BRPI0609740A2 - A method for modifying the process by which wax crystals form in a paraffin-containing hydrocarbon liquid, fuel composition, and combination - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA MODIFICAR O PROCESSO PELO QUAL CRISTAIS DE CERA SE FORMAM EM UM LìQUIDO DE HIDROCARBONETO CONTENDO PARAFiNAS, COMPOSIçãO COMBUSTìVEL, E, COMBINAçãO. Frações pesadas de lubrificantes parafinicos, produzidas sobre catalisadores de remoção de cera, são eficazes como modificadores de cristais de cera de hidrocarbonetos existentes, não obstante o fato de que essas frações pesadas possuem pontos de fluidez acima daqueles dos hidrocarbonetos líquidos.METHOD FOR MODIFYING THE PROCESS BY WHICH WAX CRYSTALS FORM IN A HYDROCARBON LIQUID CONTAINING PARAFFINS, COMBUSTIBLE COMPOSITION, AND COMBINATION. Heavy fractions of paraffinic lubricants, produced on wax removal catalysts, are effective as modifiers of existing hydrocarbon wax crystals, despite the fact that these heavy fractions have pour points above those of liquid hydrocarbons.
Description
"MÉTODO PARA MODIFICAR O PROCESSO PELO QUAL CRISTAIS DE CERA SE FORMAM EM UM LÍQUIDO DE HIDROCARB ONETO CONTENDO PARAFINAS, COMPOSIÇÃO COMBUSTÍVEL, E, COMBINAÇÃO" CAMPO DA INVENÇÃO"METHOD FOR MODIFYING THE PROCESS BY WHICH WAX CRYSTALS ARE FORMED IN A HYDROCARB ONETO CONTAINING Paraffins, FUEL COMPOSITION, AND, COMBINATION" FIELD OF INVENTION
A presente invenção diz respeito, de forma ampla, à modificação de propriedades em baixa temperatura de fluidos de hidrocarbonetos e, mais particularmente, ao uso de uma fração pesada de lubrificantes parafínicos, produzidos de um produto de Fischer-Tropsch, como um modificador de cristal de cera.The present invention broadly relates to the modification of low temperature properties of hydrocarbon fluids and, more particularly, to the use of a heavy fraction of paraffinic lubricants produced from a Fischer-Tropsch product as a crystal modifier. Wax
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Os modificadores de cristais de cera são aditivos usados na indústria do petróleo para melhorar as propriedades de fluidez no frio de numerosos fluidos de hidrocarbonetos, tais como óleos brutos, óleos diesel, óleos lubrificantes e similares. Basicamente, os modificadores de cristal de cera funcionam modificando, de alguma maneira, o processo pelo qual os cristais de cera se formam nas soluções, quando a temperatura da solução é baixada. Por exemplo, eles podem interagir com as parafinas no fluido de hidrocarbonetos para retardar o início da cristalização, eles poderão modificar a morfologia da cera para uma forma menos propensa a entupir um filtro ou formar um gel; e eles podem operar de modo a evitar que a parafina fresca venha a aderir à cera. Assim sendo, os modificadores de cristal de cera são usados em óleos lubrificantes na forma de depressores de ponto de fluidez, e em combustíveis do tipo diesel como depressores de ponto de entupimento de filtro a frio. Eles encontram uso também como depressores de ponto de névoa em combustíveis e inibidores de cera em óleos brutos.Wax crystal modifiers are additives used in the petroleum industry to improve the cold flow properties of numerous hydrocarbon fluids such as crude oils, diesel oils, lubricating oils and the like. Basically, wax crystal modifiers work by somehow modifying the process by which wax crystals form in solutions when the temperature of the solution is lowered. For example, they may interact with the paraffins in the hydrocarbon fluid to delay the onset of crystallization; they may modify the wax morphology to a form less prone to clogging a filter or forming a gel; and they can operate to prevent fresh paraffin from sticking to the wax. Thus, wax crystal modifiers are used in lubricating oils in the form of pour point depressants, and in diesel type fuels as cold filter plugging depressants. They also find use as mist spot depressants in fuels and wax inhibitors in crude oils.
Os modificadores de cristal de cera empregados comumente incluem hidrocarbonetos clorados, poliolefinas e copolímeros de etileno-vinil éster. SUMÁRIO DA INVENÇÃOWax crystal modifiers commonly employed include chlorinated hydrocarbons, polyolefins and ethylene vinyl ester copolymers. SUMMARY OF THE INVENTION
De modo surpreendente, foi descoberto que frações pesadas de lubrificantes parafínicos, produzidos sobre catalisadores de remoção de cera, são eficazes como modificadores de cristal de cera. Na realidade, foi descoberto que, quando adicionadas a um óleo lubrificante base, as frações pesadas acima mencionadas irão baixar o ponto de fluidez do óleo lubrificante base não obstante o fato de que a fração pesada possui um ponto de fluidez bem acima daquele do óleo base.Surprisingly, it has been found that heavy fractions of paraffinic lubricants produced on wax removal catalysts are effective as wax crystal modifiers. In fact, it has been found that when added to a base lubricating oil, the above mentioned heavy fractions will lower the pour point of the base lubricating oil despite the fact that the heavy fraction has a pour point well above that of the base oil. .
