替代使用低硫柴油燃料時失去的硫潤滑作用的通用合成潤滑劑,方法和由方法得到的產品的製作方法

2023-05-16 07:49:51 1

專利名稱：替代使用低硫柴油燃料時失去的硫潤滑作用的通用合成潤滑劑,方法和由方法得到的產品的製作方法
技術領域：
本發明涉及替代合成潤滑劑的開發中的最新技術以適應超低硫和低硫柴油燃料 中硫含量的顯著降低。
背景技術：
在過去幾年間，柴油燃料一直遭受環境壓力以使潤滑要素(硫)大幅降低或消除。 在柴油發動機的燃料系統內，硫對於潤滑機械部件起主要作用。自2006年10月15日，EPA 提出了除加利福尼亞和偏遠的阿拉斯加外，美國出售的上路柴油燃料的硫含量的新標準是 超低柴油燃料僅限含15PPM的硫。自2006年9月1日，加利福尼亞就已經實行該標準，偏 遠的阿拉斯加在2010年之前也將使所有柴油轉換為超低硫柴油。新規定適用於所有的柴 油燃料和柴油燃料添加劑及所摻混的餾分燃料，並且適用於上路使用的柴油，例如煤油。到 2010年12月1日，所有公路柴油都將為超低硫柴油。非道路用柴油在2007年將轉換為 500PPM的硫(低硫柴油)且到2010年將轉換為超低硫柴油。在2007年火車和船隻柴油也 將轉換為500PPM的硫，且到2012年轉換為超低硫柴油。在1993年10月之前，柴油燃料中 的硫含量為5000PPM，這使得可以對運動部件例如燃料泵、噴射器和閥等具有足夠的潤滑。 隨著硫的顯著降低，減少了必要潤滑減少從而使得過早磨損成為柴油機械工業中的一個大 問題。

發明內容
本發明公開了一種作為超低硫和低硫柴油燃料中硫潤滑的替代品的柴油燃料潤 滑劑，生產所述潤滑劑的方法，以及使用所述潤滑劑的方法。該潤滑劑含有α-烯烴、低氣 味芳烴溶劑、和至少一種選自由加氫異構化高級基礎油和HT劇烈加氫裂化基礎油組成的 基礎油組中的基礎油、以及其它成分。還公開了一種生產這種潤滑劑的方法。
具體實施例方式本發明涉及一種替代柴油燃料潤滑添加劑用於超低硫和低硫柴油的用途，其可以 加入到燃料中替代通常與柴油燃料中較高硫含量相關的潤滑作用的顯著降低。該產品可用 於硫為內部潤滑所必需的組分的所有形式的柴油發動機和汽輪機中。本發明已經通過秘密 公開提交給ΕΡΑ，且在2007年10月按照40CFR79. 23收到註冊號。以前的柴油燃料添加劑依賴於柴油燃料中的高濃度硫用量，現在這已受到美國環 境保護署和各個國外政府的嚴格限制。對於新的國際環境標準，柴油中的硫對於上路應用 被限制為15ΡΡΜ。在某些船隻和火車運輸中，在向超低硫柴油過渡的過程中批准了有限時間 的 500ΡΡΜ。主要成分成品(本發明的優選實施方案)是以下成分的組合
· α -烯烴這是一種主要成分，其也稱作烯烴，聚合氯化石蠟液體，和氯化石蠟， 其碳鏈長度為12-24，氯的重量百分數為21.4% -70%，HCl為4_10ppm以及分子量為 273. 5-650，以及Cl (2)重量分數為20-70 %，在25 °C下的比重為1. 050-1. 50，並且HCL的 JQD重量百分數為0. 20-0. 60。該成分的主要用途是用於潤滑劑配方、潤滑劑添加劑化合 物、極壓添加劑配方和金屬加工化合物。此外α-烯烴及其相關產品減少了老化或水分過 度積累時燃料中藻類的生長且使燃料長時間穩定，並同時為燃料系統和發動機的燃燒室提 供極度潤滑。這提供了超低硫柴油中所缺乏的潤滑作用。·低氣味芳烴溶劑這是主要成分，其是一種高度精製的低毒、低氣味溶劑，理想 地用於塗漆、清漆、食品級塗料、粘合劑、稀釋劑、衝淡劑、農用化學品、家用殺蟲劑、噴淋 油和專用化學品。芳烴百分數為5-40% (EC-A-G04)，閃點為20到80°C (ASTM D-93)且 300C (+/")下密度為 0. 600-0. 900 (ASTM D-4052)。·加氫異構化高級基礎油和HT劇烈加氫裂化基礎油這種主要成分是一種具有低 的或沒有芳香烴和雜質的劇烈加氫裂化或加氫異構化基礎油，其通過原料與氫氣發生化學 反應以減少或去除含硫、氮和氧的極性化合物並且將芳香烴轉化為飽和環烷烴，從而將重 的多環石蠟分子分裂為輕的飽和烴而得到。這可以包括經加氫精制或加氫精煉的餾分油。 該基礎油可做潤滑油、發動機油、切削油、食品加工、藥物、工業、農業潤滑劑和極壓添加劑 的主體。這些加入到超低硫柴油燃料的潤滑中。其它成分·十六烷值促進劑、清潔劑、濁點和蠟降低劑混合物根據本發明，這是一種混合 物，其含有建議百分數為10-30重量％且CAS號為27247-96-7的2-乙基己基硝酸酯，所述 2-乙基己基硝酸酯是該混合物的主要成分。