KR20010089249A - 와이드-커트 합성 이소파라핀성 윤활유 - Google Patents

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리안다니엘프란시스
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나체만 제시카 알
엑손 리써치 앤드 엔지니어링 컴파니
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Abstract

와이드-커트 윤활성 기제 원료는 왁스성의 피셔-트롭츠 합성된 탄화수소 분획 공급물을 하이드로아이소머화하고 이어서 촉매적으로 탈왁스화함으로써 제조되고, 650 내지 750oF+ 범위의 초기 비등점을 갖는 전체 탈왁스물을 포함한다. 상기 기제 원료와 상업용 자동차 첨가제 패키지를 혼합함으로써 제조된 배합 윤활유는 다등급 내연 기관 크랭크실 오일에 대해 저온 특성을 포함하여 모든 사양을 충족시킨다. 왁스성 공급물은 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖고 1050oF+ 이상의 최종 비등점까지 연속 비등한다. 상기 방법에 의해 제조되는 저비등점의 탄화수소는 간단한 플래시 증류에 의해 기제 원료로부터 분리된다. 상기 기제 원료는 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖는 전체 탈왁스물을 포함한다.

Description

와이드-커트 합성 이소파라핀성 윤활유{WIDE-CUT SYNTHETIC ISOPARAFFINIC LUBRICATING OILS}
일부 산업용 오일뿐만 아니라 내연 기관 크랭크실 오일 및 트랜스미션 오일은 고형화되거나 휘발되지 않고 넓은 범위의 온도에 걸쳐 그들의 윤활 특성을 유지해야 한다. 산업용 오일은 연료 절약을 이유로 경질 점도 등급(예를 들어, SAE 5W 및 10 W오일)으로 가는 경향이다. 그러나, 상기 오일은 또한 휘발성 사양을 충족시켜야 한다. 또한, 중질 기제 원료(이로부터 완전 배합된 오일이 제조됨)는 산업용 오일을 포함하여 많은 용도에 여전히 이용되고 있다. 종래의 오일에서는 탈왁스화된 라피네이트가 전형적으로 다른 점도 및 비등 범위의 다수의 분획으로 진공 분별된다. 최종 윤활유는 점도 지수(VI) 향상제, 산화방지제, 세제, 분산제, 마모방지 첨가제, 유동점 강하제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 함유하는 첨가제 패키지를 기제 원료에 첨가함으로써 제조된다. 더 낮은 점도를 갖는 기제 원료는 더 높은 농도의 더 경질이고 더 낮은 비등점의 탄화수소(이는 더 고온에서 휘발되는 경항이 있다)를 갖는다. 반대로, 더 높은 온도에서 비등하는 분획은 점도를 증가시킬뿐만 아니라 유동점과 같은 저온 특성에 역효과를 줄 수 있다. 종래의 오일로부터 유도된 와이드 커트를 사용하는 것은 휘발성 또는 유동점 요건을 충족시키지 못하는 기제 원료를 생산할 것이다. 폴리알파올레핀(PAO)과 같은 합성 기제 원료는 상업적으로 시판되고 있고 높은 점도 지수 및 낮은 유동점의 조합을 갖는다. 그러나, 이들 오일은 매우 고가이고, 밀봉재를 수축시키는 경향이 있고, 좁은 비등 범위를 갖는다. 우수한 윤활유를 위한 기제 원료(현재 둘 이상의 분획이 사용됨)로서 단일의 와이드-커트 오일 분획을 사용할 수 있게 된다면 오일의 생산, 수송 및 비용이 간소화될 것이다.
발명의 요약
본 발명은 낮은 유동점 및 높은 점도 지수(VI)를 갖는 와이드-커트 윤활성 기제 원료 및 이 기제 원료로부터 형성된 윤활제에 관한 것이며, 상기 기제 원료는650 내지 750oF(650 내지 750oF+) 범위의 초기 비등점을 갖는 왁스성 파라핀성의 피셔-트롭츠 합성된 탄화수소 분획을 하이드로아이소머화하여 하이드로아이소머레이트를 형성하고, 이어서 그것을 촉매적으로 탈왁스화하여 그의 유동점을 감소시킴으로써 상기 왁스성 분획으로부터 제조된다. 하이드로아이소머화 및 촉매적 탈왁스화는 둘 다 650 내지 750oF+ 탄화수소의 일부를 저비등점의 탄화수소로 전환시킨다. 650 내지 750oF(650 내지 750oF-) 미만에서 비등하는 이들 경질 탄화수소 또는 저비등점의 탄화수소를 기제 원료를 포함하는 생성된 650 내지 750oF+ 탈왁스물로부터 제거한다. 와이드-커트 기제 원료는 전체 650 내지 750oF+ 범위의 탈왁스물을 의미한다. 이는 650 내지 750oF+ 범위의 탈왁스물이 다른 점도 및 비등 범위의 다수의 분획으로 진공 분별되는 종래의 기제 원료와 대조된다. 650 내지 750oF+ 범위는 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖고, 적어도 1050oF, 바람직하게는 1050oF 보다 높은 최종 점까지 연속 비등하는 피셔-트롭츠 방법에 의해 합성된 탄화수소의 분획을 의미한다. 상기 650 내지 750oF+ 범위의 물질을 포함하는 피셔-트롭츠 합성된 탄화수소 공급물은 이후부터 "왁스성 공급물"로 언급할 것이다. 왁스성은 온도 및 압력의 표준 실온 조건에서 고형화되는 탄화수소를 함유하는 것을 의미한다. 왁스성 공급물은 무시할 정도의 양의 방향족, 황 및 질소 화합물 불순물을 포함한다. 또한 왁스성 공급물은 바람직하게는 350oF 이상의 T90-T10온도차(temperature spread)를 갖는다. 상기 온도차는 왁스성 공급물의 90 중량% 비등점과 10 중량% 비등점 사이의 온도 차이(oF)를 말한다. 와이드-커트 기제 원료는 비환식 이소파라핀 95 중량% 이상을 포함한다는 점에서 본질적으로 이소파라핀성이고, 120 이상의 점도 지수(VI), -10oC 이하의 유동점을 갖고, 윤활유, 그리스 등을 포함하는 다양한 윤활제의 기제 원료로서 유용하다. 윤활유는 기제 원료 및 윤활성 첨가제의 혼합물을 포함하고, 예를 들어 다-등급 내연 기관 크랭크실 오일, 자동차 트랜스미션 오일, 산업용 오일 등이 있다.
