(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースストック組成物であって、前記ベースストック組成物が、６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）と、９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、０℃以下の流動点と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での動粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での動粘度と、少なくとも５０の粘度指数とを有する水素化処理されたベースストックを含み、前記水素化処理されたベースストックがポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）ではない、ベースストック組成物。
【請求項２】
前記多分散度が、少なくとも１．７である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記組成物が、１３Ｃ−ＮＭＲで測定して、２３．５重量％以下のイプシロン炭素を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記数平均分子量（Ｍｎ）が、少なくとも９００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記重量平均分子量（Ｍｗ）が、少なくとも１５００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物が、−４０℃以下のガラス転移温度を有するか；または、前記組成物が、−２０℃以下の結晶化温度を有するか；または、それらの組合せである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物が、０．５重量％以下の硫黄含量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物が、ａ）少なくとも７００ｃＳｔの４０℃での動粘度；ｂ）少なくとも４０ｃＳｔの１００℃での動粘度；またはｃ）それらの組合せを有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記粘度指数が、少なくとも８０である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記粘度指数が、少なくとも１００である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記粘度指数が、少なくとも５０かつ１５０以下である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
配合された潤滑油ベースオイルを形成するための少なくとも１種の添加物をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
高粘度の潤滑油用ベースストック組成物、そのようなベースストック組成物を製造するための方法、およびそのようなベースストック組成物を組み入れた潤滑油が提供される。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
グループＩのベースストックを形成させるための溶剤処理のための従来からの方法で、各種のタイプの高粘度のベースストック、たとえばブライトストックを製造することができる。しかしながら、溶剤処理は一般的に、フィード原料の硫黄含量および／または窒素含量を低減させるのにはあまり有効でなく、そのため、好ましくない量のヘテロ原子含量を有するベースストックが得られる可能性がある。ヘテロ原子を除去するために、溶剤処理の前および／または後に、水素化処理および／または水素化分解を使用することも可能ではあるが、そのような水素化処理は、そのようにして得られる水素化処理されたベースストックの粘度を顕著に低下させる可能性がある。
【０００３】
より一般的には、高粘度のベースストックの生産能力が減少してきているが、その理由は、潤滑油用ベースストックを製造するのに、溶剤処理から触媒処理へと製法転換してきたからである。触媒処理は、より低粘度のベースストックを製造するのに適してはいるが、触媒処理の際に使用される水素化処理および水素化分解処理によって、１００℃で約１０ｃＳｔよりも高い粘度を有するベースストックを製造するための能力が制限される傾向がある。
【０００４】
高粘度のベースストックを得るためのその他の選択肢としては、たとえばＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  ＳｐｅｃｔｒａＳｙｎ（商標）ベースストックの中のポリ−アルファ−オレフィンのような、特殊なポリマー物質を挙げることができる。そのようなポリマー系のベースストックは、硫黄含量を低下または最小化させた、ブライトストックタイプの粘度を有することができる。しかしながら、ポリマー系のベースストックの製造は、所望のポリマーを得るために特別なフィード原料が必要となるために、高コストとなる可能性がある。
【０００５】
特許文献１には、α，β−不飽和ジカルボン酸エステルとα−オレフィンとから形成されるコポリマーが記載されている。それらのコポリマーは、ペルオキシド触媒の存在下、８０℃〜２１０℃の温度で共重合させることによって製造される。それらのコポリマーは、熱可塑性プラスチックを成形処理するための潤滑油として使用するのに適していると記載されている。
【０００６】
特許文献２には、高粘度の潤滑油を製造するためのプロセス構成が記載されている。潤滑油と有機過酸化物とを、反応器の中に同時注入して、より高い分子量の反応生成物を形成させている。特許文献２に記載されている実施例には、その同時注入するフィード原料の中で１０重量％の有機過酸化物を使用するプロセスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，９３１，１９７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９１３，７９４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（要旨）
一つの態様において、ベースストック組成物が提供され、当該ベースストック組成物は、６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）、９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）、０℃以下の流動点、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度および少なくとも５０の粘度指数を有する。
【０００９】
また別の態様においては、ベースストック組成物を形成するための方法が提供され、当該方法は、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量の少なくとも一方とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること；および
上記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することであって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度と、０℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること、
を含む。
【００１０】
