包括高含量單環烷烴和低含量多環烷烴的潤滑基礎油的成品潤滑劑的製作方法

2024-03-02 01:50:15 2

專利名稱：包括高含量單環烷烴和低含量多環烷烴的潤滑基礎油的成品潤滑劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種成品潤滑劑的生產方法，包括以下步驟a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟反應使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出如下潤滑基礎油含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數低、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數高且含單環烷烴分子的重量百分數與含多環烷烴分子的重量百分數之比高；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
本發明還涉及通過本文所公開方法生產的成品潤滑劑的組合物及其應用。本方法能生產氧化穩定性優異、磨耗低、粘度指數高、揮發度低、低溫性能良好和添加劑溶解性良好及彈性體相容性良好的成品潤滑劑。本成品潤滑劑滿足各種成品潤滑劑包括多效機油和自動傳動液的技術規範。
背景技術：
包括汽車、柴油發動機、天然氣發動機、車軸、變速箱和工業用途在內的許多應用中使用的成品潤滑劑和潤滑脂由兩種通用組分即潤滑基礎油和添加劑構成。潤滑基礎油是這些成品潤滑劑中的主要成分，對成品潤滑劑性能的貢獻很大。一般來說，通過變動各潤滑基礎油和各添加劑的混合物就能用少量幾種潤滑基礎油生產各種各樣的成品潤滑劑。
許多管理機構包括原件設備製造商(OEM’s)、美國石油協會(API)、歐洲汽車製造協會(ACEA)、美國試驗和材料學會(ASTM)、汽車工程師協會(SAE)和美國潤滑脂學會(NLGI)等規定了潤滑基礎油和成品潤滑劑的技術規範。成品潤滑劑的技術規範日益要求產品低溫性能優異、氧化穩定性高、揮發度低且添加劑溶解性及彈性體相容性良好。目前所生產的基礎油只有很少一部分能滿足一流潤滑劑產品的技術要求。
先有技術中包括高度飽和潤滑基礎油的成品潤滑劑或是環烷烴含量很低，或是存在環烷烴時大量環烷烴是多環烷烴。潤滑基礎油和成品潤滑劑中希望有一定量的環烷烴來提供添加劑溶解性和彈性體相容性。多環烷烴不如單環烷烴理想，因為它們使粘度指數降低、氧化穩定性下降且使Noack揮發度上升。
環烷烴含量很低的高度飽和潤滑基礎油的例子是聚α-烯烴和由費託過程生產的GTL基礎油，如EPA1114124、EPA1114127、EPA1114131、EPA776959、EPA668342和EPA1029029中所述。WO 02/064710中描述了先有技術的由費託蠟製成的高環烷烴含量潤滑基礎油(GTL基礎油)。WO 02/064710中基礎油的例子具有很低的傾點，環烷烴含量在10到40％(重)之間，單環烷烴與多環烷烴之比小於15。WO 02/064710中潤滑基礎油的粘度指數在140以下。Noack揮發度在6到14％(重)之間。WO 02/064710中潤滑基礎油經過重度脫蠟處理獲得低傾點，其產率較未經重度脫蠟的油低。
WO 02/064710中用於製備基礎油的蠟原料至少60或更多個碳原子的化合物與至少30個碳原子的化合物之重量比大於0.20。這些蠟原料不像含至少60或更多個碳原子的化合物與含至少30個碳原子的化合物之重量比更低的原料那樣豐富。WO 02/064710中的方法要求先將蠟原料加氫裂化/加氫異構化，然後是降凝步驟。這兩步中都存在潤滑基礎油收率損失。為證明這一點，WO 02/064710的實施例1中，單在加氫裂化/加氫異構化一個步驟中沸點在370℃以上的化合物轉化成沸點在370℃以下的化合物的轉化率就為55％(重)。隨後的降凝步驟使沸點370℃以上產物的收率進一步下降。沸點在370℃(700)以下的化合物因其粘度低通常不作為潤滑基礎油回收。由於高轉化率所致收率損失，該方法需要至少60或更多個碳原子的化合物與至少30個碳原子的化合物之比高的原料。
WO 02/064711和WO 02/070636中描述了包含由費託蠟製成的含至少一個環烷烴官能團的分子總重量百分數高的GTL基礎油的成品潤滑劑。這兩個申請均使用WO 02/064710中提及的基礎油，但不是最佳的，因為其單環烷烴與多環烷烴之比小於15，粘度指數小於140，而且芳烴含量可能大於0.30％(重)。WO 02/064711提及一種0W-XX級機油，WO 02/070636提及一種自動傳動液。WO 02/064711實施例3中的0W-XX級機油是用單環烷烴與多環烷烴之比為13、粘度指數為125的潤滑基礎油製成的，其粘度指數改進劑含量相當高，為10.56％(重)。WO 02/070636實施例6中的自動傳動液是用芳烴含量0.8％(重)而且粘度指數為122的潤滑基礎油製成的。
由大多數費託過程或聚α-烯烴製得的潤滑基礎油因其飽和烴含量高且環烷烴含量低可能表現出較差的添加劑溶解性。製備成品潤滑劑所用添加劑通常有極性官能團，因此可能不溶或僅微溶於潤滑基礎油。為解決添加劑在環烷烴含量低的高度飽和潤滑基礎油中溶解性差的問題，目前使用各種助溶劑如合成酯。但這些合成酯很貴，因而用含有合成酯的潤滑基礎油(有可接受的添加劑溶解性)調合的成品潤滑劑也很貴。這些成品潤滑劑的高價格使環烷烴含量低的高度飽和潤滑基礎油的應用目前僅限於特殊用途的小市場。
美國專利申請US-A-20030088133中提及由1)烷基化環烷烴和2)費託過程衍生的高石蠟族潤滑基礎油組成的潤滑基礎油調合油改善了費託過程衍生的高石蠟潤滑基礎油的添加劑溶解性。該申請的調合油中所用的包括烷基化環烷烴的潤滑基礎油很可能還含有高含量的芳烴(大於30wt％)，因而與費託過程衍生的潤滑基礎油調合所得調合油將含有大於0.30wt％的芳烴。芳烴含量高將導致粘度指數和氧化穩定性降低。
所希望的成品潤滑劑是包括具有很低芳烴含量、高單環烷烴含量且極少或沒有多環烷烴的潤滑基礎油，具有適度低的傾點從而可使其以高收率產出且具有良好的添加劑溶解性和彈性體相容性。還希望具有這些性質的成品潤滑劑另具有優異的氧化穩定性、磨耗低、粘度指數高、揮發度低且低溫性能良好。成品潤滑劑應滿足各種各樣的現代潤滑劑包括多效機油和自動傳動液的技術規範。本發明提供這些成品潤滑劑及其製備方法。

發明內容
本發明涉及一種成品潤滑劑的生產方法，包括以下步驟a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出具有以下特徵的潤滑基礎油含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
本發明還涉及一種成品潤滑劑的生產方法，包括以下步驟a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出具有以下特徵的潤滑基礎油含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於100℃下以cSt為單位的運動粘度乘3且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
本發明還涉及一種成品潤滑劑組合物，包含潤滑基礎油和至少一種潤滑劑添加劑，其中所述潤滑基礎油有以下特徵含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15。此外，本發明還涉及一種成品潤滑劑組合物，包含潤滑基礎油和至少一種潤滑劑添加劑，其中所述潤滑基礎油有以下特徵含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於100℃下以cSt為單位的運動粘度乘3且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15。
本發明還涉及一種成品潤滑劑，是通過包括以下步驟的方法製備的a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出潤滑基礎油；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
本發明還涉及成品潤滑劑作為機油、自動傳動液、重載傳動液、助力轉向液或工業齒輪油的應用，所述成品潤滑劑包括a)含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15的潤滑基礎油，和b)至少一種潤滑劑添加劑。另一實施方案中，本發明涉及成品潤滑劑作為機油、自動傳動液、重載傳動液、助力轉向液、或工業齒輪油的應用，所述成品潤滑劑包括a)含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於100℃下以cSt為單位的運動粘度乘3且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15的潤滑基礎油，和b)至少一種潤滑劑添加劑。
採用本發明方法能製備出具有優異的氧化穩定性、磨耗低、粘度指數高、揮發度低、低溫性能良好、添加劑溶解性良好而且彈性體相容性良好的成品潤滑劑。本發明的成品潤滑劑可用於各種各樣的用途，包括例如自動傳動液和多效機油。
