JP2011508808A - 廃プラスチックから流動点降下潤滑油基油成分を調製する方法及びその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
自動車、ディーゼルエンジン、車軸、変速機及び産業上の用途に用いられる完成潤滑油は、2つの一般的な成分である潤滑油基油及び添加物からなっている。潤滑油基油は、これらの完成潤滑油における主成分であり、完成潤滑油の特性に著しく寄与している。一般的に、個々の潤滑油基油及び個々の添加剤の混合物を変化させることにより、いくつかの潤滑油基油を用いて様々な完成潤滑油を製造する。
流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製する方法を本明細書に記載する。その最も広い側面において、該方法は、ポリエチレンを含むプラスチック供給材料を約450℃〜約700℃の範囲の温度の熱分解帯において約3分〜約1時間の範囲の滞留時間で熱分解して、熱分解流出液を得るステップ;熱分解流出液の少なくとも一部を接触異性化脱ろう帯において異性化脱ろう触媒で異性化脱ろうして、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を含む異性化脱ろう流出液を得るステップ;及び約900°F〜約1100°Fの範囲で沸騰させ、約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有する流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を回収するステップを含む。
定義
「廃プラスチック」又は「廃ポリエチレン」という用語は、使用に付され、廃物、廃棄物又はリサイクル用材料とみなされるプラスチック又はポリエチレンを意味する。
1)DEPTパルスシーケンスを用いてCH分枝中心及びCH3分枝終結点を特定する(Doddrell,D.T.、D.T.Pegg、M.R.Bendall、Journal of Magnetic Resonance 1982、48巻、323頁以降)。
2)APTパルスシーケンスを用いて複数の分枝を開始する炭素(第四級炭素)の非存在を確認する(Patt,S.L.、J.N.Shoolery、Journal of Magnetic Resonance 1982、46巻、535頁以降)。
3)作表及び計算値を用いて種々の分枝炭素共鳴を特定の分枝位置及び長さに帰属させる(Lindeman,L.P.、Journal of Qualitative Analytical Chemistry 43巻、1971 1245頁以降;Netzel,D.A.ら、Fuel、60巻、1981、307頁以降)。
例
4)その末端メチル炭素の積分強度を単一炭素の強度(=総積分/混合物中の分子当たりの炭素の数)と比較することにより、各種炭素位置における分枝出現の相対頻度を定量化する。末端及び分枝メチルの両方が同じ共鳴位置に存在する、2−メチル分枝の独特のケースについては、分枝出現の頻度の計算を行う前に強度を2で割った。4−メチル分枝の割合を計算し、表にする場合、二重計算を避けるために4+メチルへのその寄与を差し引かなければならない。
5)平均炭素数を計算する。平均炭素数は、試料の分子量を14(CH2の式量)で割ることにより、潤滑油材料について十分な正確さで求めることができる。
6)分子当たりの分枝の数は、ステップ4で見いだされた枝の和である。
7)100個の炭素原子当たりのアルキル分枝の数を、分子当たりの分枝の数(ステップ6)×100/平均炭素数から計算する。
プラスチック供給材料から流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製する方法を本明細書で開示する。そのような方法は、熱分解ステップ、接触異性化脱ろうステップ及び回収ステップを含む。熱分解ステップ中、プラスチック供給材料が熱分解されて、熱分解流出液が得られる。接触異性化脱ろうステップ中、熱分解流出液の少なくとも一部が異性化脱ろう触媒により異性化されて、異性化脱ろう流出液が得られる。この異性化脱ろう流出液は、ワックスであり、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を含む。回収ステップ中、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分が回収される。
プラスチック供給材料から流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製する方法における第1のステップは、熱分解ステップである。これは、プラスチック供給材料の少なくとも一部が分解され、それにより熱分解流出液を生成する、熱分解条件の熱分解帯でプラスチック供給材料を接触させることを含む。
