阅读说明：本技术 一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法 (Method for producing bio-environment-friendly base oil by using biodiesel ) 是由 安文林 贾守义 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用生物柴油为原料生产生物基环保型基础油的方法,本方法首先对生物柴油进行纯化,然后将纯化后的生物柴油与三羟甲基丙烷反应,得到生物基环保型基础油粗品,再对粗品进行纯化,得到高纯度生物基环保型基础油。本发明利用生物柴油生产生物基环保型基础油来替代矿物油基础油,实现了生物柴油的深加工高附加值利用,且这种能够用于调和生物基高端润滑油的基础油具有安全环保的特点,制备工艺简单。(The invention discloses a method for producing bio-based environment-friendly base oil by using biodiesel as a raw material. The invention utilizes the biodiesel to produce the bio-based environment-friendly base oil to replace mineral oil base oil, realizes the deep processing and high value-added utilization of the biodiesel, and the base oil which can be used for blending the bio-based high-end lubricating oil has the characteristics of safety and environmental protection, and has simple preparation process.)

一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油基础油的制备方法，具体涉及一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法。

背景技术

国外环境友好合成酯润滑油的研发如火如荼，各国政府十分关注润滑油对环境的污染问题。我国明确规定了地表水中石油类产品的质量指标，但国内在环境友好合成酯润滑油方面的研究相对于国外来讲还非常滞后。目前生物基环保基础油的重要来源是利用脂肪酸和多元醇进行酯化反应得到第V类基础油—合成酯类基础油，其原料和生产成本高，使得生物基润滑油的价格居高不下，影响其推广使用。

植物油（如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等）、动物油（如鱼油、猪油、牛油、羊油等）、废弃油脂或微生物油脂都是脂肪酸酸的来源。这些取之不尽用之不竭的大自然恩赐，具有生物降解性好，安全无毒，是生产合成酯的清洁环保原料。我国是植物油脂种植和加工的生产大国，其产量位居全世界第一位，废弃油脂同样如此，每年的产量超过300万吨。然而这些油脂通常是用来生产生物柴油，即将其与甲醇或乙醇经转酯化反应，或者上述油脂经水解得到的脂肪酸与甲醇或乙醇经酯化反应而生成的脂肪酸甲酯或乙酯（生物柴油）。生物柴油虽然是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性，并对推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。但生物柴油面临一个重要的问题是附加值低，销售不畅，很难进入加油站，市场疲软。因此，寻找以动植物油及以废弃油脂生产的生物柴油的利用新途径，进行深加工，研发高附加值的生物基环保润滑油的前景十分广阔。本发明提出利用生物柴油制备生物基环保型基础油的方法。

生物柴油生产环境友好合成酯润滑油是脂肪酸甲酯深加工利用的新途径。以废弃油脂生产的生物柴油为主要原料在催化剂的作用下与多元醇生成多元醇酯。生物基环保基础油生产的关键技术在于酯交换工艺的改进, 均相催化法的特点是催化效率高, 工艺成熟。缺点是酯化过程中的非酸(碱)液的排放, 不利于环境保护, 影响生态。对均相催化工艺的改进主要集中在如何降低催化剂的用量, 提高催化效率和生产工艺, 如改进常压连续转酯化工艺、加压连续转酯化工艺、对不同原料的工艺优化等。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法，旨在促进将生物柴油回收利用成为第五类基础油，为高端润滑油的生产提供原料。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.对生物柴油进行纯化处理得到浅黄色的产品A；

S2.用纯化过的生物柴油和三羟甲基丙烷经过催化得到本产品B；

S3.对B和一定比例的溶剂混合，降低其B的密度；

S4.然后进行水洗，静置，取上清液C，对上清液C进行减压蒸馏除去溶剂和水；

S5.对上清液C进行分子蒸馏，得到产品环保型基础油D。

优选地，前述步骤S1中，生物柴油用分子蒸馏进行纯化，具体条件为：分子蒸馏系统的压强保持在2-20pa左右，进样速度保持0.5-1滴每秒，成膜器旋转速度为150-200r/min，油浴温度为140-160℃，冷凝温度为20-35℃，得到轻组分的成分为纯化以后的生物柴油，该生物柴油为浅黄色，脂肪酸甲酯和脂肪酸乙酯含量（w/w）在95%以上。