와이드-커트 기제 원료가 휘발성 요건을 충족시키기 위해, 경질 최종물질로 공지된 저비등점 탄화수소는 650 내지 750oF+ 탈왁스물로부터 제거한다. 이들 경질 최종물질을 간단히 플래싱하여 제거해서 와이드-커트 기제 원료를 제조할 수 있다. 본 발명의 방법에서 경질 최종물질(650 내지 750oF-)을 제거하기 위해 간단한 플래싱 방법을 사용하는 것은 종래의 석유 라피네이트에 통상적으로 사용되는 더 고가의 진공 증류가 필요하지 않게 되었다는 점에서 의미있다. 석유 또는 슬랙(slack) 왁스로부터 유도된 종래의 기제 원료와 비교해볼 때, 본 발명의 기제 원료의 우수한 특성은 비교적 순수하고 본질적으로 파라핀성인 피셔-트롭츠 왁스성 공급물, 바람직하게는 코발트 촉매성 성분을 갖는 촉매의 존재하에 슬러리 피셔-트롭츠 방법에 의해 제조된 왁스성 공급물의 조합, 하이드로아이소머화, 촉매적 탈왁스화 및 탈왁스물로부터의 경질 최종물질의 제거에 기인한다.
본 발명의 실시에서, 하이드로아이소머화는 적합한 하이드로아이소머화, 바람직하게는 촉매에 수소화/탈수소화 기능을 부여하는 하나 이상의 촉매성 금속 성분 및 촉매에 산성 하이드로아이소머화 기능을 부여하는 산성 금속 산화물 성분을 포함하는 이중 기능 하이드로아이소머화 촉매의 존재하에 왁스성 공급물과 수소를 반응시킴으로서 수행된다. 하이드로아이소머화는 왁스성 공급물(650 내지 750oF+)의 일부를, 연료로서는 유용하지만 기제 원료 물질로서는 유용하지 않은 저비등점 물질(650 내지 750oF-)로 전환시킨다. 하이드로아이소머레이트를 저비등점 물질을 미리 제거하거나 제거하지 않고 탈왁스화할 수 있다. 탈왁스화는 탈왁스화 촉매의 존재하에 하이드로아이소머레이트와 수소를 반응시켜 탈왁스물을 형성하고, 이로부터 경질 최종물질을 제거함으로써 수행된다.
본 발명은 피셔-트롭츠(Fischer-Tropsch) 탄화수소 합성 방법에 의해 제조된 왁스성(waxy) 탄화수소로부터 합성된 와이드-커트, 합성 윤활성 기제(base) 원료에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 높은 점도 지수(VI), 낮은 유동점 및 폭넓은 비등 범위를 갖고, 왁스성의 피셔-트롭츠 합성된 탄화수소 분획을 하이드로아이소머화(hydroisomerizing)하고, 이어서 촉매적으로 탈왁스화하여 기제 원료를 생성함으로써 제조되는 와이드-커트 윤활성 기제 원료 및 배합 윤활유에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법의 흐름 개략도이다.
왁스성 공급물은 바람직하게는 당업자에 의해 결정된 650 내지 750oF의 정확한 커트점(cut point), 및 바람직하게는 합성에 사용되는 촉매 및 방법 변수에의해 결정된 1050oF 이상의 정확한 말단점을 갖고, 탄화수소 합성 방법에 의해 형성된 전체 650 내지 750oF+ 분획을 포함한다. 또한 왁스성 공급물은 원한다면, 저비등점 물질(650 내지 750oF-)을 함유할 수 있다. 상기 저비등점 물질은 윤활성 기제 원료에 유용하지 않지만, 본 발명의 방법에 따라 처리되었을 때에는 연료에 유용하다. 또한 왁스성 공급물은 90 중량% 이상, 전형적으로는 95 중량% 이상, 바람직하게는 98 중량% 이상의 파라핀성 탄화수소를 포함하고, 이들 대부분은 통상적인 파라핀이고, 이는 본 발명의 명세서에서 "파라핀성"이 의미하는 것이다. 황 및 질소 화합물(예를 들어, 1 wppm 미만)의 양은 무시할 정도이고, 옥시게네이트(oxygenate)의 형태로 2,000 wppm 미만, 바람직하게는 1,000 wppm 미만, 더욱 바람직하게는 500 wppm 미만의 산소를 갖는다. 방향족 화합물의 함량은 만약 존재한다면, 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.1 중량% 미만이다. 상기 특성을 갖고 본 발명의 방법에 유용한 왁스성 공급물은 촉매성 코발트 성분을 갖는 촉매와 함께 슬러리 피셔-트롭츠 방법을 사용하여 제조되어 왔다. 본 발명의 실시에서는, 슬러리 피셔-트롭츠 탄화수소 합성 방법을 왁스성 공급물을 합성하는데 사용하고, 특히 촉매성 코발트 성분을 포함하는 피셔-트롭츠 촉매를, 더욱 바람직한 고분자량 파라핀을 제조하기 위한 높은 알파(α)를 제공하는데 사용하는 것이 바람직하다.
왁스성 공급물의 온도차(T90-T10)는 바람직하게는 350oF 이상이지만, 더욱 바람직하게는 400oF 이상, 더욱 더 바람직하게는 450oF 이상이고, 350oF부터 700oF 이상까지의 범위일 수 있다. 촉매성 코발트 성분 및 티타니아의 복합체를 포함하는 촉매를 사용하여 슬러리 피셔-트롭츠 방법으로부터 수득되는 왁스성 공급물은 상술한 정도의 파라핀성, 순도 및 비등점 범위를 만족시키고, 490oF 내지 600oF 만큼의 T10및 T90온도차를 갖고, 각각 500 내지 1245oF 및 350 내지 1220oF의 초기 비등점 및 최종 비등점을 갖는 1050oF+ 물질 10 중량% 이상 및 1050oF+ 물질의 15 중량% 이상을 갖도록 제조되었다. 이들 샘플 둘다 전체 비등 범위에 걸쳐 연속 비등하였다. 350oF의 낮은 비등점은 반응기로부터 나온 응축된 탄화수소 오버헤드 증기 일부를 반응기로부터 제거된 탄화수소 액체 여액에 첨가함으로써 수득되었다. 이들 왁스성 공급물 둘다는, 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖고, 1050oF 보다 높은 종말점까지 연속 비등하고, 350oF 이상의 T90-T10온도차를 갖는 물질을 함유한다는 점에서 본 발명의 방법에 사용하기에 적합하였다.