また別の態様においては、ベースストック組成物を形成するための方法が提供され、当該方法は、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量の少なくとも一方とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること；
上記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することであって、少なくとも第一のカップリングされた流出物の留分を形成すること；および
有効な触媒処理条件下で、上記第一のカップリングされた流出物の留分の少なくとも一部を触媒に曝露させることであって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度と、０℃以下の流動点とを有する第一の製品留分を形成すること、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ペルオキシド触媒を使用するカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図２】ペルオキシド触媒を使用するカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図３】酸性の反応環境下におけるカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図４】酸性の反応環境下におけるカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図５】固体酸触媒の存在下におけるカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図６】オレフィンのオリゴマー化をベースとするカップリング反応の一例を示す模式図である。
【図７】本明細書に記載の高粘度組成物を製造するのに適した反応系の一例を示す模式図である。
【図８】各種のベースストックサンプルについてのゲル浸透クロマトグラフィーの結果を示す図である。
【図９】各種のベースストックサンプルについての特性データを示す表である。
【図１０】各種のベースストックサンプルについてのＵＶ吸収データを示す表である。
【図１１】各種のベースストックを使用して配合した潤滑油についてのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度データを示す図である。
【図１２】各種のベースストックを使用して配合した潤滑油の動粘度における、酸化により誘導された変化を示す図である。
【図１３】各種のベースストックを使用して配合した潤滑油についてのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度データを示す図である。
【図１４】各種のベースストックを使用して配合した潤滑油についてのＲＰＶＯＴデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（詳細な説明）
本明細書における詳細な説明および請求項の中の数値はすべて、表記された数値の「およそ」（「ａｂｏｕｔ」または「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ」）とみなされるべきであって、当業者によって想定され得る実験誤差および変形形態を考慮に入れるものとする。
【００１３】
概要
各種の態様において、高粘度を有し、さらに、高品質のベースストックであることを示す一つまたは複数の性質を有する、グループＩのベースストックを製造するための方法が提供される。そのようにして得られるグループＩのベースストックは、溶剤処理により形成された従来からのグループＩのブライトストックでの相当する粘度よりも高い、１００℃での粘度および／または４０℃での粘度を有することができる。それに加えて、そのようにして得られるグループＩのベースストックは、高品質のベースストックであることを表す、以下の性質の一つまたは複数を有していることができる：０．５重量％以下の硫黄含量；少なくとも１００の粘度指数；少なくとも１．４もしくは少なくとも１．７の多分散度；−２０℃未満の結晶化温度；および／またはその他の性質。
【００１４】
本明細書に記載されている高粘度のグループＩのベースストック組成物は、グループＩのベースストックフィード原料からの化合物または、場合によっては非標準のグループＩのベースストックタイプのフィード原料をカップリングさせることによって形成させることができる。この議論においては、化合物のカップリングとは、アルキル化、オリゴマー化、および／または分子を結合および／またはカップリングさせて分子量を増大させるためのその他の反応が含まれると定義される。思いがけないことには、従来からのベースストックのフィード原料からの成分をカップリングさせることによって、所望する性質の組合せを有する高分子量の組成物を形成させることが可能であることが見出された。そのようにして得られた組成物は、高分子量の組成物の利点の多くを有することが可能でありながらも、従来からの低分子量のグループＩのベースストックの望ましい性質の多くを依然として保持している。その組成物は、より低粘度である、従来からのグループＩのベースストックからの化合物をカップリングさせることによって形成されるので、最初のフィード原料を水素化処理することによって、高粘度のブライトストックを形成させるカップリングより前に、望ましい硫黄、窒素、および／または芳香族化合物含量とすることができる。そのような水素化処理は、典型的には、ベースストックの粘度を低下させるが、ベースストックをカップリングさせることによって、より高い分子量の化合物を形成させることで、実質的に粘度が高くなる。その結果として、水素化処理が原因のいかなる粘度の低下も、抑制されるか、最小化されるか、および／または軽減される。
【００１５】
ＡＰＩの分類によれば、グループＩのベースストックとは、９０重量％未満の飽和分子を有するか、および／または少なくとも０．０３重量％の硫黄含量を有するベースストックと定義される。グループＩのベースストックはさらに、少なくとも８０であるが、１２０未満の粘度指数（ＶＩ）を有している。グループＩＩのベースストックは、少なくとも９０重量％の飽和分子および０．０３重量％未満の硫黄を含んでいる。グループＩＩのベースストックもまた、少なくとも８０であるが、１２０未満の粘度指数を有している。グループＩＩＩのベースストックは、少なくとも９０重量％の飽和分子および０．０３重量％未満の硫黄を含み、その粘度指数が少なくとも１２０である。
【００１６】
この議論においては、ステージは、単一の反応器または複数の反応器に相当させることができる。場合によっては、複数の並行反応器を使用して１種または複数のプロセスを実施することも可能であるし、あるいは、複数の並行反応器を使用して、一つのステージで全部のプロセスを実施することもできる。それぞれのステージおよび／または反応器には、水素化処理用触媒を含む、一つまたは複数の触媒床を含んでいてもよい。
【００１７】
供給原料を定義する一つの方法では、そのフィードストックの沸点範囲を基準にする。沸点範囲を定義するための一つの選択肢は、フィード原料についての初留点および／またはフィード原料についての終留点を使用することである。他の選択肢は、場合によってはフィード原料をより代表的に表すことができるが、一つまたは複数の温度で沸騰するフィード原料の量を基準にしてフィード原料を特徴付けることである。たとえば、フィード原料での「Ｔ５」沸点または蒸留点は、そのフィード原料の５重量％が、蒸留または沸騰留去される温度と定義される。同様にして、「Ｔ９５」沸点は、フィード原料の９５重量％が蒸留または沸騰留去される温度である。
【００１８】
