KR20110079708A - 개선된 특성의 110 중성기유의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기본 VI, 기본 휘발성 및 기본 CCS VIS를 갖는 기본 기유를 선택하는 단계 및 저비등 유분을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 기유는 4.2 내지 4.6 mm2/s의 100℃에서의 동점도, 기본 VI보다 적어도 4 높은 VI, 기본 휘발성보다 적어도 3 wt.% 낮은 휘발성, 및 기본 CCS VIS의 200 mPa.s 이내의 CCS VIS를 갖도록 제조되는 기유 제조 방법을 제공한다. 기유 제조 방법은 기본 기유를 선택하고, 기본 기유로부터 저비등 유분을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 기유는 Noack 휘발성 대 -25℃에서의 CCS VIS 비율에 100을 곱한 값으로 0.80 내지 1.55를 갖는다. 또한, 상기 제조방법으로 제조된 기유가 개시된다.
Description
본 발명은 연속적 탄소원자 수 및 소정의 비점범위를 가지고, 개선된 Noack 휘발성, 개선된 CCS 점도, 또는 그 바람직한 비율을 갖는 기유에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 기유를 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 선택된 기본(original) 기유에서 낮은 비등점 유분을 제거하는 공정에 의해 기유가 제조될 수 있다. 본 발명은 또한 기유의 특성을 예측하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 개선된 특성의 110 중성기유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 개선된 특성의 110 중성기유의 제조방법을 제공한다.
정의:
용어 "포함하는(comprising)"은 상기 용어에 뒤따르는 구성요소 또는 단계를 포함하되, 그와 같은 요소 또는 단계가 엄격한(exhaustive) 것이 아니므로, 실시예에 따라 다른 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있음을 의미한다.
"연속적 탄소원자 수"는 기유가 탄소수 범위에 걸쳐 탄화수소 분자의 분포를 포함하며, 그 사이에 각각의 탄소수가 포함되어 있음을 의미한다. 예를 들어, 상기 기유는 C22 내지 C36 또는 C30 내지 C60 범위의 탄화수소 분자를 포함하면서, 그 사이에 각각의 탄소수가 포함하고 있을 수 있다. 기유의 탄화수소 분자는 탄소원자의 연속적 수에 따라 각각 구별되며, 이는 그 또한 연속적인 탄소원자 수를 가지는 기유를 제조하기 위해 사용되는 왁스피드로 인한 결과이다. 예를 들어, 피셔-트롭쉬 탄화수소 합성 반응에서, 탄소원자의 소스는 CO이며, 탄소분자는 한 번에 탄소원자 하나씩 구성된다. 석유-유래의 왁스피드는 연속적 탄소원자 수를 가진다. 폴리알파올레핀 기반의 오일과는 대조적으로, 왁스피드에서 제조되며 연속적 탄소원자 수를 가지는 기유의 분자는 좀 더 선형적 구조를 가지며, 짧은 분기와 비교적 긴 백본을 가진다. 폴리알파올레핀에 대한 고전적 교과서 정의는 별 형상 분자로, 특히 중앙 점에 세 개의 디케인 분자가 결합된 경태의 트라이디케인의 형태이다. 별 형상 분자가 이론적이라 할지라도, 폴리알파올레핀 분자는 여기 개시된 기유를 구성하는 탄화수소 분자의 경우에 비해 좀 더 적고 길다.
"기초원료(base stock)"는 단일의 제조로 동일 사양(공급원 또는 제조지역과는 별개임)로 생산되는 윤활 성분으로: 동일 제조자의 사양에 따르며; 고유의 제조 방식 또는 생산 식별 번호, 또는 이 두 특성을 모두 가진 윤활성분을 말한다. 한정하는 것은 아니나, 증류, 용매 정제, 수소처리, 올리고머화, 에스테르화 및 정제를 포함하는 서로 다른 다양한 공정을 사용하여 기초원료를 제조할 수 있다.
"기유(base oil)"는 기초원료 또는 각기 다른 기초 원료의 혼합이다. 첨가제와 혼합하여 바람직한 명세를 충족하는 윤활유 완제품을 제조하기 적절하다.
"기초원료상태(base stock state)"는 서로 다른 점도를 가지고 있으나, 동일 기초원료 그룹에 속하면서 동일 제조업자에 의해 생산된 기초원료의 생산 라인을 말한다.
"가벼운 중성기유(light neutral base oil)"는 약 650℉ 내지 900℉(343℃ 내지 482℃)의 비점범위, 약 -5℃ 미만의 유출점, 및 100℃에서 약 4 내지 약 5 mm2/s 에 이르는 동점도를 갖는다.
"고 파라핀계열의 비재래 기유(highly paraffinic unconventional base oil)"는 n-d-M 분석에 의해 72% 이상의 파라핀계 탄소 및 30% 미만의 나프텐계 탄소를 가지는 Group II 또는 Group III 기유를 말한다.
N-d-M 분석은 정규화(normalization)를 동반하는 ASTM D3238-95(2005년 재승인)에 의해 이루어진다. ASTM D3238-95(2005년 재승인)는 탄소분포의 계산 및 n-d-M 방법에 의한 석유의 구조적 그룹 분석을 위한 표준 테스트(Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution and Structural Group Analysis)를 의미한다. 상기 방법은 "비 올레핀" 공급원료, 즉 본 명세서에서는 올레핀 함량이 2 wt$ 미만인 원료를 위한 것이다. 상기 정규화 공정은 다음과 같이 구성된다: A) Ca 값이 0 미만인 경우, Ca 가 0으로 설정되고, Cn 및 Cp는 비례적으로 증가되어 총합이 100%이 된다. B) Cn 값이 0 미만인 경우, Cn은 0으로 설정되고, Ca 및 Cp는 비례적으로 증가되어 총합이 100%이 된다; 및 C) Cn 및 Ca 모두가 0 이하인 경우, Cn 및 Ca는 0으로 설정되고, Cp가 100%으로 설정된다.
테스트 방법에 대한 설명:
"비점범위"는 증류점을 포함하여 5 wt% 비등점에서 95 wt%까지를 의미하며, 이는 ASTM D 6352-04의 측정에 따른 것이며, 이후 SimDist로 칭한다. 비점범위가 700 내지 900℉에 이르는 탄화수소의 경우를 예를 들면, 700℉ 이상의 5 wt% 비등점을 가지면서 900℉ 미만의 95 wt% 비등점을 갖는다.
"동점도"는 ASTM D445-06에 의해 평가된 중력하 유체의 흐름에 대한 mm2/s 단위의 저항의 측정이다.
"점도지수(VI)"는 오일의 동점도에 대해 온도변화가 미치는 영향을 나타내기 위한 실험적인 무단위 수치를 말한다. 오일의 VI가 높을수록, 온도에 따른 점도변화 경향이 낮아진다. VI는 ASTM D 2270-04에 따라 측정된다.
