JP5680028B2 - 最適化分枝を有する潤滑剤基油 - Google Patents
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Description
本発明は、分枝の程度が100個の炭素当たり8未満のアルキル分枝であって、2位置で20重量%未満のアルキル分枝があるパラフィン系炭化水素成分を含む潤滑剤基油に関する。その潤滑剤基油は−8℃未満の流動点;約3.2cSt以上の、100℃での動粘度;及び下記方程式:
目標粘度指数=22 x ln(100℃での動粘度) + 132
により計算したときの目標粘度指数より大きい粘度指数を有する。
目標粘度指数=22 x ln(100℃での動粘度) + 132
により計算したときの目標粘度指数より大きい粘度指数を含む潤滑剤基油に関する。
本発明は、パラフィン系炭化水素成分の混合物が最適化分枝を有するパラフィン系炭化水素成分の混合物を含む、潤滑剤基油に関する。最適化分枝を有するパラフィン系炭化水素の混合物を含むこれらの潤滑剤基油は、潤滑剤基油分子の中心にむかって分枝が集中している、全体的に低い量の分枝を有する。本発明はまた、ワックス状供給原料からこれらの潤滑剤基油を生成する方法に関し、そしてこれらの潤滑剤基油を含む商業上の仕上げ潤滑剤に関する。
以下の用語が本明細書全体を通じて使用され、そして他の様に記載されない限り、以下の意味を有する。
“フィッシャー−トロプシュ合成又は方法から由来する”と言うことは、当該の分画、流れ又は生成物が、フィッシャー−トロプシュ方法から由来しているか、又はフィッシャー−トロプシュ方法による或る工程で生成されていることを意味する。
目標粘度指数=22 x ln(100℃での動粘度) + 132
(但し、ln(100℃での動粘度)は100℃での動粘度の自然対数である。目標粘度指数の決定は図面において例示されている。
目標粘度指数=22 x ln(100℃での動粘度) + 132。
分枝の程度及び分枝の位置はNMR分析によって決定されることができる。
本発明の潤滑剤基油及び中間体油異性化物の分枝性質は、以下の8−工程方法に従って炭素−13NMRを用いて油のサンプルを分析することによって決定される。方法の記載において引用した参考文献は処理工程の詳細を提供する。工程1及び2は、新しい方法からの始めの材料についてのみに行われる。
(表1)
例:
分枝 NMR化学シフト(ppm)
2−メチル 22.5
3−メチル 19.1又は11.
4−メチル 14.0
4+メチル 19.6
内部エチル 10.8
プロピル 14.4
隣接メチル 16.7
4−メチル分枝分画を計算し且つ表にする場合、4+メチルへのその寄与は二重計数を避けるために引き算されなければならない。
8.) 100個の炭素原子当たりのアルキル分枝の数は、分子当たりの分枝の数(工程7)x100/分子当たりの炭素の数から計算される。
本発明に従えば、最適化分枝を有する潤滑剤基油を生成するための方法への供給原料は、ワックス状炭化水素供給原料である。本明細書において開示された方法において有用なワックス状炭化水素供給原料は、フィッシャー−トロプシュワックス状炭化水素のような合成ワックス状供給原料であり得るか、又は石油ワックスのような天然源から由来することができる。したがって、その方法へのワックス状供給原料は、フィッシャー−トロプシュ由来ワックス状供給原料、石油ワックス、ガスオイル類のようなワックス状留出液原料、潤滑油原料、高流動点ポリアルファオレフィン類、ろう下油(foot oil)、ノルマルアルファオレフィンワックス類、粗ろう、脱油ワックス類、微結晶ワックス類、及びそれらの混合物からなることができる。好ましくはワックス状供給原料はフィッシャー−トロプシュワックス状供給原料から由来する。ワックス状供給原料の実質的な割合は、C20+の炭素数を有する分子からなり、そして一般に、約600°F(316℃)より高い沸点を有する。ワックス状供給原料中の分子の大部分は、供給原料のワックス状の性質に寄与する高分子量n−パラフィン類及び僅かに分枝したパラフィン類である。
ワックス状炭化水素供給原料を、所望に応じて、本明細書において記載されたような処理の前に、水素処理することができる。
好ましくは、本発明のワックス状供給原料は、フィッシャー−トロプシュワックス状供給原料から由来する。フィッシャー−トロプシュ化学において、反応条件下に合成ガスをフィッシャー−トロプシュ触媒と接触させることにより、合成ガスを液体炭化水素に変換させる。典型的に、メタン及び随意的により重質の炭化水素類(エタン以上の重質)は慣用の合成ガス生成器に通過させて送られて合成ガスを提供する。一般に合成ガスは水及び一酸化炭素を含有し、そして少量の二酸化炭素及び/又は水を含むことができる。合成ガス中の硫黄、窒素、ハロゲン、セレン、燐及び砒素汚染物質の存在は望ましくない。
本発明に従えば、ワックス状炭化水素供給原料は、水素異性化帯域において水素異性化に付されて、中間体油異性化物を生成する。
100x(生成物中の重量%分枝化C16)/(生成物中の重量%分枝化C16+生成物中の重量%C13−);
のようにして決定される)。
本発明に従えば、中間体油異性化物は溶媒脱ワックスに付されて、最適化分枝性質を有するパラフィン系炭化水素成分を含む潤滑剤基油を生成する。それ故、溶媒脱ワックスは、分子の中心に向かって分枝が集中している全体的に低い量の分枝を有するパラフィン系炭化水素成分を含む潤滑剤基油を生成する。
