DE112006003445B4

DE112006003445B4 - Verfahren zur Herstellung und Zusammensetzung eines besseren Schmiermittels oder einer Schmiermittel-Mischkomponente

Info

Publication number: DE112006003445B4
Application number: DE112006003445.6T
Authority: DE
Inventors: Saleh Elomari; Russell Krug
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: CN101360701B; JP2009520104A; AU2006333302C1; US20070142685A1; KR101365401B1; CN101360701A; WO2007078594A3; BRPI0620233A2; KR20130088176A; ZA200906662B; US7572944B2; JP4950216B2; KR20080079316A; WO2007078594A2; BRPI0620233B1; JP5345713B2; US8115040B2; JP2012111954A; AU2006333302B2; DE112006003445T5

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels oder einer Schmiermittel-Komponente, umfassend: Oligomerisieren einer Beschickung, die ein oder mehrere Olefine in einer Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone aufweist, bei Oligomerisierungsbedingungen, so dass man ein Oligomer erhält; Alkylieren des Oligomers in Anwesenheit eines Isoparaffins, in einer Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone bei Alkylierungsbedingungen und in Gegenwart einer Brönsted-Säure, so dass man ein alkyliertes Oligomer-Produkt erhält, mit einem Trübungspunkt kleiner –50°C, einer Viskositätszahl von mindestens 134 und einem Unterschied zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 225°F gemäß SIMDIST.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Olefinoligomere und relativ langkettige Olefine können bei der Herstellung von hochwertigen Schmiermittelkomponenten oder Mischkomponenten verwendet werden. Ein Problem mit dem Gebrauch der Olefinoligomere bei einer der oben genannten Verwendungen ist, dass die olefinische Doppelbindung nicht unbedingt gewünscht wird. Olefinische Doppelbindungen verursachen Probleme bei Kraftstoffen und in den Schmiermitteln. Olefinoligomere können weiter oligomerisieren, und ”Gummi”-Ablagerungen im Kraftstoff bilden. Olefine im Kraftstoff führen auch zu Problemen bei der Luftqualität. Olefine können auch oxidieren, was ein besonderes Problem bei Schmiermitteln sein kann. Ein Weg zur Minderung des Problems ist, einige oder alle Doppelbindungen zu hydrieren, so dass man gesättigte Kohlenwasserstoffe erhält. Ein Verfahren hierzu wird in der veröffentlichten US-Anmeldung US 2001/0001804 beschrieben, die hierin vollinhaltlich aufgenommen ist. Mit Hilfe der Hydrierung lässt sich die Konzentration der Olefine im Schmiermittel oder Kraftstoff effizient herabsetzen, jedoch erfordert sie das Vorhandensein von Wasserstoff und eines Hydrierungskatalysators, das beides kostspielig sein kann. Auch übermäßige Hydrierung kann zum Hydrocracking führen. Das Hydrocracking kann zunehmen, wenn man versucht, die Olefine auf immer niedrigere Konzentrationen zu hydrieren. Das Hydrocracking ist in der Regel nicht wünschenswert, da es ein Material mit niedrigerem Molekulargewicht produziert, wobei das Ziel der Oligomerisierung die Herstellung eines Materials mit höherem Molekulargewicht ist. Als Richtlinie wird in der Regel das durchschnittliche Molekulargewicht des Materials vorzugsweise erhöht, und nicht gesenkt. Mit dem Hydrierungsverfahren möchte man somit die Olefine so sorgfältig wie möglich hydrieren, während jedes mögliche Hydrocracking oder Hydrodealkylieren minimiert wird. Dieses ist von Natur aus schwierig und ist eher eine Notlösung.
Das Hydrocracking eines leicht verzweigten Kohlenwasserstoffmaterials kann auch zu weniger Verzweigung führen. Das Cracking ist in den tertiären und sekundären Zentren bevorzugt. Z. B. kann ein verzweigter Kohlenwasserstoff an einem sekundären Zentrum cracken, so dass zwei linearere Moleküle erhalten werden, was im Allgemeinen ebenfalls nicht wünschenswert ist.
Möglicherweise können Ionenflüssigkeitskatalysatorsysteme zur Oligomerisierung von Olefinen wie Normalalphaolefinen, zur Herstellung von Olefinoligomeren verwendet werden. Ein Patent, das den Gebrauch eines Ionenflüssigkeitskatalysatorsystems zur Herstellung von Polyalphaolefinen beschreibt, ist US 6 395 948 , das hierin vollinhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen ist. Eine veröffentlichte Anmeldung, die ein Verfahren zur Oligomerisierung der Alphaolefine in Ionenflüssigkeiten offenbart, ist EP 791, 643 .
Ionenflüssigkeitskatalysatorsysteme werden auch für Isoparaffin-Olefinalkylierungsreaktionen verwendet. Patente, die ein Verfahren zur Alkylierung von Isoparaffinen durch Olefine offenbaren, sind US 5 750 455 und US 6 028 024 .
Man möchte über ein Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels oder von Schmiermittel-Ausgangsmaterialien mit niedrigem Grad an Ungesättigtheit (niedriger Konzentration an Doppelbindungen) verfügen, so dass die Notwendigkeit für eine vollständige Hydrierung reduziert wird, während das durchschnittliche Molekulargewicht und die Verzweigung des Materials vorzugsweise beibehalten oder stärker bevorzugt erhöht werden, während auch die Schmiermitteleigenschaften des Produktes erhöht werden. Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren und eine neue Zusammensetzung mit gerade solchen gewünschten Eigenschaften bereit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels oder einer Schmiermittelkomponente bereit, und zwar durch Oligomerisierung von Olefinen, so dass Olefinoligomere des gewünschten Kettenlängenbereichs hergestellt werden, und durch Alkylierung des Olefinoligomers mit einem Isoparaffin, so dass mindestens ein Teil der restlichen Doppelbindungen der Olefinoligomere ”gecappt” (alkyliert) wird.
Eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels oder einer Schmiermittelkomponente bereit, umfassend das Oligomerisieren einer Beschickung, die ein oder mehrere Olefine in einer Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone aufweist, bei Oligomerisierungsbedingungen, so dass man ein Oligomer erhält; Alkylieren des Oligomers in Anwesenheit eines Isoparaffins in einer Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone bei Alkylierungsbedingen und in Gegenwart einer Brönsted-Säure, so dass man ein alkyliertes Oligomer-Produkt mit einem Trübungspunkt kleiner –50°C, einer Viskositätszahl von mindestens 134 und einem Unterschied zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 225°F gemäß simulierter Destillation (SIMDIST) erhält. In einer besonderen Ausführungsform kann die Oligomerisierung gleichzeitig mit der Alkylierung erfolgen (d. h. die Oligomerisierungzone und die Alkylierungszone sind dieselben), oder die Oligomerisierung und die Alkylierung können in unterschiedlichen Zonen, vorzugsweise unter optimierten Bedingungen für jede Zone, erfolgen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Schmiermittelkomponente oder ein Basisöl mit einem Trübungspunkt kleiner –50°C; einer Viskositätszahl von mindestens 134; einem Unterschied zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 300°F gemäß SIMDIST; und einer Bromzahl kleiner 0,2 offenbart.
Die Oligomerisierung von zwei oder mehr Olefinmolekülen ergibt die Bildung eines Olefinoligomers, das in der Regel eine lange verzweigte Molekülkette mit einer verbleibenden Doppelbindung enthält. Die vorliegende Erfindung stellt einen neuen Weg zur Verringerung der Konzentration der Doppelbindungen und gleichzeitig zur Erhöhung der Qualität des gewünschten Kraftstoffs oder des Schmiermittels bereit. Diese Erfindung verringert auch das Ausmaß von Hydrofinishing, das zur Erzielung eines gewünschten Produkts mit niedriger Olefinkonzentration erforderlich ist. Die Olefinkonzentration kann durch den Bromindex oder die Bromzahl festgestellt werden. Die Bromzahl kann durch den Test ASTM D 1159 festgestellt werden. Der Bromindex kann durch ASTM D 2710 festgestellt werden. Die Testmethoden D 1159 und ASTM D 2710 sind hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen. Der Bromindex ist effektiv die Anzahl mg Brom (Br₂), die mit 100 g Probe unter Testbedingungen reagieren. Die Bromzahl ist effektiv die Anzahl g Brom, die mit 100 g Probe unter den Testbedingungen reagieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird HCl oder ein Bestandteil, der Protonen direkt oder indirekt liefert, zu dem Reaktionsgemisch hinzugefügt. Obgleich man nicht durch Theorie eingeschränkt werden möchte, wird es angenommen, dass das Vorhandensein einer Brönsted-Säure, wie HCl, die Azidität und somit die Aktivität des Ionenflüssigkeits-Katalysatorsystems stark erhöht.
Unter anderen Faktoren beinhaltet die vorliegende Erfindung eine überraschende neue Weise zur Herstellung eines Schmiermittelbasisöls oder einer Schmiermittelmischkomponente, die verringerte Mengen Olefine aufweist, ohne Hydrierung oder mit minimalem Hydrofinishing. Die vorliegende Erfindung erhöht auch den Wert der resultierenden Olefinoligomere, indem sie das Molekulargewicht des Oligomers erhöht und die Verzweigung durch Einbringen von Isoparaffingruppen in die Oligomer-Skelette erhöht. Diese Eigenschaften steigern jeweils signifikant den Wert des Produkts, besonders wenn mit einem in hohem Grade linearen Kohlenwasserstoff begannen wird, wie den bevorzugten Beschickungen für die vorliegende Erfindung (d. h. durch Fischer-Tropsch hergeleitete Kohlenwasserstoffe). Das Produkt der vorliegenden Erfindung kann eine Kombination der in hohem Grade wünschenswerten und neuen Qualitäten für eine Schmiermittelkomponente oder ein Basisöl haben, einschließlich einer sehr hohen Viskositätszahl mit einem sehr niedrigen Trübungspunkt, während es noch einen ziemlich breiten Siedebereich aufweist. Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Gebrauch eines Ionenflüssigkeitskatalysators zur Alkylierung eines oligomerisierten Olefins mit einem Isoparaffin unter verhältnismäßig milden Bedingungen. Die Alkylierung kann gegebenenfalls unter effektiv den gleichen Bedingungen wie die Oligomerisierung erfolgen. Dieser Befund, dass die Alkylierungs- und Oligomerisierungsreaktionen mit effektiv dem gleichen Ionenflüssigkeits-Katalysatorsystem erfolgen können, und gegebenenfalls unter ähnlichen oder sogar gleichen Bedingungen zur Herstellung eines in hohem Maße integrierten, synergistischen Verfahren verwendet werden können, ergibt ein alkyliertes Oligomerprodukt, das wünschenswerte Eigenschaften hat. In einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Alkylierungs- und Oligomerisierungsreaktionen auch unter gleichen Bedingungen gleichzeitig auftreten.
Ein bevorzugtes Katalysatorsystem der vorliegenden Erfindung ist ein saures Chloroaluminat-Ionenflüssigkeitssystem. Vorzugsweise wird das saure Chloraluminat-Ionenflüssigkeitssystem in Anwesenheit einer Brönsted-Säure verwendet. Vorzugsweise ist die Brönsted-Säure ein Halohalid und am stärksten bevorzugt HCl.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren zur Herstellung von Schmiermittel oder Schmiermittelkomponenten durch saure katalysierte Oligomerisierung von Olefinen und Alkylierung mit Isoparaffinen in Ionenflüssigkeitsmedium bereit, so dass man ein Produkt mit stark reduziertem Olefingehalt und verbesserter Qualität erhält. Überraschenderweise fanden wir, dass die Oligomerisierung eines Olefins und die Alkylierung eines Olefins und/oder seiner Oligomere mit einem Isoparaffin zusammen in einer einzelnen Reaktionszone oder alternativ in zwei verschiedenen Zonen durchgeführt werden kann. Der erhaltene alkylierte oder teilweise alkylierte Oligomerstrom hat sehr wünschenswerte Eigenschaften zur Verwendung als Schmiermittel oder Schmiermittel-Mischkomponente. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels, Basisöls, Schmiermittelbestandteils oder des Lösungsmittels mit verbesserten Eigenschaften, wie stärkere Verzweigung, höherem Molekulargewicht und niedriger Bromzahl bereit. Die vorliegende Erfindung liefert auch eine Zusammensetzung einer Schmiermittelkomponente oder eines Basisöls mit verbesserten Eigenschaften, einschließlich eines Trübungspunkts kleiner –55°C; einer Viskositätszahl von mindestens 140; eines Unterschieds zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 250°F gemäß SIMDIST; und einer Bromzahl kleiner 0,2.
