CN104955925B

CN104955925B - 微型旋转测粘结果改进的多级发动机油配方

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Publication number: CN104955925B
Application number: CN201480006275.4A
Authority: CN
Inventors: A·B·苏扎; G·V·巴埃塔内维斯; L·F·莱莫斯; W·C·小苏扎; M·H·安萨瑞; R·E·巴拉夫曼
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: MX2015010469A; EP2970805B1; EP2970805A1; JP2016510832A; DK2970805T3; WO2014143422A1; CA2896641A1; CN104955925A

Abstract

多级发动机油，包括：(a)第一基础油，包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2，沸程约359‑490℃，VI约96‑106之间，闪点约190‑228℃之间，100℃运动粘度约3.0‑7.0cSt之间，和40℃运动粘度约24‑34cSt之间；(b)第二基础油；和(c)添加剂包,和其中所述多级发动机油包括约30‑50wt％之间的第一基础油和约10‑30wt％之间的第二基础油。

Description

微型旋转测粘结果改进的多级发动机油配方

发明领域

本发明涉及为满足SAE粘度等级0W-XX、5W-XX或10W-XX规格而配制的发动机油，其中XX代表整数20、30或40。采用本发明方法已成功制备出满足SAE粘度等级10W-30规格的配方。这要求所述配方的MRV必须具有-30℃下小于60000cP的结果且无屈服应力。本发明还涉及通过用适当量的Ⅱ类基础油替换部分基础油或基础油调混物以减少蜡结晶而无需额外的倾点下降剂来改进MRV性能的直观方法。

发明背景

用于生产润滑油基料的脱蜡工艺可能会因生产过程的故障或低效率而导致提供超出基料生产规格可接受的蜡量。所存在的杂质蜡或过量蜡含量是由于溶剂脱蜡过程中所用的蜡滤布撕裂或破口而漏出的蜡、溶剂脱蜡过程中的超负荷、催化脱蜡过程中基料导流入催化床、催化脱蜡过程中的超负荷、催化剂活性或选择性差或因为送入过程的原油或原料与预期显著不同而导致不恰当的脱蜡工艺条件而产生的。

含不期望量杂质蜡或过量蜡的润滑油基料可导致蜡晶体增长，这一般是一个缓慢的过程，只有经过数天或数周才可目视可见。因此，当使用含有来路不明的不期望蜡杂质的基料来制备全配制油时，可能会导致整批产品不能满足测粘规格要求。另外，已发现所配制的润滑油在关键的油低温测粘特性(例如，冷启动模拟机(CCS)粘度或微型旋转粘度计(MRV))方面不能满足要求，尽管为油的浊点和/或倾点所制定的规格可以通过。

杂质蜡或过量蜡可导致由含残留蜡的润滑油基料制成的任何配制油在低温下不能正常发挥作用。因此，残留的蜡杂质可能会给出低温测粘特性不尽人意的配制油。在此方面，杂质蜡或过量蜡会使全配制油的低温测粘发生高的非牛顿增加，导致低温下的高粘度和/或可泵送性差。就发动机油、液压油或传输流体而言，低温测粘的增加或者可滤性的减少或损失会导致油不能恰当润滑关键部件。此外，蜡晶体可在静置的油中形成絮状物，对于客户从美观视角看也是不希望的。

发动机油是旨在用于汽车发动机和柴油发动机的成品曲轴箱润滑剂，并且是由两种通用组分即润滑基础油和添加剂构成。润滑基础油是这些成品润滑剂中的主要成分并对发动机油的性能有重大贡献。一般而言，使用几种润滑基础油通过变动各个润滑基础油和各个添加剂的混合物来生产各种各样的发动机油。不同粘度等级发动机油的最低规格要求是由2009年1月修订的SAE J300标准建立的。

许多政府机构，包括原设备制造商(OEM)、美国石油协会(API)、汽车制造商协会(ACEA)，美国测试和材料协会(ASTM)、国际润滑剂标准化及认证委员会(ILSAC)和美国汽车工程师学会(SAE)等，定义了润滑基础油和发动机油的规格。发动机油的规格更多地要求具有优异低温性能、高氧化稳定性和低挥发性的产品。目前仅有小部分基础油生产厂商能满足这些严格的规格要求。

因此，需要能将SAE J300(2009年1月修订版)条件下难以通过严格的微型旋转粘度计(MRV)粘度规格的润滑基础油或配制润滑油中杂质蜡或过量蜡移除或减少的方法或工艺。

发明概述

在一个实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：(a)第一基础油，包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2，沸程约359-490℃，VI约96-106之间，闪点约190-228℃之间，100℃运动粘度约3.0-7.0cSt之间，40℃运动粘度约24-34cSt之间；(b)第二基础油；和(c)添加剂包，所述多级发动机油包括约30-50wt％之间的第一基础油和约10-30wt％之间的第二基础油。

在另一个实施方案中，本发明提供改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的包括Ⅱ类基础油的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物。

发明详述

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(a)第一基础油，包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2,沸程约359-490℃，VI约96-106之间，闪点约190-228℃之间，100℃运动粘度约3.0-7.0cSt之间，和40℃运动粘度约在24-34cSt之间；

(b)第二基础油，包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃之间；和

(c)添加剂包，且其中所述多级发动机油包括约30-50wt％之间的第一基础油和约10-30wt％之间的第二基础油。

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(b)第二基础油，包括：沸程约355-553℃，VI约90-105之间，Noack挥发度约7.0-17wt％之间，100℃运动粘度约4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约35-51cSt之间，闪点约206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS约2900-4200cP之间，且倾点约-9至-18℃之间；和

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(a)第一基础油，包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2,沸程约359-490℃，VI约96-106之间，闪点约190-228℃之间，100℃运动粘度约3.0-7.0cSt之间，40℃运动粘度约在24-34cSt之间；

(b)第二基础油，包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃之间；

(c)第三基础油，包括：VI约85-98之间，100℃运动粘度约1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度约6.0-14cSt之间，闪点约150-172℃之间，且倾点约0至-6℃之间；和

(d)添加剂包，且其中所述多级发动机油包括约30-50wt％之间的第一基础油、约10-30wt％之间的第二基础油和约5-20wt％之间的第三基础油。

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(b)第二基础油，包括：沸程约355-553℃，VI约90-105之间，Noack挥发度约7.0-17wt％之间，100℃运动粘度约4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约35-51cSt之间，闪点约206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS约2900-4200cP之间，且倾点约-9至-18℃之间；

(c)第三基础油，包括：VI约85-98之间，100℃运动粘度约1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度约6.0-14cSt之间，闪点约150-172℃之间，且倾点约0℃至-6℃之间；和

在一些实施方案中，本发明提供的第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30和第二基础油是Chevron^TM 220R。

在一些实施方案中，本发明提供的第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30和第二基础油是Motiva^TM Star 6。

在一些实施方案中，本发明提供的第三基础油是Petrobras^TM链烷属锭子油09。

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(a)第一基础油，包括：至少约60wt％的分子具有链烷属官能团，至少约28wt％的分子具有环烷属官能团，VI约99-103之间，闪点约198-220℃之间，100℃运动粘度约4.0-6.0cSt之间，和40℃运动粘度约在26-32cSt之间；

(b)第二基础油，包括：VI约100-104之间，Noack挥发度约8.0-13wt％之间，100℃运动粘度约5.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约39-47cSt之间，闪点约208-234℃之间，总芳族化合物少于0.8wt％，-20℃下CCS VIS约3300-3700cP之间，且倾点约-11至-14℃之间；和

(c)第三基础油，包括：VI约88-95之间，100℃运动粘度约2.0-3.0cSt之间，闪点约158-164℃之间，且倾点约-1至-4℃之间，且其中所述多级发动机油包括约49.2wt％第一基础油、约20wt％第二基础油和约13wt％第三基础油。

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其包括：

(b)第二基础油，包括：VI约94-102之间，Noack挥发度约10-14wt％之间，100℃运动粘度约5.5-7.5cSt之间，40℃运动粘度约39-47cSt之间，闪点约211-229℃之间，总芳族化合物少于2wt％，-20℃下CCS VIS约3100-3900cP之间，且倾点约-11至-16℃之间；和

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其中所述添加剂包包括：(a)约5-15wt％清净剂和分散剂；(b)约3-9wt％非分散剂的粘度改进剂；(c)约0.5-2wt％减摩化合物；(d)约0-0.5wt％倾点下降剂；和(e)约0.001-0.008wt％之间的破乳剂。

