TW201932583A

TW201932583A - 第ⅲ類基礎油及潤滑劑組成物

Info

Publication number: TW201932583A
Application number: TW107142691A
Authority: TW
Inventors: 丹尼爾伊伽多夫; 理查道爾提; 查爾斯貝克二世; 戴伯拉席森
Original assignee: 美商艾克頌美孚研究工程公司
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-08-16
Also published as: EP3728528A1; SG11202003274YA; WO2019126001A1; US20190194558A1; US10767125B2; CA3081097A1; JP7223763B2; JP2021507069A; WO2019126001A8; US10428284B2; CN111448292A; CN111448292B; US20190367824A1

Abstract

本申請案揭露第III類基礎油，其包括大於或等於約90 wt%飽和的烴(飽和物)；黏度指數從120至145；具有多環環烷烴對單環環烷烴的獨特分子比率(2R+N/1RN)；支鏈碳對直鏈碳的獨特比率(BC/SC)；支鏈碳對末端碳的獨特比率(BC/TC)；以及與基礎油環烷烴比率(2R+N/1RN)呈函數關係的獨特MRV行為。本申請案亦揭露一種用於製備該基礎油的方法。本申請案亦揭露一種潤滑油，其具有作為主要成分的該基礎油以及作為次要成分的添加劑。

Description

第III類基礎油及潤滑劑組成物

本揭露是關於第III類基礎油、基礎油的混合物以及含有第III類基礎油與混合物之經調配的潤滑劑組成物。本揭露進一步是關於一種用於從具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數約45至約150的原料產生柴油燃料與第III類基礎油的方法。

基礎油料是成品潤滑劑的主要成分，並且對機油的性質有很大貢獻。例如，機油是用於汽車引擎和柴油引擎的成品曲軸箱潤滑劑(finished crankcase lubricant)，並且包含兩種通用組分，即基礎油(base stock)或基礎油料(base oil) (一種基礎油或基礎油的混合物)和添加劑。通常，藉由改變個別潤滑基礎油料和個別添加劑的混合物，一些潤滑基礎油料用於製造各種機油。

根據美國石油協會(American Petroleum Institute，API)分類，基礎油基於其飽和烴含量、硫含量和黏度指數分為五類(表1)。潤滑油基礎油通常從非可再生的石油來源大規模生產。第I、II和III類基礎油皆得自原油，經由大量加工，例如溶劑萃取、溶劑或催化脫蠟、以及加氫異構化(hydroisomerization)。亦可從由天然氣、煤炭或其他化石資源所得到的合成烴液體生產第III類基礎油，第IV類基礎油為聚α-烯烴(polyalphaolefins，PAO)並且是藉由α-烯烴(例如1-癸烯)的寡聚合作用而產生。第V類基礎油包含不屬於第I-IV類的所有基礎油，例如環烷(naphthenic)、聚伸烷二醇(polyalkylene glycols，PAG)以及酯類。

通常由從真空蒸餾操作中回收的較高沸點餾分製備基礎油料。它們可由石油衍生的或來自合成原油(syncrude)衍生的原料或由較低分子量分子的合成而製備。添加劑是添加到基礎油料中的化學品，以改善成品潤滑劑的某些性質，使其符合成品潤滑劑等級的最低性能標準。例如，添加至機油的添加物可用以改良潤滑劑的氧化穩定性、增加其黏度、提高黏度指數、並且控制沉積物。添加物是昂貴的，並且可能造成成品潤滑劑的混溶性(miscibility)問題。由於這些原因，通常希望將機油的添加劑含量優化至符合適當要求所需的最小量。

由於需要提高品質，驅使配方正在進行改變。例如，管理組織(例如美國石油協會)幫助定義機油的規格。越來越多的機油規格要求產品具有優異的低溫性質和高氧化穩定性。目前，只有一小部分混合到機油中的基礎油料能夠符合最苛刻的機油規格。目前，配方設計師正在使用一系列基礎油，包含第I、II、III、IV和V類基礎油，以調配其產品。

工業油亦被要求改善氧化穩定性、清潔度、界面性質和沈積物控制的品質。

儘管潤滑基礎油料和潤滑油配方技術進步了，仍存在改良調配油之氧化效能(例如，對機油與工業油而言，具有較長的壽命)與低溫效能的需求。特別地，存在改良調配油之氧化效能與低溫效能而不需要添加更多添加劑至潤滑油配方的需求。

本揭露是關於第III類基礎油以及關於含有第III類基礎油與混合物之經調配的潤滑劑組成物。本揭露進一步是關於從具有溶劑脫蠟的油進料黏度為約45至約150之原料製造柴油與基礎油的方法。

本揭露部分是關於具有100℃下的運動黏度為大於2 cSt，例如2 cSt至14 cSt以上，例如2 cSt至12 cSt以及4 cSt至7 cSt之第III類基礎油。這些基礎油在本揭露中亦稱為潤滑油基礎油或是產物。

在一實施例中，本揭露提供一種第III類基礎油，其包括：至少90 wt%飽和烴；100℃下的運動黏度為4.0 cSt至5.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。

在另一實施例中，本揭露提供一種第III類基礎油，其包括：至少90 wt%飽和烴；100℃下的運動黏度為5.0 cSt至12.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.26。

在另一實施例中，本揭露提供一種製造柴油與基礎油的方法，該方法包括提供包括真空氣體油進料(vacuum gas oil feed)的原料(feed stock)；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物(effluent)；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的(non-dealuminated)、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於90 wt%飽和烴、100℃下的運動黏度為4 cSt至5 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。

在另一實施例中，本揭露提供一種製造柴油與基礎油的方法，其包括：提供原料，其包括真空氣體油進料；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效的加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於95 wt%飽和烴、100℃下的運動黏度為5 cSt至12 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.26。

本揭露亦關於一種製造柴油與第III類基礎油的方法。通常，原料(例如，具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為約45至約150的重型真空氣體油原料)或經由第一階段(其主要是提升黏度指數(VI)且移除硫與氮的加氫處理單元)處理具有溶劑脫蠟的油進料黏度為約45至約150的混合原料。接下來是剝離部分，其中移除輕端(light end)與柴油。而後較重的潤滑油餾分進入第二階段(stage)，其中進行加氫裂解、脫蠟和加氫精製(hydrofinishing)。原料與處理方式的這種組合製造具有獨特之組成特性的基礎油。在所製造的低、中與高黏度基礎油中，皆觀察到這些獨特的組成特性。

從以下詳細的說明，本揭露的其他目的與優點將變得顯而易見。

在本文中的詳細說明與申請專利範圍內的所有數值皆修飾為「約」或「近似」指示值，並且考量該技藝中具有通常技術之人士已知的實驗誤差與變異。

如本文所用，術語「主要成分」是指存在本揭露的潤滑油中的成分(例如基礎油)的量大於約50重量百分比(wt%)。

如本文所用，術語「次要成分」是指存在本揭露的潤滑油中的成分(例如一或多種潤滑油添加劑)的量小於50重量百分比。

如本文所用，術語「單環環烷烴」是指具有通式C _n H_2n 的飽和烴基，其以單個閉環的形式排列，其中n 是碳原子的數目。它在本文中亦表示為1RN。

如本文所用，術語「多環環烷烴」是指具有通式C _n H_2(n
+1-r
) 的飽和烴基，其以多個閉環的形式排列，其中n 是碳原子的數目並且r 是環的數目(在本文，r ＞ 1)。它在本文中亦表示為2+RN。

如本文所用，術語「100℃下的運動黏度」將與「KV100」交換使用，以及「40℃下的運動黏度」將與「KV40」交換使用。該兩個術語應被認為是均等的。

如本文所用，術語「直鏈碳」是指藉由¹³ C核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)光譜測量的α、β、γ、δ和ε峰的總和。

如本文所用，術語「支鏈碳」是指藉由¹³ C NMR測量的側甲基(pendant methyl)、側乙基(pendant ethyl)、以及側丙基(pendant propyl)的總和。

如本文所用，術語「末端碳」是指¹³ C NMR測量的末端甲基、末端乙基、以及末端丙基之總和。

潤滑油基礎油

根據本揭露，提供具有相對量的某些物質的基礎油料組成物或潤滑油基礎油。本案發明人驚訝地發現基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率低於所預期之使用較低VI原料的現有市售基礎油。本案發明人亦驚訝地發現基礎油具有2R+N/1RN的比率(諸如由本文所述之方法所製造的那些)低於使用較低VI原料(~45-100)的現有市售基礎油(代表典型的萃餘液(raffinate)或真空氣體油(vacuum gas oil，VGO)。較低含量的2R+N分子和支鏈碳在基礎油料中是理想的，因為高含量的2R+N分子和支鏈碳會阻礙經調配的油之氧化效能。亦已驚訝地發現本揭露的方法可從石蠟原料(paraffinic feed)共同製造高黏度(~8-12 cSt)的第III類基礎油與較低水平的2R+N分子。通常，當高黏度基礎油與較低黏度基礎油一起產生時，石蠟(paraffin)集中在較低黏度的餾分。已經發現本揭露的方法可從石蠟原料(paraffinic feed)共同製造第III類輕型中性(light neutral，LN)、中型中性(medium neutral，MN)與重型中性(heavy neutral，HN)基礎油。相較於習知的潤滑劑，用本揭露的第III類基礎油所製備的潤滑劑顯示改良的氧化效能，特別是在低溫。例如，相較於用目前市售習知的基礎油所製備的潤滑劑，本揭露(使用CEC-L-85或ASTM D6186)之經調配的基礎油的氧化效能顯示改良10-100倍，例如20-50倍，例如30-40倍。

根據本揭露之各種實施例，基礎油為API第III類基礎油。可使用原料(例如，具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為至少45(例如至少55，例如至少60以上至150，或60至90)的真空氣體油饋送原料)或重真空氣體油與具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為至少45(例如至少55，例如至少60至約150，或60至90)的重大氣氣體油混合的原料(heavy atmospheric gas oil mixed feed stock)，藉由先進的加氫裂解程序而製造本揭露的第III類基礎油。第III類至少45，例如至少55，例如至少60至150，或60至90。本揭露的第III類基礎油可具有100℃下的運動黏度為大於2 cSt，例如2 cSt至14 cSt，例如2 cSt至12 cSt以及4 cSt至12 cSt。本揭露的第III基礎油可具有多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於約0.59以及支鏈碳對直鏈碳的比率小於或等於0.21。本揭露的第III類基礎油亦可具有支鏈碳對末端碳的比率小於2.3。

關於具有100℃下的運動黏度為5-12 cSt的基礎油，具有多環環烷烴對單環環烷烴的比率小於0.46的本揭露之API第III類基礎油亦可具有支鏈碳對末端碳的比率小於2.3。