由於潤滑基礎油具有優異的添加劑穩定性和彈性體相容性，所以可用極少或不用酯類助溶劑的條件下配製成品潤滑劑。由於潤滑基礎油具有如此高的粘度指數，所以可在極少或不用粘度指數改進劑的條件下用其配製成品潤滑劑。優選實施方案中，成品潤滑劑將產生低水平磨耗，且抗磨添加劑的需要量將更少。
製備本發明成品潤滑劑所用潤滑基礎油中含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數很低使氧化穩定性極好而且粘度指數高。含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數高使潤滑基礎油和包括該潤滑基礎油的成品潤滑劑的添加劑穩定性和彈性體相容性得到改善。含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比很高(或單環烷烴含量高而多環烷烴極少甚至沒有)使潤滑基礎油和成品潤滑劑中環烷烴的組成得到優化。不太希望有多環烷烴，因為它們會顯著降低粘度指數、氧化穩定性和Noack揮發度。
附圖簡述

圖1示出100℃下以cSt為單位的運動粘度對以℃為單位的傾點/100℃下以cSt為單位的運動粘度繪製的曲線，供計算基礎油傾點因子的等式之用基礎油傾點因子＝7.35×Ln(100℃下運動粘度)-18，其中Ln(100℃下運動粘度)是以「e」為底的100℃下以cSt為單位的運動粘度的自然對數。
發明詳述成品潤滑劑包括潤滑基礎油和至少一種添加劑。潤滑基礎油是成品潤滑劑最重要的組分，通常佔成品潤滑劑的70％以上。成品潤滑劑可用於汽車、柴油發動機、車軸、變速箱和工業應用。成品潤滑劑必須滿足有關管理機構針對其應用目標所規定的技術規範。
可與本發明潤滑基礎油調合來提供成品潤滑劑組合物的添加劑包括欲改善成品潤滑劑選定性能的添加劑。典型的添加劑例如包括抗磨劑、EP劑(極壓添加劑)、清淨劑、分散劑、抗氧劑、降凝劑、粘度指數改進劑、粘度調節劑、摩擦改進劑、破乳劑、抗泡劑、緩蝕劑、防鏽劑、密封溶脹劑、乳化劑、潤溼劑、潤滑性能改進劑、金屬鈍化劑、膠凝劑、增粘劑、殺菌劑、降濾失劑、和著色劑等。
典型地，成品潤滑劑中添加劑總量為成品潤滑劑的約0.1至約30％(重)。但因本發明潤滑基礎油具有優異的性能，包括氧化穩定性優異、磨耗低、粘度指數高、揮發度低、低溫性能良好、添加劑溶解性良好而且彈性體相容性良好，為滿足成品潤滑劑的技術規範所需添加劑的量可比通過其它方法製備的基礎油的典型需要量更少。在配製成品潤滑劑過程中添加劑的使用方法在文獻中有記載，為本領域技術人員公知。
在本發明之前製備的包含芳烴含量很低的潤滑基礎油的成品潤滑劑或是用環烷烴含量很低的潤滑基礎油配製的，或是用環烷烴含量高且多環烷烴達到可觀水平的和/或傾點很低的潤滑基礎油配製的。在本發明之前的含大於10％(重)環烷烴和低芳烴含量的潤滑基礎油中已知的最高單環烷烴與多環烷烴之比為13∶1。此高比例潤滑基礎油來自WO 02/064710的基礎油實施例3。該實施例基礎油的傾點很低，為-45℃，表明它已重度脫蠟。基礎油重度脫蠟至低傾點將使收率比脫蠟至更適度傾點的潤滑基礎油明顯下降。該基礎油的粘度指數僅為125。在WO 02/064711實施例3中該基礎油用於0W-30機油。
希望在潤滑基礎油和成品潤滑劑中含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數高，因為環烷烴能給這些產品賦予添加劑溶解性和彈性體相容性。還希望潤滑基礎油中含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比很高(或單環烷烴含量高而多環烷烴極少甚至沒有)，因為多環烷烴會使氧化穩定性降低、使粘度指數下降且使Noack揮發度上升。V.J.Gatto，et al，「The Influence ofChemical Structure on the Physical Properties and AntioxidantResponse of Hydrocracked Base Stocks and Polyalphaolefins」，J.Synthetic Lubrication 19-1，April 2002，pp3-18中給出了多環烷烴的影響模型。
得益於本發明，製成氧化穩定性優異、磨耗低、粘度指數高、揮發度低、低溫性能良好、添加劑溶解性良好而且彈性體相容性良好的成品潤滑劑。這些成品潤滑劑可用包括以下步驟的方法獲得a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出有以下特徵的潤滑基礎油含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比高(大於15)；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
或者，上述方法的步驟d)可改為d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出有以下特徵的潤滑基礎油含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30、含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於100℃下以cSt為單位的運動粘度乘3且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15。
運動粘度是流體在重力下流動阻力的量度。許多潤滑基礎油、由其製成的成品潤滑劑和設備的正確運轉都取決於所用流體要有適當粘度。採用ASTM D 445-01方法來測定運動粘度。結果以釐沲(cSt)為單位報告。本發明潤滑基礎油的運動粘度在約2到約20cSt之間、優選在約2到約12cSt之間。
傾點是在謹慎控制條件下測量試樣即將開始流動時的溫度。傾點可按ASTM D 5950-02所述進行測定。結果以攝氏度為單位報告。許多商品潤滑基礎油都有傾點的說明。潤滑基礎油具有低傾點時，它們很可能還有其它良好的低溫性能，如低濁點、低冷濾堵塞點、低布氏粘度和低溫啟動粘度。濁點是與傾點互補的一種量度，表示在嚴格規定的條件下潤滑基礎油試樣開始出現混濁的溫度。濁點例如可用ASTM D5773-95方法測定。還希望潤滑基礎油具有小於約35℃的傾-濁點跨度。傾-濁點跨度較高則需要將潤滑基礎油處理至很低傾點以滿足濁點要求。本發明潤滑基礎油的傾-濁點跨度一般小於約35℃、優選小於約25℃、更優選小於約10℃。濁點一般在+30至-30℃的範圍內。
已發現用TGA Noack及類似方法測定的發動機油的Noack揮發度與車輛發動機的油耗有關聯。嚴格要求低揮發度是近來機油規範如歐洲的ACEA A-3和B-3及北美的SAE J300-01和ILSAC GF-3的重要方面。任何為車用機油而開發的新潤滑基礎油的Noack揮發度都應不大於目前常規的I或II類輕質中性油。本發明潤滑基礎油的Noack揮發度很低，一般低於用以下等式計算的量Noack揮發度(wt％)＝1000×(100℃下運動粘度)-2.7。優選實施方案中，Noack揮發度低於用以下等式計算的量Noack揮發度(wt％)＝900×(100℃下運動粘度)-2.8。
Noack揮發度定義為在250℃和大氣壓以下20mmHg(2.67kPa；26.7mbar)條件下加熱試驗坩鍋內的油，以恆定流量的空氣抽吸60分鐘後油質量的損失(以重量百分數表示)(ASTM D 5800)。一種更方便且與ASTM D-5800很關聯的計算Noack揮發度的方法是採用按ASTMD-6375-99進行的熱重分析試驗(TGA)。除非另有說明，本文中全部使用TGA Noack揮發度。
本發明的成品潤滑劑可與其它基礎油調合以改善或改變其性能(例如粘度指數、氧化穩定性、傾點、硫含量、牽引係數或Noack揮發度)。可與本發明潤滑基礎油調合的基礎油的例子是常規的I類基礎油、常規的II類基礎油、常規的III類基礎油、其它GTL基礎油、異構化石蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、來自費託過程衍生原料的低聚烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴、烷基化環烷烴及其混合物。
蠟原料製備本發明潤滑基礎油所用蠟原料主要為氮和硫總含量低於約30ppm的石蠟屬，氧含量低於約1wt％、優選低於0.6wt％、更優選低於0.2wt％。多數情況下，主要為石蠟的原料中氧含量在0.01到0.90wt％之間。該原料用ASTM D 721測定的含油量低於10wt％。對於本發明而言，「主要為石蠟」定義為按ASTM D 5442用氣相色譜分析有大於約75％質量的正構鏈烷烴。
氮的測定按ASTM D 4629-96方法，將主要為石蠟的原料熔化，然後進行氧化燃燒和化學發光檢測法來測量氮。該測試方法的更多描述在US 6,503,956中，引入本文供參考。
硫的測定按ASTM 5453-00方法，將主要為石蠟的原料熔化，然後用紫外螢光法測量硫。該測試方法的更多描述在US 6,503,956中。
氧的測定按ASTM E385-90(2002)方法用中子活化分析法測量氧。
適用於本發明的蠟原料有沸點大於650的有效餾分。按ASTM D6352法測定的蠟原料的T90沸點優選在660和1200之間、更優選在900和1200之間、最優選在1000和1200之間。T90意指90％(重)原料的沸點比此溫度更低。
