[发明专利]制备表现出独特分支结构的烃混合物的方法

说明书

本文提供的是一种独特的方法，其制备了具有良好受控的结构特性的饱和烃混合物，其解决了由针对汽车发动机油的更严格的环境和燃料经济性法规所驱动的性能要求。所述方法允许控制烃分子的分支特性，以便一致地提供具有令人惊讶的在‑35℃的CCS粘度(ASTM D5329)和Noack挥发度(ASTM D5800)的相关性的组合物。所述方法包括提供特定的烯烃原料，在BF3催化剂存在下低聚，和在贵金属浸渍的10元环沸石催化剂存在下加氢异构化。

发明领域

已经开发了用于制备高性能烃混合物的方法，该混合物具有独特的组合特性并且其表现出优异的低温性能和挥发性能。

发明背景

基础油料常常用于生产各种润滑剂，包括汽车用润滑油、工业油、涡轮机油、润滑酯、金属加工液等。它们还用作工艺用油、白油和传热流体。成品润滑剂通常由两种组分组成：基础油和添加剂。可以作为一种基础油料或基础油料的混合物的基础油是这些成品润滑剂中的主要成分，并且对于成品润滑剂的性能如粘度和粘度指数、挥发度、稳定性和低温性能作出了重要贡献。通常，通过变化单个基础油料和单个添加剂的混合物，来将少数基础油料用于制造广泛多种的成品润滑剂。

美国石油协会(API)基于基础油料的饱和烃含量、硫水平和粘度指数而将基础油料分为五类(下表1)。I、II和III类基础油料大多数经由广泛加工如针对I类是溶剂精制和针对II类和III类是加氢处理而得自原油。某些III类基础油料也可以由合成烃液体经由气到液过程(GTL)来生产，并且获自天然气、煤或其他化石资源。IV类基础油料(聚α烯烃(PAO))通过α-烯烃如1-癸烯的低聚来生产。V类基础油料包括不属于 I-IV类的所有基础油料如环烷基基础油料、聚亚烷基二醇(PAG)和酯类。用于大规模基础油料制造的大多数原料是不可再生的。

表1.API基础油分类(API 1509附录E)

汽车发动机润滑油是迄今基础油料的最大市场。汽车工业已经对于发动机油提出了更严苛的性能规范，这归因于对于更低的排放、更长的换油期限和更好的燃料经济性的要求。具体地，汽车OEM(原设备制造商)已经推动了采用更低粘度的发动机油如0W-20到0W-8，来降低摩擦损失和实现燃料经济性改进。II类在0W-xx发动机油中的使用是高度受限的，由于与这些基础油料共混的配制剂不能满足0W-xx发动机油的性能规范，这导致对于III类和IV类基础油料需求的增加。

III类基础油料主要由真空瓦斯油(VGO)通过加氢裂化和催化脱蜡(例如加氢异构化)来制造。III类基础油料也可以通过将来源于溶剂精制的疏松石蜡催化脱蜡来制造，或通过将来源于基于天然气或煤的原材料的费托合成的蜡进行催化脱蜡来制造(也称作气到液基础油料 (GTL))。

从VGO开始的III类基础油料的制造方法在美国专利号5993644和 6974535中进行了讨论。III类基础油料的沸点分布典型地高于相同粘度的PAO，这导致它们具有比PAO更高的挥发度。此外，III类基础油料典型地具有比在相同粘度下的IV类基础油料更高的冷启动粘度(即根据ASTM D5293测量的动态粘度，CCS)。

GTL基础油料加工描述在美国专利号6420618和7282134，以及美国专利申请公开2008/0156697中。例如后者的公开文献描述了一种由费托合成产物制备基础油料的方法，将该费托合成产物的具有合适沸点范围的馏分经受加氢异构化来生产GTL基础油料。

GTL基础油料的结构和性能描述在例如美国专利号6090989和 7083713，以及美国专利申请公开2005/0077208中。在美国专利申请公开2005/0077208中描述了具有优化的分支的润滑剂基础油料，其具有朝着分子中心集中的烷基分支，以改进基础油料的冷流动性能。不过， GTL基础油料的倾点典型地比PAO或其他合成烃基础油料差。