所建議的石腦油的百分數為50-70重量％且 CAS為64742-94-5。所建議的萘的百分數為5_7重量％且CAS號為91_20_3。所建議的三 甲基苯的百分數為1-7重量％且CAS號為25551-13-7。這組化合物在摻混到一起時淨化並 維持發動機的燃燒室，提高燃料的英制熱量單位並降低燃料內蠟結晶的團聚。·合成磺酸鈣TBN為100-600的高鹼值合成磺酸鈣，其主要目的是用於極壓添加 劑配方，從而在鐵類金屬和有色金屬的油溶性添加劑中提供腐蝕保護、分散劑以及清潔性， 最小鈣重量為10. 00-20. 00%，總鹼數為200-600mg K0H/g(ASTM D-2896)，並且平均分子 量(ASTM d-3712)為800-1200。重要提示在2007年12月，一項新的美國法律頒布，其可 能限制未來磺酸鈣在燃料添加劑中的應用，所以至少在美國可能必須從本發明中省去該成 分。由於上述2-乙基己基硝酸酯提供了類似的腐蝕保護、分散和清潔功能，所以這是可能 的。 低閃點溶劑油稱作Stoddard溶劑和/或白色溶劑油，且通常用作家用或商用的 萃取溶劑、清洗溶劑、氣溶膠中的溶劑、塗漆、天然漆、清漆和塗料衝淡劑，並且用最多40% 的C7-C12飽和脂肪烴和脂環烴混合物進行加氫脫硫溶劑萃取。閃點為15-40°C，苯胺點為 50-80°C，蒸氣密度為3.5-6.0(空氣為1)和粘度(cps,25°C )為0. 70-1. 75。作為清洗溶 劑，它清除燃料系統中的組分。·溶劑活化染料它們通常用於鑑別燃料和潤滑劑的等級或標明用途。它們以粉 末和液體兩種形式生產，且當引入產品中時是穩定的並給產品留下可識別的顏色。·降凝劑或濁點降低劑它們用於減少石蠟化合物例如潤滑劑和柴油燃料中蠟結晶的聚集或團聚。·異構體重整油也稱作溶劑，甲苯，甲基苯以及苯基甲烷，化學式為C7H8(C6H5CH3) 且CAS號為108-88-3，分子量為90. 00-95. 00g/mol和比重為0. 800-0. 900 (水為1)。該化 學品為芳香烴，廣泛用作工業原料以及用作清洗髮動機的燃料系統、儲存箱和燃燒室的溶 劑。· 二甲基酮也稱作丙酮。它是無色的，具有低沸點，且與水、醇、大多數烴和其它 有機液體，包括柴油燃料原料，混溶從而有助於清潔和減少閥門和活塞頂端積累的碳。優選的混合比例每種組分優選的混合比例如下所示。重要的是維持混合物中的組分落入下面百分 數內。應注意的是，在一種或多種如下所示的成分從柴油潤滑添加劑中省去的情況下，剩餘 成分的重量百分數按比例增加α-烯烴5-30重量％，優選7. 0-25重量％，並且更優選9. 0-18重量％。最優選 為11.0重量％。低氣味芳烴溶劑3. 0-27重量％，優選5. 0-22重量％並且更優選7. 0-18重量％。 最優選為15.0重量％。加氫異構化高級基礎油和HT劇烈加氫裂化基礎油0. 50-15重量％，優選0. 75-10
重量%並且更優選2. 0-8. 0重量％。最優選為5. 0重量％。十六烷值促進劑、清潔劑、濁點和蠟降低劑混合物0. 03-0. 25重量％，優選 0.05-0. 20%並且更優選0.09-0. 17重量％。最優選為0. 13重量％。合成磺酸鈣0. 05-0. 25重量％，優選0.07-0. 20重量％並且更優選0. 10-0. 18重
量％。最優選為0. 12重量％。低閃點溶劑油15_50重量％，優選20-45重量％並且更優選25-39重量％。最優 選為35重量％。溶劑活化染料0. 002-0. 005重量％，優選0. 0025-0. 004重量％並且更優選 0. 027-0. 035重量％。最優選為0. 003重量％。降凝劑或濁點降低劑0. 50-2重量％，優選0. 65-1. 75重量％並且更優選 0. 75-1. 35重量％。最優選為1重量％。異構體重整油0. 50-5.0重量％，優選0.75-4. 0重量％並且更優選1. 0_3. 0重
量％。最優選為2.0重量％。二甲基酮10-50重量％，優選17-40重量％並且更優選24-36重量％。最優選為