該蠟原料中至少60個碳的分子與至少30個碳的分子之重量比優選小於0.18。至少60個碳的分子與至少30個碳的分子之重量比通過以下方法測定1)用ASTM D 6352模擬蒸餾測量費託蠟的沸點分布；2)用ASTM D 6352-98的表1中公布的正構鏈烷烴的沸點，將這些沸點換算成碳數的重量百分數分布；3)計算碳數為30或更大的產物的重量百分數之和；4)計算碳數為60或更大的產物的重量百分數之和；5)用碳數為60或更大的產物的重量百分數之和除以碳數為30或更大的產物的重量百分數之和。本發明的其它優選實施方案使用至少60個碳的分子與至少30個碳的分子之重量比小於0.15或小於0.10的費託蠟。
適用於本發明方法的蠟原料的沸程分布可有相當大的變化。例如，T90和T10沸點(用ASTM D 6352法測定)之差可大於95℃、大於160℃、大於200℃或者甚至大於225℃。
費託合成和費託蠟用於本方法的蠟原料優選是由費託合成過程產生的費託蠟。費託合成過程中，包含氫氣和一氧化碳混合物的合成氣與費託催化劑在適合的溫度和壓力反應條件下接觸生成液態和氣態烴。費託反應通常在以下條件下進行溫度約300至約700(約150至約370℃)、優選約400至約550(約205至約230℃)，壓力約10至約600psia(0.7至41bar)、優選30至300psia(2至21bar)，和催化劑空速約100至約10000cc/g/hr、優選300至3000cc/g/hr。
來自費託合成過程的產物可在C1至C200+烴的範圍內，多數在C5-C100+範圍內。費託合成過程可視為聚合反應。應用聚合動力學，單參數等式可描述全部產物分布，稱為Anderson-Shultz-Flory(ASF)分布Wn＝(1-α)2×n×αn-1其中Wn為碳數n的產物的重量分數，α為ASF鏈增長几率。α值越高，平均鏈長就越長。本發明費託蠟的C20+餾分的ASF鏈增長几率在約0.85和約0.915之間。
費託反應可在各種類型的反應器例如有一或多個催化劑床的固定床反應器、淤漿反應器、流化床反應器或不同類型反應器的組合中進行。這類反應方法和反應器是公知的，在文獻中有記載。本發明實際操作優選採用的淤漿費託法將優異的傳熱(和傳質)特性用於此劇烈放熱的合成反應且當使用鈷催化劑時能生產出較高分子量的鏈烷烴。淤漿法中，包含氫氣和一氧化碳混合物的合成氣作為第三相向上鼓泡通過漿液，該漿液包括一種分散並懸浮於漿液中的粒狀費託類烴合成催化劑，還包括反應條件下為液體的合成反應烴產品。氫氣與一氧化碳之摩爾比可在約0.5至約4的寬範圍內，但更典型地在約0.7至約2.75的範圍內，優選為約0.7至約2.5。EP 0609079中提及一種特別優選的費託過程，也全部引入本文供參考。
適合的費託催化劑包括一或多種第VIII族催化金屬如Fe、Ni、Co、Ru和Re，優選鈷。此外，適合的催化劑可還包含促進劑。因此，優選的費託催化劑包括擔載在適當無機載體材料上的有效量的鈷和Re、Ru、Pt、Fe、Ni、Th、Zr、Hf、U、Mg和La之一或多種，所述載體材料優選包括一或多種耐高溫金屬氧化物。一般地，催化劑中鈷的存在量為總催化劑組合物的約1和約50％重之間。該催化劑可還包含鹼性氧化物促進劑如ThO2、La2O3、MgO和TiO2，諸如ZrO2、貴金屬(Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir)、貨幣金屬(Cu、Ag、Au)和其它過渡金屬如Fe、Mn、Ni和Re的促進劑。適合的載體材料包括氧化鋁、氧化矽、氧化鎂和氧化鈦，或其混合物。含鈷催化劑的優選載體包括氧化鈦。適用的催化劑及其製備方法是已知的，且在US 4,568,663中例示說明，只是用來舉例說明而非限制催化劑的選擇。
加氫異構化脫蠟根據本發明，通過在足以產出具有所期望環烷烴組成和適度傾點的潤滑基礎油的條件下進行加氫異構化脫蠟反應使主要為石蠟的原料脫蠟。本發明加氫異構化條件通常要控制在能使蠟原料中沸點約700以上化合物轉化成沸點約700以下化合物的轉化率在約10到50wt％之間，優選在15到45wt％之間。加氫異構化脫蠟是要通過在分子結構中選擇性增加支化來改善潤滑基礎油的冷流性能。理想地，加氫異構化脫蠟將實現蠟狀原料高轉化率至非蠟狀異構鏈烷烴同時裂化轉化率最小化。
用擇形中孔分子篩實施加氫異構化反應。適用於本發明的加氫異構化催化劑包括擔載於耐高溫氧化物載體上的擇形中孔分子篩和催化活性金屬加氫組分。本文所用術語「中孔」意指多孔無機氧化物處於焙燒形式時結晶學自由直徑在約3.9至約7.1埃的範圍內。用於實施本發明的擇形中孔分子篩一般為1-D 10-、11-或12-環分子篩。本發明最優選的分子篩是1-D 10-環變體，其中10-(或11-或12-)環分子篩有10(或11或12)個通過氧連接的四面體配位原子(T-原子)。在1-D分子篩中，這些10-(或更大)環孔相互平行而不互連。但應注意，本發明分子篩的定義中還可包括符合中孔分子篩的廣義定義但包括有8-元環的交叉孔的1-D 10-環分子篩。沸石內孔道按1-D、2-D和3-D分類由R.M.Barrer在1984年NATO ASI Series出版的沸石科學與技術(F.R.Rodrigues，L.D.Rollman和C.Naccache編輯) 中制定的，該分類方法引入本文供參考(尤其參見75頁)。
優選用於加氫異構化脫蠟反應的擇形中孔分子篩是基於磷酸鋁的，如SAPO-11、SAPO-31和SAPO-41。更優選SAPO-11和SAPO-31，最優選SAPO-11。SM-3是特別優選的擇形中孔SAPO，其晶體結構屬於SAPO-11分子篩範圍。SM-3的製備方法及其特性描述於US 4,943,424和5,158,665中。其它優選用於加氫異構化脫蠟反應的擇形中孔分子篩是沸石，如ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-57、SSZ-32、菱鉀沸石和鎂鹼沸石。更優選是SSZ-32和ZSM-23。
優選中孔分子篩的特徵在於有選定的孔道結晶學自由直徑、選定的微晶大小(對應於選定的孔道長度)和選定的酸度。本分子篩所期望的孔道結晶學自由直徑在約3.9至約7.1埃的範圍內，最大結晶學自由直徑不大於7.1而最小結晶學自由直徑不小於3.9埃。優選最大結晶學自由直徑不大於7.1而最小結晶學自由直徑不小於4.0埃。最優選最大結晶學自由直徑不大於6.5而最小結晶學自由直徑不小於4.0埃。分子篩孔道的結晶學自由直徑公開在的Ch.Baerlocher、W.M.Meier和D.H.Olson編著的「晶體骨架類型圖譜」第十五次修訂版(Elsevier出版社，2001)10-15頁中，引入本文供參考。
如果不知道分子篩孔道的結晶學自由直徑，則可用標準的吸附技術和已知最小動力學直徑的烴類化合物測量分子篩的有效孔徑。參見Breck的《沸石分子篩)》(1974)(尤其是第8章)；Anderson等人J.Catalysis 58，114(1979)和US 4,440,871，其相關部分引入本文供參考。在吸附測量法測定孔徑的操作中，要採用標準技術。按擠出物形式的粒狀分子考慮是很方便的，若某種分子未在少於約10分鐘以內(p/po＝0.5；25℃)達到其在分子篩上平衡吸附值的至少95％則認為該分子被排除，非常方便。中孔分子篩通常幾乎能無阻礙地容許動力學直徑為5.3至6.5埃的分子進入。
優選用於本發明的加氫異構化脫蠟催化劑應有足夠的酸度使其0.5g置於管式反應器內時在370℃、1200psig的壓力、160ml/min的氫氣流量和1ml/hr的進料速度條件下使至少50％的十六烷轉化。在致使正十六烷(n-C16)以96％的轉化率轉化成其它物質的條件下使用時，所述催化劑還能顯示出40％或更高的異構化選擇性(異構化選擇性如下確定100×(產品中支鏈C16的％(重))/(產品中支鏈C16的％(重)+產品中C13-的％(重))。
適用於本發明的加氫異構化脫蠟催化劑包括催化活性加氫貴金屬。催化活性加氫金屬的存在得以使產品改進，尤其是粘度指數和穩定性得到改進。特別優選貴金屬鉑和鈀，最優選鉑。如果使用鉑和/或鈀，活性加氫金屬的總量典型地在總催化劑的0.1至5％(重)的範圍內，通常為0.1至2％(重)，而且不超過10％(重)。
所述耐高溫氧化物載體可選自常用於催化劑的那些氧化物載體，包括氧化矽、氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦及其組合。
加氫異構化脫蠟的條件取決於所用原料、所用催化劑、催化劑是否被硫化、所期望的收率、和所期望的潤滑基礎油性質。可本發明加氫異構化方法的實施條件包括溫度約600至約750(約315至約399℃)、優選約600至約700(約315至約371℃)到壓力約15至約3000psig、優選100至2500psig。本文中加氫異構化脫蠟反應壓力意指加氫異構化反應器內氫氣分壓，但氫氣分壓與總壓基本相同(或者近似相同)。接觸過程中液時空速一般為約0.1至20hr-1、優選約0.1至約5hr-1。氫/烴比在約1.0至約50mol H2/mol烴的範圍內，更優選約10至約20mol H2/mol烴。適用於進行加氫異構化的條件描述於US5,282,958和5,135,638中，其內容全部引入本文供參考。
加氫異構化脫蠟工藝過程中反應區內存在氫氣，氫氣/原料比典型為約0.5至30MSCF/bbl(千標準立方英尺/桶)、優選約1至約10MSCF/bbl。通常，氫氣要與產品分離並循環回反應區。