此外，相較於黏度範圍內的市售已知的基礎油，在本揭露的基礎油中，環烷烴的量可為較低。環烷烴含量可為30 wt.%至70 wt.%。

本揭露之第III類基礎油可具有小於0.03 wt.%的硫，傾點為-10℃至-30℃，Noack揮發性(volatility)為0.5 wt.% to 20 wt.%，於-35℃下的CCS(冷曲軸模擬器(cold crank simulator)值為100 cP以上至70,000cP，以及環烷烴含量為30 wt.%至70 wt.%。輕型中性第III類基礎油，亦即具有KV100為2 cSt至5 cSt的那些基礎油，可具有Noack揮發性為8 wt.%至20 wt.%，於-35℃下的CCS值為100 cP至6,000cP，傾點為-10℃至-30℃以及環烷烴含量為30 wt.%至60 wt.%。本揭露之中型中性第III類基礎油，亦即具有KV100為5 cSt至7 cSt的那些基礎油，可具有Noack揮發性為2 wt.%至10 wt.%，於-35℃下的CCS值為3,500 cP至20,000cP，傾點為-10℃至-30℃以及環烷烴含量為30 wt.%至60 wt.%。本揭露之重型中性第III類基礎油，亦即具有KV100為7 cSt至12 cSt的那些基礎油，可具有Noack揮發性為0.5 wt.%至4 wt.%，於-35℃下的CCS值為10,000 cP至70,000cP，傾點為-10℃至-30℃以及環烷烴含量為30 wt.%至70 wt.%。根據本發明之各種實施例，第III類基礎油包括30 wt.%至70%的石蠟(paraffin)，或是31 wt.%至69 wt.%的石蠟，或是32 wt.%至68 wt.%的石蠟。根據本發明的各種實施例，輕型中性第III類基礎油可含有40 wt.%至70 wt.%、或45 wt.%至70 wt.%、或45 wt%至65 wt.%的石蠟。根據本發明的各種實施例，中型中性第III類基礎油可含有35 wt.%至65 wt.%、或40 wt.%至65 wt.%、或40 wt%至60 wt.%的石蠟。根據本發明的各種實施例，重型中性第III類基礎油可含有30 wt.%至60 wt.%、或30 wt.%至55 wt.%、或30 wt%至50 wt.%、或30 wt.%至45 wt.%、或30 wt.%至40 wt.%的石蠟。

製程(process)

下列描述的製程可用以製造本揭露之組成上有利的第III類基礎油。通常，經由第一階段(stage)(其主要為加氫處理單元，該加氫處理單元提高黏度指數(VI)且移除硫與氮)處理原料(例如，具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為從至少45(較佳為至少55，且更佳為至少60以上至約150)的重真空氣體油原料)或是具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為從至少45(較佳為至少55，且更佳為至少60以上至約150)的混合原料)。接下來是剝離部分，其中移除輕端(light end)與柴油。而後較重的潤滑油餾分進入第二階段，其中進行加氫裂解、脫蠟和加氫精製(hydrofinishing)。原料與處理方式的這種組合製造具有獨特之組成特性的基礎油。在所製造的低、中與高黏度基礎油中，皆觀察到這些獨特的組成特性。

相較於習知的第III類基礎油，本揭露的製程架構製造高品質第III類基礎油，其具有獨特的組成特性。可從組成物之多環環烷烴對單環環烷烴的比率得到組成上的優點。

本揭露的製程可製造基礎油，該基礎油具有100℃下的運動黏度(KV 100)為大於或等於2 cSt、或大於或等於4 cSt(例如4 cSt至7 cSt)、或大於或等於6 cSt、或大於或等於8 cSt、或大於或等於10 cSt、或大於或等於12 cSt、或大於或等於14 cSt。使用本揭露之製程所製造的基礎油可製造具有VI為至少120以上至約145(例如120至140或120至133)的基礎油。

如本文所用，階段(stage)可相當於單一個反應器或是複數個反應器。任選地，可使用多個平行反應器以進行一或多個製程，或是在一階段中可使用多個平行反應器用於所有製程。每一個階段與/或反應器可包含一或多個催化劑床，該催化劑床含有加氫處理催化劑或是脫蠟催化劑。應注意，催化劑的「床」可指部分物理性催化床。例如，在反應器內的催化劑床可用加氫裂解催化劑局部填充並且可用脫蠟催化劑局部填充。為便於說明，即使兩種催化劑可在單一催化劑床中堆疊在一起，加氫裂解催化劑與脫蠟催化劑在概念上仍可各自稱為個別的催化劑床。

架構實例

圖1顯示在本揭露中適合用於製造基礎油的處理架構之實例。圖2顯示適合用於處理原料以製造基礎油的一般處理架構之實例。應注意，R1對應於圖2中的110；再者，R2、R3、R4與R5分別對應於圖2的120、130、140與150。可在美國專利申請案公開案第2015/715,555號中找到處理架構的細節。在圖2中，可將原料105引入第一反應器110中。反應器(例如第一反應器110)可包含饋送入口與流出物出口。第一反應器110可對應於加氫處理反應器、加氫裂解反應器、或其組合。任選地，可使用複數個反應器，用於不同條件的選擇。例如，如果第一反應器110與任選的第二反應器120皆包含於反應系統中，則第一反應器110可對應於加氫處理反應器，而第二反應器120可對應於加氫裂解反應器。亦可使用在反應器內配置反應器與/或催化劑之其他選擇以進行原料的初始加氫處理與/或加氫裂解。任選地，如果架構包含多個反應器於初始階段中，則在反應器之間可進行氣-液分離，以使得輕端與污染物氣體之移除。在初始階段包含加氫裂解反應器的情況下，初始階段中的加氫裂解反應器可指額外的加氫裂解反應器。

而後，來自初始階段的最終反應器(例如反應器120)的加氫處理之流出物125可進入分餾器130中或是進入另一種分離階段。分餾器130(或其他分離階段)可分離加氫處理的流出物以形成一或多個燃料沸騰範圍餾分(fuel boiling range fraction) 137、輕端餾分132、以及潤滑劑沸騰範圍餾分135。潤滑劑沸騰範圍餾分135通常可對應於來自分餾器130的底部餾分。潤滑劑沸騰範圍餾分135可在第二階段加氫裂解反應器140中進一步進行加氫裂解。而後，來自第二加氫裂解反應器140的流出物145可進入至脫蠟/加氫精製反應器150中以進一步改良最終製造的潤滑劑沸騰範圍產物之性質。在圖2所示的架構中，來自第二階段脫蠟/加氫精製反應器150的流出物155可經分餾160以從一或多個所欲之潤滑劑沸騰範圍餾分155分離出輕端152與/或燃料沸騰範圍餾分157。

圖2中的架構可使得第二階段加氫裂解反應器140與脫蠟/加氫精製反應器150在甜(sweet)處理條件(相當於進料(至第二階段)的硫含量為100wppm或更低的均等物)下操作。在此「甜」處理條件下，圖2中的架構結合使用高表面積、低酸性催化劑可使得製造具有降低或最小化的芳香族含量之加氫裂解的流出物。

在圖2所示之架構中，初始階段中的最終反應器(例如反應器120)可稱為與分餾器130的入口(或另一種分離階段的入口)直接流體連通。基於初始階段中的最終反應器所提供的間接流體連通，在初始階段中的其他反應器可稱為與分離階段的入口間接流體連通。基於直接流體連通或是間接流體連通，初始階段中的反應器通常可稱為與分離階段流體連通。在一些任選方面中，可包含一或多個回收迴路作為反應系統架構的一部分。回收迴路可使得反應器/階段之間流出物的淬火(quenching)以及反應器/階段內的淬火。

在一實施例中，在加氫處理條件下，將原料引入反應器中。而後，加氫處理的流出物進入至分餾器中，其中流出物被分離為燃料沸騰範圍餾分與潤滑劑沸騰範圍餾分。而後，潤滑劑沸騰範圍餾分進入至第二階段，其中進行加氫裂解、脫蠟與加氫精製步驟。而後，來自第二階段的流出物進入至分餾器，其中本揭露的第III類基礎油被回收。

原料

根據本發明，可對大範圍的石油和化學原料進行加氫處理。合適的原料包含石油範圍的全原油和還原的石油原油，且可根據本發明加氫處理化學原料。合適的原料包含全原油和還原的石油原油，例如Arab Light、extra Light、Midland Sweet、Delaware Basin、West Texas Intermediate、Eagle Ford、Murban及Mars原油、大氣油、循環油、氣體油(包含真空氣體油與焦化氣體油)、輕型至重型餾出液(包含原始初始餾出液)、加氫裂解產物、加氫處理油、石油衍生蠟(包含疏鬆蠟)、Fischer-Tropsch蠟、萃餘液(raffinate)、脫瀝青油、以及這些物質的混合物。

定義原料的一種方式是基於進料的沸騰範圍(boiling range)。一種定義沸騰範圍的選擇是使用進料的初始沸點與/或進料的最終沸點。另一種選擇是基於在一或多個溫度沸騰的進料量，將進料定性。例如，進料的「T5」沸點/蒸餾點定義為5wt%的進料將沸騰的溫度。同樣地，「T95」沸點/蒸餾點為95wt%的進料將沸騰的溫度。可使用適當的ASTM測試方法(例如ASTM D2887、D2892、D6352、D7129和/或D86中描述的方法)決定沸點(包含分數重量沸點(fractional weight boiling point))。

典型的進料包含例如具有初始沸點為至少600℉(~316℃)的進料；同樣地，進料的T5與/或T10沸點可為至少600℉(~316℃)。此外或替代地，進料的最終沸點可為1100℉(~593℃)或更低；同樣地，進料的T95沸點與/或T90沸點亦可為1100℉(~593℃)或更低。作為一個非限制實例，典型進料可具有T5沸點為至少600℉(~316℃)與T95沸點為1100℉(~593℃)或更低。任選地，如果加氫處理亦用以形成燃料，則進料可包含較低的沸騰範圍部分。例如，此進料可具有初始沸點為至少350℉(~177℃)與最終沸點為1100℉(~593℃)或更低。

在一些方面，(由UV-Vis吸收或均等方法(例如ASTM D7419或ASTM D2007或均等方法)決定的)進料的芳香族含量可為至少20 wt%、或至少25 wt%、或至少30 wt%、或至少40 wt%、或至少50 wt%、或至少60 wt%，例如15至75 wt%或上至90 wt%。特別地，芳香族含量可為25 wt%至75 wt%、或25 wt%至90 wt%、或35 wt%至75 wt%、或35 wt%至90 wt%。在其他方面，進料可具有較低的芳香族含量，例如芳香族含量為35 wt%或更少、或25 wt%或更少，例如低至0 wt%。特別地，芳香族含量可為0 wt%至35 wt%、或0 wt%至25 wt%、或5.0 wt%至35 wt%、或5.0 wt%至25 wt%。

在本揭露之製程中有用的特別的原料成分包含真空氣體油原料(例如，中型真空氣體油進料(medium vacuum gas oil feeds，MVGO))其具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為至少45、至少50、至少55、或至少60至150，例如65至125、至少65至110，65至100或65至90。

在本揭露之製程中有用的其他特別的原料成分包含具有混合真空氣體油進料(例如，中型真空氣體油進料(MVGO))與重型大氣氣體油進料的基礎油，其中混合原料具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為至少45、至少55、至少60至150，例如65至145、65至125、65至100或65至90。