この議論においては、特に断らない限り、触媒法および／または溶剤法で処理されたフィードストックの潤滑油製品留分は、少なくとも約３７０℃（７００゜Ｆ）の初留点および／またはＴ５蒸留点を有する留分に相当する。留出物の燃料製品留分、たとえばディーゼル製品留分は、約１７７℃（３５０゜Ｆ）〜約３７０℃（７００゜Ｆ）の沸点範囲を有する製品留分に相当する。したがって、留出物の燃料製品留分は、少なくとも約１９３℃の初留点（またはその代わりにＴ５沸点）と、約３７０℃以下の終留点（またはその代わりにＴ９５沸点）を有する。ナフサ燃料製品留分は、約３５℃（９５゜Ｆ）〜約１７７℃（３５０゜Ｆ）の沸点範囲を有する製品留分に相当する。したがって、ナフサ燃料製品留分は、少なくとも約３５℃の初留点（またはその代わりにＴ５沸点）と、約１７７℃以下の終留点（またはその代わりにＴ９５沸点）を有する。３５℃というのは、おおまかに、Ｃ５アルカンの各種異性体の沸点に相当することに、注目されたい。フィード原料または製品留分の沸点または沸点範囲を測定するには、適切なＡＳＴＭ試験法たとえば、ＡＳＴＭ  Ｄ２８８７またはＤ８６に記載の手順を使用することができる。
【００１９】
高粘度のベースストック−グループＩのベースストックを形成させるためのフィードストック
本明細書に記載されているベースストック組成物は、各種のフィードストックから形成させることができる。都合の良いタイプのフィード原料は、従来からの溶剤処理によって形成されるグループＩのベースストックとすることができる。場合によっては、そのようなフィード原料を水素化処理して、所望の硫黄含量、窒素含量、および／または芳香族化合物含量を達成させることもできる。いくつかの態様においては、そのフィード原料を、「粘度指数が拡張された」グループＩのベースストックに相当させることができる。「粘度指数が拡張された」グループＩのベースストックとは、本明細書においては、グループＩのベースストックと同様の性質を有してはいるが、そのフィード原料の粘度指数が、グループＩのベースストックの典型的な範囲よりは低いようなフィード原料として定義される。本明細書において定義された、粘度指数が拡張されたグループＩのベースストックは、少なくとも５０の粘度指数を有することができる。
【００２０】
本明細書に記載の高粘度のベースストックを形成させるのに好適なグループＩのベースストック（および／または拡張された粘度指数のグループＩのベースストック）は、各種の方法で特徴付けることができる。たとえば、高粘度のベースストックを形成させるためのフィード原料として使用するのに好適なグループＩのベースストックが、以下のような１００℃での粘度（ｃＳｔ）を有していてもよい：２ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜１６ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜１２ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜１０ｃＳｔ、または２ｃＳｔ〜８ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜１６ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜１２ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜１０ｃＳｔ、または４ｃＳｔ〜８ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜１６ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜１２ｃＳｔ、または６ｃＳｔ〜１０ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜１６ｃＳｔ、または８ｃＳｔ〜１２ｃＳｔ、または１０ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または１０ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または１０ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または１０ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ、または１０ｃＳｔ〜１６ｃＳｔ、または１２ｃＳｔ〜５０ｃＳｔ、または１２ｃＳｔ〜４０ｃＳｔ、または１２ｃＳｔ〜３０ｃＳｔ、または１２ｃＳｔ〜２０ｃＳｔ。
【００２１】
それに加えるか、またはその代わりとして、そのフィードストックが、以下のような粘度指数を有していてもよい：５０〜１２０、または６０〜１２０、または７０〜１２０、または８０〜１２０、または９０〜１２０、または１００〜１２０、または５０〜１１０、または６０〜１１０、または７０〜１１０、または８０〜１１０、または９０〜１１０、または５０〜１００、または６０〜１００、または７０〜１００、または８０〜１００、または５０〜９０、または６０〜９０、または７０〜９０、または５０〜８０、または６０〜８０。上に列記した粘度指数の範囲のいくつかには、グループＩのベースストックの定義からは（下側に）外れた粘度指数が含まれていて、そのために、少なくとも部分的には、グループＩのベースストックの拡張された粘度指数に相当するということに、注目されたい。いくつかの態様においては、フィードストックの少なくとも５０重量％、または少なくとも６０重量％、または少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％、または少なくとも９０重量％、またはそのフィードストックの実質的に全部（少なくとも９５重量％）が、グループＩのベースストックのための粘度指数の値の従来からの範囲内、たとえば少なくとも８０、および／または１２０以下の粘度指数を有するグループＩのベースストックに相当することができる。場合によっては、そのフィードストックには、いくぶんかの、たとえば、少なくとも１重量％、もしくは少なくとも５重量％、もしくは少なくとも１０重量％、もしくは少なくとも２０重量％、もしくは少なくとも３０重量％、および／または５０重量％未満、もしくは４０重量％以下、もしくは３０重量％以下、もしくは２０重量％以下、もしくは１０重量％以下の、グループＩＩのベースストックおよび／またはグループＩＩＩのベースストックが含まれていてもよい。フィードストックの中のグループＩＩおよび／またはグループＩＩＩのベースストックの量についての上述の下界のそれぞれは、明らかに、上述の下界のそれぞれと関連していると考えられる。
【００２２】
それに加えるか、またはその代わりとして、そのフィードストックは、０．９２ｇ／ｃｍ３以下、または０．９１ｇ／ｃｍ３以下、または０．９０ｇ／ｃｍ３以下、または０．８９ｇ／ｃｍ３、たとえば約０．８５ｇ／ｃｍ３以下までの１５．６℃での密度を有していてもよい。
【００２３】
それに加えるか、またはその代わりとして、そのフィードストックの分子量は、数平均分子量（典型的な平均重量計算に相当）をベースとするか、および／または質量もしくは重量平均分子量（これは、分子量の平方を合計したものを分子量を合計したもので割り算したものである）をベースとして、および／または多分散度（これは、重量平均分子量を数平均分子量で割り算したものである）をベースとして、特徴付けることが可能である。
【００２４】
フィード原料の数平均分子量Ｍｎは、数学的には次式で表すことができる：
【数１】
0006764936.tif 000002
【００２５】
式（１）においてＮｉは、分子量Ｍｉを有する分子の数である。重量平均分子量のＭｗは、より重い分子に対して、より大きな重みを与える。重量平均分子量は、数学的には次式で表すことができる：
【数２】
0006764936.tif 000003
【００２６】
