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(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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(chǎn)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(gòu)化高級基礎(chǔ)油和HT劇烈加氫裂化基礎(chǔ)油組成的基礎(chǔ)油組中的基礎(chǔ)油；以及其它成分。還公開了一種生產(chǎn)這種潤滑劑的方法。
【專利說明】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(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及替代合成潤滑劑的開發(fā)中的最新技術(shù)以適應(yīng)超低硫和低硫柴油燃料中硫含量的顯著降低。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去幾年間，柴油燃料一直遭受環(huán)境壓力以使?jié)櫥?硫)大幅降低或消除。在柴油發(fā)動機的燃料系統(tǒng)內(nèi)，硫?qū)τ跐櫥瑱C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(biāo)準(zhǔn)是超低柴油燃料僅限含15PPM的硫。自2006年9月I日，加利福尼亞就已經(jīng)實行該標(biāo)準(zhǔn)，偏遠的阿拉斯加在2010年之前也將使所有柴油轉(zhuǎn)換為超低硫柴油。新規(guī)定適用于所有的柴油燃料和柴油燃料添加劑及所摻混的餾分燃料，并且適用于上路使用的柴油，例如煤油。到2010年12月I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(zhuǎn)換為500PPM的硫(低硫柴油)且到2010年將轉(zhuǎn)換為超低硫柴油。在2007年火車和船只柴油也將轉(zhuǎn)換為500PPM的硫，且到2012年轉(zhuǎn)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(yè)中的一個大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)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(chǎn)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(gòu)化高級基礎(chǔ)油和HT劇烈加氫裂化基礎(chǔ)油組成的基礎(chǔ)油組中的基礎(chǔ)油、以及其它成分。還公開了一種生產(chǎn)這種潤滑劑的方法。
【具體實施方式】
[0004]本發(fā)明涉及一種替代柴油燃料潤滑添加劑用于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(guān)的潤滑作用的顯著降低。該產(chǎn)品可用于硫為內(nèi)部潤滑所必需的組分的所有形式的柴油發(fā)動機和汽輪機中。本發(fā)明已經(jīng)通過秘密公開提交給ΕΡΑ，且在2007年10月按照40CFR79.23收到注冊號。
[0005]以前的柴油燃料添加劑依賴于柴油燃料中的高濃度硫用量，現(xiàn)在這已受到美國環(huán)境保護署和各個國外政府的嚴(yán)格限制。對于新的國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，柴油中的硫?qū)τ谏下窇?yīng)用被限制為15ΡΡΜ。在某些船只和火車運輸中，在向超低硫柴油過渡的過程中批準(zhǔn)了有限時間的 500ΡΡΜ。
[0006]主要成分
[0007]成品(本發(fā)明的優(yōu)選實施方案)是以下成分的組合:[0008].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?jǐn)?shù)為21.4%-70%，HCl為4_10ppm以及分子量為273.5-650，以及Cl (2)重量分?jǐn)?shù)為20_70%，在25°C下的比重為1.050-1.50，并且HCL的JQD重量百分?jǐn)?shù)為0.20-0.60。該成分的主要用途是用于潤滑劑配方、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(guān)產(chǎn)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(wěn)定，并同時為燃料系統(tǒng)和發(fā)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。
[0009]籲低氣味芳烴溶劑:這是主要成分，其是一種高度精制的低毒、低氣味溶劑，理想地用于涂漆、清漆、食品級涂料、粘合劑、稀釋劑、沖淡劑、農(nóng)用化學(xué)品、家用殺蟲劑、噴淋油和專用化學(xué)品。芳烴百分?jǐn)?shù)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)。
[0010]?加氫異構(gòu)化高級基礎(chǔ)油和HT劇烈加氫裂化基礎(chǔ)油:這種主要成分是一種具有低的或沒有芳香烴和雜質(zhì)的劇烈加氫裂化或加氫異構(gòu)化基礎(chǔ)油，其通過原料與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以減少或去除含硫、氮和氧的極性化合物并且將芳香烴轉(zhuǎn)化為飽和環(huán)烷烴，從而將重的多環(huán)石蠟分子分裂為輕的飽和烴而得到。這可以包括經(jīng)加氫精制或加氫精煉的餾分油。該基礎(chǔ)油可做潤滑油、發(fā)動機油、切削油、食品加工、藥物、工業(yè)、農(nóng)業(yè)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。
[0011]其它成分
[0012]?十六烷值促進劑、清潔劑、濁點和蠟降低劑混合物:根據(jù)本發(fā)明，這是一種混合物，其含有建議百分?jǐn)?shù)為10-30重量％且0八3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?jǐn)?shù)為50-70重量％且CAS為64742-94-5。所建議的萘的百分?jǐn)?shù)為5_7重量％且CAS號為91_20_3。所建議的三甲基苯的百分?jǐn)?shù)為1-7重量％且CAS號為25551-13-7。這組化合物在摻混到一起時凈化并維持發(fā)動機的燃燒室，提高燃料的英制熱量單位并降低燃料內(nèi)蠟結(jié)晶的團聚。