加氫處理和加氫精制加氫處理意指一種催化過程，通常在游離氫存在下進行，其主要目的是從原料中脫除各種金屬汙染物如砷、鋁和鈷、雜原子如硫和氮、含氧化合物或芳烴。一般來說，在加氫處理操作中，烴分子的裂化反應即較大烴分子分裂成較小烴分子的反應最小化，且不飽和烴或全部或部分被加氫。送入本發明過程的蠟狀進料在加氫異構化脫蠟之前優選進行加氫處理。
進行加氫處理操作中所用催化劑是本領域公知的。參見例如US4,347,121和4,810,357，其中關於加氫處理、加氫裂化和各工藝中所用典型催化劑的總述全部引入本文供參考。適用的催化劑包括來自第VIIIA(按國際理論和應用化學聯合會1975規則)的貴金屬，如擔載在氧化鋁或矽質基體之上的鉑或鈀，及第VIII族和第VIB族金屬，如擔載在氧化鋁或矽質基體之上的鎳-鉬或鎳-錫。US 3,852,207描述一種適用的貴金屬催化劑及溫和的條件。其它適用的催化劑描述在例如US4,157,294和3,904,513中。非貴金屬的加氫金屬如鎳-鉬通常以氧化物形式存在於最終催化劑組合物中，但通常以其還原形式或當所含金屬易形成硫化物時以硫化形式使用。優選的非貴金屬催化劑包含超過約5％(重)、優選約5至約40％(重)的鉬和/或鎢，和至少約0.5、一般約1至約15％(重)的鎳和/或鈷，按相應的氧化物計。含貴金屬如鉑的催化劑包含超過0.01％金屬，優選在0.1到1.0％之間。也可組合使用貴金屬，如鉑和鈀的混合物。
典型的加氫處理條件在寬範圍內變動。一般來說，總LHSV為約0.25至2.0、優選約0.5至1.5。氫氣分壓大於200psia、優選在約500至約2000psia的範圍內。氫氣循環速度通常大於50SCF/Bbl、優選在1000和5000SCF/Bbl之間。反應器內溫度在約300至約750(約150至約400℃)的範圍內、優選在450至725(230至385℃)的範圍內。
本發明潤滑基礎油生產工藝中，加氫處理作為加氫異構化脫蠟之後的一個步驟。該步驟(本文稱為加氫精制)是要通過除去痕量的芳烴、烯烴、有色體和溶劑改善產品的氧化穩定性、UV穩定性和外觀。本文所用術語UV穩定性意指潤滑基礎油或成品潤滑劑暴露於UV光和氧氣時的穩定性。暴露於紫外光和空氣的情況下生成可見沉澱物(通常看見絮狀物或混濁)或呈現較暗顏色時表示不穩定。加氫精制的概述可見US 3,852,207和4,673,487。用粘土處理除去這些雜質是可供選擇的最後工藝步驟。
分餾可選地，本發明可包括加氫異構化脫蠟之前主要為石蠟的原料的分餾或潤滑基礎油的分餾。一般通過常壓或真空蒸餾、或常壓和真空蒸餾組合實現將主要為石蠟的原料或潤滑基礎油分餾成多個餾分。常壓蒸餾通常用於使較輕餾分如石腦油和中間餾分與初沸點高於約600至約750(約315至約399℃)的塔底餾分分離。在較高溫度下，可能發生烴的熱裂化導致設備結垢而且使重餾分收率下降。真空蒸餾通常用於將沸點較高的原料如潤滑基礎油餾分分離成不同沸程的餾分。將潤滑基礎油分餾成不同沸程的餾分使潤滑基礎油製造廠能生產多個等級或粘度的潤滑基礎油。
溶劑脫蠟加氫異構化脫蠟之後，可任選地利用溶劑脫蠟從潤滑基礎油中除去少量的殘留蠟狀分子。溶劑脫蠟這樣進行使潤滑基礎油溶於溶劑如甲乙酮、甲基異丁基酮或甲苯，或者使蠟分子沉澱，如ChemicalTechnology of Petroleum，3rd Edition，William Gruse and DonaldSteyens，McGraw-Hill Book Company，Inc.，New York，1960，p566-570中。也參見US 4,477,333、3,773,650和3,775,288。
潤滑基礎油的烴組成通過洗脫柱色譜法ASTM D 2549-02測定，本發明潤滑基礎油有大於95％(重)的飽和烴。烯烴存在量小於通過長持續時間的C13核磁共振波譜法(NMR)可檢測出的量。通過HPLC-UV測定，而且通過為測量低量芳烴改良的ASTM D 5292-99證實，含至少一個芳族官能團的分子的存在量小於0.3％(重)。優選實施方案中，含至少一個芳族官能團的分子的存在量小於0.10％(重)、優選小於0.05％(重)、更優選小於0.01％(重)。硫的存在量小於25ppm、更優選小於1ppm，按ASTM D5453-00通過紫外螢光測定。
通過HPLC-UV測量芳烴
用來測量本發明潤滑基礎油中低含量的有至少一個芳族官能團分子的方法使用Hewlett Packard 1050 Series Quaternary Gradient高效液相色譜(HPLC)系統，與HP 1050 Diode-Array UV-Vis檢測器連接，該檢測器與HP Chem-station對接。基於其UV光譜圖及其洗脫時間確定高度飽和潤滑基礎油中的各芳烴。用於此分析的氨基柱主要基於其環數(或更正確地說基於其雙鍵數)辨別芳族分子。因此，含有單環芳烴的分子首先洗脫，然後是多環芳烴，按每分子雙鍵數遞增的順序。對於有類似雙鍵特徵的芳烴，環上只有烷基取代的芳烴比有環烷烴取代的芳烴更早地洗脫。
通過其峰電子躍遷相對於純模型化合物類似物都向紅色偏移且偏移程度與環系上烷基和環烷取代的量有關這一事實由其UV吸收光譜明確辨別各種基礎油的芳烴多少有些複雜。公知這些向紅偏移是因芳環中π-電子的烷基離位造成的。由於潤滑劑沸程內幾乎沒有未取代的芳族化合物，所以預計而且觀察到所有主要芳基都有一定程度的向紅偏移而且一致。
在適合於該芳烴的保留時間窗內對由每類化合物最優波長製得的色譜圖求積分確定洗脫的芳族化合物的量。通過人工評價不同時間洗脫化合物的各吸收光譜並根據其與模型化合物吸收光譜的定性相似度將其分入適合的芳烴類確定各芳烴類的保留時間窗界限。極少例外，在高度飽和的API Group II和III潤滑基礎油中僅觀察到五類芳族化合物。
HPLC-UV校準即使在含量很低的情況下，也可用HPLC-UV鑑定這些類型的芳族化合物。多環芳烴通常比單環芳烴的吸收強10至200倍。烷基取代也對吸收有約20％的影響。因而，重要的是用HPLC分離和鑑定各種芳烴而且知道它們如何有效地吸收。
鑑定五類芳烴化合物。除最高保留的烷基單環芳環烷烴和最低保護的烷基萘之間有小的交迭外，這些類芳族化合物都是基線分辨的。通過垂直下降法確定在272nm共洗脫的1-環和2-環芳烴的積分界限。先基於與所述取代芳烴類似物最接近的光譜峰吸收由純模型化合物混合物構建Beer’s Law曲線確定每類芳烴與波長有關的響應因子。
例如，基礎油中的烷基-環己基苯分子在272nm顯示出特徵峰吸收，對應於未取代四氫化萘模型化合物在268nm的相同(禁阻)躍遷。基礎油試樣中烷基-1-環芳環烷烴的濃度這樣計算假設其在272nm的摩爾吸收係數響應因子約等於四氫化萘在268nm的摩爾吸收係數，由Beer’s Law曲線計算。假設各類芳烴的平均分子量約等於總基礎油試樣的平均分子量計算芳烴的重量百分濃度。
通過完全HPLC色層分離法直接從潤滑基礎油中分離1-環芳烴進一步改進此校準方法。直接用這些芳烴校準消除了這些假設和與模型化合物相伴的不確定性。不出所料，分離的芳烴試樣有比模型化合物更低的響應因子，因為其取代度更高。
更具體地，為精確地校準HPLC-UV法，用Waters半製備HPLC裝置使取代苯芳烴與潤滑基礎油主體分離。將10g試樣在正己烷中1∶1稀釋，注入氨基鍵合的氧化矽柱上，5cm×22.4mm ID保護柱，接著兩個8-12微米氨基鍵合氧化矽粒子的25cm×22.4mm ID柱(RaininInstruments，Emeryville，California製造)，用正己烷作為移動相，流速18ml/min。根據來自設定在265nm和295nm的雙波長UV檢測器的檢測器響應分餾柱洗脫液。收集飽和餾分直至265nm吸收顯示出0.01吸收單位的變化，這是單環芳烴洗脫開始的信號。收集單環芳烴餾分直至265和295nm之間的吸收比降至2.0，表示雙環芳烴洗脫開始。再用色層分離法使單芳烴餾分與HPLC柱超載所致「尾」飽和餾分分離進行單環芳烴餾分的提純和分離。此提純的芳烴「標準樣品」顯示烷基取代使摩爾吸收係數響應因子比未取代四氫化萘減小約20％。
通過NMR確認芳烴通過長持續時間的C13NMR分析確認提純的單芳烴標準樣品中含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數。NMR比HPLC UV更容易校準，因為它僅測量芳族碳，所以該響應與被分析芳烴的類型無關。已知高度飽和潤滑基礎油中95-99％的芳烴是單環芳烴，將NMR結果由％芳族碳轉換成％芳族分子(與HPLC-UV和D 2007一致)。
要精確地測量低達0.2％芳族分子的芳烴，需要大功率、長持續時間和良好的基線分析。
更具體地，為精確地通過NMR測量所有含至少一個芳族官能團的分子的低含量，對標準D 5292-99方法進行改良達到500∶1(按ASTM標準實驗E 386)的最低碳靈敏度。採用在有10-12mm Nalorac探針的400-500MHz NMR上進行的持續15小時的試驗。用Acorn PC積分軟體定義基線的形狀並一致地進行積分。試驗過程中載頻改變一次以避免使脂族峰在芳族區成像造成的人工現象。在載波頻譜的任一側記錄光譜，解析度明顯改善。
通過FIMS測定環烷烴分布鏈烷烴比環烷烴的氧化穩定性更高，因而更理想。單環烷烴比多環烷烴的氧化穩定性更高。但潤滑基礎油中含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數很低時，添加劑溶解度低而且彈性體相容性差。有這些性質的基礎油的例子是環烷烴少於約5％的聚α-烯烴和費託基礎油(GTL基礎油)。為改進成品潤滑劑的這些性質，通常必須添加昂貴的助溶劑如酯。本發明潤滑基礎油有高重量百分數的含單環烷烴的分子和低重量百分數的含多環烷烴的分子，使之除添加劑溶解性和彈性體相容性良好之外還具有高氧化穩定性和高粘度指數。
