JP2018533666A - 高粘度ベースストック組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
高粘度の潤滑油用ベースストック組成物、そのようなベースストック組成物を製造するための方法、およびそのようなベースストック組成物を組み入れた潤滑油が提供される。
ベースストックを形成させるための溶剤処理のための従来からの方法で、グループIIの高粘度のベースストックなどの各種のタイプの高粘度のベースストックを製造することができる。しかしながら、溶剤処理は一般的に、フィード原料の硫黄含量および/または窒素含量を低減させるのにはあまり有効でなく、そのため、好ましくない量のヘテロ原子含量を有するベースストックが得られる可能性がある。ヘテロ原子を除去するために、溶剤処理の前および/または後に、水素化処理および/または水素化分解を使用することも可能ではあるが、そのような水素化処理は、そのようにして得られる水素化処理されたベースストックの粘度を顕著に低下させる可能性がある。
一つの態様において、ベースストック組成物が提供され、当該組成物は、600g/mol〜4000g/molの数平均分子量(Mn)と、1000g/mol〜12000g/molの重量平均分子量(Mw)と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、0.03重量%以下の硫黄含量と、10重量%以下の芳香族化合物含量と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、50〜120の粘度指数とを有している。場合によっては、粘度指数は、少なくとも80、または少なくとも90、または少なくとも100ともなり得る。
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、50〜120の粘度指数と、12cSt以下の100℃での動粘度と、0.03重量%未満の硫黄含量と、10重量%未満の芳香族化合物含量とを有するフィードストックを導入ことであって、カップリングされた流出物を形成すること;および
上記カップリングされた流出物を分留することであって、50〜120の粘度指数と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、0℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること
を含む。
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、少なくとも90重量%のパラフィン含量と、12cSt以下の100℃での動粘度と、0.03重量%未満の硫黄含量と、10重量%未満の芳香族化合物含量とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること;および
上記カップリングされた流出物を分留することであって、少なくとも90重量%の飽和物含量と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、0℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること
を含む。
本明細書における詳細な説明および請求項の中の数値はすべて、表記された数値の「およそ」(「about」または「approximately」)とみなされるべきであって、当業者によって想定され得る実験誤差および変形形態を考慮に入れるものとする。
各種の態様において、高粘度を有し、さらに、高品質のベースストックであることを示す一つまたは複数の性質を有する、グループIIのベースストックを製造するための方法が提供される。そのようにして得られるグループIIのベースストックは、溶剤処理により形成された従来からのグループIIのヘビーニュートラルベースストックでの相当する粘度よりも高い、100℃での粘度および/または40℃での粘度を有することができる。さらに、そのようにして得られるグループIIのベースストックは、高品質のベースストックであることを表す、以下の性質の一つまたは複数を有することができる:0.03重量%以下の硫黄含量;少なくとも100の粘度指数;−20℃未満の結晶化温度;0.90g/cm3未満の15.6℃での密度;および/またはその他の性質。
本明細書に記載されているベースストック組成物は、各種のフィードストックから形成させることができる。都合の良いタイプのフィード原料は、従来からの溶剤処理および/または水素化処理によって形成されるグループIIのベースストックとすることができる。場合によっては、そのようなフィード原料を水素化処理して、所望の硫黄含量、窒素含量、および/または芳香族化合物含量を達成させることもできる。いくつかの態様においては、そのフィード原料を、「粘度指数が拡張された」グループIIのベースストックに相当させることができる。「粘度指数が拡張された」グループIIのベースストックとは、本明細書においては、グループIIのベースストックと同様の性質を有してはいるが、そのフィード原料の粘度指数が、グループIIのベースストックの典型的な範囲よりは低いようなフィード原料として定義される。本明細書において定義された、粘度指数が拡張されたグループIIのベースストックは、少なくとも50の粘度指数を有することができる。さらに他の選択肢としては、100℃で1.5cSt〜5cStの間の粘度を有するが、グループIIのベースストックの典型的な分子量よりは低い平均分子量を有する、フィードストックを使用することも可能である。
