[发明专利]一种改性植物油脂肪酸甲酯的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性植物油脂肪酸甲酯的制备方法和应用，是将植物油脂肪酸甲酯、不饱和二元酰胺、催化剂按比例混合，在150‑180℃进行反应；其中所述植物油脂肪酸甲酯为非共轭植物油脂肪酸甲酯，所述催化剂为氧化铝负载活性金属催化剂；反应完成后，经减压蒸馏得到改性植物油脂肪酸甲酯。本发明所制备的改性植物油脂肪酸甲酯用于提高低硫柴油的润滑性，具有润滑性好、凝点低、调和比例低和清净剂的功效，调和后可使低硫柴油满足国V润滑性标准和凝点要求。

技术领域

本发明属于生物柴油技术领域，具体涉及一种改性植物油脂肪酸甲酯的制备方法和应用。

背景技术

随着柴油机的广泛使用，柴油的消耗量正逐年增长。然而柴油的大量消耗也必然会导致车辆排放有害物质的进一步加剧。由于排放对生态环境、人类健康和经济发展有着严重影响，各国政府相继制定了严格的排放法规，限制柴油车辆的有害排放。随着我国柴油国Ⅴ标准的实施，柴油的硫含量将降到10ppm以下，脱硫柴油已在国内炼厂实施。目前国内采取加氢处理和加氢裂化等降硫技术，使燃油硫含量大大减少，导致柴油中极性化合物的含量过低，从而大大降低了柴油的润滑性，出现大量柴油泵的磨损损坏现象，降低了柴油泵的使用寿命。柴油润滑性问题最早出现于北欧，上世纪九十年代初，瑞典生产的第一类低硫柴油硫含量小于10ppm，芳烃小于5%，第二类硫含量小于50ppm，芳烃小于20%，加之这种柴油的馏分基本上为煤油馏分（95%馏程不大于285℃），因而降低了柴油的自然润滑性。当这种柴油在市场上销售时，开始大约有70辆轻负荷柴油车出现了喷油泵磨损问题。美国在推广使用低硫柴油时，也报道存在大量的润滑问题，尤其是冬用低浊点柴油，当硫含量低于100ppm时，由于油品润滑性差，粘度低，在这两个因素双重作用下，已出现喷油泵磨损问题。因此，改善低硫柴油的润滑性是解决低硫柴油大范围推广的关键问题之一。

现有技术通常是向低硫柴油中添加润滑性改进剂，其能吸附在金属表面，在金属表面上形成一层保护膜，减少金属之间的摩擦力，有效提高低硫柴油的润滑性。目前，市场上的润滑性改进剂主要有不饱和脂肪酸类及其不饱和脂肪酸酯、酰胺类的衍生物，以及脂肪胺、脂肪醇等，其中酸型改进剂约占市场的70%左右，酯型和酰胺型改进剂约占市场的30%左右。

目前，也有许多机构开展了以植物油直接作为低硫柴油抗磨剂的研究。CS275894、EP605857公开了用天然油脂如菜籽油、向日葵油、蓖麻油等直接作为低硫柴油抗磨剂。这些植物油虽具有原料易得、价格较低等优点，但使用效果相对较差，同时具有粘度大、凝点高等缺点，难以工业应用。

最新研究结果表明，向低硫柴油中添加生物柴油能够极大地改善润滑性，能够显著提高生物柴油的附加值。但通常生物柴油只有在较高添加量时才能达到润滑效果，通常添加量应大于0.8%（体积分数），才能使低硫柴油磨斑直径降至460μm以下（生物柴油对低硫柴油润滑性的增进作用[J]，《石油炼制与化工》，2005, 36(7):25-28），因此以其作为添加剂的经济性较差。另外，生物柴油中含有大量的饱和脂肪酸甲酯，凝点通常在-5℃以上，不能满足低硫柴油抗磨剂的使用要求，无法适用于寒冷地域。因此，可以通过分子修饰手段提高生物柴油的润滑性，降低其在低硫柴油中的调和比例和产品凝点。

CN1990835A公开了一种可用于低硫柴油抗磨剂的改性生物柴油制备方法，极大地降低了调和比例，所采用的技术手段是生物柴油和多元醇进行酯交换反应，或生物柴油和有机胺进行胺解反应，从而得到改性生物柴油产品。但以多元醇为原料进行酯交换反应易形成多酯结构，从而造成产品凝点过高，产品性能不能满足要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性植物油脂肪酸甲酯的制备方法和应用。本发明以不饱和二元酰胺改性植物油脂肪酸甲酯，所制备的改性植物油脂肪酸甲酯用于提高低硫柴油的润滑性，具有润滑性好、凝点低、调和比例低和清净剂的功效，调和后可使低硫柴油满足国V润滑性标准和凝点要求。