本發明潤滑基礎油中飽和烴(正構鏈烷烴、異鏈烷烴和環烷烴)的分布通過場電離質譜法(FIMS)測定。FIMS光譜在VG 70VSE質譜儀上獲得。試樣通過固體探測器加入，以50℃/min的速度從約40℃加熱至500℃。所述質譜儀以5秒/十個一組的速度從m/z40至m/z1000進行掃描。所得質譜合計產生一個「平均」質譜。用來自PC-MassSpec的軟體包對各質譜進行C13校正。用近似純支鏈烷烴與高環烷烴含量不含芳烴的基料的調合物評價FIMS電離效率。這些基礎油中異鏈烷烴和環烷烴的電離效率基本相同。異鏈烷烴和環烷烴佔本發明潤滑基礎油中飽和烴的多於99.9％。
本發明潤滑基礎油通過FIMS表徵為鏈烷烴和含有不同環數的環烷烴。單環烷烴含有一個環，雙環烷烴含有兩個環，三環烷烴含有三個環，四環烷烴含有四個環，五環烷烴含有五個環，六環烷烴含有六個環。有多於一個環的環烷烴在本發明中稱為多環烷烴。
一種實施方案中，本發明潤滑基礎油中含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10、優選大於15、更優選大於20。它們的含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15、優選大於50、更優選大於100。本發明最優選的潤滑基礎油中含單環烷烴的分子重量百分數大於10，而含多環烷烴的分子重量百分數小於0.1，或者甚至沒有含多環烷烴的分子。該實施方案中，潤滑基礎油在100℃下運動粘度在約2到約20cSt之間、優選在約2和約12cSt之間、最優選在約3.5和約12cSt之間。
本發明另一實施方案中，本發明潤滑基礎油中含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數與運動粘度之間有關係。即100℃下以cS t為單位的運動粘度越高，含至少一個環烷烴官能團的分子的總量越高。一種優選實施方案中，所述潤滑基礎油的含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於以cSt為單位的運動粘度乘3、優選大於15、更優選大於20；而且含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15、優選大於50、更優選大於100。該潤滑基礎油在100℃下運動粘度在約2和約20cSt之間、優選在約2和約12cSt之間。這些基礎油的例子可有在約2到約3.3cSt之間的100℃下運動粘度而且含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數很高但小於10％(重)。
用於測量低含量芳烴的改良ASTM D 5292-99和HPLC-UV試驗方法和用於表徵飽和烴的FIMS試驗方法描述在D.C.Kramer et al.，「Influence of Group II III Base Oil Composition on VI andOxidation Stability」，the 1999 AIChE Spring National Meetingin Houston，March 16，1999中，其內容全部引入本文供參考。
雖然本發明蠟原料基本不含烯烴，基礎油加工技術可能會引入烯烴，尤其是在高溫下，因「裂化」反應。存在熱或UV光的情況下，烯烴可聚合生成較高分子量的產物，可能使基礎油著色或引起沉澱。本發明方法中一般可通過加氫精制或粘土處理除去烯烴。
基礎油傾點因子優選實施方案中，本發明潤滑基礎油以℃為單位的傾點與100℃下以cSt為單位的運動粘度之比大於所述潤滑基礎油的基礎油傾點因子。所述基礎油傾點因子是100℃下運動粘度的函數，由以下等式計算基礎油傾點因子＝7.35×Ln(100℃下運動粘度)-18，其中Ln(100℃下運動粘度)是「e」為底的100℃下以cSt為單位的運動粘度的自然對數。用於測量傾點的試驗方法是ASTM D 5950-02。以1℃增量測定傾點。用於測量運動粘度的試驗方法是ASTM D 445-01。圖1中示出該等式的曲線圖。
本發明優選實施方案中此傾點與運動粘度的關係還限定了各油粘度優選的傾點(以℃為單位)下限。對於本發明潤滑基礎油的優選實例，給定100℃運動粘度下的傾點下降＝基礎油傾點因子×100℃下運動粘度。因此，優選2.5cSt潤滑基礎油的傾點下限為-28℃，優選4.5cSt潤滑基礎油的傾點下限為-31℃，優選6.5cSt潤滑基礎油的傾點下限為-28℃，優選10cSt潤滑基礎油的傾點下限為-11℃。通過選擇適度低的傾點，可以高收率生產未過度脫蠟的油。多數情況下，本發明潤滑基礎油的傾點在-35和+10℃之間。
優選實施方案中，高傾點與100℃下運動粘度之比能使傾點控制在適度低的範圍內，因而不需重度脫蠟。先有技術中生產環烷烴含量高而傾點很低的潤滑基礎油所需重度脫蠟使單環烷烴與多環烷烴之比降低，或許最重要的是使潤滑基礎油和成品潤滑劑的總產率降低。
通過不同方法製得的基礎油之間基礎油傾點因子與所要環烷烴組成之間未必有關係。本發明潤滑基礎油的各種期望性能應獨立地選擇直至可針對特定的生產過程確定關係。
本發明基礎油中添加常規的降凝劑是有利的。由於此有利影響，不必在損失收率的情況下使之過度脫蠟至很低傾點。添加降凝劑時，它們可調合成滿足良好低溫性能的苛刻要求的產品，如車用機油。
其它潤滑基礎油性能粘度指數本發明潤滑基礎油的粘度指數高。一種優選實施方案中，其粘度指數大於28×Ln(100℃下運動粘度)+95。例如，4.5cSt油的粘度指數大於137，6.5cSt油的粘度指數大於147。另一優選實施方案中，粘度指數大於28×Ln(100℃下運動粘度)+110。用於測量粘度指數的試驗方法是ASTM D 2270-93(1998)。
苯胺點潤滑基礎油的苯胺點是苯胺與油的混合物分離的溫度。ASTM D611-01b是用於測量苯胺點的方法。它提供該油對與之接觸的物質如添加劑和彈性體的溶解能力的近似指標。苯胺點越低，油的溶解能力越大。由氮和硫總含量低於約30ppm的主要為石蠟的原料通過加氫異構化脫蠟製得的、含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30的先有技術潤滑基礎油趨於有高苯胺點，因而添加劑溶解性和彈性體相容性差。本發明潤滑基礎油中所有有至少一個環烷烴官能團的分子含量較高使苯胺點降低，因而添加劑溶解性和彈性體相容性改善。本發明潤滑基礎油的苯胺點趨於隨著該潤滑基礎油在100℃下的運動粘度(cSt)改變。
一種優選實施方案中，本發明潤滑基礎油的苯胺點小於100℃下運動粘度的函數。優選該苯胺點的函數如下表示苯胺點()≤36×Ln(100℃下運動粘度)+200。
氧化穩定性由於本發明潤滑基礎油中芳烴和多環烷烴含量很低，所以其氧化穩定性優於大多數潤滑基礎油。
測量潤滑基礎油穩定性的一種便利方法是採用Oxidator BNTest，如Stangeland等在US 3,852,207中所述。Oxidator BN試驗利用Dornte-型氧吸附裝置測量抗氧化性。參見R.W.Dornte「Oxidation of White Oils」，Industrial and EngineeringChemistry，Vol.28，p26，1936。條件通常為在340下一大氣壓的純氧氣。以100g油吸收1000ml O2所用時間(小時)報告結果。在Oxidator BN試驗中，每100g油使用0.8ml催化劑，油中包括添加劑包。所述催化劑是在煤油中可溶的金屬環烷酸鹽混合物。可溶性金屬環烷酸鹽混合物模擬所用曲軸箱油的平均金屬分析。催化劑中金屬含量如下銅＝6,927ppm；鐵＝4,083ppm；鉛＝80,208ppm；錳＝350ppm；錫＝3565ppm。添加劑包是80mmol二聚丙烯苯基二硫代磷酸鋅/100g油或是約1.1g OLOA 260。Oxidator BN試驗測量潤滑基礎油在模擬應用中的響應。數值高或吸收一升氧的時間長表示氧化穩定性良好。傳統上認為Oxidator BN應在7小時以上。對於本發明，潤滑基礎油的Oxidator BN值大於約30小時、優選大於約40小時。
OLOA是Oronite Lubricating Oil Additiye的縮寫，是ChevronOronite的註冊商標。
Noack揮發度本發明潤滑基礎油的另一重要性質是Noack揮發度低。Noack揮發度定義為油在恆定流量的空氣通過試驗坩鍋抽吸的試驗坩鍋內於250℃和大氣以下20mmHg(2.67kPa；26.7mbar)下加熱60分鐘時(ASTMD 5800)損失油的質量，以重量百分數表示。計算Noack揮發度的一種更方便而且與ASTM D-5800相關聯的方法是利用按ASTM D6375-99a進行的熱重分析試驗(TGA)。除非另有說明，本文中全部使用TGA Noack揮發度。
優選實施方案中，本發明潤滑基礎油的Noack揮發度小於由下式計算的量Noack揮發度(wt％)＝1000×(100℃下運動粘度)-2.7。優選小於由下式計算的量Noack揮發度(wt％)＝900×(100℃下運動粘度)-2.8。