"초기시동 시뮬레이터 겉보기 점도(CCS VIS, Cold-cranking simulator apparent viscosity)는 멀티파슬 초(mPa.s)단위의 측정치로, 저온 및 저 전단(low shear)하에서 윤활기유의 점도측정적 특징을 측정하기 위한 것이다. CCS VIS는 ASTM D 5293-04에 의해 판단된다.
"Noack 점도"는 weight %로 표시되는 오일 총량(mass)을 정의하기 위한 것으로, 250℃에서 가열되면서 60분간 지속적으로 이를 통과하는 공기흐름이 있을 경우, 손실되게 되는 ASTM D5800-05 Procedure B에 따른 측정치이다.
"유동점"은 특정의 신중히 제어된 조건하에서 기유 샘플이 흐르기 시작하는 온도에 대한 측정치로, ASTM D 5950-02에 기재된 바와 같이 판단될 수 있다.
"인화점(Flash point)"는 제어된 실험실 조건하에서 기유가 인화성 혼합물을 형성하는 경향을 측정한 것이다. ASTM D 92-05a에 따라, Cleveland open cup apparatus(수동 또는 자동)을 이용하여 측정된다.
"Oxidator BN"은 시뮬레이션화 한 응용에서 기유의 반응을 측정한 것이다. 1 리터 산소 흡수에 대해 높은 수치 또는 긴 시간이 든다는 것이 안정성이 좋음을 나타낸다. Oxidator BN은 Dornte-type 산소흡수장치(R. W. Dornte "Oxidation of White Oils," Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 28, page 26, 1936)을 통해 340℉에서 순수 산소 1 대기 하에서 측정할 수 있다. 100 그램 오일로 1000 ml O2를 흡수하기 위한 기간(시간단위임(in hours))이 보고된다. Oxidator BN 테스트에서, 100 그램 오일 당 촉매 0.8ml가 사용된다. 촉매는 폐 크랭크케이스 오일의 평균 금속 분석을 시뮬레이션하는 수용성 금속-나프텐산염의 혼합물이다. 첨가 패키지는 오일 100 그램 당 80 밀리몰의 징크 비스폴리프로필렌페닐디티오포스페이트이다.
"중량비 방향족(weight percent aromatics)"은 기유의 UV 및 산화안정성을 나타낸다. HPLC-UV에 의해 측정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 테스트는 Hewlett Packard 1050 Series Quanternary Gradient High Performance Liquid Chromatography(HPLC) 시스템 및, HP Chemstation으로 인터페이스된 HP 1050 Diode-Array UV-Vis 감지기의 조합에 의해 수행된다. 기유 내의 개별적 방향족 분류의 분석은 UV 스펙트럼 패턴 및 용리시간을 기준으로 이루어질 수 있다. 상기 분석에 사용되는 아미노 행(column)은 대개 고리수(또는 이중 결합수)에 기준하여 방향족 분자를 분별한다. 따라서, 분자를 포함하는 단일 고리 방향족이 먼저 용리되고, 뒤를 이어 다중고리 방향족이 용리됨으로써 분자 당 이중 결합수를 증가시킨다. 이중결합 특성이 유사한 방향족의 경우, 고리 상에 알킬 치환기만을 가진 방향족이 나프텐계 치환기를 가진 방향족보다 먼저 용리된다. UV 흡수 스펙트럼을 기반으로 해서 다양한 기유 방향족 탄화수소의 명백한 식별이 가능하며, 이는 순수 모델 화합물 유사체에 비해, 이들의 피크(peak) 전자천이가 고리 시스템 상의 알킬 및 나프텐계의 치환기의 양에 따라 해당 정도로 모두 붉게 이동된다는 사실에 기반한다. 해당 방향족의 적절한 지체시간 창(window)에 대해 화합물 각각의 일반적 분류에 최적화된 파장에서 구성된 크로마토그램을 통일화함에 따라, 방향족 화합물의 용리의 정량화를 수행할 수 있다. 각각의 방향족 분류에 따른 지체시간 창의 한도는 각각 다른 시간대에서 화합물을 용리시킨 개별적 흡수 스펙트라를 수동 평가하고, 모델 화합물의 흡수 스펙트럼에 대한 정성적(qualitative) 유사도에 따라 적절한 방향족 분류로 이를 배당함으로써 판단될 수 있다.
기유
우리는 연속적 탄소원자 수를 가지는 탄화수소를 포함하는 개선된 기유를 개발하였다. 일 실시예에 따르면, 상기 기유는 700 내지 925℉(371 내지 496℃)에 이르는 비점범위, 105 내지 119에 이르는 VI, 및 18 wt% 미만의 Noack 휘발성를 갖는다.
제2 실시예에 따르면, 상기 기유는 700 내지 925℉(371 내지 496℃)의 비점범위, 105 내지 119의 VI, 및 -25℃에서 1500 mPa.s 미만의 CCS VIS를 갖는다.
제3 실시예에 따르면, 상기 기유는 700 내지 925℉(371 내지 496℃)의 비점범위, -25℃에서 적어도 1100 mPa.s의 CCS VIS, 및 -25℃에서 Noack 휘발성 대 CCS VIS 비율에 100을 곱했을 때 값으로 0.80 내지 1.55 값을 갖는다.
기유의 VI는 120 미만이기 때문에, Group II 기유의 VI 범위에 든다. 일부 실시예에 따라, VI가 105 내지 119 또는 105 내지 115, 예를 들면, 107 내지 115, 107 내지 113, 109 내지 114, 또는 110 내지 115의 값이 된다.
기유는 일반적으로 25 wt% 미만 또는 20 wt% 미만의 저 Noack 휘발성를 갖는다. 일부 실시예에 따라, Noack 휘발성가 18 wt% 미만, 17 wt% 미만 또는 16.5 wt% 미만이 되기도 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유의 Oxidator BN은 18, 20, 22 또는 24 시간 이상이다. 일부 실시예에 따라, 기유의 Oxidator BN은 상기 기유가 제조된 원래 기유의 원래 Oxidator BN보다 높다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유는 고 인화점을 가지며, 예를 들면 210℃ 이상, 215℃ 이상, 또는 220℃ 이상이다. 일반적으로, 기유의 인화점은 275℃ 미만이다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유의 총 방향족은, 예를 들면 0.20 wt% 미만, 0.10 wt% 미만, 또는 0.05 wt% 미만의 낮은 wt% 총 방향족을 갖는다.