グループIIのベースストック(場合によっては、拡張された粘度指数のグループIIのベースストックまたはその他の低分子量のフィードも含む)の中に見出される成分の分子量を増大させるために使用することが可能な、各種の化学的な選択肢が存在する。好適な反応の例としては、以下の反応が挙げられるが、これらに限定される訳ではない:たとえばオレフィンのオリゴマー化、Friedel−Craft芳香族アルキル化、ペルオキシドによるラジカルカップリング、または硫黄を使用した触媒作用によるカップリング。一般的には、より高い温度の反応条件の方が、反応速度を高くすることができるが、その一方で、反応時間を長くすると、カップリングされた反応生成物の収率を改良することができる。
カップリング反応の後で、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、場合によっては、しかし好ましくは、触媒的に処理して、そのベースストックの性質を改良することができる。その任意工程の触媒処理としては、水素化処理、触媒脱ろう処理、および/または水素化精製の一つまたは複数を挙げることができる。2種以上のタイプの触媒処理が実施されるような態様においては、第一のタイプの触媒処理からの流出物を、場合によっては、第二のタイプの触媒処理の前に、分離させることができる。たとえば、水素化処理または水素化精製処理の後に、気液分離を実施して、生成している可能性のある、ライトエンド、H2S、および/またはNH3を除去することもできる。
フィードストックをカップリング反応条件に暴露させた後、そして各種の任意の触媒処理をした後で、得られた流出物を分留して、少なくとも高粘度のベースストック製品を形成させることができる。その高粘度のベースストック製品は、各種の方法で特性分析をして、その組成物の新規な性能を立証することができる。
下記の実施例1〜6は、低粘度フィード原料に対してカップリング反応を使用することにより調製した高粘度のベースストックに関連するものである。実施例1、2、3、および5のために使用したフィード原料は、EHC−20であったが、このものは、100℃で約2.5cStの粘度を有する、市販の低分子量の水素化処理した炭化水素フィード原料である。実施例4は、フィード原料としてEHC−45を使用して形成させたが、このものは、ExxonMobil Corporationから入手可能な低粘度(約4.5cSt)のグループIIのベースストックである。実施例6は、市販の、約2.7cStの粘度を有するFischer−Tropsch液体を使用して形成させた。
上述の物理的および化学的な性質に加えて、高粘度のベースストックは、別なタイプの改良された性質も与えることができる。この実施例においては、実施例3に相当する高粘度のベースストックを使用して、ISO VG 220ギヤオイルを配合した。ISO VG 220ギヤオイルはさらに、従来からのCORE 2500のグループIのブライトストックも使用して配合した。両方のギヤオイルに、同一の添加剤パッケージの同一量と、同一のリバランス用ライトニュートラルベースストックを使用して、所望の粘度グレードを作製した。二つの配合物の性能特性を測定した。測定した特性の一つは、ASTM試験法D2983−13の、−20℃でのBrookfield粘度を使用した、低温特性であった。測定した第二の特性は、ASTM試験法D2983−2、US Steel Oxidationを使用した、121℃で13日間酸化させる酸化安定性であった。
この実施例においては、実施例3に相当する高粘度のベースストックを使用して、ISO VG 220ギヤオイルを配合した。第二のISO VG 220ギヤオイルは、従来からのCORE 2500のグループIのブライトストックを使用して配合した。第三のISO VG 220ギヤオイルは、表1の最終行に示したポリアルファオレフィンのベースストックを使用して配合した。配合されたギヤオイルに、同一の添加剤パッケージの同一量と、同一のリバランス用ライトニュートラルベースストックを使用して、所望の粘度グレードを作製した。二つの配合物の性能特性を測定した。測定した特性の一つは、ASTM試験法D2983の、−35℃でのBrookfield粘度を使用した、低温特性であった。測定した第二の特性は、ASTM試験法D2272の、150℃でのRotating Pressure Vessel Oxidation Test(RPVOT)を使用した酸化安定性であった。
実施態様1
ベースストック組成物(base stock composition)であって、前記ベースストック組成物が、600g/mol〜4000g/molの数平均分子量(Mn)と、1000g/mol〜12000g/molの重量平均分子量(Mw)と、少なくとも1.15の多分散度(polydispersity)(Mw/Mn)と、0.03重量%以下の硫黄含量(sulfur content)と、10重量%以下の芳香族化合物含量(aromatics content)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度(kinematic viscosity)と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、50〜120の粘度指数(viscosity index)とを有する、組成物。
前記粘度指数が、少なくとも80、または少なくとも90、または少なくとも100である、請求項1に記載の組成物。
