專利名稱：具有最佳化分支的潤滑油基礎油的制作方法
技術領域：
本發明涉及含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油。所述的含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油含有少量的分支，而分支向潤滑油基礎油分子的中部集中。所述的含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油有低的傾點和極高的粘度指數。本發明還涉及由蠟質進料生產所述含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油的方法。所述的潤滑油基礎油適用于商業成品潤滑油。
背景技術：
高質量的潤滑油就性質而言應當是且通常是烷屬的，因為烷烴有高的粘度指數。但是，特別是正構烷烴是蠟質的，使油品有高的傾點。因此，可通過使烷烴分子上產生分支的加氫異構化脫蠟使蠟質的烷烴進料轉化成潤滑油基礎油。加氫異構化脫蠟通常生產具有較高分支的潤滑油基礎油。雖然在蠟質烷屬分子上產生分支通常使傾點下降，但它也使粘度指數(VI)下降。用全加氫異構化法達到目標傾點和濁點，需要大量分支。因此，由于相對大量的分支，由加氫異構化法得到的產物通常有低于最佳粘度指數的粘度指數。用加氫異構化法生產的潤滑油基礎油產品可能具有類似于US專利Nos.6,096,940、6,090,989和6,059,955中公開的那些產物的分支特性。
在潤滑油基礎油中，低的傾點是希望的。低的傾點表明潤滑油基礎油在低溫下能流動和潤滑。傾點是溫度的一個量度，樣品在仔細控制的條件下在該溫度下將開始流動。傾點可按ASTM D 5950中描述的進行測定。許多商業潤滑油基礎油具有關于傾點的技術規格。當潤滑油基礎油有低傾點時，它們也可能具有其它良好的低溫性能，例如低的濁點，低的冷濾堵塞點，和低溫起動粘度。
傾點-濁點范圍(pour-cloud point spreads)低于約30℃的潤滑油基礎油也是希望的。為了符合濁點的技術規格，較高的傾點-濁點范圍要求將潤滑油基礎油加工到很低的傾點。
也希望獲得高粘度指數的潤滑油基礎油。粘度指數(VI)是表示溫度變化對油品運動粘度的影響的一個經驗的無單位數。液體的粘度隨溫度變化，當受熱時粘度變小；油品的VI越高，粘度隨溫度變化的傾向越低。在寬的變化溫度下需要相對恒定的粘度的任何場合下高VI的潤滑油是需要的。例如，在汽車中，發動機油必需足夠自由流動以便能低溫起動，但必需在暖機以后是足夠粘稠的，以便提供充分的潤滑。VI可按ASTM D 2270-93中描述的來測定。
可將傾點和VI與潤滑油基礎油的烷烴分子上的分支聯系起來。在直鏈烷烴上產生分支通常使傾點下降并且使粘度指數(VI)下降。如果等長度取代的數目增加一倍，VI常常明顯下降，但對傾點的影響可能較小。API 42號項目的數據(由美國石油學會42號研究項目在賓州大學在1943年7月1日至1946年7月1日之間完成的研究)表明，對于直鏈烷烴上的丁基、苯基和環己基分支來說，VI隨分支移動到分子的中部而下降。
由費-托法制備的蠟質烴類是制備高質量潤滑油的良好的潛在原料。有利的是，費-托合成產物含有很少(如果有的話)典型的石油污染物，例如芳族化合物、含硫化合物和含氮化合物。但是，初始的費-托合成蠟質烷烴通常為直鏈蠟。因此，費-托合成產物需要進行進一步加工或改質，以便得到高質量的潤滑油基礎油原料。
許多研究者研究了將各種蠟質進料特別是費-托合成法得到的蠟質進料轉化成潤滑油基礎油原料的方法。例如，在產生足夠的分支以便使傾點下降但又不過量分支以致VI明顯下降的嘗試中，現有技術的方法已使用加氫異構化與溶劑脫蠟相結合，加氫異構化步驟使用無定形的或大孔的沸石催化劑(例如β沸石)。然而在使用這一技術的現有技術的方法中，仍然產生相當多的分支。
例如，U.S.專利No.6,090,989公開了一種生產潤滑油基礎油原料的加氫脫蠟法。其中公開的潤滑油基礎油原料含有烷烴組分，其中由甲基氫的百分數測量的分支程度(BI)以及由重復亞甲基碳(它們距端基或分支有4個或4個以上碳)的百分數測量的分支接近性(CH2＞4)是這樣的(a)BI-0.5(CH2＞4)大于15和(b)BI+0.85(CH2＞4)＜45。這一計算意味著，對于含有24個碳的分子，每一個分子應有至少2.5個分支，或對于每100個碳，有大于約9個分支。
US專利No.6,008,164公開了一種由費-托合成蠟生產潤滑油基礎油原料的方法，其中潤滑油基礎油原料有預選的氧化穩定性。公開的潤滑油基礎油含有分支烷烴的混合物，其中分支烷烴含有直到4個烷基分支以及其中分支烷烴的游離碳指數(FCI)為至少約3。‘164專利的實施例證明所述的潤滑油基礎油每一個分子有3.46、3.14、4.19和3.59個分支。
WO 99/45085公開了一種制備潤滑油基礎油原料的聯合方法，其中包括異構化步驟，隨后是溶劑脫蠟步驟。在這一方法中，將其中公開的蠟質進料，蠟質進料在選擇的分子篩上異構化到中間傾點，然后對異構化油進行溶劑脫蠟。制得的潤滑油基礎油原料的粘度指數大于約140。‘085公開文本的實施例證明潤滑油基礎油原料的粘度指數在140這個數量級，最高為156。
EP 0776959A2公開了一種由費-托合成蠟進料生產VI至少為150的潤滑油基礎油的方法，所述的方法包括將費-托合成蠟進料與加氫轉化催化劑在加氫轉化條件下接觸；將制得的加氫轉化流出物分離成至少一種輕質餾分和一種重質餾分；以及將重質餾分脫蠟得到基礎油。送入所述方法的進料僅限于凍凝點為至少50℃的費-托合成蠟并且有以下沸程，其中90重量％沸點和10重量％沸點之間的差在40-150℃范圍內。所公開的加氫轉化催化劑為無定形催化劑。
U.S.專利No.6,096,940公開了一種生產可生物降解的烴類潤滑油基礎油的方法。所述的方法包括將700+費-托合成蠟進料與氫在雙功能第VIII族非貴金屬催化劑上接觸進行加氫異構化，以及加氫裂化反應，按轉化為700-物料的700+進料的重量計，單程基準的700+轉化率為約20至約50％，生產C5-1050粗餾分。在粗餾分中所含的異構烷烴具有的甲基分支為每100個碳有小于約7.5個甲基分支。從C5-1050餾分回收初始沸程為約650至約750的殘余餾分。殘余餾分經脫蠟，然后回收脫蠟油。從脫蠟油回收可生物降解的烴類基礎油。在實施例中，回收的潤滑油基礎油的VI為130和140這個數量級。
US專利No.5,059,299公開了一種通過以下步驟使傾點為約-21℃或更低以及粘度指數為約130或更高的潤滑油基礎油原料的產率最大化的方法1)將蠟在異構化催化劑上異構化，以致約15至30％未轉化的蠟仍留在沸點在潤滑油沸程內的異構化產物的油餾分中，2)將所述的產物分餾，3)將沸點在潤滑油沸程內的餾分溶劑脫蠟到傾點/過濾器δT(脫蠟油的傾點和過濾器溫度之間的溫度差)為9℃或更小，以及4)回收脫蠟的潤滑油產品。適用于這一發明的脫蠟催化劑被寬泛地定義并包括各種催化劑，例如氟化的氧化鋁。