Por frações pesadas de lubrificantes parafínicos, com a cera removida, devem ser entendidas aquelas frações que possuem um ponto de ebulição final que excede 454° C, de preferência excedendo 510° C e mesmo excedendo 538° C, após 95 por cento em massa, do lubrificante, ter sido removido. Tipicamente, o lubrificante será um que possua um ponto de ebulição inicial que excede 371° C.By heavy paraffinic lubricant fractions, with wax removed, should be understood those fractions having a final boiling point exceeding 454 ° C, preferably exceeding 510 ° C and even exceeding 538 ° C after 95 weight percent, of the lubricant has been removed. Typically, the lubricant will be one having an initial boiling point exceeding 371 ° C.
Em uma forma de realização preferida da invenção, a fração pesada é derivada de um produto de Fischer-Tropsch, pela hidroisomerização catalítica do produto, para produzir um óleo lubrificante, e destilando o óleo lubrificante para obter uma fração pesada com alto ponto de ebulição e uma fração com ponto de ebulição mais baixo.In a preferred embodiment of the invention, the heavy fraction is derived from a Fischer-Tropsch product by catalytic hydroisomerization of the product to produce a lubricating oil, and distilling the lubricating oil to obtain a high boiling heavy fraction and a fraction with the lowest boiling point.
Em uma forma de realização da invenção, o processo pelo qual os cristais de cera se formam, em um primeiro liquido de hidrocarbonetos contendo parafinas, é modificado pela adição ao mesmo de um segundo lubrificante contendo quantidades maiores, em peso, de uma fração pesada que aquela do primeiro líquido, o segundo lubrificante sendo adicionado em uma quantidade suficiente para modificar o processo de formação do cristal de cera do primeiro líquido.In one embodiment of the invention, the process by which the wax crystals are formed in a first paraffin-containing hydrocarbon liquid is modified by the addition of a second lubricant containing larger amounts by weight of a heavy fraction containing that of the first liquid, the second lubricant being added in an amount sufficient to modify the wax crystal formation process of the first liquid.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
As Figuras 1 a 6 são ilustrações gráficas de diversas formas de realização da invenção e retratam também os resultados dos Exemplos 1 a 6, respectivamente.Figures 1 to 6 are graphical illustrations of various embodiments of the invention and also depict the results of Examples 1 to 6, respectively.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Os modificadores de cristal de cera da presente invenção compreendem as frações pesadas de lubrificantes parafínicos produzidos sobre catalisadores para remoção de cera. Esses lubrificantes parafínicos incluem aqueles lubrificantes obtidos de um óleo mineral por meio de hidrocraqueamento, hidroisomerização, extração por solvente e hidroprocessamento e as combinações dos mesmos, e lubrificantes obtidos de polietileno e de produtos parafínicos de Fischer-Tropsch. Em uma forma de realização preferida da invenção, a fração pesada de um lubrificante parafínico, apropriado para uso como modificador de cristal de cera, é derivado de um produto de Fischer-Tropsch que tenha tido a cera removida cataliticamente.The wax crystal modifiers of the present invention comprise the heavy fractions of paraffinic lubricants produced on wax removal catalysts. Such paraffinic lubricants include those lubricants obtained from a mineral oil by hydrocracking, hydroisomerization, solvent extraction and hydroprocessing and combinations thereof, and lubricants obtained from polyethylene and Fischer-Tropsch paraffinic products. In a preferred embodiment of the invention, the heavy fraction of a paraffinic lubricant, suitable for use as a wax crystal modifier, is derived from a Fischer-Tropsch product that has had the wax catalytically removed.
De preferência, o produto de Fischer-Tropsch é obtido pela condução de um processo Fischer-Tropsch em condições que sejam suficientes para produzir produtos contendo acima de 9,07 kg de produto de 371° C+ por 45,36 kg de CO convertido e, mais preferivelmente, acima de 10,88 kg de produto de 371° C+ por 45,36 kg de CO convertido. Isto pode ser obtido por pelo menos um de (a) a seleção apropriada das condições de operação do processo, e (b) seleção do catalisador.Preferably, the Fischer-Tropsch product is obtained by conducting a Fischer-Tropsch process under conditions which are sufficient to produce products containing above 9.07 kg of 371 ° C + product by 45.36 kg of converted CO and, more preferably above 10.88 kg of 371 ° C + product per 45.36 kg of converted CO. This can be achieved by at least one of (a) proper selection of process operating conditions, and (b) catalyst selection.
De preferência o processo Fischer-Tropsch é conduzido em temperaturas não acima de 221° C, como por exemplo, de cerca de 148° C a cerca de 221° C. De modo mais preferido, a reação é conduzida a não mais de 210° C. As pressões de operação são tipicamente na faixa de cerca de 68,95 kPa abs a cerca de 4137 kPa abs, sendo de preferência de cerca de 1723 kPa abs a cerca de 2413 kPa abs, e velocidades espaciais de cerca de 1000 a 25000 cm3/cm3/hora.Preferably the Fischer-Tropsch process is conducted at temperatures not above 221 ° C, for example from about 148 ° C to about 221 ° C. More preferably, the reaction is conducted at no more than 210 ° C. C. Operating pressures are typically in the range of from about 68.95 kPa abs to about 4137 kPa abs, preferably from about 1723 kPa abs to about 2413 kPa abs, and spatial velocities from about 1000 to 25000 abs. cm3 / cm3 / hour.
