[发明专利]一种生物基多烷基环戊烷合成油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物基多烷基环戊烷合成油的制备方法，属于化工合成油技术领域。 

背景技术

低粘度MAC（多烷基环戊烷）基空间精密轴承润滑油适用于飞轮、控制力矩陀螺等惯性执行机构中，相对于目前空间润滑油的主要改进是低挥发性，并具有良好的润滑性能和较高的粘度指数，能够耐受更加宽泛的空间高低温环境，低温启动特性好，能够满足惯性执行机构的高精度需求，同时也提高了产品寿命和可靠性。 

西方国家在20世纪90年代后加大了对合成烃油的研究和应用，并制定了一些列相应的技术规范。MAC合成烃油具有低蒸发损失和饱和蒸气压、适当的表面张力以及对添加剂感受性能好等特点，已在空间装置上大量使用。由于涉及卫星等空间装置的使用寿命，MAC基空间润滑油的销售均需美国政府批准，不对中国销售。 

多烷基环戊烷合成油具有高的牵引系数，比环烷基油和其它润滑油高60%，在正常压力及剪切率下是液体润滑油，但当接触点压力增高时，变为玻璃状假固体，消除压力后又恢复液态。该产品可作为航天空间站轴承油，高档传动油，阻尼减振油。 

我国从20世纪70年代起开始进行空间润滑油的研制，现已形成了我国自己的航天润滑油产品系列，制定了一些标准，但存在蒸发损失大等问题。目前国内没有低粘度MAC基空间精密轴承润滑油，相关产品亟待研制以填补国内空白以及满足空间应用需求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种原料可再生、清洁无污染、生产成本低、环境污染少、合成的油品质量高的生物基多烷基环戊烷合成油的制备方法。  

本发明的制备方法按如下步骤进行： 

1）以乙酰丙酸为原料，加入原料量0.1-2wt%Cu/Cr催化剂，反应温度200~280℃，反应压力2~8MPa的条件下，进行氢化反应，制得1,4-戊二醇； 

2）1,4-戊二醇在ZSM-5分子筛催化剂的作用下，进行脱水反应，ZSM-5分子筛的加入量为1,4-戊二醇的1-5wt%，反应温度200~300℃，压力0~4MPa，制得1,3-戊二烯和1,4-戊二烯的混合物，其中：1,3-戊二烯占10-30wt%，1,4-戊二烯占70-90 wt %； 

3）1,3-戊二烯和1,4-戊二烯的混合物，常压条件下，在Fe-Cr-Pt催化剂的作用下，进行脱氢环化反应，制得环戊二烯，Fe-Cr-Pt催化剂的加入量为0.5-5 wt %，反应温度300~400℃，反应方程式如下： 

4）以环戊二烯和C7-C12的烷基醇，在190～250℃，40wt%的氢氧化钾溶液中，进行烷基化反应，制得多烷基环戊二烯，再以雷尼镍为催化剂，催化剂用量为多烷基环戊二烯的1-2 wt %，反应温度70~200℃，压力3~10MPa的条件下，进行氢化反应，制得多烷基环戊烷；反应方程式如下： 

制得的多烷基环戊烷合成油指标： 

所述乙酰丙酸是由生物质为原料制成的生物基乙酰丙酸； 

所述生物质为农林植物剩余物，包括玉米芯、葵花壳、棉籽壳、甘蔗渣、农作物秸秆、灌木林平茬物等。 

所述Cu/Cr催化剂采用共沉淀法制备，将1mol/L Cu(NO₃)₂和1mol/L Cr(NO₃)₃混合溶液，搅拌升温至45℃，缓慢加入1mol/L Na₂CO₃溶液，控制时间为30min，调pH值至9-10，保持45℃老化2-4h，静置、过滤、洗涤，110℃干燥12h，300℃下焙烧3-5h，200℃还原6h。其中Cu:Cr的摩尔比为2-4:1。 

所述Fe-Cr-Pt催化剂采用共沉淀法制备，将1mol/L Fe(NO₃)₃和1mol/L Cr(NO₃)₃混合溶液，搅拌升温至45℃，缓慢加入1mol/L Na₂CO₃溶液，控制时间约30min，调pH值至9，保持45℃老化2-4h，静置、过滤、洗涤，110℃干燥12h；采用浸渍的方法，将1mol/L的硝酸铂浸渍在前述干燥物上，浸渍12小时，110℃干燥3h，500℃下焙烧3-5h；其中Fe:Cr的摩尔比为1-4:1，Pt的质量百分比为0.1-0.5%。