次いで、多分散度は、Ｍｗ／Ｍｎとして表すことができる。各種の態様において、そのフィードストックは、１．３０以下、もしくは１．２５以下、もしくは１．２０以下、および／または少なくとも約１．０の多分散度を有することができる。それに加えるか、またはその代わりとして、そのフィードストックが、４００〜１２００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）を有していてもよい。それに加えるか、またはその代わりとして、そのフィードストックが、８００〜１４００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有していてもよい。
【００２７】
従来からのグループＩのベースストックを形成させるための処理の一例として、潤滑油ベースオイルを製造するためのフィードストックを、溶剤脱ろう法を使用するか、または触媒脱ろう法を使用するかのいずれかで、処理することができる。たとえば、潤滑油溶剤プラントにおいて、減圧ガスオイル（ＶＧＯ）またはその他の好適なフィード原料を、いくつかのタイプの減圧蒸留によって分留して、ライトニュートラル（ＬＮ）およびヘビーニュートラル（ＨＮ）の留出物、ならびに塔底留分とする。次いでその塔底物留分を脱アスファルト化して、アスファルト留分およびブライトストックを回収する。次いで、ＬＮ留出物、ＨＮ留出物、およびブライトストックを溶剤抽出にかけて、最も極性の高い分子をエクストラクトとして除去し、それに対応させて、ＬＮ留出物、ＨＮ留出物、およびブライトストックをラフィネートとする。次いでそのラフィネートを溶剤脱ろうにかけて、ＬＮ留出物、ＨＮ留出物、および受容可能な低温特性を有するブライトストック（brighstock）のベースストックを得る。溶剤脱ろうステップの前または後のいずれかで、その潤滑油用ベースストックを水素化精製するのが有利である。そのようにして得られる潤滑油用ベースストックには、顕著な量の芳香族化合物（最高２５％まで）および高含量の硫黄（＞３００ｐｐｍ）が含まれている可能性がある。したがって、溶剤脱ろう法だけから形成された典型的なベースオイルは、グループＩのベースストックである。別な方法として、溶剤脱ろう処理の前に、ラフィネートの水素化転化ステップを実施することもできる。「水素化転化」とは、本質的には、金属スルフィドベースの水素化用触媒の存在下での高いＨ２圧力下での処理であり、それによって、硫黄および窒素のほとんどが除去される。水素化転化反応における転化の程度は、典型的には、粘度指数を予め決めた高さにし、そして９５％を超える飽和度になるように調節する。このことによって、溶剤脱ろうさせた潤滑油用ベースストック製品が、グループＩＩまたはグループＩＩ＋のベースストックとして使用できるようになる。場合によっては、溶剤脱ろうユニットから回収されたろうを加工して、グループＩＩＩまたはグループＩＩＩ＋の潤滑油用ベースストックを製造してもよい。
【００２８】
広い範囲の石油および化学的フィードストックを蒸留、溶剤処理、および／または水素化処理して、高粘度のベースストックを形成させるための出発物質として使用する目的の好適なグループＩのベースストックを形成させることが可能である。溶剤処理のための好適なフィードストックとしては以下のものが挙げられる：石油の原油の全体および残油、常圧蒸留残油、プロパン脱アスファルト化残油、サイクルオイル、ガスオイル（減圧ガスオイルおよびコーカーガスオイルを含む）、軽質から重質までの留出物（原油バージン留出物を含む）、水素化分解生成物、水素化処理オイル、スラックろう、Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈろう、ラフィネート、およびこれらの物質の混合物。場合によっては、適切な沸点範囲を有する、生物由来のフィード原料もまた、フィードストックの少なくとも一部を形成することができる。
【００２９】
典型的なフィード原料としては、たとえば、少なくとも約６５０゜Ｆ（３４３℃）、または少なくとも約７００゜Ｆ（３７１℃）、または少なくとも約７５０゜Ｆ（３９９℃）の初留点を有するフィード原料が挙げられる。別な見方として、Ｔ５沸点を用いてフィード原料を特徴付けることもまた可能であり、たとえば、少なくとも約６５０゜Ｆ（３４３℃）、または少なくとも約７００゜Ｆ（３７１℃）、または少なくとも約７５０゜Ｆ（３９９℃）のＴ５沸点を有するフィード原料である。いくつかの態様においては、そのフィード原料の終留点が、少なくとも約１１００゜Ｆ（５９３℃）、たとえば少なくとも約１１５０゜Ｆ（６２１℃）または少なくとも約１２００゜Ｆ（６４９℃）であってもよい。他の態様においては、減圧蒸留塔底物と従来は考えられていたような分子を大量には含まないフィード原料を使用してもよい。たとえば、そのフィード原料が、伝統的な減圧蒸留塔底物の部分からすでに分離された、減圧ガスオイルのフィード原料に相当するものであってもよい。そのようなフィード原料としては、たとえば、約１１００゜Ｆ（５９３℃）または約１０００゜Ｆ（５３８℃）以下、または約９００゜Ｆ（４８２℃）以下の終留点を有するフィード原料が挙げられる。別な見方として、Ｔ９５沸点を用いてフィード原料を特徴付けることもまた可能であり、たとえば、約１１００゜Ｆ（５９３℃）以下、または約１０００゜Ｆ（５３８℃）以下、または約９００゜Ｆ（４８２℃）以下のＴ９５沸点を有するフィード原料である。好適なフィードストックのタイプの一例は、少なくとも約７００゜Ｆ（３７１℃）のＴ５沸点および約１１００゜Ｆ以下のＴ９５沸点を有する、広い留分範囲の減圧ガスオイル（ＶＧＯ）フィード原料である。場合によっては、そのような広い留分範囲のＶＧＯフィード原料の初留点が少なくとも約７００゜Ｆであり、および／またはその終留点が少なくとも約１１００゜Ｆであってもよい。さらに低い初留点および／またはＴ５沸点を有するフィード原料もまた適しているかもしれないが、ただし、十分に高い沸点の物質も利用可能であって、それにより、そのプロセス全体の特性が、潤滑油用ベースストックを製造するのに適しているようになっていなければならないということに注意されたい。
【００３０】
上のフィード原料についての記述は、潤滑油用ベースストックを製造するための、フィード原料予定物にも合致する。いくつかの態様においては、潤滑油用ベースストックを、燃料および潤滑油の両方を製造するためのプロセスの一部として製造することができる。そのようなプロセスにおいては、燃料が目的の製品であるので、より低い沸点の成分を含むフィードストックもまた適している。たとえば、燃料、たとえば軽質のサイクルオイルを製造するのに適したフィードストックは、少なくとも約３５０゜Ｆ（１７７℃）、たとえば少なくとも約４００゜Ｆ（２０４℃）のＴ５沸点を有しているのがよい。好適な沸点範囲の例としては、約３５０゜Ｆ（１７７℃）〜約７００゜Ｆ（３７１℃）、たとえば約３９０゜Ｆ（２００℃）〜約６５０゜Ｆ（３４３℃）の沸点範囲が挙げられる。したがって、燃料および潤滑油用ベースストックを製造するために使用されるフィード原料の一部には、約１７０℃〜約３５０℃の沸点範囲を有する成分が含まれていてよい。そのような成分を最初のフィード原料の一部とすることもできるし、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）のＴ５沸点を有する第一のフィード原料を、第二のフィード原料、たとえば２００℃〜３５０℃の間の沸点を有する成分を含む軽質のサイクルオイルと組み合わせることもできる。
【００３１】
潤滑油用ベースストックを製造するための（または燃料と潤滑油用ベースストックの両方を製造するための）最初のフィード原料は、蒸留して、各種の留分を形成させることが可能である。従来からのグループＩの潤滑油の製造のための好適な留分としては、減圧ガスオイル留分、脱アスファルト化オイル留分、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００３２】
