CN110099983B - 具有高链烷烃含量的无浑浊基础油 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点降低至低于0℃的方法，其中所述方法包括使所述基础油经历浊点降低步骤，所述步骤包括将所述基础油添加到溶剂混合物以获得溶剂处理混合物，其中所述溶剂混合物包含链烷烃石脑油馏分和共溶剂；并且对所述溶剂处理混合物进行溶剂脱蜡步骤。

Description

具有高链烷烃含量的无浑浊基础油
技术领域
本发明涉及一种用于降低具有高链烷烃含量的基础油的浊点的方法。
背景技术
美国石油学会(API)提供了一种普遍接受的基础油分类方法，根据所述方法，基础油根据其硫含量、饱和化合物/链烷烃含量并且根据其粘度指数分为五组。I类基础油包含大于0.03％的硫，小于90％的饱和化合物/链烷烃含量，并且具有80至120范围内的粘度指数。相比之下，II类基础油包含小于0.03％的硫，大于90％的饱和化合物/链烷烃含量，并且具有80至120范围内的粘度指数。另一方面，III类基础油的粘度指数大于120，即使其硫饱和化合物/链烷烃含量与II类基础油在相同的范围内。I类、II类和III类基础油的进一步区别在于，I类基础油经过溶剂精制，II类基础油经过加氢处理，并且III类基础油经过加氢裂化，所述两个过程引起III类的饱和化合物/链烷烃含量增加超过I类和II类，并且I类超过I类。IV类基础油是聚α-烯烃，并且V类包括不属于I至IV类的所有基础油。
基础油可能存在非所期望的蜡质浑浊。这种蜡质浑浊通常归因于存在长碳链链烷烃，并且其存在会例如通过改变其粘度或通过堵塞硬件组件而对基础油的预期润滑功能产生不利影响。
蜡质浑浊可以通过多种方式推断或测量，例如根据标准测试方法‘ASTM D4176-04’。虽然最初ASTM D4176-04是针对燃料设定的，但其也是一种可以通过提供一定数字等级的浑浊外观用于基础油的相关标准测试方法。通过ASTM D4176-04测试的样品符合所谓的‘澄清明亮’标准。
为了符合‘澄清明亮’的标准，浑浊的基础油需要通过脱蜡过程来降低其浊点。
可以通过用一种或多种溶剂处理浑浊基础油，或者通过对浑浊基础油进行化学处理来进行脱蜡，其中造成浑浊的异构化不充分的长碳链链烷烃被催化异构化/裂化以将其转化成不造成任何浑浊的分子。
溶剂脱蜡具有优于催化脱蜡的优点，因为其实施起来不太复杂，可以使用成本较低的硬件。
WO02070627和WO2009080681描述了溶剂和催化脱蜡的示例性方法。
溶剂脱蜡是所属领域技术人员众所周知的并且涉及混合一种或多种溶剂和/或蜡沉淀剂与基础油或基础油前体馏分，并且将混合物冷却到-10℃至-40℃范围内，优选-20℃至-35℃范围内的温度，以将蜡与油分离。含有蜡的基础油然后通常会通过物理分离步骤，如过滤或离心取出，以从所述基础油或基础油前体馏分除去沉淀的蜡晶体。作为最后一步，可以通过如蒸馏的方法将混合物从基础油中除去。
可用于溶剂脱蜡方法的溶剂的实例是C3-C6酮(例如甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮以及其混合物)、C6-C10芳香族烃(例如甲苯)、酮和芳香族化合物(例如MEK和甲苯)的混合物、自动制冷剂溶剂，如液化的通常为气态的C2-C4烃，如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及其混合物。通常优选MEK和甲苯，或MEK和甲基异丁基酮的混合物。MEK和甲苯的混合物是最优选的。这些和其它合适的溶剂脱蜡方法的实例描述于“《润滑剂基础油和蜡处理(Lubricant BaseOil and Wax Processing)》”,Avilino Sequeira,Jr,Marcel Dekker Inc.,New York,1994,第7章。
不受任何一种理论的束缚，例如，当使用MEK-甲苯混合物时，MEK被认为会诱发蜡晶形成，并且认为甲苯会降低溶剂-基础油混合物的粘度，因此蜡晶可以通过如过滤或离心分离的方法除去，这些方法在低于溶剂-基础油混合物的浊点的温度下进行。然而，甲苯和其它芳香烃开始在更高的饱和化合物/链烷烃含量的基础油中基本上不溶。因此，使用MEK-甲苯使得较高饱和化合物/链烷烃含量的基础油更难以实现充分溶剂脱蜡。
因此，本发明的一个目的是提供一种将具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点降低到/低于0℃的方法。本发明的另一目的是提供用于制备在0℃下仍‘澄清明亮’的具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的方法。
发明内容
因此，本发明提供一种用于将具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点降低至低于0℃的方法，其中所述方法包括对所述基础油进行浊点降低步骤，所述步骤包括将所述基础油添加到溶剂混合物以获得溶剂处理混合物，其中所述溶剂混合物包含链烷烃石脑油馏分和共溶剂；并且对溶剂处理混合物进行溶剂脱蜡步骤。
