸中的一种或多种；和/或，所述强酸性催化剂包括：

13、碳基的固体酸催化剂、强酸性分子筛催化剂、金属氧化物催化剂或阳离子交换型树脂中的一种或多种。

14、进一步地，所述酯化反应包括：

15、混合所述减压蒸馏产物、醇和酯化催化剂，在55～75℃的条件下反应1.5～4小时。

16、进一步地，所述醇包括：乙醇、丙醇、异丁醇、异丙醇或正丁醇中的一种或多种；和/或，所述酯化催化剂包括：强酸性催化剂或碱性催化剂。

17、进一步地，酯化催化剂可以是均相催化剂，也可以是非均相催化剂。

18、进一步地，所述减压蒸馏产物和所述醇的质量比为(2～5)：1。

19、进一步地，所述加氢异构化反应包括：

20、将所述减压蒸馏产物在氢压为0.4～0.6mpa，以负载型过渡金属催化剂作为催化剂的条件下，在300～350℃的条件下反应50～100分钟。

21、进一步地，所述负载型过渡金属催化剂为负载了过渡金属的金属氧化物催化剂。

22、进一步地，所述金属氧化物优选为氧化铝，所述过渡金属可以采用镍钼、铂、钯、钴钼、或镍钨等。

23、第二方面，本发明提供一种生物润滑油，所述生物润滑油由所述的方法制备得到。

24、第三方面，本发明提供一种润滑油产品，包括所述的生物润滑油和脂类润滑油；以质量比计，所述生物润滑油和所述脂类润滑油的质量比为(5～30)：100。

25、本发明具有如下有益效果：

26、本发明基于生物原油特定阶段的减压蒸馏产物提供一种生物润滑油的制备方法，成功制备得到了可再生的生物润滑油。本发明提供的生物润滑油摩擦性能较优，可以替代现有的商用润滑油，实现了生物原油的高值化利用，同时还解决了矿物基础润滑油不可再生的问题，实现生物原油的综合利用以及绿色可再生的产品制备，这对于碳中和理念的推广和润滑油制备领域都有着重要的意义。

技术特征：

1.一种生物润滑油的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提质包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环氧化反应包括：混合所述减压蒸馏产物、酸、过氧化氢和环氧化催化剂在20～90℃的条件下反应3～5小时。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酸包括：甲酸、乙酸或丙酸中的一种或多种；和/或，所述强酸性催化剂包括：

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述醇包括：乙醇、丙醇、异丁醇、异丙醇或正丁醇中的一种或多种；和/或，所述酯化催化剂包括：强酸性催化剂或碱性催化剂。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加氢异构化反应包括：

8.一种生物润滑油，其特征在于，所述生物润滑油由权利要求1-7任意一项所述的方法制备得到。

9.一种润滑油产品，其特征在于，包括权利要求8所述的生物润滑油和脂类润滑油；以质量比计，所述生物润滑油和所述脂类润滑油的质量比为(5～30)：100。

技术总结
本发明涉及润滑油技术领域，尤其涉及一种生物润滑油及其制备方法和应用。所述制备方法包括：将生物原油进行减压蒸馏，取350～550℃阶段的减压蒸馏产物进行提质；所述提质包括：萃取、酯化反应、酯交换反应、环氧化反应或加氢异构化反应中的至少一种。本发明基于大量研究，将生物原油在350～550℃阶段的减压蒸馏产物通过提质处理制备得到生物润滑油，实现了生物原油的高值化利用，同时还解决了矿物基础润滑油不可再生的问题，具有重要的应用价值。

技术研发人员：刘志丹,曹茂炅,贾吉秀,孔德亮,袁昌斌
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13