フィードストックの減圧蒸留で形成される一つの留分は、減圧ガスオイル留分であって、少なくとも約６５０゜Ｆ（３４３℃）、または少なくとも約７００゜Ｆ（３７１℃）〜約１１００゜Ｆ（５９３℃）以下、または約１０００゜Ｆ（５３８℃）以下、または約９００゜Ｆ（４８２℃）以下の（先に述べたような）沸点範囲を有する、留出留分に相当する。減圧ガスオイル留分は、溶剤処理して、グループＩのベースストックを形成させるのに好適となりうる。場合によっては、より狭い範囲の減圧ガスオイル留分を使用してもよく、たとえば、少なくとも約７５０゜Ｆ（３９９℃）、または少なくとも約８００゜Ｆ（４２７℃）、または少なくとも約８５０゜Ｆ（４５４℃）の初留点および／またはＴ５沸点を有する、より狭い留分である。
【００３３】
フィードストックの減圧蒸留の際に形成されるまた別の留分が、塔底物の部分である。この塔底物の部分には、アスファルテンも含めて、各種のタイプの分子が含まれている可能性がある。アスファルテンを、塔底物の部分の残りの部分から分離させるには、溶剤脱アスファルト化法を使用することができる。その結果、アスファルトまたはアスファルテン留分と脱アスファルト化された塔底物留分とが得られ、後者は、グループＩのベースストックを製造するのに適している。
【００３４】
溶剤脱アスファルト化法は、溶剤抽出処理法である。典型的な溶剤としては、１分子あたり約３〜約６個の炭素を含むアルカンまたはその他の炭化水素が挙げられる。好適な溶剤の例としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブテン、およびｎ−ペンタンが挙げられる。別な方法として、他のタイプの溶剤、たとえば超臨界流体を使用するが適している場合もあり得る。溶剤脱アスファルト化の際には、フィード原料部分を溶剤と混合する。その溶剤に可溶性の、フィード原料の部分が抽出され、溶剤に対して難溶性または不溶性である残油が残る。典型的な溶剤脱アスファルト化条件には、フィードストック留分を溶剤と、約（１：２）から約（１：１０）、たとえば約（１：８）以下までの重量比で混合する工程が含まれる。典型的な溶剤脱アスファルト化温度は、約４０℃〜約１５０℃の範囲である。溶剤脱アスファルト化の際の圧力は、約５０ｐｓｉｇ（３４５ｋＰａｇ）〜約５００ｐｓｉｇ（３４４７ｋＰａｇ）とすることができる。
【００３５】
溶剤を用いて抽出された脱アスファルト化フィードストックの部分は、多くの場合、脱アスファルト化オイルと呼ばれる。各種の態様において、減圧蒸留からの塔底物が、溶剤脱アスファルト化装置へのフィード原料として使用することが可能であり、溶剤を用いて抽出された部分もまた、脱アスファルト化塔底物と呼ばれることもあり得る。溶剤脱アスファルト化処理からの脱アスファルト化オイルの収率は、各種の因子、たとえばフィードストックの素性、溶剤のタイプ、および溶剤抽出条件などに依存して、変化する。より低い分子量の溶剤、たとえばプロパンでは、ｎ−ペンタンの場合に比較して、脱アスファルト化オイルの収率が低くなるであろうが、その理由は、短鎖のアルカンの中に可溶性の塔底物留分が少ないからである。しかしながら、プロパンによる脱アスファルト化から得られた脱アスファルト化オイルは、典型的には品質が高く、そのため、脱アスファルト化オイルを使用する選択肢が拡張されることになる。典型的な脱アスファルト化条件下では、温度を高くすると、通常は、収率が下がるが、その一方で、そのようにして得られる脱アスファルト化オイルの品質は向上する。各種の実施態様において、溶剤脱アスファルト化からの脱アスファルト化オイルの収率は、脱アスファルト化処理にかけたフィード原料の約８５重量％以下、または約７５重量％以下とすることができる。溶剤脱アスファルト化条件を選択して、脱アスファルト化オイルの収率が、少なくとも約６５重量％、たとえば少なくとも約７０重量％、または少なくとも約７５重量％となるようにするのが好ましい。溶剤脱アスファルト化操作から得られる脱アスファルト化塔底物を、次いで、溶剤処理のために、減圧蒸留ユニットからの高沸点部分と組み合わせる。
【００３６】
脱アスファルト化処理の後の、脱アスファルト化残油の収率は、典型的には、脱アスファルト化処理にかけたフィード原料の少なくとも約１５重量％であるが、好ましくは約３５重量％以下、たとえば約３０重量％以下、または２５重量％以下である。脱アスファルト化の残油は、たとえば、各種のグレードのアスファルトを製造するのに使用することができる。
【００３７】
グループＩのベースストックの製造の一部として、減圧ガスオイルおよび／または脱アスファルト化塔底物に対して、二つのタイプの溶剤処理を実施することができる。第一のタイプの溶剤処理は、芳香族化合物含量および／または極性の分子の量を低下させるための溶剤抽出である。その溶剤抽出処理は、芳香族成分を選択的に溶解させて、芳香族化合物リッチなエクストラクト相を形成させ、その一方で、よりパラフィニックな成分を芳香族化合物プアなラフィネート相の中に残す。ナフテン類は、エクストラクト相とラフィネート相との間に分散される。溶剤抽出のための典型的な溶剤としては、フェノール、フルフラール、およびＮ−メチルピロリドンが挙げられる。溶剤対オイルの比率、抽出温度、および溶剤を用いて抽出される留出物の接触方法を調節することによって、エクストラクト相とラフィネート相との間での、分離度を調節することができる。各種の都合の良いタイプの液／液抽出機、たとえば対向流の液／液抽出機を使用することができる。その脱アスファルト化塔底物中の芳香族化合物の初期濃度に応じて、そのラフィネート相は、約５重量％〜約２５重量％の芳香族化合物含量を有することができる。典型的なフィード原料では、その芳香族化合物含量は、少なくとも約１０重量％となるであろう。
【００３８】
いくつかの態様においては、脱アスファルト化塔底物留分と減圧ガスオイル留分とを、同時に溶剤処理することができる。別な方法として、異なった留分を別々に溶剤処理して、異なったタイプの潤滑油ベースオイルを容易に形成させるようにすることも可能である。たとえば、減圧ガスオイル留分を溶剤抽出し、次いで溶剤脱ろうして、より低粘度のグループＩのベースオイルを形成させ、その一方で、脱アスファルト化の塔底物留分を、溶剤処理して、従来からのブライトストックを形成させることもできる。言うまでもないことであるが、２種以上のグループＩのベースオイルおよび／またはブライトストックが望まれる場合には、複数の減圧ガスオイル留分および／または脱アスファルト化オイル留分を別々に溶剤処理することもできる。
【００３９】
溶剤抽出からのラフィネートは、場合によっては、だが好ましくは、低抽出とする。そのような、任意の態様においては、ラフィネートの収率を増大または最大化させると共に、フィード原料からの最低品質の分子の大部分を残留させるようにして、抽出を実施する。ラフィネートの収率は、抽出条件を調節し、たとえば溶剤対オイルの処理比を下げたり、および／または抽出温度を下げたりすることにより、増大または最大化させることができる。溶剤抽出ユニットからのラフィネートは、次いで、溶剤脱ろう条件下で溶剤脱ろうして、そのラフィネートから、硬質のろうを除去することができる。
【００４０】
溶剤脱ろうには、典型的に、溶剤抽出ユニットからのラフィネートフィード原料と冷却した脱ろう溶剤とを混合して、オイル−溶剤の溶液を形成させることが含まれる。その後で、沈殿したろうを、たとえば、濾過によって分離する。温度および溶剤を選択して、冷却溶剤によってオイルが溶解されると同時に、ろうが沈殿するようにする。
【００４１】
好適な溶剤脱ろう処理の一例では、クーリングタワーを使用し、溶剤を予冷し、クーリングタワーの高さ方向の数点で、漸増的に添加する。冷却ステップの際にオイル−溶剤の混合物を撹拌して、予冷された溶剤とオイルとが実質的に瞬間的に混合できるようにする。クーリングタワーの長さ方向で漸増的に予冷された溶剤を添加して、平均冷却速度が、１０゜Ｆ／分以下、通常は約１〜約５゜Ｆ／分の間に保持されるようにする。クーリングタワーの中でのオイル−溶剤／析出ろう混合物の最終温度は通常、０〜５０゜Ｆ（−１７．８〜１０℃）の間となるであろう。次いでその混合物を表面かき取り冷却器に送り、混合物から、沈殿したろうを分離することができる。