优选地，前述步骤S2中，具体工艺过程为：在S1得到的生物柴油中加入一定的三羟甲基丙烷在65-70℃保持30min，使三羟甲基丙烷完全融化，然后加入催化剂（如碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠、以及自制的负载型催化剂等），将温度调节到100-140℃之间氮气保护反应1-3h，得到产品B，产品B中含有脂肪酸甲酯和脂肪酸乙酯以及三羟甲基丙烷脂肪酸酯中的一酯、二酯、三脂的混合物。

优选地，前述步骤S3中，具体工艺过程中所用的溶剂为短链烷包括正己烷，异辛烷，环己烷，石油醚等，溶剂的选择是浓密度小于0.9g/ml烷烃类和芳香烃类，在产品B中加入产品B体积一半的正己烷混合均匀。

优选地，前述步骤S4中，具体工艺过程：在产品B经过S3处理后，用近饱和的氯化钠溶液在60-80℃保温下水洗三次，除去催化剂和未反应的三羟甲基丙烷。

优选地，前述步骤S5中，具体工艺过程为：将S4得到的物质进行分子蒸馏，分子蒸馏条件为：分子蒸馏系统的压强保持在2-20pa左右，进样速度保持0.5-1滴每秒，成膜器旋转速度为150-200r/min，油浴温度为130-160℃，冷凝温度为20-35℃，得到的重组分为环保型基础油D，轻组分的成分为未反应的生物柴油，轻组分的产物还可以重复利用，返回到S2可以继续反应。

本发明的有益之处在于：本发明利用生物柴油生产生物基环保型基础油，不但能够实现生物柴油的高附加值资源化利用，更因为酯类基础油具有良好的生物降解性和润滑性能；通过本发明的方法得到环保型基础油具有优异的润滑性能、粘度指数高、抗燃性好，生物降解率达90%以上，可用于调配要求环保的液压油、链锯油和水上游艇用发动机油；作为油性剂在钢板冷轧制液、钢管拉拔油、切削油、脱模剂及其它金属加工液中广泛使用，也可作为纺织皮革助剂的中间体和纺织油剂。

【附图说明】

图1为本发明一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法中实施例1的色谱图示意图。

图2为本发明一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法中实施例2的色谱图示意图。

图3为本发明一种利用生物柴油生产生物基环保型基础油的方法中实施例3的色谱图示意图。

图4为本发明一种利用生物柴油生产环保型基础油的方法中实施例4的色谱图示意图。

【

具体实施方式

】

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明公开了利用生物柴油生产环保型基础油的方法，所用原料如无特殊说明，均为市购。

实施例1

称取281.5891g生物柴油放入三口瓶中，开启氮气阀，进行氮气保护，油浴加热到60℃，加热30min，调节磁力转子转速为500r/min。加入三羟甲基丙烷31.5205g在通氮气的条件下60℃保温直到三羟甲基丙烷融化在脂肪酸甲酯中，称取氢氧化钾1.8795g，加入到以上混合液中，并调节温度到110℃，温度到达110℃反应3h，反应完以后在产物中加入200mL的正己烷，并混合均匀，在用近饱和的氯化钠溶液在80℃保温下水洗、静置三次，上清液在80℃下用旋转减压蒸馏仪在减压下除去溶剂和水，然后在进行分子蒸馏。

分子蒸馏条件为：分子蒸馏系统的压强在8.2pa左右，进样速度保持1滴/秒，成膜器旋转速度为200r/min，油浴温度为140℃，冷凝温度为30℃，最后得到的重组分为环保型基础油150.9834g。