還研究了如何分析潤滑油基礎油的組成以及其組成如何影響潤滑油基礎油的性質。例如，Kramer，D.C.，等，為1999 AIChE SpringNational Meeting in Houston，March 16，1999準備的報告“II和III類基礎油組成對VI和氧化穩定性的影響”指出，在測定烷烴和環烷烴在II和III類基礎油中的分布中，場致電離質譜(FIMS)是特別有價值的。在低于1％芳烴下，作者發現進一步改進氧化穩定性的最有效途徑是提高VI。總的來說，作者發現，油品中多環環烷烴的濃度越低，其VI和氧化穩定性越高。
仍然對一種將蠟質烷烴進料轉化成高質量潤滑油基礎油特別是具有良好低溫性能和高粘度指數的潤滑油基礎油的有效且經濟的方法有需求。
發明概述本發明涉及一種潤滑油基礎油，它包含分支程度為每100個碳小于8個烷基分支以及在2位有小于20重量％的所述烷基分支的烷烴組分。該潤滑油基礎油的傾點小于-8℃；100℃下的運動粘度為約3.2cSt或更大；而且粘度指數大于用以下方程式計算的目標粘度指數目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132。
另一方面，本發明涉及一種潤滑油基礎油，它包括小于-8℃的傾點；100℃下大于3.2cSt的運動粘度；以及大于用以下方程式計算的目標粘度指數的粘度指數目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132。
另一方面，本發明涉及一種成品潤滑油。該成品潤滑油含有這里所述的潤滑油基礎油和一種或多種潤滑油添加劑。
另一方面，本發明涉及一種中間異構化油(intermediate oilisomerate)。該中間異構化油含有由費-托合成得到的分支程度為每100個碳有小于7個烷基分支的烷烴組分。
附圖簡述


100℃下的粘度對粘度指數作圖，得到計算目標粘度指數的方程式目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132其中ln(100℃下的運動粘度)為100℃下的運動粘度的自然對數。
說明性實施方案的詳述本發明涉及潤滑油基礎油，它包含烷烴組分的混合物，其中所述烷烴組分的混合物具有最佳化分支。這些包含具有最佳化分支的烷烴組分的混合物的潤滑油基礎油總體上有少量的分支，所述分支向潤滑油基礎油分子的中部集中。本發明還涉及由蠟質進料生產這些潤滑油基礎油的方法以及含有這些潤滑油基礎油的商業成品潤滑油。
已令人吃驚地發現，在100℃下的運動粘度大于約3.2cSt的潤滑油基礎油中，最佳分支可提供特別低的傾點和極高的粘度指數，它大于這里定義的目標粘度指數。本發明的最佳分支是指潤滑油基礎油分子包含總體上有少量的分支的烷烴組分，所述分支向分子的中部集中。
包含具有最佳化分支的烷烴組分而且100℃下的運動粘度大于約3.2cSt的潤滑油基礎油可通過緩和的加氫異構化隨后溶劑脫蠟的組合來生產。根據本發明，使蠟質進料在這樣的條件下進行緩和加氫異構化過程，以致得到包含具有特定分支性質的烷烴組分的中間異構化油。然后將中間異構化油在這樣的條件下進行溶劑脫蠟，得到包含具有最佳化分支的烷烴組分而且100℃下的運動粘度大于約3.2cSt的潤滑油基礎油。本發明的方法得到包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油，以致總體上有少量的分支，所述分支向分子的中部集中。分支程度和分支位置可用NMR分析來測定。
已令人吃驚地發現，使總體分支最小化同時使朝向潤滑油基礎油分子的中央的分支最大化，可提供具有特別高的粘度指數和低的傾點的潤滑油基礎油。因此，制得有特別高的粘度指數和低的傾點的高質量潤滑油基礎油。
定義除非另加說明，以下術語用于整個說明書并有以下含義。
“由費-托合成或方法得到的”是指所述餾分、物流或產物源于費-托合成法或在某一階段由費-托法產生。
“蠟質烴類原料”為一種包含碳數為C20+的分子并且沸點通常大于約600(316℃)的進料或物流。適用于這里公開的方法的蠟質烴類原料可為合成蠟質原料，例如費-托合成蠟質烴類，或可由天然來源例如石油蠟制得。
“潤滑油基礎油”是指一種符合潤滑油基礎油技術規格的餾分或產品。根據本發明的方法，用加氫異構化/溶劑脫蠟法制得潤滑油基礎油餾分，它們具有最佳化分支性質。本發明得到的潤滑油基礎油的另一些性質包括600-950的初餾點，800-1200的終餾點，3.2-20cSt(100℃)的粘度、158-240、優選163-220、更優選165-200的粘度指數。潤滑油基礎油進一步具有小于-8℃、優選小于-9℃、更優選≤-15℃、甚至更優選小于-15℃，而優選-8至-35℃的傾點。潤滑油基礎油還可以具有+5至-20℃的濁點。
“烴類或含烴類的”是指一種含氫和碳原子的化合物或物質，它也可含有雜原子，例如氧、硫或氮。
“目標粘度指數”是一個由運動粘度和粘度指數得到的經驗數。目標粘度指數用以下方程式計算目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132其中ln(100℃下的運動粘度)為100℃下的運動粘度的自然對數。在附圖中說明了目標粘度指數的測定。
“烷基”是指一種1-6個碳原子的直鏈飽和單價烴基或3-8個碳原子的支鏈飽和單價烴基。優選的是，烷基為甲基。烷基的例子包括但不限于這樣的基團，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基等。
“游離碳指數”(FCI)是異構烷烴中位于距末端碳原子至少5個碳和離側鏈4個碳的碳原子的數目的量度。
已令人吃驚地發現，包含具有某些希望的分支性質(最佳化分支)的烷烴組分、100℃下的運動粘度大于約3.2cSt的潤滑油基礎油有極高的粘度指數和極好的低傾點。本發明的潤滑油基礎油的粘度指數大于油品的目標粘度指數。優選的是，本發明潤滑油基礎油的粘度指數大于油品的目標粘度指數加5。正如上面定義的，目標粘度指數是粘度依賴性的，并用以下方程式計算目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132。
這些潤滑油基礎油包含烷烴組分的混合物，其中烷烴組分的總混合物有最佳化分支。這些包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油由蠟質進料來生產。本發明還涉及生產本發明潤滑油基礎油的方法中制得的中間異構化油。本發明的中間異構化油包含具有特定分支性質的烷烴組分。因此，當中間異構化油轉化成潤滑油基礎油時，潤滑油基礎油包含具有最佳化分支性質的烷烴組分。中間異構化油由烷烴組分組成，其中所述烷烴組分具有少量的總體分支。
將中間異構化油轉化成由具有最佳化分支性質的烷烴組分組成的潤滑油基礎油。本發明的最佳分支性質是指所述烷烴組分具有少量的總體分支，所述分支向分子的中部集中。因此，靠近分子末端的分支得以最小化。