O processo Fischer-Tropsch é conduzido, de preferência, em uma suspensão em reator de coluna de borbulhamento. Nos reatores de suspensão em coluna de borbulhamento as partículas de catalisador ficam em suspensão em um líquido e o gás é alimentado pelo fundo do reator, através de um distribuidor de gás. As bolhas de gás se elevam através do reator e os reagentes são absorvidos no líquido e se difundem para o catalisador, onde eles são convertidos a ambos os produtos, líquidos e gasosos. Os produtos gasosos são recuperados pelo topo da coluna e os produtos líquidos são recuperados pela passagem da suspensão através de um filtro que separa do líquido o catalisador sólido. Um método ótimo para operar uma coluna de suspensão com borbulhamento de três fases se encontra divulgado na EP 0450860 BI, a qual é aqui incorporada como referência, na sua totalidade.The Fischer-Tropsch process is preferably conducted in a bubbling column suspension. In bubbling column suspension reactors the catalyst particles are suspended in a liquid and the gas is fed from the bottom of the reactor through a gas distributor. Gas bubbles rise through the reactor and reagents are absorbed into the liquid and diffuse into the catalyst, where they are converted to both liquid and gaseous products. Gaseous products are recovered from the top of the column and liquid products are recovered by passing the suspension through a filter separating the solid catalyst from the liquid. An optimal method for operating a three-phase bubbling suspension column is disclosed in EP 0450860 B1, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
Os catalisadores de Fischer-Tropsch apropriados compreendem um ou mais metais do Grupo VIII, tais como Fe, Ni, Co e Ru, em um suporte de óxido inorgânico. Em adição, o catalisador poderá conter também um metal promotor. Um catalisador apropriado para o processo da invenção é cobalto promovido com rênio e suportado em titânia, possuindo uma relação em peso de Re:Co na faixa de cerca de 0,01 para 1, e contendo cerca de 2 a 50 % em peso de cobalto. Os exemplos desses catalisadores podem ser encontrados nas U.S. 4568663; U.S. 4992406; e U.S. 6117814.Suitable Fischer-Tropsch catalysts comprise one or more Group VIII metals, such as Fe, Ni, Co and Ru, in an inorganic oxide support. In addition, the catalyst may also contain a promoter metal. A suitable catalyst for the process of the invention is titanium-supported, rhenium-promoted cobalt, having a Re: Co weight ratio in the range of about 0.01 to 1, and containing about 2 to 50% by weight of cobalt. . Examples of such catalysts can be found in U.S. 4568663; U.S. 4,992,406; and U.S. 6,111,714.
Um outro catalisador apropriado e preferido para o processo Fischer-Tropsch compreende cobalto e especialmente cobalto e rênio em um suporte que compreende principalmente titânio e uma quantidade pequena de aluminato de cobalto. De modo geral, o suporte deverá conter pelo menos 50 % em peso de titânia e de preferência de 80 a cerca de 97 % em peso de titânia, com base no peso total do suporte. Cerca de 20 a 100 % em peso, e de preferência de 60 a 98 % em peso de titânia do suporte se acha na fase cristalina rutilo, com a diferença sendo a fase cristalina anatase ou fases amorfas. A quantidade de aluminato de cobalto no aglutinante é dependente da quantidade de compostos de cobalto e alumínio usados na formação do suporte. E bastante dizer que suficiente cobalto se encontra presente no suporte para proporcionar uma relação atômica cobalto/alumínio maior que 0,25, sendo de preferência de 0,5 a 2, e ainda mais preferido cerca de 1. Assim sendo, em uma relação Co/Al de 0,25, cerca de metade do óxido de alumínio se encontra presente na forma de aluminato de cobalto. Em uma relação Co/Al de 0,5, substancialmente todo o óxido de alumina presente se acha presente como aluminato de cobalto. Em relações Co/Al acima de 0,5, o suporte vai conter titanato de cobalto em adição ao aluminato de cobalto, e vai ser essencialmente isento de alumina.Another suitable and preferred catalyst for the Fischer-Tropsch process comprises cobalt and especially cobalt and rhenium on a support comprising mainly titanium and a small amount of cobalt aluminate. Generally, the support should contain at least 50% by weight of titania and preferably from 80 to about 97% by weight of titania based on the total weight of the support. About 20 to 100% by weight, and preferably 60 to 98% by weight of titania of the support is in the rutile crystalline phase, with the difference being the anatase crystalline phase or amorphous phases. The amount of cobalt aluminate in the binder is dependent on the amount of cobalt and aluminum compounds used in the formation of the support. Suffice it to say that sufficient cobalt is present in the support to provide a cobalt / aluminum atomic ratio of greater than 0.25, preferably from 0.5 to 2, and even more preferred about 1. Thus, in a ratio Co / Al of 0.25, about half of the aluminum oxide is present in the form of cobalt aluminate. In a Co / Al ratio of 0.5, substantially all of the alumina oxide present is present as cobalt aluminate. At Co / Al ratios above 0.5, the support will contain cobalt titanate in addition to cobalt aluminate, and will be essentially alumina free.