本发明方法的发明人已经惊奇地发现，包含链烷烃石脑油馏分和共溶剂的溶剂混合物可溶于具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油中，并且从而使其各自的浊点降低到低于0℃。
具体实施方式
本发明涉及一种用于将具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点降低至低于0℃，的方法，其中所述方法包括对所述基础油进行浊点降低步骤，所述浊点降低步骤包括(a)将所述基础油添加到溶剂混合物以获得溶剂处理混合物，其中溶剂混合物包含链烷烃石脑油馏分和共溶剂；和(b)对溶剂处理混合物进行溶剂脱蜡步骤。
就本发明而言，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油可以是具有超过90％饱和化合物/链烷烃含量的基础油，如II类和III类基础油(根据API类别)。合适地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油也可以是具有超过95％饱和化合物/链烷烃含量的基础油。合适地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油也可以是具有98％或更多饱和化合物/链烷烃含量的基础油。
如本文所用，“链烷烃”是指烷烃，并且“饱和化合物”是指不含碳碳双键和碳碳三键的碳化合物。优选地，基础油包含大于90重量％的链烷烃和大于90重量％的饱和化合物。
如前所述，在环境温度下，特别在0℃和更低温度下，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油可能经历非所期望的蜡质浑浊的存在，并且本发明方法的发明人惊奇地发现，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点可以使用石脑油馏分降低至低于0℃。合适地，石脑油馏分是费-托法(Fischer-Tropsch process)衍生的链烷烃馏分。
所属领域已知费-托法能够通过以下步骤从气态烃原料制造链烷烃分子，首先将烃原料分解成一氧化碳和氢气，然后通过将其构建成较大的链烷烃分子，然后对所述较大链烷烃分子进行加氢异构化/加氢裂化，由此除去长链正链烷烃和轻度支化链烷烃和/或重排/异构化成更高度支化的异链烷烃。
所属领域还已知，更高度支化的异链烷烃可以分馏，如通过常压蒸馏，成商业上适用的馏分，如煤油和柴油。
本发明方法的发明人惊奇地发现，石脑油馏分可以从所述常压蒸馏获得，这通常用于将更高度支化的异链烷烃分馏成例如煤油和柴油。
合适地，可以从所述常压蒸馏获得的石脑油馏分包括在环境大气压力下沸点低于200℃的链烷烃分子。优选地，低沸点馏分包括沸点介于35℃与200℃之间，更优选地沸点介于40℃与200℃之间，并且甚至更优选地沸点介于70℃与170℃之间的链烷烃分子，所有沸点都在约环境大气压下。优选地，根据ASTM D6839，根据本发明的链烷烃石脑油馏分包含小于5重量％的芳香族化合物和大于90重量％的链烷烃含量。更优选地，链烷烃馏分包含至少90重量％的链烷烃，至多5重量％的芳香族化合物和至多1重量％的烯烃。甚至更优选地，链烷烃石脑油馏分包含40至50重量％范围内的正链烷烃，50至60重量％范围内的异链烷烃，2至3重量％范围内的环烷烃和0至0.1重量％范围内的芳香族化合物。
合适地，石脑油馏分包含碳链长度高达11的链烷烃分子。
优选地，石脑油馏分包含碳链长度在5至11范围内的链烷烃分子，更优选石脑油馏分包含碳链长度为6至10的链烷烃分子，甚至更优选石脑油馏分包含碳链长度为6至9的链烷烃分子，并且最优选石脑油馏分包含碳链长度为6至8的链烷烃分子。任选地，石脑油馏分可以是碳链长度为7的链烷烃分子，如庚烷。
此外，合适地，石脑油馏分包括碳链长度为6、7和8的链烷烃分子。
合适地，石脑油馏分包含碳链长度为5或6或7或8或9或10或11的链烷烃分子。
合适地，石脑油馏分包含碳链长度为5或6或7或8或9或10或11的链烷烃分子的任何组合的混合物。
石脑油馏分，即碳链长度为5或6或7或8或9或10或11的链烷烃分子的任何组合的混合物的实例可以是例如在至少包含碳链长度为6或7或8或9或10或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为5的链烷烃分子；或至少包含碳链长度为5或7或8或9或10或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为6的链烷烃分子；或者，在至少包含碳链长度为5或6或8或9或10或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为7的链烷烃分子；或者，在至少包含碳链长度为5或6或7或9或10或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为8的链烷烃分子；或至少包含碳链长度为5或6或7或8或10或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为9的链烷烃分子；或者，在至少包含碳链长度为5或6或7或8或9或11的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为10的链烷烃分子；或者，在至少包含碳链长度为5或6或7或8或9或10的链烷烃分子的混合物中，碳链长度为11的链烷烃分子。
