α-烯烴合成油的現狀與展望

馬建梅，李惠萍，胡子昭

（新疆大學 石油天然氣精細化工教育部，新疆維吾爾自治區重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830008）

綜 述

α-烯烴合成油的現狀與展望

馬建梅，李惠萍，胡子昭

（新疆大學 石油天然氣精細化工教育部，新疆維吾爾自治區重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830008）

論述了α-烯烴合成油的國內發展情況及催化劑進展，對其做出了展望。

α-烯烴合成油；催化劑

Abstract:The current situation,catalyst of polymer alpha-olefin oil of domestic were discussed and forecasted its future.

Key words:α-olefins oligomerization；catalyst

潤滑油在國民經濟各部門中有著極其廣泛的應用。潤滑油具有潤滑、冷卻、密封、洗滌、防銹和消除沖擊載荷的作用。現在通常使用的潤滑油是由基礎油和添加劑兩部分組成。基礎油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質。因此，基礎油的好壞很大程度上決定了所調配出潤滑油的品質。

潤滑油基礎油主要分為礦物基礎油和合成基礎油兩大類。聚α-烯烴油是合成油中品質較佳的一種。與礦物油相比具有黏溫性能好、黏度指數高、傾點低、蒸發損失小、對添加劑的感受性好等優點，在高溫、高寒地區等環境惡劣的情況下依然表現出優越的性能[1，2]。由于聚α-烯烴油性能優異，國內外各大公司不斷改進現有生產工藝和開發新的聚合工藝。

1 國內生產概況

目前，世界上常用的生產方法有石蠟裂解法和乙烯齊聚法。隨著蠟資源日趨緊張，在國外石蠟裂解法制合成油已經基本上被乙烯齊聚法所替代。二十世紀70年代后我國對石蠟裂解法制聚α-烯烴油的工藝和性能做了深入、系統的研究，并根據我國原油的組分特點進行了工藝上的改進和優化。我國目前主要采用的工藝是石蠟裂解法，主要生產廠家有撫順石油化工公司、燕山石化公司化工三廠、蘭州石化公司。以上三家公司生產聚α-烯烴油的原料均采用不同的含蠟原料，用熱裂解法得到α-烯烴[4]。所用催化劑主要是AlCl3，聚合油收率基本上在57%～66%范圍內，粘度指數達到100左右。目前，在三套裝置中常年生產且產品滿足市場要求的只有蘭州石化公司一家。現有的生產狀況無法滿足國內市場對高品質聚α-烯烴油的需求，必須依靠部分進口來彌補產需缺口。

在國內一些科研單位也對聚α-烯烴油的生產工藝進行了研發。中國石化石油化工科學研究院以TiCl4/n-BuCl作催化體系齊聚C5～C20α-烯烴；北京化工大學以Et2AlCl／水或甲醇作為催化體系，合成癸烯-1齊聚物，齊聚物平均分子量為650～1160g·mol-1；大連理工大學和大連海事大學采用TiCl4·Al（C2H5）2Cl為催化體系進行研究，所得產物收率在84%-87%左右，100℃下的運動粘度為 8～10mm2·s-1；遼寧石油化工大學以蠟裂解α-烯烴為原料，采用SiO2／Al2O3催化體系合成聚α-烯烴油，20℃的運動粘度37.75mm2·s-1。

2 催化劑研究進展

聚α-烯烴油性能的優越與否主要取決于所得聚合物的相對分子量分布和聚合度，因此，催化劑成為關鍵因素。催化劑的優化與開發成為聚α-烯烴油發展的核心內容。α-烯烴聚合的催化劑主要以下幾種：齊格勒型、均相Lewis酸型、茂金屬等。

2.1 齊格勒型

自從Natta和Ziegler于二十世紀50年代發現了具有高催化活性的定向聚合催化劑以后，高分子聚合迅猛發展，尤其是極大地促進了聚烯烴工業的發展。目前，用于制備α-烯烴油的催化體系主要是有機鋁-變價金屬化合物型。尤尼羅亞爾化學公司用鹵代烷基鋁和RCI催化體系，己烷為溶劑，癸烯-1作原料，合成聚α-烯烴油的粘度指數大于140，運動粘度（100℃）12.5～40cSt[5]。

2.2 均相Lew is酸型

傳統上可用于癸烯齊聚的Lewis酸催化劑主要有 BF3和 AlCl3。AlCl3是化學工業廣泛應用的Fridel-Crafts催化劑之一，是一種非常好的Lewis酸陽離子型催化劑，它對烷基化、烷烴異構化、裂解和聚合等反應表現出優良的催化性能。我國石蠟裂解法制聚α-烯烴油的催化劑主要采用AlCl3催化劑，該催化劑優點是操作簡單，所得產物與礦物油相比黏溫性能好，缺點是催化劑無法回收并產生大量難以處理的生產廢液，造成環境污染。