O suporte é formado, tipicamente, secando por atomização uma suspensão aquosa apropriada de titânia, material aglutinante de alumina e, opcionalmente, material aglutinante de sílica, em uma câmara purgada com ar aquecido e a uma temperatura de saída de cerca de 105° C a 135° C. A secagem por atomização produz um suporte esférico com uma faixa de tamanho de cerca de 20 a 120 mícrons. Esse suporte seco por atomização é então calcinado em temperaturas que variam de 400° C a 800° C, e de preferência cerca de 700° C. Em seguida o material calcinado é impregnado com uma solução aquosa de um composto de cobalto, sendo de preferência nitrato de cobalto, em uma quantidade suficiente para converter, por calcinação, pelo menos parte da alumina a aluminato de cobalto. De preferência é usado suficiente composto de cobalto para converter de 50 % a 99+ % da alumina a aluminato de cobalto. Assim sendo, a quantidade de composto de cobalto adicionada durante a preparação do suporte vai corresponder a uma relação atômica de Co:Al na faixa de 0,25:1 a 2:1, e de preferência de 0,5:1 a 1:1. Na realidade, é especialmente preferido que o suporte produzido seja substancialmente isento de alumina.The support is typically formed by spray drying an appropriate aqueous suspension of titania, alumina binder material and optionally silica binder material in a heated air purged chamber at an outlet temperature of about 105 ° C to 135 ° C. Spray drying produces a spherical support with a size range of about 20 to 120 microns. This spray-dried support is then calcined at temperatures ranging from 400 ° C to 800 ° C, and preferably about 700 ° C. Then the calcined material is impregnated with an aqueous solution of a cobalt compound, preferably being cobalt nitrate in an amount sufficient to calcine at least part of the alumina to cobalt aluminate. Preferably sufficient cobalt compound is used to convert from 50% to 99+% of alumina to cobalt aluminate. Accordingly, the amount of cobalt compound added during the preparation of the support will correspond to an Co: Al atomic ratio in the range of 0.25: 1 to 2: 1, and preferably 0.5: 1 to 1: 1. In fact, it is especially preferred that the support produced be substantially free of alumina.
A calcinação do suporte impregnado de cobalto é conduzida, de preferência, a uma temperatura do ar na faixa de cerca de 700° C a cerca de 1000° C, sendo de preferência de cerca de 800° C a cerca de 900° C.The calcination of the cobalt impregnated support is preferably conducted at an air temperature in the range of from about 700 ° C to about 1000 ° C, preferably from about 800 ° C to about 900 ° C.
Tipicamente, o suporte deverá possuir uma área de superfície na faixa de cerca de 5 m2/g a cerca de 40 m2/g, sendo de preferência de 10 m2/g a 30 m2/g. Os volumes de poro variam de cerca de 0,2 cm3/g a cerca de 0,5 cm3/g, e de preferência de 0,3 cm3/g a 0,4 cm3/g.Typically, the support should have a surface area in the range of from about 5 m2 / g to about 40 m2 / g, preferably from 10 m2 / g to 30 m2 / g. Pore volumes range from about 0.2 cm3 / g to about 0.5 cm3 / g, and preferably from 0.3 cm3 / g to 0.4 cm3 / g.
Na preparação do catalisador, o cobalto e o promotor de rênio são combinados com o suporte por qualquer uma das diversas técnicas bem conhecidas daqueles com especialização nesta tecnologia, incluindo impregnação (tanto uma co-impregnação com promotores como uma impregnação em série - ou por secagem por atomização ou por técnicas de molhamento incipiente). Uma vez que um catalisador preferido para o processo Fischer-Tropsch em leito fixo é um no qual os metais catalíticos se acham presentes na parte externa da partícula do catalisador, i.e., em uma camada com não mais de 250 mícrons de profundidade, e de preferência não mais de 200 mícrons de profundidade, um método preferido para preparação do catalisador é o método por atomização que se acha descrito na U.S. 5140050, incorporada aqui como referência, ou na E.P. 0266898, também incorporada aqui como referência. Para processos Fischer-Tropsch em suspensão, os catalisadores são produzidos, de preferência, por impregnação com molhamento incipiente de suportes secos por atomização. Quando usada a técnica de impregnação por molhamento incipiente, são empregados, opcionalmente, auxiliares orgânicos de impregnação. Esses auxiliares estão descritos nas U.S. 5856260, U.S. 5856261 e U.S. 5863856, todas elas incorporadas aqui como referência.In preparing the catalyst, cobalt and rhenium promoter are combined with support by any of a variety of techniques well known to those skilled in this technology, including impregnation (either promoter co-impregnation or serial impregnation - or drying). atomization or incipient wetting techniques). Since a preferred catalyst for the fixed bed Fischer-Tropsch process is one in which the catalytic metals are present on the outside of the catalyst particle, ie in a layer not more than 250 microns deep, and preferably not more than 200 microns deep, a preferred method for catalyst preparation is the spray method described in US 5,141,050, incorporated herein by reference, or EP 0266898, also incorporated herein by reference. For suspended Fischer-Tropsch processes, the catalysts are preferably produced by impregnation with incipient wetting of spray-dried supports. When using the incipient wetness impregnation technique, organic impregnation aids are optionally employed. Such auxiliaries are described in U.S. 5,862,660, U.S. 5,856,261 and U.S. 5,863,856, all of which are incorporated herein by reference.
