一种烃类气体压缩机润滑油及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及烃类气体压缩机润滑技术领域，尤其涉及一种烃类气体压缩机润滑油及其制备方法和应用。

背景技术

在炼油厂、油气田、焦化厂、矿井等领域，天然气、瓦斯气、液化丙烷、乙烯、丁二烯等烃类气体的增压输送、灌瓶和分离回收，需要通过气体压缩机来实现，压缩机润滑油则为烃类气体压缩机提供可靠的润滑、冷却、降低摩擦和减少磨损等作用。

在压缩机工作过程中，压缩机内的润滑油长期同烃类气体在60～80℃条件下混合压缩，温度升至85～95℃，压力升至0.8～1.1MPa，然后进入油气分离器中分离后冷却。由于烃类气体中含有较多的重组分烃类化合物，尤其是装置紧急排空时更可能含有凝缩油、水分等。这些水分、凝缩油，尤其是重组分烃类化合物极易溶于普通矿物型润滑油，使润滑油的黏度和闪点迅速下降。由于润滑油的黏度较低，使压缩机内部润滑状况变坏，从而直接导致压缩机各类故障的产生；润滑状况差还会使阴阳螺杆和供油齿轮泵等部件严重磨损。

为了解决烃类气体压缩机润滑油被烃类气体稀释的问题，目前国内外研究人员已经进行了相关研究报道，但仍然存在一些不足。如专利CN201510659138.7公开了一种燃气动力式天然气压缩机润滑油，包括高粘度石蜡基矿物油基础油10～30份、低粘度石蜡基矿物油基础油40～63份、燃气机油复合添加剂6～12份、降凝剂0.2～0.5份、抗泡剂0.001～0.005份、平衡促进剂17～27份(其中醚类合成油35～55份、酯类合成油15～35份、加氢异构化矿物油10～30份、胺类抗氧剂0.5～8.0份、氨基硫代酯0.1～3.6份)、纳米摩擦改进剂0.1～0.6份，该专利中用一种润滑油实现了燃气动力机和压缩机的通用润滑，提高了机械转换效率且降低了动力消耗，然而由于该润滑油中矿物油含量超过50％，因此在使用过程中仍然很容易吸收溶解烃类气体而使润滑油的黏度和闪点迅速下降，从而大幅缩短换油周期。专利CN201910972678.9公开了一种压缩机润滑油，包括聚烷撑二醇、抗氧剂和腐蚀抑制剂，该润滑油为烃类气体压缩机提供良好润滑、密封、冷却等作用，同时还具备优良的抵抗烃稀释能力，可以有效防止黏度过度下降造成压缩机润滑不良的问题，但该润滑剂的极压抗磨性能仍有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烃类气体压缩机润滑油及其制备方法和应用，本发明提供的烃类气体压缩机润滑油具备优良的抵抗烃稀释能力，抗氧化性能优异，改善了密封材料相容性和添加剂溶解性，且具有优异的极压抗磨性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种烃类气体压缩机润滑油，包括基体材料与抗泡剂，所述抗泡剂的质量为所述基体材料质量的0.001～0.02％；

所述基体材料包括以下质量百分含量的组分：

水溶性聚亚烷基二醇88.0～96.1％，合成酯基础油3.0～10.0％，抗氧剂0.5～1.0％，金属钝化剂0.05～0.1％，极压抗磨剂0.3～0.8％，防锈剂0.05～0.1％；

所述抗氧剂为1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯。

优选地，所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯的质量比为1～3：1。

优选地，所述水溶性聚亚烷基二醇包括合成油SDM-02C、合成油SDM-03C和合成油SDM-08D中的至少两种；所述水溶性聚亚烷基二醇的40℃运动黏度为40～2200mm

优选地，所述合成酯基础油为饱和新戊基多元醇酯；所述合成酯基础油的40℃运动黏度为10～100mm

优选地，所述极压抗磨剂为双十二基磷酸酯辛基胺盐与2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物，所述双十二基磷酸酯辛基胺盐与2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物的质量比为1～3：1。

优选地，所述金属钝化剂为苯三唑衍生物。

优选地，所述防锈剂为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐。

优选地，所述抗泡剂为硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂。

本发明提供了上述技术方案所述烃类气体压缩机润滑油的制备方法，包括以下步骤：

将水溶性聚亚烷基二醇、合成酯基础油、抗氧剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、防锈剂与抗泡剂混合，得到烃类气体压缩机润滑油。