기유의 한 가지 특징은 기유를 하나 또는 그 이상의 첨가제와 혼합함으로써 다양한 고품질의 윤활유 완제품을 형성할 수 있다는 것이다. 상기 기유에서 제조될 수 있는 윤활유 완제품의 예로는 엔진오일, 그리스, 중,대형 차량오일, 승용차량오일, 변속 및 토르크 유체, 천연가스 엔진오일, 해양용 윤활제, 철도 윤활제, 항공용 윤활제, 식품처리 윤활제, 제지 및 산림 제품, 절삭유, 기어 윤활제, 콤프레서 윤활제, 터빈유, 유압유, 열전달 유체, 배리어 용액 및 기타 산업용 제품을 포함한다. 일 실시예에서, 기유는 다등급(multigrade) 엔진오일로 혼합될 수 있다. 기유로 혼합될 수 있는 다등급 엔진오일의 예로는 5W-XX, 10W-XX, 및 15W-XX로 여기서 XX는 20, 30, 40, 50 및 60을 포함하는 그룹에서 선택된다.
기유는 또한 제2 기유를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2 기유는 Group II 기유이다. Group II, Group III, 및 Group IV 기유는 API 1509 표준(2008년 4월)의 별첨 E에 정의되어 있다. Group II 기유는 90% 이상의 지방산 및 0.03% 이하의 황을 포함하며, 80 이상 120 미만의 VI를 갖는다. Group III 기유는 90% 이상의 지방산 및 0.03% 이하의 황을 포함하며, 120 이상의 VI를 갖는다. Group IV 기유는 폴리알파올레핀이다. 예를 들어, 제2 기유는 220 중성과 같이 40℃에서 40.00 내지 46.00의 동점도를 가지는 기유일 수 있다.
일부 실시예에 따라, 기유는 제2 기유를 추가적으로 포함할 수 있다. 일 실시예의 경우, 기유는 20 wt% 미만, 10 wt% 미만의 Group III 또는 Group IV 기유, 5 wt% Group III 또는 Group IV 기유를 포함하거나, 또는 Group III 또는 Group IV 기유는 포함하지 않을 수 있다. 다른 실시예의 경우, 기유는 20 wt% 미만, 10 wt% 미만을 포함하거나, 또는 고 파라핀계 비재래 기유를 포함하지 않을 수 있다. 기유의 한 예로는 Group III 또는 Group IV 기유 없이 제조되며, 40℃에서의 동점도가 28.00 내지 32.00 mm2/s에 이르는 기유일 수 있다. 이러한 기유를 150 중성기유로 칭할 수 있다. 이러한 150 중성기유는 첨가제와의 완벽한 혼합특성을 보이며, 다른 기유가 없는 상태에서도 엔진오일로 제조될 수 있다. 저 Noack 휘발성를 포함하고 있는 근대 사양을(modern specification) 충족하는 10W 엔진오일로 혼합될 수 있다. 이들 엔진오일이 충족할 수 있는 근대 규격의 예로는 가솔린 및 디젤 엔진 오일의 A3/B3, A3/B4 및 A5/B5의 ACEA 2007 등급이 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유는 혼합물에 Group III 또는 Group IV 기유를 다량 포함하는 것 없이도 5W 등급, 10W 등급, 및 15W 등급 엔진오일로 혼합될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 기유는 고 파라핀계 비재래 기유를 포함하지 않으면서도 5W 등급, 10W 등급, 및 15W 등급 엔진오일로 혼합될 수 있다. Group III, Group IV 및 고 파라핀계 비재래 기유는 종종 다른 Group II 기유에 비해 비교적 비싼 편이다. 다른 실시예에 따르면, 5W, 10W 및 15W 등급은 모두 다등급(multigrade) 엔진오일이다. 본 게시내용의 문맥에 따르면, 다량의 Group III 또는 Group IV 기유는 20 wt% 이상으로 간주 될 수 있으며, 또는 일부 실시예의 경우 10 wt% 이상일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 기유는 Group III 또는 Group IV 기유를 혼합물에 포함하는 것 없이도 5W 등급, 10W 등급, 및 15W 등급 엔진오일로 혼합될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 기유는 고 파라핀계 비재래 기유를 포함하지 않고도 5W 등급, 10W 등급, 및 15W 등급 엔진오일로 혼합될 수 있다. 5W 등급, 10W 등급, 및 15W 등급 및 다등급 5W-XX, 10W-XX 및 15W-XX 엔진오일 점도는 2007년 11월 1일 발표된 SAE J300 표준에 의해 정의된다.
기유의 제조과정
95 내지 115에 이르는 기본(original) VI, 20 내지 30 wt%에 이르는 기본 Noack 휘발성, 및 -25℃에서 1100 내지 1500 mPa.s에 이르는 기본 CCS VIS를 포함하는 기본 기유를 선택하는 단계를 포함하는 기유의 제조 과정을 제공한다. 상기 기본 기유에서 저 비등점의 유분을 제거함으로써 100℃에서 4.2 내지 4.6 mm2/s에이르는 동점도, 기본 VI 보다 적어도 4 높은 VI, 기본 Noack 휘발성보다 적어도 3 wt% 낮은 Noack 휘발성, 및 -25℃에서 기본 CCS VIS에 대해 200 mPa.s 범위 내에 위치한 -25℃에서의 CCS VIS를 포함하는 기유를 제조한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유는 -25℃에서 CCS VIS 곱하기 100의 값에 대한 Noack 휘발성의 비율이 바람직한 범위 내에 든다. 상기 바람직한 범위란 0.80 내지 1.55, 0.90 내지 1.40, 또는 1.0 내지 1.30에 이를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기본 기유는 100℃에서 기본 동점도가 3.75 내지 4.45 mm2/s 이다. 저 비등점 유분이 제거되면, 이로 인해 기유의 동점도가 상승된다. 일 실시예의 경우, 상기 기유는 100℃에서 4.05 내지 1.75 mm2/s의 동점도를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 저 비등점 유분은 소정 온도, 예를 들면 625℉, 650℉, 655℉, 또는 660℉ 이하에서 끓는 기본 기유 내의 모든 탄화수소이다. 상기 저 비등점 유분은 상기 소정 온도 이하에서 끓는 기본 기유에서 모든 탄화수소를 제거하기 위해 선택된 탑 상부 온도, 탑 하부 온도, 탑 상부 압력 및 탑 하부 압력을 가지는 신중하게 제어된 감압 증류공정에 의해 제거된다. 감압 증류 제어 시스템에는 여러 가지 다른 유형이 채용될 수 있으며, 이들로는 예를 들면 미합중국 특허 제3,365,386, 4,617,092, 또는 4,894,145에 게시된 것들로 이렇게 함으로써 요구되는 유분의 최고 수율 및 정확한 컷-포인트(cut point)를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유의 VI는 기본 기유의 기본 VI에 비해 적어도 5가 높다. 예를 들어, 본 실시예에서, 기본 VI가 105라고 했을 때, 상기 기유의 VI는 적어도 110이 된다. 상기 기유의 VI는 120 미만으로, 따라서 기유는 Group II 기유가 된다. 일 실시예의 경우, 상기 기유는 105 내지 119, 또는 105 내지 115에 이르는 VI를 갖는다.