CCS粘度本發明潤滑基礎油在低溫和高剪切下還有優異的粘度性質，使之非常適用於多效機油。冷啟動模擬器表觀粘度(CCS VIS)是用於測量潤滑基礎油在低溫和高剪切下粘度性質的試驗。測定CCS VIS的試驗方法是ASTM D 5293-02。以釐泊cP報告結果。已發現CCS VIS與低溫發動機啟動有關。2001年6月修訂的SAE J300規定了車用機油最高CCS VIS的技術規範。本發明潤滑基礎油在-35℃測量的CCS VIS低，優選低於通過下式計算的量CCS VIS(-35℃)(cP)＝38×(100℃下運動粘度)3，更優選低於通過下式計算的量CCS VIS(-35℃)(cP)＝38×(100℃下運動粘度)2.8。
彈性體相容性使用過程中潤滑基礎油直接接觸密封、墊片和其它設備元件。原設備製造廠和標準制定機構對不同類型的成品潤滑劑制定了彈性體相容性的技術規範。彈性體相容性試驗的例子是CEC L-39-T-96和ASTMD 4289-03。題為「Standard Test Method and Suggested Limits ofDetermining the Compatibility of Elastomer Seals for IndustrialHydraulic Fluid Applications」的ASTM標準目前正在研究。彈性體相容性試驗方法涉及在固定的溫度和試驗持續時間條件下使已知體積的橡膠試樣懸浮於潤滑基礎油或成品潤滑劑中。然後在試驗結束時再測量橡膠的體積確定已發生的溶脹率。還可測量斷裂伸長和拉伸強度的變化。取決於橡膠類型和應用，試驗溫度可有很大改變。本發明潤滑基礎油與各種各樣的彈性體相容，包括但不限於以下彈性體氯丁橡膠、丁腈橡膠(丙烯腈丁二烯)、加氫丁腈橡膠、聚丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸、矽樹脂、氯磺化聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、表氯醇、氟碳樹脂、全氟乙醚和PTFE。
潤滑劑添加劑本發明成品潤滑劑生產方法包括將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合的步驟。可與潤滑基礎油調合形成成品潤滑劑組合物的添加劑包括用於改善成品潤滑劑的某些性能的添加劑。典型的添加劑包括例如抗磨添加劑、EP劑、清淨劑、分散劑、抗氧劑、降凝劑、粘度指數改進劑、粘度調節劑、摩擦改進劑、破乳劑、抗泡劑、緩蝕劑、防鏽劑、密封溶脹劑、乳化劑、潤溼劑、潤滑性能改進劑、金屬鈍化劑、膠凝劑、膠粘劑、殺菌劑、降濾失劑、和著色劑等。典型地，成品潤滑劑中添加劑的總量在約0.1至約30％(重)的範圍內。典型地，成品潤滑劑中本發明潤滑基礎油的量在10和99.9％(重)之間、優選在25和99％(重)之間。潤滑劑添加劑供應商提供各添加劑或添加劑包與潤滑基礎油調合製備成品潤滑劑的有效量的信息。但由於本發明潤滑基礎油性能優異，為滿足成品潤滑劑的技術規範所需添加劑的量可比通過其它方法製備的基礎油的需要量更少。
粘度指數改進劑是加入成品潤滑劑中提供更高粘度指數的高分子量聚合物。可與本發明潤滑基礎油一起使用的粘度指數改進劑的例子是烯烴共聚物(OCP)、乙烯-丙烯共聚物、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚異丁烯、氫化苯乙烯-異戊二烯共聚物和氫化苯乙烯-丁二烯。由於本發明潤滑基礎油的粘度指數很高，所以需要明顯更少或不需要粘度指數改進劑。本發明成品潤滑劑中可使用的粘度指數改進劑的量一般少於12％(重)、優選少於8％(重)、更優選少於3％(重)、最優選少於1％(重)。大多數其它基礎油所需粘度指數改進劑的濃度通常在3和25％(重)之間。在多效機油中使用聚合型粘度指數改進劑有已知的缺點，包括剪切穩定性和氧化靈敏度差。用較少的粘度指數改進劑可配製剪切穩定性、氧化穩定性和沉積控制性能改進的成品潤滑劑。而且，由於至少一種沉積物前體已最少化，所以沉積控制添加劑的需要量更少。
酯類助溶劑是起增塑劑作用的極性酯，有很高的極性。環烷烴含量較低的II和III類基礎油及聚α-烯烴中通常需要加入酯類助溶劑以改進其添加劑溶解性和降低這些基礎油使彈性體收縮和硬化的傾向。不幸的是，酯對水有親合力，摻有酯的油如果被水汙染則其抗點蝕性可能降低。點蝕是Hertzian接觸中出現的表面疲勞，是循環接觸應力和粗糙附著物上的塑性流動造成的。酯類助溶劑還很貴，優選在配製成品潤滑劑中不使用酯類助溶劑。
本發明潤滑基礎油因其新組成具有優異的添加劑溶解性和彈性體相容性，所以可在幾乎沒有或沒有酯類助溶劑的情況下由其配製成品潤滑劑。本發明成品潤滑劑可有少於8％(重)、優選少於3％(重)、更優選少於1％(重)的酯類助溶劑。
本發明潤滑基礎油的氧化穩定性高，在包含其的成品潤滑劑中需要使用的抗氧劑量較少。本發明潤滑基礎油磨耗低，抗磨添加劑需要量更少。
配製成品潤滑劑中添加劑的使用在文獻中有充分記載而且在本領域普通技術人員的能力範圍內。因而，本文不需進行更多的解釋。
成品潤滑劑的技術規範本發明成品潤滑劑可配製成例如滿足機油服務類API SL/ILSACGF-3和ACEA 2002 European Oil Sequences。也可配製成滿足2001年6月SAE J300關於0W-XX、5W-XX、10W-XX、和15W-XX多效機油的技術規範，其中XX為20、30、40、50或60。
此外，它們還可配製成滿足Chrysler MOPARATF PLUS、ATF+2、ATF+3、ATF+4；GM DEXRON II、DEXRON IIE、DEXRON III(G)、2003 DEXRON III、DEX-CVT；Ford MERCON和MERCON V；及重載自動傳動液技術規範Allison C-4、Allison TES-295、CaterpillarTO-4、ZF TE-ML 14B、和Voith G607。本發明基礎油可配製成滿足2003 DEXRON III技術規範的大多數要求，包括與以前的DEXRONIII(G)技術規範相比氧化試驗長度增加50％、循環試驗中循環次數增加60％和平面摩擦試驗中小時數增加50％。
本發明潤滑基礎油可配製成汽車和輕型卡車用助力轉向液。它們滿足各種汽車助力轉向系統中所用助力轉向液技術規範的要求，包括DaimlerChrysler MS5931、Ford ESW-M2C128-C、GM 9985010、NaVistarTMS 6810和Volkswagen TL-VW-570-26。
用本發明潤滑基礎油配製的成品潤滑劑可滿足的工業齒輪潤滑劑技術規範的例子包括AISE 224、AGMA 9005-D94[16]、General MotorsLS-2、David Brown ET 33/80、DIN 51517/3、Flenders、和CincinnatiMilacron P-35、P-59、P-63、P-74、P-77、和P-78。
DEXRON和DEX-CVT是General Motors Corporation的註冊商標。MERCON是Ford Motor Company的註冊商標。MOPAR是ChryslerCorporation的註冊商標。
具體的成品潤滑劑試驗MRVMini-Rotary Viscometer(ASTM D 4684)-與可泵性機理有關的MRV試驗是低剪切率的度量。緩慢的試樣冷卻速度是該方法的關鍵特徵。對試樣進行預處理有規定的受熱歷程，包括加熱、緩慢冷卻、和浸溼周期。MRV測量表觀屈服應力，如果大於閾值，則表示潛在的空氣約束泵送故障問題。在一定粘度(目前SAE J 300 June 2001規定為60000cP)以上，稱為「流動極限」特性的機理使油可經歷泵送性故障。例如，SAE 10W油要求-30℃下最大粘度為60000cP而沒有屈服應力。該方法還測量1至50s-1剪切率下的表觀粘度。
HTHS高溫高剪切率粘度(HTHS)是流體在類似內燃機中高負荷滑動軸承的條件下流動阻力的度量，通常在150℃下為106s-1。HTHS是比100℃下動力學低剪切率粘度更好的反映發動機用給定潤滑劑高溫運轉情況的指標。HTHS值與軸承內油膜厚度直接相關。SAE J 300 June2001包含目前關於通過ASTM D 4683、ASTM D 4741或ASTM D 5481測量的HTHS的技術規範。例如，SAE 20粘度級機油要求最大HTHS為2.6cP。
掃描布氏粘度用ASTM D 5133-01測量機油的低溫、低剪切率、粘度/溫度關係。機油的低溫、低剪切率粘度特性決定該油是否以足以防止發動機在冷啟動後立即或最終損壞的量流入油底殼進口濾網、然後流入油泵、然後流入發動機需要潤滑的部位。ASTM D 5133(掃描布氏粘度技術)測量試樣以1℃/hr的恆速冷卻時的布氏粘度。與MRV類似，ASTM D 5133是要與油的低溫可泵性關聯。該試驗報告膠凝點，定義為試樣達到30000cP的溫度。還報告膠凝指數，定義為從-5℃升至最低試驗溫度的最大粘度變化率。目前關於客車機油的APISL/ILSAC GF-3規範要求最大膠凝指數為12。
HFRR磨損試驗方法HFRR磨損試驗用於測量成品潤滑劑的抗磨性。用High Frequency Reciprocating Rig[PCS Instruments HFR2]對1ml油樣進行磨損試驗，在拋光的SAE-AISI 8620平盤[粗糙度＝0.06微米Ra；維氏硬度＝210-230HV]上使用SAE-AISI 8620 0.25」直徑的全部硬化球[粗糙度＝0.14微米Ra；維氏硬度＝800-870kg/mm2]。優選本發明成品潤滑劑在1kg負荷下HFRR磨損體積小於500000立方微米。