在加氫處理包含加氫處理製程與/或酸加氫裂解製程的方面，進料可具有硫含量為500 wppm至20000 wppm或更多、或500 wppm至10000 wppm、或500 wppm至5000 wppm。此外或替代地，此進料的氮含量可為20 wppm至4000 wppm、或50 wppm至2000 wppm。在一些方面，進料可相當為「甜 (sweet)」進料，因而進料的硫含量為25 wppm至500 wppm與/或氮含量為1 wppm至100 wppm。

第一加氫處理階段-加氫處理與/或加氫裂解

在各種方面，第一加氫處理階段可用以改良潤滑劑基礎油料製造之原料的一或多種品質。原料的改良之實例包含(但不限於)降低進料的雜原子含量、在進料上進行轉換以提供黏度指數上升、以及/或在進料上進行芳香族飽和。

關於雜原子移除，在初始加氫處理階段(加氫處理與/或加氫裂解)中的條件可足以將加氫處理之流出物的硫含量降低至250 wppm或更少、或200 wppm或更少、或150 wppm或更少、或100 wppm或更少、或50 wppm或更少、或25 wppm或更少、或10 wppm或更少。特別地，加氫處理之流出物的硫含量可為1 wppm至250 wppm、或1 wppm至50 wppm、或1 wppm至10 wppm。此外或替代地，在初始加氫處理階段中的條件可足以將氮含量降低至100 wppm或更少、或50 wppm或更少、或25 wppm或更少、或10 wppm或更少。特別地，氮含量可為1 wppm至100 wppm、或1 wppm至25 wppm、或1 wppm至10 wppm。

在包含加氫處理作為初始加氫處理階段之一部分的方面，加氫處理催化劑可包括任何合適的加氫處理催化劑，例如包括第8-10族非貴金屬(例如選自Ni、Co及其組合)中的至少一個以及至少一個第6族金屬(例如選自Mo、W及其組合)之催化劑，任選地包含合適的支撐/或填充劑材料(例如，包括氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯或其組合)。根據本發明之方面的加氫處理催化劑可為塊狀催化劑(bulk catalyst)或支撐的催化劑(supported catalyst)。製造支撐的催化劑之技術在該技藝中是廣為人知的。製造塊狀金屬催化劑顆粒的技術為已知的，並且先前已經描述，例如在美國專利第6,162,350號，其藉此引用而併入。可經由所有金屬催化劑前驅物皆在溶液中的方法，或是經由該等前驅物中的至少一個是至少部分為固體形式而任選地但較佳為該等前驅物中的至少另一個是經提供而僅為溶液形式的方法，製造塊狀金屬催化劑顆粒。例如，可藉由提供金屬前驅物的溶液(其亦包含溶液中的固體與/或沉澱的金屬)(例如懸浮顆粒的形式)而達成提供金屬前驅物至少部分為固體形式。作為說明，美國專利第6,156,695號、第6,162,350號、第6,299,760號、第6,582,590號、第6,712,955號、第6,783,663號、第6,863,803號、第6,929,738號、第7,229,548號、第7,288,182號、第7,410,924號、第7,544,632號與第8,294,255號、美國專利申請案公開案第2005/0277545號、第2006/0060502號、第2007/0084754號與第2008/0132407號以及國際專利申請案公開案WO 04/007646、WO 2007/084437、WO 2007/084438、WO 2007/084439與WO 2007/084471等等之中的一或多個描述合適的加氫處理催化劑的一些實例。較佳的金屬催化劑包含鈷/鉬(1-10% Co為氧化物、10-40% Mo為氧化物)、鎳/鉬(1-10% Ni為氧化物、10-40% Co為氧化物)、或鎳/鎢(1-10% Ni為氧化物、10-40% W 為氧化物)在氧化鋁上。

在各種方面，加氫處理條件可包含溫度為200℃至450℃、或315℃至425℃；壓力為250 psig (~1.8 MPag)至5000 psig (~34.6 MPag)或500 psig (~3.4 MPag)至3000 psig (~20.8 MPag)、或800 psig (~5.5 MPag)至2500 psig (~17.2 MPag)；每小時之液體空間速度(Liquid Hourly Space Velocity, LHSV)為0.2-10 hr^-1 ；以及加氫處理速率為200 scf/B (35.6 m³ /m³ )至10,000 scf/B (1781 m³ /m³ )、或500 (89 m³ /m³ )至10,000 scf/B (1781 m³ /m³ )。

加氫處理催化劑通常為含有第6族金屬以及第8-10族非貴金屬(亦即鐵、鈷與鎳) 及其混合物的催化劑。這些金屬或金屬的混合物通常存在於耐火的(refractory)金屬氧化物支撐物(support)上作為氧化物或硫化物。合適的金屬氧化物支撐物包含低酸性氧化物，例如二氧化矽、氧化鋁或二氧化鈦，較佳為氧化鋁。在一些方面，較佳的氧化鋁可相當於多孔氧化鋁，如γ或η，其具有平均孔徑為50至200 Å、或75至150 Å；表面積為從100至300 m² /g、或150至250 m² /g；與/或孔體積為從0.25至1.0 cm³ /g、或0.35至0.8 cm³ /g。較佳不用鹵素(例如氟)促進支撐物，因為這通常會增加支撐物的酸性。

外表面積與微孔表面積是指定性催化劑之總表面積的一種方式。基於使用測量表面積之BET法的氮孔隙度測量(porosimetry)數據的分析，計算這些表面積。參閱例如Johnson, M. F. L., Jour. Catal., 52, 425 (1978)。微孔表面積是指由於催化劑中沸石的一維孔而導致的表面積。催化劑中僅沸石將貢獻表面積的這部分。外表面積可歸因於催化劑內的沸石或結合劑(binder)。

或者，加氫處理催化劑可為塊狀金屬催化劑，或是支撐的與塊狀金屬催化劑之堆疊床的組合。藉由塊狀金屬，它是指未受支撐的催化劑，其中基於塊狀催化劑顆粒的總重量(計算為金屬氧化物)，塊狀催化劑顆粒包括30-100 wt%的至少一個第8-10族非貴金屬以及至少一個第6族金屬，以及其中該塊狀催化劑顆粒具有表面積為至少10 m² /g。再者，基於顆粒的總重量(計算為金屬氧化物)，較佳為本文所使用的塊狀金屬加氫處理催化劑包括50至100 wt%，且甚至較佳為70至100 wt%的至少一個第8-10族非貴金屬以及至少一個第6族金屬。可經由TEM-EDX而決定第6族與第8-10族非貴金屬的量。

較佳為包括一種第8-10族非貴金屬與兩種第6族金屬的塊狀催化劑組成物。已經發現在此情況下，塊狀催化劑顆粒為抗燒結性(sintering-resistant)。因此，在使用過程中，維持塊狀催化劑顆粒的活性表面積。第6族與第8-10族非貴金屬的莫耳比率範圍通常為從10：1至1：10，並且較佳為從3：1至1：3。在芯-殼結構的顆粒情況下，這些比例當然適用於殼中所含的金屬。如果塊狀催化劑顆粒含有超過一種第6族金屬，則不同的第6族金屬之比率通常不是關鍵的。當使用超過一種第8-10族非貴金屬時，同樣適用。當鉬與鎢存在為第6族金屬時，鉬：鎢比率範圍較佳為9：1至1：9。較佳地，第8-10族非貴金屬包括鎳與/或鈷。更較佳地，該第6族金屬包括鉬與鎢的組合。較佳地，使用鎳/鉬/鎢與鈷/鉬/鎢與鎳/鈷/鉬/鎢的組合。這些種類的沉澱物顯然為抗燒結的。因此，在使用過程中，維持沉澱物的活性表面積。該等金屬較佳存在為對應金屬的氧化化合物，或是如果催化劑組成物已經被硫化，則為對應金屬的硫化化合物。

在一些任選方面，本文所用的塊狀金屬加氫處理催化劑具有表面積為至少50 m² /g且較佳為至少100 m² /g。在此等方面，亦期望塊狀金屬加氫處理催化劑的孔徑分布幾乎與習知的加氫處理催化劑的相同。藉由氮吸附決定塊狀金屬加氫處理催化劑可具有孔體積為0.05-5 ml/g、或0.1-4 ml/g、或0.1-3 ml/g或0.1-2標記。較佳地，不存在小於1 nm的孔。塊狀金屬加氫處理催化劑可具有中位數直徑為至少50 nm、或至少100 nm。塊狀金屬加氫處理催化劑可具有中位數直徑為不超過5000 μm、或不超過3000 μm。在一實施例中，中位數顆粒直徑範圍落在0.1-50 μm且最佳的範圍在0.5-50 μm。

合適的加氫處理催化劑之實例包含(但不限於)Albemarle KF 848、KF 860、KF 868、KF 870、KF 880、KF 861、KF 905、KF 907、以及Nebula；Criterion LH-21、LH-22與DN-3552；Haldor-Topsøe TK-560 BRIM、TK-562 HyBRIM、TK-565 HyBRIM、TK-569 HyBRIM、TK-907、TK-911與TK-951；Axens HR 504、HR 508、HR 526與HR 544。可藉由前述所列之催化劑中的一個催化劑或其組合，進行加氫處理。

第二階段處理-加氫裂解或轉換條件

在各種方面，在轉換進料的第二(甜)反應階段中取代使用習知的加氫裂解催化劑，反應系統可包含高表面積、低酸性轉換催化劑，如本文所述。在潤滑劑沸騰範圍進料(例如相當於「甜」進料的進料)具有足夠低含量的雜原子之方面，進料可暴露至高表面積、低酸性轉換催化劑，如本文所述，而沒有先加氫處理以移除雜原子。

在各種方面，經選擇用於轉換潤滑劑基礎油製造的條件可取決於所欲之轉換量、輸入進料至轉換階段之污染物的量、以及潛在的其他因子。例如，可選擇在單一階段或在多階段系統之第一階段與/或第二階段中的的加氫裂解與/或轉換條件，以達成反應系統中所欲之轉換量。加氫裂解與/或轉換條件可稱為酸(sour)條件或甜(sweet)條件，取決於存在於進料內與/或存在反應環境之氣相中的硫與/或氮的量。例如，具有100 wppm或更少的硫與50 wppm或更少的氮(較佳為少於25 wppm的硫與/或少於10 wppm的氮)之進料代表在甜條件下用於加氫裂解與/或轉換的進料。可在酸條件下處理具有250 wppm或更多的硫含量之進料。具有中間量的硫之進料可在甜條件或酸條件下處理。

在包含加氫裂解作為酸條件下初始加氫處理階段之一部分的方面，初始階段加氫裂解催化劑可包括任何合適的或標準的加氫裂解催化劑，例如選自於沸石β、沸石X、沸石Y、八面沸石、超穩Y(USY)、脫鋁的Y(Deal Y)、絲光沸石(Mordenite)、ZSM-3、ZSM-4、ZSM-18、ZSM-20、ZSM-48、及其組合的沸石基底(zeolitic base)，該沸石基底可有利地承載20一或多種活性金屬(例如(i)第8-10族貴金屬，例如鉑與/或鈀或是(ii)第8-10族非貴金屬，例如鎳、鈷、鐵、及其組合，以及第6族金屬，例如鉬與/或鎢)。在此討論中，沸石材料經定義為包含具有經認可的沸石骨架結構的材料，例如由國際沸石協會認可的骨架。此等沸石材料可相當於矽鋁酸鹽(silicoaluminate)、矽鋁磷酸鹽(silicoaluminophosphate)、鋁磷酸鹽(silicoaluminophosphate)與/或可用以形成沸石骨架結構之原子的其他組合。除了沸石材料之外，其他種類的結晶酸性支撐材料亦可為合適的。任選地，沸石材料與/或其他結晶酸性的材料可混合或是與其他金屬氧化物(例如氧化鋁、二氧化鈦和/或二氧化矽)結合。可在US2015/715,555中得到合適的加氫裂解催化劑之細節。