Wie erwähnt, kann die Oligomerisierungsreaktion und die Alkylierungsreaktion in der vorliegenden Erfindung zusammen oder separat durchgeführt werden. Durch die Kombination von Oligomerisierung und Alkylierung werden vorzugsweise niedrigere Kapital- und Betriebskosten erhalten. Ein Vorteil des Zweischritt-Verfahrens (Oligomerisierung, gefolgt von Alkylierung in einer gesonderten Zone) ist, dass die beiden gesonderten Reaktionszonen unabhängig optimiert werden können. So können sich die Bedingungen für die Oligomerisierungszonen von denen der Alkylierurgszone unterscheiden. Der Ionenflüssigkeitskatalysator kann in den unterschiedlichen Zonen auch verschieden sein. Zum Beispiel kann man die Alkylierungszone vorzugsweise saurer machen als die Oligomerisierungszone. Dieses kann den Gebrauch eines völlig anderen Ionenflüssigkeitskatalysators in den beiden Zonen beinhalten oder kann durch Hinzufügung einer Brönsted-Säure zur Alkylierungszone erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ionenflüssigkeit, die in der Alkylierungszone und in der Oligomerisierungszone verwendet wird, dieselbe. Dadurch werden Katalysatorkosten eingespart und mögliche Verschmutzungsprobleme umgangen und Synergie-Möglichkeiten im Verfahren bereitgestellt.
Wie oben erörtert, produziert die vorliegende Erfindung ein Produkt, das einen sehr niedrigen Trübungspunkt und eine sehr hohe Viskositätszahl (VI) hat. Der Trübungspunkt kann durch ASTM D 2500 bestimmt werden. Die Viskositätszahl kann durch ASTM D 2270 festgestellt werden. Die ASTM Testverfahren D 2500 und D 2270 sind hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen.
In der vorliegenden Anmeldung wurden Destillationsdaten für mehrere der Produkte durch SIMDIST erzeugt. Die simulierte Destillation (SIMDIST) beinhaltet bei Bedarf die Verwendung von ASTM D 6352 oder ASTM D 2887. ASTM D 6352 und ASTM D 2887 sind hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen. Destillationsdaten können auch mit ASTM D 86 erzeugt werden, das hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen ist.
In der vorliegenden Anmeldung stehen die Begriffe Schmiermittel-Basisöl, Schmiermittel-Mischkomponente und Schmiermittelkomponente für Schmiermittelkomponenten, die zur Herstellung eines fertigen Schmiermittels verwendet werden können.
Ionenflüssigkeiten
Ionenflüssigkeiten sind eine Klasse von Verbindungen, die ganz aus Ionen bestehen und die im Allgemeinen bei Umgebungs- und nahen Umgebungstemperaturen Flüssigkeiten sind. Häufig sind Salze, die völlig aus Ionen bestehen, Feststoffe mit hohen Schmelzpunkten, z. B. über 450°C. Diese Feststoffe bezeichnet man in der Regel als 'geschmolzene Salze', wenn sie über ihre Schmelzpunkte erwärmt werden. Natriumchlorid z. B. ist ein allgemeines 'geschmolzenes Salz' mit einem Schmelzpunkt von 800°C. Ionenflüssigkeiten unterscheiden sich von den 'geschmolzenen Salzen' dadurch, dass sie niedrige Schmelzpunkte z. B. von –100°C bis 200°C haben. Ionenflüssigkeiten sind über einer sehr breiten Temperaturbereich flüssig, wobei einige einen Flüssigkeitsbereich bis zu 300°C oder höher haben. Ionenflüssigkeiten sind im Allgemeinen nicht-flüchtig, effektiv ohne Dampfdruck. Viele sind gegenüber Luft und Wasser stabil und können gute Lösungsmittel für eine breite Anzahl von anorganischen, organischen und polymeren Materialien sein. Die Eigenschaften der Ionenflüssigkeiten können angepasst werden, indem man die Kationen- und Anionenpaarung verändert. Ionenflüssigkeiten und einige ihrer kommerziellen Anwendungen sind z. B. beschrieben in J. Chem. Tech. Biotechnol, 68: 351–356 (1997); J. Phys. Condensed Matter, 5: (supp. 34B): B99–B106 (1993); Chemical and Engineering News, 30. März, 1998, 32–37; J. Mater. Chem., *2627–2636 (1998); und Chem. Rev., 99: 2071–2084 (1999), deren Inhalt hiermit vollinhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Viele Ionenflüssigkeiten sind auf Amin-Basis. Zu den üblichsten Ionenflüssigkeiten gehören diejenigen, die durch Umsetzen eines stickstoffhaltigen heterozyklischen Rings (zyklische Amine), vorzugsweise stickstoffhaltigen aromatischen Ringen (aromatischen Aminen), mit einem Alkylierungsmittel (z. B., einem Alkylhalogenid) hergestellt werden, damit man ein quaternäres Ammoniumsalz erhält, gefolgt vom Ionenaustausch mit Lewis-Säuren oder Halidsalzen oder durch anionische Metathesereaktionen mit den geeigneten Anionenquellen, damit man das gewünschte Gegenanionen zur Herstellung der Ionenflüssigkeiten einbringt. Beispiele für geeignete heteroaromatische Ringe umfassen Pyridin und seine Derivate, Imidazol und seine Derivate und Pyrrol und seine Derivate. Diese Ringe können mit verschiedenen Alkylierungsmitteln alkyliert werden, so dass ein breiter Bereich an Alkylgruppen am Stickstoff einschließlich gerader, verzweigter oder zyklischer C_1-20-Alkylgruppen, aber vorzugsweise C_1-12-Alkylgruppen eingebracht wird, da Alkylgruppen, die länger als C₁-C₁₂ sind, ungewünschte feste Produkte anstatt Ionenflüssigkeiten produzieren können. Ionenflüssigkeiten auf Pyridinium- und Imidazolium-Basis sind möglicherweise die am häufigsten verwendeten Ionenflüssigkeiten. Andere Ionenflüssigkeiten auf Amin-Basis, einschließlich zyklischer und nichtzyklischer quaternärer Ammoniumsalze, werden häufig verwendet. Ionenflüssigkeiten auf Phosponium- und Sulfonium-Basis werden auch verwendet.
Gegenanionen, die verwendet werden, umfassen Chloraluminat, Bromaluminat, Galliumchlorid, Tetrafluorborat, Tetrachlorborat, Hexafluorphosphat, Nitrat, Trifluormethansulfonat, Methylsulfonat, p-Toluolsulfonat, Hexafluorantimonat, Hexafluorarsenat, Tetrachloraluminat, Tetrabromoaluminat, Perchlorat, Hydroxidanion, Kupferdichloridanion, Eisentrichloridanion, Antimonhexafluorid, Kupferdichloridanion, Zinktrichloridanion, sowie verschiedene Lanthan-, Kalium-, Lithium-, Nickel-, Kobalt-, Mangan- und andere Metallionen. Die Ionenflüssigkeiten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise saure Halogenaluminate und vorzugsweise Chloraluminate.