왁스성 공급물 및 본 발명의 방법에 의해 왁스성 공급물로부터 제조된 윤활성 기제 원료는 석유 및 슬랙 왁스로부터 유도된 윤활성 기제 원료보다 적은 헤테로원자, 옥시게네이트, 나프텐성 및 방향족 화합물을 함유한다. 나프텐 및 방향족 화합물과 같은 환식 탄화수소의 상당량(예를 들어, 10 중량% 이상)을 함유하는 석유 및 슬랙 왁스로부터 유도된 기제 원료와는 달리, 본 발명의 방법에 의해 제조된기제 원료는 비환식 이소파라핀 95 중량% 이상을 포함하고, 잔부는 통상적인 파라핀이다. 본 발명의 기제 원료는 지방족, 비환식 이소파라핀이 메틸 분지를 주로 함유하고, 5 개 이상의 탄소원자를 갖는 분지를 극소량(예를 들어, 1 중량% 미만) 갖는다는 점에서 PAO 기제 원료와 다르다. 따라서, 본 발명의 기제 원료의 조성은 종래의 석유 또는 슬랙 왁스로부터 유도된 기제 원료 또는 PAO와 다른다. 본 발명의 기제 원료는 모두(99 중량% 이상) 포화된 파라핀성 및 비환식 탄화수소를 필수적으로 포함한다. 황, 질소 및 금속은 1 wppm 미만의 양으로 존재하고 x-레이 또는 안텍(Antek) 질소 시험에 의해 검출되지 않는다. 극소량의 포화 및 불포화 고리 구조가 존재할 수 있지만, 농도가 매우 적어 기제 원료에서 현재 공지된 분석 방법에 의해서는 확인될 수 없다. 본 발명의 기제 원료는 다양한 분자량 탄화수소의 혼합물이지만, 하이드로아이소머화 및 탈왁스화 후에 남아있는 통상적인 잔여 파라핀 함량은 바람직하게는 5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 1 중량% 미만이고, 오일 분자의 50 % 이상이 하나 이상의 분지를 함유하고, 상기 분지의 반 이상이 메틸 분지이다. 나머지 분지의 반 이상, 더욱 바람직하게는 75 % 이상은 에틸이고, 분지의 총 수의 25 % 미만, 바람직하게는 15 % 미만은 3 개 이상의 탄소원자를 갖는다. 분지 탄소원자의 총 수는 탄화수소 분자를 구성하는 탄소원자의 총 수의, 전형적으로는 25 % 미만, 바람직하게는 20 % 미만, 더욱 바람직하게는 15 % 미만(예를 들어, 10 내지 15 %)이다. PAO 오일은 알파올레핀의 반응 생성물, 전형적으로 1-데센이고, 또한 분자들의 혼합물을 포함한다. 그러나, 짧은 분지와 상대적으로 긴 골격을 포함하는 더 선형인 구조를 갖는 본 발명의 기제 원료의 분자와는 달리, PAO 기제 원료의 고전적인 교과서적 설명은 별모양 분자이고, 특히 중심점에 부착된 3 개의 데칸 분자로서 전형적으로 기술되는 트리데칸이다. PAO 분자는 본 발명의 기제 원료를 구성하는 탄화수소 분자보다 더 적고 더 긴 분지를 갖는다. 따라서, 본 발명의 기제 원료의 분자 구성은 비교적 선형인 분자 구조를 갖고, 분지의 반 이하가 2 개 이상의 탄소원자를 갖고 탄소원자의 총 수의 25 % 이하가 분지에 존재하는 비환식 이소파라핀 95 중량% 이상을 포함한다. 본 발명의 기제 원료와 상기 기제 원료를 기초로 하는 윤활유는 다른 기제 원료로부터 형성된 윤활제와 다르고 대개 더 우수하기 때문에, 다른 기제 원료와 본 발명의 기제 원료의 20 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 60 중량% 이상과의 블렌드는 본 발명의 기제 원료만이 사용된 것보다는 적은 정도지만 대부분의 경우에서 우수한 특성을 제공함이 당업자에게 자명할 것이다. 상기 추가 기제 원료는 (i) 탄화수소성 기제 원료, (ii) 합성 기제 원료 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 탄화수소성이란 종래의 광물유, 혈암유, 활석, 석탄 액화물 또는 슬랙 왁스로부터 유도된 광물유로부터 유도된 주로 탄화수소형의 기제 원료를 의미하고, 합성 기제 원료는 PAO, 폴리에스테르형 및 다른 합성물을 포함할 것이다.
당해 기술분야의 숙련자가 알고 있듯이, 윤활성 기제 원료는 일반적인 윤활유 범위에서 비등하는 윤활 특성을 갖는 오일이고, 윤활유 및 그리스와 같은 다양한 윤활제를 제조하는데 유용하다. 윤활유는 기제 원료와, 하나 이상의 첨가제, 또는 보다 전형적으로는 하나 보다 많은 첨가제를 함유하는 첨가제 패키지의 유효량을 조합함으로써 제조된다(여기서, 첨가제는 세제, 분산제, 산화방지제, 마모방지 첨가제, 유동점 강하제, 점도 지수(VI) 향상제, 마찰 개질제, 해유화제, 소포제, 부식 억제제, 및 밀봉 팽윤 조절 첨가제 중의 하나 이상이다). 이들 중에서, 대부분의 배합 윤활유에 통상적인 첨가제로는 오일의 목적하는 용도에 따라 세제, 분산제, 산화방지제, 마모방지 첨가제 및 점도 지수(VI) 향상제를 포함하고, 이외의 다른 것들은 선택적이다. 공지된 바와 같이, 예를 들어 내연 기관 크랭크실, 자동차 트랜스미션, 터빈 또는 제트를 위한 윤활유, 작동유, 산업용 오일 등에 대한 하나 이상의 사양을 충족시키도록, 하나 이상의 첨가제 또는 하나 이상의 상기 첨가제를 함유하는 첨가제 패키지의 유효량을 기제 원료에 첨가 또는 블렌딩한다. 다른 용도 또는 목적하는 용도에 필요한 성능 사양을 충족시키는 완전 배합된 윤활유를 형성하기 위해, 다양한 제조업자들이 기제 원료 또는 기제 원료 블렌드에 첨가하기 위한 첨가제 패키지를 시판하고 있고, 첨가제 패키지에 존재하는 다양한 첨가제의 정확한 본질은 전형적으로 기업 비밀로서 제조업자에 의해 유지되고 있다. 그러나, 다양한 첨가제의 화학적 성질은 당해 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 알칼리금속 술포네이트 및 페네이트는 잘 알려진 세제이고, 붕산화되거나 되지 않은 PIBSA(폴리이소부틸렌 숙신산 무수물) 및 PIBSA-PAM(폴리이소부틸렌 숙신산 무수물 아민)은 잘 알려지고 사용되고 있는 분산제이다. 점도 지수(VI) 향상제 및 유동점 강하제는 폴리메타크릴레이트, 폴리알킬메타크릴레이트와 같은 아크릴 중합체 및 공중합체 이외에, 올레핀 공중합체, 비닐 아세테이트 및 에틸렌, 디알킬 푸마레이트 및 비닐 아세테이트의 공중합체, 및 다른 공지된 물질을 포함한다. 가장 폭넓게 사용되는 마모방지 첨가제는 금속이 아연인 ZDDP와 같은 금속 디알킬디티오포스페이트, 금속 카바메이트 및 디티오카바메이트, 에톡실화 아민 디알킬디티오포스페이트 및 디티오벤조에이트를 포함하는 무회 유형이 있다. 마찰 개질제는 글리콜 에스테르 및 에테르 아민을 포함한다. 벤조트리아졸은 폭넓게 사용되는 부식 억제제인 한편, 실리콘은 잘 알려진 소포제이다. 산화방지제는 2,6-디-tert-부틸-4-n-부틸 페놀 및 디페닐 아민과 같은 입체장애 페놀 및 입체장애 방향족 아민을 포함하고, 구리 올레에이트 및 구리-PIBSA와 같은 구리 화합물이 잘 알려져 있다. 이는 예시하기 위한 것이지 윤활유에 사용되는 다양한 첨가제의 목록을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 윤활유의 성능이 동일한 양의 동일한 첨가제를 갖는 종래의 오일 및 PAO 오일의 성능과 다른 것은 본 발명의 기제 원료의 화학적 성질이 선행 기술의 기제 원료의 화학적 성질과 다름을 증명한다.