在一些任選的方面，本文所述之高表面積、低酸性轉換催化劑可任選地作為初始階段中的催化劑之一部分。

可於溫度為200℃至450℃、氫氣分壓為從250 psig至5000 psig (~1.8 MPag至~34.6 MPag)、每小時液體空間速度為從0.2 hr^-1 至10 hr^-1 以及加氫處理氣體速率為從35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (~200 SCF/B至~10,000 SCF/B)進行第一階段中的加氫裂解製程(或在酸條件下)。通常，在大部分的情況下，條件可包含溫度範圍為300℃至450℃、氫氣分壓為從500 psig至2000 psig (~3.5 MPag至~13.9 MPag)、每小時液體空間速度為0.3 hr^-1 至5 hr^-1 以及加氫處理氣體速率為213 m³ /m³ 至1068 m³ /m³ (~1200 SCF/B至~6,000 SCF/B)。

在多階段反應系統中，加氫裂解反應系統的第一反應階段可包含一或多種加氫處理與/或加氫裂解催化劑。而後，可在反應系統的第一與第二階段之間使用分離器，以移除氣相硫與氮污染物。分離器的一個選擇是簡單地進行氣-液分離以移除污染物。另一個選擇是使用分離器，例如閃分離器(flash separator)，其可在較高的溫度進行分離。例如，可使用此高溫分離器，以將進料分離成沸點低於溫度切割點(例如約350℉(177℃)或約400℉(204℃))的部分，以及沸點高於溫度切點的部分。在此種分離中，亦可移除來自第一反應階段之流出物的石腦油(naphtha)沸騰範圍部分，因而降低在第二或其他後續階段中處理的流出物之體積。當然，來自第一階段的流出物中的任何低沸騰污染物亦被分離成沸點低於溫度切割點的部分。如果在第一階段中進行足夠的污染物移除，則第二階段可被操作成為「甜」或低污染物階段。

另一種選擇可為在加氫處理反應系統的第一與第二階段之間使用分離器，其亦可進行來自第一階段的流出物之至少一部分分餾。在這種方面，來自第一加氫處理階段的流出物可被分離為沸點低於餾出物(例如柴油)燃料範圍的至少一部分、沸點在餾出物燃料範圍中的部分、以及沸點高於餾出物燃料範圍的部分。基於習知的柴油沸騰範圍，可定義餾出物燃料範圍，例如具有下端切割點溫度為至少約350℉(177℃)或至少約400℉(204℃)至具有上端切割點溫度為約700℉(371℃)或更低、或650℉(343℃)或更低。任選地，例如藉由選擇下端切割點溫度為至少約300℉(149℃)，餾出物燃料範圍可延伸至包含額外的煤油(kerosene)。

在階段間分離器亦用以製造餾出物燃料餾分的方面，沸點低於餾出物燃料餾分的部分包含石腦油(naphtha)沸騰範圍分子、輕端、以及污染物，例如H₂ S。可用任何方便的方法將這些不同的產物彼此分離。同樣地，如果需要，可從餾出物沸騰範圍餾分形成一或多種餾出物燃料餾分。沸點高於餾出物燃料範圍的部分代表潛在的潤滑劑基礎油。在此等方面，沸點高於餾出物燃料沸騰範圍的部分用以在第二加氫處理階段中進一步加氫處理。沸點高於餾出物燃料沸騰範圍的部分可相當於潤滑劑沸騰範圍餾分，例如具有T5或T10沸點為至少約343℃的餾分。任選地，較輕的潤滑油餾分可在封閉操作中的催化劑脫蠟部分中蒸餾與操作，其中條件經調整以使每個潤滑油餾分(cut)的產率和性質最大化。

可在類似於用於酸加氫裂解製程中的那些條件下，進行在甜條件下的轉換方法，或是條件可為不同。在一實施例中，相較於在酸階段中加氫裂解處理，甜轉換階段的條件可具有較不嚴格的條件。非酸階段之合適的轉換條件可包含(但不限於)類似於第一或酸階段的條件。合適的轉換條件可包含溫度為約550℉(288℃)至約840℉(449℃)、氫氣分壓為約1000 psia至約5000 psia (~6.9 MPa-a至34.6 MPa-a)、每小時液體空間速度為0.05 hr^-1 至10 hr^-1 以及加氫處理氣體速率為從35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 SCF/B至10,000 SCF/B)。在其他實施例中，條件可包含溫度範圍為約600℉(343℃)至約815℉(435℃)、氫氣分壓為約1000 psia至約3000 psia (~6.9 MPa-a至20.9 MPa-a)、以及加氫處理氣體速率為約213 m³ /m³ 至1068 m³ /m³ (1200 SCF/B至6,000 SCF/B)。LHSV可為約0.25 hr^-1 至約50 hr^-1 、或從約0.5 hr^-1 至約20 hr^-1 ，並且較佳為約1.0 hr^-1 至約4.0 hr^-1 。

在另一方面，可使用相同的條件用於加氫處理、加氫裂解與/或轉換床或階段，例如使用加氫處理條件用於所有床或階段、使用加氫裂解條件用於所有床或階段、以及/或使用轉換條件用於所有床或階段。在另一實施例中，用於加氫處理、加氫裂解、與/或轉換床或階段的壓力可為相同。

在另一方面，加氫處理反應系統可包含超過一種加氫裂解與/或轉換階段。如果存在多種加氫裂解與/或轉換階段，則至少一加氫裂解階段可具有上述之有效的加氫裂解條件，包含氫氣分壓為至少約1000 psia (~6.9 MPa-a)。在這方面，在可包含較低氫氣分壓的條件下，可進行其他(後續的)轉換製程。用於其他轉換階段之合適的轉換條件可包含(但不限於)溫度為約550℉(288℃)至約840℉(449℃)、氫氣分壓為從約250 psia至約5000 psia (1.8 MPa-a至34.6 MPa-a)、每小時液體空間速度為從0.05 hr^-1 至10 hr^-1 、以及加氫處理氣體速率為從35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 SCF/5 B至10,000 SCF/B)。在其他的實施例中，用於其他轉換階段的條件可包含溫度範圍為約600℉(343℃)至約815℉(435℃)、氫氣分壓為從約500 psia至約3000 psia (3.5 MPa-a至20.9 MPa-a)、以及加氫處理氣體速率為約213 m³ /m³ 至約1068 m³ /m³ (1200 SCF/B至6000 SCF/B)。LHSV可為約0.25 hr^-1 至約50 hr^-1 、或約0.5 hr^-1 至約20 hr^-1 ，以及較佳為約1.0 hr^-1 至約4.0 hr^-1 。

額外的第二階段處理-脫蠟與加氫精製/芳香族飽和(Aromatic Saturation)

在各種方面，可包含催化性脫蠟成為第二與/或甜與/或後續處理階段(例如亦包含在高表面積、低酸性催化劑存在的轉換之處理階段)的一部分。較佳地，脫蠟催化劑為沸石(與/或沸石晶體)，其主要藉由異構化烴原料而進行脫蠟。更佳地，催化劑為具有一維孔結構的沸石。合適的催化劑包含10員環孔沸石，例如一維孔結構的沸石，例如EU-1、ZSM-35 (或鎂鹼沸石(ferrierite))、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、SAPO-11、以及ZSM-22。較佳的材料為EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、或ZSM-23。ZSM-48是最佳的。應注意，具有二氧化矽對氧化鋁之比率為從20：1至40：1的ZSM-23結構之沸石有時可稱為SSZ-32。與上述材料同等結構的其他沸石晶體包含Theta-1、NU-10、EU-13、KZ-1、以及NU-23。美國專利第7,625,478號、第7,482,300號、第5,075,269號與第4,585,747號進一步揭露脫蠟催化劑在本揭露的製程中是有用的，上述美國專利案皆藉由引用而併入本文。

在各種實施例中，脫蠟催化劑可進一步包含金屬氫化成分。金屬氫化成分通常為第6族與/或第8-10族金屬。較佳地，金屬氫化成分為第8-10族貴金屬。較佳地，金屬氫化成分為Pt、Pd或其混合物。在另一較佳實施例中，金屬氫化成分可為非貴第8-10族金屬與第6族金屬的組合。合適的組合可包含Ni、Co或Fe與Mo或W，較佳為Ni與Mo或W。

可用任何方便的方法將金屬氫化成分加至脫蠟催化劑。一種添加金屬氫化成分的技術是藉由初濕含浸法(incipient wetness)。例如，在結合沸石與結合劑之後，結合的沸石與結合劑可被擠出至催化劑顆粒中。這些催化劑顆粒而後可暴露至含有合適之金屬前驅物的溶液。或者，可藉由離子交換而將金屬加至催化劑，其中在擠出之前，將金屬前驅物加至沸石(或沸石與結合劑)的混合物。

在脫蠟催化劑中的金屬量基於催化劑可為至少0.1 wt%、或至少0.15 wt%、或至少0.2 wt%、或至少0.25 wt%、或至少0.3 wt%、或基於催化劑為至少0.5 wt%。在催化劑中的金屬量基於催化劑可為20 wt%或更少、或10 wt%或更少、或5 wt%或更少、或2.5 wt%或更少、或1 wt%或更少。對於該金屬為Pt、Pd、另一種第8-10族貴金屬、或其組合的方面，金屬量可為從0.1至5 wt%，較佳為從0.1至2 wt%、或0.25至1.8 wt%、或0.4至1.5 wt%。對於該金屬為非貴第8-10族金屬與第6族金屬之組合的方面，金屬的組合量可為從0.5 wt%至20 wt%、或1 wt%至15 wt%、或2.5 wt%至10 wt%。

較佳地，脫蠟催化劑可為具有二氧化矽對氧化鋁之低比率的催化劑。例如，對於ZSM-48，沸石中的二氧化矽對氧化鋁之比率可為小於200：1、或小於110：1、或小於100：1、或小於90：1、或小於80：1。特別地，二氧化矽對氧化鋁的比率可為30：1至200：1、或60：1至110：1、或70：1至100：1。

脫蠟催化劑亦可包含結合劑。在一些實施例中，使用低表面積結合劑調配用於根據本發明之製程中的脫蠟催化劑，低表面積結合劑表示具有表面積為100 m² /g或更小、或80 m² /g或更小、或70 m² /g或更小，例如低至40 m² /g或再更小的結合劑。