A quantidade de cobalto presente no catalisador deverá ser na faixa de 2 a 40 % em peso, e de preferência de 10 a 25 % em peso, ao passo que o rênio deverá estar presente em relações em peso de cerca de 1/20 a 1/10, do peso do cobalto.The amount of cobalt present in the catalyst should be in the range of 2 to 40% by weight, and preferably 10 to 25% by weight, while rhenium should be present in weight ratios of about 1/20 to 1. / 10, of the weight of cobalt.
Pela seleção das condições apropriadas para a reação de Fischer-Tropsch, do catalisador apropriado, ou de ambos, como descrito acima, a quantidade de produtos cerosos de alto peso molecular formados é favorecida.By selecting the appropriate conditions for the Fischer-Tropsch reaction, the appropriate catalyst, or both as described above, the amount of high molecular weight waxy products formed is favored.
Com um corte a 232°+ C, um produto ceroso é separado dos outros hidrocarbonetos produzidos no processo Fischer-Tropsch e em seguida cataliticamente hidroisomerizado. Os catalisadores de hidroisomerização apropriados incluem, tipicamente, pelo menos um componente metal de hidrogenação do Grupo VIII, selecionado de Pt, Pd, Rh, Ir e, de preferência, pelo menos Pt, em um suporte de óxido de metal refratário, ou de preferência em um suporte de zeólito. O catalisador contém, tipicamente, de cerca de 0,1 % em peso a cerca de 5 % em peso, de metal. Os exemplos desses catalisadores incluem um metal nobre, e.g., Pt em ZSM-23, ZSM-35, ZSM- 48, ZSM-57 e ZSM-22.With a cut at 232 ° C, a waxy product is separated from the other hydrocarbons produced in the Fischer-Tropsch process and then catalytically hydroisomerized. Suitable hydroisomerization catalysts typically include at least one Group VIII hydrogenation metal component selected from Pt, Pd, Rh, Ir and preferably at least Pt on a refractory metal oxide support, or preferably in a zeolite holder. The catalyst typically contains from about 0.1 wt% to about 5 wt% metal. Examples of such catalysts include a noble metal, e.g., Pt in ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, ZSM-57 and ZSM-22.
Um catalisador preferido é de Pt em ZSM-48. A preparação preferida para o ZSM-48 se acha divulgada na U.S. 5075269, incorporada aqui como referência. A Pt é depositada no ZSM-48 por meio de técnicas bem conhecidas nesta tecnologia, tais como impregnação, por técnicas a seco ou por molhamento incipiente.A preferred catalyst is Pt in ZSM-48. The preferred preparation for ZSM-48 is disclosed in U.S. 5,075,269, incorporated herein by reference. Pt is deposited on the ZSM-48 by techniques well known in the art such as impregnation, dry techniques or incipient wetting.
A isomerização é conduzida em condições de temperatura entre cerca de 260° C a cerca de 482° C, sendo de preferência de 288° C a 385° C, pressões de 6,89 a 68950 kPa de H2, sendo de preferência de 689,5 a 17237,5 kPa de H2, razões de hidrogênio gasoso de 50 a 3500 SCF/bbl (1,42 a 99,1 Nm/bbl),The isomerization is conducted under temperature conditions from about 260 ° C to about 482 ° C, preferably from 288 ° C to 385 ° C, pressures from 6.89 to 68950 kPa of H2, preferably from 689, 5 to 17237.5 kPa H2, hydrogen gas ratios from 50 to 3500 SCF / bbl (1.42 to 99.1 Nm / bbl),
e uma velocidade espacial na faixa de 0,25 a 5 v/v/h, sendo de preferência de 0,5 a 3 v/v/h.and a spatial velocity in the range of from 0.25 to 5 v / v / h, preferably from 0.5 to 3 v / v / h.
Em seguida à isomerização, o isomerizado poderá ser destilado em cortes com diversas faixas. A fração pesada usada como um modificador de cristal de cera deverá possuir, tipicamente, um ponto de ebulição final, após 95 por cento em massa ter sido separado por destilação, maior que 454° C, sendo de preferência maior que 510° C, ou ainda mais elevado.Following isomerization, the isomerized may be distilled into cuts with several ranges. The heavy fraction used as a wax crystal modifier should typically have a final boiling point after 95 weight percent has been distilled off, greater than 454 ° C, preferably greater than 510 ° C, or even higher.
Em uma forma de realização alternativa da invenção, a fração pesada, usada como um modificador de cristal de cera, poderá ser obtida como a fração cerosa removida de um óleo parafínico com a turvação removida. A fração cerosa poderá ser removida por meio de técnicas conhecidas nesta tecnologia tais como por filtração, precipitação, destilação, adsorção, e similares.In an alternative embodiment of the invention, the heavy fraction used as a wax crystal modifier may be obtained as the waxy fraction removed from a paraffinic oil with the turbidity removed. The waxy fraction may be removed by techniques known in the art such as filtration, precipitation, distillation, adsorption, and the like.