潤滑油基礎油和中間異構化油的烷烴組分上的分支為烷基分支。在潤滑油基礎油和中間異構化油中，烷基分支主要為甲基分支(-CH3)。根據本發明，在潤滑油基礎油中，分支性質被優化。分支性質包括分支程度和分支位置。分支程度可通過烷烴組分每一定數目碳的烷基分支數目來測量。優選的是，分支程度用每100個碳的烷基分支數目來測量。相對于烷烴烴鏈的末端來測量分支的位置，末端碳為1位，下一個相鄰碳為2位，再下一個碳為3位等等，直到達到烴鏈的中央時為止。烴鏈上的位置可說明如下CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-(CH2)10-CH2-CH2-CH2-CH2-CH31 2 3 4 5 5 43 2 1中間異構化油是生產本發明潤滑油基礎油的方法的中間產物。中間異構化油通過用特定類型擇形催化劑對蠟質進料進行緩和加氫異構化過程來生產，所述催化劑產生很大程度的傾點下降和最小的分支程度。將中間異構化油溶劑脫蠟，得到本發明的潤滑油基礎油。
根據本發明，中間異構化油包含具有特定分支性質的烷烴組分。中間異構化油由具有少量總體分支的烷烴組分組成。特別是，中間異構化油包含每100個碳有小于7.0個烷基分支、優選每100個碳有小于6.5個烷基分支的烷烴組分。
將中間異構化油溶劑脫蠟，制得本發明的潤滑油基礎油。根據本發明，所述的潤滑油基礎油包含其中分支被優化的烷烴組分。潤滑油基礎油包含具有最佳化分支的烷烴組分，因為異構化油的烷烴組分有少量的總體分支，所述分支向分子的中部集中。
特別是，所述的潤滑油基礎油包含每100個碳有小于8個烷基分支、優選每100個碳有小于7個烷基分支、更優選每100個碳有小于6.5個烷基分支的烷烴組分。此外，潤滑油基礎油包含在2位有小于20重量％分支、優選在2位有小于15％分支的烷烴組分。潤滑油基礎油在2加3位還有少量分支、優選小于25重量％、更優選小于20重量％。此外，潤滑油基礎油在5位或更大位置有大于45重量％、更優選大于50重量％的分支。
在本技術領域中普遍認為，與生產具有較高運動粘度且還有所希望傾點的潤滑油基礎油相比，更容易生產具有低運動粘度(100℃下通常小于約3.2cSt)且具有低傾點的潤滑油基礎油。含烷烴分子的低運動粘度潤滑油基礎油具有相對短的烷烴鏈，通常長度小于約25個碳原子。因為具有較低運動粘度的潤滑油基礎油具有相對短的烷烴鏈，所以為了達到低傾點，這些潤滑油基礎油通常需要更少的分支。
相反，較高粘度的潤滑油基礎油包含更長鏈長的烷烴分子。在較高粘度的潤滑油基礎油的這些較長烷烴分子中，更難以異構化得到少量分支并得到低傾點。
此外，以前已經證明，對于丁基、苯基和環己基分支來說，當分支向直鏈烷烴的中部移動時，VI下降。所以，不含認為希望生產分支部位朝向烷烴分子中部的潤滑油基礎油，但十分令人吃驚的是，這樣做了并與少量分支結合，可得到具有極高VI和低傾點的潤滑油基礎油。
根據本發明的方法，蠟質進料按這樣的方式加工，以致達到這種所需的分支數量和位置(即最佳化分支)。所以，生產出有高粘度、低傾點和極高VI的潤滑油基礎油。本發明的潤滑油基礎油在100℃下的運動粘度大于約3.2cSt、優選約3.2cSt至約20cSt。此外，本發明的潤滑油基礎油包含的平均碳數大于約27、優選大于約30、更優選大于約27但小于約70。
分支程度和分支位置可用NMR分析來測定。
NMR分支分析本發明的潤滑油基礎油和中間異構化油的分支性質通過用C-13NMR按以下的8步法分析油樣來測定。在方法描述中所引的參考文獻提供了方法步驟的詳細內容。步驟1和2僅對來自新方法的初始物料進行。
1.)用DEPT Pulse序列確定CH分支中心和CH3分支終止點(Doddrell，D.T.；D.T.Pegg；M.R.Bendall，Journal of MagneticResonance 1982，48，323ff.)。
2.)用APT pulse序列證實缺少引起多個分支的碳(季碳)(Patt，S.L.；J.N.Shoolery，Journal of Magnetic Resonance1982，46，535ff.)。
3.)用表列值和計算值將各種分支碳共振分配給特定的分支位置和長度(Lindeman，L.P.，Journal of Qualitative AnalyticalChemistry 43，1971 1245ff；Netzel，D.A.，et.al.，Fuel，60，1981，307ff.)。
例子分支NMR化學位移(ppm)2-甲基 22.53-甲基 19.1或11.44-甲基 14.04+甲基 19.6內乙基 10.8丙基14.4相鄰甲基16.74.)通過其末端甲基碳的綜合強度與單一碳強度的比較(＝混合物中每一個分子的碳的總積分/數目)來定量在不同碳位置處分支出現的相對頻率。
對于2-甲基分支這個獨特情況，其中末端甲基和分支甲基兩者在相同的共振位置出現，在進行分支出現頻率計算以前將強度除以二。
如果4-甲基分支部分被計算和列表，為了避免雙重計算，必需扣除它對4+甲基的貢獻。
5.)正如EP 1062305中所述，用計算的樣品平均碳數和C-13 NMR分析得到的結果計算游離碳指數。游離碳指數(FCI)是異構烷烴中位于距末端碳至少5個碳和離側鏈4個碳的碳原子的數目的量度。對于潤滑油材料來說，可通過將樣品的分子量除以14(CH2的化學式重量)以足夠的準確度來測定平均碳數。分子量可用ASTM D2502、ASTM D2503或其它適合的方法來測定。根據本發明，分子量優選用ASTM D2503-02來測定。
6.)用U.S.專利No.6,090,989中公開的計算方法來計算分支指數(BI)和分支接近度(BP)。分支指數是0.5-1.05ppm范圍內非芐基甲基氫與0.5-2.1ppm范圍內總非芐基脂族氫的百分比。分支接近度是等同再現的亞甲基碳的％，這些亞甲基碳距端基或分支有5個或更多個碳(ε碳)。
7.)每一個分子的分支數目為步驟4中得到的分支的和。
8.)由每一個分子的分支數目(步驟7)乘以100除以每一個分子的碳數來計算每100個碳原子的烷基分支的數目。
可用任何傅里葉變換NMR波譜儀進行測量。優選的是，用有7.0T或更大磁體的波譜儀進行測量。在所有情況下，用質譜法、UV或NMR測量證實沒有芳族碳以后，將譜寬限于飽和碳范圍，約0-80ppm vs.TMS(四甲基硅烷)。氯仿-dl中的15-25重量％溶液通過45°脈沖來激發接著是0.8秒探測時間。為了使非均勻強度數據最小化，質子去偶器在激發脈沖以前的10秒延遲過程中去門控(gated off)，在探測過程中門控(gated on)。總的實驗時間為11-80分鐘。DEPT和APT序列按文獻描述進行，有Varian或Bruker操作手冊中描述的微小差異。
DEPT是極化轉移的無失真增強。DEPT不顯示季碳。DEPT 45序列給出鍵聯到質子上的所有碳信號。DEPT 90只表示CH碳。DEPT 135表示向上的CH和CH3和相位相差180度(向下)的CH2。APT是連氫多寡試驗(Attached Proton Test)。它使所有的碳可見，但如果CH和CH3向上，那么季碳和CH2向下。所述序列是適用的，因為每一個分支甲基應該有相應的CH。用化學位移和相位清楚地確定了甲基。兩者都在所引的參考文獻中描述。
用C-13 NMR測定每一個樣品的分支性質，在計算中使用如下假設整個潤滑油基礎油或中間異構化油樣品為異構烷烴。對于正構烷烴或環烷烴未做校正，它們可能在油樣中以不同的數量存在。由于在制備中使用緩和加氫異構化脫蠟法，潤滑油基礎油中的全部環烷烴％通常是低的或沒有。環烷烴的含量可用場致電離質譜法(FIMS)測量。