实施例2-4的工艺方法与实施例1相同，区别在于在于各原料的选择和百分比，具体如下。

实施例2

称取212.6195g生物柴油放入三口瓶中，开启氮气阀，进行氮气保护，油浴加热到60℃，加热30min，调节磁力转子转速为500r/min。加入三羟甲基丙烷27.4632g在通氮气的条件下60℃保温直到三羟甲基丙烷融化在甲酯中，称取碳酸钾2.4092g，加入到以上混合液中，并调节温度到120℃，温度到达120℃反应2h。反应完以后在产物中加入150mL的正己烷，并混合均匀，在用近饱和的氯化钠溶液在80℃保温下水洗、静置三次，上清液在80℃下用旋转减压蒸馏仪在减压下除去溶剂和水。然后在进行分子蒸馏。

分子蒸馏条件为分子蒸馏系统的压强在7.4pa左右，进样速度保持0.5滴/秒，成膜器旋转速度为200r/min，油浴温度为140℃，冷凝温度为30℃。最后得到的重组分为环保型基础油139.2354g。

实施例3

称取213.9103g生物柴油放入三口瓶中，开启氮气阀，进行氮气保护，油浴加热到60℃，加热30min，调节磁力转子转速为500r/min。加入三羟甲基丙烷27.8516g在通氮气的条件下60℃保温直到三羟甲基丙烷融化在甲酯中，称取氢氧化钠2.4069g，加入到以上混合液中，并调节温度到130℃，温度到达130℃反应1h，反应完以后在产物中加入150mL的正己烷，并混合均匀，在用近饱和的氯化钠溶液在80℃保温下水洗、静置三次，上清液在80℃下用旋转减压蒸馏仪在减压下除去溶剂和水，然后在进行分子蒸馏。

分子蒸馏条件为分子蒸馏系统的压强在14pa左右，进样速度保持1.5滴/秒，成膜器旋转速度为200r/min，油浴温度为150℃，冷凝温度为30℃，最后得到的重组分为环保型基础油115.9424g。

实施例4

称取284.2034g生物柴油放入三口瓶中，开启氮气阀，进行氮气保护，油浴加热到60℃，加热30min。调节磁力转子转速为500r/min。加入三羟甲基丙烷31.9409g在通氮气的条件下60℃保温直到三羟甲基丙烷融化在甲酯中，称取自制负载型催化剂1.8989g，加入到以上混合液中，并调节温度到128℃，温度到达128℃反应1h。反应完以后在产物中加入200mL的正己烷，并混合均匀，在用近饱和的氯化钠溶液在80℃保温下水洗、静置三次，上清液在80℃下用旋转减压蒸馏仪在减压下除去溶剂和水，然后在进行分子蒸馏。

分子蒸馏条件为分子蒸馏系统的压强在12pa左右，进样速度保持1滴每秒，成膜器旋转速度为200r/min，油浴温度为150℃，冷凝温度为30℃，最后得到的重组分为环保型基础油201.7934g。

物质检测：

下面对本发明实施例1-实施例4制备得到的环保型基础油中的物质进行气相色谱分析。

所用气相色谱仪是Perkins Claus GC，色谱柱选用DB-1ht，检测条件：

进样体积1μL；分流比30：1；

进样口和检测器的温度设定分别为360℃和370℃；

载气流速：N2=4.13mL/min、H2=45mL/min、空气=450mL/min；

升温：初始50℃；第一阶段以20℃/min速率升温至230℃，保持3min，第二阶段以30℃/min速率升温至290℃，保持2min，第三阶段以30℃/min速率升温至350℃，保持2min。

样品配备：取20uL的基础油加入到980uL的异辛烷中混合均匀。

在图1-4中，在0.5min左右的峰是溶剂峰，溶剂异辛烷在此处出峰；3-6min之间是生物柴油的出峰处，在此处的峰是脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯；6-8min之间是三羟甲基丙烷脂肪酸一酯的出峰处；12-14min是三羟甲基丙烷脂肪酸二酯的出峰处；16-18min是三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的出峰处。

由图1-4中可以看出本专利的环保型基础油是由大部分的三羟甲基丙烷脂肪酸酯（包括一酯、二酯、三酯），其含量（w/w）大于95%,还含有有少量的的生物柴油。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。