聚α-烯烃合成油聚合工艺改进及优化

第22卷增刊精细化工Vol. 22 ,Suppl.2005年12月FINE CHEMICALSDec.2005其他聚a-烯烃合成油聚合工艺改进及优化马国栋,刘丽君,张海忠(中国石油兰州石油化工公司润滑脂厂,甘肃兰州7300)摘要:在对聚合机理和工艺设备现状分析的基础上,针对a-烯烃合成油产品收率低的状况,提出由常压- -步聚合反应改为带压下三步反应的方案,通过正交实验获得的最佳工艺条件是A,B,C,D ,通过改进、优化聚合工艺，使生产装置的产品收率由58%提高到62. 7%。关键词:合成油;聚合;a-烯烃中图分类号:TQ221文献标识码:A文章编号:1003 - 5214(2005)S0 -0118 -03Improvement and Optimization of Polymerization Process forPoly-a-alkene Synthetic OilMA Guo dong,LIU Li-jun ,ZHANG Hai-zhong(Grease Plant of Lanzhou Petrochemical Company ,Lanzhou 730060,Gansu ,China)Abstract: The yield of poly-a alkene synthetic oil is raised from 58% to 62. 7% by changing the one-step process of polymerization under normal pressure to three-step reaction in pressure-vessel.Key words :synthetic oil;polymerization ;ar-alkene聚a-烯烃合成油是a-烯烃在催化剂条件下聚合、加氢性种后不断与单体加成,从而形成大分子链,最后由于大分而得的一类结构比较规则的长链烷烃,由于它具有黏温性能子链失去活性,终止了聚合链的增长叫。生成聚a~烯烃合好、倾点低、黏度指数高、蒸发损失小,对添加剂感受性好、抗成油的反应式如下:氧化性好、与氟利昂的相容性及电绝缘性好等特点,有着较R为广泛的应用领堿,在电器用油、发动机润滑油、航空润滑n[R- CH=CH2]AIC]∈CH- -CH2方油、工业齿轮油液压油、冷冻机油、润滑脂、光纤膏光缆膏a~烯烃单体粢a烯烃等产品中均有应用,化妆品药品等方面也有应用"。兰州石油化I公司润滑脂厂聚a-烯烃合成油装置始建式中:n=3~5。于1987年,装置生产能力达2000 Va,部分工序能力达1.2装置收率低的原 因分析5000~6 000 Va,可生产PA02. PA04、PA08、PAO10、经多年生产实践,原料性质.烯烃混合比、投料量、反应PA012. PAO14、PAO16的7个产品。装置采用两段加氢技温度、反应时间已基本优化定型，但聚合工序仍有以下问题术,在国内处于领先水平,但由于受原料、设备.工艺本身的需要改进和完善:限制,烯烃聚合工序损耗大,造成装置产品收率只有58%,沉降切渣损失:聚合过程加人的催化剂在反应完毕后经烯烃利用率低,经济效益不显著。为此,在对工艺现状、反应自然沉降,切渣分离,一般当日反应,次日切渣,切渣过程中,机理分析的基础上,提出了聚合工艺由常压一步反应改为带催化剂渣带走部分聚合油品,总损失量达10% ~11%。为.压三步反应的方案,通过工艺改进和优化，装置聚合收率得降 低损失,根据沉降理论,随着沉降时间延长,沉降效果变到提高,产品收率达到62.7%。好4),因此,沉降时间需进行改进和优化。工艺合理性分析:聚合使用的a-烯烃为Cs ~ Cu的混合1反应机理及 装置现存问题分析组分,a-烯烃不仅碳数不同,还含有质量分数为1% ~3%的1.1 a~烯烃聚合机理双烯,反应过程中,有内双键的双烯可使链长支化，影响主链a-烯烃单体在聚合时,首先在AlC,催化剂引发下形成增长,从而使产品的黏度指数和倾点变差。因此,通过AlCl,活性种,再由活性种打开单体的π键与之加成,形成单体活在低温下精制脱除内烯,使原料中的沥青质胶质缩合,以改收稿日期:2005 -08 - 19;定用日期:2005 -09 -23作者简介:马国栋( 1958 -),男,工程师,主要从事添加剂、合成油生产技术管理工作,电话:0931 - 7933120, E - mail:mgd.0508@ 163.com. cn。