상기 기유의 Noack 휘발성은 기본 기유의 기본 Noack 휘발성에 비해 적어도 3 wt% 내지 20 wt% 까지 낮다. 일 실시예에 따르면, 상기 기유의 Noack 휘발성은 기본 Noack 휘발성보다 적어도 5 wt% 낮다. 다른 실시예에 따르면, 상기 기유는 18 wt% 미만의 Noack 휘발성를 갖는다.
상기 기유의 -25℃에서의 CCS VIS는 -25℃에서의 기본 CCS VIS의 200 mPa.s 범위에 든다. 일 실시예에 따르면, 상기 기유의 -25℃에서의 CCS VIS는 -25℃에서의 기본 CCS VIS의 175, 150, 또는 125 mPa.s 범위 내에 든다. 일 실시예에 따르면, 상기 기유는 -25℃에서 1500 mPa.s 미만의 CCS VIS를 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 상기 기유는 -25℃에서의 CCS VIS가 1100 mPa.s 이상이다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유는 700 내지 925℉(371 내지 496℃)에 이르는 비등점 범위를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 기유는 수소첨가분해 구역에서 중질의 탄화수소 피드스톡을 수소첨가분해함으로써 더 많은 양의 상기 기본 기유를 획득하는 단계를 추가적으로 포함하는 과정에 의해 제조된다. 상기 중질의 탄화수소 피드스톡은 C20+ 탄소수를 가지는 탄화수소 분자를 포함하며, 600℉(316℃) 이상의 5 wt% 비등점을 가진다. 중질의 탄화수소 피드스톡의 적절한 예로는 감압 가스오일, 탈유 감압가스오일, 슬랙 왁스, 피셔-트롭시 유래의 왁스피드, 원유 왁스, 고 유동점의 폴리알파올레핀, 부산물 오일(foots oil), 노르말 알파 올레핀 왁스, 탈유 왁스, 미소결정질 왁스, 및 그 혼합물을 포함한다.
수소첨가분해과정
일 실시예에 따르면, 상기 수소첨가분해 구역 내의 작업 조건은 상용의 수소첨가분해 작업에서 전형적인 그것에 해당한다. 다른 실시예의 경우, 상기 수소첨가분해 구역 내의 작업 조건은 중질의 탄화수소 피드스톡을, 상기 기본 기유로 개질되는 20 wt% 이상, 25 wt% 이상 또는 30 wt% 이상의 왁스 중간유분을 포함하는 생성물 슬레이트(product slate)로 변환하기 위해 선택된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 수소첨가분해 구역 내의 작업 조건은 중질의 탄화수소 피드스톡을 20 wt% 이상, 25 wt% 이상, 30 wt% 이상, 32 wt% 이상, 또는 34 wt% 이상의 왁스 중간유분을 포함하는 생성물 슬레이트(product slate)로 변환하기 위해 선택된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 수소첨가분해 구역 내의 작업 조건은 중질의 탄화수소 피드스톡을 60 wt% 미만, 50 wt% 미만, 40 wt% 미만, 또는 35 wt% 미만의 왁스 중간유분을 포함하는 생성물 슬레이트(product slate)로 변환하기 위해 선택된다. 일 실시예에 따르면, 상기 수소첨가분해 구역 내의 작업 조건은 중질의 탄화수소 피드스톡을 20 wt% 이상, 25 wt% 이상, 또는 30 wt% 이상 내지 40 wt% 미만의 왁스 중간유분을 포함하는 생성물 슬레이트(product slate)로 변환하기 위해 선택된다.
상기 기본 기유는 95 내지 115의 기본 VI, 20 내지 30 wt%의 기본 Noack 휘발성, 및 -25℃에서 1100 내지 1500 mPa.s의 기본 CCS VIS 를 갖는다. 상기 수소분해구역의 온도는 예를 들면 약 650℉(260℃) 내지 약 800℉(425℃)와 같이 약 500℉(260℃) 내지 약 900℉(480℃) 범위 내에 든다. 총 압력은 1000 psig 이상이 사용된다. 예를 들어, 총 압력은 약 1500 psig, 또는 약 2000 psig 이상일 수 있다. 문헌상으로는 이보다 더한 최대 압력이 보고되고 또 적용될 수는 있지만, 실질적인 최대 총 압력은 일반적으로 약 3000 psig를 초과하지 않는다. 일부 실시예의 경우, 고온 또는 고압과 같이 극심한 수소첨가분해 조건을 가함으로써, 고 점도지수를 가지는 기본 기유를 생산하기도 한다.
LHSV(Liquid hourly space velocity)는 일반적으로 예를 들면 약 0.5 내지 약 1.5와 같이 약 0.2 내지 약 5.0의 범위에 든다. 수소공급(보충 및 재활용 두 경우 모두 해당)는 바람직하게는 대상 분자를 분해하기 위해 필요한 화학량적 분량을 초과하며, 일반적으로 배럴 당 약 500 내지 약 20,000 표준 입방피트(SCF) 범위에 든다. 일 실시예의 경우, 상기 수소는 배럴 당 약 2000 내지 약 10,000 SCF 범위에 든다.
상기 수소첨가분해 구역에서 사용되는 촉매는 수소화 및 탈수소화 활성을 포함하는 천연 및 합성 재료로 구성된다. 이들 촉매는 종래에 잘 알려진 것들로 대상 분자의 분해와 요구되는 생성물 슬레이트를 생산하기 위해 사전 선택된다. 상기 수소첨가분해 촉매는 중질의 탄화수소 피드스톡을 상기 기본 기유로 개질 될 대상인 왁스 중간 유분을 상용적으로 실질적인 분량 포함하는 생성물 슬레이트로 변환하기 위해 선택된다. 상용의 분해촉매의 예들은 일반적으로 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나 합성물, 실리카-알루미나-지르코니아 합성물, 실리카-알루미나-티타니아 합성물, 산처리 점토, 제올라이트 A, faujasite, 제올라이트 X, 제올라이트 Y 와 같은 결정질 알루미노실리케이트 제올라이트 분자체, 및 상기의 다양한 조합으로 이루어진 지지대를 포함한다. 상기 수소화/탈수소화 성분들은 일반적으로 원소 주기율표의 Group VIII 또는 Group VIB의 금속 또는 금속성분으로 구성된다. 예를 들면, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 백금, 팔라듐 및 그 조합과 같은 금속 및 그들의 성분은 수소첨가분해 촉매의 수소화 성분으로 알려져 있다.