왁스성 공급물의 하이드로아이소머화 동안, 650 내지 750 ℉+ 분획의, 이 범위 미만에서 비등하는 물질(650 내지 750℉-)로의 전환율은 공급물이 반응 대역을 1회 통과하는 것을 기준으로 하여 약 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 60 중량%이다. 왁스성 공급물은 전형적으로 하이드로아이소머화되기 이전에 650 내지 750 ℉- 물질을 함유하고, 이러한 저비등점 물질의 적어도 일부는 또한 보다 저비등점 성분으로 전환될 것이다. 공급물에 존재하는 임의의 올레핀 및 옥시게네이트는 하이드로아이소머화 동안 수소화된다. 하이드로아이소머화 반응기의 온도 및 압력은 전형적으로 각각 300 내지 900 ℉(149 내지 482 ℃) 및 300 내지 2500 psig, 바람직하게는 550 내지 750 ℉(288내지 400 ℃) 및 300 내지 1200 psig이다. 수소 처리 속도는 500 내지 5000 SCF/B, 바람직하게는 2000 내지 4000 SCF/B일 수 있다. 하이드로아이소머화 촉매는 하나 이상의 VIII족 촉매성 금속 성분, 바람직하게는 촉매성 비-귀금속 성분(들), 및 촉매에 수소화/탈수소화 기능 및 탄화수소를 하이드로아이소머화시키기 위한 산 수소화분해 기능 둘다를 부여하는 산성 금속 산화물 성분을 포함한다. 촉매는 또한 하나 이상의 VIB족 금속 산화물 촉진제 및 수소화분해 억제제로서의 하나 이상의 IB족 금속 성분을 가질 수 있다. 바람직한 양태에 있어서, 촉매적 활성 금속은 코발트 및 몰리브덴을 포함한다. 더욱 바람직한 양태에 있어서, 촉매는 또한 구리 성분을 함유하여 가수소분해를 감소시킬 것이다. 산성 산화물 성분 또는 담체는 알루미나, 실리카-알루미나, 실리카-알루미나-포스페이트, 티타니아, 지르코니아, 바나디아 및 다른 II, IV, V 또는 VI족 산화물뿐만 아니라 다양한 분자체, 예를 들면 X, Y 및 β체를 포함할 수 있다. 산성 금속 산화물 성분은 실리카-알루미나, 특히 벌크 지지체(표면 실리카에 대향됨) 중의 실리카 농도가 약 50 중량% 미만, 바람직하게는 35 중량% 미만인 비결정질 실리카-알루미나를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 산성 산화물 성분은 실리카 함량이 10 내지 30 중량%인 비결정질 실리카-알루미나를 포함한다. 또한, 결합제로서 실리카, 점토 및 다른 물질과 같은 추가의 성분이 사용될 수 있다. 촉매의 표면적은 약 180 내지 400 ㎡/g, 바람직하게는 230 내지 350 ㎡/g이고, 공극 부피, 총괄 밀도 및 측부 분쇄 강도는 각각 0.3 내지 1.0 ㎖/g, 바람직하게는 0.35 내지 0.75 ㎖/g, 0.5 내지 1.0 g/㎖, 및 0.8 내지 3.5 ㎏/분이다. 특히 바람직한 하이드로아이소머화 촉매는 약20 내지 30 중량%의 실리카를 함유하는 비결정질 실리카-알루미나 성분과 함께 코발트, 몰리브덴, 및 임의적인 구리 성분을 포함한다. 이러한 촉매의 제조는 잘 알려져 있고, 문서화되어 있다. 이러한 유형의 촉매의 예시적이나 비제한적인 제조 및 용도예를, 예를 들면 미국 특허 제 5,370,788 호 및 제 5,378,348 호에서 찾을 수 있다. 하이드로아이소머화 촉매는 활성 저하 및 이소파라핀 형성에 대한 선택성에 있어서의 변화에 대해 내성인 촉매인 것이 가장 바람직하다. 다수의 다른 유용한 하이드로아이소머화 촉매의 선택성은 변하고, 이러한 촉매는 또한 황 및 질소 화합물, 및 또한 옥시게네이트의 존재하에서, 심지어는 왁스성 공급물 중의 이러한 물질의 수준에서도 너무 신속하게 활성 저하되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 촉매의 한 예는, 할로겐화 알루미나, 예를 들면 플루오르화 알루미나(플루오르는 왁스성 공급물에 옥시게네이트가 존재함에 의해 스트리핑됨)상의 백금 또는 다른 귀금속을 포함한다. 본 발명의 실시에 있어 특히 바람직한 하이드로아이소머화 촉매는 코발트 및 몰리브덴 촉매성 성분 및 비결정질 알루미나-실리카 성분의 복합물, 가장 바람직하게는 몰리브덴 성분이 첨가되기 전에 코발트 성분이 비결정질 실리카-알루미나상에 침착되어 하소된 것을 포함한다. 이러한 촉매는 실리카 함량이 지지체 성분의 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%인 비결정질 알루미나-실리카 지지체 성분상의 10 내지 20 중량%의 MoO3및 2 내지 5 중량%의 CoO를 함유할 것이다. 이러한 촉매는 선택성 보유능 및 피셔-트롭츠 생성된 왁스성 공급물 중에서 발견되는 옥시게네이트, 황 및 질소 화합물에 의한 활성 저하에대한 내성이 우수한 것으로 밝혀졌다. 이러한 촉매의 제조는 미국 특허 제 5,756,420 호 및 제 5,750,819 호에 개시되어 있고, 이는 본원에 참고로 인용된다. 또한 상기 촉매가 가수소분해를 감소시키기 위한 IB족 금속 성분을 함유하는 것이 보다 더 바람직하다. 왁스성 공급물을 하이드로아이소머화시킴으로써 형성된 전체 하이드로아이소머레이트를 탈왁스화시키거나, 또는 저비등점, 즉 650 내지 750 ℉- 성분을 탈왁스화 이전에 불완전 플래싱(flashing)에 의해 또는 분별에 의해 제거하여, 650 내지 750 ℉+ 성분만을 탈왁스화시킬 수 있다. 선택은 당업자에 의해 결정된다. 저비등점 성분은 연료로 사용할 수 있다. 불완전 플래시를 이용하고 생성된 탈왁스화 기제 원료를 다수의 분획으로 분별하지 않음으로써 장비 및 에너지 소비면에서 상당히 절약되고, 이는 종래의 석유 유도된 라피네이트에서는 불가능하다.