在一些实施方案中，本发明提供满足SAE粘度等级0W-XX、5W-XX或10W-XX发动机油规格的多级发动机油，其中XX代表整数20、30或40。

在一些实施方案中，本发明提供满足SAE粘度等级10W-30发动机油规格的多级发动机油。

在一些实施方案中，本发明提供-30℃下MRV小于50000且没有屈服应力的多级发动机油。

在一些实施方案中，本发明提供多级发动机油，其具有(a)-30℃下MRV小于50000且没有屈服应力、(b)Noack挥发度小于约15wt％或10wt％、(c)扫描Brookfield粘度约40000-50000cP之间和(d)倾点约-39至-46℃之间。

在另一个实施方案中，本发明提供了改进MRV性能或减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的包括Ⅱ类基础油的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物。其中所述第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃之间。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物。其中所述第二基础油包括：沸程约355-553℃，VI约90-105之间，Noack挥发度约7.0-17wt％之间，100℃运动粘度约4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约35-51cSt之间，闪点约206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS约2900-4200cP之间，且倾点约-9至-18℃之间。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物。其中所述第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃。

在一些实施方案中，本发明提供改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，进一步包括：

(a)获得第一基础油，其包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2,沸程约359-490℃，VI约96-106之间，闪点约190-228℃之间，100℃运动粘度约3.0-7.0cSt之间，和40℃运动粘度约在24-34cSt之间；和(b)将第二基础油与步骤(a)获得的第一基础油进行调混。

在一些实施方案中，本发明提供改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，其中所述第一基础油是Ⅰ类基础油。

在一些实施方案中，本发明提供不加倾点下降剂而改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法。

(a)获得第一基础油，其包括：至少约55wt％的分子具有链烷属官能团，至少约25wt％的分子具有环烷属官能团，具有链烷属官能团的分子的百分重量与具有环烷属官能团的分子的百分重量之比约为2,沸程约359-490℃，VI约96-106之间，闪点约190-228℃之间，100℃运动粘度约3.0-7.0cSt之间，和40℃运动粘度约在24-34cSt之间；和(b)将第二基础油与步骤(a)获得的第一基础油进行调混；和

其中所述的第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃之间。

其中所述的第二基础油包括：沸程约355-553℃，VI约90-105之间，Noack挥发度约7.0-17wt％之间，100℃运动粘度约4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约35-51cSt之间，闪点约206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS约2900-4200cP之间，且倾点约-9至-18℃之间。

其中所述的第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程约370-530℃，VI约90-110之间，Noack挥发度约6.0-16wt％之间，100℃运动粘度约4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度约36-50cSt之间，闪点约202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS约3200-3800cP之间，且倾点约-8至-17℃之间，进一步包括第三基础油，其包括：VI约85-98之间，100℃运动粘度约1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度约6.0-14cSt之间，闪点约150-172℃之间，且倾点约0至-6℃之间。

其中所述的第二基础油包括：沸程约355-553℃，VI约90-105之间，Noack挥发度约7.0-17wt％之间，100℃运动粘度约4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约35-51cSt之间，闪点约206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS约2900-4200cP之间，且倾点约-9至-18℃之间，进一步包括第三基础油，其包括：VI约85-98之间，100℃运动粘度约1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度约6.0-14cSt之间，闪点约150-172℃之间，且倾点约0至-6℃之间。

(a)第一基础油，其包括：至少约60wt％的分子具有链烷属官能团，至少约28wt％的分子具有环烷属官能团，VI约99-103之间，闪点约198-220℃之间，100℃运动粘度约4.0-6.0cSt之间，和40℃运动粘度约在26-32cSt之间；

(b)将第三基础油与步骤(a)获得的第一基础油进行调混，其中所述第三基础油包括：VI约88-95之间，100℃运动粘度约2.0-3.0cSt之间，闪点约158-164℃之间，且倾点约-1至-4℃之间；和

(c)将第二基础油与步骤(b)获得的基础油调混物进行调混，其中所述第二基础油包括：VI约100-104之间，Noack挥发度约8.0-13wt％之间，100℃运动粘度约5.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度约39-47cSt之间，闪点约208-234℃之间，总芳族化合物少于0.8wt％，-20℃下CCSVIS约3300-3700cP之间，且倾点约-11至-14℃之间，和其中所述多级发动机油包括49.2wt％第一基础油、约20wt％第二基础油和约13wt％第三基础油。

(a)获得第一基础油，其包括：至少约60wt％的分子具有链烷属官能团，至少约28wt％的分子具有环烷属官能团，VI约99-103之间，闪点约198-220℃之间，100℃运动粘度约4.0-6.0cSt之间，和40℃运动粘度约在26-32cSt之间；

(c)将第二基础油与步骤(b)获得的基础油调混物进行调混，其中所述第二基础油包括：VI约94-102之间，Noack挥发度约10-14wt％之间，100℃运动粘度约5.5-7.5cSt之间，40℃运动粘度约39-47cSt之间，闪点约211-229℃之间，总芳族化合物少于2wt％，-20℃下CCS VIS约3100-3900cP之间，且倾点约-11至-16℃之间，和其中所述多级发动机油包括49.2wt％第一基础油、约20wt％第二基础油和约13wt％第三基础油。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，包括：用约5-60wt％之间的第二基础油替换约5-60wt％之间的基础油或基础油调混物，进一步包括加入添加剂包。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，进一步包括：(a)获得第一基础油，其中所述第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30，和(b)将第二基础油与步骤(a)得到的第一基础油进行调混，其中所述第二基础油是Chevron^TM 220R。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，进一步包括：(a)获得第一基础油，其中所述第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30，和(b)将第二基础油与步骤(a)得到的第一基础油进行调混，其中所述第二基础油Motiva^TMStar 6。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，其中所述的第三基础油是Petrobras^TM链烷属锭子油09。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，其中所述润滑进一步包括：添加剂包，其包括：(a)约5-15wt％清净剂和分散剂；(b)约3-9wt％非分散剂的粘度改进剂；(c)约0.5-2wt％减摩化合物；(d)约0-0.5wt％倾点下降剂；和(e)约0.001-0.008wt％之间的破乳剂。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，其中所述润滑油包括满足SAE粘度等级0W-XX、5W-XX或10W-XX发动机油规格的多级发动机油，其中XX代表整数20、30或40。

在一些实施方案中，本发明提供了改进MRV性能和减少润滑油中蜡结晶的方法，其中所述润滑油包括：具有(a)-30℃下MRV小于50000且没有屈服应力、(b)Noack挥发度小于15wt％或10wt％、(c)扫描Brookfield粘度约40000-50000cP之间和(d)倾点约-39至-46℃之间的多级发动机油。

I.加氢裂化

加氢裂化区的操作条件选择为能将重质烃原料转化为含有大于20wt％、大于25wt％或大于30wt％含蜡中间馏分的产品构成，使其提质为原始基础油。在不同的实施方案中，加氢裂化区的操作条件可选择为能将重质烃原料转化为含有大于20wt％、大于25wt％、大于30wt％、大于32wt％或大于34wt％含蜡中间馏分的产品构成。在不同的实施方案中，加氢裂化区的操作条件可选择为能将重质烃原料转化为含有小于60wt％、小于50wt％、小于40wt％或小于35wt％含蜡中间馏分的产品构成。在一个实施方案中，加氢裂化区的操作条件可选择为能将重质烃原料转化为含有大于20wt％、大于25wt％或大于30wt％到小于40wt％含蜡中间馏分的产品构成。

加氢裂化区的温度将在约500°F(260℃)-900°F(480℃)范围，例如在约650°F(345℃)-800°F(425℃)范围。采用高于1000psig的总压。例如总压可以高于约1500psig，或高于约2000psig。虽然已在文献中报导了更大值的最高压力并且是可操作的，但实际的最高总压通常将不超过约3000psig。液时空速(LHSV)通常可在约0.2-5.0如约0.5-1.5范围。氢气的供应量(补充和再循环二者)优选超过使目标分子裂化所需的化学计量的量并且通常可在约500-20000标准立方英尺(SCF)/桶范围。在一个实施方案中，氢气将在约2000-10000SCF/桶范围。

