通过离子催化剂低聚和加氢异构化由NAO产生的基础油制造技术

本文描述一种离子络合物催化剂，以及一种用于利用所述离子络合物催化剂进行C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过离子催化剂低聚和加氢异构化由NAO产生的基础油

技术介绍

[0001]为了增加汽车的燃料经济性，汽车制造商正在开发使用非常低黏度的发动机油(OW
‑
xx发动机油，包括OW
‑
8和OW
‑
12，其超过市场上已有的黏度等级)来运行的更高效率内燃机。预计未来对这种低黏度发动机油的需求将迅速增长。
[0002]为了制造这种用于高效率发动机的专业低黏度润滑剂，除了一般的III类基础油之外，润滑剂制造商还需要非常高质量的低黏度基础油，诸如通过气制油(Gas
‑
to
‑
Liquid)方法产生的基础油或PAO型产品。仅存在少数商业气制油工厂，并且这些工厂中的大多数并不是设计来生产基础油的，因此由气制油工厂生产的优质基础油的供应非常有限。
[0003]低黏度聚α
‑
烯烃(PAO)是优质合成基础油，工业上使用由BF3和醇组成的催化剂体系由C
10
或C
12
正α烯烃(NAO)生产。由于优秀的低温流动性质和低挥发性，低黏度PAO是用于更高效率发动机的优质润滑剂的非常理想的混合原料。然而，这种PAO非常昂贵，并且供应有限。因此，仍然需要用于汽车和其他应用的性质在商业可接受物理性质范围内的基础油组合物，所述物理性质包括黏度、Noack挥发性和低温冷启动黏度中的一者或多者。此外，仍然需要性质有所改进的基础油组合物和制造方法。
[0004]许多催化方法目前用于α烯烃的低聚以生产润滑剂基本原料。
[0005]还已知路易斯酸(诸如BF3、AlCl3和EtAlCl2)可作为催化剂与卤代烷(例如叔丁基氯)、醇或Brdnsted酸结合用于α烯烃的阳离子聚合。
[0006]以引用方式并入本文的美国专利号7,527,944公开了离子液体作为催化剂用于α烯烃的阳离子聚合的用途。离子液体是过去几十年发展起来的一类化合物。本文所用的术语“离子液体”是指可通过熔化盐获得并且完全由离子组成的液体。术语“离子液体”包括具有高熔点的化合物和具有低熔点(例如等于或低于室温)的化合物两者。熔点低于大约30℃的离子液体通常称为“室温离子液体”，并且通常来源于具有含氮杂环阳离子(诸如基于咪唑鎓和吡啶鎓的阳离子)的有机盐。
[0007]美国专利号7,572,944公开的离子液体催化剂包含吡啶鎓或咪唑鎓阳离子以及氯铝酸根阴离子。已知离子液体作为聚合催化剂的用途提供优于常规催化剂的某些优点。特别地，离子液体一般与烃类不混溶，因此可通过相分离与聚α
‑
烯烃产物分开并再循环。相比之下，常规的路易斯酸催化剂一般在产物的分离过程中淬灭。
[0008]随着对高性能发动机的强烈的预期需求的增长，强烈需要并入离子催化剂来生产具有理想特性的低黏度基础油的替代方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个实施方案是离子络合物催化剂以及用于在不存在HCl助催化剂的情况下利用离子络合物催化剂进行C
14
‑
C
24
正α烯烃的烯烃低聚的方法。
[0010]另外的实施方案是具有2:1无水氯化镓对1摩尔氯化铵的离子液体组合物/催化剂以及用于C
14
‑
C
24
正α烯烃的烯烃低聚的方法。
[0011]另外的实施方案是具有1.8:1的无水金属氯化物对1摩尔氯化铵的离子液体组合
物/催化剂以及用于C
14
‑
C
24
正α烯烃的烯烃低聚的方法。
[0012]另一实施方案是用于生产基础油的方法，其包括：
[0013]a.在存在离子催化剂的情况下，在130℃或更高的温度下，使高碳数正α烯烃反应以产生低聚物；
[0014]b.在H2气氛下，使用包含金属和中孔沸石的催化剂将在(a)中产生的低聚物产物加氢异构化；
[0015]c.蒸馏并分馏(b)的加氢异构化产物以产生最高371℃的轻馏分、在371
‑
488℃馏出物中的低黏度基础油以及高于488℃的高黏度基础油。
[0016]d.任选地将包含未转化的正α烯烃和有机氯化物的轻馏分再循环至反应器以通过转化步骤a。
附图说明
[0017]图1是由C
14
‑
C
24
NAO制造优质基础油的框图。
[0018]图2是低聚产物的GC图，示出了C
16
氯化物、未反应的烯烃、二聚体、三聚体、四聚体和更高低聚物产物分布。
[0019]图3是低聚产物模拟蒸馏的曲线图。
[0020]图4是各种离子催化剂的低黏度选择率对C
16
NAO烯烃单体转化率的曲线图。
[0021]图5是由C16NAO产生的优质低黏度基础油合成物的支化接近度对游离碳指数、甲基支链数或支化系数的多曲线图，示出了低聚和加氢精制(hydrofinishing)步骤期间的分子结构变态。
[0022]图6是支化接近度对倾点或黏度指数的多曲线图，示出了分子结构变态对低黏度基础油性质的影响。
具体实施方式
[0023]本文描述一种使用正α烯烃来制备优质基础油的方法，所述正α烯烃具有C
14
‑
C
24
碳数范围(例如，C