【００４２】
代表的な脱ろう溶剤は、３〜６個の炭素原子を有する脂肪族ケトンたとえば、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトン、低分子量の炭化水素たとえば、プロパンおよびブタン、ならびにそれらの混合物である。それらの溶剤は、他の溶剤たとえば、ベンゼン、トルエン、またはキシレンと混合してもよい。
【００４３】
添加される溶剤の量は、一般的に、脱ろう温度および（１．５／１）から（５／１）までの溶剤／オイル容量比で、（５／１）から（２０／１）までの範囲の間の液／固重量比が得られるに十分な量となるであろう。溶剤脱ろうされるオイルは、典型的には中間的な流動点に達するまで、好ましくは約＋１０℃未満、たとえば約５℃未満、または約０℃未満になるまで脱ろうされる。そのようにして得られた脱ろうされたベースストックは、１種または複数のタイプのグループＩのベースオイルを形成させるために使用するのに好適となり得る。溶剤脱ろうされたオイルの中の芳香族化合物含量は、典型的には、１０重量％よりも高くなるであろう。さらに、溶剤脱ろうされたオイルの硫黄含量は、典型的には、３００ｗｐｐｍよりも高くなるであろう。
【００４４】
上述の溶剤処理ステップのいずれかの前または後のいずれかで、そのフィードストックを水素化処理して（ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｅｄまたはｈｙｄｒｏｐｒｏｃｅｓｓｅｄ）、そのベースストックの硫黄含量を低減させることもまた可能である。従来からのグループＩのベースストックを製造するためのいくつかのフィード原料は、少なくとも１０００ｗｐｐｍの硫黄、または少なくとも２０００ｗｐｐｍ、または少なくとも４０００ｗｐｐｍ、または少なくとも１０，０００ｗｐｐｍ、または少なくとも約２０，０００ｗｐｐｍの初期硫黄含量を有していてもよい。水素化処理を使用して、そのようにして得られる従来からのグループＩのベースストックの硫黄含量を、約１０００ｗｐｐｍ以下、または約５００ｗｐｐｍ以下、または約１００ｗｐｐｍ以下にまで低減させることができる。場合によっては、しかし好ましくは、その水素化処理が、そのようにして得られる水素化処理したベースストック中に、少なくとも約１０重量％、または少なくとも約１５重量％、または少なくとも約２０重量％、または少なくとも約２５重量％、または少なくとも約３０重量％、たとえば最高約５０重量％まで、または最高約７０重量％までの芳香族化合物を保持することができる。
【００４５】
グループＩのベースストックはさらに、溶剤抽出ユニットからのラフィネートを触媒脱ろうさせることによっても形成させることができる。適切な脱ろう触媒としては、モレキュラーシーブ、たとえば結晶性アルミノシリケート（ゼオライト）を挙げることができる。好適な脱ろう触媒の例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない：ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ゼオライトベータ、またはそれらの組合せ。グループＩのベースストックを製造するには、ＺＳＭ−５をベースとする触媒が好ましい。各種の実施態様において、それらの脱ろう触媒に、場合によっては、金属の水素添加成分をさらに含んでいてもよい。その金属の水素添加成分は、典型的には、第ＶＩ族および／または第ＶＩＩＩ族の金属である。好ましくは、その金属の水素添加成分を、非貴金属の第ＶＩＩＩ族金属と第ＶＩ族金属との組合せとすることができる。好適な組合せとしては、Ｎｉ、Ｃｏ、またはＦｅとＭｏまたはＷとの組合せ、好ましくはＮｉとＭｏまたはＷとの組合せが挙げられる。
【００４６】
その金属が、非貴金属の第ＶＩＩＩ族金属と第ＶＩ族金属との組合せであるような実施態様では、金属を組み合わせた量を、０．５重量％〜４０重量％、または２重量％〜３５重量％、または５重量％〜３０重量％とすることができる。
【００４７】
本明細書の開示に従うプロセスにおいて有用な脱ろう触媒には、バインダーをさらに含んでいてもよい。バインダーを使用して配合された触媒の中のゼオライトの量は、バインダーとゼオライトを合計した重量に対して、約３０重量％のゼオライト〜９０重量％のゼオライトとすることができる。ゼオライトの量は、バインダーとゼオライトを合計した重量の、好ましくは少なくとも約５０重量％、たとえば少なくとも約６０重量％、または約６５重量％〜約８０重量％である。
【００４８】
ゼオライトはバインダーと、各種都合の良い方法で組み合わせることができる。たとえば、結合触媒は、ゼオライトとバインダー共に粉体から出発して、水を添加することによってそれらの粉体を組み合わせてペースト化して混合物を形成させ、次いでその混合物を押出成形して、所望のサイズの結合触媒とすることにより、製造することができる。押出成形助剤をさらに使用して、ゼオライトとバインダーとの混合物の押出成形の流動性を改良することもできる。
【００４９】
効果的な脱ろう条件としては、少なくとも約５００゜Ｆ（２６０℃）、または少なくとも約５５０゜Ｆ（２８８℃）、または少なくとも約６００゜Ｆ（３１６℃）、または少なくとも約６５０゜Ｆ（３４３℃）の温度を挙げることができる。それらに代えて、温度を、約８００゜Ｆ（４２７℃）以下、または７５０゜Ｆ（３９９℃）以下、または約７００゜Ｆ（３７１℃）以下、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）以下とすることもできる。たとえば、脱ろう温度を、約６００゜Ｆ（３１６℃）〜約７５０゜Ｆ（３９９℃）、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）〜約７５０゜Ｆ（３９９℃）、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）〜約７２５゜Ｆ（３８５℃）、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）〜約７００゜Ｆ（３７１℃）、または約６７５゜Ｆ（３５７℃）〜約７５０゜Ｆ（３９９℃）、または約７００゜Ｆ（３７１℃）〜約７５０゜Ｆ（３９９℃）とすることも可能である。その圧力は、少なくとも約２５０ｐｓｉｇ（１．８ＭＰａ）、または少なくとも約５００ｐｓｉｇ（３．４ＭＰａ）、または少なくとも約７５０ｐｓｉｇ（５．２ＭＰａ）、または少なくとも約１０００ｐｓｉｇ（６．９ＭＰａ）とすることができる。それに代えて、その圧力を、約５０００ｐｓｉｇ（３４．６ＭＰａ）以下、または約３０００ｐｓｉｇ（２０．７ＭＰａ）以下、または約１５００ｐｓｉｇ（１０．３ＭＰａ）以下、または約１２００ｐｓｉｇ（８．２ＭＰａ）以下、または約１０００ｐｓｉｇ（６．９ＭＰａ）以下、または約８００ｐｓｉｇ（５．５ＭＰａ）以下とすることも可能である。その液の時間当たりの空間速度（ＬＨＳＶ）は、少なくとも約０．５ｈｒ−１、または少なくとも約１．０ｈｒ−１、または少なくとも約１．５ｈｒ−１とすることができる。それに代えて、ＬＨＳＶを、約１０．０ｈｒ−１以下、または約５．０ｈｒ−１以下、または約３．０ｈｒ−１以下、または約２．０ｈｒ−１以下とすることも可能である。処理ガス速度は、少なくとも約５００ｓｃｆ／ｂｂｌ（８９Ｎｍ３／ｍ３）、少なくとも約７５０ｓｃｆ／ｂｂｌ（１３４Ｎｍ３／ｍ３）、または少なくとも約１０００ｓｃｆ／ｂｂｌ（１７８Ｎｍ３／ｍ３）とすることができる。それに代えて、処理ガス速度を、約１００００ｓｃｆ／ｂｂｌ（１７８１Ｎｍ３／ｍ３）以下、または約６０００ｓｃｆ／ｂｂｌ（１０６９Ｎｍ３／ｍ３）以下、または約４０００ｓｃｆ／ｂｂｌ（７１２Ｎｍ３／ｍ３）以下、または約２０００ｓｃｆ／ｂｂｌ（３５６Ｎｍ３／ｍ３）以下、または約１５００ｓｃｆ／ｂｂｌ（２６７Ｎｍ３／ｍ３）以下とすることもまた可能である。