일 실시예에 따르면, 왁스 중간유분의 개질과정은 이성질화 리액터 내에서의 수소이성질화 탈납 단계 및 수소화개질 리액터 내에서의 수소화개질 단계를 포함한다. 수소이성질화 탈납 단계 및 수소화개질 단계는 공지된 사항이다. 적절한 개질 공정의 한 예가 미합중국 특허 제6,337,010에 게시되어 있으며, 이에 따르면 왁스 중간 피드스톡의 이성질화가 수소첨가분해 공정에 비해 낮은 총 압력으로 수행된다.
공정으로 보는
기유
100℃에서 4.2 내지 4.6 mm2/s의 동점도, 18 wt% 미만의 Noack 휘발성를 가지는 기유를, 기본 기유를 선택하고 낮은 비등점 유분을 제거하는 과정에 의하여 제공한다. 상기 기본 기유는 기본 VI가 95 내지 115, 기본 Noack 휘발성은 20 내지 30 wt% 이며, -25℃에서 기본 CCS VIS는 1000 내지 1500 mPa.s 이다. 기유의 특성 및 공정은 상기 설명한 것과 동일하다. 예를 들어, 기유는 수소첨가분해 구역에서 중질의 탄화수소 피드스톡을 수소첨가분해함으로써 선택적으로 제조될 수 있으며, 여기서 수소첨가분해 구역 내의 작업조건은, 중질의 탄화수소 피드스톡을 기본 기유로 개질되는 왁스 중간기 유분 20 wt.% 이상, 25 wt.% 이상 또는 30 wt% 이상을 포함하는 생성물 슬레이트로 변환하기 위해 선택된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 기유는 Noack 휘발성 대 -25℃에서의 CCS VIS 비율에 100을 곱한 값이 0.80 내지 1.55, 0.90 내지 1.45, 또는 0.95 내지 1.35에 이를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제거과정은, 가벼운 중성 기유에 대한 상업적 수요에 따른 목표 수율에 대응되는 수율의 기유를 생산하도록 증류 컷-포인트(cut point)를 선택함으로써 수행된다. 증류 컷-포인트가 높을수록 생산되는 가벼운 중성기유의 수율이 낮아진다. 이는 가벼운 중성 기유에 대한 상업적 수요가 낮으면서 고급 기유에 대한 수요가 증가하는 경우 유리할 수 있으며, 전반적으로 개선된 기유 플랜트 수익을 가져다준다. 가벼운 중성 기유에 대한 상업적 수요가 변경될 경우, 새로운 목표 수익에 맞추도록 증류 컷-포인트를 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 수소첨가분해 구역에서의 작업 조건은 또한 가벼운 중성 기유에 대한 상업적 수요에 대응하여 목표 수율에 대응하는 수율로 기유를 생산할 수 있도록 선택될 수 있다. 더욱 극심한 수소첨가분해 조건은 왁tm중간기 유분의 VI를 상승시키면서, 좀 더 많은 왁스 중간기 유분이 저 비등점 탄화수소(이에 따라 이들 중 일부는 제조되는 기본 기유에서 증류되어 나온다)로 분해되도록 한다.
기유
특성의 예측 방법
제1 기초원료(base stock) 및 제2 기초원료를 선택하는 단계를 포함하는 기유의 특성예측 방법을 제공한다. 저온 및 제1 기초원료의 제1 휘발성 하에서의 제1 점도계적 특성을 나타내는 제1 지점을 포함하는 챠트가 준비된다. 상기 챠트는 또한 저온 및 상기 제2 기초원료의 제2 휘발성 하에서의 제2 점도계적 특성을 나타내는 제2 지점을 포함한다. 상기 제1 기초원료 및 제2 기초원료는 다양한 비율로 혼합되어 상기 챠트 상에서 제1 및 제2 지점 사이에 곡선을 구성한다. 상기 곡선은 상기 제1 및 제2 기초원료의 혼합물인 기유가 완제품 윤활유의 요구사항을 충족하는 지를 예측한다. 만약 상기 곡선이 완제품 윤활유의 기유 요구사항을 나타내는 지점 아래에 위치할 경우, 상기 제1 및 제2 기초원료의 기유 혼합물은 완제품 윤활유를 제조할 수 있다. 만약 상기 곡선이 완제품 윤활유의 기유 요구사항을 나타내는 지점 위에 위치할 경우, 해당인이 상기 곡선을 변경하고자 하는 방향 및 거리에 기준하여 조율 재료(trim stock)의 정확한 유형을 파악한다.
일 실시예에 따르면, 완제품 윤활유는 엔진오일이다. 다른 실시예들에서, 상기 완제품 윤활유는 5W-XX, 10W-XX, 또는 15W-XX와 같은 다등급 엔진오일로, 여기서 XX는 20, 30, 4, 50 및 60으로 이루어진 그룹에서 선택된다.
일 실시예에 따르면, 저온하의 상기 제1 및 제2 점도계적 특성은 -25℃에서의 CCS VIS이다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 휘발성은 Noack 휘발성이다.
일 실시예에 따르면, 상기 곡선은 완제품 윤활유의 기유 요구사항을 나타내는 지점 위로 그려지며, 상기 곡선을 상기 지점 아래로 변경시키기 위해 조율 재료가 필요하다. 상기 조율 재료는 상기 곡선을 올바른 방향으로 옮기기 위한 특성을 가지는 기유이다. 예를 들어, 상기 조율 재료는 상기 곡선을 올바른 방향으로 옮길 수 있는 바람직한 특성을 지닌 것에 한해 Group II, Group III 또는 Group IV 기유일 수 있다. 일반적으로, 조율 재료의 요구량이 적을수록, 완제품 윤활유의 기유 요구사항을 나타내는 지점에 상기 곡선이 더욱 가깝게 그려진다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 기초원료, 상기 제2 기초원료, 및 상기 조율 재료는 모두 Gruop II이다. 제조 비용(formulation cost) 및 엔진오일의 자격사항의 단순화를 위해서는 모두 Group II를 사용하는 것이 유리할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항의 경우, 달리 언급하지 않는 한, 양, 퍼센트 또는 비율등을 나타내는 모둔 수치, 및 명세서와 청구항 내에서 사용된 기타 수치는 모든 경우에 있어서 용어 "약"으로 변경이 가능한 것으로 이해해야 할 것이다. 더 나아가, 여기 언급된 모든 범위는 단점을 포함한 것으로 독립적으로 조합이 가능한 것이다. 최소점 및 최대점이 언급된 수치로 나타낸 범위의 경우에 있어, 그와 같은 범위 내에 포함되는 수는 무엇이든 정확히 언급된 것이다.
정의되지 않은 용어, 약어 또는 약칭은 무엇이라도 출원이 이루어진 시점에 당업자에게 일반적으로 사용되는 의미를 가지는 것으로 이해된다. "a", "an", 및 "the"와 같은 단수형태는 꼭 하나의 예로 한정된다고 명백하고도 분명하게 밝히지 않는한 복수 개의 참조를 포함한다.