最適化分枝を有するパラフィン系炭化水素を含む潤滑剤基油、又は随意的に中間体油異性化物は、生成物品質及び安定性を改良するために水素仕上げされる(be hydrofinished)ことができる。水素仕上げ(hydrofinishing)中、全体的なLHSVは約0.25〜2.0、好ましくは約0.5〜1.0である。水素分圧は200psiaより大、好ましくは約500psia〜約2000psiaの範囲にある。水素再循環速度は典型的には50 SCF/Bblより大であり、そして好ましくは1000〜5000 SCF/Bblである。温度は約300°F〜約750°Fの範囲、好ましくは450°F〜600°Fの範囲にある。
本発明の潤滑剤基油は、分枝が最適化されているパラフィン系炭化水素成分を含む。最適化分枝を有するパラフィン系炭化水素成分を含む潤滑剤基油は、高い粘度、低い流動点及び格別に高いVIを有する。本発明の潤滑剤基油は約3.2cStより大きい、好ましくは約3.2cSt〜約20cStの、100℃での動粘度を有する。また本発明の潤滑剤基油は約27個より大、好ましくは約30個より大、さらに好ましくは約27個より大であって、約70個未満の平均炭素数を有するパラフィン系炭化水素成分を含む。
本発明の潤滑剤基油は、単独で用いられることができるか、又は慣用のグループI基油、慣用のグループII基油、慣用のグループIII基油、異性化石油ワックス、ポリアルファオレフィン類(PAO)、ポリ内部オレフィン類(PIO)、ジエステル類、ポリオールエステル類、燐酸エステル類、アルキル化芳香族類及びそれらの混合物からなる群から選ばれた追加の基油とブレンドされることができる。
潤滑剤基油は、一般に仕上げ潤滑剤の70%より大きくを占める、仕上げ潤滑剤の最も重要な成分である。仕上げ潤滑剤は潤滑剤基油及び少なくとも1種の添加剤を含む。仕上げ潤滑剤は、自動車、ディーゼルエンジン、車軸類、変速機及び工業上適用において用いられることができる。仕上げ潤滑剤は、関連する政府機関により規定されたような、それらの意図する適用のための規格に合わなければならない。
この開示におけるすべてのシミュレート化蒸留沸とう範囲分布は、他のように記載されない限り、標準の分析法 D6352−98又はその均等方法を用いて測定される。本明細書において用いられるものとして、D6352−98に均等な方法とは、標準方法と実質的に同じ結果を与える、任意の分析方法を言う。
例1は、35重量%キャタパル(Catapal)アルミナと結合されたPt/SSZ−32触媒(0.3重量%Pt)を用いて、(アルドリッヒ(Aldrich)から購入した)n−C28供給原料から形成した潤滑剤基油を生成した。その実験条件は、1000psig、0.8LHSV及び7MSCF/bblの1回通過H2であった。反応器温度は575°Fであった。次に反応器からの流出流を、475°FでPt−Pd/SiO2−Al2O3水素仕上げ(hydrofinishing)触媒上に通過させ、そして温度以外は異性化反応器における条件と同じ条件を使用した。600°F+生成物の収率は71.5重量%であった。600°F−沸とう範囲の物質へのワックスの変換は28.5重量%であった。700°Fより低い変換は33.6重量%であった。その実験からの底部分画(75.2重量%)を743°Fでカットして89.2重量%の底部物を得た(全供給源料に基づいて67.1重量%)。水素異性化油底部物の性質を下記表Iに要約する:
0.3%Pt及び35%キャタパル(Catapal)アルミナ結合剤を含有したPt/SSZ−32触媒上で(アルドリッヒ(Aldrich)から購入した)n−C36供給源料を異性化した。実験条件は580°F、1.0のLHSV、1000psigの反応器圧力及び7MSCF/bblの一回通過の水素速度であった。シリカ−アルミナ上のPt/Pd水素化仕上げ触媒を含有した、また1000psigでの第2反応器に反応器流出流を直接に通過させた。その反応器における条件は、450°Fの温度及び1.0のLHSVであった。変換及び収率は下記表IIにおいて要約したとおりであった:
0,3%Pt及び35%キャタパル(Catapal)アルミナ結合剤を含有したPt/SSZ−32触媒上で、水素処理されたフィッシャー−トロプシュワックスを異性化した。実験条件は、560°F、1.0のLHSV、300psigの反応器圧力及び6 MSCF/bblの一回通過の水素速度であった。シリカ−アルミナ上Pt/Pd水素仕上げ触媒を含有した、また300psigでの第2反応器に、反応器流出流を直接に通過させた。その反応器の条件は450°Fの温度及び1.0のLHSVであった。水素処理されたフィッシャー−トロプシュワックスの性質を下記表IVに要約する。変換及び収率、ならびに水素異性化されたストリッパー底部物の性質を下記表Vに要約する。
表 IV
水素処理されたフィッシャー−トロプシュワックスの点検
(951−15−431)
重力,API 40.3
窒素,ppm 1.6
総硫黄,ppm 2
シミュレート蒸留,重量%,°F
IBP/5 512/591
10/30 637/708
50 764
70/90 827/911
95/FBP 941/1047
表 V
560°F,1のLHSV,300psig及び6MSCF/bblのH 2
でのPt/SSZ−32上でのFTワックスの異性化
変換<650°F,重量% 15.9