Em ainda outra forma de realização da invenção, a fração pesada, usada como modificador de cristal de cera, é obtida pela hidroisomerização catalítica de uma cera de polietileno e destilando o isomerizado, tomando a fração pesada do material com ponto de ebulição acima de 566° C.In yet another embodiment of the invention, the heavy fraction, used as a wax crystal modifier, is obtained by catalytic hydroisomerization of a polyethylene wax and distilling the isomerized, taking the heavy fraction of the material with boiling point above 566 °. Ç.
As ceras de polietileno de baixo peso molecular são derivadas de polietileno de alta densidade. Elas são materiais cristalinos, duros, que fundem com uma baixa viscosidade. Elas não contêm quaisquer grupos químicos funcionais. Uma faixa de produtos poderá ser obtida com o uso de diferentes condições de destilação. Os exemplos são os produtos Polyflo® disponíveis comercialmente da SasolWax. Essas ceras de polietileno podem ser hidroisomerizadas cataliticamente em um processo similar a aquele descrito acima para alimentações cerosas de Fischer-Tropsch.Low molecular weight polyethylene waxes are derived from high density polyethylene. They are hard crystalline materials that melt with a low viscosity. They do not contain any functional chemical groups. A range of products can be obtained using different distillation conditions. Examples are SasolWax's commercially available Polyflo® products. These polyethylene waxes may be catalytically hydroisomerized in a process similar to that described above for Fischer-Tropsch waxy feeds.
A fração pesada, ou o material ceroso, é adicionado, ao lubrificante a ter seu ponto de fluidez baixado, em uma quantidade suficiente para baixar o ponto de fluidez do óleo. Tipicamente, isto deverá ser na faixa de cerca de 0,01 a 30 % em peso, com base no peso do óleo lubrificante.The heavy fraction, or waxy material, is added to the lubricant having its pour point lowered in an amount sufficient to lower the oil pour point. Typically this should be in the range of about 0.01 to 30% by weight based on the weight of the lubricating oil.
Os óleos lubrificantes base que poderão ter seus pontos de fluidez baixados com o aditivo da invenção incluem os óleos lubrificantes derivados de produtos de Fischer-Tropsch parafínicos e óleos lubrificantes convencionais preparados de materiais de petróleo.Base lubricating oils which may have their pour points lowered with the additive of the invention include lubricating oils derived from paraffinic Fischer-Tropsch products and conventional lubricating oils prepared from petroleum materials.
Em um aspecto da invenção, a fração pesada poderá ser adicionada ao lubrificante a ter seu ponto de fluidez baixado, sem ter sido separada do lubrificante parafínico a ter a cera removida do qual ela constitui uma fração. Assim sendo, um primeiro lubrificante base, contendo alguma ou nenhuma fração pesada, poderá ser combinado com um segundo lubrificante contendo uma quantidade de fração pesada maior que a do primeiro lubrificante. A quantidade do segundo lubrificante combinada com o primeiro lubrificante deverá ser uma quantidade suficiente para baixar o ponto de fluidez do primeiro lubrificante. De modo geral, a quantidade do segundo lubrificante, adicionada ao primeiro lubrificante, é aquela quantidade que deverá proporcionar uma combinação de lubrificantes contendo entre cerca de 0,01 a 0,50 parte em peso de uma fração pesada, sendo de preferência entre 0,01 e 0,30, e ainda mais preferido entre 0,01 e 0,20.In one aspect of the invention the heavy fraction may be added to the lubricant having its pour point lowered without being separated from the paraffinic lubricant having the wax removed from which it constitutes a fraction. Accordingly, a first base lubricant containing some or no heavy fraction may be combined with a second lubricant containing a greater amount of heavy fraction than that of the first lubricant. The amount of the second lubricant combined with the first lubricant should be sufficient to lower the pour point of the first lubricant. Generally, the amount of the second lubricant added to the first lubricant is that amount which should provide a combination of lubricants containing from about 0.01 to 0.50 part by weight of a heavy fraction, preferably from about 0.10 to about 0.15%. 01 and 0.30, and even more preferred between 0.01 and 0.20.
De modo geral, para proporcionar um efeito de depressão do ponto de fluidez por combinação, a quantidade da fração pesada no segundo lubrificante deverá ser de pelo menos 0,10 parte em peso do segundo lubrificante, sendo de preferência de 0,20 partes em peso, ainda mais preferido de 0,50, e do modo mais preferido de 0,70 partes em peso do segundo lubrificante.Generally, to provide a pour point depression effect by combination, the amount of the heavy fraction in the second lubricant should be at least 0.10 parts by weight of the second lubricant, preferably 0.20 parts by weight. most preferably 0.50, and most preferably 0.70 parts by weight of the second lubricant.
As quantidades fracionais da fração pesada, i.e., o material que possui um ponto de ebulição final maior que 454° C, podem ser determinadas por qualquer método apropriado para determinar a distribuição do ponto de ebulição, tais como, destilação fracionada ou medição simulada de distribuição de ponto de ebulição, por destilação cromatográfica gasosa. EXEMPLOSFractional amounts of the heavy fraction, ie material having a final boiling point greater than 454 ° C, may be determined by any appropriate method for determining the boiling point distribution, such as fractional distillation or simulated distribution measurement. boiling point by gas chromatographic distillation. EXAMPLES
Nestes Exemplos, o ponto de fluidez foi determinado pelo método de teste ASTM D-5950 e o ponto de névoa pelo ASTM D5773.In these Examples, the pour point was determined by the ASTM D-5950 test method and the mist point by the ASTM D5773.