加氢裂化区所用的催化剂是由具有加氢和脱氢活性的天然和合成材料组成。这些催化剂可预先选择为能使目标分子裂化且生成所期望的产品构成。加氢裂化催化剂可选择为能将重质烃原料转化为含有工业意义上较大量的含蜡中间馏分的产品构成，使其提质为原始基料。示例性的工业用裂化催化剂通常包含由氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝复合物、二氧化硅-氧化铝-氧化锆复合物、二氧化硅-氧化铝-氧化钛复合物、酸处理的粘土、结晶铝硅酸盐沸石类分子筛如沸石A、八面沸石、沸石X、沸石Y以及上述材料各种组合构成的载体。加氢/脱氢组分通常由元素周期表的VIII族或VIB族金属或金属化合物组成。诸如钴、镍、钼、钨、铂、钯以及它们组合的金属及其化合物是已知的加氢裂化催化剂的加氢组分。

Ⅱ.分离

采用蒸馏法进行分离。通过对真空蒸馏过程谨慎控制，塔顶温度、塔底温度、塔顶压力和塔底压力选定为能在某一温度下将含蜡中间馏分中的烃明显分离出来，以此将较低沸点馏分和较高沸点馏分进行分离。可以使用各种不同类型的真空蒸馏控制系统，例如在美国专利No.3365386、4617092或4894145中所教导的系统，以提供所期望馏分的最高收率和精确切割点。此外，较高沸点馏分可以是来自分离步骤的塔底馏分，较低沸点馏分是侧线馏出物。

Ⅲ.溶剂脱蜡

在一个实施方案中，溶剂脱蜡用来将较低沸点或较高沸点馏分脱蜡。采用溶剂脱蜡法来制备基础油已超过70年，例如在Chemical Technology of Petroleum(第3版，William Gruse and DonaldStevens，McGraw-Hill Book Company，Inc.,New York,1960)第566-570页中有所描述。此基本方法包括：

*将含蜡烃料流与溶剂混合，

*冷却混合物以使蜡晶沉淀，

*过滤分离出蜡，一般使用旋转鼓式过滤器，

*从蜡和脱蜡油滤液中回收溶剂。

溶剂可再循环到溶剂脱蜡过程。溶剂可包括例如酮(如甲乙酮或甲基异丁基酮)和芳族化合物((如甲苯)。合适的其它类型溶剂是C3-C6酮(如甲乙酮，甲基异丁基酮及它们的混合物)，C6-C10芳烃(如甲苯)，酮和芳族化合物的混合物(如甲乙酮和甲苯)，自冷溶剂如液化的、常规为气体的C2-C4烃如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和它们的混合物。也可使用甲乙酮和甲基异丁基酮的混合物。

从溶剂脱蜡开始就已经在精制。例如，Exxon的脱蜡法涉及将含蜡烃油原料在一个细长的搅拌容器、优选竖直塔中用预冷的溶剂进行冷却，所述溶剂可溶解至少部分油料，促进蜡沉淀。将含蜡油在高于其浊点的温度下引入到伸长的分段冷却区或塔中。冷脱蜡溶剂沿着多个位置或段渐进引入冷却区中，同时维持高速搅拌以达到溶剂和蜡/油混合物在其行经冷却区时基本上瞬时混合的效果，从而使油中的蜡至少部分沉淀。美国专利4477333、3773650和3775288中更为详细地论述了脱蜡工艺。Texaco也已开发了在此过程中进行精制的方法。例如，美国专利4898674公开了控制甲乙酮(MEK)与甲苯的比例是如何重要和怎样能调节该比例，以使其能采用最佳浓度用于处理各种基料。通常，当处理光亮油时可以采用0.7:1-1:1的比例，当加工轻料时可采用1.2:1-2:1的比例。

一般是将蜡混合物冷却到-10℃至-40℃或-20℃至-35℃的温度以使蜡晶沉淀。过滤分离出蜡的步骤可使用包括滤布的过滤器，所述滤布可由织物纤维例如棉多孔金属布或合成材料制成的布制成。

在一个实施方案中，溶剂脱蜡条件可包括：加入含蜡烃料流时的溶剂量应足以提供在脱蜡温度下液/固重量比约为5:1-20:1和溶剂/油体积比在1.5:1-5:1之间。

IV.加氢异构化

高链烷属蜡要经受包括加氢异构化的工艺处理以提供润滑剂组合物的基础油。加氢异构化旨在通过在分子结构中选择性添加支链来改进基础油的冷流性。理想的加氢异构化过程应达到高链烷属蜡以高转化率转变为不含蜡异构链烷烃，同时裂化转化最小化。在一个实施例中，加氢异构化的条件控制为含蜡进料中沸点高于约700°F的化合物向沸点小于约700°F的化合物的转化率维持约10-50wt％如15-45wt％。

使用择形中孔分子筛进行加氢异构化。所用的加氢异构化催化剂包含择形中孔分子筛和任选的负载于耐高温氧化物载体上的催化活性金属加氢组分。本文所用术语“中孔”是指当多孔无机氧化物为煅烧形式时，有效孔径范围约为所用择形中孔分子筛通常是1-D 10-、11-或12-环分子筛。在一个实施例中，分子筛是1-D 10-环变体，其中10-(或11-或12-)环分子筛具有10(或11或12)个连接氧原子的四面体配位原子(T原子)。在1-D分子筛中，10-环(或更大)孔彼此平行但不互相连接。然而要注意，符合中孔分子筛广义定义但包括8-元环交叉孔的1-D 10-环分子筛的也包括在分子筛的定义范畴。R.M.Barrer在《沸石，科学与技术》(F.R.Rodrigues,L.D.Rol lman和C.Naccache编辑，NATO ASISeries,1984)中详细阐述了分子筛内孔道的1-D、2-D和3-D的分类，其中的分类方法全部引入本方面供参考(特别见75页)。

用于加氢异构化的其他择形中孔分子筛基于磷酸铝如SAPO-11、SAPO-31和SAPO-41。SM-3是好的择形中孔SAPO的一个例子，它具有属于SAPO-11分子筛的晶型结构。美国专利4943424和5158665中描述了SM-3的制备方法和其独特的特性。金属负载的小晶粒MTT分子筛也是好的择形中孔分子筛。2007年10月2日提交的美国专利申请序列号11/866281描述了金属负载的小晶粒MTT分子筛催化剂的制备方法。用于加氢异构化的其他择形中孔分子筛是沸石如ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-57、SSZ-32、菱钾铝矿、镁碱沸石。

在一个实施方案中，中孔分子筛的特征在于选定晶体学自由直径的孔道、选定的晶粒尺寸(对应于选定的孔道长度)和选定的酸性。所期望的分子筛孔道的晶体学自由直径约在范围，最大晶体学自由直径不大于且最小晶体学自由直径不小于在该实施例中，最大晶体学自由直径不大于且最小晶体学自由直径不小于在一个实施例中，最大晶体学自由直径不大于且最小晶体学自由直径不小于分子筛孔道的晶体学自由直径公布于《Atlas of Zeolite Framework Types》(第五次修订版，2001，Ch.Baerlocher、W.Μ.Meier和D.H.Olson编著,Elsevier出版社,第10-15页)。

中孔分子筛的实例描述于例如美国专利5135638和5282958中。美国专利5282958中，此中孔分子筛的微晶尺寸不大于约0.5微米且最小孔径至少约和最大孔径约为催化剂具有足够的酸性以使其置于管式反应器时在370℃、1200psig压力、氢气流量160ml/min和进料速率lml/hr的条件下0.5g转化至少50％的十六烷。当在能使96％的正构十六烷(n-C₁₆)转化为其它物种的条件下使用时，催化剂也呈现了40％或更高的异构化选择性(异构化选择性是按如下所述确定的：100×(产物中支化C₁₆的wt％)/(产物中支化C₁₆的wt％+产物中C₁₃的wt％)。

分子筛进一步的特征在于具有晶体学自由直径约范围如范围的孔或孔道。分子筛孔道的晶体学自由直径公布于《Atlas of ZeoliteFramework Types》(第五次修订版，2001，Ch.Baerlocher、W.Μ.Meier和D.H.Olson编著,Elsevier出版社,第10-15页)。

若分子筛孔道的晶体学自由直径是未知的，使用标准吸附技术和已知最小动力学直径的烃类化合物来测量分子筛的有效孔径。参见Breck的《Zeolite Molecular Sieves》(1974)(特别是第8章)、Anderson等人在J.Catalysis 58,114(1979)的文章和美国专利4440871。在进行吸附测量以确定孔径的操作中，使用了标准技术。若在少于约10分钟内分子筛上不能达到至少95％的吸附平衡(25℃下p/p_o＝0.5)，就能很方便地考虑排除某种分子。中孔分子筛一般将允许动力学直径为的分子进入而基本不会堵塞。