変換<700°F,重量% 14.1
収率,重量%
C1−C2 0.11
C3−C4 1.44
C5−180°F 1.89
180−290°F 2.13
290−650°F 21.62
650°F+ 73.19
ストリッパー底部物
収率,供給源料の重量% 75.9
シミュレート蒸留,LV%,°F
IBP/5 588/662
30/50 779/838
95/99 1070/1142
流動点,℃ +25
NMR分析
C2分枝 0.28
C3分枝 0.23
C4分枝 0.26
C5+分枝 1.00
内部エチル 0.11
合計 1.88
表 V(続き)
NMR分枝性質
アルキル分枝/分子 1.88
アルキル分枝/100炭素 6.21
2位置での%分枝 14.9
2+3位置での%分枝 27.1
5位置以上の位置での%分枝 53.2
Claims (18)
- 潤滑剤基油及び1種以上の潤滑剤添加剤を含む仕上げ潤滑剤であって、
前記潤滑剤基油は、分枝の程度が100個の炭素当たり8アルキル分枝未満であり、アルキル分枝の20重量%未満が2位置のものであるパラフィン系炭化水素成分を含む潤滑剤基油であって、その潤滑剤基油が−15℃から−35℃の流動点(ただし−15℃は含まない);3.2から20cStの範囲の100℃での動粘度;及び下記方程式:
目標粘度指数=22 x ln(100℃での動粘度) + 132
により計算されたときの目標粘度指数プラス5より大きい粘度指数を有する、該潤滑剤基油である、仕上げ潤滑剤。 - 潤滑剤基油は、分枝の程度が100個の炭素当たり7アルキル分枝未満であるパラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、分枝の程度が100個の炭素当たり6.5アルキル分枝未満であるパラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、アルキル分枝の25重量%未満が2位置及び3位置にある、パラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、アルキル分枝の50重量%より大が5位置の以上の位置にある、パラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、アルキル分枝の15重量%未満が2位置にあるパラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、アルキル分枝の20重量%未満が2位置及び3位置にあるパラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、前記アルキル分枝の60重量%より大が5位置以上の位置にあるパラフィン系炭化水素を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油が5重量%未満の総ナフテン含有量をさらに含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油がフィッシャー−トロプシュ合成方法から誘導される、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、メチル水素のパーセンテージにより測定したときの分枝の程度(BI)、及び末端基から離れた4個以上の炭素又は分枝である繰り返しメチレン炭素(CH2>4)のパーセンテージにより測定したときの分枝の近接(proximity)が、BI−0.5(CH2>4)<12であるようなものである、パラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油は、メチル水素のパーセンテージにより測定したときの分枝の程度(BI)、及び末端基から離れた4個以上の炭素又は分枝である繰り返しメチレン炭素(CH2>4)のパーセンテージにより測定したときの分枝の近接(proximity)が、BI−0.5(CH2>4)<10であるようなものである、パラフィン系炭化水素成分を含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油が3より大きいフリーカーボン指数を有する、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油が5ppm未満の硫黄含有量を含む、請求項10の仕上げ潤滑剤。
- 潤滑剤基油が25時間より大きいオキシデーター(Oxidator)BNを有する、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 米国石油学会で規定されたグループI基油、米国石油学会で規定されたグループII基油、米国石油学会で規定されたグループIII基油、異性化石油ワックス、ポリアルファオレフィン類、ポリ内部オレフィン類、ジエステル類、ポリオールエステル類、燐酸エステル類、アルキル化芳香族類及びそれらの混合物からなる群から選ばれた追加の基油をさらに含む、請求項1の仕上げ潤滑剤。
- 分枝の程度が分子当たり2.5アルキル分枝未満である、請求項1のパラフィン系炭化水素成分を含む仕上げ潤滑剤。
- 分枝の程度が分子当たり2.0アルキル分枝未満である、請求項1のパラフィン系炭化水素成分を含む仕上げ潤滑剤。
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