30重量％。優選的組分摻混順序初始摻混(主要摻混)需要將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和基礎油摻混直到液體 均勻混合而沒有出現任何分離。摻混是基於攪拌器的速度且溫度將指示完成摻混的時間。 摻混時間可為4到6小時。對於理想的摻混，每種組分的理想溫度為22-30°C。在該摻混 時，可在較小的高速密閉混合器中準備十六烷值促進劑、清潔劑、濁點和蠟降低劑的第二摻 混物，然後加入到主摻混物中。如果使用合成磺酸鈣(注意現今美國法律可能限制它們在美國的使用)，在摻混 的初始階段，需要合成磺酸鈣以約50/50的比例與溶劑油摻混產生第三混合物。(所用的溶劑油將為上述優選的百分數。)然後可將該第三混合物，或無合成磺酸鈣時單獨的溶劑 油，連同餘量成分，加入到主混合物中，並且運行攪拌器直到各組分看起來已經完全摻混為 均勻液體。優選的摻混設備該工藝順序涉及一系列的摻混和容納罐，在容納罐裡可將產品稱重並隨後泵送通 過控制閥以維持一致的流量和壓力。摻混應該在密閉罐中進行以減少產品蒸發(損失)並 防止直接暴露於火花。摻混設備可以是高速或低速摻混設備的組合。容納罐的尺寸和體積 對摻混來說並不關鍵。本發明的普遍用途如下所概述，本產品已在各種道路或非道路車輛中進行了實驗測試且已經證明當 在每10加侖的超低硫或低硫柴油中加入2-3盎司該產品時，實現了磨損減小、裡程數增加 和排放降低。測試程序對於超低硫和低硫柴油燃料測試磨損的最新方法為高頻往復實驗機(HFRR)。 ASTM-D 975。燃料進行磨損測試並且必須表現出不大於520微米的磨痕。測試結果儘管所有經測試的柴油燃料都超過了容許的磨損多達20-30微米，但將本發明的 添加物加入到超低硫柴油(每10加侖柴油燃料2. 0盎司)使磨痕降低了容許疤痕尺寸的 約28%或者約375微米。這種實驗測試證明了本發明能夠顯著降低當前柴油機械裝置所承受的磨損。隨著 就超低硫柴油所開發的進一步的測試ASTM標準，將對本發明進行進一步的實驗測試。雖然這裡僅闡述了本發明的一些優選特徵，但是很多修改、變化和替換對本領域 技術人員是已知的。因此，應理解的是所附權利要求意欲覆蓋所有落入本發明實質精神內 的修改和變化。
權利要求
一種用於改進潤滑的通用合成柴油燃料添加劑，其包含α 烯烴；低氣味芳烴溶劑；和至少一種選自由加氫異構化高級基礎油和HT劇烈加氫裂化基礎油組成的基礎油組中的基礎油。
2.權利要求1的通用合成柴油燃料添加劑，其還包含十六烷值促進劑、清潔劑、濁點 降低劑混合物。
3.權利要求2的通用合成柴油燃料添加劑，其中所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降 低劑混合物還包含2-乙基己基硝酸酯。
4.權利要求3的通用合成柴油燃料添加劑，其中所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降 低劑混合物還包含石腦油； 萘；和 三甲基苯。
5.權利要求2的通用合成柴油燃料添加劑，其還包含低閃點溶劑油。
6.權利要求5的通用合成柴油燃料添加劑，其還包含磺酸鈣。
7.權利要求5的通用合成柴油燃料添加劑，其還包含 溶劑活化染料；至少一種選自降凝劑和濁點降低劑的抑制劑； 異構體重整油；和二甲基酮。
8.權利要求6的通用合成柴油燃料添加劑，其還包含 溶劑活化染料；至少一種選自降凝劑和濁點降低劑的抑制劑； 異構體重整油；和二甲基酮。
9.權利要求1的通用合成柴油燃料添加劑，其中，當所述合成柴油燃料添加劑的成分 為如下時所述α -烯烴；所述低氣味芳烴溶劑；所述至少一種基礎油；十六烷值促進劑、 清潔劑、濁點降低劑混合物；磺酸鈣；低閃點溶劑油；溶劑活化染料；至少一種抑制劑；異構 體重整油；和二甲基酮所述α-烯烴佔5-30重量％ ； 所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；並且其中當省去所述合成柴油燃料添加劑中的一種或多種所述成分時，所述重量百分數按比例 增加。
10.權利要求2的通用合成柴油燃料添加劑，其中，當所述合成柴油燃料添加劑的成分 為如下時所述α 「烯烴；所述低氣味芳烴溶劑；所述至少一種基礎油；所述十六烷值促進 齊U、清潔劑、濁點降低劑混合物；磺酸鈣；低閃點溶劑油；溶劑活化染料；至少一種抑制劑； 異構體重整油；和二甲基酮所述α-烯烴佔5-30重量％ ； 所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點抑制劑混合物佔0. 03-0. 25重量％ ；並且其中， 當省去所述合成柴油燃料添加劑中的一種或多種所述成分時，所述重量百分數按比例 增加。