加氢异构化催化剂通常包括催化活性加氢金属。催化活性加氢金属的存在使产物得以改进，特别是粘度指数和稳定性。典型的催化活性加氢金属包括铬、钼、镍、钒、钴、钨、锌、钼和钯。在一个实施方案中，催化活性加氢金属选自钼、钯及其混合物。若使用钼和/或钯，活性加氢金属的总量一般为催化剂总量的0.l-5wt％，通常为0.l-2wt％，且不超过10wt％。

耐高温氧化物载体选自催化剂常规使用的氧化物载体，包括氧化硅、氧化铝、氧化硅-氧化铝、硅铝酸盐、氧化镁、二氧化钛及其组合。

加氢异构化条件将根据需要调整来获得包括多于5wt％分子具有环烷属官能团的基础油。反应条件提供包括单环烷烃官能团的分子重量百分比与多环烷烃官能团的分子重量百分比之比大于5如大于10、大于15或大于20的基础油。加氢异构化的条件取决于所用进料的性质、所用催化剂、催化剂是否硫化、期望的产率和期望的基础油特性。实施加氢异构化过程的条件包括：温度约为500-775°F(260-约413℃)如600-约750°F(315-约399℃)或600-约700°F(315-约371℃)，和压力约为15-3000psig如100-2500psig。本文所述加氢异构化的压力是指加氢异构化反应器内氢气的分压，虽然氢气的分压基本等于(或接近等于)总压。接触过程的液时空速通常约为0.1-20hr^-1，例如约0.1-5hr^-1。氢气对烃之比约在1.0-50mol(H₂)/mol(烃)的范围，例如约10-20mol(H₂)/mol(烃)。美国专利5282958和5135638中描述了实施加氢异构化的合适条件。

加氢异构化条件可选择为能生产具有2-10wt％环烷属碳、90-98wt％链烷属碳以及少于1wt％芳属碳(通过归一化的n-d-M测定)的基础油。N-d-M分析是采用ASTM D 3238-95(2005年核准)经归一化处理的方法进行的。采用ASTM D3238-95(2005年核准)经归一化处理的方法可测量实施方案中的芳属碳重量百分比(“Ca”)、环烷属碳重量百分比("Cn")和链烷属碳重量百分比("Cp")。ASTM D3238-95(2005年核准)是用n-d-M法计算石油的碳分布及结构族分析的试验方法。该方法用于“无烯烃”进料，本申请中假定的“无烯烃”进料意思是烯烃含量为2wt％或更少。所述归一化方法由如下组成：A)如果Ca值小于零，Ca被设置为零，同时Cn和Cp按比例增加使得总和是100％；B)如果Cn值是小于零，Cn被设置为零，同时Ca和Cp按比例增加使得总和是100％；以及C)如果Cn和Ca都小于零，Cn和Ca被设置为零，同时Cp被设置为100％。

加氢异构化过程中反应区存在氢气，通常氢气对原料的比例约为0.5-30MSCF/bbl(千标准立方英尺/桶)，例如约为1-10MSCF/bbl。在一个实施方案中，氢气对进料的比例约为712.4-3562升(H₂)/升(油)(约4-20MSCF/bbl)。有时要将氢气从产品中分离出并返回反应区。

V.加氢处理

送入加氢异构化过程的高链烷属蜡进料在加氢异构化之前有时要进行加氢处理。加氢处理是指一个催化的过程，通常是在游离氢存在下进行的，其中主要目的是除去进料中的各种金属杂质如砷、铝和钴，杂原子如硫和氮，含氧物或芳香化合物。通常，在加氢处理操作中，烃分子的裂化即较大烃分子断裂形成较小烃分子的反应最少化，而不饱和烃被全部或部分氢化。

VI.加氢精制

加氢精制是在加氢异构化步骤之后常用的加氢处理过程，以提供衍生自高链烷属蜡的基础油。加氢精制过程可通过除去微量芳烃、烯烃、有色物和溶剂用来改进氧化稳定性、UV稳定性和基础油外观。本文所用术语UV稳定性是指当暴露于UV和氧气时基础油或润滑剂组合物的稳定性。不稳定性是指当暴露于紫外光和空气时形成可见的沉淀物形式，常常看到絮状物或云状物或深暗颜色。美国专利3852207和4673487中可以找到加氢精制的一般说明。粘土处理来除去杂质是可选的最终处理步骤，以提供衍生自高链烷属蜡的基础油。

VII.分馏

任选地，提供衍生自高链烷属蜡的轻质基础油的过程可以包括加氢异构化之前将高链烷属蜡进料进行分馏，或将加氢异构化过程获得的基础油进行分馏。通常可通过常压或真空蒸馏或通过常压和真空蒸馏组合来实现高链烷属蜡进料或异构化基础油的分馏。常用蒸馏一般是用来从起始沸点高于约600-750°F(约315-约399℃)的塔底馏分中分离出较轻蒸馏馏分如石脑油和中间馏分。更高温度下可能会发生烃的热裂解而导致设备结垢并减少较重馏分的产率。真空蒸馏一般是用来将较高沸点物质如基础油分离成不同沸程馏分。将基础油分馏成不同沸程馏分能使基础油生产商生产多于一个等级或粘度的基础油。

VIII.用HPLC-UV测量芳族化合物

用来测量润滑剂基础油中低含量的具有芳族官能团的分子的方法使用HewlettPackard 1050系列四梯度高效液相色谱(HPLC)系统，该系统与HP1050二极管阵列紫外-可见光检测器相连，界面为HP化学工作站。基于它们的UV光谱图案和它们的洗脱时间，来鉴别高度饱和的基础油中的各芳族种类。用于本分析的氨基柱主要基于芳族分子的环数目(或更确切地说双键数目)来区分芳族分子。因此，含有单环芳族化合物的分子将首先被洗脱，然后是多环的芳族化合物按照每分子的双键数目渐增的顺序被洗脱。对于具有相似双键特征的芳族化合物，环上仅有烷基取代的分子要比有环烷基取代的分子洗脱得更快。

各种基础油芳烃由其UV吸收谱进行明确鉴定是通过它们的峰电子跃迁相对于纯模型化合物类似物被全部红移的事实来实现的，该红移程度取决于环体系上的烷基和环烷属取代基的量。众所周知这些红移是芳环中π-电子的烷基离域引起的。由于极少数未取代芳族化合物在润滑剂范围内沸腾，对于要辨别的所有主要芳基，一定程度的红移是预料之中且可观察到。

通过积分色谱图来对洗脱的芳族化合物进行定量，其中该色谱图由对每个通类化合物的优化波长在适当的芳族化合物保留时间窗口上构成，每类芳族化合物的保留时间窗口界限是通过人工评价在不同时间洗脱化合物的各自吸收谱并根据它们类似于模型化合物吸收谱的定性将它们指派为适当的芳族种类来确定的。毫无例外地，在高饱和的APIⅡ类和Ⅲ类润滑剂基础油中仅观察到5类芳族化合物。

IX.HPLC-UV校正

HPLC-UV是用来鉴定甚至含量极低的这些种类芳族化合物。多环芳族化合物的吸收一般比单环芳族化合物的吸收强10-200倍。烷基取代也影响吸收约20％。因此，重要的是使用HPLC来分离和辨别各种芳族化合物并且知道它们是如何有效吸收的。

对5类芳族化合物进行了辨别。除了在最高保留时间的烷基-环烷基-1-环芳烃类和次高保留时间的烷基萘类之间有小的重叠以外，其它所有种类的芳族化合物是基线分离的。用垂线分割法确定共洗脱的1-环和2-环芳族化合物在272nm处的积分界限。首先通过从纯模型化合物混合物根据与取代芳族类似物最相近的的谱峰值吸光度构建Beer定律图来确定每个通类芳族化合物的波长相关响应因子。

例如，基础油中的烷基-环己基苯分子在272nm处显示出清楚的峰值吸光度，这对应于未取代的1,2,3,4-四氢化萘模型化合物在268nm处发生的同一((受禁)跃迁。基础油样品中烷基-环烷基-1-环芳烃的浓度是通过假设烷基-环烷基-1-环芳烃在272nm处的摩尔吸光度响应因子近似等于由Beer定律图计算的1,2,3,4-四氢化萘在268nm处的摩尔吸光度来计算的。芳族化合物的重量百分比浓度是通过假设每一类芳族化合物的平均分子量近似等于整个基础油样品的平均分子量来计算的。