본 출원에서 언급된 공개, 특허 및 특허출원은 모두 본 명세서에서 참고로 인용되었다고 명백하고도 개별적으로 밝힌 것과 같이 동일한 정도로 본 명세서에서 참고로 인용되었다.
도 1은 CCS VIS ＠-25℃ 및 Chevron 100R과 Chevron 220R, Chevron 110RLV 및 Chevron 220R, Chevron 5R 및 Chevron 220R, Chevron 4R 및 Chevron 220R, 및 Chevron 110RLV 및 Chevron 7R 혼합물의 Noack 휘발성의 전형적 연관관계를 정의하기 위한 그래프선이다. 좌측 원 표시는 5W 다등급 엔진 오일에 필요한 CCS VIS 및 Noack 휘발성의 범위를 포함한다. 중간영역의 원 표시는 10W 다등급(multigrade) 엔진 오일에 필요한 CCS VIS 및 Noack 휘발성의 범위를 포함한다. 우측 원 표시는 15W 다등급 엔진 오일에 필요한 CCS VIS 및 Noack 휘발성의 범위를 포함한다.
Chevron 110RLV는 개선된 특성을 지니는 새로운 기유이다. Chevron 110R, 150R 및 Chevron 220R은 상용의 Group II 기유이다. Chevron 4R, 5R 및 7R은 상용의 고 파라핀족 비재래 기유이다. Chevron 4R 및 Chevron 7R은 Group III 기유이고, Chevron 5R은 Group II 기유이다.
도 2는 Chevron 110R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되는 제1 지점을 가지는 혼합 챠트를 도시한다. 상기 혼합 챠트에서 제2 지점이 Chevron 7R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되었다. 블렌드 챠트의 제3 지점은 Chevron 220R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되었다. 세 개 지점 사이에 곡선이 그려진다. 3342의 CCS VIS 및 11.73의 Noack 휘발성를 가지는 목표지점이 챠트에 표시된다.
상기 챠트로 인해 사용자는 목표지점의 특징을 이루기 위해서 각각의 세 가지 기유를 어느 정도의 양으로 배합해야 할지 알 수 있다.
Chevron 110RLV는 개선된 특성을 지니는 새로운 기유이다. Chevron 110R, 150R 및 Chevron 220R은 상용의 Group II 기유이다. Chevron 4R, 5R 및 7R은 상용의 고 파라핀족 비재래 기유이다. Chevron 4R 및 Chevron 7R은 Group III 기유이고, Chevron 5R은 Group II 기유이다.
도 2는 Chevron 110R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되는 제1 지점을 가지는 혼합 챠트를 도시한다. 상기 혼합 챠트에서 제2 지점이 Chevron 7R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되었다. 블렌드 챠트의 제3 지점은 Chevron 220R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되었다. 세 개 지점 사이에 곡선이 그려진다. 3342의 CCS VIS 및 11.73의 Noack 휘발성를 가지는 목표지점이 챠트에 표시된다.
상기 챠트로 인해 사용자는 목표지점의 특징을 이루기 위해서 각각의 세 가지 기유를 어느 정도의 양으로 배합해야 할지 알 수 있다.
본 서면의 명세서는 발명을 게시하기 위해 최선의 모드를 포함하는 예들을 사용하였으며, 당업자라면 본 발명을 제조하고 사용할 수 있도록 하고 있다. 당업자라면 본 발명의 실시예에 대하여 많은 변형예를 즉각적으로 생각해낼 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기 첨부된 청구항의 범주 내에서 모든 구조 및 방법을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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실시예
>
< 실시예 1 >
Chevron Richmond Lubricants Oil Plant 에서 Chevron Neutral Oil 100R의 샘플을 제공받았다. Chevron Neutral Oil 100R에서 저 비등점 유분을 감압증류로 제거함으로써 Chevron 110RLV 기유를 제조하였다. 증류 컷-포인트는 대략 660 내지 670℉이었다. Chevron Neutral Oil 100R 기유의 평균 특성, 및 두 개의 다른 Chevron 110RLV 기유의 특성이 다음의 표 1에 정리되었다:
| 특성 | 110RLV 기유 | 110 RLV 기유 | 100ㄲ 기유 |
| 점도지수 | 112 | 118 | 106 |
| SimDist (Wt%), ℉ 0.5 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99.5 |
668 713 727 745 760 773 785 797 810 825 844 859 907 |
661 711 731 751 766 780 793 807 822 840 864 885 945 |
619 672 691 714 732 748 764 779 795 813 838 857 904 |
| 100℃에서 동점도(mm2/s) | 4.391 | 4.540 | 4.041 |
| Noack 휘발성(wt%) | 16.2 | 14.9 | 23.2 |
| -25℃에서 CCS VIS | 1367 | 1414 | 1233 |
| 인화점 | 216 | 211 | 206 |
| 유동점(℃) | -16 | -15 | -14 |
| Oxidator BN(시간) | 25.6 | 29.1 | 19.1 |
| 총 방향족 | 0.0675 | 0.0538 | 0.2264 |
| Noack 휘발성/-25℃에서 CCS VIS X 100 | 1.19 | 1.06 | 1.88 |
Chevron 100R에서 저 비등점 유분을 제거함으로써 Noack 휘발성의 감소, 인화점의 증가, 유동점의 감소, 산화 안정성의 증가 및 방향족의 감소와 같은 여러가지 각기 다른 바람직한 기유 특성들의 개선이 이루어졌다. 또 다른 혜택으로는 -25℃에서의 CCS VIS가 1500 mPa.s 이하로 잘 유지되고 있었다는 것이다. 본 발명이 있기 전에는, 저 비등점 유분을 제거하면 -25℃에서 CCS VIS가 족히 1700 mPa.s 이상으로 증가할 것으로 기대되었다.
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실시예
2>
100℉에서 SUS 점도가 약 110에 이르는 기유, 달리 110N 기유로 알려진 기유를 제조했다. 그 일 실시예가 ConcocoPhillips 110N 이다. 또 다른 실시예는 피셔-트롭시 유래의 기유, Chevron 220R 및 Ergon Hygold 100와 혼합된 "110N"가 있다. 상기 예는 미합중국 특허출원 제12/047/887(출원일: 2008년 3월 13일)에 잘 기재되어 있다. ASTM D 2161-05에서 제시한 연산 및 참조표에 따라 100℉에서 동점도(mm2/s)를 100℉에서의 SUS 점도로 변환할 수 있다.