[0013]?合成磺酸鈣:TBN為100-600的高堿值合成磺酸鈣，其主要目的是用于極壓添加劑配方，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%,總堿數(shù)為200-600mg K0H/g(ASTM D-2896)，并且平均分子量(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(yīng)用，所以至少在美國可能必須從本發(fā)明中省去該成分。由于上述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。
[0014]?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、涂漆、天然漆、清漆和涂料沖淡劑，并且用最多40%的C7-C12飽和脂肪烴和脂環(huán)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I)和粘度(cps，25°C )為0.70-1.75。作為清洗溶劑，它清除燃料系統(tǒng)中的組分。
[0015]?溶劑活化染料:它們通常用于鑒別燃料和潤滑劑的等級或標(biāo)明用途。它們以粉末和液體兩種形式生產(chǎn)，且當(dāng)引入產(chǎn)品中時是穩(wěn)定的并給產(chǎn)品留下可識別的顏色。
[0016]?降凝劑或濁點降低劑:它們用于減少石蠟化合物例如潤滑劑和柴油燃料中蠟結(jié)晶的聚集或團聚。[0017]?異構(gòu)體重整油:也稱作溶劑，甲苯，甲基苯以及苯基甲烷，化學(xué)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I)。該化學(xué)品為芳香烴，廣泛用作工業(yè)原料以及用作清洗發(fā)動機的燃料系統(tǒng)、儲存箱和燃燒室的溶劑。
[0018]?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(shù)烴和其它有機液體，包括柴油燃料原料，混溶從而有助于清潔和減少閥門和活塞頂端積累的碳。
[0019]優(yōu)選的混合比例
[0020]每種組分優(yōu)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?jǐn)?shù)內(nèi)。應(yīng)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，剩余成分的重量百分?jǐn)?shù)按 比例增加:
[0021]α -烯烴:5-30重量％，優(yōu)選7.0-25重量％，并且更優(yōu)選9.0-18重量％。最優(yōu)選為
11.0重量％。
[0022]低氣味芳烴溶劑:3.0-27重量％，優(yōu)選5.0-22重量％并且更優(yōu)選7.0-18重量％。最優(yōu)選為15.0重量％。
[0023]加氫異構(gòu)化高級基礎(chǔ)油和HT劇烈加氫裂化基礎(chǔ)油:0.50-15重量％，優(yōu)選0.75-10
重量％并且更優(yōu)選2.0-8.0重量％。最優(yōu)選為5.0重量％。
[0024]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(yōu)選
0.05-0.20%并且更優(yōu)選0.09-0.17重量％。最優(yōu)選為0.13重量％。
[0025]合成磺酸鈣:0.05-0.25重量％，優(yōu)選0.07-0.20重量％并且更優(yōu)選0.10-0.18重
量％。最優(yōu)選為0.12重量％。
[0026]低閃點溶劑油:15-50重量％，優(yōu)選20-45重量％并且更優(yōu)選25_39重量％。最優(yōu)選為35重量％。
[0027]溶劑活化染料:0.002-0.005重量％，優(yōu)選0.0025-0.004重量％并且更優(yōu)選
0.027-0.035重量％。最優(yōu)選為0.003重量％。
[0028]降凝劑或濁點降低劑:0.50-2重量％，優(yōu)選0.65-1.75重量％并且更優(yōu)選
0.75-1.35重量％。最優(yōu)選為I重量％。
[0029]異構(gòu)體重整油:0.50-5.0重量％，優(yōu)選0.75-4.0重量％并且更優(yōu)選1.0-3.0重
量％。最優(yōu)選為2.0重量％。
[0030]二甲基酮:10-50重量％，優(yōu)選17-40重量％并且更優(yōu)選24_36重量％。最優(yōu)選為
30重量％。
[0031]優(yōu)選的組分摻混順序
[0032]初始摻混(主要摻混)需要將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和基礎(chǔ)油摻混直到液體均勻混合而沒有出現(xiàn)任何分離。摻混是基于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。對于理想的摻混，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(zhǔn)備十六烷值促進劑、清潔劑、濁點和蠟降低劑的第二摻混物，然后加入到主摻混物中。
[0033]如果使用合成磺酸鈣(注意現(xiàn)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(chǎn)生第三混合物。(所用的溶劑油將為上述優(yōu)選的百分?jǐn)?shù)。)然后可將該第三混合物，或無合成磺酸鈣時單獨的溶劑油，連同余量成分，加入到主混合物中，并且運行攪拌器直到各組分看起來已經(jīng)完全摻混為均勻液體。
[0034]優(yōu)選的摻混設(shè)備
[0035]該工藝順序涉及一系列的摻混和容納罐，在容納罐里可將產(chǎn)品稱重并隨后泵送通過控制閥以維持一致的流量和壓力。摻混應(yīng)該在密閉罐中進行以減少產(chǎn)品蒸發(fā)(損失)并防止直接暴露于火花。摻混設(shè)備可以是高速或低速摻混設(shè)備的組合。容納罐的尺寸和體積對摻混來說并不關(guān)鍵。
[0036]本發(fā)明的普遍用途