ベースストック組成物であって、前記ベースストック組成物が、600g/mol〜4000g/molの数平均分子量(Mn)と、1000g/mol〜12000g/molの重量平均分子量(Mw)と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、0.03重量%以下の硫黄含量と、10重量%以下の芳香族化合物含量と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、90重量%を超えるか又は95重量%を超える飽和物含量(saturates content)とを有する、組成物。
前記多分散度が、少なくとも1.3、または少なくとも1.4、または少なくとも1.5、または少なくとも1.6、または少なくとも1.7である、実施態様1〜3のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、13C−NMRにより測定して、24.0重量%以下、または23.5重量%以下、または23.0重量%以下、または22.5重量%以下、または22.0重量%以下のイプシロン(ε)炭素を含む、実施態様1〜4のいずれかに記載の組成物。
前記数平均分子量(Mn)が、少なくとも700g/mol、または少なくとも800g/mol、または少なくとも1000g/mol、または少なくとも1200g/molである、実施態様1〜5のいずれかに記載の組成物。
前記重量平均分子量(Mw)が、少なくとも1200g/mol、または少なくとも1400g/molである、実施態様1〜6のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、0℃以下、または−10℃以下、または−20℃以下、または−30℃以下の流動点(pour point)を有する、実施態様1〜7のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、−50℃以下、または−60℃以下、または−70℃以下のガラス転移温度(glass transition temperature)を有するか;または前記結晶化温度(crystallization temperature)が、−20℃以下、または−30℃以下、または−40℃以下、または−50℃以下であるか;またはそれらの組合せを有する、実施態様1〜8のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、少なくとも1.05のアニリン点指数(aniline point index)を有する、実施態様1〜9のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、0.85g/cm3〜0.91g/cm3、または少なくとも0.86g/cm3、または少なくとも0.87g/cm3、または0.90g/cm3以下の密度を有する、実施態様1〜10のいずれかに記載の組成物。
前記組成物が、a)少なくとも200cSt、または少なくとも250cSt、または少なくとも300cSt、または少なくとも350cStの40℃での動粘度;b)少なくとも16cSt、または少なくとも18cSt、または少なくとも20cSt、または少なくとも24cSt、または少なくとも28cSt、または少なくとも30cSt、または少なくとも35cSt、または少なくとも40cStの100℃での動粘度;またはc)それらの組合せを有する、実施態様1〜11のいずれかに記載の組成物。
上記請求項のいずれかに記載のベースストック組成物を含む、配合された潤滑油(formulated lubricant)。
ベースストック組成物を形成するための方法であって、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージ(coupling reaction stage)に、50〜120の粘度指数と、12cSt以下の100℃での動粘度と、0.03重量%未満の硫黄含量と、10重量%未満の芳香族化合物含量とを有するフィードストックを導入すること(又は工程)であって、カップリングされた流出物(coupled effluent)を形成すること(又は工程);および
カップリングされた流出物を分留すること(又は工程)であって、50〜120の粘度指数と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、0℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分(又は生成物留分又は生成物フラクション(product fraction))を形成すること(又は工程)
を含む方法。
ベースストック組成物を形成するための方法であって、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、少なくとも90重量%(場合によっては、少なくとも95重量%)のパラフィン含量(paraffin content)と、12cSt以下の100℃での動粘度と、0.03重量%未満の硫黄含量と、10重量%未満の芳香族化合物含量とを有するフィードストック(又は供給原料(feedstock))を導入すること(又は工程)であって、カップリングされた流出物(coupled effluent)を形成すること(又は工程);および
カップリングされた流出物を分留すること(又は工程)であって、少なくとも90重量%(場合によっては、少なくとも95重量%)の飽和物含量と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、0℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること(又は工程)
を含む、方法。