本发明提供了上述技术方案所述烃类气体压缩机润滑油或上述技术方案所述制备方法制得到的烃类气体压缩机润滑油在烃类气体压缩机润滑中的应用。

本发明提供了一种烃类气体压缩机润滑油，包括基体材料与抗泡剂，所述抗泡剂的质量为所述基体材料质量的0.001～0.02％；所述基体材料包括以下质量百分含量的组分：水溶性聚亚烷基二醇88.0～96.1％，合成酯基础油3.0～10.0％，抗氧剂0.5～1.0％，金属钝化剂0.05～0.1％，极压抗磨剂0.3～0.8％，防锈剂0.05～0.1％；所述抗氧剂为1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯。本发明采用水溶性聚亚烷基二醇与合成酯基础油作为基础油组分，其中水溶性聚亚烷基二醇使润滑油具备优良的抵抗烃稀释能力，有效防止黏度过度下降造成压缩机润滑不良，而且在充分利用水溶性聚亚烷基二醇优异黏温性能和摩擦学性能的同时，又通过引入合成酯基础油改善了单独使用水溶性聚亚烷基二醇时密封材料相容性差以及对其它各添加剂溶解性差的弊端，使得基础油组分保持了良好的综合性能。本发明采用1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯作为抗氧剂，二者具有较好的正协同作用，与传统润滑油中常用抗氧剂(如T501)相比，能够大幅提升润滑油的抗氧化性能，避免润滑油过早氧化衰退，延长了换油周期和使用寿命。本发明引入抗氧剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、防锈剂以及抗泡剂多种功能添加剂，并通过控制各添加剂的配比，使得润滑油具有优异的抗氧化性能和低温性能，并具有优异的极压抗磨性能、抗泡性能以及橡胶相容性。

具体实施方式

本发明提供了一种烃类气体压缩机润滑油，包括基体材料与抗泡剂，所述抗泡剂的质量为所述基体材料质量的0.001～0.02％；

所述基体材料包括以下质量百分含量的组分：

水溶性聚亚烷基二醇88.0～96.1％，合成酯基础油3.0～10.0％，抗氧剂0.5～1.0％，金属钝化剂0.05～0.1％，极压抗磨剂0.3～0.8％，防锈剂0.05～0.1％；

所述抗氧剂为1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯。

在本发明中，若无特殊说明，所用制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品或采用本领域技术人员熟知的方法制备得到。

本发明提供的烃类气体压缩机润滑油包括基体材料与抗泡剂；按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括水溶性聚亚烷基二醇(PAG)88.0～96.1％，优选为91.0～95.0％，更优选为92.0～93.5％。在本发明中，所述水溶性聚亚烷基二醇的40℃运动黏度优选为40～2200mm

按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括合成酯基础油3.0～10.0％，优选为4.0～8.0％，更优选为5.0～6.0％。在本发明中，所述合成酯基础油的40℃运动黏度优选为10～100mm

按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括抗氧剂0.5～1.0％，优选为0.6～0.9％，更优选为0.7～0.8％。在本发明中，所述抗氧剂为1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯，所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯的质量比优选为1～3：1，更优选为1.5～2：1。在本发明中，所述3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯优选为Basf公司的Irganox L135。本发明对所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到即可，具体可以参照中国专利CN200910117591.X(一种含位阻酚的抗氧化离子液体及其制备方法和应用)中方法制备得到。本发明采用1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐与3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯复配作为抗氧剂，能够提升烃类气体压缩机润滑油的抗氧化性能，防止过早氧化衰退。

按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括金属钝化剂0.05～0.1％，优选为0.06～0.09％，进一步优选为0.07～0.08％。在本发明中，所述金属钝化剂优选为苯三唑衍生物，所述苯三唑衍生物优选为N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑。在本发明中，所述N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑优选为长沙望城石油化工有限公司的T551。本发明优选采用苯三唑衍生物作为金属钝化剂，能够提升对烃类气体压缩机的防腐蚀保护性能。