上述のように、プラスチック供給材料は、廃プラスチック、未使用プラスチック及びその混合物からなる群から選択することができる。プラスチック供給材料に廃プラスチックを使用することは本方法の費用の削減となるが、廃プラスチックを使用することは必要でない。したがって、プラスチック供給材料は、未使用プラスチックを全面的に含んでいてよい。
熱分解帯中の熱分解条件は、約450℃〜約700℃、例えば、約450℃〜約600℃の温度を含み得る。一般的に、プラスチック供給材料は、約3分〜約1時間の熱分解帯中滞留時間を有する。
熱分解流出液(液体部分)は、n−パラフィン及び一部のオレフィンを含む。熱分解流出液中の1−オレフィンの割合は、約25重量%〜約75重量%、例えば、約40重量%〜約60重量%であり得る。熱分解流出液は、望ましくないS、N及び芳香族化合物も含んでいる可能性がある。
流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製する方法におけるさらなるステップは、接触異性化脱ろうステップである。接触異性化脱ろうは、接触脱ろうの一形態である。これは、ワックスを除去したり、ワックスを分解するのではなく、ワックスを異性化することにより、より低い流動点を実現するものである。異性化脱ろうは、米国特許第5,135,638号に教示されており、当文献は、全体として参照により本明細書に組み込まれている。本明細書で述べる方法の接触異性化脱ろうステップは、米国特許第5,135,638号に教示されているように実施することができ、当開示は、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
異性化脱ろう流出液は、約900°F〜約1100°F、例えば、約950°F〜約1100°Fの沸点範囲を有する画分を含む。そのような画分は、約12cSt〜約18cStの100℃での動粘度を有し得る。そのような画分は、さらに約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有し得る。より具体的には、そのような画分は、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分である。この画分と他の画分は、通常の分離プロセスにより分離することができる。他の画分(例えば、より低沸点又はより軽質画分)は、処理して、その潤滑特性が本明細書で述べる方法により改善される潤滑油基油などの他の有用な生成物を生成させることができる。
異性化接触脱ろうは、異性化脱ろうが可能なあらゆる固体触媒又は固体触媒の混合物を含む。触媒は、中間細孔径分子ふるい又は複数の種類の中間細孔径分子ふるいの混合物であってよい。中間細孔径を有する分子ふるいは、独特の分子ふるい特性を有する傾向がある。エリオナイト及びチャバザイトなどの小細孔ゼオライトと異なり、それらは、ある程度の分枝を有する炭化水素が分子ふるいの空隙に入ることを可能にする。フォージャサイト及びモルデナイトなどのより大きい細孔のゼオライトと異なり、それらは、n−アルカン及びわずかに分枝したアルカンと例えば、第四級炭素原子を有するより大きい分枝アルカンとを区別することができる。
本明細書で述べる本方法の接触異性化脱ろうステップは、供給材料を、触媒の固定静止層、固定流動層又は移動層を含む接触異性化脱ろう帯に接触させることによって実施することができる。1つの態様において、構成は、供給材料を例えば、水素の存在下で静止固定層を通して滴下させる、トリクルベッド操作である。
接触異性化脱ろうステップの後に水素化仕上げと呼ばれる温和な水素化を用いることが望ましい場合がある。したがって、異性化脱ろう流出液を場合によって水素化仕上げして、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を含む、より安定な生成物を生成させることができる。したがって、任意の水素化仕上げステップは、接触異性化脱ろうステップに続いていてよい。
上述のように、本明細書で述べる方法は、プラスチック供給材料から流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を製造するものである。流動点降下潤滑油基油ブレンド成分は、約900〜1100°Fの沸点範囲及び約−15〜0℃の流動点を有する高沸点画分である。流動点降下潤滑油基油ブレンド成分はまた、約12〜18cStの100℃での動粘度を有し得る。
潤滑油基油の潤滑特性を改善する方法も本明細書で開示する。該方法は、(1)本明細書で述べる方法により流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製するステップ及び(2)流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を潤滑油基油とブレンドするステップを含む。流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を潤滑油基油とブレンドすることにより、潤滑油基油ブレンドが得られる。