試驗條件涉及頻率 20Hz負荷 100g，1Kg衝程 1mm溫度 100℃時間 30min由於球和盤之間極端的硬度差，大多數材料的磨損以1mm長半球形磨損軌跡形式出現在盤上。因此，抗磨性僅基於從盤而非球中移出的材料量。先用在己烷中浸泡過的棉籤從盤表面除去磨損細屑，然後用MicroXAM-100 3D表面靠模機[ADE Phase Shift]在磨痕附近模銑出該表面的1.24mm×1.64mm矩形區域，再測量盤的磨損體積。先用MicroXAM’s軟體的測平程序基於緊鄰磨痕的平坦區調平盤的表面輪廓，然後從該表面的平面以下延伸的空隙體積(附著的)中減去在該表面的平面以上伸出的金屬體積(磨損的)，區別因附著力除去的材料體積[與潤滑劑有關的磨耗]與因磨損[耕作]轉移的材料體積。以立方微米報告淨磨痕體積。估計通過此技術測量體積精度為±10立方微米。所有成品油都測試兩遍，結果平均。
布氏粘度用ASTM D 2983-03測定車用潤滑劑在低溫下的低剪切率粘度。自動傳動液、齒輪油、扭轉牽引液、及工業和車用液壓油的低溫低剪切率粘度通常用布氏粘度表示。GM 2003 DEXRON III自動傳動液規範要求-40℃下最大布氏粘度為20000cP。Ford MERCON V規範要求布氏粘度在5000和13000cP之間。本發明成品潤滑劑在-40℃下的布氏粘度優選小於20000cP、更優選在5000和13000cP之間。一種實施方案中，其-40℃下的布氏粘度可小於5000cP。
本申請引用的出版物、專利和專利申請都引入本文供參考，與各出版物、專利申請或專利明確表示全部引入本文供參考的程度相同。
實施例以下實施例進一步闡明本發明，但不能解釋為限制本發明的範圍。
費託蠟對三種用Fe-基或Co-基費託合成催化劑製備的加氫處理費託蠟試樣進行分析，發現有表I中所示性質。

潤滑基礎油在擔載於氧化鋁粘合劑上的Pt/SAP0-11催化劑上使表I所述費託蠟原料加氫異構化。試驗條件如下溫度在652到695(344和368℃)之間，0.6至1.0LHSV，300或1000psig反應器壓力，和單程氫氣流量在6到7MSCF/bbl之間。反應器流出物直接通入第二反應器，也在1000psig下，裝有擔載於氧化矽-氧化鋁上的Pt/Pd加氫精制催化劑。該反應器的條件是溫度450，LHSV為1.0。
通過常壓或真空蒸餾分餾沸點在650以上的產品，產生不同粘度等級的餾分。以下實施例中給出適合作潤滑基礎油的餾分和本發明調合成品潤滑劑的試驗數據。
實施例1、實施例2和實施例3如上所述通過將費託蠟加氫異構化脫蠟來製備100℃下運動粘度在3.0和5.0cSt之間的三種潤滑基礎油。這些實施例的性能示於表II中。

實施例4和實施例5如上所述將費託蠟加氫異構化脫蠟來製備100℃下運動粘度在6.0和7.0cSt之間的兩種潤滑基礎油。這些實施例的性能示於表III中。

實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、實施例11和實施例12用本發明的三種潤滑基礎油實施例2、實施例4和實施例5調合六種不同粘度等級的七種機油。它們是用三種商購客車用DI添加劑包、OCP粘度指數改進劑和聚甲基丙烯酸酯降凝劑之一調合的。值得注意的是，0W-XX、5W-XX和10W-30級試樣中未加粘度指數改進劑。這些實施例都未加酯類助溶劑。實施例9和10包括另一GTL基礎油，Chevron GTL Base Oil 9.8。Chevron GTL Base Oil 9.8在100℃下運動粘度為9.83cSt，粘度指數為163，傾點為-12℃，總環烷烴的重量百分數為18.7，單環烷烴與多環烷烴之比為7.1。三種機油試樣實施例7、實施例11和實施例12包括常規的II類基礎油。所用常規II類基礎油是Chevron 220R和Chevron 600R。這些機油中各組分的量、其測定粘度、和其它測量性質示於表IV中。



注意這些機油都滿足SAE J300 June』01和/或API SL/ILSAC GF-3要求的性能。用於HFRR磨耗試驗的實施例7在100g和1kg負荷下都得到很低的磨耗體積。這些油的添加劑溶解性都很好，證明基礎油中單環烷烴含量高在不加酯類助溶劑的情況下產生良好的添加劑溶解性。雖然製備這些機油所用潤滑基礎油沒有很低的傾點，但它們調合出滿足嚴格的機油低溫性能包括CCS粘度、MRV及掃描布氏膠凝指數和膠凝溫度的多效機油。潤滑基礎油的粘度指數高允許在調合各種多效機油中有更大的靈活性。多數實施例是在沒有任何粘度指數改進劑的情況下調合的。
實施例13、實施例14、和實施例15在-40℃下ASTM D 2983測試本發明潤滑基礎油之一(實施例3)的布氏粘度，純的或用一或多種降凝劑調合的。這些分析的結果示於表V中。

兩個實施例的調合油(實施例13和15)的布氏粘度在20000cP以下，實施例13的布氏粘度在13000cP以下。GM 2003 DEXRON III的最大布氏粘度為20000cP。Ford MERCON V的最大布氏粘度為13000cP。這些實施例證明本發明潤滑基礎油對降凝劑的響應很好，可成功地用於製備高質量的自動傳動液。本發明潤滑基礎油或含其的調合油粘度較低，將具有甚至更好的布氏粘度性能。
實施例16和對比例17測試本發明成品潤滑劑的添加劑溶解能力和儲存穩定性，與用常規III類基礎油調合的成品潤滑劑的溶解能力對比。實施例16是在實施例3中調入11.3wt％ GF-4機油添加劑包和1wt％粘度指數改進劑製備的。對比例17是在Chevron常規III類基礎油中調入11.3wt％典型的PCMO添加劑包製備的。用4周的時間觀察添加劑溶解能力。儲存條件是室溫(約25℃)、65℃、0℃、或-18℃。某些試樣與鋼接觸儲存。都在試驗溫度和(需要時在升溫後)室溫下觀察添加劑溶解能力。分析結果示於表VI中。


這些結果清楚地證明用本發明潤滑基礎油製成的成品潤滑劑添加劑溶解性和儲存穩定性優異。添加劑溶解性比類似粘度的常規III類基礎油更好。常規III類基礎油中環烷烴含量較高，但多環烷烴含量相當多，與本發明成品潤滑劑中所用潤滑基礎油不同。
對比例18、實施例19、對比例20製備三種不同的客車機油(PCMOs)調合油。對比例18是用常規II類基礎油調合的。實施例19是用GTL基礎油調合的，其中之一是本發明潤滑基礎油(實施例5)。對比例20是用常規I類基礎油調合的。Chevron GTL Base Oil 14在100℃下運動粘度為14.62cSt，粘度指數為160，傾點為-1℃，多環烷烴的重量百分數為24.1，單環烷烴與多環烷烴之比為11。所有機油調合油都含有相同的PCMO DI添加劑包和OCP粘度指數改進劑。這些調合油都不含有任何酯類助溶劑。這些調合油按CEC L-39-T-96試驗方法進行測試，使用三種不同的彈性體氟碳樹脂、聚丙烯酸酯和丁腈橡膠。測量彈性體的硬度變化、拉伸強度變化、和伸長率變化。彈性體相容性試驗的結果示於表VII中。



這些結果表明除聚丙烯酸酯的伸長率變化之外，實施例19的機油與氟碳、聚丙烯酸酯、和丁腈橡膠完全相容。用常規II類基礎油調合的對比例18和實施例19對於聚丙烯酸酯都不滿足伸長率變化的限制。它們都需要近似相同的少量酯類助溶劑使聚丙烯酸酯的伸長率變化在-35至10％以內。注意到本發明(實施例19)機油與用常規商購基礎油調合的對比例相比，粘度指數高得多而CCS粘度低得多。
實施例21和實施例22用潤滑基礎油實施例1調合本發明的兩種自動傳動液調合油。兩種調合油都不含有任何酯類助溶劑。實施例21是用第二種6TL基礎油Chevron GTL Base Oil 2.5和商購的DEXRON III ATF添加劑包調合的。Chevron GTL Base Oil 2.5在100℃下運動粘度為2.583cSt，粘度指數為133，傾點為-30℃，單環烷烴的重量百分數為7.0，沒有多環烷烴。實施例22是用重載ATF添加劑包、聚甲基丙烯酸酯(PMA)粘度指數改進劑和降凝劑調合的。這些調合油的試驗結果示於表VIII中。

這些調合油證明用本發明方法製備的自動傳動液測定粘度優異。即使實施例1有-19℃的適度傾點，也易於調合成測定粘度優異的ATFs。實施例21滿足GM 2003 DEXRON III和Ford MERCON V技術規範的測定粘度要求。實施例21的布氏粘度小於5000cP，尤其理想。實施例22滿足GM 2003 DEXRON III和Ford MERCON技術規範、以及Allison C-4和Caterpillar TO-4(10W)重載ATF技術規範的測定粘度要求。用實施例1的潤滑基礎油製備的這些成品潤滑劑都有優異的彈性體相容性、優異的氧化穩定性、低Noack揮發度和低磨耗。
權利要求
1.一種成品潤滑劑的生產方法，包括以下步驟a.對合成氣進行費託合成提供產物流；b.從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c.用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d.將所述異構化油加氫精制，從而生產出有以下特徵的潤滑基礎油i.含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30；ii.含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10；iii.含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和e.將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