按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括极压抗磨剂0.3～0.8％，优选为0.4～0.7％，更优选为0.5～0.6％。在本发明中，所述极压抗磨剂优选为双十二基磷酸酯辛基胺盐与2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物，所述双十二基磷酸酯辛基胺盐与2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物的质量比优选为1～3：1，更优选为1.5～2：1。在本发明中，所述双十二基磷酸酯辛基胺盐优选通过磷酸双十二酯与正辛胺经胺化反应制备得到；所述磷酸双十二酯与正辛胺的摩尔比优选为1：1，所述胺化反应的温度优选为60～90℃，更优选为80℃；时间优选为1～3h，更优选为2h。在本发明中，所述2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物优选通过2,5-二巯基噻二唑与正辛胺经缩合胺化反应制备得到；所述2,5-二巯基噻二唑与正辛胺的摩尔比优选为1：1，所述缩合胺化反应的温度优选为110～130℃，更优选为120℃；时间优选为4～8h，更优选为6h。本发明采用双十二基磷酸酯辛基胺盐与2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物作为极压抗磨剂，不仅解决了传统润滑油极压抗磨剂(如T306和T308等)在聚醚基础油中溶解性差的问题，而且能够大幅提升润滑油的极压抗磨性能，同时避免了传统活性硫添加剂带来的腐蚀磨损问题，解决了烃类气体压缩机极压性和抗腐蚀性之间的矛盾，实现了润滑油整体性能的平衡。

按质量百分含量计，本发明所述烃类气体压缩机润滑油中基体材料包括防锈剂0.05～0.1％，优选为0.06～0.09％，更优选为0.07～0.08％。在本发明中，所述防锈剂优选为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐。在本发明中，所述十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐优选为上海米德加尔德化工有限公司的T703。本发明优选采用十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐作为防锈剂，不仅具有较好的防锈性能，而且与其它添加剂具有较好的配伍性。

本发明所述烃类气体压缩机润滑油包括抗泡剂，所述抗泡剂的质量为所述基体材料质量的0.001～0.02％，优选为0.005～0.01％。在本发明中，所述抗泡剂优选为硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂。在本发明中，所述硅型抗泡剂优选为聚甲基硅油，所述非硅型抗泡剂优选为聚丙烯酸酯；所述硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂的质量比优选为1～3：1～3，更优选为1～2：1～2。在本发明中，所述硅型抗泡剂聚甲基硅油优选为上海申浦精细化工厂的T901，所述非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯优选为上海申浦精细化工厂的T912。本发明限定抗泡剂的用量在上述范围，能够保持一定的泡沫特性，避免润滑油在使用过程中出现因气泡而使油膜破坏造成的干摩擦现象发生。

本发明提供了上述技术方案所述烃类气体压缩机润滑油的制备方法，包括以下步骤：

将水溶性聚亚烷基二醇、合成酯基础油、抗氧剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、防锈剂与抗泡剂混合，得到烃类气体压缩机润滑油。

本发明优选将水溶性聚亚烷基二醇与合成酯基础油混合，得到基础油组分，在60～80℃且搅拌条件下向所述基础油组分中加入所述抗氧剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、防锈剂与抗泡剂，加料完毕后继续在60～80℃条件下搅拌3～5h使所得混合物料均匀透明，冷却后得到烃类气体压缩机润滑油。在本发明的实施例中，所述混合优选在带搅拌器的不锈钢调合釜内进行。本发明在常压空气氛围中制备所述烃类气体压缩机润滑油即可，其中由于采用了合成酯基础油，能够使各组分很好地分散溶解在水溶性聚亚烷基二醇中，因此不需要在真空条件下搅拌以使各组分混合均匀，操作简单。

本发明提供了上述技术方案所述烃类气体压缩机润滑油或上述技术方案所述制备方法制得到的烃类气体压缩机润滑油在烃类气体压缩机润滑中的应用。在本发明中，所述烃类气体压缩机润滑油适于在油气田、石化工厂、炼油厂、液化石油气储运站或矿井中烃类气体(如天然气)增压输送、灌瓶或分离回收过程中烃类气体压缩机润滑中的应用。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例以及对比例中涉及的制备原料来源包括：

水溶性聚亚烷基二醇包括合成油SDM-02C、合成油SDM-03C和合成油SDM-08D，均购自南京威尔化工有限公司，其中合成油SDM-02C的40℃运动黏度为68.45mm

合成酯Priolube 3970购自Croda公司，40℃运动黏度为20.31mm

3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯为Basf公司的Irganox L135；

1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐按照CN200910117591.X中实施例6方法制备；