Die organischen Kationen in der Ionenflüssigkeit der vorliegenden Erfindung können aus der Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus Kationen auf Pyridinium-Basis und Imidazolium-Basis. Kationen, die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als besonders nützlich erwiesen haben, umfassen Kationen auf Pyridinium-Basis.
Bevorzugte Ionenflüssigkeiten, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, umfassen saure Chloraluminat-Ionenflüssigkeiten. Die bevorzugten Ionenflüssigkeiten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind saure Pyridiniumchloraluminate. Stärker bevorzugte Ionenflüssigkeiten, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, sind Alkylpyridiniumchloraluminate. Noch stärker bevorzugte Ionenflüssigkeiten, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, sind die Alkylpyridiniumchloraluminate, die eine einzelne lineare Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen Länge haben. Eine bestimmte Ionenflüssigkeit, die sich als geeignet erwiesen hat, ist 1-Butylpyridiniumchloraluminat.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird 1-Butylpyridiniumchloraluminat in Anwesenheit einer Brönsted-Säure verwendet. Man möchte zwar nicht durch Theorie eingeschränkt werden, jedoch wirkt die Brönstedsäure als Promotor oder Cokatalysator. Beispiele für die Brönstedsäuren sind Schwefelsäure, HCl, HBr, HF, Phosphorsäure, HI, usw. Andere protische Säuren oder Spezies, die direkt oder indirekt die Zufuhr von Protonen unterstützen, können auch als Brönstedsäuren oder anstelle von Brönstedsäuren verwendet werden.
Die Beschickungen
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält einer der wichtigen Beschickungen einen reaktiven olefinischen Kohlenwasserstoff. Die olefinische Gruppe stellt die reaktive Stelle für die Oligomerisierungsreaktion sowie die Alkylierungsreaktion zur Verfügung. Der olefinische Kohlenwasserstoff kann ein ziemlich reines olefinisches Kohlenwasserstoffdestillat sein, oder kann ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit unterschiedlichen Kettenlängen und folglich einem breiten Siedebereich sein. Der olefinische Kohlenwasserstoff kann ein terminales Olefin (ein Alphaolefin) sein oder kann ein internes Olefin (interne Doppelbindung) sein. Die olefinische Kohlenwasserstoffkette kann entweder eine gerade Kette sein oder verzweigt oder ein Gemisch von beiden. Die Beschickungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können unreaktive Verdünnungsmittel wie Normalparaffine umfassen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die olefinische Beschickung ein Gemisch von meist linearen Olefinen von C₂ bis etwa C₃₀. Die Olefine sind meistens, aber nicht ausschließlich Alphaolefine.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die olefinische Beschickung mindestens 50% einer einzelnen Alphaolefinsorte enthalten.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die olefinische Beschickung aus einem NAO-Destillat aus einem Normal-Alphaolefin-Verfahren (NAO) mit hohem Reinheitsgrad bestehen, das durch Ethylenoligomerisierung erhalten wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einiges oder die gesamte olefinische Beschickung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren thermisch gecrackte Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gecracktes Wachs und vorzugsweise gecracktes Wachs aus einem Fischer-Tropsch (FT) Verfahren. Ein Verfahren zur Herstellung der Olefine durch Cracken von FT-Produkten wird in US Patent 6 497 812 offenbart, das hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine weitere wichtige Beschickung ein Isoparaffin. Das einfachste Isoparaffin ist Isobutan. Isopentane, Isohexane, Isoheptane und andere höhere Isoparaffins sind auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar. Ökonomie und Verfügbarkeit sind die Haupttreiber zur Auswahl des Isoparaffins. Leichtere Isoparaffine sind aufgrund ihres niedrigen Benzinmischungswerts (aufgrund ihres verhältnismäßig hohen Dampfdrucks) eher billiger und verfügbarer. Gemische leichter Isoparaffine können auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gemische, wie C₄-C₅-Isoparaffine, können verwendet werden und können wegen der verringerten Trenn-Kosten bevorzugt sein. Der Isoparaffin-Beschickungsstrom kann auch Verdünnungsmittel, wie Normalparaffine, enthalten. Dadurch können Kosten eingespart werden, indem die Kosten der Trennung der Isoparaffine von den nahe siedenden Paraffinen verringert werden. Normalparaffine sind im erfindungsgemäßen Verfahren unreaktive Verdünnungsmittel.
In einer wahlfreien Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäß hergestellte resultierende alkylierte Oligomer hydriert werden, damit die Konzentration der Olefine und folglich die Bromzahl weiter verringert wird. Nach Hydrierung hat die Schmiermittelkomponente oder das Basisöl eine Bromzahl kleiner 0,8, vorzugsweise kleiner 0,5, vorzugsweise kleiner 0,3, noch stärker bevorzugt kleiner 0,2.
Die Alkylierungsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren umfassen eine Temperatur von etwa 15 bis etwa 200°C, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 150°C, vorzugsweise von etwa 25 bis etwa 100°C und am stärksten bevorzugt von 50 bis 100°C.
Die Oligomerisierungbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren umfassen eine Temperatur von etwa 0 bis etwa 150°C, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 100°C, stärker bevorzugt von etwa 0 bis etwa 50°C.
Wie in der vorliegenden Anmeldung andernorts erörtert, kann Oligomerisierung und Alkylierung separat (in getrennten optimierten Zonen) oder zusammen erfolgen. In der Ausführungsform, in der die Alkylierung und die Oligomerisierung zusammen erfolgen, müssen optimale Bedingungen für jede Reaktion gefunden werden. Die Bedingungen können jedoch überraschenderweise so justiert werden, dass erhebliche Oligomerisierung und Alkylierung erzielt wird, und dass ein wertvolles Schmiermittelbasisöl oder Mischkomponente erhalten wird.
Zusammenfassend umfassen die möglichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Zusammensetzung:

• Verringerte Kapitalkosten für Hydrotreating/Hydrofinishing
• Niedrigere Betriebskosten wegen des verringerten Wasserstoffs und der umfangreichen Hydrierungsanforderungen
• Möglicher Gebrauch des gleichen Ionenflüssigkeitskatalysators für Oligomerisierungs- und Alkylierungsschritte
• Verbesserte Verzweigungseigenschaften des Produktes
• Erhöhtes Gesamt-Molekulargewicht des Produktes
• Einbringung einer billigen Beschickung (Isoparaffine) zur Steigerung der Flüssigkeitsausbeute eines hochwertigen Destillatkraftstoffs oder der Schmiermittelkomponenten
• Produktion eines Basisöls oder einer Schmiermittelkomponente mit einzigartigen hohen Qualitätseigenschaften

BEISPIELE
Beispiel 1:
Herstellung von frischer 1-Butyl-pyridiniumchloraluminat-Ionenflüssigkeit
1-Butyl-pyridiniumchloraluminate ist bei Raumtemperatur eine Ionenflüssigkeit, die hergestellt wird durch Mischen von reinem 1-Butyl-pyridiniumchlorid (einem Feststoff) mit reinem festem Aluminiumtrichlorid in einer inerten Atmosphäre. Die Synthesen von 1-Butyl-pyridiniumchlorid und dem entsprechenden 1-Butyl-pyridiniumchloraluminat sind unten beschrieben. In einem 2-L Autoklav mit Teflon-Mantel wurden 400 g (5,05 Mol) wasserfreies Pyridin (99,9% rein, erworben von Aldrich) mit 650 g (7 Mol) 1-Chlorbutan (99,5% rein, erworben von Aldrich) gemischt. Das reine Gemisch wurde verschlossen, und man ließ es bei 125°C über Nacht unter autogenem Druck rühren. Nach dem Abkühlen und Entlüften des Autoklaven wurde das Reaktionsgemisch in Chloroform verdünnt und aufgelöst und in einen Drei-Liter-Rundbodenkolben überführt. Die Einengung des Reaktionsgemisches bei vermindertem Druck in einem Rotationsverdampfer (in einem heißen Wasserbad) zur Entfernung von überschüssigem Chlorid, nicht-umgesetztem Pyridin und Chloroformlösungsmittel ergab ein braunes festes Produkt. Die Reinigung des Produktes erfolgte durch Lösen der erhaltenen Feststoffe in heißem Aceton und Fällen des reinen Produkts durch Abkühlen und Hinzufügen von Diethylether. Das Filtrieren und Trocknen unter Vakuum und Hitze in einem Rotationsverdampfer ergaben 750 g (88% Ausbeute) des gewünschten Produktes als elfenbeinfarbener glänzender Feststoff. ¹H-NMR und ¹³C-NMR waren für das gewünschte 1-Butylpyridiniumchlorid ideal, und es waren keine Verunreinigungen gemäß NMR-Analyse vorhanden.
1-Butylpyridiniumchloraluminat wurde hergestellt durch langsames Mischen von getrocknetem 1-Butylpyridiniumchlorid und wasserfreiem Aluminiumchlorid (AlCl₃) entsprechend dem folgenden Verfahren. Das 1-Butylpyridiniumchlorid (hergestellt, wie oben beschrieben) wurde unter Vakuum bei 80°C 48 Stunden lang getrocknet, so dass das Restwasser beseitigt wurde (1-Butylpyridiniumchlorid ist hydroskopisch und absorbiert leicht Wasser an der Luft). Fünfhundert Gramm (2,91 Mol) des getrockneten 1-Butylpyridiniumchlorids wurden in einen 2-Liter-Becher in einer Stickstoffatmosphäre in einem Handschuhkasten überführt. Dann wurden 777,4 g (5,83 Mal) wasserfreies pulverförmiges AlCl₃ (99,99% von Aldrich) in kleinen Teilen (beim Rühren) hinzugefügt, so dass die Temperatur der stark exothermen Reaktion gesteuert wurde. Sobald alles AlCl₃ zugegeben wurde, wurde die resultierende bernsteinfarbig aussehende Flüssigkeit vorsichtig in dem Handschuhkasten über Nacht rühren gelassen. Die Flüssigkeit wurde dann filtriert, um jedes unaufgelöste AlCl₃ zu entfernen. Das resultierende saure 1-Butylpyridiniumchloraluminat wurde als Katalysator für die Beispiele in der vorliegenden Anmeldung verwendet.
Beispiel 2
Oligomerisierung von 1-Decen
Ein Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger Öle ist durch Oligomerisierung der Olefine, gefolgt von der Alkylierung mit einem Isoparaffin in einem gesonderten Schritt. Olefinoligomere weisen gute physikalische Schmier-Eigenschaften auf. Das Einbringen kurzkettiger Verzweigung in die Oligomere steigert jedoch die Eigenschaften der Endprodukte. Das Einbringen von Verzweigung kann durch Alkylierung der Oligomere mit Isoparaffinen erfolgen. Die Alkylierung der Oligomer-Produkte ist auch ein Weg zur Reduktion der Olefinität der Oligomere und folglich zur Produktion chemisch und thermisch stabilerer Oligomere. Das Verfahren wird durch Alkylierung der 1-Decen-Oligomere beispielhaft veranschaulicht (unten beschrieben).
Die Oligomerisierung von 1-Decen und die Alkylierung des Oligomers erfolgten entsprechend den unten beschriebenen Verfahren. In einem 300 cm³ Autoklav mit einem Überkopf-Mischer wurden 100 g 1-Decen mit 20 g 1-Methyl-tributyl-ammoniumchloraluminat eingemischt. Eine kleine Menge HCl (0,35 g) wurde in das Gemisch als Promotor eingebracht, und das Reaktionsgemisch wurde auf 50°C unter kräftigem Rühren 1 Stunde lang erwärmt. Dann wurde das Rühren gestoppt, und die Reaktion wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und absetzen gelassen. Die organische Schicht (unlöslich in der Ionenflüssigkeit) wurde abdekantiert und mit 0,1 N KOH gewaschen. Die organische Schicht wurde getrennt und über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet. Die farblose ölige Substanz wurde durch SIMDIST analysiert. Das Oligomer-Produkt hat eine Bromzahl von 7,9. Die Tabelle 1 unten zeigt die SIMDIST Analyse der Oligomerisierungsprodukte.
Beispiel 3
Alkylierungen der 1-Decen-Oligomere
Die wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellten Oligomere von 1-Decen wurden mit Isobutan in 1-Butylpyridiniumchloraluminat und in Methyl-Tribulyl-ammoniumchloraluminat (TBMA) Ionenflüssigkeiten entsprechend den unten beschriebenen Verfahren alkyliert. In einem 300 cm³ Autoklav mit einem Überkopf-Mischer wurden 26 g Oligomer und 102 g Isobutan zu 21 g Methyl-Tributylammoniumchloraluminat-Ionenflüssigkeit hinzugefügt. Zu diesem Gemisch wurde 0,3 g HCl Gas hinzugefügt, und die Reaktion wurde auf 50°C 1 Stunde lang unter Rühren bei 1000 U/min. erwärmt. Dann wurde die Reaktion gestoppt und die Produkte wurden in einem ähnlichen Verfahren gesammelt, wie für die Oligomerisierungsreaktion oben beschrieben. Die gesammelten Produkte, farblose Öle, haben eine Bromzahl von 3,2. Die Tabelle 1 zeigt die SIMDIST-Analyse der Oligomeralkylierungsprodukte.