이와 같이 두 가지 비교 기유의 특성이 표 2에 나타나 있다.
| 대표적 특성 | ConocoPhillips 110N | 12/047,887의 "110N" 의 예 |
| 점도지수 | 95 | 104 |
| 100℃에서 동점도(mm2/s) | 4.10 | 4.067 |
| Noack 휘발성(wt%) | 26.5 | 40.56 |
| -25℃에서 CCS VIS | 1500 | 1259 |
| 인화점(COC, ℃) | 199 | - |
| 유동점(℃) | -12 | -23 |
| 700℉에서의 증류 Vol% | 14(최대) | - |
| Noack 휘발성/-25℃에서 CCS VIS X 100 | 1.76 | 3.22 |
<
실시예
3>
각기 다른 기초원료 혼합으로 10W-30 다등급 엔진오일 혼합물을 제조했다. 이들은 모두 100℃에서 대략 동일한 동점도를 갖도록 혼합되었다. 엔진오일들이 API CJ-4 및 ACEA E9 중, 대형차량 오일 표준을 충족하는 엔진오일을 제조하기 위해 설계된 첨가제 패키지가 선택되었다.
이들 엔진오일 혼합물의 조성 및 그들의 특성이 표 3에 나타나 있다. 아래 표에서 "X"는 각각의 혼합물에 포함된 기초원료를 나타낸다.
| 기초원료(wt%) | 참조 | 혼합물 1 | 혼합물 2 | 혼합물 3 | |
| Chevron 5R | >40 | ||||
| Chevron 110RLV | X | X | X | ||
| Chevron 220R | X | X | X | X | |
| Chevron 600R | X | X | |||
| Chevron 7R | <10 | ||||
| 6 cSt Group III 기초원료 | <20 | ||||
| 첨가제 패키지 | X | X | X | X | |
| 특성 | 표준 | 측정 | |||
| 점도지수 | 139 | 140 | 140 | 139 | |
| 100℃에서 동점도(mm2/s) | 11.6-12.4 | 12.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 |
| API Gravity | 31(일반) | 31.1 | 30.9 | 31.0 | 31.1 |
| Noack 휘발성(wt%) | 13(최대) | 12.28 | 12.55 | 12.60 | 12.21 |
| -25℃에서 CCS VIS | 5800-7000 | 6453 | 6804 | 6705 | 6603 |
| 유동점(℃) | -27(최대) | -34 | -36 | -35 | -35 |
| HTHS(mPas.s) | 3.4(최소) | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
| -30℃에서 MRV(mPas.s) | 60000(최대) | 18657 | 19974 | 20781 | 19234 |
| Yield Stress | 통과 | 통과 | 통과 | 통과 | 통과 |
| -30℃에서 Scanning Brookfield(mPas.s) | 18657 | 33361 | 32172 | 29805 | |
| 겔화 지수 | 12(최대) | 5.4 | 6.1 | 6.8 | 5.6 |
Chevron 110RLV의 경우 기술적 혜택이 있는데, 이는 API C1-4 및 ACEA E9 중 대형 차량오일 표준 둘을 충족하는 탁월한 10W-30 엔진오일을 혼합하기 위해 값이 비싸고 정제가 많이 된 Chevron 5R 또는 Chevron 7R를 훨씬 적게 필요로 하기 때문이다. 혼합물 1의 경우 Group III기유 또는 Group IV 기유를 포함하지 않는다. 혼합물 2는 10 wt% 미만으로 Group III 또는 Group IV 기유를 포함한다. 혼합물 3은 20 wt% 미만으로 Group III 또는 Group IV 기유를 포함한다. 혼합물 1, 2 및 3 모두 고 파라핀계 비재래 기유를 포함했다.
<
실시예
4>
원유 유래의 Chevron 기초원료의 각기 다른 한 쌍의(제1 기초원료 및 제2 기초원료)를 선택함에 따라 도 1에 도시된 챠트가 준비되었으며, 여기서 각각의 기초원료의 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성이 측정되고, 각 지점(제1 및 제2 지점)이 x-y 챠트 상에 그려졌다. 한 쌍으로 이루어진 Chevron 기초원료의 혼합물을 다양한 배율로 제조하였으며, 각 혼합물의 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성이 측정되고 상기 제1 및 제2 지점을 연결하는 곡선이 구성되었다.
도 1에 도시된 챠트는 또한 현재의 산용의 다등급 엔진오일들의 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성 검사결과를 나타내는 지점들을 포함한다. 이들은 챠트 상의 구역에 클러스터를 이루는 경향을 보인다. 챠트 좌측 상에 작은 삼각형을 원형으로 둘러싼 지역이 5W-XX 엔진오일, 챠트의 중싱에서 작은 사각형을 원형으로 둘러싼 지역이 10W-XX 엔진오일, 그리고 챠트의 우측상에서 작은 원들을 원형으로 둘러싼 지역이 15W-XX 엔진오일들이다.
본 실시예에서, 10W 엔진오일에 대한 기유의 필요사항은 -25℃에서의 CCS VIS 는 2800 및 Noack 휘발성은 14 wt%로 나타났다. 도 1의 챠트를 참조하였으며, 그 결과 Chevron 110RLV 기유 및 Chevron 220R 기유 사이의 곡선이 10W 엔진오일의 기유 필요사항을 대표하는 지점 아래로 근접하게 그려졌음을 발견할 수 있었다. 이에 따르면, 조율 재료를 사용할 필요 없이, 10W 엔진오일 필요사항은 상기 두 가지 기유의 혼합물에 의해서 만으로도 충족될 수 있는 것으로 충분히 예측된다.
엔진오일은 대부분 Chevron 100R 및 Chevron 220R 기유를 포함하는 것이 바람직한 것이라면, 동일한 기유 필요사항을 충족하기 위해서 조율 재료의 일정 분량을 사용할 필요가 있을 것이다. 상기 챠트에 따르면, Chevron 7R 조율 재료를 혼합에 사용하면 기유 혼합물의 Noack 휘발성을 바람직한 범위까지 감소시킬 수 있는 좋은 선택이 될 것이라는 것을 예측할 수 있다. 또한 상기 챠트에 따르면, 기유 혼합물의 -25℃에서의 CCS VIS를 바람직한 범위 내로 감소시키기에는 Chevron 5R 또는 Chevron 4R 조율재료가 적합한 선택임을 예측할 수 있다.
<
실시예
5>
-25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성을 각각 3342 및 11.73으로 하는 목표지점을 선택했다. 이와 같은 목표지점은 10W-XX급 엔진오일 사양을 충족할 수 있는 특성을 정의한다. 상기 목표지점은 혼합물 챠트에 표시되었다. -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성이 상기 지점과 다른 지점에 있는 세 가지 각기 다른 기초원료를 선택하고, 이들의 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성을 챠트상에 위치시켰다. 이와 같은 혼합물 챠트가 도 2에 도시되어 있다. 상기 세 가지 기유 각각의 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성을 정의하는 지점 사이에 곡선이 그려졌다. 상기 곡선들은 그 내부에 공간을 형성하였으며, 그곳에 목표지점이 위치되었다. 상기 혼합물 챠트는 상기 세 가지 기유가 -25℃에서의 CCS VIS 및 Noack 휘발성이 목표지점에 근접한 기유 혼합물을 제조하기 위해 사용될 수 있음을 나타내고 있다.