[0037]如下所概述，本產(chǎn)品已在各種道路或非道路車輛中進行了實驗測試且已經(jīng)證明當(dāng)在每10加侖的超低硫或低硫柴油中加入2-3盎司該產(chǎn)品時，實現(xiàn)了磨損減小、里程數(shù)增加和排放降低。
[0038]測試程序
[0039]對于超低硫和低硫柴油燃料測試磨損的最新方法為高頻往復(fù)實驗機(HFRR)。ASTM-D975。燃料進行磨損測試并且必須表現(xiàn)出不大于520微米的磨痕。
[0040]測試結(jié)果
[0041]盡管所有經(jīng)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(fā)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。
[0042]這種實驗測試證明了本發(fā)明能夠顯著降低當(dāng)前柴油機械裝置所承受的磨損。隨著就超低硫柴油所開發(fā)的進一步的測試ASTM標(biāo)準(zhǔn)，將對本發(fā)明進行進一步的實驗測試。
[0043]雖然這里僅闡述了本發(fā)明的一些優(yōu)選特征，但是很多修改、變化和替換對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。因此，應(yīng)理解的是所附權(quán)利要求意欲覆蓋所有落入本發(fā)明實質(zhì)精神內(nèi)的修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種通過方法制得的合成柴油燃料添加劑產(chǎn)品，所述方法包括: 將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和至少一種基礎(chǔ)油摻混直到混合均勻而沒有出現(xiàn)任何分離，從而產(chǎn)生第一混合物；和 將2-乙基己基硝酸酯加入到所述第一混合物中。
2.權(quán)利要求1的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 單獨摻混所述2-乙基己基硝酸酯；石腦油；萘；和三甲基苯，從而產(chǎn)生第二混合物；和 將所述第二混合物加入到所述第一混合物中。
3.權(quán)利要求2的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 將低閃點溶劑油加入到所述第一和第二混合物中。
4.權(quán)利要求2的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 單獨摻混磺酸鈣和低閃點溶劑油，從而產(chǎn)生第三混合物；和 將所述第三 混合物入到所述第一和第二混合物中。
5.權(quán)利要求3的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 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(gòu)體重整油；和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。
6.權(quán)利要求4的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 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(gòu)體重整油；和二甲基酮加入到所述第一、第二和第三混合物中。
7.—種通過方法制得的合成柴油燃料添加劑產(chǎn)品，所述方法包括: 將α -烯烴、低氣味芳烴溶劑和至少一種基礎(chǔ)油摻混直到混合均勻而沒有出現(xiàn)任何分離，從而產(chǎn)生第一混合物；和 摻混十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而產(chǎn)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；和 將低閃點溶劑油加入到所述第一混合物和第二混合物中。
8.權(quán)利要求7的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 單獨摻混磺酸鈣和所述低閃點溶劑油，從而產(chǎn)生第三混合物； 通過將所述第三混合物加入到所述第一和第二混合物中而將所述低閃點溶劑油加入。
9.權(quán)利要求7的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 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(gòu)體重整油；和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。
10.權(quán)利要求8的通過方法制得的產(chǎn)品，所述方法還包括: 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(gòu)體重整油；和二甲基酮加入到所述第一、第二和第三混合物中。
11.一種生產(chǎn)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(chǔ)油摻混直到混合均勻而沒有出現(xiàn)任何分離，從而產(chǎn)生第一混合物； 摻混十六烷值促進劑、清潔劑、濁點降低劑混合物，從而產(chǎn)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；和 將低閃點溶劑油加入到所述第一和第二混合物中。
12.權(quán)利要求11的方法，其還包括: 單獨摻混磺酸鈣和所述低閃點溶劑油，從而產(chǎn)生第三混合物；和 通過將所述第三混合物加入到所述第一和第二混合物中而將所述低閃點溶劑油加入。
13.權(quán)利要求11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(gòu)體重整油；和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。
14.權(quán)利要求12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(gòu)體重整油；和二甲基酮加入到所述第一、第二和第三混合物中。
【文檔編號】C10L1/23GK103923713SQ201410046660
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2007年12月19日
【發(fā)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