此校正方法可通过采用耗尽HPLC色谱直接从润滑剂基础油中分离出1-环芳族化合物来进一步得到改进。直接用这些芳族化合物进行校正消除了使用模型化合物的假设和不确定性。如所预期的，分离出的芳族化合物样品因其是更高度取代的而具有比模型化合物更低的响应因子。

更具体地说，为精确校正HPLC-UV方法，使用Waters半制备HPLC单元从基础油本体中分离出取代的苯芳族化合物。将10g样品按1:1稀释于正己烷中，并注射入氨基键合硅胶柱，5cm×22.4mm ID保护柱，然后是两个8-12微米氨基键合硅胶颗粒的25cm×22.4mm ID柱((生产上Rain in Instruments，Emeryville，California)，流速18ml/分钟的正己烷作为流动相。根据来自设定265nm和295nm的双波长UV检测器的检测器响应，将色谱柱洗脱液分级。收集饱和物组分直到265nm吸光度显示0.01吸光度单位的变化，这是单环芳族化合物开始洗脱的信号。收集单环芳族化合物组分直到265nm和295nm之间的吸光度之比降到2.0，这表明双环芳族化合物开始洗脱。单环芳族化合物组分的提纯和分离是通过将单环芳族化合物组分再次进行色谱处理而分离出因HPLC柱过载而导致的“拖尾”饱和物组分来进行的。

这样提纯的芳族“标样”显示，相对于未取代的1,2,3,4-四氢化萘，烷基取代使摩尔吸光度响应因子降低约20％。

X.用NMR确认芳族化合物

提纯的单环芳族标样中芳族官能团的重量百分比用长时间C¹³NMR分析来确认。NMR比HPLC UV更容易校正，因为它简单地测量芳族碳，所以其响应不依赖于所分析的芳族化合物种类。通过已知的高饱和润滑剂基础油中95-99％的芳族化合物是单环芳族化合物，将NMR结果从芳族碳％换算成芳族分子％(为了与HPLC-UV和D2007一致)。

需要有高功率、长时间和良好基线分析来精确地测量低至0.2％芳族分子的芳族化合物。

更具体地说，为了能用NMR精确地测量低含量的所有具有至少一个芳族官能团的分子，要修改D5292-99标准的方法以给出500:1的最小碳灵敏度(通过ASTM标准实施规程E386)。采用在10-12mm Nalorac探针的400-500MHz NMR上进行15小时持续运行。使用AcornPC积分软件来定义基线形状并一致地积分。在运行中改变一次载波频率，以避免由脂族峰在芳族区域成像所造成的非自然信号。通过在所述载波谱的两侧进行摄谱，分辨率得以显著改善。

XI.发动机油组合物

基础油是润滑剂组合物的最重要组分，通常占润滑剂组合物的70％以上。润滑剂组合物包括基础油和至少一种添加剂。润滑剂组合物可用于汽车、柴油机、轮轴、变速箱和工业应用。润滑剂组合物必须符合由有关治理组织所定义的其预期应用的规范要求。

可与基础油调混以提供润滑剂组合物的添加剂包括旨在改进润滑剂组合物选定性质的添加剂。典型的添加剂包括例如抗磨剂、极压剂、清净剂(如含有金属的清净剂)、分散剂(如无灰分散剂)、抗氧剂、倾点下降剂、粘度指数改进剂(VII)、粘度改进剂、摩擦改进剂、破乳剂、消泡剂、抑制剂(如抗蚀剂、防锈剂等)、密封膨胀剂、乳化剂、润湿剂、润滑性改进剂、金属钝化剂、胶凝剂、粘合剂、杀菌剂、流体损失添加剂、着色剂等。添加剂的加入形式可以是包含各种添加剂的添加剂包。

分散剂：分散剂用来使因使用过程中氧化产生的不溶性物质保持悬浮以防止在金属部件上的淤泥絮凝和沉淀或沉积。分散剂也可起到通过防止润滑油中大污染物粒子的增长来减小润滑油粘度变化的作用。分散剂的实例包括无灰分散剂(无金属)。无灰分散剂通常包含具有能够使待分散的粒子结合的官能团的油溶性聚合物烃主链。无灰分散剂的代表性的实例包括但不限于胺类、醇类、酰胺类或通过桥接基团连接到聚合物骨架上的酯极性部分。

无灰分散剂可选自油溶性长链烃取代的单或二羧酸或其酸酐的盐、酯、氨基酯、酰胺、酰亚胺和噁唑啉，长链烃、具有直接连接的多胺的长链脂族烃的硫代羧酸酯衍生物，以及由长链取代酚与甲醛和聚亚烷基多胺缩合而形成的Mannich缩合产物。羧基类分散剂是包括至少约34个和优选至少约54个碳原子的羧基酰化剂(酸、酐、酯等)与含氮化合物(例如胺类)、有机羟基化合物(例如包括单羟基和多羟基醇的脂族化合物或包含酚和萘酚的芳族化合物)和/或碱性无机材料的反应产物。这些反应产物包括酰亚胺类、酰胺类和酯类，例如琥珀酰亚胺。

其它适用的无灰分散剂还可以包括胺分散剂，它是高分子量的脂族卤化物与胺、优选多亚烷基多胺的反应产物。其它实例还可以包括“Mannich分散剂”，这是其中烷基含有至少30个碳原子的烷基酚与醛(尤其是甲醛)和胺(尤其是多亚烷基多胺)的反应产物。此外，无灰分散剂甚至可以包括后处理的分散剂，是通过将羧基类、胺类或Mannich类分散剂与诸如二巯基三唑、脲、硫脲、二硫化碳、醛、酮、羧酸、烃取代的琥珀酸酐、腈环氧化物、硼化合物等的试剂进行反应获得的。适用的无灰分散剂可以是聚合型的，它们是油溶性单体如甲基丙烯酸癸酯、乙烯基癸基醚和高分子量烯烃与含极性取代基的单体的互聚物。其它适用的无灰分散剂还可以包括碳酸亚乙酯处理过的衍生自数均分子量约2300Dalton聚异丁烯的双琥珀酰亚胺(“PIBSA 2300”)。

粘度指数改进剂(改性剂):通过在其中以发动机油最终重量的0.3-25wt％的量引入用作粘度改进剂(VM)或粘度指数改进剂(Ⅶ)的某些聚合物可增加或改进发动机油基料的粘度指数。实例包括但不限于烯烃共聚物如乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、水合苯乙烯-异戊二烯共聚物、聚丁烯、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯基吡咯烷酮与甲基丙烯酸酯共聚物和分散剂型粘度指数改进剂。这些粘度改进剂可任选地与接枝材料如马来酸酐进行接枝且所述接枝材料可与例如胺、酰胺、含氮杂环化合物或醇进行反应以形成多功能的粘度改进剂(分散剂-粘度改性剂)。

粘度改进剂的其它实例包括星形聚合物(例如包括异戊二烯/苯乙烯/异戊二烯三嵌段的星形聚合物)。还有一些粘度改进剂的其它实例包括低Brookfield粘度和高剪切稳定性的聚烷基(甲基)丙烯酸酯，具有高Brookfield粘度和高剪切稳定性的分散剂性质的官能化聚烷基(甲基)丙烯酸酯、重均分子量700-2500的Dalton聚异丁烯及它们的混合物。

摩擦改进剂：润滑油组合物中可包括至少一种摩擦改性剂(例如含硫的钼化合物)。某些含硫有机钼化合物已知在润滑油组合物中能改进摩擦性，同时也提供抗氧剂和抗磨剂的性质。油溶性有机钼化合物的实例包括钼琥珀酰亚胺配合物、二硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯、二硫代亚磷酸酯、黄原酸酯、硫代黄原酸酯、硫化物等以及它们的混合物。

其它实例包括至少一种叔羟基胺的单、二或三酯和脂肪酸作为摩擦改性燃油经济性添加剂。其它实例选自琥珀酰胺酸、琥珀酰亚胺和它们的混合物。其它实例选自脂族脂肪胺、醚胺、烷氧基化的脂族脂肪胺、烷氧基化醚胺、油溶性脂族羧酸、多元醇酯、脂肪酸酰胺、咪唑啉、叔胺，烃基琥珀酸酐或与氨或伯胺反应的酸和它们的混合物。

密封膨胀剂：密封修复剂也称为密封膨胀剂剂或密封奶嘴。它们通常用于润滑剂或添加剂组合物以确保良好的弹性体密封并防止密封件过早失效和泄漏。密封膨胀剂可选自油溶性的、饱和的、脂族或芳族烃酯如邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)、含脂族醇如十三醇的矿物油、与烃基取代酚组合的三亚磷酸酯酯和癸二酸二(2-乙基己酯)。

腐蚀抑制剂(抗蚀剂)：加入这些添加剂一般是为了减少的量包含在发动机油中的金属部件的劣化，用量约为0.02-1wt％。实例包括二烷基二硫代锌，磷硫化烃和磷硫化烃与碱土金属氧化物或氢氧化物反应所得到的产物，所述反应优选在烷基化酚或烷基化酚硫酯存在下进行。防锈剂或抗蚀剂可以是一种非离子型聚氧乙烯表面活性剂。非离子型聚氧乙烯表面活性剂包括但不限于聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯高级醇醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯辛基硬脂酰醚、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇单油酸酯和聚乙二醇单油酸酯。防锈剂或抗蚀剂也可是其它化合物。例如包括硬脂酸及其它脂肪酸、二羧酸、金属皂、脂肪酸胺盐、重磺酸的金属盐、多元醇的部分羧酸酯和磷酸酯。防锈剂可以是硬脂酸钙盐。.