上の方法により製造された潤滑油基油ブレンドは、潤滑油基油と同様に用いることができる。例えば、本明細書で述べる潤滑油基油ブレンドは、エンジンオイルとして用いることができる。
潤滑油基油は、通常の石油由来潤滑油基油、合成潤滑油基油、通常の石油由来潤滑油基油の混合物、合成潤滑油基油の混合物、又は通常の石油由来潤滑油基油(単数又は複数)と合成潤滑油基油(単数又は複数)の混合物であってよい。具体例としての合成潤滑油基油は、フィッシャー−トロプシュ合成から回収された潤滑油基油である。潤滑油基油は、軽中性潤滑油基油又は中間中性潤滑油基油であってよい。潤滑油基油は、グループII潤滑油基油又はグループIII潤滑油基油であってもよい。
例
50重量%の低密度ポリエチレン/50重量%のフィッシャー−トロプシュワックスを975°F、大気圧及び1LHSV(1時間の滞留時間、プラスチックに基づく)で熱分解にかけた。収率を表Iに示すが、900〜1100°F範囲で30wt%超を示す。熱分解の液体生成物を約650°Fで蒸留し、次いで、650°F+蒸留残分を異性化脱ろうにかけて、900〜1100°F範囲で20重量%超の異性化脱ろう生成物を得た。
高密度ポリエチレンを大気圧のもとで650℃で、6分間の滞留時間で熱分解にかけた。650°F+生成物をアルミナ上Ni−Mo触媒上で水素処理して、残留窒素化合物を除去した。次いで、この油をSAPO−11上Pt触媒上で665°F、1950psig、及び0.5LHSV(6分の滞留時間)で異性化脱ろうした。これにより、表IIに示すように、900〜1100°F沸点範囲における18重量%に近い異性化脱ろう生成物が得られた。より具体的には、900〜1100°F沸点範囲画分は、700〜1000°F画分の約30重量%及び1000°F+画分のほぼすべてのであった。
Claims (34)
- 以下を含む、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製する方法:
ポリエチレンを含むプラスチック供給材料を約450℃〜約700℃の範囲の温度の熱分解帯において約3分〜約1時間の範囲の滞留時間で熱分解して、熱分解流出液を得ること;
熱分解流出液の少なくとも一部を接触異性化脱ろう帯において異性化脱ろう触媒で異性化脱ろうして、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を含む異性化脱ろう流出液を得ること;及び
約900°F〜約1100°Fの範囲で沸騰させ、約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有する流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を回収すること。 - 流動点降下潤滑油基油ブレンド成分が100℃で約12cSt〜約18cStの動粘度を有する、請求項1に記載の方法。
- 流動点降下潤滑油基油ブレンド成分が約130〜約180の粘度指数を有する、請求項1に記載の方法。
- 流動点降下潤滑油基油ブレンド成分が約950°F〜約1100°Fの範囲で沸騰する、請求項1に記載の方法。
- 異性化脱ろう流出液の少なくとも20重量%が流動点降下潤滑油基油ブレンド成分である、請求項1に記載の方法。
- 異性化脱ろう流出液の少なくとも30重量%が流動点降下潤滑油基油ブレンド成分である、請求項1に記載の方法。
- 異性化脱ろう触媒が中間細孔径分子ふるいを含む、請求項1に記載の方法。
- 中間細孔径分子ふるいが、ZSM−22、ZSM−23、SSZ−32、ZSM−35、SAPO−11、SM−3及びその混合物からなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
- ポリエチレンが、廃ポリエチレン、未使用ポリエチレン及びその混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- ポリエチレンが、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン及びその混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- プラスチック供給材料が少なくとも約95重量%のポリエチレンを含む、請求項1に記載の方法。
- プラスチック供給材料を熱分解帯において熱分解する前にプラスチック供給材料を粉砕することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- プラスチック供給材料がフィッシャー−トロプシュ由来ワックスをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 約900°F〜約1100°Fの範囲で沸騰させ、約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有する、熱分解及び接触異性化脱ろうに付されたプラスチック供給材料の生成物であり、プラスチック供給材料がポリエチレンを含む、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分。