14
‑
C
24 NAO)、优先地C
14
‑
C
18
，所述正α烯烃可通过乙烯低聚由石油原油来源产生，或由生物基来源(诸如天然甘油三酯、脂肪酸和脂肪醇)产生，或通过蜡裂解产生。这些C
14
‑
C
24 NAO将比C
10
和C
12 NAO更易以更低的成本获得。此外，本文描述一种不需要HCl的使用离子络合物催化剂的方法，所述方法通过以下项提供优于现有技术的优点：(1)可使用离子络合物催化剂实现更高的NAO转化率，(2)可使用如本文所述的离子络合物催化剂实现低黏度基础油馏分的更高选择率，(3)使用如本文所述的离子络合物催化剂的方法使得不期望的C
16
氯化物副产物更少，(4)离子络合物催化剂的合成成本更低。
[0024]基础油性质的定义
[0025]如本文所用，“基础油”是指用于制造包括介电流体、液压流体、压缩机流体、发动机油、润滑脂和金属加工流体的产品的油。
[0026]黏度是衡量基本原料流动性的物理性质。黏度是温度的强函数。两种常用的黏度量度是动态黏度和运动黏度。动态黏度衡量流体的内部流动阻力。发动机油的动态黏度量度的实例包括冷启动模拟器(CCS)黏度和微型旋转黏度计(MRV)黏度。CCS用于模拟低温启动期间曲轴轴承中的油的黏度。微型旋转黏度(MRV)衡量发动机油在于受控速率和剪切应
力下在超过45小时的时段内冷却至
‑
10℃至
‑
40℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产基础油的方法，其包括：(a)在存在离子催化剂的情况下，在等于或大于130℃的温度下，使包含C
14
‑
C
24 NAO的正α烯烃反应以产生低聚物；(b)在H2气氛下，使用包含贵金属和中孔沸石的催化剂将在(a)中产生的所述低聚物产物加氢异构化；(c)蒸馏并分馏(b)的所述加氢异构化产物，以产生最高371℃的轻馏分、371
‑
488℃馏出物中的低黏度基础油以及高于488℃的高黏度基础油，其中所述低黏度基础油馏出物具有3.5
‑
4.6cSt的100℃下的黏度、>130的黏度指数、<15％的Noack挥发度、<
‑
20℃的倾点和浊点以及<2500cP的
‑
35℃下的冷启动模拟器黏度，其中所述高黏度基础油馏出物具有4.7cSt或更高的100℃下的黏度、>130的黏度指数和<
‑
10℃的倾点，(d)任选地将包含在步骤(a)中未转化的正α烯烃和有机氯化物的所述轻馏分再循环至(a)的所述转化反应步骤。2.如权利要求1所述的方法，(a)其中所述正α烯烃的碳数为14
‑
24，并且所述温度为130℃
‑
200℃。3.如权利要求2所述的方法，其中所述C
14
至C
24
正α烯烃衍生自生物基来源，所述生物基来源选自由以下组成的组：天然甘油三酯、脂肪酸和脂肪醇、蜡裂解。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述离子催化剂选自由以下组成的组：在具有HCl助催化剂的情况下，离子液体催化剂；在不存在HCl助催化剂的情况下，为环境温度下的均匀熔融液体的离子络合物催化剂。5.如权利要求4所述的方法，其中所述离子液体催化剂包含无水金属卤化物和铵盐。6.如权利要求5所述的方法，其中所述无水金属卤化物选自由以下组成的组：AlCl3、AlBr3、GaCl3和GaBr3。7.如权利要求4所述的方法，其中所述离子络合物催化剂由作为路易斯酸的无水金属卤化物与充当路易斯碱的供体分子组成。8.如权利要求7所述的方法，其中所述环境温度下的均匀熔融液体由3∶2摩尔比的无水路易斯酸金属卤化物和路易斯碱组成。9.如权利要求8所述的方法，其中所述无水路易斯酸卤化物选自由以下组成的组：AlCl3、GaCl3、InCl3、AlBr3、AlI3、GaBr3、GaI3、InBr3和InI3，并且所述路易斯碱选自由以下组成的组：二甲基吡啶、三甲基吡啶、烷基吡啶、三辛基膦、烷基膦、三辛基氧膦、烷基氧膦、尿素、硫脲、乙酰胺、二烷基乙酰胺、烷基酰胺、辛腈、烷基腈。10.如权利要求1所述的方法，其中(a)的所述反应以分批法进行，催化剂量为0.25体积％至5体积％。11.如权利要求1所述的方法，其中(a)的所述反应以连续法进行，催化剂量为0.1体积％至5体积％并且停留时间为2至120分钟。12.如权利要求2所述的方法，其中所述正α烯烃来自C
14
至C
18
。13.如权利要求11所述的方法，其中所述正α烯烃是十六烯，并且十六烯到低聚物的转化率在40％至90％的范围内。14.如权利要求1所述的方法，其中所述低黏度基础油馏出物的支化接近度为17.9
‑
22.2，支化系数为20.6
‑
23.0，游离碳指数为5.8
‑
7.1，并且每分子甲基支链数为1.6
‑
2.4。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述转化百分比为82％。16.如权利要求1所述的方法，其中所述加氢异构化催化剂包含金属和中孔沸石。17....

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：