도 2는 Chevron 100R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성에 의해 정의되는 제1 지점을 가지는 혼합물 챠트를 도시한다. 상기 혼합물 챠트는 Chevron 7R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성으로 정의되는 제2 지점을 가진다. 상기 혼합물 챠트는 Chevron 220R의 CCS VIS 및 Noack 휘발성으로 정의되는 제3 지점을 가진다. 상기 세 개의 지점 사이에 곡선이 그려지면서 3중의 혼합공간이 형성되었다. -25℃에서의 CCS VIS가 3350 및 Noack 휘발성dl 11.75인 지점을 목표지점으로 챠트상에 위치한다. 이러한 목표지점은 전형적 10W-XX 완제품 윤활유 생성 기유 혼합물의 특성이다. 사용자는 혼합물 챠트를 보면서 세 가지 기유 각각을 어떠한 방식으로 혼합하여 목표지점 특성에 이를 수 있는지 알 수 있다.
3중 혼합공간의 세 개의 모서리 사이에 구성된 일련의 직선들은 각각의 기유 성분에서 벗어난 3 개 거리 정도를 표시한다. 예를 들어, 110R에서 7R/220R 혼합물 방향 곡선으로 가는 경우, 사용자는 110R/220R 및 100R/7R 혼합물 곡선 사이의 75%, 50%, 및 25%의 특정 연결선(tie-lines)인 세 개의 직선을 마주치게 될 것이다.
상기 목표지점에서의 각각의 혼합물 성분의 조성은, 상기 목표지점을 통과하는 성분지점과 수직선의 거리 나누기 성분지점과 3중 혼합공간의 반대 모서리 간의 거리로 얻어지는 거리의 비율로 정의된다. 예를 들어, 100R/220R/7R 의 기유 혼합물 내의 7R의 함량은 목표지점을 통과하는 수직선이 50%(더 근접하다) 및 25%(거리가 더 멀다) 7R 로 구성된 연결선 사이에 위치하기 때문에 25% 및 50% 사이가 된다. 100R 및 220R에도 유사한 과정을 수행하여 이들로 인한 총 조성이 100%에 이르도록 한다.
Claims (15)
- a. i. 95 내지 115의 기본(original) VI, ii. 20 내지 30 wt.%의 기본 Noack 휘발성 및 iii. 1100 내지 1500 mPa.s의 기본 -25℃에서의 CCS VIS를 갖는 기본 기유를 선택하는 단계;
b. 기본 기유로부터 저비등 유분을 제거하는 단계로서, 기유는 i. 4.2 내지 4.6 mm2/s의 100℃에서의 동점도, ii. 기본 VI 보다 적어도 4 높은 VI, iii 기본 Noack 휘발성보다 적어도 3 wt.% 낮은 Noack 휘발성, 및 iii. 기본 -25℃에서의 CCS VIS의 200 mPa.s 이내의 -25℃에서의 CCS VIS를 갖도록 제조되는 단계를 포함하는, 기유 제조 방법. - a. 95 내지 115의 기본 VI, 기본 Noack 휘발성 및 기본 -25℃에서의 CCS VIS를 갖는 기본 기유를 선택하는 단계;
b. 기본 기유로부터 저비등 유분을 제거하는 단계로서, 기유는 i. 4.2 내지 4.6 mm2/s의 100℃에서의 동점도, ii. 105 내지 119의 VI, iii 기본 Noack 휘발성보다 적어도 3 wt.% 낮은 Noack 휘발성, 및 iii. Noack 휘발성 대 -25℃에서의 CCS VIS 비율에 100을 곱한 값으로 0.80 내지 1.55를 가지도록 제조되는 단계를 포함하는, 기유 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기유는 Noack 휘발성 대 -25℃에서의 CCS VIS 비율에 100을 곱한 값으로 0.80 내지 1.55를 갖는 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
중질 탄화수소 공급원료를 수소첨가분해 영역에서 수소첨가분해하는 단계를 추가로 포함하고, 수소첨가분해 영역에서의 작업 조건은 중질 탄화수소 공급원료를 기본 기유로 개질되는 20 wt.% 이상의 왁스 중간유분을 포함하는 생성물 슬레이트(product slate)로 전환하도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 저비등 유분은 660℉ 이하에서 비등하는 기본 기유내 모든 탄화수소인 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 VI는 기본 기유의 기본 VI 보다 적어도 5가 높은 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 Noack 휘발성은 기본 Noack 휘발성보다 적어도 5 wt.%가 낮은 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 -25℃에서의 CCS VIS는 기본 -25℃에서의 CCS VIS의 175 mPa.s 이내인 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 기유는 105 내지 119의 VI를 갖는 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 기유는 18 wt.% 이하의 Noack 휘발성을 갖는 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 기유는 1500 mPa.s 이하의 -25℃에서의 CCS VIS를 갖는 것을 특징으로 하는, 기유 제조 방법. - a. 선택적으로 중질 탄화수소 공급원료를 수소첨가분해 영역에서 수소첨가분해하는 단계로서, 수소첨가분해 영역에서의 작업 조건은 중질 탄화수소 공급원료를 기본 기유로 개질되는 20 wt.% 이상의 왁스 중간 유분을 포함하는 생성물 슬레이트로 전환하도록 선택되는 단계;
b. i. 95 내지 115의 기본 VI, ii. 20 내지 30 wt.%의 기본 Noack 휘발성 및 iii. 1100 내지 1500 mPa.s의 기본 -25℃에서의 CCS VIS를 갖는 기본 기유를 선택하는 단계;
c. 기본 기유로부터 저비등 유분을 제거하는 단계로서, 기유는 i. 4.2 내지 4.6 mm2/s의 100℃에서의 동점도, ii. 105 내지 119의 VI, 및 iii. 18 wt.% 이하의 Noack 휘발성을 갖도록 제조되는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 기유. - 제12항에 있어서,
상기 기유는 Noack 휘발성 대 -25℃에서의 CCS VIS 비율에 100을 곱한 값으로 0.80 내지 1.55를 갖는 것을 특징으로 하는 기유. - 제12항에 있어서,
상기 제거 단계는 경질 중성 기유에 대한 상업적인 요구에 기초한 목표 수율에 해당하는 기유 수율을 산출하는 증류 커트 포인트(cut point)를 선택함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 기유. - 제12항에 있어서,
상기 수소첨가분해 영역에서의 운영 조건은 경질 중성 기유에 대한 상업적인 요구에 기초한 목표 수율에 해당하는 기유 수율을 산출하도록 추가적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 기유.
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