Além disso o catalisador de Pt/ZSM-48 utilizado foi preparado de acordo com a U.S. 5075269, adicionando o composto de Pt por impregnação seguido de calcinação e redução.In addition the Pt / ZSM-48 catalyst used was prepared according to U.S. 5075269 by adding the Pt compound by impregnation followed by calcination and reduction.
Exemplo 1Example 1
A cera de Fischer-Tropsch foi processada sobre Pt/ZSM-48 em um modo de corte amplo. Uma fração de alimentação com amplo ponto de ebulição, nominalmente um material 221° C e acima, foi hidroisomerizado em condições suficientes para reduzir o ponto de fluidez e o ponto de névoa do produto. O produto desse processo, com amplo ponto de ebulição, foi fracionado em uma fração 388-524° C e uma fração 524° C+. O ponto de fluidez e o ponto de névoa da fração 388-524° C eram -18° C e -6° C, respectivamente. O ponto de fluidez e o ponto de névoa da fração 524° C eram -9° C e 11°C, respectivamente. Quando a fração 524° C+ foi adicionada à fração 388-524° C, foi observado que o ponto de fluidez diminuiu dramaticamente, com pequeno aumento no ponto de névoa, em baixas razões de adição. Os resultados estão mostrados na Figura 1.Fischer-Tropsch wax was processed over Pt / ZSM-48 in a wide cut mode. A large boiling feed fraction, nominally a material 221 ° C and above, was hydroisomerized under conditions sufficient to reduce the pour point and the mist point of the product. The product of this broad boiling process was fractionated into 388-524 ° C and 524 ° C +. The pour point and the mist point of the fraction 388-524 ° C were -18 ° C and -6 ° C, respectively. The pour point and the fog point of the 524 ° C fraction were -9 ° C and 11 ° C, respectively. When the 524 ° C + fraction was added to the 388-524 ° C fraction, it was observed that the pour point decreased dramatically, with slight increase in the fog point, at low addition ratios. The results are shown in Figure 1.
Conforme pode ser visto, com cerca de 5 % de adição da fração 524° C+, um efeito de depressão máximo do ponto de fluidez foi observado.As can be seen, with about 5% addition of the 524 ° C + fraction, a maximal pour point depression effect was observed.
Exemplo 2Example 2
Um lubrificante de Fischer-Tropsch enevoado foi preparado pela hidroisomerização de uma fração nominal 221° C sobre Pt/ZSM-48, a aproximadamente 321° C, a 1723,75 kPa man de H2 e 1 LHSV. O produto resultante foi fracionado para produzir a fração 538° C+, possuindo um ponto de fluidez de -5° C.A misty Fischer-Tropsch lubricant was prepared by hydroisomerizing a nominal fraction 221 ° C over Pt / ZSM-48 at approximately 321 ° C, 1723,75 kPa man H2 and 1 LHSV. The resulting product was fractionated to yield the 538 ° C + fraction, having a pour point of -5 ° C.
Um material base convencional produzido de remoção catalítica de cera, possuindo uma viscosidade de 4,33 cSt e um ponto de fluidez de -20° C, foi combinado com a fração enevoada de lubrificante Fischer-Tropsch, possuindo um ponto de fluidez de -5°C e um ponto de corte de 538° C+. O ponto de fluidez foi significativamente reduzido de -20°C para -30° C com a adição de 10 % em peso do lubrificante GTL pesado. Os resultados estão mostrados na Figura 2.A conventional catalytic wax removal base material having a viscosity of 4.33 cSt and a pour point of -20 ° C has been combined with the misted Fischer-Tropsch lubricant having a pour point of -5 ° C. ° C and a cut-off point of 538 ° C +. Pour point was significantly reduced from -20 ° C to -30 ° C with the addition of 10% by weight of heavy GTL lubricant. The results are shown in Figure 2.