N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑为长沙望城石油化工有限公司的T551；

十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐为上海米德加尔德化工有限公司的T703；

硅型抗泡剂聚甲基硅油为上海申浦精细化工厂的T901；

非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯为上海申浦精细化工厂的T912；

双十二基磷酸酯辛基胺盐的制备方法如下：取等摩尔量的磷酸双十二酯和正辛胺于100mL圆底烧瓶中，80℃加热反应2h，冷却得到双十二基磷酸酯辛基胺盐；

2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物的制备方法如下：取等摩尔量的2,5-二巯基噻二唑和正辛胺于100mL圆底烧瓶中，120℃加热反应6h，冷却得到2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物。

以下实施例以及对比例中涉及的烃类气体压缩机润滑油，具体是在带搅拌器的不锈钢调合釜内于常压空气氛围中制备得到。

实施例1

向48.5g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-02C中加入39.5g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-03C和10.0g合成酯Priolube 3970，升温至70±5℃并进行搅拌，再加入0.75g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐、0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯、0.1g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.6g的双十二基磷酸酯辛基胺盐、0.2g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物、0.1g的十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、0.0133g的硅型抗泡剂聚甲基硅油和0.0067g的非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得烃类气体压缩机润滑油。

实施例2

向88.5g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-03C中加入5.0g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-08D和5.0g合成酯Priolube 3970，升温至70±5℃并进行搅拌，再加入0.51g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐、0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯、0.07g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.4g的双十二基磷酸酯辛基胺盐、0.2g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物、0.07g的十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、0.005g的硅型抗泡剂聚甲基硅油和0.005g的非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得烃类气体压缩机润滑油。

实施例3

向75.9g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-03C中加入20.2g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-08D和3.0g合成酯Priolube 3970，升温至70±5℃并进行搅拌，再加入0.25g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐、0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯、0.05g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.15g的双十二基磷酸酯辛基胺盐、0.15g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物、0.05g的十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、0.0003g的硅型抗泡剂聚甲基硅油和0.0007g的非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得烃类气体压缩机润滑油。

实施例4

向57.5g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-03C中加入36.0g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-08D和5.0g合成酯Priolube 3970，升温至70±5℃并进行搅拌，再加入0.51g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐、0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯、0.07g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.4g的双十二基磷酸酯辛基胺盐、0.2g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物、0.07g的十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、0.005g的硅型抗泡剂聚甲基硅油和0.005g的非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得烃类气体压缩机润滑油。

实施例5

向20.5g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-03C中加入73.0g水溶性聚亚烷基二醇合成油SDM-08D和5.0g合成酯Priolube 3970，升温至70±5℃并进行搅拌，再加入0.51g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐、0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯、0.07g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.4g的双十二基磷酸酯辛基胺盐、0.2g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物、0.07g的十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、0.005g的硅型抗泡剂聚甲基硅油和0.005g的非硅型抗泡剂聚丙烯酸酯，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得烃类气体压缩机润滑油。

对比例1

按照实施例3制备烃类气体压缩机润滑油，不同之处仅在于将0.25g的1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐和0.25g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯，替换成0.5g的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯。

对比例2

按照实施例3制备烃类气体压缩机润滑油，不同之处仅在于将0.15g的双十二基磷酸酯辛基胺盐和0.15g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物，替换成0.3g的2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物。

对实施例以及对比例制备的烃类气体压缩机润滑油进行性能测试，结果见表1。

表1实施例以及对比例制备的烃类气体压缩机润滑油的性能测试结果

由表1可知，本发明提供的烃类气体压缩机润滑油具有突出的黏温性能(黏度指数大于210)、优异抗氧化性能(旋转氧弹大于850min)和低温性能(在不加降凝剂的情况下，倾点≤-45℃)，并且具有优异的极压抗磨性能、抗泡性能和良好的橡胶相容性。同时，与对比例1相比，实施例3制备的烃类气体压缩机润滑油抗氧化性能优异，说明本发明采用1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-己基咪唑六氟磷酸盐和3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯能够产生较好的正协同效果，有利于提升润滑油的抗氧化性能、氧化安定性和热安定性，防止油泥生成，延长油品换油周期和使用寿命；与对比例2相比，实施例3制备的烃类气体压缩机润滑油极压抗磨性能优异，说明本发明采用双十二基磷酸酯辛基胺盐和2,5-二巯基噻二唑正辛胺缩合物复配，能够产生很好的协同效应，在有利于提升润滑油的极压抗磨性能的基础上，还可以改善使用传统活性硫添加剂时的抗腐蚀和抗磨性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。