清净剂：在发动机油组合物中，含金属或成灰清净剂的功能既是减少或去除沉淀的清净剂又是酸中和剂或防锈剂，从而减少磨损和腐蚀并延长发动机寿命。清净剂通常包括具有长的疏水性尾的极性头，所述极性头包括酸性有机化合物的金属盐。

发动机油组合物可以包含一或多种清净剂，它们通常是盐(例如高碱性盐、高碱值盐或高碱性材料)，是单相的均匀牛顿体系，特征在于金属含量超过按照金属与要与金属反应的特定酸性有机化合物的化学计量值。发动机油组合物可包含至少一种羧酸盐清净剂。羧酸盐清净剂例如水杨酸盐可通过芳族羧酸与合适的金属化合物如氧化物或氢氧化物进行反应来制备。发动机油组合物可包含至少一种高碱性清净剂。高碱性清净剂的实例包括但不限于磺酸钙、酚钙、水杨酸钙、硬脂酸钙和它们的混合物。高碱性清洁剂可以是弱高碱性(例如总碱值(TBN)低于50)。适用的高碱性清净剂可选是强高碱性(例如TBN高于约150)或中高碱性(例如TBN为50-150)。润滑油组合物可包含多于一种高碱性洗涤剂，可以全部是低TBN清净剂、全部是高TBN清净剂或这两种类型的混合。其它适用于润滑油组合物的清净剂包括“混合型”清净剂如酚盐/水杨酸盐、磺酸盐/酚盐、磺酸盐/水杨酸盐、磺酸盐/酚盐/水杨酸盐等。所述组合物可包括由烷基苯和发烟硫酸、酚盐(强高碱性、中高碱性或弱高碱性)、高碱性酚盐硬脂酸盐、酚盐、水杨酸盐、膦酸盐、硫代磷酸盐、磺酸盐、羧酸盐、离子表面活性剂和磺酸盐等制成的清净剂。

氧化抑制剂/抗氧剂：氧化抑制剂或抗氧剂降低了矿物油在使用过程中变质的趋势，氧化变质可以通过润滑剂中的油泥、金属表面上的类漆膜沉积以及粘度的增大表现出来。发动机油组合物可包含约50ppm-5.00wt％的至少选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或它们的组合的抗氧剂。抗氧剂量可在0.10-3.00wt％之间。抗氧剂量可在约0.20-0.80wt％之间。所用抗氧剂的一个实例是二-C₈-二苯胺，用量约为油组合物总重量的0.05-2.00wt％。抗氧剂的其它实例包括MoS和Mo氧化物化合物。

抗氧剂的其它实例包括受阻酚、带有C₅-C₁₂烷基侧链的烷基酚硫酯的碱土金属盐、壬基酚硫化钙、油溶性酚盐和硫化酚盐、磷硫化或硫化烃或酯、磷酯、硫代氨基甲酸酯、本领域已知的油溶性铜化合物、苯基萘基胺如苯二胺、吩噻嗪、二苯基胺、二芳基胺、苯基-α-萘胺、2,2'-二乙基-4,4'-二辛基二苯胺、2,2'-二乙基-4-叔辛基二苯胺、带有C₅-C₁₂烷基侧链的烷基酚硫酯的碱土金属盐如壬基酚硫化钙、叔辛基苯酚硫化钡、二烷基二硫代磷酸锌二烷基、二辛基苯基胺、、苯基-α-萘胺和它们的混合物。这些抗氧化剂中的一部分还起到抗蚀剂功能。其它适用的同时也可作为抗磨剂的抗氧剂包括双烷基二硫代噻二唑如2,5-双-辛基二硫代噻二唑。

消泡剂：发动机油可包括用量范围约5-50ppm的消泡剂(泡沫抑制剂)。实例包括用于泡沫控制的甲基丙烯酸烷基酯的聚合物、二甲基硅氧烷聚合物以及聚硅氧烷类型的泡沫抑制剂如硅油和聚二甲基硅氧烷。消泡剂可以是聚二甲基硅氧烷和氟硅氧烷的混合物。消泡剂的另一实例可以是丙烯酸酯聚合物消泡剂，氟硅氧烷消泡剂与丙烯酸酯消泡剂的重量比范围约3:1-1:4。消泡剂的另一实例可以是消泡有效量的含硅消泡剂，以使硅在发动机油中的总量为至少30ppm。含硅消泡剂可选自氟硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷、直链硅氧烷、环状硅氧烷、支化硅氧烷、硅氧烷聚合物和共聚物、有机硅氧烷共聚物和它们的混合物。

抗磨剂：抗磨剂也可加入到发动机油组合物中。组合物可包括至少一种选自磷酸酯、亚磷酸酯、氨基甲酸酯、酯、含硫化合物和钼配合物的抗磨剂。其它适用的代表性抗磨剂是二烷基二硫代磷酸锌、二芳基二硫代磷酸锌、二硫代氨基甲酸Zn或Mo、亚磷酸酯、胺磷酸酯、硼酸化琥珀酰亚胺、磺酸镁和它们的混合物。组合物可包括至少一种二烃基二硫代金属作为抗磨剂和抗氧剂，用量为约0.1-10wt％。所述金属可以是碱金属或碱土金属或是铝、铅、锡、钼、锰、镍或铜。.

极压剂：发动机油组合物可包括极压剂。实例包括碱土金属硼酸化极压剂和碱金属硼酸化极压剂。其它实例包括硫化烯烃、二烷基-1-二硫代磷酸锌(伯烷基，仲烷基和芳基型)、二苯基硫醚、三氯硬脂酸甲酯、氯化萘、氟代烷基聚硅氧烷、环烷酸铅、中和或部分中和的磷酸盐，二硫代磷酸盐和无硫磷酸盐。

一些上述添加剂可以提供多重效果，因此，例如单一添加剂可以充当分散剂以及氧化抑制剂。这些多官能添加剂是众所周知的。此外，当发动机油组合物含有一或多种上述添加剂时，各添加剂通常是以能使该添加剂提供其所期望功能的量调混入基础油中。最好但并非必需地，制备一或多个包括添加剂的添加剂浓缩物(浓缩物有时被称为“添加剂包”)，由此可将几种添加剂同时加入油中以形成最终的油组合物。成品组合物可使用约0.5-30wt％的浓缩物，其余则为润滑粘度油。各组分可以任何顺序进行调混且可以多组分组合形式进行调混。

定义和术语

以下术语将用于整个说明书并具有以下含义，除非另有说明。

术语“Ⅰ类基础油”包含少于90％饱和物和/或大于0.03％的硫并且粘度指数大于或等于80且小于120，采用美国石油协会出版物1509的表E-1中规定的ASTM方法测定。

术语“Ⅱ类基础油”是指包含大于或等于90％的饱和物和小于或等于0.03％的硫并且粘度指数大于或等于80且小于120的基础油，采用美国石油协会出版物1509的表E-1中规定的ASTM方法测定。

术语“Ⅱ+类基础油”是指粘度指数大于或等于110且小于120的Ⅱ类基础油。

术语“Ⅲ类基础油”是指包含大于或等于90％的饱和物和小于或等于0.03％的硫并且粘度指数大于或等于120的基础油，采用美国石油协会出版物1509的表E-1中规定的ASTM方法测定。