11.權利要求5的通用合成柴油燃料添加劑，其中，當所述合成柴油燃料添加劑的成分 為如下時所述α 「烯烴；所述低氣味芳烴溶劑；所述至少一種基礎油；所述十六烷值促進 劑、清潔劑、濁點降低劑混合物；所述磺酸鈣；所述低閃點溶劑油；溶劑活化染料；至少一種 抑制劑；異構體重整油；和二甲基酮所述α-烯烴佔5-30重量％ ； 所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點抑制劑混合物佔0. 03-0. 25重量％ ； 所述低閃點溶劑油佔15-50重量％ ；並且其中，當省去所述合成柴油燃料添加劑中的一種或多種所述成分時，所述重量百分數按比例 增加。
12.權利要求6的通用合成柴油燃料添加劑，其中，當所述合成柴油燃料添加劑的成分 為如下時所述α 「烯烴；所述低氣味芳烴溶劑；所述至少一種基礎油；所述十六烷值促進 劑、清潔劑、濁點降低劑混合物；所述磺酸鈣；所述低閃點溶劑油；溶劑活化染料；至少一種 抑制劑；異構體重整油；和二甲基酮所述α-烯烴佔5-30重量％ ； 所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物佔0. 03-0. 25重量％ ； 所述低閃點溶劑油佔15-50重量％ ； 所述磺酸鈣佔0. 05-0. 25重量％ ；並且其中，當省去所述合成柴油燃料添加劑中的一種或多種所述成分時，所述重量百分數按比例 增加。
13.權利要求7的通用合成柴油燃料添加劑，其中，當所述合成柴油燃料添加劑的成分 為如下時所述α 「烯烴；所述低氣味芳烴溶劑；所述至少一種基礎油；所述十六烷值促進 劑、清潔劑、濁點降低劑混合物；所述磺酸鈣；所述低閃點溶劑油；溶劑活化染料；至少一種 抑制劑；異構體重整油；和二甲基酮所述α-烯烴佔5-30重量％ ； 所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物佔0. 03-0. 25重量％ ； 所述低閃點溶劑油佔15-50重量％ ； 所述溶劑活化染料佔0. 002-0. 005重量％ ；所述至少一種抑制劑佔0. 50-2重量％ ； 所述異構體重整油佔0. 50-5. 0重量％ ；和 所述二甲基酮佔10-50重量％ ；並且其中，當省去所述合成柴油燃料添加劑中的一種或多種所述成分時，所述重量百分數按比例 增加。
14.權利要求8的通用合成柴油燃料添加劑，其中 所述α-烯烴佔5-30重量％ ；所述低氣味芳烴溶劑佔3-27重量％ ； 所述至少一種基礎油佔0. 5-15重量％ ；所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物佔0. 03-0. 25重量％ ；所述磺酸鈣佔0. 05-0. 25重量％ ；所述低閃點溶劑油佔15-50重量％ ；所述溶劑活化染料佔0. 002-0. 005重量％ ；所述至少一種抑制劑佔0. 50-2重量％ ；所述異構體重整油佔0. 50-5. 0重量％ ；和所述二甲基酮佔10-50重量％。
15.權利要求3的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α 「烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生第一混合物；和將所述2-乙基己基硝酸酯加入到所述第一混合物中。
16.權利要求4的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α 「烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生主混合物；單獨摻混所述2-乙基己基硝酸酯；所述石腦油；所述萘；和所述三甲基苯，從而產生第 二混合物；以及將所述第二混合物加入到所述第一混合物中。
17.權利要求5的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α 「烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生第一混合物；單獨摻混所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而產生第二混合物； 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中； 將所述低閃點溶劑油加入到所述第一和第二混合物中。