본 발명의 실시는 임의의 특정한 탈왁스화 촉매의 사용으로 제한되지 않고, 하이드로아이소머레이트의 유동점을 감소시키는 임의의 탈왁스화 촉매, 바람직하게는 하이드로아이소머레이트로부터의 윤활유 기제 원료의 수득율을 상당히 크게 하는 촉매를 사용하여 실시될 수 있다. 이는 하나 이상의 촉매성 금속 성분과 조합될 때 석유 분획 및 슬랙 왁스를 탈왁스화시키는데 유용한 것으로 증명된 형상 선택적 분자체를 포함하고, 예를 들면 페리어라이트, 모데나이트, ZSM-5, ZSM-11, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-22(θ1 또는 TON으로도 공지되어 있음) 및 SAPO로 공지된 실리코알루미노포스페이트를 포함한다(제 5,135,638 호). 탈왁스화는 고정층, 유동층 또는 슬러리 층에서 촉매를 사용하여 수행될 수 있다. 전형적인 탈왁스화 조건은 약 400 내지 600oF 범위의 온도, 500 내지 900 psig의 압력, 유동-통과 반응기에 대한 1500 내지 3500 SCF/B의 H2처리 속도 및 0.1 내지 10, 바람직하게는 0.2 내지 2.0의 LHSV를 포함한다. 탈왁스화는 650 내지 750oF+ 하이드로아이소머레이트 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하를 저비등점 물질로 전환하도록 전형적으로 수행된다. 촉매성 플래티늄 성분 및 수소 형태의 모데나이트 성분(Pt/H-모데나이트)을 포함하는 탈왁스화 촉매가 바람직하다.
C3-C4기체 및 경질 나프타를 생성하는 크랭킹으로 인해, 모든 탈왁스화 촉매 및 조건은 본 발명에 의해 제조된 고순도 및 고 파라핀성 하이드로아이소머레이트를 탈왁스화시키는데 사용될 때 동일하지 않은 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 미국 특허 제 3,539,498 호는 경질 윤활유 증류 공급물(600 내지 700oF)을 -10oF의 유동점까지 탈왁스화시키기 위해 H-모데나이트 상의 0.5 중량% 플래티늄을 이용하면 생성물 수율이 겨우 68 체적%였음을 개시하고 있다. 미국 특허 제 4,057,488 호는 740 내지 950oF에서 비등하는 탈질소화 라피네이트를 탈왁스화시키는데 H-모데나이트 상의 플래티늄을 이용하면 수율이 65.5 체적%임을 개시하고 있다. 윤활유 범위에서 비등하는 하이드로아이소머화 피셔-트롭츠 왁스성 공급물을 탈왁스화하는데 Pt/H 모데나이트를 이용함으로써, 이러한 높은 전환율 및 낮은 수율이 얻어지지 않고 생성된 와이드-커트 기제 원료가 예상보다 낮은 유동점 및 높은 점도 지수(VI)를 갖는 것으로, 놀랍고 예상치 못하게 밝혀졌다. 기제 원료는 파라핀 및 이소-파라핀 혼합물 99 중량% 이상을 포함하고, 95 중량% 이상이 비환식 이소파라핀이고, 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점으로부터 1050oF 이상의 최종 비등점까지 그의 비등 범위에 걸쳐 연속 비등한다. 초기 비등점은 바람직하게는 700oF 이상, 더욱 바람직하게는 750oF 이상이고, 5 중량% 이상은 1050oF 보다 높은 온도에서 비등한다. 기제 원료의 점도 지수(VI)는 120 이상, 바람직하게는 130 이상, 더욱 바람직하게는 140 이상이다. 기제 원료의 유동점은 -10oC 이하이고, 바람직하게는 -15oC 미만이다.
도면을 참조하면, 슬러리 탄화수소 합성 반응기(10)는 기체 도관(12)이 장착된 실린더형 용기를 포함하고, 그 도관을 통해 H2및 CO의 혼합물을 포함하는 합성 기체는 용기 바닥에 있는 플레넘 공간(14)내로 도입되고 이어서 점선(16)으로 간단히 예시된 기체 주입 수단을 통해, 상승하는 합성 기체의 기포 및 반응기의 온도 및 압력에서 액체인 합성된 탄화수소를 포함하는 탄화수소 슬러리 액체 중의 피셔-트롭츠 촉매의 고형물 입자를 포함하는 슬러리(도시 안함)내로 주입된다. 적합한 기체 주입 수단은 트레이를 가로질러 수평으로 배열되고 트레이를 통해 연장된 다수의 기체 주입기를 갖는 다른 기체 및 액체 투과성 수평 트레이 또는 플레이트를 포함한다. 슬러리 중의 H2및 CO는 특히 촉매가 촉매성 코발트 성분을 포함할 때, 미립 촉매의 존재하에 반응하여 반응 조건에서 대부분 액체인 파라핀성 탄화수소를주로 형성한다. 간단히 박스(18)로 표시된 슬러리 중에 함침된 필터 수단은 촉매 입자로부터 반응기에 있는 탄화수소 액체를 분리하고 도관(20)을 통해 반응기 밖으로 탄화수소 액체를 전달한다. 반응하기 않은 합성 기체 및 탄화수소 합성 반응의 기체 생성물은 슬러리 상부(22) 밖으로 전달되어 슬러리 위의 기체 수집 공간(24)에 모이게 되고, 이로부터 도관(26)을 통해 잔류 기체로서 탄화수소 합성 반응기로부터 제거된다. 이어서, 잔류 기체는 제 1 열 교환기(28)를 통과하고, 이 열 교환기는 탄화수소 합성 반응기로부터 나온 고온 기체를 냉각시켜 탄화수소 합성 반응 물 및 중질 탄화수소 증기(예를 들어, 약 500 내지 700oF)의 일부를 액체로 응축시키고, 이어서 냉각된 기체 및 액체 혼합물은 도관(30)을 통해 고온 분리 용기(32)(간단한 형해체 드럼일 수 있음)로 전달된다. 응축된 탄화수소 액체는 도관(34)을 통해 제거되고 도관(20)을 통해 탄화수소 합성 반응기로부터 제거된 탄화수소 액체와 함께 하이드로아이소머화 반응기(36)로 전달된다. 도관(20)을 통해 탄화수소 합성 반응기로부터 제거된 탄화수소 액체는 대부분 650 내지 750oF+에서 비등하는 파라핀성 탄화수소를 포함한다. 물은 분리기(도시 안함)로부터 제거되고, 물 및 탄화수소-감소된 기체는 도관(38)을 통해 제거되고 제 2 열 교환기(40)를 통과하고, 추가 냉각시켜(예를 들어, 50 내지 150oF), 그 이상의 물 및 경질 C5+(예를 들어, 약 500oF 이하의 비등 범위를 갖는 C5+) 탄화수소 증기는 액체로 응축시키고, 기체 및 액체 혼합물은 도관(42)을 통해 저온 분리기(44)로 전달하여 기체를 물 및탄화수소 액체 층으로부터 분리한다. 기체는 도관(64)을 통해 분리기로부터 제거하고 탄화수소 액체는 도관(46)을 통해 제거한다. 