或者，結合劑與沸石顆粒尺寸可經選擇以提供具有微孔表面積與總表面積的所欲之比率的催化劑。在根據本發明所使用的脫蠟催化劑中，微孔表面積相當於在脫蠟催化劑中的沸石的一維孔隙的表面積。總表面積相當於微孔表面積加上外表面積。在催化劑中使用的任何結合劑將不會貢獻至微孔表面積並且不會顯著增加催化劑的總表面積。外表面積表示總催化劑的表面積減去微孔表面積的結餘。結合劑與沸石皆可貢獻於外表面積的值。較佳地，脫蠟催化劑之微孔表面積對總表面積的比率將可等於或大於25%。

可用任何方便的方式，結合沸石(或其他沸石材料)與結合劑。例如，可藉由以沸石與結合劑二者的粉末開始、將粉末與加入的水結合並且研磨以形成混合物，而後擠出該混合物以製造所欲尺寸的結合催化劑而製造結合催化劑(bound catalyst)。亦可使用擠出助劑(extrusion aid)以修飾沸石與結合劑混合物的擠出流體性質。任選地，亦可使用由兩種或更多種金屬氧化物組成的結合劑。

催化性脫蠟區中的處理條件可包含溫度為200至450℃(較佳為270至400℃)、氫氣分壓為1.8至34.6 MPag (~250至~5000 psi)(較佳為4.8至20.8 MPag)、每小時液體空間速度為0.2至10 hr^-1 (較佳為0.5至3.0 hr^-1 )、以及氫循環速率為35.6至1781 m³ /m³ (~200至~10,000 SCF/B)(較佳為178至890.6 m³ /m³ (~1000至~5000 scf/B))。此外或替代地，該條件可包含溫度範圍為600℉(~343℃)至815℉(~435℃)、氫氣分壓為500 psig至3000 psig (~3.5 MPag至~20.9 MPag)、以及加氫處理氣體速率為213 m³ /m³ 至1068 m³ /m³ (~1200 SCF/B至~6000 SCF/B)。

在各種方面，亦可提供加氫精製與/或芳香族飽和製程。氫精製與/或芳香族飽和製程可在脫蠟之前與/或脫蠟之後發生。氫精製與/或芳香族飽和製程可在分餾之前或之後發生。如果加氫精製與/或芳香族飽和製程在分餾之後發生，則可在分餾產物的一或多個部分上進行加氫精製，例如在一或多個潤滑劑基礎油部分上進行。或者，可將來自最後轉換或脫蠟製程的全部流出物加氫精製與/或進行芳香族飽和。

在一些情況下，加氫精製製程與芳香族飽和製程可指使用相同催化劑的單一製程。或者，可提供一種催化劑或催化劑系統以進行芳香族飽和，而可使用第二催化劑或催化劑系統用於加氫精製。通常，由於實際原因，例如便於在加氫精製或芳香族飽和製程使用較低溫度，加氫精製與/或芳香族飽和過程將在個別的反應器中進行脫蠟或加氫裂解製程。然而，在加氫裂解或脫蠟製程之後但在分餾之前，概念上仍可考量另一加氫精製反應器亦作為反應系統的第二階段的一部分。

加氫精製與/或芳香族飽和催化劑可包含具有第6族金屬、第8-10族金屬、及其混合物的催化劑。在一實施例中，較佳的金屬包含具有強的氫化功能之至少一金屬硫化物。在另一實施例中，加氫精製催化劑可包含第8-10族貴金屬，例如Pt、Pd或其組合。金屬的混合物亦可存在為塊狀金屬催化劑，其中金屬量基於催化劑為30 wt.%或更大。合適的金屬氧化物支撐物包含低酸性氧化物，例如二氧化矽、氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁或二氧化鈦，較佳為氧化鋁。用於芳香族飽和之較佳的加氫精製催化劑將包括至少一金屬，其在多孔支撐物上具有相對強的氫化功能。典型的支撐材料包含無定型的或結晶氧化物材料，例如氧化鋁、二氧化矽、以及二氧化矽-氧化鋁。支撐材料亦可被修飾，例如藉由鹵化，或特別是氟化。對於非貴金屬，催化劑的金屬含量通常是高如的20重量百分比。在一實施例中，較佳的加氫精製催化劑可包含屬於催化劑之M41S類或家族的結晶材料。催化劑的M41S家族為具有高二氧化矽含量的中孔材料。實例包含MCM-41、MCM-48以及MCM-50。此類的較佳成員為MCM-41。如果對於芳香族飽和與加氫精製使用個別的催化劑，則可基於芳香族飽和的活性與/或選擇性而選擇芳香族飽和催化劑，而可基於用於改良產物規格(例如產物顏色與多核芳香族還原(polynuclear aromatic reduction))的活性而選擇加氫精製催化劑。美國專利第7,686,949號、第7,682,502號與第8,425,762號進一步揭露可用於本揭露之製程的催化劑，該等專利皆藉由引用而併入本文。

加氫精製條件可包含溫度125℃至425℃(較佳為180℃至280℃)、總壓力為500 psig (~3.4 MPag)至3000 psig (~20.7 MPag)(較佳為1500 psig (~10.3 MPag)至2500 psig (~17.2 MPag))、以及每小時液體空間速度(LHSV)為0.1 hr^-1 至5 hr^-1 (較佳為0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 )。

在第二或後續的階段之後，在一或多個位置可進行第二分餾或分離。在一些方面，在甜條件下，在USY催化劑存在下，於第二階段中在加氫裂解之後，可進行分餾。而後，可將第二階段加氫裂解流出物的至少一潤滑劑沸騰範圍部分傳送至脫蠟與/或加氫精製反應器用於進一步處理。在一些方面，可在第二分餾之前，進行加氫裂解與脫蠟。在一些方面，可在第二分餾之前進行加氫裂解、脫蠟、以及芳香族飽和。任選地，可在第二分餾之前、第二分餾之後、或在第二分餾之前與之後，進行芳香族飽和與/或加氫精製。

如果潤滑劑基礎油產物是期望的，則可將潤滑劑基礎油產物進一步分餾以形成複數個產物。例如，潤滑劑基礎油產物可經製造而相當於2 cSt切割點(cut)、4 cSt切割點、6 cSt切割點、與/或具有黏度大於6 cSt的切割點。例如，具有黏度為至少2 cSt的潤滑劑基礎油料產物餾分可為適合用於低傾點應用(例如變壓器油(transformer oil)、低溫液壓油(low temperature hydraulic oil)、或自動變速器油(automatic transmission fluid))的餾分。具有黏度為至少4 cSt的潤滑劑基礎油料產物餾分可為具有控制的揮發性與低傾點的餾分，因而該餾份適合用於根據0W-或5W-或10W-等級中的SAE J300而製造的機油。此分餾可在柴油(或其他燃料)產物從第二階段自潤滑劑基礎油產物分離之時進行，或是該分餾可發生在之後。任何加氫精製與/或芳香族飽和可發生在分餾之前或之後。在分餾之後，潤滑劑基礎油料產物餾分可與適當的添加劑組合作為機油或另一潤滑劑服務。美國專利第8,992,764號、第8,394,255號、美國專利申請案公開案第2013/0264246號與美國專利申請案公開案第2015/715,555號揭露可用於本揭露中的說明性的製程流程方案，該等揭露內容之全文藉由引用而併入本文。

潤滑油添加劑

基礎油料構成本揭露之引擎或其他機械組件油潤滑劑組成物的主要成分，並且通常存在量基於組成物的總重量而為約50至約99重量百分比，較佳為約70至約95重量百分比，以及更佳為約85至約95重量百分比。如本文所述，添加物構成本揭露之引擎或其他機械組件油潤滑劑組成物的次要成分，並且通常存在量範圍基於組成物的總重量而為約小於50重量百分比，較佳為小於約30重量百分比，且更佳為小於約15重量百分比。

若需要，可使用基礎油料的混合物，例如，基礎油成分與共基礎油(co-base stock)成分。在本揭露的潤滑油中，基於組成物的總重量，共基礎油成分的量是約1至約99重量百分比，較佳為約5至約95重量百分比，以及更佳為10至約90重量百分比。在本揭露的較佳方面，以基礎油混合物形式使用的低黏度與高黏度基礎油，包括5至95 wt%的低黏度基礎油與5至95 wt%的高黏度基礎油。較佳的範圍包含10至90 wt.%的低黏度基礎油與10至90 wt%的高黏度基礎油。基於油潤滑劑組成物的總重量，在引擎或其他機械組件油潤滑劑組成物中，基礎油混合物可存在15至85 wt%的低黏度基礎油與15至85 wt%的高黏度基礎油，較佳為20至80 wt%的低黏度基礎油與20至80 wt%的高黏度基礎油，以及更佳為25至75 wt%的低黏度基礎油與25至75 wt%的高黏度基礎油。

在本揭露的一方面，基於組成物的總重量，在引擎或其他機械組件油潤滑劑組成物中，低黏度、中黏度與/或高黏度基礎油存在量為約50至約99重量百分比，較佳為約70至約95重量百分比，以及更佳為約85至約95重量百分比。

可用於本揭露之經調配的潤滑油可含有一或多種其他常用的潤滑油效能添加劑，其包含(但不限於)抗磨添加劑、清潔劑、分散劑、黏度改質劑、腐蝕抑制劑、防鏽劑、金屬鈍化劑、極壓添加劑、抗癲癇劑、蠟改質劑、其他黏度改質劑、流體漏失添加劑(fluid-loss additive)、密封相容劑、潤滑劑、防污劑、發色劑(chromophoric agent)、消泡劑、去乳化劑(demulsifier)、乳化劑、增稠劑、潤濕劑、膠凝劑(gelling agent)、黏合劑(tackiness agent)、著色劑等。關於許多常用的添加劑之評論，參閱"Lubricant Additives, Chemistry and Applications", Ed. L. R. Rudnick, Marcel Dekker, Inc. 270 Madison Ave. New York, N.J. 10016, 2003、以及Klamann in Lubricants and Related Products, Verlag Chemie, Deerfield Beach, FL；ISBN 0‑89573‑177‑0。亦參考“Lubricant Additives” by M. W. Ranney, published by Noyes Data Corporation of Parkridge, NJ (1973)；亦參閱美國專利第7,704,930號，該揭露之全文併入本文。這些添加劑通常與不同量的稀釋油一起遞送，稀釋油的量範圍可為5重量百分比至大於90重量百分比。

可用於本揭露的添加劑非必須可溶於潤滑油中。不溶性添加劑(例如油中的硬脂酸鋅)可分散在本揭露的潤滑油中。

當潤滑油組成物包含一或多種添加劑時，將添加劑以足以使其進行其應有的功能的量混合至組成物中。如上所述，添加劑通常存在於潤滑油組成物中作為次要成分，其通常量基於組成物的總重量而為小於50重量百分比，較佳為小於約30重量百分比，以及更佳為小於約15重量百分比。最常添加至潤滑油組成物中的添加劑的量為至少0.1重量百分比，較佳為至少1重量百分比，更佳為至少5重量百分比。可用於本揭露中的此等添加劑之通常量係如下列表1所示。