原料根據本發明，生產有最佳化分支的潤滑油基礎油的方法的進料為一種蠟質烴類進料。適用于這里公開的方法的蠟質烴類原料可為合成蠟質原料，例如費-托合成蠟質烴類，或者可由天然來源例如石油蠟制得。因此，所述方法的蠟質原料可包含費-托合成得到的蠟質進料、石油蠟、蠟質餾分油原料例如瓦斯油、潤滑油原料、高傾點聚α-烯烴、腳子油、正α-烯烴蠟、含油蠟、脫油蠟和微晶蠟及其混合物。優選的是，蠟質原料由費-托合成蠟質進料制得。蠟質進料的主要部分包含碳數為C20+的分子而且沸點通常大于約600(316℃)。蠟質進料中的大多數分子為有助于進料的蠟質性質的較高分子量的正構烷烴和稍分支的烷烴。
如果需要，蠟質烴類原料可在這里描述的方法以前進行加氫處理。
費-托合成優選的是，本發明的蠟質原料由費-托合成蠟質進料制得。在費-托合成化學中，通過與費-托合成催化劑在反應條件下接觸將合成氣轉化成液體烴類。通常，可將甲烷和任選地將較重烴類(乙烷和更重烴類)送入傳統的合成氣發生器，以便得到合成氣。通常，合成氣含有氫和一氧化碳，以及可含有少量二氧化碳和/或水。在合成氣中硫、氮、鹵素、硒、磷和砷雜質的存在是不希望的。由于這一原因以及與合成氣的質量有關，在進行費-托合成化學以前從進料中除去硫和其它雜質是優選的。對于熟悉本專業的技術人員來說，除去這些雜質的設備是大家熟悉的。例如，為了除去硫雜質，ZnO保護床是優選的。對于熟悉本專業的技術人員來說，除去其它雜質的設備也是大家熟悉的。為了除去在合成氣反應過程中生成的二氧化碳和還未除去的任何其它硫化合物，在費-托合成反應器以前純化合成氣也可能是希望的。這例如可通過合成氣與中等堿性溶液(例如碳酸鉀水溶液)在填充塔中接觸來完成。
在費-托合成過程中，含H2和CO的混合物的合成氣與費-托合成催化劑在適合的溫度和壓力反應條件下接觸，生成液體烴類和氣體烴類。費-托合成反應通常在約300至700(149-371℃)、優選約400-550(204-228℃)的溫度；約10-600psia(0.7-41巴)、優選約30-300psia(2-21巴)的壓力；約100-10,000cc/g/hr、優選約300-3,000cc/g/hr的催化劑空速下進行。對于熟悉本專業的技術人員來說，進行費-托合成型反應的條件的例子是大家熟悉的。
費-托合成法的產物可在C1-C200+范圍內變化，其中大部分在C5-C100+范圍內。反應可在各種類型反應器中進行，例如帶一個或多個催化劑床層的固定床反應器、漿液反應器、流化床反應器或不同類型反應器的組合。這樣的反應方法和反應器是大家熟悉的，并在文獻中有記載。
漿液費-托合成法在本發明的實施中是優選的，它利用對于強放熱合成反應來說優越的傳熱(和傳質)特性，當使用鈷催化劑時，它能生產相對高分子量的烷烴。在漿液法中，將含有氫和一氧化碳混合物的合成氣作為第三相向上鼓泡通過含有在漿液液體中分散和懸浮的費-托合成型烴類合成催化劑顆粒的漿液，所述的漿液液體含有在反應條件下為液體的合成反應的烴類產物。氫與一氧化碳的摩爾比可寬泛地為約0.5至約4，但更通常為約0.7至約2.75、優選約0.7至約2.5。特別優選的費-托合成法在EP 0609079中公開，在所有場合下作為參考完全并入本文。
一般來說，費-托合成催化劑在金屬氧化物載體上含有第VIII族過渡金屬。催化劑還可含有貴金屬助催化劑和/或結晶分子篩。適合的費-托合成催化劑含有Fe、Ni、Co、Ru和Re中的一種或多種，鈷是優選的。優選的費-托合成催化劑在適合的無機載體材料上含有有效數量的鈷以及Re、Ru、Pt、Fe、Ni、Th、Zr、Hf、U、Mg和La中的一種或多種，優選無機載體材料為含一種或多種難熔的金屬氧化物的材料。通常，催化劑中鈷的含量為整個催化劑組合物的約1至約50重量％。催化劑還可含有堿性氧化物助催化劑，例如ThO2、La2O3、MgO和TiO2，其它助催化劑，例如ZrO2、貴金屬(Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir)、貨幣金屬(Cu、Ag、Au)以及其它過渡金屬，例如Fe、Mn、Ni和Re。適合的載體材料包括氧化鋁、氧化硅、氧化鎂和氧化鈦或其混合物。對于含鈷的催化劑來說，優選的載體包含氧化鈦。適用的催化劑及其制備方法是已知的，并在U.S.專利4,568,663中說明，它僅用于說明，而不是對催化劑選擇的限制。
已知某些催化劑能提供相對低至中等的鏈增長幾率，反應產物包含相對高比例的低分子量(C2-8)烯烴和相對低比例的高分子量(C30+)蠟。已知某些其它催化劑能提供相對高的鏈增長幾率，反應產物包含相對低比例的低分子量(C2-8)烯烴和相對高比例的高分子量(C30+)蠟。對于熟悉本專業的技術人員來說，這樣的催化劑是大家熟悉的，可很容易得到和/或制備。
費-托合成法得到的產物主要含有烷烴。費-托合成反應得到的產物通常包含輕質反應產物和蠟質反應產物。輕質反應產物(也就是冷凝餾分)包含沸點低于約700的烴類(例如尾氣至中間餾分燃料)，大部分在C5-C20范圍，少量高至約C30。蠟質反應產物(也就是蠟餾分)包含沸點高于約600的烴類(例如減壓瓦斯油至重質石蠟)，大部分在C20+范圍，少量低至C10。
輕質反應產物和蠟質產物兩者都主要為烷烴。蠟質產物通常含有大于70重量％正構烷烴，常常大于80重量％正構烷烴。輕質反應產物含有烷烴產物以及顯著比例的醇類和烯烴。在一些情況下，輕質反應產物可含有多達50重量％以及甚至更多的醇類和烯烴。可用作本發明方法的原料是蠟質反應產物(也就是蠟餾分)。
加氫異構化根據本發明，將蠟質烴類原料在加氫異構化段中進行加氫異構化，生成中間異構化油。
加氫異構化旨在通過將分支選擇性加到分子結構中來改進潤滑油基礎油的低溫流動特性。加氫異構化脫蠟理論上將實現蠟質進料向非蠟質異構烷烴的高轉化水平，而同時使裂化轉化最小化。
根據本發明，用擇形中孔分子篩進行加氫異構化。適用于本發明的加氫異構化催化劑包含在難熔的氧化物載體上的擇形中孔分子篩以及任選地包含催化活性的金屬加氫組分。這里使用的術語“中孔”是指當多孔無機氧化物呈焙燒形式時有效孔徑在約4.0至約7.1的范圍的。用于本發明實施的擇形中孔分子篩通常為1-D 10、11或12元環分子篩。本發明優選的分子篩為1-D 10元環分子篩，在這里10-(或11-或12-)元環分子篩具有10(或11或12)個由氧連接的四面體配位的原子(T-原子)。在1-D分子篩中，10元環(或更大的)孔相互平行且不互連。R.M.Barrer在Zeolites，Science and Technology，editedby F.R.Rodrigues，L.D.Rollman and C.Naccache，NATO ASISeries，1984中說明沸石內孔道分類為1-D、2-D和3-D，其分類的全部內容作為參考并入(特別是參見第75頁)。
用于加氫異構化的優選擇形中孔分子篩基于磷酸鋁，例如SAPO-11、SAPO-31和SAPO-41。SAPO-11和SAPO-31是更優選的，而SAPO-11是最優選的。SM-3是一種特別優選的擇形中孔SAPO，其結晶結構在SAPO-11分子篩的結晶結構范圍內。SM-3的制備及其獨特的特性在U.S.專利Nos.4,943,424和5,158,665中公開。用于加氫異構化的優選擇形中孔分子篩還有這樣一些沸石，例如ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-57、SSZ-32、菱鉀沸石和鎂堿沸石。SSZ-32和ZSM-23是更優選的。