【００５０】
高粘度のベースストックを形成させるための反応
グループＩのベースストック（場合によっては、拡張された粘度指数のグループＩのベースストックも含む）の中に見出される成分の分子量を増大させるために使用することが可能な、各種の化学的な選択肢が存在する。好適な反応の例としては、以下の反応が挙げられるが、これらに限定される訳ではない：たとえばオレフィンのオリゴマー化、Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔ芳香族アルキル化、ペルオキシドによるラジカルカップリング、または硫黄を使用した触媒作用によるカップリング。一般的には、より高い温度の反応条件の方が、反応速度を高くすることができるが、その一方で、反応時間を長くすると、カップリングされた反応生成物の収率を改良することができる。
【００５１】
図１に、ペルオキシド触媒を使用したラジカルカップリングによる、複数の化合物をカップリングさせるための一般的なスキームの例を示す。図１に示した反応は、一例として示したものであって、特定の反応部位や生成物を表そうとしたものではない。図１に見られるように、ペルオキシドの存在に化合物を暴露させると、その結果として、ラジカルが生成する。そのラジカル化合物は、反応性が高くなり、他の化合物と容易にカップリングすることが可能となる。ペルオキシドは、本明細書における触媒とみなされるかもしれないが、そのペルオキシドは、反応の際にペルオキシドから二つのアルコールに転換されることに注意されたい。
【００５２】
潤滑油の沸点範囲の分子を用いたラジカルカップリング反応の、同様の模式的な例を図２に示す。図１に示した反応は、一例として示したものであって、特定の反応部位や生成物を表そうとしたものではない。図２の反応例にも見られるように、ペルオキシドを使用したラジカルカップリングを使用して、二つの潤滑油の沸点範囲の分子を共にカップリングさせて、より大きな化合物を生成させることができる。潤滑油の沸点範囲のフィード原料、たとえばグループＩの潤滑油用ベースストックの一部を、より高い分子量の化合物に転換させることによって、高粘度の潤滑油用ベースストックを製造することが可能であるということが発見された。
【００５３】
図２に示した反応スキームにおいては、ジアルキルペルオキシドがペルオキシド源として使用されている。各種の都合のよいジアルキルペルオキシドを使用することができる。場合によっては、そのペルオキシドの中のアルキル基がそれぞれ、少なくとも３個の炭素、または少なくとも４個の炭素、または少なくとも５個の炭素を含んでいてもよい。いくつかの態様においては、そのペルオキシドが、三級炭素のところでアルキル基の一方または両方と結合していてもよい。たとえば、そのアルキル基の一方または両方が、ｔ−ブチル（三級ブチル）基であってもよい。カップリング反応を容易とするために、フィードストックを、（フィードストックの重量に対して）５重量％〜８０重量％、または５重量％〜７０重量％、または５重量％〜６０重量％、または５重量％〜５０重量％、または５重量％〜４０重量％、または５重量％〜３０重量％、または５重量％〜２０重量％、または１０重量％〜８０重量％、または１０重量％〜７０重量％、または１０重量％〜６０重量％、または１０重量％〜５０重量％、または１０重量％〜４０重量％、または１０重量％〜３０重量％、または１０重量％〜２０重量％、または１５重量％〜８０重量％、または１５重量％〜７０重量％、または１５重量％〜６０重量％、または１５重量％〜５０重量％、または１５重量％〜４０重量％、または１５重量％〜３０重量％、または２０重量％〜８０重量％、または２０重量％〜７０重量％、または２０重量％〜６０重量％、または２０重量％〜５０重量％、または２０重量％〜４０重量％、または２０重量％〜３０重量％、または２５重量％〜８０重量％、または２５重量％〜７０重量％、または２５重量％〜６０重量％、または２５重量％〜５０重量％、または２５重量％〜４０重量％、または３０重量％〜８０重量％、または３０重量％〜７０重量％、または３０重量％〜６０重量％、または３０重量％〜５０重量％、または３０重量％〜４０重量％のジアルキルペルオキシドと混合することが可能である。フィードストックは、ジアルキルペルオキシドに対して、都合の良い時間、たとえば約１０分間〜約１０時間の間、暴露させることができる。フィードストックをジアルキルペルオキシドに暴露させる際の温度は、約５０℃〜約３００℃、好ましくは約１２０℃〜約２６０℃、場合によっては少なくとも約１４０℃および／または場合によっては約２３０℃以下とすることができる。上述の時間および温度の条件は、バッチ操作の場合のものであるが、当業者ならば、適切な流速／滞留時間／温度を選択することによって、連続流動式の反応スキームとして、この反応を適用することが容易に可能であるということに注目されたい。米国特許第４，９１３，７９４号明細書に記載されている反応器の構成および温度／空間速度は、高粘度、高品質のベースストックを生成させるために使用可能な、また別な条件例を提供している（この特許を、反応器の構成、温度、および空間速度に関連して、参考として引用し本明細書に組み入れたものとする）。
【００５４】
図３〜５は、他のタイプの反応スキームの例を模式的に示しているが、それに含まれている例は、硫酸を用いた芳香族のカップリング（図３）、シュウ酸、ホルムアルデヒド、または硫黄を用いた芳香族のカップリング（図４）、および担持された（貴）金属を用いたモレキュラーシーブ触媒の存在下での芳香族のアルキル化反応（図５）である。図３〜５に示された反応はすべて、例として挙げたものであって、これらの反応メカニズムは、当業者には一般的に公知である。図３に示したような、硫酸を使用したカップリングは、一般的には、１５０℃〜２５０℃の間の温度、および約１００ｐｓｉｇ（０．７ＭＰａｇ）〜１０００ｐｓｉｇ（７ＭＰａｇ）の間の圧力で実施することができる。図４に示したような、硫黄またはカルボニル基を含む有機化合物を使用したカップリングは、一般的には、１００℃〜２００℃の間の温度および／または一般的なＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔアルキル化反応に適した温度で実施することができる。その反応に触媒作用を与えるために、その反応環境の中に追加の酸を導入することもまた可能である。好適な酸としては、たとえば、従来からのＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔアルキル化反応に適した触媒が挙げられる。担持された金属を含むモレキュラーシーブの存在下における芳香族アルキル化反応もまた、従来から公知のプロセスである。図５には、Ｐｔ／ＭＣＭ−２２触媒の存在下で実施した芳香族アルキル化反応の例を示しているが、各種の都合の良い従来からの芳香族アルキル化触媒を使用することもできる。
【００５５】
図１〜５に示した反応メカニズムにはすべて、高い温度と、ペルオキシド触媒、酸性触媒、および／または酸性の反応環境の存在とが含まれていることに注目されたい。図１〜５に示したものと同様な条件下で起こすことが可能なさらなる反応は、オレフィンのオリゴマー化反応であって、そこでは、フィード原料の中の二つのオレフィン含有化合物がカップリングされて、単一の、より大きなオレフィン含有化合物が生成する。オレフィンのオリゴマー化反応の一例を、図６に示す。場合によっては、グループＩのベースストックの生成に好適なフィード原料および／またはグループＩのベースストックが、十分な量のオレフィン含有化合物を含んでいるような場合には、オレフィンのオリゴマー化反応を、高粘度のベースストックを形成させるための主たるカップリング反応メカニズムとして使用することも可能である。
