[发明专利]表现出独特分支结构的烃混合物

说明书

本文提供的是具有受控结构特性的烃混合物，其解决了由更严格的环境和燃料经济法规所驱动的对于最终润滑剂的性能要求。控制烃分子的分支特性以提供具有独特和优异的粘度‑温度相关性和Noack挥发度的组合物。本发明的一个重要方面涉及一种饱和烃混合物，其至少80％的分子具有偶数个碳数，并且分支特性BP/BI≥‑0.6037(内烷基分支)+2.0，其中当通过碳NMR分析时，平均至少0.3‑1.5个内甲基分支位于距离端部碳多于4个碳的位置。具有这样的独特分支结构的饱和烃混合物在冷启动模拟粘度(CCS)相比Noack挥发度相关性中一致地表现出杰出的性能，这允许配制具有改进的燃料经济性的低粘度发动机油。

发明领域

已经开发了高性能的烃混合物，其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

基础油料通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。可以为一种基础油料或基础油料的混合物的基础油料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类的全部基础油料，例如环烷基基础油料、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设立了更严苛的性能规范，这归因于对于更低排放、更长换油期限和更好燃料经济性的要求。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，以降低摩擦损失和实现燃料经济性改进。在发动机油中具有更低Noack挥发度的基础油料允许配制剂保留设计的粘度，以用于更长的运行时间(其允许增加的燃料经济性保留)和更长的换油期限，如US6300291中所讨论的。I类II类在0W-xx发动机油中的使用是高度受限的，因为与它们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类基础油料增加的需求。

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(GTL))。

从VGO出发的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。当与相同粘度的PAO相比时，它们的沸点分布典型地更高，这导致它们的挥发度高于PAO。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适当沸点范围的馏分经受加氢异构化以生产GTL基础油料。