優選的中孔分子篩的特點在于所選的孔道的結晶學自由直徑、所選的微晶尺寸(對應于所選的孔道長度)和所選的酸性。所希望的分子篩孔道的結晶學自由直徑在約4.0至約7.1范圍內，最大的結晶學自由直徑不大于7.1，而最小的結晶學自由直徑不小于3.9。優選的是，最大的結晶學自由直徑不大于7.1，而最小的結晶學自由直徑不小于4.0。最優選的是，最大的結晶學自由直徑不大于6.5，而最小的結晶學自由直徑不小于4.0。分子篩孔道的結晶學自由直徑在“沸石骨架類型圖集”，Fifth Revised Edition，2001，by Ch.Baerlocher，W.M.Meier，and D.H.Olson，Elsevier，pp 10-15中發表，在這里作為參考并入。
適用于本方法的特別優選的中孔分子篩例如在US專利No.5,135,638和5,282,958中公開，其全部內容作為參考并入。在US專利No.5,282,958中，這樣的中孔分子篩的微晶尺寸不大于約0.5微米，孔的最小直徑為至少約4.8，而最大直徑為約7.1。催化劑有足夠的酸性，以致裝在管式反應器中時0.5g催化劑在370℃、1200psig的壓力、160ml/min的氫流速和1ml/hr的進料速率下使至少50％的十六烷轉化。當用在使96％正構十六烷(n-C16)轉化成其它物類的條件下，催化劑還顯示出40％或更大的異構化選擇性(異構化選擇性如下確定100×(產物中支鏈C16的重量％)/(產物中支鏈C16的重量％+產物中C13-的重量％)。
這樣的特別優選的分子篩還可用結晶學自由直徑為約4.0至約7.1、優選4.0至6.5的孔或孔道來表征。分子篩孔道的結晶學自由直徑在“沸石骨架類型圖集”，Fifth Revised Edition，2001，by Ch.Baerlocher，W.M.Meier，and D.H.Olson，Elsevier，pp 10-15中發表，在這里作為參考并入。
如果分子篩孔道的結晶學自由直徑未知，那么分子篩的有效孔徑可用標準吸附技術和已知的最小動力直徑的烴類化合物來測量。參見Breck，沸石分子篩，1974(特別是第8章)；Anderson et al.J.Catalysis 58，114(1979)和U.S.專利No.4,440,871，在這里其有關部分作為參考并入。在進行測定孔徑的吸附測量中，使用標準的技術。如果在小于約10分鐘內(p/po＝0.5；25℃)分子篩上未達到至少95％平衡吸附值，適宜于將特定的分子排除。中孔分子篩通常將接納動力直徑為5.3-6.5的分子，幾乎沒有阻礙。
適用于本發明的加氫異構化催化劑任選地包含催化活性的加氫金屬。催化活性加氫金屬的存在使產品得到改進，特別是VI和穩定性。典型的催化活性加氫金屬包括鉻、鉬、鎳、釩、鈷、鎢、鋅、鉑和鈀。金屬鉑和鈀是特別優選的，鉑是最特別優選的。如果使用鉑和/或鈀，活性加氫金屬的總量通常為整個催化劑的0.1-5重量％，通常為0.1-2重量％，但不超過10重量％。
難熔氧化物載體可選自那些傳統上用于各種催化劑的氧化物載體，其中包括氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦及其組合。
將調整加氫異構化的條件，以便得到如上所述具有特定分支性質的中間異構化油，因此所述的條件將取決于所用進料的特性。通常，本發明中加氫異構化條件是緩和的，以致在生成中間異構化油過程中，蠟生成沸點低于約700的物料的轉化率被保持在低于約35重量％。
通過在通常約390至650的較低溫度、通常約0.5hr-1至約20hr-1的LHSV下操作來達到緩和加氫異構化條件。壓力通常為約15psig至約2500psig、優選約50psig至約2000psig、更優選約100psig至約1500psig。低壓使異構化選擇性提高，從而使進料更多異構化和更少裂化，使產率提高。
在加氫異構化過程中，反應段中存在氫，通常氫/進料比為約0.5至30MSCF/bbl(千標準立方英尺/桶)、優選約1至約10MSCF/bbl。可將氫從產物中分離出來，并循環到反應段。
這些使用擇形中孔分子篩的緩和加氫異構化條件產生包含具有特定分支性質的烷烴組分(也就是具有少量的總體分支)的中間異構化油。
如上所述，正如用NMR分支分析測定的，所述的中間異構化油每100個碳有小于7.0個、優選小于6.5個烷基分支。
溶劑脫蠟根據本發明，將所述的中間異構化油進行溶劑脫蠟，得到包含具有最佳化分支性質的烷烴組分的潤滑油基礎油。所以，溶劑脫蠟得到包含具有少量的總體分支的烷烴組分的潤滑油基礎油，所述分支向分子的中部集中。
溶劑脫蠟通過以下步驟用于從中間異構化油中除去殘留的蠟質分子將中間異構化油溶于溶劑例如甲乙酮、甲基異丁基酮或甲苯，或使蠟分子沉積，正如在石油化學工藝學，3rd Edition，William Gruseand Donald Stevens，McGraw-Hill Book Company，Inc.，New York，1960，pages 566 to 570。也參見US專利4,477,333、3,773,650和3,775,288。在本發明中，有利地在加氫異構化以后使用溶劑脫蠟，以便回收在緩和條件下加氫異構化以后未轉化的蠟，其中蠟生成沸點低于約700的物料的轉化率小于約35％。
根據本發明，可用熟悉本專業的技術人員熟悉的傳統的方法進行溶劑脫蠟。可通過在受控條件下冷卻中間異構化油/溶劑混合物來實現溶劑脫蠟，以便使混合物中存在的烷屬蠟晶化。在這樣的方法中，將中間異構化油和脫蠟溶劑加熱到蠟溶解的溫度。然后將加熱的物料進入冷卻段，在冷卻段中以約0.5至4.5℃/min均勻的慢速率冷卻，一直到達到主要部分的蠟被晶化的溫度(例如-10°至-20℃)，而經脫蠟的潤滑油基礎油產品具有所選的傾點溫度。當達到所希望的脫蠟溫度時，將蠟晶體、中間異構化油和溶劑的混合物進行固-液分離，以便回收不含蠟的油-溶劑溶液以及含有少量油的固體蠟。固-液分離技術可用于分離蠟晶體和油-溶劑溶液，它們包括已知的固-液分離法，例如重力沉降、離心和過濾。最常用的是，在各種商業方法中，使用在旋轉真空過濾器中過濾，接著進行蠟濾餅的溶劑洗滌。固體蠟分離以后得到的固體蠟/油溶液被稱為含油蠟(slack wax)。
將分離的油-溶劑溶液進行蒸餾，以便回收溶劑餾分和脫蠟的潤滑油基礎油產品餾分。這一方法在US專利No.5,413,695中公開，其內容作為參考全部并入本文。
已知適用作脫蠟溶劑的溶劑是含有3-6個碳原子的酮，例如丙酮、甲乙酮(MEK)和甲基異丁基酮(MIBK)，酮的混合物以及酮與包括苯和甲苯在內的芳烴的混合物。包括二氯甲烷和二氯乙烷在內的鹵化的低分子量烴類及其混合物也是已知的脫蠟溶劑。蠟質油料的溶劑稀釋使油品保持流動性，以便易于處理，得到最佳的蠟-油分離以及得到最佳的脫蠟油產率。溶劑稀釋的程度取決于具體的中間異構化油料和使用的溶劑、在冷卻段中達到過濾溫度的途徑以及在分離段中所希望的最終的溶劑/油比。
在脫蠟步驟中除去的所有的蠟或部分的蠟都可回收并循環到加氫異構化步驟以便用于本發明的方法和/或經收集用于其它用途(例如加工成或用作可銷售的蠟)。當循環全部或部分回收的蠟時，所述的蠟可單獨進行本發明的加氫異構化步驟或可與另外的蠟質原料組合。循環全部或部分回收的蠟使方法的產率提高。