應注意，添加劑中的許多是由添加劑製造商運輸作為濃縮物，含有一或多種添加劑與某些量的基礎油料稀釋劑。據此，下列表1中的重量含量以及本文所提及的其他量是指活性成分的量(亦即成分的非稀釋劑部分)。下列指示的重量百分比(wt%)是基於潤滑油組成物的總重量。

前述添加劑皆為市售可得之材料。可分別添加這些添加劑，但這些添加劑通常預先組合在包裝中，其可從潤滑劑油添加劑供應商獲得。可取得具有各種成分、比例與特性的添加劑包裝，並且選擇適當的包裝將考慮到最終組成物的必要用途。

相對於包含第III類基礎油的習知的潤化劑組成物，包含本揭露之基礎油的潤滑劑組成物具有改良的氧化穩定性。經調配的潤滑劑中的潤滑油基礎油的低溫與氧化效能由MRV(微型旋轉黏度計)測定，用於ASTM D4684量測的低溫效能或用於藉由壓差掃描熱量測定法(CEC-L-85，其相當於ASTM D6186)所測量之氧化穩定性時間而測量的氧化效能。本揭露的潤滑油對於作為客車機油(passenger vehicle engine oil，PVEO)產品特別有利。

相較於一般習知的潤滑油基礎油，本揭露之潤滑油基礎油提供一些優點，包含(但不限於)在機油中之改良的氧化效能，例如由壓差掃描熱量測量定法(CEC-L-85，其相當於ASTM D6186)所測量的氧化誘導時間。

本揭露的潤滑油基礎油非常適合作為潤滑油基礎油而沒有混合限制，再者，潤滑油基礎油產品亦與潤滑劑配方的潤滑劑添加劑相容。

潤滑油基礎油與潤滑劑組成物可在本揭露中用於各種與潤滑劑相關的最終用途，例如潤滑油或潤滑脂，用於移動與/或相互作用的機械部件、組件或表面需要潤滑的裝置或設備。可用的設備包含引擎與機械。本揭露之潤滑基礎油適合用於汽車曲軸箱潤滑油、汽車齒輪油、傳動油(transmission oil)、許多工業潤滑劑包含循環潤滑劑、工業齒輪潤滑劑、潤滑脂、壓縮機油、泵油、冷凍潤滑劑、液壓潤滑劑和金屬加工液體的配方。再者，本揭露的潤滑油基礎油可得自於可再生資源；此等基礎油可符合可持續產品的要求，並且可滿足工業團體或政府法規規定的「可持續性(sustainability)」標準。

提供下列非限制性實例，以說明本揭露。

實例

對於實例1和2，根據本揭露中與圖1中描述的方法，處理進料A與B。特別地，具有表3所述性質的進料經處理以製造本揭露之第III類基礎油。在階段1加氫處理之後，具有表4所述性質的中間進料進行階段2加氫處理以製造本揭露的第III類基礎油。進料A代表具有~67 VI的萃餘物(raffinate)進料，且進料B代表具有~92 VI的高品質VGO進料。

使用5種不同的催化劑用於實例1與2中的處理，細節如下所述。對於該兩個實例，階段1加氫處理所使用的催化劑A與B，且階段2加氫處理所使用的催化劑C、D與E。

催化劑A：市售的加氫處理催化劑，其由Al₂ O₃ 支撐的NiMo組成。

催化劑B：市售的加氫處理催化劑，其由塊狀NiMoW氧化物組成。

催化劑C：USY上0.6 wt%的Pt，與Versal-300氧化鋁結合。USY具有二氧化矽與氧化鋁的比率(SiO₂ ：Al₂ O₃ )約為75：1。USY是具有12員環孔通道的沸石。

催化劑D：市售的脫蠟催化劑，其由ZSM-48上支撐的Pt組成。

催化劑E：市售的加氫精製催化劑，其由MCM-41上支撐的Pt/Pd組成。

實例1：

進料A性質如表3所示。將進料以兩種轉換水平(即17%和33%)加氫處理，而後混合 (44.6/55.4)以得到具有表3所示性質的產物。關於乾蠟量，基於-0.33wt%/℃的傾點的校正，將乾蠟的量校正至傾點為-18℃的預期值。關於黏度指數，基於0.33 VI/℃的傾點的校正，將黏度指數校正至傾點為-18℃的預期值。

經由第一階段(其主要是提升黏度指數(VI)且移除琉與氮的加氫處理單元)處理進料A(具有溶劑脫蠟的油進料黏度指數為約67)。催化劑A與B皆裝載於相同的反應器中，進料先接觸催化劑A。加氫處理的進料之後為剝離部分，其中移除輕端與柴油。在階段1加氫處理過程中，進料A被分開且於兩種不同水平(標示為「低」與「高」轉換)進行轉換。中間進料(A1與A2)的性質如表4中所示。來自A1與A2的較重潤滑劑餾分而後進入第二階段，其中進行加氫裂解、脫蠟與加氫精製。使用這些步驟(描述如下)中的每一個的各種處理條件用以製造五種第III類基礎油料A1-A6，其性質如表6(4-5 cSt)、7 (5-7 cSt)與8 (8-11 cSt)所示。已經發現進料和製程的這種組合製造具有獨特組成特性的第III類基礎油。在所製造的較低與較高黏度基礎油中，皆觀察到這些獨特的組成特性，如圖4與6所示。

基於最終基礎油產物之所欲的轉換率與VI，調整上述步驟-加氫處理、加氫裂解、催化性脫蠟與加氫精製-中的每一個的處理條件。用於製造本揭露之主題的第III類基礎油的條件可在表5中找到。在第一加氫處理階段中的700℉+轉換率程度範圍從20至40%，並且第一階段中的處理條件包含溫度從635℉至725℉；氫氣分壓從500 psig至3000 psig；每小時液體空間速度從0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 ；以及氫循環速率從3500 scf/bbl至6000 scf/bbl。

在具有氫氣分壓為300 psig至5000 psig、氫循環速率從1000 scf/bbl至6000 scf/bbl的單一反應器中進行由加氫裂解、催化性脫蠟與加氫精製組成的第二階段。催化劑C、D與E裝載於第二階段中相同的反應器中，進料接觸的順序為C、D、E。調整製程參數以達到所欲之700℉+轉換率為15-70%。

在加氫裂解步驟中的處理條件包含溫度從250℉至700℉；每小時液體空間速度為0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 。催化性脫蠟步驟中的處理條件包含溫度從250℉至660℉；以及每小時液體空間速度從1.0 hr^-1 至3.0 hr^-1 。加氫處理步驟中的處理條件包含溫度從250℉至480℉；以及每小時液體空間速度從0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 。

實例2：

進料B的性質如表3所示。經由第一階段加氫處理單元(其提升黏度指數(VI)且移除硫與氮)處理進料B。加氫處理的進料而後為剝離部分，其中移除輕端與柴油。催化劑A與B皆裝載於相同的反應器中，進料先接觸催化劑A。在階段1加氫處理過程中，進料B進行一個轉換水平並且顯示如表4所示的性質。來自此中間之較重的潤滑油餾分而後進入第二階段，其中進行加氫裂解、脫蠟與加氫精製。使用表4中這些步驟中的每一個的各種處理條件用以製造六種第III類基礎油料B1-B6，如表6-8所示。已經發現進料和製程的這種組合製造具有獨特組成特性的基礎油。

基於最終基礎油產物之所欲的轉換率與VI，調整上述步驟-加氫處理、加氫裂解、催化性脫蠟與加氫精製-中的每一個的處理條件。用於製造本揭露之主題的第III類基礎油的條件可在表5中找到。在第一加氫處理階段中的700℉+轉換率程度範圍從20至40%，並且第一階段中的處理條件包含溫度從635℉至725℉；氫氣分壓從500 psig至3000 psig；每小時液體空間速度從0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 (較佳為從0.5 hr^-1 至1.0 hr^-1 ，最佳為從0.7 hr^-1 至0.9 hr^- )；以及氫循環速率從3500 scf/bbl至6000 scf/bbl。

在具有氫氣分壓為300 psig至5000 psig、氫循環速率從1000 scf/bbl至6000 scf/bbl的單一反應器中進行由加氫裂解、催化性脫蠟與加氫精製組成的第二階段。催化劑C、D與E裝載於第二階段中相同的反應器中，進料接觸的順序為C、D、E。調整製程參數以達到所欲之700℉+轉換率為15-70%，較佳為15-55%。

在加氫裂解步驟中的處理條件包含溫度為250℉至700℉；且每小時液體空間速度為0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 。

催化性脫蠟步驟中的處理條件包含溫度從250℉至660℉；以及每小時液體空間速度從1.0 hr^-1 至3.0 hr^-1 。加氫處理步驟中的處理條件包含溫度從250℉至480℉；以及每小時液體空間速度從0.5 hr^-1 至1.5 hr^-1 。

實例3 (比較的)：

根據圖1所示之習知基礎油加氫處理方案，處理高品質真空氣體油原料。此習知的加氫處理方案廣泛使用市售的催化劑，並且是指習知加氫處理的第III類基礎油的代表。藉由此方法製造的基礎油在表與圖式中以K1與K2表示。此外，一些市售的基礎油之性質可在下列表與圖式中找到並且標示為市售比較實例。市售比較基礎油皆為廣泛可市售獲得，並且為現今市場上所提供第III類產品之範圍的代表。總之，這些市售基礎油與基礎油K1及K2用以說明本發明之基礎油(本揭露之標的)的獨特性。

測量程序

使用先進的分析技術(包含氣相層析質譜(gas chromatography mass spectrometry，GCMS)、超臨界流體層析法(supercritical fluid chromatography，SFC)與碳-13核磁共振(¹³ C NMR))的組合，測定潤滑油基礎油組成物。

根據ASTM方法D2270，測定黏度指數(VI)。VI是關於使用ASTM方法D445於40℃與100℃所測量的運動黏度(kinematic viscosity)。注意，這些將簡稱為KV100與KV40。藉由ASTM D5950測量傾點。

使用氣相色層分析蒸餾(gas chromatograph distillation，GCD)的結果和先前建立的關鍵沸點之間的相關性與使用ASTM D5800測量的Noack來估計Noack揮發性。已發現此相關性以預測ASTM D5800的再現性內之測量結果。同樣地，使用Walther方程式估計於-35℃的冷啟動模擬器(cold cranking simulator，CCS)。輸入方程式的是於40℃與100℃(ASTM D445)實驗測量的運動黏度以及於15.6℃(ASTM D4052)的密度。平均而言，在-35℃的這些估計CCS結果與ASTM D5293的再現性內的其他基礎油的測量結果相匹配。使用上述方法估計表6-8中所示的Noack和CCS之所有結果，因此可將它們相互比較。

可藉由GCMS測定的環烷烴、支鏈碳、直鏈碳和末端碳的量與分佈來確定本揭露的潤滑油基礎油料的獨特組成特性，如圖3-7所示。較佳地，藉由SFC校正GCMS結果；然而，發現無論是否藉由SFC校正GCMS結果，2R+N/1RN比率是相同的。