有効な触媒処理条件下で、カップリングされた流出物の少なくとも一部を触媒に暴露させて、触媒的に処理された流出物を形成すること(又は工程)をさらに含み、カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留すること(又は工程)が、触媒的に処理された流出物の少なくとも一部分を分留すること(又は工程)を含む、実施態様14または15に記載の方法。
有効な触媒処理条件が、水素化処理条件、触媒脱ろう条件および水素化精製条件の少なくとも一つを含む、実施態様14〜16のいずれかに記載の方法。
Claims (20)
- ベースストック組成物であって、前記ベースストック組成物が、600g/mol〜4000g/molの数平均分子量(Mn)と、1000g/mol〜12000g/molの重量平均分子量(Mw)と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、0.03重量%以下の硫黄含量と、10重量%以下の芳香族化合物含量と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、50〜120の粘度指数とを有する、組成物。
- 前記多分散度が、少なくとも1.3である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、13C−NMRで測定して、24.0重量%以下のイプシロン炭素を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記数平均分子量(Mn)が、少なくとも800g/molである、請求項1に記載の組成物。
- 前記重量平均分子量(Mw)が、少なくとも1200g/molである、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、0℃以下の流動点を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、−50℃以下のガラス転移温度を有するか;または、前記結晶化温度が、−20℃以下であるか;またはそれらの組合せである、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、少なくとも1.05のアニリン点指数を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、0.85g/cm3〜0.91g/cm3の密度を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、a)少なくとも200cStの40℃での動粘度;b)少なくとも20cStの100℃での動粘度;またはc)それらの組合せを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粘度指数が、少なくとも80である、請求項1に記載の組成物。
- 前記粘度指数が、少なくとも100である、請求項1に記載の組成物。
- ベースストック組成物であって、前記ベースストック組成物が、600g/mol〜4000g/molの数平均分子量(Mn)と、1000g/mol〜12000g/molの重量平均分子量(Mw)と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、0.03重量%以下の硫黄含量と、10重量%以下の芳香族化合物含量と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、90重量%を超えるか又は95重量%を超える飽和物含量とを有する、組成物。
- 前記組成物が、13C−NMRで測定して、24.0重量%以下のイプシロン炭素を有する、請求項13に記載の組成物。
- 前記数平均分子量(Mn)が、少なくとも800g/molである、請求項13に記載の組成物。
- 前記重量平均分子量(Mw)が、少なくとも1200g/molである、請求項13に記載の組成物。
- ベースストック組成物を形成するための方法であって、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、50〜120の粘度指数、12cSt以下の100℃での動粘度と、0.03重量%未満の硫黄含量と、10重量%未満の芳香族化合物含量とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること;および
前記カップリングされた流出物を分留することであって、50〜120の粘度指数と、少なくとも1.15の多分散度(Mw/Mn)と、少なくとも14cStの100℃での動粘度と、少なくとも150cStの40℃での動粘度と、0℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること
を含む、方法。 - 有効な触媒処理条件下で、前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を触媒に暴露させることであって、触媒的に処理された流出物を形成することをさらに含み、前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することが、前記触媒的に処理された流出物の少なくとも一部を分留することを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記有効な触媒処理条件が、水素化処理条件、触媒脱ろう条件および水素化精製条件の少なくとも一つを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記フィードストックが、少なくとも90重量%のパラフィン含量を含む、請求項17に記載の方法。
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