- 以下を含む、潤滑油基油の潤滑特性を改善する方法で:
請求項1に記載の方法により流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を調製すること;及び
前記潤滑油基油と前記流動点降下潤滑油基油ブレンド成分とをブレンドすること。 - 潤滑油基油が、グループII軽中性潤滑油基油、グループII中間中性潤滑油基油、グループIII軽中性潤滑油基油、グループIII中間中性潤滑油基油及びその混合物からなる群から選択される、請求項15に記載の方法。
- 請求項14に記載の流動点降下潤滑油基油ブレンド成分;及び
潤滑油基油
を含む潤滑油基油ブレンド。 - 潤滑油基油が、グループII軽中性潤滑油基油、グループII中間中性潤滑油基油、グループIII軽中性潤滑油基油、グループIII中間中性潤滑油基油及びその混合物からなる群から選択される、請求項17に記載の潤滑油基油ブレンド。
- 以下を含む、潤滑油基油の潤滑特性を改善する方法:
低い流動点を有する潤滑油基油ブレンドを提供するために、潤滑油基油を、熱分解され、触媒的に異性化脱ろうされたポリエチレンを含むプラスチック供給材料から回収され、約900°F〜約1100°Fの範囲で沸騰させ、約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有する、十分な量の流動点降下潤滑油基油ブレンド成分とブレンドすること。 - 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも3℃低い、請求項19に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも6℃低い、請求項19に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも9℃低い、請求項19に記載の方法。
- 潤滑油基油が、グループII軽中性潤滑油基油、グループII中間中性潤滑油基油、グループIII軽中性潤滑油基油、グループIII中間中性潤滑油基油及びその混合物からなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
- 潤滑油基油を流動点降下潤滑油基油ブレンド成分とブレンドすることにより、高い粘度指数を有する潤滑油基油ブレンドを得る、請求項19に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの粘度指数が潤滑油基油の粘度指数より少なくとも3高い、請求項19に記載の方法。
- 以下を含む、潤滑油基油の潤滑特性を改善する方法:
(a)熱分解されたポリエチレンを含むプラスチック供給材料に由来する熱分解済みプラスチック供給材料の少なくとも一部を接触異性化脱ろう帯において異性化脱ろう触媒と接触させることにより、熱分解済みプラスチック供給材料を異性化脱ろうして、流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を含む異性化脱ろう流出液を得ること;
(b)約900°F〜約1100°Fの範囲で沸騰させ、約−15℃〜約0℃の範囲の流動点を有する流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を回収すること;及び
(c)潤滑油基油より低い流動点を有する潤滑油基油ブレンドを製造するために流動点降下潤滑油基油ブレンド成分を潤滑油基油と適切な割合でブレンドすること。 - 異性化脱ろう流出液の少なくとも20重量%が流動点降下潤滑油基油ブレンド成分である、請求項26に記載の方法。
- 異性化脱ろう流出液の少なくとも30重量%が流動点降下潤滑油基油ブレンド成分である、請求項26に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも3℃低い、請求項26に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも6℃低い、請求項26に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの流動点が潤滑油基油の流動点より少なくとも9℃低い、請求項26に記載の方法。
- 潤滑油基油が、グループII軽中性潤滑油基油、グループII中間中性潤滑油基油、グループIII軽中性潤滑油基油、グループIII中間中性潤滑油基油及びその混合物からなる群から選択される、請求項26に記載の方法。
- ブレンドステップ(c)により、潤滑油基油より高い粘度指数を有する潤滑油基油ブレンドを得る、請求項26に記載の方法。
- 潤滑油基油ブレンドの粘度指数が潤滑油基油の粘度指数より少なくとも3高い、請求項33に記載の方法。
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