在市售超臨界流體色層分析系統上進行SFC。該系統配備以下組件：用於遞送超臨界二氧化碳移動相的高壓泵；溫度受控的管柱烤箱(temperature controlled column oven)；具有高壓液體注射閥的自動取樣器，用於遞送樣品材料至移動相中；火焰離子化偵測器；移動相分離器(低死體積三通(low dead volume tee))；背壓調節器，以維持CO₂ 於超臨界相中；以及計算機與數據系統，用於控制組件且記錄數據訊號。

關於分析，將~75mg樣品稀釋在2 mL甲苯中並裝入標準隔膜蓋自動取樣器小瓶中。經由高壓取樣閥，引入樣品。使用多個串聯連接(長度為250 mm且2 mm或4 mm內徑)的市售二氧化矽填充管柱(5μm，具有60或30Å孔)進行SFC分離。管柱溫度通常維持在35或40℃。關於分析，管柱頭壓力通常為250 bar。對於2 mm內徑(inner diameter，i.d.)管柱，液體CO₂ 流速通常為0.3 mL/分鐘，或對於4 mm i.d.管柱為2.0 mL/分鐘。運行的樣品主要是在溶劑(在本文為甲苯)之前洗提的(eluted)所有飽和化合物。SFC FID訊號整合至石蠟(paraffin)與環烷烴(naphthene)區域中。使用色層分析法對於總石蠟與總環烷烴的裂化(split)分析潤滑基礎油。使用各種標準材料，校準石蠟/環烷烴比率。

在市售超臨界流體色層分析系統上進行SFC。該系統配備以下組件：用於遞送超臨界二氧化碳移動相的高壓泵；溫度受控的管柱烤箱(temperature controlled column oven)；具有高壓液體注射閥的自動取樣器，用於遞送樣品材料至移動相中；火焰離子化偵測器；移動相分離器(低死體積三通(low dead volume tee))；背壓調節器，以維持CO₂ 於超臨界相中；以及計算機與數據系統，用於控制組件且記錄數據訊號。關於分析，將~75mg樣品稀釋在2 mL甲苯中並裝入標準隔膜蓋自動取樣器小瓶中。經由高壓取樣閥，引入樣品。使用多個串聯連接(長度為250 mm且2 mm或4 mm內徑)的市售二氧化矽填充管柱(5μm，具有60或30Å孔)進行SFC分離。管柱溫度通常維持在35或40℃。關於分析，管柱頭壓力通常為250 bar。對於2 mm內徑(inner diameter，i.d.)管柱，液體CO₂ 流速通常為0.3 mL/分鐘，或對於4 mm i.d.管柱為2.0 mL/分鐘。運行的樣品主要是在溶劑(在本文為甲苯)之前洗提的(eluted)所有飽和化合物。SFC FID訊號整合至石蠟(paraffin)與環烷烴(naphthene)區域中。使用色層分析法對於總石蠟與總環烷烴的裂化(split)分析潤滑基礎油。使用各種標準材料，校準石蠟/環烷烴比率。

關於本文所使用的GCMS，添加將近50毫克的基礎油樣品至標準2微升自動取樣器小瓶(vial)中，並且用二氯甲烷(methylene chloride)溶劑稀釋以填充小瓶。用隔膜帽密封小瓶。使用配備有自動取樣器的Agilent 5975C GCMS(氣相色層分析質譜儀)運行樣品。使用非極性GC管柱模擬GC的蒸餾或碳數洗提特性(elution characteristics)。所使用的GC管柱為Restek Rxi -1ms。管柱尺寸為長度30公尺x內徑0.32 mm，具有用於固定相塗層的0.25微米膜厚度。GC管柱連接至GC的分流(split)/不分流(split-less)注射埠(維持在360℃並且以不分流模式操作)。將恆壓模式的氦氣(~7PSI)用於GC載體相。GC管柱的出口經由保持在350℃的轉移管線而進入質譜儀。GC管柱的溫度程序如下：在100℃維持2分鐘，以每分鐘5℃進行，在350℃維持30分鐘。使用電子衝擊離子化來源(維持在250℃)操作質譜儀，並且使用標準條件(70 eV離子化)操作。使用Agilent Chemstation軟體獲得儀器控制和質譜數據採集。使用供應商提供的基於儀器自動調諧功能的標準來驗證質量校準和儀器調諧效能。

基於對含有已知正鏈石蠟(normal paraffin)的標準樣品的分析，確定樣品相對於正鏈石蠟保留的GCMS保留時間。而後，將質譜平均。

藉由將25-30 wt%的樣品溶解在CDCl₃ 中並添加7% Cr(III)-乙醯丙酮化物(Cr(III)-acetylacetonate)作為鬆弛劑來製備樣品用於¹³ C NMR。在JEOL ECS NMR光譜儀上進行NMR實驗，質子共振頻率為400 MHz。在27℃下使用反向門控去耦實驗(inverse gated decoupling experiment)進行定量¹³ C NMR實驗，其具有45˚翻轉角、脈衝之間6.6秒、64k數據點以及2400次掃描。參考在0 ppm的三甲基矽氧烷(trimethylsiloxane，TMS)的所有光譜。用0.2-1Hz的譜線加寬(line broadening)處理光譜，並在手動積分之前應用基線校正。整合整個光譜以確定不同積分面積的莫耳%如下：32.19-31.90 ppmγ碳、30.05-29.65 ppmε碳；29.65-29.17 ppm δ碳；22.96-22.76 ppmβ碳；22.76-22.50 ppm側鏈(pendant)和末端甲基；19.87-18.89 ppm側鏈甲基；14.73-14.53 ppm側鏈丙基；14.53-14.35 ppm末端丙基；14.35-13.80 ppmα碳；11.67-11.22 ppm末端乙基；以及11.19-10.57 ppm的側鏈乙基。

關於本文的分析，直鏈碳被定義為α、β、γ、δ和ε峰的總和。支鏈碳被定義為側鏈甲基、側鏈乙基、以及側鏈丙基的總和。末端碳被定義為末端甲基、末端乙基、以及末端丙基的總和。

本揭露之第III類低黏度潤滑油基礎油且具有在4-5 cS範圍中的KV100的實例如表6中所示。例如，比較本揭露之低黏度潤滑油基礎油與具有相同黏度範圍之典型第III類低黏度基礎油。具有由先進加氫裂解製程製造的獨特組成物的第III類基礎油料呈現4cSt至12cSt的基礎油KV100的範圍。組成物的差異包含多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)、支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)以及支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)，如表6至8以及圖4至7所示。

圖3與4以及表6至8說明由本揭露的輕型中性(LN)基礎油劃分的組成空間之獨特區域。圖3描述環烷烴比率(由GCMS測量)與分支程度(由NMR測量)，並且說明本發明的基礎油佔據圖表的獨特區域。由虛線標示的此區域發生在環烷烴比率數值≤ 0.52且分支程度≤ 0.21。

使用圖4進行類似的情況，其描述了環烷烴比率(由GCMS測量)與分支的本質(由NMR測量)。短語「分支的本質」表示支鏈碳對末端碳的比率，其中較高的比率表示較多的內部分支。在本文中較低的比率表示接近分子的端點(末端C)有較多的分支。與圖3中的情況一樣，圖4中的本發明的基礎油佔據由虛線表示的圖表的獨特區域。

與LN基礎油的情況一樣，圖5與6以及表6至8說明由本發明MN基礎油劃分的組成空間的獨特區域。圖5說明環烷烴比率(由GCMS測量)與分支程度(由NMR測量)，並且說明本發明的基礎油佔據圖表的獨特區域。由虛線標示的此區域發生在環烷烴比率數值＜ 0.59且分支程度≤ 0.216。

圖6說明環烷烴比率(由GCMS測量)與分支程度(由NMR測量)。短語「分支的本質」表示支鏈碳對末端碳的比率，其中較高的比率表示較多的內部分支。較低的比率表示接近分子的端點(末端碳)有較多的分支。與圖5不同，AHC基礎油現在佔據由線(而不是框)表示的圖之區域。

實例4

關於測試第III類MN基礎油，使用10W-40重型機油(heavy-duty engine oil，HDEO)配方作為「親本(parent)」配方。所選擇的配方使用添加劑包裝，其是為ACEA E6、9 SSI苯乙烯-異戊二烯VM、以及輕型中性共基礎油而調配。為了那個目的而選擇Yubase 4。表9中提供配方，圖5中提供低溫結果。一旦混合，根據ASTM D4684，於-30℃使用微型旋轉黏度計(mini-rotary viscometer，MRV)測試HDEO的低溫效能。表9說明用以測試在HDEO中的第III類MN基礎油之配方。低溫效能數據(MRV)如表5以及圖7至8中所示。

圖7顯示中型中性(MN)基礎油的傾點與分支的本質，亦即由NMR測量的支鏈C/末端C比率。本發明的第III類基礎由顯示與習知加氫處理的基礎油幾乎正交的行為。這由圖7中繪製的兩條擬合線表示。
圖7中的線的方程式是：
本發明的基礎油線：傾點=-74.684+28.299*(BC/ TC)。
習知加氫處理的線：傾點=14.176 -16.332*(BC/ TC)。
其中BC/TC是支鏈C對末端C比率。

在混合至10W-40 HDEO中的中型中性(MN)基礎油的MRV行為中可以看到類似的趨勢。這如圖8中所示，其描述MN基礎油在-30℃的MRV與分支的本質，亦即由NMR測量的支鏈C/末端C比率。
圖8中的線的方程式是：
本發明的基礎油線：MRV=-56942+36527*(BC/ TC)。
習知加氫處理的線：MRV = 48933 - 16145*(BC/ TC)。

PCT與EP條款

1. 一種第III類基礎油(base stock)，其包括：至少90 wt%飽和烴；100℃下的運動黏度為4.0 cSt至5.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。

2. 如第1條的基礎油，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。

3. 如第1或2條的基礎油，其中該100℃下的運動黏度為4.0 cSt至4.7 cSt。

4. 一種第III類基礎油，其包括：至少90 wt%飽和物(saturate)；100℃下的運動黏度為5.0 cSt至7.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.216。

5. 如第4條的基礎油，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。

6. 如第4或5條的基礎油，其中該Kv₁₀₀ 是5.5 cSt至7.0 cSt。

7. 一種潤滑油組成物，其包括如第1至6條中任一條所述之潤滑劑基礎油以及有效量的一或多種潤滑劑添加劑。

8. 一種用於製造柴油燃料與API第III類基礎油的方法，其包括：提供包括真空氣體油進料(vacuum gas oil feed)的原料(feed stock)；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物(effluent)；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的(non-dealuminated)、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於90 wt%飽和物(saturate)、100℃下的運動黏度為5 cSt至7 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。

9. 如第8條的方法，其中該原料具有60至150的溶劑脫蠟的油進料黏度指數(solvent dewaxed oil feed viscosity index)。

10. 如第8或9條的方法，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.1。

11. 一種用於製造柴油燃料與基礎油的方法，其包括：提供原料，其包括真空氣體油進料；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於95 wt%飽和物、100℃下的運動黏度為4 cSt至6 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.26。

12. 如第11條的方法，其中該原料具有60至150的溶劑脫蠟的油進料黏度指數(solvent dewaxed oil feed viscosity index)。