在溶劑脫蠟以后，得到包含具有最佳分支的烷烴組分的潤滑油基礎油。最佳化分支是指潤滑油基礎油包含具有少量的總體分支的烷烴組分，所述的分支向分子的中部集中。從本發明方法回收的包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油在100℃下的運動粘度大于約3.2cSt。此外，正如前文規定的，包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油的粘度指數大于油品的目標粘度指數。優選的是，本發明的潤滑油基礎油的粘度指數大于油品的目標粘度指數加5。所述潤滑油基礎油還具有小于-8℃、優選小于-9℃、更優選≤-15℃以及甚至更優選小于-15℃的傾點。
通常，潤滑油基礎油的傾點和溶劑脫蠟以前中間異構化油之間的傾點差大于約25。
加氫精制可將包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油或任選地將中間異構化油進行加氫精制，以便改善產品的質量和穩定性。在加氫精制過程中，總LHSV為約0.25至2.0、優選約0.5至1.0。氫分壓大于200psia、優選約500psia至約2000psia。氫循環速率通常大于50SCF/Bbl、優選1000-5000SCF/Bbl。溫度為約300至約750、優選450-600。
適合的加氫精制催化劑包括第VIIIA族貴金屬(根據國際純粹化學和應用化學聯合會的1975規則)，例如在氧化鋁或含硅基質上的鉑或鈀，以及未硫化的第VIIIA和VIB族金屬，例如在氧化鋁或含硅基質上的鎳-鉬或鎳-錫。U.S.專利No.3,852,207公開了一種適合的貴金屬催化劑和緩和條件。例如在U.S.專利No.4,157,294和U.S.專利No.3,904,513中公開了其它適合的催化劑。非貴金屬(例如鎳-鉬和/或鎢，和至少約0.5(通常約1至約15)重量％的鎳和/或鈷(作為相應的氧化物測定)。貴金屬(例如鉑)催化劑含有大于0.01％金屬、優選0.1-1.0％金屬。也可使用貴金屬的組合，例如鉑和鈀的混合物。
具有最佳化分支的潤滑油基礎油本發明的潤滑油基礎油包含其中分支被最佳化的烷烴組分。包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油具有高粘度、低傾點和極高VI。本發明的潤滑油基礎油在100℃下的運動粘度大于約3.2cSt、優選為約3.2至約20cSt。此外，本發明的潤滑油基礎油包含平均碳數大于約27、優選大于約30、更優選大于約27且小于約70的烷烴組分。
美國石油學會(API)已經根據基礎油的化學組成對其進行了分類。正如API定義的，III類油為很高粘度指數的油(＞120)，其總含硫量小于300ppm且飽和化合物含量大于或等于90％。API III類油傳統上也用苛刻加氫裂化和或蠟異構化來生產。本發明的潤滑油基礎油通常被分類為AP IIII類基礎油。當它們由低總含硫量的蠟質進料例如費-托合成蠟質進料生產時，潤滑油基礎油也將具有小于300ppm的總含硫量。
由費-托合成蠟質進料生產的本發明潤滑油基礎油通常總含硫量小于約5ppm，飽和化合物含量大于95％，而總環烷烴含量為0至約8％、優選0至約5％。總硫用紫外熒光法按ASTM D 5453-00測定。
特別是，所述的潤滑油基礎油包含每100個碳有小于8個烷基分支、優選每100個碳有小于7個烷基分支、更優選每100個碳有小于6.5個烷基分支的烷烴組分。正如用NMR分支分析法測定的，在2位的分支小于20重量％、優選小于15重量％。在2加3位的分支小于25重量％、優選小于20重量％。此外，在5或5以上位置的分支大于50重量％、優選大于60重量％。本發明潤滑油基礎油的游離碳指數通常大于約3、優選大于約5。
本發明的潤滑油基礎油包含這樣的烷烴組分，其中由甲基氫的百分數測量的分支程度(BI)和由重復的亞甲基碳(它們距一個端基或分支有四個或四個以上碳)的百分數測量的分支接近性(CH2＞4)是這樣的BI-0.5(CH2＞4)小于12，同時保持低的傾點。優選的是，本發明的潤滑油基礎油具有這樣的分支，以致BI-0.5BP小于10、更優選小于8、甚至更優選小于6，同時保持低的傾點。
傾點是潤滑油基礎油樣品在仔細控制的條件下將開始流動的溫度。除非另加說明，本文給出的傾點是用標準分析方法ASTM D 5950-02測定的。本發明具有最佳化分支的潤滑油基礎油有極好的傾點。潤滑油基礎油的傾點小于-8℃、優選小于-9℃、更優選≤-15℃、甚至更優選小于-15℃。
濁點是補充傾點的一個測量值，它被表示為潤滑油基礎油樣品在仔細規定的條件下開始出現混濁的溫度。濁點例如可用ASTM D5773-95測定。本發明具有最佳化分支的潤滑油基礎油的濁點小于0℃。
包含具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油的粘度指數是極高的而且大于潤滑油基礎油的目標粘度指數，優選大于潤滑油基礎油的目標粘度指數加5。具有最佳化分支的潤滑油基礎油的運動粘度范圍大于3.2cSt(100℃下)，可為約3.2cSt至約20cSt(100℃下)。
由于在生產中使用緩和加氫異構化脫蠟法，潤滑油基礎油中的總環烷烴％通常是低的或沒有。通常，當存在環烷烴時，環烷烴幾乎僅僅是單環烷烴形式的。在潤滑油基礎油中，存在的環烷烴總量為0至約8重量％、優選0至約5重量％。環烷烴用場致電離質譜法(FIMS)測量，正如Kramer，D.C.，等，為1999 AIChE Spring National Meetingin Houston，March 16，1999準備的發言稿“II和III類基礎油組成對VI和氧化穩定性的影響”中描述的。本發明潤滑油基礎油的總環烷烴百分含量通過對用FIMS對每一個樣品測量的單環烷烴％、雙環烷烴％、三環烷烴％、四環烷烴％、五環烷烴％和六環烷烴％求和來測定。
因為本發明的潤滑油基礎油有極低的芳烴和多環環烷烴含量，所以潤滑油基礎油有優越的氧化穩定性。正如U.S.專利No.3,852,207公開的，測量潤滑油基礎油氧化穩定性的一個方法是Oxidator BN試驗。Oxidator BN試驗用Dornte型氧吸收設備來測量抗氧化性。R.W.Dornte “白油的氧化”，Industrial and Engineering Chemistry，Vol.28，page 26，1936。通常，條件為340下一個大氣壓的純氧。結果以100g油吸收1000ml O2的小時數表示。在Oxidator BN試驗中，每100g油使用0.8ml催化劑，在要試驗的油中包含添加劑配方(additive package)。催化劑為可溶性金屬-環烷酸鹽在煤油中的混合物，模擬廢曲軸箱油的平均金屬分析。金屬在催化劑中的濃度如下銅＝6,927ppm；鐵＝4,083ppm；鉛＝80,208ppm；錳＝350ppm和錫＝3565ppm。添加劑配方為每100g要試驗的油有80毫摩爾二聚丙烯苯基二硫代磷酸鋅。Oxidator BN測量在模擬應用中潤滑油基礎油的響應。高數值，或吸收1升氧的長時間，表明有良好的氧化穩定性。對于一般應用來說，潤滑油基礎油的Oxidator BN超過7小時是希望的。對于本發明的潤滑油基礎油，Oxidator BN值大于約15小時、優選大于約30小時。