Exemplo 3Example 3
Um material base convencional derivado de petróleo, produzido por remoção catalítica de cera, possuindo uma viscosidade de 5,98 cSt e um ponto de fluidez de —16° C, foi combinado com uma fração enevoada de lubrificante de Fischer-Tropsch possuindo um ponto de fluidez de -5o C, um ponto de névoa de 23° C e um ponto de corte de 538° C+, e preparada conforme descrito no Exemplo 2. Com cerca de 20 % de adição do óleo de FT pesado, uma redução máxima do ponto de fluidez, de -16° C para -24° C, foi obtida. Os resultados estão proporcionados na Figura 3. Exemplo 4A conventional petroleum derived base material produced by catalytic wax removal having a viscosity of 5.98 cSt and a pour point of -16 ° C was combined with a misty Fischer-Tropsch lubricant fraction having a melting point. -5 ° C, a mist point of 23 ° C and a cutoff point of 538 ° C +, and prepared as described in Example 2. With about 20% addition of heavy FT oil, a maximum point reduction from -16 ° C to -24 ° C was obtained. Results are provided in Figure 3. Example 4
Um material base convencional derivado de petróleo, produzido por remoção catalítica de cera, possuindo uma viscosidade de 5,98 cSt e um ponto de fluidez de -16° C, foi combinado com um lubrificante de Fischer-Tropsch que teve a névoa removida seletivamente, possuindo um ponto de fluidez de -5o C, um ponto de névoa de 13° C e um ponto de corte de 510° C+. Neste exemplo, com somente 5-10 por cento de adição, a redução máxima do ponto de fluidez foi obtida, com uma alteração do ponto de fluidez de -16° C para um ponto de fluidez de -21° C. O ponto de névoa neste exemplo ficou aumentado só ligeiramente, de -10° C para -10 C. Em contraste com o Exemplo 3, onde um óleo 371° C+ enevoado foi usado para depressão do ponto de fluidez, este exemplo mostra uma resposta menor de depressão do ponto de fluidez para o óleo com névoa removida como adsorvato. Os resultados estão mostrados na Figura 4. Exemplo 5A conventional petroleum derived base material produced by catalytic wax removal having a viscosity of 5.98 cSt and a pour point of -16 ° C was combined with a Fischer-Tropsch lubricant that had the mist selectively removed, having a pour point of -5 ° C, a fog point of 13 ° C and a cutoff point of 510 ° C +. In this example, with only 5-10 percent addition, the maximum pour point reduction was achieved by changing the pour point from -16 ° C to a pour point of -21 ° C. The mist point in this example it was only slightly increased from -10 ° C to -10 ° C. In contrast to Example 3, where a 371 ° C + misty oil was used for pour point depression, this example shows a lower point depression response. flow rate for oil with mist removed as adsorbate. The results are shown in Figure 4. Example 5
Um material base convencional derivado de petróleo, produzido por remoção catalítica de cera, possuindo uma viscosidade de 5,98 cSt e um ponto de fluidez de -16° C, foi combinado com uma fração enevoada removida de uma amostra de lubrificante de Fischer-Tropsch enevoado, preparado conforme descrito no Exemplo 2. Antes da remoção da névoa o lubrificante possuía um ponto de fluidez de -5o C, um ponto de névoa de 36° C e um ponto de corte de 510° C+. A névoa removida desse lubrificante possuía um ponto de névoa de 50° C e um ponto de fluidez acima da temperatura ambiente. Os resultados estão mostrados na Figura 5. Exemplo 6A conventional petroleum derived catalytic wax base material having a viscosity of 5.98 cSt and a pour point of -16 ° C was combined with a misty fraction removed from a Fischer-Tropsch lubricant sample mist, prepared as described in Example 2. Prior to removal of mist the lubricant had a pour point of -5 ° C, a mist point of 36 ° C and a cutoff point of 510 ° C +. The mist removed from this lubricant had a mist point of 50 ° C and a pour point above room temperature. The results are shown in Figure 5. Example 6
Cera de polietileno, com um MW de IlOOe um ponto de fusão de aproximadamente 110o C, oi convertida em um reator em batelada, sobre catalisador de ZSM-48, por 2 horas a 346° C e 3447,5 kPa man de hidrogênio.Polyethylene wax, with a MW of 10000 and a melting point of approximately 110 ° C, was converted into a batch reactor on ZSM-48 catalyst for 2 hours at 346 ° C and 3447.5 kPa hydrogen man.
O produto produzido dessa reação catalítica possuía a seguinte distribuição de ponto de ebulição. Conforme pode ser observado de dados da GDC, o produto isomerizado contém 67 % do material 371° C+.The product produced from this catalytic reaction had the following boiling point distribution. As can be seen from GDC data, the isomerized product contains 67% of the 371 ° C + material.
GDC % Separado, Em MassaGDC% Separated, In Bulk
160° C 4,47160 ° C 4.47
260° C 15,89260 ° C 15.89
371° C 32,31371 ° C 32.31
454° C 47,98454 ° C 47.98
510° C 59,65510 ° C 59.65
565° C 72,08565 ° C 72.08
O produto líquido total deste processo possuía um ponto de fluidez de -3o C e um ponto de névoa de 36,4° C. Este produto, em toda sua faixa de pontos de ebulição, foi adicionado a um material base convencional derivado de petróleo, produzido por remoção catalítica da cera, possuindo uma viscosidade de 5,98 cSt e um ponto de fluidez de -16° C. Os resultados dessas combinações estão mostrados na Figura 6. Em baixas concentrações, o ponto de fluidez da combinação resultante fica significativamente diminuído em relação ao material base de partida. Embora esse material possua um ponto de ebulição inicial mais baixo, ele é predominantemente um material 371° C. Esta concentração de lubrificante pesado presente nesse isomerizado de amplo ponto de ebulição é suficiente para obter a resposta desejada para redução do ponto de fluidez.The total liquid product of this process had a pour point of -3 ° C and a mist point of 36.4 ° C. This product, over its full boiling range, was added to a conventional petroleum derived base material, produced by catalytic wax removal having a viscosity of 5.98 cSt and a pour point of -16 ° C. The results of these combinations are shown in Figure 6. The pour point of the resulting combination is significantly decreased at low concentrations. relative to the starting material base. Although this material has a lower initial boiling point, it is predominantly a 371 ° C material. This concentration of heavy lubricant present in this broad boiling isomerized is sufficient to achieve the desired pour point reduction response.
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