术语“费托衍生的”是指源自于费托工艺的某一阶段或者在某一阶段通过费托工艺生产的产物、馏分或原料。

术语“石油衍生的”是指源自蒸馏石油原油的塔顶蒸气和不可气化残留部分的渣油燃料的产物、馏分或进料。石油衍生的产物、馏分或进料源可来自于气田冷凝物。

术语“多级发动机油”是指发动机油的粘度/温度特性在SAE J300的两个不同SAE编号限值范围内。本发明涉及我们的发现，即可由具有限定环烷属官能团含量的费托基础油，将其与降倾点基础油调混组分和添加剂包进行调混来制备符合2009年修订的SAE J300规格、包括MRV粘度规格要求的多级发动机油。

高链烷属蜡是指具有高含量正构链烷烃，通常大于40wt％、优选大于50wt％和更优选大于75wt％且小于100wt％或99wt％。高链烷属蜡包括疏松石蜡、去油疏松石蜡、精制脚子油、蜡状润滑剂残油液、正构链烷属蜡、NAO石蜡、在化学装置工艺中生产的蜡、去油的石油衍生蜡、微晶蜡、费-托蜡和它们的混合物。

术语“衍生自高链烷属蜡”是指来自于高链烷属蜡或者在某一阶段由其生产的产品、馏分或原料。

芳烃是指包含至少一组共享不受干扰离域电子云原子的任何烃化合物，其中该组原子内的离域电子数量对应于Huckel规则的4n+2方案(例如，对于6个电子来说，n＝1等)。代表性实例包括但不限于苯、联苯、萘等。

具有环烷属烃官能团的分子是指含有单环或者稠合多环饱和烃基作为一或多个取代基的任何分子。环烷属基团可任选地用一或多个、优选1-3个取代基取代。代表性实例包括但不限于环丙基、环丁基、环己基、环戊基、环庚基、十氢萘、八氢萘、(十五烷-6-基)环己烷、3,7,10-三环己基十五烷、十氢-1-(十五烷-6-基)萘等。

具有单环烷属官能团的分子是指具有3-7个环碳的单环饱和烃基的任何分子，或者用一个具有3-7个环碳的的单环饱和烃基取代的任何分子。环烷属基团可任选用一或多个、优选1-3个取代基取代。代表性实例包括但不限于环丙基、环丁基、环己基、环戊基、环庚基、(十五烷-6-基)环己烷等。

具有多环烷属官能团的分子是指具有两或多个稠环的稠合多环饱和烃环基任何分子，或者用一或多个具有两或多个稠环的稠合多环饱和烃环基团取代的任何分子，或者用多于一个具有3-7个环碳的单环饱和烃基取代的任何分子。稠合多环饱和烃环基团通常是两个稠环的基团。环烷属基团可任选用一或多个，优选1-3个取代基取代。代表性实例包括但不限于十氢萘、八氢萘、3,7,10-三环己基十五烷、十氢-1-(十五烷-6-基)萘等。

Brookfield粘度：ASTM D 2983-04a用于测定低温下机动车润滑油的低剪切速率粘度。自动变速箱油、齿轮油、扭矩和牵引液和工业和机动车液压油的低温、低剪切速率粘度通常规定是用Brookfield粘度表示。

运动粘度是重力下流体流动阻力的量度。许多基础油、由基础油制成的润滑剂组合物和设备的正确操作都与要使用流体的合适粘度相关。运动粘度是用ASTM D 445-06法测定的。结果以mm²/s报告。

粘度指数(VI)是一个由实验确定的无单位数值，表示温度变化对油的运动粘度的影响。粘度指数是用ASTM D2270-04法测定的。

倾点是在小心控制的条件下基础油样品开始流动时的温度的量度。倾点可按ASTMD 5950-02中所述方法测定。结果以摄氏度报告。许多商业基础油对倾点有规格要求。当基础油具有低的倾点时，它们还可能具有其它良好的低温性能，例如低浊点、低冷滤堵塞点和低温启动粘度。

Noack挥发度通常是按ASTM D 5800-05程序B测定的。计算Noack粘度的更方便方法且与ASTM D 5800-05非常相关的一种方法是按ASTM D6375-05使用热重分析仪(TGA)试验。除非另有说明，在本公开中全文使用TGA Noack挥发度。

本文所公开的润滑剂组合物的基础油在低温和高剪切下还具有优异的粘度性质，这使得它们在多级发动机油非常有用。冷启动模拟机表观粘度(CCS VIS)是用来测量基础油在低温和高剪切下粘测性能的试验。用来确定CCS VIS的测试方法是ASTM D5293-02。结果以mPa·s报告。已发现CCS VIS与低温发动机启动相关。汽车发动机油的最大CCSVIS的规格要求是由2009年修订的SAE J300定义的，0W SAE粘度等级机油的最大CCS VIS是-35℃下6200mPa·s。

涉及可泵送机制的微型旋转粘度计(MRV)试验即ASTM D 4684-07是低剪切速率的量度。缓慢的样品冷却速度是该方法的关键特征。将样品预处理以具有规定的热历史，包括加热、缓慢冷却和浸泡循环。MRV测量表观屈服应力，如果它大于阈值，则表明会有潜在的气缚泵送失败问题。高于一定的粘度(目前是由SAE J300 2009定义的60000mPa·s)，油可能会因所谓的“受限流动”行为的机制而无法泵送。例如，SAE 0W油要求-40℃下最大粘度为60000mPa·s，无屈服应力。此方法还测量了剪切速度1-50s^-1条件下的表观粘度。

高温高剪切速率粘度(HTHS)是模仿点火式内燃机中高负荷滑动轴承条件，一般是150℃下1百万秒^-1条件下流体流动阻力的量度。相比100℃下低剪切速度运动粘度，HTHS是高温下使用指定润滑剂时如何操作发动机的更好指标。HTHS值与轴承内油膜厚度直接相关。SAE J3002009包含了采用ASTM D4683、ASTM D4741或ASTM D5481测量的HTHS的现有技术规格。SAE 20粘度等级的发动机油例如要求HTHS最低值为2.6mPa·s。

扫描Brookfield粘度：ASTM D5133-05用来测量发动机油的低温低剪切速率下粘度/温度相关性。发动机油的低温、低剪切粘测行为决定了冷启动后机油是否有足量润滑剂流入油箱入口滤网，然后进入油泵，然后进入发动机需要足润滑的位置以快速或最终防止发动机损害。ASTMD5133-05，即扫描Brookfield粘度技术是以恒定1℃/小时的冷却速率测量样品的Brookfield粘度。如同MRV，ASTM D5133-05往往与机油的低温泵送能力相关。所述试验报告了凝胶点，定义为样品达到30000mPa·s时的温度。还报告了凝胶指数，定义为从-5℃到最低试验温度的最大粘度增加变化率。客车发动机油的最新API SM/ILSAC GF-4规格要求最高凝胶指数为12。

除非本文另有定义，所用的与本发明相关的科学和技术术语应具有由本领域普通技术人员通常理解的含义。另外，除非上下文另有要求，单数术语应包括复数，并且复数术语应包括单数。更具体地说，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另有明确说明。因此，例如所涉及的“一种脂肪酸”包括多种脂肪酸，等等。此外，说明书和所附权利要求中提供的范围包括两个端点和在端点之间的所有点。因此，2.0-3.0范围包括2.0、3.0和2.0与3.0之间所有点。此外，表示数量、百分比或比例的所有数以及说明书和权利要求书中使用的其它数值都应理解为在所有情形下用术语“约”进行了修饰。本文所用术语“包括”及其语法变体意欲是非限定性的，这样所列项目的叙述不排除其它可替代或可添加到所列项目的类似项目。本文所用术语“包括”是指包括下述项目所指认的元素或步骤，但任何这些元素或步骤并不是排它性的，且实施方案可包括其它元素或步骤。

Mot iva^TM Star 6指具有表1性质的基础油。

表1

Petrobras^TM链烷属中性光亮油30指具有表2性质的基础油。

表2

Petrobras^TM链烷属锭子油09指具有表3性质的基础油。

表3

Chevron^TM 220R指具有表4性质的基础油。

表4

实施例

提供以下实施例来展示本发明的具体实施方案。本领域技术人员应当理解，以下实施例中公开的方法仅代表本发明例示性实施方案。然而，本领域技术人员应当理解，根据本公开内容，所述具体实施方案可做出许多变化且仍能获得相同或类似的结果而不脱离本发明的精神和范围。

实施例1

在第一轮的测试中，进行原配方的KV100(ASTM测试D445)、KV40(ASTM D445)、粘度指数(ASTM D2270)、-25℃下CCS(ASTM D5293)、倾点(ASTM D97)、-30℃下MRV(ASTM D4684)测试。对仅改动％PPD用量的另外配方进行了测试。表5示出了配方和测试结果。

表5

实施例2

在第二组测试中，对原配方再次进行扫描Brookfield粘度(ASTM D5133)、微型旋转粘度计(ASTM 5133)和倾点测试。对基础油比例调整为含20％Ⅱ类油的两个另外配方进行了测试。配制了如表6所示的用20wt％Ⅱ类油且没有PPD的第四个配方。

表6

NYS的定义是“无屈服应力”N/A的定义是“没有”.