調合油本發明的潤滑油基礎油可單獨使用，或可與選自由傳統I類基礎油、傳統II類基礎油、傳統III類基礎油、異構化的石油蠟、聚α-烯烴(PAO)、聚內烯烴(PIO)、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化的芳烴及其混合物組成的組的其它基礎油調合。
烷基化的芳烴是芳烴與鹵代烷、醇或烯烴在路易斯酸或布倫斯特酸催化劑存在下烷基化得到的合成潤滑油。在“合成潤滑油和高性能功能液”，edited by Ronald L.Shubkin，1993，pp 125-144中給出烷基化的芳烴潤滑油的綜述，在這里作為參考并入。烷基化芳烴的適用例子為烷基化的萘和烷基化的苯。烷基化的芳烴有良好的低溫性質，并可在與其它基礎油的調合油中提供改進的添加劑溶解性和性能。
因為本發明的潤滑油基礎油有極好的低溫流動性質、高的VI和高的氧化穩定性，所以它們是改質傳統潤滑油基礎油的理想調合油料。
當本發明的潤滑油基礎油與一種或多種其它潤滑油基礎油調合時，優選其它基礎油的含量為生成的全部基礎油組合物的95重量％以下。
成品潤滑油潤滑油基礎油是成品潤滑油中最重要的組分，通常占成品潤滑油的70％以上。成品潤滑油包含潤滑油基礎油和至少一種添加劑。成品潤滑油可用于汽車、柴油機、軸、傳動裝置和工業應用。成品潤滑油必需符合有關其預期應用的技術規格，正如有關政府機構規定的。
本發明的潤滑油基礎油適用于各種商業成品潤滑油。由于其極好的VI和低溫性質，本發明的潤滑油基礎油適用于配制適用于許多應用的成品潤滑油。此外，本發明潤滑油基礎油的極好氧化穩定性使它們適用于許多高溫應用的成品潤滑油。
可與本發明的潤滑油基礎油調合以得到成品潤滑油組合物的添加劑包括那些旨在改善成品潤滑油的所選性質的添加劑。典型的添加劑例如包括抗磨劑、極壓添加劑、清凈劑、分散劑、抗氧劑、降凝劑、粘度指數增進劑、粘度改進劑、摩擦改進劑、破乳化劑、防泡劑、腐蝕抑制劑、防銹劑、密封溶脹劑、乳化劑、潤濕劑、潤滑性改進劑、金屬鈍化劑、膠凝劑、膠粘劑、殺菌劑、防鉆液漏失用添加劑、著色劑等。
其它烴類，例如U.S.專利Nos.5,096,883和5,189,012中公開的那些烴類，可與所述的潤滑油基礎油調合，條件是成品潤滑油有所需的傾點、運動粘度、閃點和毒性性質。這些其它的烴類包括特別適用于鉆井液的基礎油。作為例子，U.S.專利No.5,096,883涉及一種基本上無毒的基礎油，它主要由酯功能基取代的支鏈烷烴或支鏈烷烴或其混合物組成，基礎油每一個分子優選有約18至約40個碳原子、更優選每一個分子有約18至約32個碳原子。U.S.專利No.5,189,012涉及選自由一種或多種含C2至C14鏈長的烯烴合成的支鏈低聚物的合成烴類，其中低聚物的平均分子量為120-1000。
通常，成品潤滑油中添加劑總量將大約為成品潤滑油的1至約30重量％。但是，因為本發明的潤滑油基礎油有極好的性質，包括低傾點、高VI和極好的氧化穩定性，因此為了符合成品潤滑油的技術規格，可能比通常由其它方法制得的基礎油需要更少量的添加劑。文獻中詳細記載了各種添加劑在配制成品潤滑油中的應用，對于熟悉本專業的技術人員來說是大家熟悉的。
實施例用以下例證性實施例進一步說明本發明，這些實施例不作為對本發明的限制。
除非另加說明，在這一公開內容中，所有的模擬蒸餾沸程分布都用標準分析方法D 6352-98或其等同方法來測量。正如這里使用的，與D 6352-98等同的分析方法指任何能得到與標準方法基本上相同結果的分析方法。
實施例1實施例1使用與35重量％Catapal氧化鋁粘合的Pt/SSZ-32催化劑(0.3重量％Pt)由n-C28進料(從Aldrich購買)制得潤滑油基礎油。在1000psig、0.8LHSV和7MSCF/bbl一次通過H2下進行操作。反應器的溫度為575。反應器的流出物隨后在450下通過Pt-Pd/SiO2-Al2O3加氫精制催化劑，除了溫度外，使用與異構化反應器中相同的條件。600+產物的產率為71.5重量％。蠟生成600-沸程物料的轉化率為28.5重量％。700以下的轉化率為33.6重量％。操作的塔底餾分(75.2重量％)在743下分餾，得到89.2重量％塔底產物(按全部進料計67.1重量％)。加氫異構化油塔底產物的性質匯于下表I表I加氫異構化油塔底產物的性質

然后將這些塔底產物在-15℃下溶劑脫蠟，得到84.2重量％溶劑脫蠟油(按全部進料計56.5重量％)和15.7重量％蠟。所述油性質的評價匯于下表VI。
實施例2將n-C36進料(從Aldrich購買)在含有0.3％Pt和35％Catapal氧化鋁粘合劑的Pt/SSZ-32催化劑上異構化。操作條件為580、1.0LHSV、1000psig反應器壓力和一次通過氫速率7MSCF/bbl。反應器的流出物直接通入同樣處于1000psig的第二個反應器，它裝有在氧化硅-氧化鋁上的Pt/Pd加氫精制催化劑。所述反應器中的條件溫度為450，LHSV為1.0。轉化率和產率匯于下表II表II

對操作得到的塔底餾分進行分離。加氫異構化塔底產物的性質匯于下表III表III加氫異構化汽提塔塔底產物的性質

汽提塔塔底產物用甲乙酮(MEK)/甲苯在-15℃下進行溶劑脫蠟。蠟含量為31.5重量％，而油產率為68.2重量％。按方法的進料計，溶劑脫蠟的650+油的產率為45.4重量％。所述油性質的評價匯于下表VI。
實施例3
將加氫處理的費-托合成蠟在Pt/SSZ-32催化劑上異構化，所述的催化劑含有0.3％Pt和35％Catapal氧化鋁粘合劑。操作條件為560、1.0LHSV、300psig反應器壓力和一次通過氫速率6MSCF/bbl。反應器的流出物直接通入同樣處于300psig的第二個反應器，它裝有在氧化硅-氧化鋁上的Pt/Pd加氫精制催化劑。所述反應器中的條件溫度為450和LHSV為1.0。加氫處理的費-托合成蠟的性質匯于下表IV。轉化率和產率以及加氫異構化汽提塔塔底產物的性質匯于下表V。
表IV加氫處理的費-托合成蠟的檢查(951-15-431)比重，API40.3氮，ppm 1.6總硫，ppm2模擬蒸餾，重量％，初餾點/5 512/59110/30 637/70850 76470/90 827/91195/終餾點 941/1047表V在560、1LHSV、300psig和6MSCF/bbl H2下費-托合成蠟在Pt/SSZ-32上的異構化轉化率＜650，重量％ 15.9轉化率＜700，重量％ 14.1產率，重量％C1-C20.11C3-C41.44
C5-180 1.89180-290 2.13290-650 21.62650+73.19汽提塔塔底產物產率，進料的重量％75.9模擬蒸餾，LV％，初餾點/5 588/66230/50 779/83895/99 1070/1142傾點，℃ +25NMR分析C2分支0.28C3分支0.23C4分支0.26C5+分支 1.00內乙基0.11合計 1.88NMR分支性質烷基分支/分子 1.88烷基分支/100個碳 6.212位分支的百分數 14.92加3位分支的百分數27.15或5+位分支的百分數 53.2