하이드로아이소머화 반응기(36)에서, 탄화수소 합성 반응기로부터 제거된 700oF에서 비등하는 중질 탄화수소 액체 및 고온 분리기로부터 회수된 탄화수소 액체의 혼합물, 하이드로아이소머화 촉매의 존재하에, 도관(37)을 통해 반응기로 전달된 수소와 반응시켜 파라핀을 하이드로아이소머레이트로서 분지된 파라핀 또는 이소파라핀으로 하이드로아이소머화한다. 하이드로아이소머레이트는 반응기(36)로부터 제거되어 도관(48)을 통해 분별기(50)로 전달되고, 여기서 경질 탄화수소는 650 내지 750oF+ 분획으로부터 각각 도관(51) 및 도관(53)을 통해 나프타 및 디젤 분획으로서 분리된다. 저온 분리기(44)로부터 회수된 경질 탄화수소 액체는 도관(46)을 통해 도관(48)으로 전달되고, 여기서 이들은 하이드로아이소머레이트와 혼합되어 분별기로 들어간다. 650 내지 750oF+ 하이드로아이소머레이트는 도관(32)을 통해 분별기로부터 제거되고 도관(56)을 통해 촉매적 탈왁스화 반응기(54)로 전달되고, 여기서 탈왁스화 촉매의 존재하에, 도관(55)을 통해 반응기로 들어가는 수소와 반응하여 하이드로아이소머레이트의 유동점을 추가로 감소시키고 기제 원료를 생성한다. 바람직하게는 탈왁스화 촉매는 모데나이트 상의 플래티늄이다. 촉매적 탈왁스화는 650 내지 750oF+ 물질의 일부(예를 들어, 약 20 체적%)를 대부분 기체 및 나프타 탄화수소 분획으로 열분해하고, 남아있는 650 내지 750oF+ 기제 원료의 유동점을 낮추고, 기체및 액체 650 내지 750oF+ 기제 원료의 혼합물은 도관(56)을 통해 촉매적 탈왁스화기를 나와서 분리기(58)로 전달되고, 여기서 650oF 이상, 바람직하게는 700oF, 더욱 바람직하게는 750oF 이상의 목적하는 초기 비등점 미만의 온도에서 비등하는 탄화수소를 간단히 플래싱하여 탈왁스화의 기체 생성물과 함께 제거한다. 분리기는 간단한 드럼 분리기이고, 여기서 기체 생성물 및 경질 분획은 기제 원료로부터 분리되고 도관(62)을 통해 제거된다. 생성된 와이드-커트 기제 원료는 도관(60)을 통해 분리기로부터 제거된다.
피셔-트롭츠 탄화수소 합성 방법에 있어서, 액체 및 기체 탄화수소 생성물은 H2및 CO의 혼합물을 포함하는 합성 기체와 피셔-트롭츠 촉매를 접촉시킴으로써 형성되고, 여기서 특히, 촉매성 금속이 Co, Ru 또는 그의 혼합물을 포함할 때는, 시프팅(shifting) 또는 비-시프팅 조건하에, 바람직하게는 수성 기체 시프트 반응이 거의 일어나지 않거나 전혀 일어나지 않는 비-시프팅 조건하에 H2및 CO가 반응하여 탄화수소를 형성한다. 적합한 피셔-트롭츠 반응 유형의 촉매는, 예를 들어 하나 이상의 VIII족 촉매성 금속, 예를 들어 Fe, Ni, Co, Ru 및 Re를 포함한다. 한 양태에 있어서, 촉매는 적합한 무기 지지체 물질상에 촉매적 유효량의 Co, 및 Re, Ru, Fe, Ni, Th, Zr, Hf, U, Mg 및 La 중 하나 이상을 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 내화성 금속 산화물을 포함한다. 특히 고분자량의, 주로 파라핀성인 액체 탄화수소 생성물을 목적하는 슬러리 HCS 방법을 사용할 때, Co 함유 촉매에 바람직한 지지체는 티타니아를 포함한다. 유용한 촉매 및 그의 제조방법은 공지되어 있으며, 예시적이나 비제한적인 예를 미국 특허 제 4,568,663 호, 제 4,663,305 호, 제 4,542,122 호, 제 4,621,072 호 및 제 5,545,674 호에서 찾을 수 있다. 고정층, 유동층 및 슬러리 탄화수소 합성 방법은 잘 알려져 있고 문헌에 공지되어 있다. 모든 상기 방법에 있어서, 합성 기체는 적합한 피셔-트롭츠 유형의 탄화수소 합성 촉매의 존재하에 탄화수소를 형성하는데 효과적인 반응 조건에서 반응시킨다. 특히 촉매성 코발트 성분을 갖는 촉매가 사용될 때, 25oC의 온도 및 1 기압의 표준 실온 조건에서 이들 탄화수소의 일부는 액체이고, 일부는 고형물(예를 들어, 왁스)이고, 일부는 기체이다. 코발트 촉매를 사용할 때, 비교적 고분자량의 파라핀성 탄화수소를 생성할 수 있으므로 슬러리 피셔-트롭츠 탄화수소 합성 방법은 종종 바람직하다. 본 발명의 실시에 바람직한 방법인 슬러리 탄화수소 합성 방법에 있어서, H2및 CO의 혼합물을 포함하는 합성 기체는 반응 조건에서 액체인 합성 반응의 탄화수소 생성물을 포함하는 슬러리 액체에서 분산되고 현탁된 미립 피셔-트롭츠 유형 탄화수소 합성 촉매를 포함하는 반응기에서 슬러리를 통해 제 3 상으로서 기포를 발생시킨다. 일산화탄소에 대한 수소의 몰비는 약 0.5 내지 4로 광범위할 수 있지만, 더욱 전형적으로는 약 0.7 내지 2.75, 바람직하게는 약 0.7 내지 2.5 범위내일 수 있다. 피셔-트롭츠 반응에 있어서 화학량론적 몰비는 2.0이지만, 본 발명의 실시에 있어서는 이를 증가시켜 탄화수소 합성 반응과는 다른 반응에서 합성 기체로부터 원하는 수소의 양을 수득할 수 있다. 슬러리 방법에 있어서, CO에 대한H2몰비는 전형적으로 약 2.1/1이다. 슬러리 탄화수소 합성 방법 조건은 촉매 및 목적하는 생성물에 따라 다소 다르다. 지지된 코발트 성분을 포함하는 촉매를 이용한 슬러리 방법에서 대부분 C5+ 파라핀(예를 들어, C5+ 내지 C200), 바람직하게는 C10+파라핀을 포함하는 탄화수소를 형성하는데 효과적인 전형적인 조건은 예를 들어, 약 320 내지 600 ℉의 온도, 80 내지 600 psi의 압력, 및 100 내지 40,000V/시간/V(촉매의 체적당 시간당 기체상 CO 및 H2혼합물(60oF, 1atm)의 표준 체적으로서 표현됨)의 시간당 기체 공간 속도를 포함한다. 반응 조건에서 액체이고 반응기로부터 제거된(슬러리 방법에서는 여과 수단을 사용하고 선택적으로 고온 분리기를 사용하여 HCS 기체로부터 C10+를 회수함) 탄화수소는 650 내지 750oF 이상에서 비등하는 탄화수소를 대부분(예를 들어, 50 중량% 보다 많고, 전형적으로는 60 중량% 이상) 포함한다. 하기 표는 티타니아 지지체 상에 코발트 및 레늄을 포함하는 촉매를 사용하여 슬러리 탄화수소 합성 반응기에서 합성된 탄화수소의 분획구성(각각의 분획에 대해서 ±10 중량%)을 나타낸다.