Die Alkylierung des Oligomers wurde mit dem gleichen Verfahren wiederholt, das oben beschrieben wurde, aber 1-Butylpyridiniumchloraluminat wurde anstelle von Methyl-tributyl-ammoniumchloraluminat verwendet. Die Alkylierung des Oligomers in Butylpyridinium ergab ein Produkt mit einem Bromindex von 2,7. Die SIMDIST Daten sind in der Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

SIMDIST TBP (Gew.%)	1-Decen-Oligomere °F	1-Decen-Oligomere Alkylierung in 1-Butylpyridiniumchloraluminat	1-DecenOligomere Alkylierung in TBMA
TBP@0.5	330	298	296
TBP@5	608	341	350
TBP@10	764	574	541
TBP@15	789	644	630
TBP@20	856	780	756
TBP@30	944	876	854
TBP@50	1053	1051	1050
TBP@60	1140	1114	1118
TBP@70	1192	1167	1173
TBP@80	1250	1213	1220
TBP@90	1311	1263	1268
TBP@95	1340	1287	1291
TBP@99.5	1371	1312	1315

Beispiel 4
Oligomerisierung von 1-Decen in den Ionenflüssigkeiten in Anwesenheit von Isobutan
Die Oligomerisierung von 1-Decen wurde in saurem 1-Butylpyridinium-chloraluminat in Anwesenheit von 10 Mol% Isobutan durchgeführt. Die Reaktion erfolgte in Anwesenheit von HCl als Promotor. Das folgende Verfahren beschreibt im Allgemeinen das Verfahren. Zu 42 g 1-Butylpyridiniumchloraluminat in einem 300 cm³ Autoklav mit Überkopfmischer wurden 101 g 1-Decen und 4,6 g Isobutan hinzugefügt und der Autoklav wurde verschlossen. Dann wurde 0,4 g HCl eingeführt und das Rühren begonnen. Die Reaktion wurde auf 50°C erwärmt. Die Reaktion war exotherm und die Temperatur sprang schnell auf 88°C. Die Temperatur ging in wenigen Minuten zurück auf 44°C und wurde bis auf 50°C gebracht, und die Reaktion wurde bei etwa 1200 U/min eine Stunde lang unter autogenem Druck kräftig gerührt (~Atmosphärendruck in diesem Fall). Dann wurde das Rühren gestoppt, und die Reaktion wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Inhalt wurde absetzen gelassen, und die organische Schicht (unmischbar in der Ionenflüssigkeit) wurde abdekantiert und mit 0,1 N wässriger KOH-Lösung gewaschen. Das farblose Öl wurde mit simulierter Destillation und Bromanalyse analysiert. Die Bromzahl war 2,6. Die Brom-Zahl ist viel kleiner als die, die normalerweise für die 1-Decen-Oligomerisierung bei Fehlen von Isobutan beobachtet wird. Die Bromzahl für die 1-Decen-Oligomerisierung bei Fehlen von iC₄ ist im Bereich von 7,5–7,9, bezogen auf den Katalysator, die Kontaktzeit und die Katalysatormengen, die in der Oligomerisierungsreaktion verwendet werden. Die Daten der simulierten Destillation sind in Tabelle 3 gezeigt.
Die Daten der simulierten Destillation in den Tabellen 1 und 3 zeigen, dass Alkylierungen der bereits hergestellten 1-Decen-Oligomere mit Isobutan und die simultane Oligomerisierung bzw. Alkylierung von 1-Decen zu ziemlich vergleichbaren Produkten führen. Das gesamte Resultat der beiden Vorgänge ist in den Siedebereichen der Produkte und im Olefingehalt erstaunlich ähnlich, wie durch die in Tabelle 2 gezeigten Bromzahlen angezeigt.
Die Tabelle 2 vergleicht die Bromzahlen des Ausgangs-1-Decens, der 1-Decen-Oligomerisierungs-Produkte in Anwesenheit von iC₄, der 1-Decen-Oligomerisierungs-Produkte ohne iC₄ und der Alkylierungsprodukte der 1-Decen-Oligomere mit überschüssigem iC₄. Tabelle 2

Material 1-Decen Oligomehsierungs-Alkylierung von 1-Decen mit 10 mol% iC₄ Oligomerisierungs-Produkte von 1-Decen/kein iC₄ Alkylierte 1-Decen-Oligomere