汽提塔塔底產物在-15℃下用MEK/甲苯進行溶劑脫蠟。蠟含量為33.9重量％，而油產率為65.7重量％。按方法的進料計，溶劑脫蠟的650+油的產率為49.9重量％。所述油性質的評價匯于下表VI。
表VI溶劑脫蠟以后加氫異構化蠟的性質


對于熟悉本專業的技術人員來說，在不違背本發明的范圍和精神實質的情況下，本發明的各種修飾和改變都是顯而易見的。對于熟悉本專業的技術人員來說，根據對前述內容的回顧，其它目的和優點也是顯而易見的。
權利要求
1.一種潤滑油基礎油，它包含分支程度為每100個碳有小于8個烷基分支以及在2位有小于20重量％的所述烷基分支的烷烴組分；所述的潤滑油基礎油的傾點小于-8℃；100℃下的運動粘度為約3.2cSt或更大；而且粘度指數大于用以下方程式計算的目標粘度指數目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132。
2.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有分支程度為每100個碳有小于7個烷基分支的烷烴組分。
3.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有分支程度為每100個碳有小于6.5個烷基分支的烷烴組分。
4.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有在2加3位有小于25重量％的所述烷基分支的烷烴組分。
5.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有在5位或更大位置有大于50重量％的所述烷基分支的烷烴組分。
6.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中所述粘度指數大于目標粘度指數加5。
7.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有在2位有小于15重量％的所述烷基分支的烷烴組分。
8.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有在2加3位有小于20重量％的所述烷基分支的烷烴組分。
9.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有在5位或更大位置有大于60重量％的所述烷基分支的烷烴組分。
10.根據權利要求1的潤滑油基礎油，它還含有小于約5重量％的總環烷烴含量。
11.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油由費-托合成法得到。
12.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有烷烴組分，所述烷烴組分中由甲基烴的百分數測量的分支程度(BI)和由重復的亞甲基碳的百分數測量的分支接近性(CH2＞4)如下BI-0.5(CH2＞4)＜12；所述重復的亞甲基碳距一個端基或分支有四個或更多個碳。
13.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有烷烴組分，所述烷烴組分中由甲基烴的百分數測量的分支程度(BI)和由重復的亞甲基碳的百分數測量的分支接近性(CH2＞4)如下BI-0.5(CH2＞4)＜10；所述重復的亞甲基碳距一個端基或分支有四個或更多個碳。
14.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的游離碳指數大于約3。
15.根據權利要求11的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油含有小于約5ppm的硫含量。
16.根據權利要求1的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的Oxidator BN值大于25小時。
17.根據權利要求1的潤滑油基礎油，它還包含選自由傳統的I類基礎油、傳統的II類基礎油、傳統的III類基礎油、異構化石油蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴及其混合物組成的組的其它基礎油。
18.根據權利要求1的含烷烴組分的潤滑油基礎油，其中分支程度為每分子有小于2.5個烷基分支。
19.根據權利要求1的含烷烴組分的潤滑油基礎油，其中分支程度為每分子有小于2.0個烷基分支。
20.根據權利要求1的含烷烴組分的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的傾點小于-9℃。
21.根據權利要求1的含烷烴組分的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的傾點≤-15℃。
22.一種潤滑油基礎油，它包括小于-8℃的傾點；100℃下大于3.2cSt的運動粘度；以及大于用以下方程式計算的目標粘度指數的粘度指數目標粘度指數＝22×ln(100℃下的運動粘度)+132。
23.根據權利要求22的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的傾點小于-9℃。
24.根據權利要求22的潤滑油基礎油，其中潤滑油基礎油的傾點小于≤-15℃。
25.一種成品潤滑油，它包含權利要求1的潤滑油基礎油；以及一種或多種潤滑油添加劑。
26.根據權利要求25的成品潤滑油，它還包含選自由傳統的I類基礎油、傳統的II類基礎油、傳統的III類基礎油、異構化石油蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴及其混合物組成的組的其它基礎油。
27.一種成品潤滑油，它包含權利要求22的潤滑油基礎油；以及一種或多種潤滑油添加劑。
28.根據權利要求27的成品潤滑油，它還包含選自由傳統的I類基礎油、傳統的II類基礎油、傳統的III類基礎油、異構化石油蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴及其混合物組成的組的其它基礎油。
29.一種中間異構化油，它包含費-托法制得的分支程度為每100個碳有小于7個烷基分支的烷烴組分。
30.根據權利要求29的中間異構化油，其中中間異構化油含有分支程度為每100個碳有小于6.5個烷基分支的烷烴組分。
全文摘要
本發明涉及含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油。這些含有具有最佳化分支的烷烴組分的潤滑油基礎油含有少量的總體分支，而分支向潤滑油基礎油分子的中部集中。本發明還涉及由蠟質進料生產這些潤滑油基礎油的方法和含有這些潤滑油基礎油的商業成品潤滑油。
文檔編號C10M169/00GK1867653SQ200480030303
公開日2006年11月22日 申請日期2004年9月13日 優先權日2003年10月14日
發明者S·J·米勒, D·J·奧里爾, J·M·羅森鮑姆 申請人:切夫里昂美國公司