2.權利要求1的方法，其中所述主要為石蠟的原料中含至少60或更多個碳原子的分子與含至少30個碳原子的分子的重量比小於0.18，而且T90沸點在660(349℃)到1200(649℃)之間。
3.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑含少於1％(重)的酯類助溶劑。
4.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑含小於8％(重)的粘度指數改進劑。
5.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑滿足SAE J300 June2001的以下多效機油粘度等級之一的技術規範0W-XX、5W-XX、10W-XX、和15W-XX，其中XX為20、30、40、50或60。
6.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑滿足以下自動傳動液規範之一或多個的要求DEXRON II、DEXRON IIE、DEXRON III(G)、2003 DEXRON III、MERCON、MERCON V、MOPAR ATF PLUS、ATF+2、ATF+3、ATF+4和DEX-CVT。
7.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑滿足以下重載傳動液規範之一或多個的要求Allison C-4、Allison TES-295、CaterpillarTO-4、ZF TE-ML 14B、和Voith G607。
8.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑滿足以下助力轉向液規範之一或多個的要求DaimlerChrysler MS 5931、Ford ESW-M2C128-C、GM 9985010、Navistar TMS 6810、和Volkswagen TL-VW-570-26。
9.權利要求1的方法，還包括將所述潤滑基礎油與選自以下組的另一種基礎油調合常規I類基礎油、常規II類基礎油、常規III類基礎油、其它GTL基礎油、異構化石蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、來自費託衍生原料的低聚烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴、烷基化環烷烴及其混合物。
10.權利要求1的方法，其中所述成品潤滑劑在1kg負荷下HFRR磨耗體積小於500000立方微米。
11.權利要求1的方法，其中所述潤滑基礎油以℃為單位的傾點與100℃下cSt為單位的運動粘度之比大於由下式計算的基礎油傾點因子基礎油傾點因子＝7.35×Ln(100℃下運動粘度)-18。
12.一種成品潤滑劑，包括a.由費託蠟製成的潤滑基礎油，有以下特徵i.含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30；ii.含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10；iii.含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和b.至少一種潤滑劑添加劑。
13.權利要求12的成品潤滑劑，其中所述潤滑基礎油中含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.05。
14.權利要求12的成品潤滑劑，其中所述潤滑基礎油中含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於20。
15.權利要求12的成品潤滑劑，其中所述潤滑基礎油以℃為單位的傾點與100℃下以cSt為單位的運動粘度之比大於由下式計算的基礎油傾點因子基礎油傾點因子＝7.35×Ln(100℃下運動粘度)-18。
16.權利要求12的成品潤滑劑，其中潤滑基礎油的量在10到99.9％(重)之間，潤滑劑添加劑的量在0.1到30％(重)之間。
17.權利要求12的成品潤滑劑，有少於1％(重)的酯類助溶劑。
18.權利要求12的成品潤滑劑，有少於8％(重)的粘度指數改進劑。
19.權利要求12的成品潤滑劑，與選自以下組的一或多種彈性體相容氯丁橡膠、丁腈橡膠、加氫丁腈橡膠、聚丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸、矽樹脂、氯磺化聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、表氯醇、氟碳樹脂、全氟乙醚和PTFE。
20.權利要求12的成品潤滑劑，其滿足SAE J300 June 2001的以下多效機油粘度等級之一的技術規範0W-XX、5W-XX、10W-XX、和15W-XX，其中XX為20、30、40、50或60。
21.權利要求12的成品潤滑劑，其滿足以下自動傳動液規範之一或多個的要求DEXRON II、DEXRON IIE、DEXRON III(G)、2003DEXRON III、MERCON、MERCONV、MOPAR ATF PLUS、ATF+2、ATF+3、ATF+4和DEX-CVT。
22.權利要求12的成品潤滑劑，其滿足以下重載傳動液規範之一或多個的要求Allison C-4、Allison TES-295、Caterpillar TO-4、ZF TE-ML 14B、和Voith G607。
23.權利要求12的成品潤滑劑，其滿足以下助力轉向液規範之一或多個的要求DaimlerChrysler MS5931、Ford ESW-M2C128-C、GM9985010、Navistar TMS 6810、和Volkswagen TL-VW-570-26。
24.權利要求12的成品潤滑劑，還包括選自以下組的另一種基礎油常規I類基礎油、常規II類基礎油、常規III類基礎油、其它GTL基礎油、異構化石蠟、聚α-烯烴、聚內烯烴、來自費託衍生原料的低聚烯烴、二酯、多元醇酯、磷酸酯、烷基化芳烴、烷基化環烷烴、及其混合物。
25.權利要求12的成品潤滑劑，在1kg負荷下HFRR磨耗體積小於500000立方微米。
26.權利要求12的成品潤滑劑，在-40℃下布氏粘度小於20000cP。
27.權利要求26的成品潤滑劑，在-40℃下布氏粘度小於5000cP。
28.一種成品潤滑劑，是通過包括以下步驟的方法製備的a.對合成氣進行費託合成提供產物流；b.從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c.用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600(315℃)到約750(399℃)之間，從而生產出異構化油；d.將所述異構化油加氫精制，從而生產出有以下特徵的潤滑基礎油i.含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30；ii.含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10；iii.含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和e.將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
29.一種成品潤滑劑作為機油、自動傳動液、重載傳動液、助力轉向液、或工業齒輪油的應用，所述成品潤滑劑包含a.由費託蠟製成的潤滑基礎油，有以下特徵i.含至少一個芳族官能團的分子的總重量百分數小於0.30；ii.含至少一個環烷烴官能團的分子的總重量百分數大於10；iii.含單環烷烴的分子重量百分數與含多環烷烴的分子重量百分數之比大於15；和b.至少一種潤滑劑添加劑。
30.權利要求29的成品潤滑劑的用途，其中所述潤滑基礎油以℃為單位的傾點與100℃下以cSt為單位的運動粘度之比大於由下式計算的基礎油傾點因子基礎油傾點因子＝7.35×Ln(100℃下運動粘度)-18。
全文摘要
一種成品潤滑劑的生產方法，包括以下步驟a)對合成氣進行費託合成提供產物流；b)從所述產物流中分離出氮和硫總含量低於約30ppm而且氧含量低於約1wt％的主要為石蠟的原料；c)用含貴金屬加氫組分的擇形中孔分子篩實施加氫異構化脫蠟操作使所述主要為石蠟的原料脫蠟，其中加氫異構化溫度在約600℉(315℃)到約750℉(399℃)之間，從而生產出異構化油；d)將所述異構化油加氫精制，從而生產出有規定特性的潤滑基礎油；和e)將所述潤滑基礎油與至少一種潤滑劑添加劑調合。
文檔編號C10M101/02GK1906273SQ200480040676
公開日2007年1月31日 申請日期2004年11月17日 優先權日2003年12月23日
發明者S·M·阿伯內西, D·C·克拉默, J·M·羅森鮑姆, S·J·米勒, R·克魯格, J·N·齊默, R·J·法裡納, M·L·斯滕德羅維茨 申請人:切夫裡昂美國公司