表5和6中的结果表明：含Ⅱ类基础油的配方的冷流性要比没有Ⅱ类基础油的原配方的好。更值得注意的是，原配方中加入Ⅱ类基础油消除了屈服应力，无需额外的PPD。虽然加入Ⅱ类基础油并没有消除使用一些PPD的需求，但在含PPD的配方中加入Ⅱ类基础油被证明是消除MRV屈服应力的最佳解决方案。

还有，Ⅱ类基础油的加入降低了的-30℃下MRV粘度在且倾点略有降低。所以，除了可消除MRV屈服应力外，加入Ⅱ类基础油还有助于配方更可靠地满足MRV粘度和倾点的规格要求。

总之，有几个可能的原因使MRV得以改善。我们推测，Ⅱ类基础油还破坏了蜡结构。或许这可能导致形成会干扰现有蜡结构的另外蜡结构。或者，PPD在兼有Ⅰ类和Ⅱ类基础油的溶液中兼容性更好。

所有专利、专利申请和公开出版物通过引用并入本发明供参考，引用程度如同指定和单独地将每一专利、专利申请和公开出版物引入供参考一般。

本文所述具体实施方案旨在一对一地例示本发明的各个方面，本发明并不受限于此范围，且功能上等同的方法和组分都归属于本发明范围内。实际上，除了本文所示出和描述的，本领域技术人员可从前面的描述中对本发明的各种修改显而易见，这些修改意欲落入所附权利要求的范围之内。

Claims

1.多级发动机油，包括：

(a)第一基础油，包括：至少55wt％的具有链烷属官能团的分子，至少25wt％的具有环烷属官能团的分子，所述具有链烷属官能团的分子的百分重量与所述具有环烷属官能团的分子的百分重量之比为2，沸程359-490℃之间，VI96-106之间，闪点190-228℃之间，100℃运动粘度3.0-7.0cSt之间，和40℃运动粘度24-34cSt之间；

(b)第二基础油,其中所述第二基础油是II类基础油；和

(c)添加剂包,

其中所述多级发动机油包括30-50wt％之间的第一基础油和10-30wt％之间的第二基础油并且所述多级发动机油具有-30℃下小于50000的MRV且没有屈服应力；Noack挥发度小于15wt％；扫描Brookfield粘度40000-50000cP之间；和倾点-39至-46℃之间。

2.权利要求1的多级发动机油，其中所述第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程370-530℃，VI90-110之间，Noack挥发度6.0-16wt％之间，100℃运动粘度4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度36-50cSt之间，闪点202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS3200-3800cP之间，且倾点-8至-17℃之间。

3.权利要求1的多级发动机油，其中所述第二基础油包括：沸程355-553℃，VI90-105之间，Noack挥发度7.0-17wt％之间，100℃运动粘度4.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度35-51cSt之间，闪点206-235℃之间，总芳族化合物少于2.5wt％，-20℃下CCS VIS2900-4200cP之间，且倾点-9至-18℃之间。

4.按权利要求2或3的多级发动机油，进一步包括第三基础油，其包括：VI85-98之间，100℃运动粘度1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度6.0-14cSt之间，闪点150-172℃之间，且倾点0至-6℃之间。

5.权利要求4的多级发动机油，其中所述多级发动机油包括5-20wt％的第三基础油。

6.权利要求2的多级发动机油，其中所述第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30并且所述第二基础油是Chevron^TM 220R。

7.权利要求3的多级发动机油，其中所述第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30并且所述第二基础油是Motiva^TM Star 6。

8.权利要求5的多级发动机油，其中所述第三基础油是Petrobras^TM链烷属锭子油09。

9.权利要求2的多级发动机油，其中

所述第一基础油包括：至少60wt％的具有链烷属官能团的分子，至少28wt％的具有环烷属官能团的分子，VI99-103之间，闪点198-220℃之间，100℃运动粘度4.0-6.0cSt之间，和40℃运动粘度在26-32cSt之间；

所述第二基础油包括：VI100-104之间，Noack挥发度8.0-13wt％之间，100℃运动粘度5.0-8.0cSt之间，40℃运动粘度39-47cSt之间，闪点208-234℃之间，总芳族化合物少于0.8wt％，-20℃下CCS VIS3300-3700cP之间，且倾点-11至-14℃之间；并且所述多级发动机油进一步包括

第三基础油，包括：VI88-95之间，100℃运动粘度2.0-3.0cSt之间，闪点158-164℃之间，且倾点-1至-4℃之间，和

其中所述多级发动机油包括49.2wt％的所述第一基础油、20wt％的所述第二基础油和13wt％的所述第三基础油。

10.权利要求3的多级发动机油，其中

所述第二基础油包括：VI94-102之间，Noack挥发度10-14wt％之间，100℃运动粘度5.5-7.5cSt之间，40℃运动粘度39-47cSt之间，闪点211-229℃之间，总芳族化合物少于2wt％，-20℃下CCSVIS3100-3900cP之间，且倾点-11至-16℃之间；并且所述多级发动机油进一步包括

11.按权利要求9或10的多级发动机油，其中所述添加剂包包括：

a)5-15wt％清净剂和分散剂；

b)3-9wt％非分散剂的粘度改进剂；

c)0.5-2wt％减摩化合物；

d)0-0.5wt％倾点下降剂；和

e)0.001-0.008wt％之间的破乳剂。

12.权利要求1的多级发动机油，满足SAE粘度等级10W-30发动机油规格要求。

13.权利要求1的多级发动机油，其Noack挥发度小于10wt％。

14.权利要求1的多级发动机油，满足SAE粘度等级0W-XX、5W-XX或10W-XX发动机油规格要求，其中XX代表整数20、30或40。

15.多级发动机油，包括：

(a)第一基础油，包括：至少55wt％的具有链烷属官能团的分子，至少25wt％的具有环烷属官能团的分子，所述具有链烷属官能团的分子的百分重量与所述具有环烷属官能团的分子的百分重量之比为2，沸程359-490℃，VI96-106之间，闪点190-228℃之间，100℃运动粘度3.0-7.0cSt之间，和40℃运动粘度24-34cSt之间,其中所述第一基础油是I类基础油；和

(b)第二基础油，其中所述第二基础油是II类基础油，其中所述多级发动机油包括30-50wt％之间的第一基础油和10-30wt％之间的第二基础油。

16.权利要求15的多级发动机油，其中所述第二基础油包括：具有连续碳原子数的烃，沸程370-530℃，VI90-110之间，Noack挥发度6.0-16wt％之间，100℃运动粘度4.0-9.0cSt之间，40℃运动粘度36-50cSt之间，闪点202-240℃之间，总芳族化合物少于1wt％，-20℃下CCS VIS3200-3800cP之间，且倾点-8至-17℃之间。

17.权利要求15的多级发动机油，其中所述第一基础油是Petrobras^TM链烷属中性光亮油30并且所述第二基础油是Chevron^TM 220R。

18.权利要求15的多级发动机油，其-30℃下MRV小于50000且没有屈服应力。

19.权利要求15的多级发动机油，其Noack挥发度小于10wt％。

20.权利要求15的多级发动机油，满足SAE粘度等级0W-XX、5W-XX或10W-XX发动机油规格要求，其中XX代表整数20、30或40。

21.权利要求15的多级发动机油，其中所述多级发动机油具有

a)-30℃下小于50000的MRV且没有屈服应力；

b)Noack挥发度小于15wt％；

c)扫描Brookfield粘度40000-50000cP之间；和

d)倾点-39至-46℃之间。

22.权利要求15的多级发动机油，进一步包括第三基础油，其包括：VI85-98之间，100℃运动粘度1.0-4.0cSt之间，40℃运动粘度6.0-14cSt之间，闪点150-172℃之间，且倾点0至-6℃之间。