在本发明的方法中，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油的浊点降低至低于0℃。
本发明的方法包括以下步骤：对具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油进行浊点降低步骤，所述浊点降低步骤包括使具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物混合，其中所述溶剂混合物包含石脑油馏分和共溶剂，并且对溶剂处理混合物进行溶剂脱蜡步骤。
适当地，共溶剂是甲基乙基酮。合适地，共溶剂也可以是甲基异丁基酮或甲基丁基酮或甲基丙基酮或甲基异丙基酮。
在本发明的方法中，适当地，溶剂混合物中石脑油馏分与共溶剂的重量比分别在70:30重量％至30:70重量％范围内。优选地，溶剂混合物中石脑油馏分与共溶剂的重量比可以分别在60:40重量％至40:60重量％范围内，并且更优选地，溶剂混合物中石脑油馏分与共溶剂的重量比可以分别为50:50重量％。
在本发明的方法中，适当地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物以分别1:3至1:6范围内的重量比在20℃至150℃范围内的温度下提供溶剂处理混合物。
优选地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物混合的重量比分别为1:4。
合适地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物混合的温度可以在30℃至150℃的范围内。
合适地，具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物混合的温度也可以在40℃至120℃的范围内。
在具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油与溶剂混合物混合之后，适当地，溶剂处理混合物冷却至低于至少0℃，得到的混合物包含蜡馏分和脱蜡馏分，其中所述脱蜡馏分包括具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油和溶剂混合物。优选地，溶剂处理混合物冷却至低于-20℃，使能够形成和除去蜡晶体。
优选地，使溶剂处理混合物冷却至低于-20℃，使能够形成和除去蜡晶体。
通过对溶剂处理混合物进行所属领域已知的机械处理而从溶剂处理混合物除去蜡晶体，如通过使用纺丝筒进行过滤过程。
在蜡晶体从溶剂处理混合物除去后，留下脱蜡馏分，其包括具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油和溶剂混合物。
适宜地，所述溶剂混合物通过蒸馏步骤从脱蜡馏分除去，得到浊点低于0℃的具有高饱和化合物/链烷烃含量的基础油。

Claims (7)

1.一种用于将含有大于90重量％的饱和化合物和大于90重量％的链烷烃的基础油的浊点降低至低于0℃的方法，其中所述方法包括：
(a)将所述基础油与溶剂混合物混合以获得溶剂处理混合物，其中所述溶剂混合物由链烷烃石脑油馏分和共溶剂组成，其中所述链烷烃石脑油馏分包含小于5重量％的芳香族化合物和大于90重量％的链烷烃，所述共溶剂是甲基乙基酮或甲基异丁基酮或甲基丁基酮或甲基丙基酮或甲基异丙基酮，和其中所述溶剂混合物中所述链烷烃石脑油馏分与所述共溶剂的重量比在70:30至30:70范围内；
(b)使溶剂处理混合物冷却至低于-20℃，以形成蜡晶体；
(c)从溶剂处理混合物除去蜡晶体，留下包含具有高饱和化合物和链烷烃含量的基础油和溶剂混合物的脱蜡馏分；和
(d)通过蒸馏步骤从脱蜡馏分中除去溶剂混合物，得到浊点低于0℃的具有高饱和化合物和链烷烃含量的基础油。
2.权利要求1所述的方法，其中所述链烷烃石脑油馏分包含含有碳链长度在5到11范围内的链烷烃分子。
3.权利要求1或2所述的方法，其中所述链烷烃石脑油馏分包含碳链长度为6、7和8的链烷烃分子。
4.权利要求1或2所述的方法，其中所述链烷烃石脑油馏分包含碳链长度为5或6或7或8或9或10或11的链烷烃分子的任何组合的混合物。
5.权利要求1或2所述的方法，其中所述共溶剂是甲基乙基酮。
6.权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂混合物中所述链烷烃石脑油馏分与所述共溶剂的重量比在60:40至40:60范围内。
7.权利要求1或2所述的方法，其中所述基础油与所述溶剂混合物以1:3至1:6范围内的重量比在20℃至150℃范围内的温度下混合，以提供溶剂处理混合物。
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