비등 온도 범위,oF 분획의 중량%
IBP-320 13
320-350 23
500-700 19
700-1050 34
1050+ 11
합계 100
본 발명은 하기 실시예를 참고로 하여 추가로 이해될 것이다. 모든 실시예에서, 왁스성 공급물의 T90-T10 온도차는 350oF 보다 컸다.
실시예 1
CO에 대한 H2의 몰비가 2.11 내지 2.16인 H2및 CO의 혼합물을 피셔-트롭츠 탄화수소 합성 촉매의 존재하에 슬러리 반응기에서 반응시켜 탄화수소를 형성하였다. 촉매는 티타니아 상에 지지된 코발트 및 레늄을 함유하였다. 반응은 425oF 및 290 psig에서 12 내지 17.5 cm/초의 선형 공급 속도로 수행하였다. 합성된 탄화수소의 키네틱 알파(kinetic alpha)는 0.9 보다 컸고, 이 탄화수소를 C5의 3 개의 분획인 약 500oF, 500-700oF 및 700oF+의 왁스성 공급물로 분별하였다. 도면을 참조하여 더 설명하면, C5-500oF 분획은 도관(46)을 통해 회수되는 저온 분리액에 상응한다. 500 내지 700oF는 도관(34)을 통해 회수되는 고온 분리액이고, 700oF+ 왁스성 공급물은 도관(20)을 통해 반응기로부터 회수되는 고온의 왁스성 여액이다.
실시예 2
700oF+ 왁스성 공급물 분획을, 15.5 중량%의 실리카를 함유하는 실리카-알루미나 코겔 산성 지지체 상의 코발트(CoO, 3.2 중량%) 및 몰리브덴(MoO3, 15.2 중량%)으로 이루어진 이중 기능 촉매의 고정층의 존재하에 수소와 반응시킴으로써 온화하게 하이드로아이소머화하였다. 촉매는 266 m2/g의 표면적 및 0.64 mL/g의 공극 부피(P.V.H2O)를 가졌다. 반응 조건은 713oF의 온도, 725 psig의 수소 압력, 2500 SCF/B의 수소 처리 속도, 1.1 v/v/시간의 LHSV 및 50 중량%의 700oF+ 전환율을 포함한다. 700oF 전환율은 다음과 같이 정의된다:
700℉+ 전환율=[1-(생성물 중 700℉+ 분획의 중량%)/(공급물 중 700℉+ 분획의 중량%)]×100
생성된 하이드로아이소머레이트를 경질의 연료 분획 및 왁스성 700oF+ 분획으로 분별하고, 이들의 특성을 하기 표 1에 나타낸다.
700oF+ 분획
oAPI 비중 40.3
GCD에 의한 비등점 분포(중량%) oF
IBP/5 667/713
10/20 728/755
30/40 781/809
50/60 842/880
70/80 926/984
90/FBP 1070/1281
실시예 3
본 실시예에서는, 실시예 2에서 제조된 유동점의 왁스성 700oF+ 하이드로아이소머레이트를, H-모데나이트 상에 지지된 플래티늄 0.5 중량%로 이루어진 탈왁스화 촉매의 존재하에 550oF의 온도, 725 psig의 수소 압력, 2500 SCF/B의 수소 처리 속도 및 1.1 v/v/시간의 LHSV에서 수소와 반응시킴으로써 촉매적으로 탈왁스화하였다. 탈왁스화는 700oF+ 하이드로아이소머화 공급물의 20 체적% 전환율에서 수행되고, 생성된 기제 원료는 약 750oF부터 1050oF 이상까지의 비등 범위 및 +3oF의 유동점을 가졌다. 그러나, 본 발명의 기제 원료로부터 배합된 윤활유의 저온 성능은 승용차 모터 오일을 평가하는데 전형적으로 사용되는 콜드 크랭킹 시뮬레이터(Cold Cranking Simulator; CCS) 점도, 및 자동차 트랜스미션 유체를 평가하는데 사용되는 브룩필드(Brookfield) 점도와 같은 다른 저온 테스트를 이용하면 더 잘 나타난다. 표 2는 본질적으로 5 cSt 점도의 윤활유가 되도록 배합되고, 동일한 첨가제 패키지, 동일한 양의 기제 원료 오일을 함유하고, (a) 본 발명의 와이드-커트 기제 원료, (b) PAO 합성 기제 원료 및 (c) 석유로부터 유도된 종래의 기제 원료를 기제 원료로 사용한 완전 배합된 윤활유들의 비교를 나타낸다. 상기 첨가제 패키지는 API 품질 요건(SH/CD) 및 또한 종래의 기제 원료에 대한 ILSACGFI 승인을 충족시키도록 설계된 종래의 다등급 자동차 및 디젤 엔진 크랭크실 윤활유를 위한 전매 패키지였다. 표 2의 테이터로 알 수 있는 바와 같이, 매우 폭넓은 비등 범위 및 본발명의 와이드-커트 윤활유 기제 원료에 존재하는 중질의 고비등점 파라핀의 존재에도 불구하고, 본 발명의 기제 원료와 배합된 윤활유의 저온 특성은 종래의 윤활유의 저온 특성보다 우수하다. 또한, 본 발명의 기제 원료로부터 배합된 오일은 종래의 오일과 비교해 볼 때 휘발 단점이 없고 다른 두 오일보다 높은 점도 지수(VI)를 나타낸다.