18.權利要求6的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α -烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生第一混合物；單獨摻混所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而生成第二混合物； 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中； 單獨摻混所述磺酸鈣和所述低閃點溶劑油，從而產生第三混合物；以及 將所述第三混合物入到所述第一和第二混合物中。
19.權利要求7的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α -烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生第一混合物；單獨摻混所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而產生第二混合物； 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中； 將所述低閃點溶劑油加入到所述第一和第二混合物中；和將所述溶劑活化染料；所述至少一種抑制劑；所述異構體重整油；和所述二甲基酮加 入到所述第一和第二混合物、和所述低閃點溶劑油的混合物中。
20.權利要求8的通用合成柴油燃料添加劑，其通過包括以下步驟的方法製得 將所述α 「烯烴、所述低氣味芳烴溶劑和所述至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分離，從而產生第一混合物；單獨摻混所述十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而產生第二混合物； 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中； 單獨摻混所述磺酸鈣和所述低閃點溶劑油，從而產生第三混合物； 將所述第三混合物入到所述第一和第二混合物中；和將所述溶劑活化染料；所述至少一種抑制劑；所述異構體重整油；和所述二甲基酮加 入到所述第一、第二和第三混合物中。
21.—種生產通用合成柴油燃料添加劑的方法，其包括將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分 離，從而產生第一混合物；以及將2-乙基己基硝酸酯加入到所述第一混合物中。
22.權利要求21的方法，其還包括將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和至少一種基礎油摻混直到混合均勻而沒有出現任何分 離，從而產生第一混合物；以及單獨摻混2-乙基己基硝酸酯；石腦油；萘；和三甲基苯，從而產生第二混合物；以及 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中。
23.權利要求22的方法，其還包括將低閃點溶劑油加入到所述第一和第二混合物中。
24.權利要求22的方法，其還包括單獨摻混磺酸鈣和低閃點溶劑油，從而產生第三混合物；以及 將所述第三混合物入到所述第一和第二混合物中。
25.權利要求23的方法，其還包括將溶劑活化染料；至少一種選自降凝劑和濁點降低劑的抑制劑；異構體重整油；和二 甲基酮添加到所述第一和第二混合物、和所述低閃點溶劑油的混合物中。
26.權利要求24的方法，其還包括將溶劑活化染料；至少一種選自降凝劑和濁點降低劑的抑制劑；異構體重整油；和二 甲基酮添加到所述第一、第二和第三混合物中。全文摘要
本發明公開了一種柴油燃料潤滑劑作為超低硫和低硫柴油燃料中的硫潤滑的替代品，生產所述潤滑劑的方法，以及使用所述潤滑劑的方法。該潤滑劑含有α-烯烴；低氣味芳烴溶劑；和至少一種選自由加氫異構化高級基礎油和HT劇烈加氫裂化基礎油組成的基礎油組中的基礎油；以及其它成分。還公開了一種生產這種潤滑劑的方法。
文檔編號C10M169/04GK101952402SQ200780102356
公開日2011年1月19日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者R·J·斯隆 申請人:貝斯特萊恩國際研究有限公司;R·J·斯隆