Brom-Zahl 114 2.6 7.9 2.8
Die vorstehenden Daten legen nahe, dass die Chemie erfolgen kann, indem man entweder die Oligomere in situ alkyliert (wo Isoparaffine in den Oligomerisierungsreaktor eingeführt werden) oder im nachfolgenden Schritt zur Oligomerisierung eines Alphaolefins. In beiden Verfahren haben die erhaltenen Produkte sehr ähnliche Eigenschaften. Im simultanen Oligomerisierungsalkylierungs-Schema können die gewünschten alkylierten Oligomer-Produkte in einem Einzelschritt hergestellt werden, und dies kann somit ein ökonomisch vorteilhaftes Verfahren sein. Bei zweistufigen Verfahren mit zwei getrennten Reaktionszonen, in denen jedes unabhängig optimiert werden kann, können die Bedingungen viel besser angepasst und abgestimmt werden, so dass Produkte mit besonders gewünschten Eigenschaften hergestellt werden.
Beispiel 5:
Oligomerisierung von 1-Decen in Ionenflüssigkeiten in Anwesenheit unterschiedlicher Isobutan-Konzentrationen
Die Oligomerisierung von 1-Decen wurde in saurem 1-Butylpyridiniumchloraluminat in Anwesenheit verschiedener Mol% Isobutan durchgeführt. Die Reaktion erfolgte in Anwesenheit von HCl als Promotor (Cokatalysator). Das nachstehende Verfahren beschreibt im Allgemeinen das Verfahren. Zu 42 g 1-Butyl-pyridiniumchloraluminat in einem 300 cm³ Autoklav mit einem Überkopf-Mischer wurden 101 g 1-Decen und 4,6 g Isobutan gegeben, und der Autoklav wurde verschlossen. Dann wurde 0,2–0,5 g HCl in den Reaktor eingeführt, und dann mit dem Rühren begonnen. Die Reaktion ist exotherm, und die Temperatur stieg schnell auf 88°C. Die Temperatur fiel schnell auf Mitte 40 ab und wurde bis auf 50°C gebracht und für den Rest der Reaktionszeit bei etwa 50°C gehalten. Die Reaktion wurde eine etwa Stunde lang bei autogenem Druck kräftig gerührt. Das Rühren wurde gestoppt und die Reaktion wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Inhalt wurde absetzen gelassen, und die organische Schicht (unvermischbar in der Ionenflüssigkeit) wurde abdekantiert und mit 0,1 N wässeriger KOH-Lösung gewaschen. Die gewonnenen Öle wurden durch simulierte Destillation, Bromanalyse, Viskosität, Viskositätszahlen sowie Pour- und Trübungspunkte charakterisiert.

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften der resultierenden Öle verschiedener 1-Decen/Isobutan-Verhältnisse. Alle Reaktionen wurden etwa 1 Stunde lang bei 50°C in Anwesenheit von 20 g Ionenflüssigkeitskatalysator durchgeführt. Tabelle 3

n	C₁₀ ⁼/iC4 = 0.8	C₁₀ ⁼/iC₄ = 1	C₁₀ ⁼/iC₄ = 4	C₁₀ ⁼/iC₄ = 5.5	C₁₀ ⁼/iC₄ = 9
TBP@0.5	301	311	311322	329	331
TBP@5	340	382	539	605	611
TBP@10	440	453	663	746	775
TBP@20	612	683	792	836	898
TBP@30	798	842	892	928	986
TBP@40	931	970	963	999	1054
TBP@50	1031	1041	1007	1059	1105
TBP@60	1098	1099	1067	1107	1148
TBP@70	1156	1154	1120	1154	1187
TBP@80	1206	1205	1176	1200	1228
TBP@90	1258	1260	1242	1252	1278
TBP@95	1284	1390	1281	1282	1305
TBP@99.5	1311	1326	1324	1313	1335

Die in Tabelle 3 gezeigten Daten zeigen an, dass die Menge an Isobutan, das der Reaktion hinzugefügt wurde, den Siedebereich der produzierten Öle beeinflusst. Wie in Tabelle 3 gezeigt, gibt es bei höherer Isobutan-Konzentration in der Reaktion mehr Kohlenwasserstoffe in den niedrig siedenden Destillaten. Dieses zeigt an, dass mehr Alkylierung direkt bei 1-Decen und den 1-Decen-Dimeren anstatt bei höheren Oligomeren stattfindet, wenn höhere Isobutankonzentrationen in der Reaktionszone zugegen sind. Bei mehr vorhandenem Isobutan kann mehr Alkylierung auftreten, und die 1-Decen-Alkylierung mit iC₄ zur Herstellung von C₁₄ und 1-Decen-Dimeralkylierung zur Herstellung von C₂₄ ist häufiger als bei niedrigeren Isobutan-Konzentrationen. Folglich kann der Grad der Verzweigung und der Oligomerisierung durch die Wahl der Olefine, der Isoparaffine, der Verhältnisse von Olefin zu Isoparaffin, der Kontaktzeit und der Reaktionsbedingungen angepasst werden. Die alkylierten Oligomere nehmen aufgrund des ”Off-Capping” ihrer olefinischen Stellen nicht mehr an der weiteren Oligomerisierung teil, und die endgültige Oligomerkette ist möglicherweise kürzer als die Normaloligomer-Produkte, aber verzweigter. Der Oligomerisierungsweg ist zwar der Hauptmechanismus, jedoch ist es sehr klar, dass die Alkylierung von 1-Decen und seiner Oligomere mit Isobutan an der Chemie teilnimmt.

Die nachstehende Tabelle 4 vergleicht einige physikalische Eigenschaften der Produkte, die aus den Reaktionen von Tabelle 3 erhalten wurden. Tabelle 4

	C10⁼/iC₄ = 0.8	C10⁼/iC₄ = 1	C10⁼/iC₄ = 4	C10⁼/iC₄ = 5.5	C10⁼/iC₄ = 9
VI	145	171	148	190	150
Vis@100	9.84	7.507	9.73	7.27	11.14
VIS@40	61.27	37.7	59.63	33.5	70.21
Pour-Punkt	–42	–42		–44	–52
Trübungs-Punkt	–63	–64		–69	–28
Brom-Zahl	3.1	0.79	2.2	3.8	6.1

Die Oligomerisierung/Alkylierung, die bei einem i-Decen/iC₄-Verhältnis von 5,5 durchgeführt wurde, wurde mehrmals mit gleichen Beschickungsverhältnissen und -Bedingungen wiederholt. Das Viscosität@100 in den wiederholten Proben reichte von 6,9–11,2. Die VI reichte von 156–172. Alle wiederholten Proben enthielten niedrigsiedende Destillate (unter 775°F) im Bereich von 10%–15%. Das niedrig siedende Destillat scheint die VI zu beeinflussen.
Die in Tabelle 4 gezeigten Bromzahlen sind viel kleiner als normalerweise für die 1-Decen-Oligomerisierung bei Fehlen von Isobutan beobachtet. Die Bromzahl für die 1-Decen-Oligomerisierung bei Fehlen von iC₄ ist im Bereich von 7,5–7,9, je nach Katalysator, der Kontaktzeit und der Katalysatormengen, die in der Oligomerisierungsreaktion verwendet werden. Die nachstehende Tabelle 5 vergleicht die Brom-Zahlanalyse von 1-Decen, die simultane Oligomerisierung und Alkylierung von 1-Decen, nur 1-Decen-Oligomerisierungsprodukte und alkylierte Oligomere (Oligomerisierung, gefolgt von Alkylierung). Durch Begutachten dieser Werte kann man die Rolle des Einbaus von Isobutan auf die Olefinität der Endprodukte ersehen. Tabelle 5