13. 第11或12條的方法，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。

14. 如第8至13條中任一條的方法，其中該有效的加氫處理條件包含溫度為300℃至450℃、氫氣分壓為1500 psi至5000 psi(10.3MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度(liquid hourly space velocity)為0.2^hr ^- ¹ 至10^hr ^- ¹ 、以及氫循環速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。

15. 如第8至14條中任一條的方法，其中該有效的加氫裂解條件包含溫度為280℃至450℃、氫氣分壓為1000 psig至5000 psig (6.9 MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度為0.5 h^- ¹ 至10 h^- ¹ 、以及氫處理氣體速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。

16. 如第8至15條中任一條的方法，其中該脫蠟催化劑包括SiO₂ :Al₂ O₃ 比率為200：1至30：1的分子篩，並且包括0.1wt%至3.33wt%的骨架(framework)Al₂ O₃ 含量，該脫蠟催化劑包含0.1wt%至5wt%的鉑。

17. 如第16條的方法，其中該分子篩為EU-1、ZSM-35、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、ZSM-22、EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、ZSM-23、或其組合。

18. 如第17條的方法，其中該分子篩為ZSM-48、ZSM-23、或其組合。

19. 如第8至15條中任一條的方法，其中該脫蠟催化劑包括至少一種低表面積金屬氧化物、耐火黏合劑，該黏合劑為二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化矽-氧化鋁。

20. 如第19條的方法、其中該金屬氧化物、耐火黏合劑進一步包括不同於該第一金屬氧化物、耐火黏合劑的第二金屬氧化物、耐火黏合劑。

21. 如第20條的方法，其中該脫蠟催化劑具有微孔表面積對總表面積比率大於或等於25%，其中該總表面積等於外部沸石的表面積加該黏合劑的表面積，該黏合劑的表面積為100 m² /g或更小。

22. 如第19條的方法，其中該加氫裂解催化劑為以沸石Y為基礎的催化劑(zeolite Y based catalyst)。

23. 如第22條的方法，其中該有效的脫蠟條件包含溫度為200℃至450℃、氫分壓為250 psi至5000 psi (1.8 MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度為0.2 hr^- ¹ 至10 hr^- ¹ 、以及氫循環速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。

24. 如第8或11條的方法，其中該加氫裂解的、脫蠟的底部相對於該原料的總轉化率為30%至90%。

25. 如第8或11條的方法，其中該原料為溶劑脫蠟的油(solvent dewaxed oil)。

26. 如第8或11條的方法，其中該原料為真空氣體油。

本文所引用的所有專利和專利申請案、測試程序(例如ASTM方法、UL方法等)和其他文獻皆藉由引用完全併入，只要此等揭露與本揭露內容一致，並且適用於允許此類合併的所有司法管轄區。

當本文列出數值下限和數值上限時，涵蓋從任何下限到任何上限的範圍。儘管已經特別地描述了本揭露的說明性實施例，但是應該理解，在不脫離本揭露的精神和範圍下，本技藝的技術人士將明白並且可以容易地進行各種其他修改。據此，並非旨在將所申請專利範圍的範圍限於本文闡述的實例和說明，而是將申請專利範圍解釋為包含本揭露中的可專利的新穎性之所有特徵，包含本技藝中的技術人士將視為其等同物的所有特徵。

本揭露已經描述於以上許多實施例和具體實例。鑑於以上詳細說明，本技藝中的技術人士將想到許多變化。所有這些明顯的變化都在所附申請專利範圍的全部預期範圍內。

105‧‧‧原料

110‧‧‧第一反應器

120‧‧‧第二反應器

125‧‧‧加氫處理之流出物

130‧‧‧分餾器

132‧‧‧輕端餾分

135‧‧‧潤滑劑沸騰範圍餾分

137‧‧‧燃料沸騰範圍餾分

140‧‧‧第二階段加氫裂解反應器

145‧‧‧流出物

150‧‧‧加氫精製反應器

152‧‧‧輕端

157‧‧‧燃料沸騰範圍餾分

155‧‧‧流出物

160‧‧‧經分餾

圖1為根據本揭露之實施例的多階段(stage)反應系統。

圖2顯示適合用於製造本揭露之第III類基礎油的處理架構之實例。

圖3為說明相較於其他第III類基礎油，本揭露之輕型中性第III類基礎油(light neutral Group III base stock)之具有多環環烷烴之分子對具有單環環烷烴之分子的比率(2R+N/1RN)和分支程度(支鏈碳/直鏈碳)之間的關係之圖式。

圖4為說明相較於其他第III類基礎油，本揭露之輕型中性第III類基礎油(light neutral Group III base stock)之具有多環環烷烴之分子對具有單環環烷烴之分子的比率(2R+N/1RN)和分支的本質(支鏈碳/末端碳)之間的關係之圖式。

圖5為說明相較於其他第III類基礎油，本揭露之中高型中性第III類基礎油(medium and high neutral Group III base stock)之具有多環環烷烴之分子對具有單環環烷烴之分子的比率(2R+N/1RN)和分支程度(支鏈碳/直鏈碳)之間的關係之圖式。

圖6為說明相較於其他第III類基礎油，本揭露之中重型中性第III類基礎油(medium and heavy neutral Group III base stock)之具有多環環烷烴之分子對具有單環環烷烴之分子的比率(2R+N/1RN)和分支的本質(支鏈碳/末端碳)之間的關係之圖式。

圖7為說明相較於其他第III類基礎油，本揭露之中重型中性第III類基礎油(medium and heavy neutral Group III base stock)之分支的本質(支鏈碳/末端碳)與傾點之間的關係之圖式。

圖8為說明相較於使用其他第III類基礎油調配的潤滑劑，含有本揭露的中重型中性第III類基礎油之經調配的潤滑劑的分支本質(支鏈碳/末端碳)和微旋轉黏度(MRV)之間的關係之圖式。

Claims

一種第III類基礎油(base stock)，其包括：至少90 wt%飽和烴； 100℃下的運動黏度為4.0 cSt至5.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。
如申請專利範圍第1項所述之基礎油，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。
如申請專利範圍第1或2項所述之基礎油，其中該100℃下的運動黏度為4.0 cSt至4.7 cSt。
一種第III類基礎油，其包括：至少90 wt%飽和物(saturate)； 100℃下的運動黏度為5.0 cSt至7.0 cSt；黏度指數為120至140；多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59；以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.216。
如申請專利範圍第4項所述之基礎油，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。
如申請專利範圍第4或5項所述之基礎油，其中該Kv₁₀₀ 是5.5 cSt至7.0 cSt。
一種潤滑油組成物，其包括如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之潤滑劑基礎油以及有效量的一或多種潤滑劑添加劑。
一種用於製造柴油燃料與API第III類基礎油的方法，其包括：提供包括真空氣體油進料(vacuum gas oil feed)的原料(feed stock)；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物(effluent)；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的(non-dealuminated)、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於90 wt%飽和物(saturate)、100℃下的運動黏度為5 cSt至7 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.52、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.21。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該原料具有60至150的溶劑脫蠟的油進料黏度指數(solvent dewaxed oil feed viscosity index)。
如申請專利範圍第8或9項所述之方法，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.1。
一種用於製造柴油燃料與基礎油的方法，其包括：提供原料，其包括真空氣體油進料；在第一有效加氫處理條件下，將該原料加氫處理以產生第一加氫處理的流出物；在第二有效加氫處理條件下，將該第一加氫處理的流出物加氫處理以產生第二加氫處理的流出物；將該第二加氫處理的流出物分餾以產生至少第一柴油產物餾分與底部餾分；在有效的加氫裂解條件下，將該底部餾分加氫裂解以產生加氫裂解的流出物；在有效的催化脫蠟條件下，將該加氫裂解的流出物脫蠟以產生脫蠟流出物，該脫蠟催化劑包含至少一種非脫鋁的、一維的(unidimensional)10員環孔沸石以及至少一種VI族金屬、VIII族金屬或其組合；在第三有效加氫處理條件下，將該脫蠟的流出物加氫處理以產生第三加氫處理的流出物；以及將該第三加氫處理的流出物分餾以形成至少一第二柴油產物餾分與基礎油產物餾分，其中該第III類潤滑劑基礎油產物餾分包含大於或等於95 wt%飽和物、100℃下的運動黏度為4 cSt至6 cSt之間、多環環烷烴對單環環烷烴的比率(2R+N/1RN)小於0.59、以及支鏈碳對直鏈碳的比率(BC/SC)小於或等於0.26。
如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該原料具有60至150的溶劑脫蠟的油進料黏度指數(solvent dewaxed oil feed viscosity index)。
如申請專利範圍第11或12項所述之方法，其中該基礎油具有支鏈碳對末端碳的比率(BC/TC)小於或等於2.3。
如申請專利範圍第8、9、11、12項中任一項所述之方法，其中該有效的加氫處理條件包含溫度為300℃至450℃、氫氣分壓為1500 psi至5000 psi(10.3MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度(liquid hourly space velocity)為0.2^hr ^- ¹ 至10^hr ^- ¹ 、以及氫循環速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。
如申請專利範圍第8、9、11、12項中任一項所述之方法，其中該有效的加氫裂解條件包含溫度為280℃至450℃、氫氣分壓為1000 psig至5000 psig (6.9 MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度為0.5 h^- ¹ 至10 h^- ¹ 、以及氫處理氣體速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。
如申請專利範圍第8、9、11、12項中任一項所述之方法，其中該脫蠟催化劑包括SiO₂ :Al₂ O₃ 比率為200：1至30：1的分子篩，並且包括0.1wt%至3.33wt%的骨架(framework)Al₂ O₃ 含量，該脫蠟催化劑包含0.1wt%至5wt%的鉑。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該分子篩為EU-1、ZSM-35、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、ZSM-22、EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、ZSM-23、或其組合。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該分子篩為ZSM-48、ZSM-23、或其組合。
如申請專利範圍第8、9、11、12項中任一項所述之方法，其中該脫蠟催化劑包括至少一種低表面積金屬氧化物、耐火黏合劑，該黏合劑為二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化矽-氧化鋁。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該金屬氧化物、耐火黏合劑進一步包括不同於該第一金屬氧化物、耐火黏合劑的第二金屬氧化物、耐火黏合劑。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該脫蠟催化劑具有微孔表面積對總表面積比率大於或等於25%，其中該總表面積等於外部沸石的表面積加該黏合劑的表面積，該黏合劑的表面積為100 m² /g或更小。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該加氫裂解催化劑為以沸石Y為基礎的催化劑(zeolite Y based catalyst)。
如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該有效的脫蠟條件包含溫度為200℃至450℃、氫氣分壓為250 psi至5000 psi (1.8 MPa至34.6 MPa)、每小時液體空間速度為0.2 hr^- ¹ 至10 hr^- ¹ 、以及氫循環速率為35.6 m³ /m³ 至1781 m³ /m³ (200 scf/B至10,000 scf/B)。
如申請專利範圍第8或11項所述之方法，其中該加氫裂解的、脫蠟的底部相對於該原料的總轉化率為30%至90%。
如申請專利範圍第8或11項所述之方法，其中該原料為溶劑脫蠟的油(solvent dewaxed oil)。
如申請專利範圍第8或11項所述之方法，其中該原料為真空氣體油。