BF3屬于路易斯酸絡合型催化劑，在催化劑中加入促進劑（水、醇、羧酸等）引發齊聚反應，在這種催化劑條件下所得聚合油粘度指數較高，相對分子量分布窄，反應容易控制，可制得高收率各種黏度的聚合油。但BF3對人體肺部的傷害較大，易引起急性中毒，容易腐蝕設備，對設備的密閉性要求高。遼寧石油化工大學以BF3為催化劑制得的聚α-烯烴油收率可達93%以上，黏度指數為132左右。

2.3 茂金屬

茂金屬催化體系是由德國漢堡大學W．Kaminsky教授于1980年發明的。該催化體系具有可適用于多種單體、聚合物結構可精確控制等優點。通過改變茂金屬配位體的結構，可以設計特制聚合物的結構。

烯烴聚合用茂金屬催化劑通常是由茂金屬化合物作為主催化劑和一個路易斯酸作為助催化劑所組成的催化體系。與常用的齊格勒催化劑相比，具有更高的活性，但由于均相茂金屬催化劑所需助催量大且價格昂貴，聚合物的形態不易控制，因此，在工業上沒有使用價值。

2.4 酸性離子液體催化劑

離子液體無味、不易燃燒，有良好的熱穩定性和化學穩定性，對有機物有良好的溶解性能，表現出了Lewis、Franklin酸的酸性，并且酸強度可以調整。可以調整反應的選擇性。選擇適當的離子液體作為溶劑，可以產生雙相催化作用，使其只對催化劑溶解而對產物不溶解，這樣就可以通過簡單的后處理將產物分離出來。加之離子液體可以循環利用，進而大大降低了成本。對于現在常用的易揮發、有毒的有機溶劑而言，離子液體是一種綠色溶劑和催化劑[6]。Chauvin等以PR3NiCH2R'為催化劑，離子液體[Bmim]Cl-AlCl3-EtAlCl3作為溶劑，選擇-5～15℃的條件下進行丁烯齊聚反應，丁烯轉化率為70%～80%，二聚體的選擇性為90%～95%[7]。

2.5 分子篩催化劑

用于制備聚α-烯烴油的分子篩催化劑有ZSM-5、β、MCM-22系列等。ZSM-5具有較高的烯烴聚合活性和產物分子結構的選擇性，尤其是表面活性中心鈍化后其擇型能力更強，產物較規整，因而粘度指數較高。但由于分子篩本身的結構，容易造成孔道的堵塞，從而導致催化劑的使用壽命縮短。

3 展望

隨著工業和制造業的迅猛發展，機械設備追求更高效率、精度及可靠性要求越來越高，對潤滑油提出了更高的要求。聚α-烯烴油憑借著優秀的表現將會贏得廣闊的市場。在現有的生產工藝中，乙烯齊聚法生產聚α-烯烴油具有節能、低排放、污染小等優點，將是我國生產聚α-烯烴油的首選方向和努力目標。當前基礎油生產需提高原料烯烴的質量并向輕質烯烴發展；聚合催化劑向高選擇性、高活性、易分離的固體催化劑發展；催化體系向著可再生、環保的方向發展；聚合反應則向連續化、低成本、低污染發展。因此，開發新型催化劑和新的生產工藝，生產高品質的潤滑油是中國潤滑油行業的發展目標。

［1］唐俊杰.合成潤滑油基礎知識講座之二［J］.潤滑油，1999，14（6）：59-64．

［2］郝昭，糜家鈴，李鵬.聚烯烴合成油聚合反應條件的影響［J］.精細石油化工進展，2003，4（11）：49-52．

［3］夏延秋，馬先貴，等.論環境友好潤滑劑的必要性與可行性［J］.潤滑與密封，1999，133（3）.

［4］黨蘭生，張靜淑.聚α-烯烴合成油及其在潤滑油中的地位［J］.精細化工，2005，12（22）：146-150.

［5］周在孝，丁洪生.α-烯烴齊聚制PAO催化劑的研究進展［J］.安徽化工，2009，（6）：4-6.

［6］Chauvin Y，Mussmann L，Olivier H.Oligmerization ofOlefin in Ionic Liquid［J］.Angew Chem.Int.Ed.Eng.，1995，34:2698-2701.

［7］Catherine S.H.C.，Robert F.B.Shape-Selective oligomerization of alkenes tonear-linear hydrocarbonsby zeolite catalysis［J］.J.Catal.，1996，687-693．

Current situation and future perspective forα-olefins oligomerization

M A Jian-mei,LI Hui-ping,HU Zi-zhao

（The Keystone Lab of Ministry of Education and Xinjiang Uigur Autonomous Region in Fine Chemical Engineering of Oil and Natural Gas,Xinjiang University,Urumqi830008,China）

TE665

A

1002-1124（2011）01-0043-04

2010-11-21

馬建梅（1981-），女，陜西白水人，在讀碩士研究生。