增刊马国栋,等:聚a-烯烃合成油聚合工艺改进及优化●119.善原料烯烃质量。2.1正交实验不同碳数的a~烯烃反应所需的活化能不同,聚合实际2.1.1因素和位级确定上是有先后次序的聚合反应过程打开一个π键,生成- -个考虑各因素的相互作用,采用L(3)*安排正交实验,根σ键,打开π键吸热,生成σ键放热,总的来说聚合反应是据生产实际、工序特征及工艺改进需要,在催化剂量保证聚放热反应51。我厂目前的聚合釜体积达20 m' ,一旦聚合引合的前提下制定因素位级表。见表4。发,温度在很短时间内快速上升,反应釜冷却不及时，可能产生爆聚现象,使聚合速率增加,但聚合度下降,导致产品收率表4因素位級表下降,黏度指数降低。因此,采用多步骤聚合，可解决散热问Table4 Factors and levels题,防止爆聚,提高产品收率。低温时间/h 反应压力/MPa 沉淀时间/h恒温时间/h由于a-烯烃的碳数不同,沸点不同，在聚合反应过程1中,碳数较低的轻组分挥发形成气体,不和催化剂接触,这部2分气体就不参加反应。适当增加压力后,油品挥发量减少，3增加了分子碰撞机会,利于反应速率及产物收率的提高[6)。综上所述,可通过改进和优化聚合工艺来改善聚合效2.1.2正交 实验果,降低物料损失,提高产品收率。正交实验结果见表5。2实验表5 L,(3)* 正交实验基于以上分析,对分步聚合、反应压力、沉降时间等条件Table 5 The orthogonal design experiments进行了考察,采用分步反应,不同反应压力、不同沉降时间的项目中温反应时间反应压力 沉降时间 低湿反应时间收率/%收率数据分别见表1~3。可以看出,分步反应较一步反应收率高,加压反应较常压反应收率高。沉降时间延长,聚合57.2收率不同。60.360.4表1分步反应产 品收率对比64.2Table 1 Comparison of product yields in different processes65.2方案采用方法方案1一步反应法59.7265.7方案2二步反应法62.54方案3三步反应法63..3158.264.3表2不同压力聚合反应的产 品收率对比177.9187.1171.7186.7Table 2 Comparison of product yields under different pressuresE2185.7183.7188.80182.3 E1551.8压力/MPaE4188181.0191.3182.80R10.36.0119.64.458.6461.262.1763.41从表5可以看出,7号实验收率最高,根据计算结果得表3不同沉降时间收率对比出影响次序是C>A>B> D,较好组合为A,B,CD,。Table 3 Comparison of product yields in different sedimentation2.2结果验证timesA,B,C,D2和AjB.C,DI两种方案,在其他条件- -致的条沉降时间/h件下,在生产装置上进行了放大实验验证小试结果,产品质122836聚合收率/% 87.25 89.34 90.12 90.73 91.25 92.1量和收率见表6。表6放大实验的主要产品质量和收率统计Table 6 Statstics of quality and yield of major productV100 C/( mm2/s)点/(Kg/m' )/(gB/100 g)_M收率/( mm/s)9. 82670. 12-50202846.30.9512164.598.53949. 19200846.00. 741763. 272.3工 艺条件确定2.4工 业生产方案1在收率和主要质量数据上均优于方案2。因此，数据见表7。方案1为合理的工艺操作条件,即A,B.C,D。(下转第 127页)增刊韩利娟,等:疏水缔合聚丙烯酰胺临界质量浓度的计算●127●of hydrophobically modifred polymer and surfactant in dilute and7697.semidiute aqueous solutions. 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