석유 합성(PAO) 와이드-커트
기제 원료 특성
40oC에서의 운동학적 점도(cSt) 5.08 5.77 5.23
100oC에서의 운동학적 점도(cSt) 24.49 30.13 24.89
점도 지수 106 137 148
SUS 점도 147 155 128
유동점(oC) -15 -54 미만 -14
NOACK 점도(중량%) 15.4 7 14.3
배합된 승용차 모터 오일의 특성
40oC, cP에서의 브룩필드 점도 고형물 15570 17610
배합된 승용차 모터 오일의 특성
-20oC에서의 CCS 점도 3200 790 1260
-25oC에서의 CCS 점도 4400 2100 2400
석유로부터 유도된 종래의 윤활유 분획과의 추가 비교를 위해, 하기 표 3은 128의 SUS 점도를 갖는 본 발명의 와이드-커트 기제 원료의 비등 범위와 130N 또는 뉴트랄(Neutral)(SUS 점도 130) 종래의 윤활유 기제 원료의 비등 범위를 비교한다. 표 3에 나타난 바와 같이, 종래의 130 N의 비등 범위는 본 발명의 와이드-커트 윤활유 기제 원료보다 실질적으로 낮다. 또한, 본 와이드-커트 기제 원료는 1050oF 보다 높은 온도에서 비등하는 분획을 약 10 중량% 가진데 비해서, 종래의 130N은전혀 갖지 않았다.
GCD 분별
중량% 분획 비등점,oF
130 N 와이드-커트
IBP 700
5 685 750
50 790 820
95 882 1050
FBP
본 발명의 실시에 있어서 다양한 다른 양태 및 변형은 전술한 본 발명의 범위 및 취지에서 벗어나지 않으면서 당해 분야의 숙련자들에 의해 명백하고, 용이하게 수행될 수 있음을 이해한다. 따라서, 하기 첨부된 청구의 범위는 상기 기술된 특정 설명으로 제한되지 않고, 청구의 범위는 당해 분야의 숙련자들에 의해 본 발명이 속하는 것으로 취급되는 특징 및 양태를 포함하여, 본 발명에 속하는 특허 받을 수 있는 신규성 있는 특징을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. (i) 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖고 1050oF 이상의 최종 비등점까지 연속 비등하는 파라핀성의 피셔-트롭츠 합성된 왁스성 탄화수소 공급물을 하이드로아이소머화하여 상기 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖는 하이드로아이소머레이트를 형성하는 단계, (ii) 상기 하이드로아이소머레이트를 촉매적으로 탈왁스화하여 그의 유동점을 감소시키고, 상기 650 내지 750oF의 범위의 초기 비등점을 가지며 상기 범위 미만에서 비등하는 탄화수소를 함유하는 탈왁스물을 형성하는 단계, 및 (iii) 상기 저비등점의 탄화수소를 상기 탈왁스물로부터 제거하여 이소파라핀성 윤활성 기제 원료를 형성하는 단계에 의해 수득된 이소파라핀성 윤활성 기제 원료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물이 95 중량% 이상의 통상적인 파라핀을 포함하는 윤활성 기제 원료.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물의 최종 비등점이 1050oF 보다 높은 윤활성 기제 원료.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하이드로아이소머화가 촉매성 금속 성분 및 산성 금속 산화물 성분, 및 하이드로아이소머화 기능 및 수소화/탈수소화 기능 둘다를 갖는 하이드로아이소머화 촉매의 존재하에 상기 왁스성 공급물과 수소를 반응시키는 것을 포함하는 윤활성 기제 원료.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물이 질소 화합물 1 wppm 미만, 황 1 wppm 미만 및 옥시게네이트 형태의 산소 1 wppm 미만을 갖는 윤활성 기제 원료.
  6. 제 5 항에 있어서,
    (i) 탄화수소성 기제 원료 및 (ii) 합성 기제 원료의 하나 이상과 혼합된 윤활성 기제 원료.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 저비등점의 탄화수소가 플래시 증발에 의해 상기 탈왁스물로부터 제거된 윤활성 기제 원료.
  8. 와이드-커트 이소파라핀성 기제 원료 및 하나 이상의 윤활성 첨가제의 혼합물을 포함하는 배합 윤활제에 있어서, 상기 기제 원료가 (i) 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖고 1050oF 이상의 최종 비등점까지 연속 비등하는 파라핀성의 피셔-트롭츠 합성된 왁스성 탄화수소 공급물을 하이드로아이소머화하여 상기 650 내지 750oF 범위의 초기 비등점을 갖는 하이드로아이소머레이트를 형성하는 단계, (ii) 상기 하이드로아이소머레이트를 촉매적으로 탈왁스화하여 그의 유동점을 감소시키고, 상기 범위의 초기 비등점을 갖고 탈왁스물의 최종 비등점을 갖는 기제 원료 분획을 포함하고, 또한 상기 범위 미만의 온도에서 비등하는 탄화수소를 함유하는 탈왁스물을 형성하는 단계, 및 (iii) 상기 저비등점의 탄화수소를 상기 탈왁스물로부터 제거하여 상기 기제 원료를 형성하는 단계에 의해 수득된 것인 배합 윤활제.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물이 95 중량% 이상의 통상적인 파라핀을 포함하고, 상기 기제 원료가 98 중량% 이상의 비환식 이소파라핀을 포함하는 배합 윤활제.
  10. 제 9 항에 있어서,
    둘 이상의 윤활성 첨가제를 함유하는 배합 윤활제.
  11. 제 10 항에 있어서,
    (a) 다등급 내연 크랭크실 오일, (b) 산업용 오일, (c) 터빈 오일 및 (d) 작동유로이루어진 군으로부터 선택된 배합 윤활제.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물이 촉매성 코발트 성분을 갖는 탄화수소 합성 촉매를 사용하여 슬러리 피셔-트롭츠 방법에 의해 합성된 배합 윤활제.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 탄화수소 합성 반응이 0.9 이상의 알파(α)에서 수행되는 배합 윤활제.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 저비등점의 탄화수소가 플래시 증발에 의해 상기 탈왁스물로부터 제거된 배합 윤활제.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 왁스성 공급물이 350oF 이상의 T90-T10온도차를 갖는 배합 윤활제.
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