杨子江

摘 要：文中介绍了聚α-烯烃合成油的几种生产工艺及其在国内外的应用情况，对我国聚α-烯烃合成油的技术发展提出了建议。

关键词：聚α-烯烃；生产工艺；PAO

聚α-烯烃合成油（PAO）是基础油的一种，与同粘度矿物油相比，PAO具有液体范围宽、粘温性能好、低温流动性好、粘度指数高、蒸发损失小等优点[1]，也具有优良的热安定性和氧化安定性，在高温、高寒等苛刻条件下依然表现出优越的性能，广泛用于配制高档和专用润滑油[2]。同时，PAO和矿物油良好的相容性可保证其与矿物油进行调和，既可提高基础油质量，还可解决PAO相对于矿物油的高成本问题。此外，PAO是一种无毒无味的合成油，在使用过程中不会对环境造成污染，能满足现代工业对环境保护的要求。

长期以来，市场供应的润滑油以矿物油为主，随着航空、汽车等行业的发展以及环保节能要求的不断提高，传统的矿物油已渐渐难以满足日益提高的要求，综合性能优异的聚α-烯烃合成油得到了广泛关注和应用，自20世纪70年代以来，聚α-烯烃油合成技术在国内外发展迅速。PAO的性能取决于产品的聚合度及相对分子量分布，原料性质、催化剂的选择及聚合工艺条件都对PAO的性质有很大影响。PAO的生产工艺主要有以下几种。

1.石蜡裂解法

石蜡裂解法通常以脱油的C20～C40的石蜡馏分为原料，也可采用含油蜡。在400～600℃的温度下，使直链烷烃内部碳碳单键断裂，裂解产物经过分馏形成不同用途的产品。原料石蜡性质和裂解工艺条件是限制α-烯烃质量和收率的决定因素。裂解产物中α-烯烃约占40%，含有较多的内烯烃、双烯烃、烷烃、环烷烃和芳烃杂质[3]，组成相对复杂，α-烯烃收率较低且产品质量较差。

石蜡裂解法相对简单，欧美和俄罗斯早期曾使用该方法制取α-烯烃，随着烯烃齐聚工艺的日趋成熟，石蜡裂解法逐渐失去竞争能力。我国石蜡资源丰富，乙烯资源短缺，生产PAO主要采用石蜡裂解法，生产厂家有抚顺石化、燕山石化和兰州石化，均以蜡下油为原料，经裂解、聚合、分馏、白土精制等工序生产PAO。由于石蜡含油率高，使得裂解的正构α-烯烃的含量较低，得到的PAO产品结构组成复杂，在粘度指数、低温性能及热氧化安定性等方面与国外产品有一定差距[4]。

2.烯烃齐聚法

烯烃齐聚法生产过程为：乙烯等低分子烯烃齐聚为C4～C30的α-烯烃并进行分离，将其中约25%的1-癸烯进一步齐聚，并将齐聚物加氢饱和得到PAO产品。生产过程主要包括聚合、催化剂分离、蒸馏和加氢四个单元。

目前，烯烃齐聚法是生产α-烯烃的主要方法，利用该法生产的α-烯烃达到总产量的94.1%。目前拥有烯烃齐聚技术的公司主要有美国CPChem、Ethyl、Shell、英国BP Amoco以及日本Idemitsu等。这些技术因采用不同的催化剂体系而使操作条件和工艺过程有所不同。对于低粘度PAO的生产以BF3为催化剂，以水、醇或弱羧酸作为助催化剂；而高粘度PAO生产采用Ziegar一Natta催化剂；第二步是以金属镍或钯为催化剂，通过加氢饱和双键，来提高PAO产品的化学稳定性及氧化安定性[5]。

20世纪90年代末期，国内各公司及研究所等也展开了对烯烃齐聚生产工艺的研究，并分别建立了工业生产装置。自1986年以后，国外各公司基本采用烯烃齐聚生成的C10α-烯烃为原料生产PAO（如埃克森美孚、壳牌等公司），由于原料α-烯烃纯度高，分子整齐，催化剂活性及选择性高，工艺条件控制严格，得到的PAO产品在粘度指数、低温性能及熱氧化安定性等方面有显著的提高[6]。

3、费-托合成法

费-托合成法由南非Sasol公司开发并应用，从煤制油的费-托合成过程中的富含α-烯烃物流中经过预分离、选择加氢、水洗、醚化、甲醇回收、超精馏萃取蒸馏、干燥和精炼等步骤分离出优质的α-烯烃，再经聚合反应得到PAO产品，产品中饱和烃含量非常高，并且基本不含芳烃、硫和氮，具有非常高的粘度指数，而生产成本却比烯烃齐聚法低得多[7]。

国内某公司的润滑油基础油装置于2015年建成投产。原料α-烯烃由煤制烯烃装置通过费-托合成制备，产物主要由直链烷烃和直链α-烯烃所组成，通过蒸馏切割合适的馏分段并脱除含氧化合物，可作为生产PAO的优质原料。原料脱水后通过三氯化铝催化剂催化进行聚合反应，水洗后加入白土、硅藻土脱色净化，在真空条件下加热蒸出其中含有的烷烃溶剂及少量的水，经过滤得到较澄清的聚烯烃半成品，在高温高压及镍基催化剂的作用下进行加氢，产物加白土、硅藻土进行脱色净化，在真空条件下加热蒸馏，经过滤后得到所需PAO产品。与国内大多数聚α-烯烃合成工艺相比，该生产工艺增加了加氢工段，降低了PAO的不饱和度，提高了其氧化安定性。

4、结语

缺油少气富煤是我国化石能源的基本结构。我国的原油探明储量35.1亿吨，原油产量1.94亿吨，储采比仅有18.1年，相较而言，我国的煤炭资源可以开采70多年，所以，充分发挥我国煤炭资源的优势是实现符合我国国情的能源多元化的首选。相较石油路线，以煤为原料，通过费-托合成法生产α-烯烃，进一步制得聚α-烯烃合成油，原料来源广泛，生产成本较低，产品性能更好，竞争优势明显，具有良好的发展前景。

参考文献：

[1]唐俊杰.合成润滑油基础知识讲座之二[J].润滑油，1999，14（6）：59-64.

[2]侯芙生.发展高档润滑油提高我国润滑油竞争实力[J].当代石油石化，2004，12（6）：5-11.

[3]郭峰，李传峰，刘经伟等.线性α-烯烃的生产工艺和技术进展[J].现代化工，2010，30（2）：92-96.

[4]祁彦平，栗同林，郭贵贵.α-烯烃的生产工艺及应用[J].石化技术，2008，15（1）：53-56.

[5]党兰生，张静淑.聚α-烯烃合成油及其在润滑油中的地位[J].精细化工，2005，22（z1）：146-150.

[6]崔敬佶，李廷秋.PAO和酯类油在合成润滑剂中的应用[J].润滑油，2004，19（1）：7-12.

[7]王建平，翁惠新.费-托合成油品的加工利用[J].炼油技术与工程，2006，36（1）：39-42.