Material 1-Decen Oligomerisierung mit 10 mol% iC_4, (20 mol% iC₄) 1-Decen-Oligomerisierung Alkylierte 1-Decen-Oligomere mit iC₄

Brom-Zahl 114 6.1, (2.2) 7.9 2.8
Beispiel 6:
Oligomerisierung eines Gemischs von Alphaolefinen in Anwesenheit von Isobutan

Ein 1:1:1 Gemisch von 1-Hexen:1-Octen:1-Decen wurde in Anwesenheit von Isobutan oligomerisiert, und zwar bei den Reaktionsbedingungen, die vorher zur Oligomerisierung von 1-Decen in Anwesenheit von Isobutan beschrieben wurden (100 g Olefine, 20 g IL Katalysator, 0,25 g HCl als Cokatalysator, 50°C, autogener Druck, 1 Stunde). Die Produkte wurden vom IL-Katalysator getrennt, und die IL-Schicht wurde mit Hexan gespült, das abdekantiert wurde und zu den Produkten hinzugefügt wurde. Die Produkte und die Hexanwäsche wurden mit 0,1 N NaOH behandelt, um jegliches restliches AlCl₃ zu entfernen. Die organischen Schichten wurden gesammelt und über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet. Das Einengen (auf einem Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck, in einem Wasserbad bei ~70°C) ergab das Oligomer-Produkt als viskose gelbe Öle. Die nachstehende Tabelle 6 zeigt die simulierte Destillation, Viskosität und Pourpunkt-, Trübungspunkt- und Bromzahldaten der alkylierten Oligomer-Produkte des olefinischen Gemischs in Anwesenheit von Isobutan. Tabelle 6

SIMDIST TBP(WT%),	Oligomere von C₆ ⁼, C₈ ⁼, C₁₀ ⁼W/iC₄ °F
TBP@0.5	313
TBP@5	450
TBP@10	599
TBP@15	734
TBP@20	831
TBP@30	953
TBP@40	1033
TBP@50	1096
TBP@60	1157
TBP@70	1220
TBP@80	1284
TBP@90	1332
TBP@95	1357
TBP@99.5	1384
Physik. Eigenschaften:
VI	140
VIS@100	7.34 CST
VIS@40	42 CST
Pourpunkt	–54°C
Trübungspunkt	< –52°C
Brom #	3.1

Wie in den vorstehenden Daten gezeigt können hochwertige Öle mit wünschenswerten Schmiereigenschaften entweder durch simultane Olefinoligomerisierung/-alkylierung oder durch Oligomerisierung der geeigneten Olefine, gefolgt von der Alkylierung der Oligomer-Produkte, hergestellt werden. Unabhängig von dem Verfahren scheinen die Öle, die in beiden Verfahren hergestellt werden, ähnliche Siedebereiche, Olefinität und physikalische Eigenschaften wie Viskositätszahlen, Viskositäten, Pourpunkte und Trübungspunkte aufzuweisen. Beide Verfahren ergeben Öle mit beträchtlichen Konzentrationen an verzweigten Paraffinen die durch Capping (Alkylieren) der Olefine und ihre Oligomere hergestellt werden, und niedrigen Olefinkonzentrationen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels oder einer Schmiermittel-Komponente, umfassend: Oligomerisieren einer Beschickung, die ein oder mehrere Olefine in einer Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone aufweist, bei Oligomerisierungsbedingungen, so dass man ein Oligomer erhält; Alkylieren des Oligomers in Anwesenheit eines Isoparaffins, in einer Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone bei Alkylierungsbedingungen und in Gegenwart einer Brönsted-Säure, so dass man ein alkyliertes Oligomer-Produkt erhält, mit einem Trübungspunkt kleiner –50°C, einer Viskositätszahl von mindestens 134 und einem Unterschied zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 225°F gemäß SIMDIST.
Schmiermittel-Komponente oder Basisöl, umfassend: einen Trübungspunkt von weniger als –50°C; eine Viskositätszahl von mindestens 134; einen Unterschied zwischen den Siedepunkten T90 und T10 von mindestens 300°F gemäß SIMDIST; und eine Bromzahl kleiner 0,2.
Schmiermittel-Komponente oder Basisöl nach Anspruch 2, wobei die Viskositätszahl mindestens 145 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von Oligomer zu Isoparaffin mindestens 0,5 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkylierte Oligomer-Produkt eine Bromzahl kleiner 2,7 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkylierte Oligomer-Produkt eine TBP@50 von mindestens 1000°F gemäß SIMDIST und eine Bromzahl kleiner 4 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkylierte Oligomer-Produkt eine Bromzahl kleiner 3 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Isoparaffin ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Isobutan, Isopentan, und einem Gemisch aus Isobutan und Isopentan.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkylierte Oligomer-Produkt hydriert wird, so dass ein olefinarmes Schmiermittelbasisöl erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das olefinarme Schmiermittelbasisöl eine Bromzahl kleiner 0,2 gemäß ASTM D 1159 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Beschickungsstrom, der ein oder mehrere Olefine umfasst, mindestens ein Alphaolefin aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Beschickungsstrom, der ein oder mehr Olefine umfasst, mindestens 50 Mol% einer einzelnen Alphaolefinspezies umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Beschickungsstrom, der ein oder mehrere Olefine umfasst, ein Gemisch von Alphaolefinen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkylierte Oligomerprodukt hydriert wird, so dass ein alkyliertes Oligomer mit niedrigem Olefingehalt erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das alkylierte Oligomer mit niedrigem Olefingehalt eine Bromzahl kleiner 0,2 gemäß ASTM D 1159-Messungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone einen sauren Chloraluminat-Ionenflüssigkeits-Katalysator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone und die Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone einen unterschiedlichen Ionenflüssigkeits-Katalysator aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ionenflüssigkeits-Oligomerisierungszone und die Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone den gleichen Ionenflüssigkeits-Katalysator aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone und die Ionenflüssigkeits-Alkylierungszone die gleiche Zone sind.