發(fā)布時(shí)間:2024-09-18
隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度的持續(xù)升高,雙酯潤滑油的性能逐漸難以滿足飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫潤滑的要求,所以很快被100℃運(yùn)動(dòng)黏度為5.0mms的多元醇酯潤滑油所取代,這促進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)油MIL-PRF-23699規(guī)范(美國國防部規(guī)范)的發(fā)展。
從雙酯到多元醇酯潤滑油的轉(zhuǎn)變,代表了航空潤滑油技術(shù)重大的革命性發(fā)展。雖然目前使用的燃?xì)夂娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油仍然以多元醇酯基礎(chǔ)油為主,不過隨著公成酯基礎(chǔ)油質(zhì)量的提高和添加劑技術(shù)的不斷發(fā)展,使?jié)櫥偷男阅艿靡灾鸩教嵘?span>
合成酯的生產(chǎn)技術(shù)也在不斷地進(jìn)步,由過去的溶劑法合成到目前的無溶劑法酯化合成,催化劑也從硫酸轉(zhuǎn)換為鈦酸酯或固體酸,
目前運(yùn)用較多的合成工藝是氮?dú)鈹y帶,水蒸氣攜帶以及真空抽提等。因?qū)铣甚埩粑锏囊笤絹碓礁撸F(xiàn)在也已出現(xiàn)了非催化酯化制備合成酯基礎(chǔ)油的方法。合成酯的后處理工藝對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的純度與性能有著直接的影響,若后處理不當(dāng),目標(biāo)產(chǎn)物中殘留的催化劑可能造成酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)增加,并且能夠直接影響目標(biāo)產(chǎn)物的性能,部分酯皂化,以及合成酯中有剩余的小分子物質(zhì),如未反應(yīng)完的游離脂肪醇、酸及反應(yīng)副產(chǎn)物等,若不除去,則會(huì)影響目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量。
從生產(chǎn)流程來看,目前合成酯的生產(chǎn)工藝主要有:
(1)酯化-中和-水洗-蒸餾-處理工藝。
作為最成熟的合成酯生產(chǎn)工藝,目前主要用于大批量生產(chǎn)鄰苯二甲酸二辛酯等合成酯。目前該工藝仍然有人在繼續(xù)研究,如楊瑞杰等研究了新戊基多元醇、脂肪酸及占總質(zhì)量3.0%~5.0%的甲苯攜水劑,在以Sn0為化劑的條件下進(jìn)行的酯化反應(yīng),粗酯經(jīng)吸附劑(活性碳和硅膠)吸附,再用過量的堿水溶液(10%碳酸鈉溶液)和去離子水洗滌至中性,然后再用無水硫酸鎂吸附、過濾得到公成酯基礎(chǔ)油。該工藝存在的主要問題是廢水量大,生產(chǎn)周期較長。
(2)酯化-蒸餾-中和-水洗工藝。
由于酯化-中和-水洗-蒸餾-處理工藝因酯化反應(yīng)結(jié)束后直接進(jìn)行中和,可能因產(chǎn)物中還有大量的原料,需要大量的堿液和多次水洗,不少生產(chǎn)單位(如國內(nèi)部分酯化生產(chǎn)企業(yè))以及少量研發(fā)單位采用了先蒸餾后中和水洗的生產(chǎn)工藝。該工藝的優(yōu)勢是酯化反應(yīng)結(jié)束后直接進(jìn)行蒸餾,可以減少粗酯體系中的過量原料,不僅可以回收原料,減少污染排放,同時(shí)還可得到對(duì)酸值等指標(biāo)要求較高,通過普通分離而不能實(shí)現(xiàn)的合成酯基礎(chǔ)油:此外,因體系中原料的減少,從而減少用于中和的堿量及水洗用量等??凭蹃喒静捎迷摴に?span>,蒸餾后的合成酯酸值(以氫氧化鉀計(jì),全文同)約為1.0mg8,再進(jìn)行少量堿中和粗酯可實(shí)現(xiàn)酸值降至0.05 mg/g以下。
(3)酯化-蒸餾-精制工藝。
鑒于目前對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高,因整個(gè)反應(yīng)生產(chǎn)過程幾乎沒有產(chǎn)生反應(yīng)水以外的廢水,酯化-蒸餾-精制工藝的優(yōu)勢明顯,多家生產(chǎn)單位采用該工藝生產(chǎn)合成酯,尤其是生產(chǎn)針對(duì)醇過量和對(duì)酸值要求相對(duì)不高的合成酯。為了盡可能減少過量原料,降低酸值,酯化-蒸餾-精制工藝多采用薄膜蒸發(fā)(包括降膜蒸發(fā)器)或分子蒸餾。中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所采用酯化,薄膜蒸發(fā),精制(如活性白土和碳酸鈉吸附)工藝得到合成酯;四川西普化工股份有限公司報(bào)道了酯化反應(yīng)后的粗酯在高真空條件下分子蒸餾脫去過量的酸及單酯,產(chǎn)物經(jīng)過精制處理后得到多元醇復(fù)酯和壬二酸二異辛酯;禾大公司采用真空和氮?dú)獾姆桨?span>,可以使粗酯的酸值降至 0.3mg/g以下;在脫酸階段采用水蒸氣攜帶過量原料的方法,實(shí)現(xiàn)了脫酸的目的。
(4)酯化-精餾工藝。
目前僅有數(shù)家單位采用酯化-精餾工藝生產(chǎn)合成酯,其最大的優(yōu)勢是可以實(shí)現(xiàn)平推流反應(yīng),酯化產(chǎn)物和副產(chǎn)物(水)不斷被移除體系,酯化反應(yīng)可以順利進(jìn)行。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高,合成酯因有可生物降解的性能,其應(yīng)用已經(jīng)從主要用于航空航天逐漸被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域:目前世界上已有部分國家對(duì)森林、農(nóng)田、礦山等環(huán)境敏感區(qū)域立法,在這些區(qū)域禁止使用礦物基潤滑油,如德國政府制定了"藍(lán)色天使計(jì)劃"。國際海洋環(huán)境協(xié)會(huì)(IMEC)于1992年4月1日對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油增補(bǔ)了"生物降解能力必須大于67%的指標(biāo)要求"生物降解能力不符合要求的潤滑油已經(jīng)禁止在河流、湖泊、海洋中行駛的船舶上使用。我國環(huán)境保護(hù)方面的政策要求也越來越高,因此合成酯的應(yīng)用將會(huì)越來越廠泛。
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