【００５６】
グループＩのベースストックをカップリング反応に暴露させた後で生成する反応生成物は、望ましい性質を有する高粘度のベースストックに相当させることが可能であるか、あるいは場合によっては、さらなる水素化処理を使用して、その高粘度のベースストックの性質を改良することも可能である。一例として、そのカップリング反応がペルオキシド触媒をベースとするような態様においては、そのカップリング反応が、反応生成物の中に追加の酸素ヘテロ原子を導入する可能性がある。水素化処理の前には、酸素ヘテロ原子が存在しているために、高粘度のベースストックの反応生成物の性質が、あまり好ましくない状態になっている可能性がある。高粘度のベースストックを水素化処理することによって、酸素ヘテロ原子を除去することができ、それによって、性質が改良される。
【００５７】
図７は、本明細書に記載の高粘度のベースストックを製造するのに適した反応系の一例を示している。図７において、グループＩのベースストック（または、拡張された粘度指数のグループＩのベースストック）の最初のフィード原料７０５を、カップリング反応ステージ７１０、たとえばペルオキシド触媒の存在下にカップリングさせるための反応ステージの中に通す。そのカップリングステージからの流出物７１５を、分留器７２０、たとえば減圧蒸留カラムの中に通す。分留器７２０は、そのカップリング流出物７１５を分離して、複数の製品、たとえば１種または複数のライトニュートラル製品７３２、１種または複数のヘビーニュートラル製品７３４、およびブライトストック製品７３６とすることができる。場合によっては、ブライトストック製品７３６の一部を、さらなる処理をすることなく、使用することも可能である。ブライトストック製品の残りの部分７３８を、次いで、７４０で触媒処理することができる。触媒処理７４０としては、水素化処理、触媒脱ろう処理、および／または水素化精製の一つまたは複数を挙げることができる。触媒的に処理された流出物７４５は、次いで、７５０で分離されて、少なくとも燃料沸点範囲の製品７５２と高粘度のベースストック製品７５５とが形成される。その燃料沸点範囲の製品は、約７５０゜Ｆ（３９９℃）以下、または約７００゜Ｆ（３７１℃）以下、または約６５０゜Ｆ（３４３℃）以下の、Ｔ９５沸点を有することができる。場合によっては、複数の燃料沸点範囲の製品７５２を形成させることも可能であるが、その追加の燃料沸点範囲の製品は、ナフサ沸点範囲の製品、灯油沸点範囲の製品、および／または追加のより低い沸点範囲のディーゼル製品に相当する。
【００５８】
いくつかのフィード原料では、カップリングされた流出物を、触媒処理ステージ７４０に通さなくても、本明細書に記載の高粘度のベースストックを製造することが可能となることに注目されたい。たとえば、ラフィネートの水素化転化流出物を含むフィード原料は、十分に低い芳香族化合物含量しか有していないので、潜在的には、そのカップリングされた流出物を触媒処理する必要性が回避される。
【００５９】
触媒処理条件
カップリング反応の後で、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、場合によっては、しかし好ましくは、触媒的に処理して、そのベースストックの性質を改良することができる。その任意工程の触媒処理としては、水素化処理、触媒脱ろう処理、および／または水素化精製の一つまたは複数を挙げることができる。２種以上のタイプの触媒処理が実施されるような態様においては、第一のタイプの触媒処理からの流出物を、場合によっては、第二のタイプの触媒処理の前に、分離させることができる。たとえば、水素化処理または水素化精製処理の後に、気液分離を実施して、生成している可能性のある、ライトエンド、Ｈ２Ｓ、および／またはＮＨ３を除去することもできる。
【００６０】
典型的には、水素化処理を使用して、フィード原料の硫黄、窒素、および芳香族の含量を低減させる。フラッシュ分離器からの原油の重質部分を水素化処理するために使用される触媒としては、従来からの水素化用触媒たとえば、少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族非貴金属（ＩＵＰＡＣ周期律表の第８〜１０列）、好ましくはＦｅ、Ｃｏ、および／またはＮｉ、たとえばＣｏおよび／またはＮｉ；ならびに少なくとも１種の第ＶＩ族金属（ＩＵＰＡＣ周期律表の第６列）、好ましくはＭｏおよび／またはＷを含むものが挙げられる。そのような水素化用触媒は、場合によっては、遷移金属のスルフィドを含み、それらは、耐火性のサポート（ｓｕｐｐｏｒｔ）またはキャリヤ（ｃａｒｒｉｅｒ）たとえばアルミナおよび／またはシリカの上に、含浸されるか、または分散される。それらのサポートまたはキャリヤそのものは、典型的には、顕著もしくは測定可能なほどの触媒活性は有していない。実質的にキャリヤフリーまたはサポートフリーの触媒（一般的にバルク触媒と呼ばれている）は、一般的には、それらの担持された相当物よりも高い容積活性を有している。
【００６１】
それらの触媒は、バルクの形態、または担持された形態のいずれであってもよい。アルミナおよび／またはシリカに加えて、その他の好適なサポート／キャリヤ物質としては、ゼオライト、チタニア、シリカ−チタニア、およびチタニア−アルミナなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。好適なアルミナは、多孔質アルミナ、たとえばガンマまたはエータアルミナで、以下の物性を有するものである：平均細孔径が、５０〜２００Å、または７５〜１５０Å；表面積が、１００〜３００ｍ２／ｇ、または１５０〜２５０ｍ２／ｇ；そして細孔容積が、０．２５〜１．０ｃｍ３／ｇ、または０．３５〜０．８ｃｍ３／ｇ。より一般的には、従来からの方法で、留出物（潤滑油ベースオイルを含む）の沸点範囲のフィード原料を水素化処理するのに適した触媒のために各種都合の良い細孔径、形状、および／または細孔径分布を使用すればよい。一つまたは複数の反応容器において、２種以上のタイプの水素化用触媒を使用することができるということも、本発明の開示の範囲の内である。
【００６２】
酸化物の形態にある少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族の非貴金属を、典型的には、約２重量％〜約４０重量％、好ましくは約４重量％〜約１５重量％の範囲の量で存在させることができる。酸化物の形態にある少なくとも１種の第ＶＩ族金属を、好ましくは担持触媒として、典型的には、約２重量％〜約７０重量％の範囲内、約６重量％〜約４０重量％または約１０重量％〜約３０重量％の範囲内の量で存在させることができる。これらの重量パーセントは、触媒の全重量を規準にしたものである。好適な金属触媒には、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、またはチタニアの上に、コバルト／モリブデン（１〜１０％の酸化物としてのＣｏ、１０〜４０％の酸化物としてのＭｏ）、ニッケル／モリブデン（１〜１０％の酸化物としてのＮｉ、１０〜４０％の酸化物としてのＣｏ）、またはニッケル／タングステン（１〜１０％の酸化物としてのＮｉ、１０〜４０％の酸化物としてのＷ）が含まれる。
【００６３】
水素化処理は、水素の存在下に実施される。したがって、水素のストリームが、その中に水素化用触媒が配置されている、容器または反応ゾーンまたは水素化処理ゾーンの中に、フィードまたは注入される。水素（水素「処理ガス」の中に含まれる）が、反応ゾーンの中に供給される。処理ガス（本開示においてはこの様に呼ぶ）は、純粋な水素または水素含有ガスのいずれであってもよいが、後者は、目的としている反応をさせるのに十分な量で水素を含み、場合によっては１種または複数の他のガス（たとえば、窒素および軽質炭化水素たとえばメタン）を含むガスであって、反応物または生成物のいずれに対しても、妨害作用を及ぼしたり影響を与えたりすることがない、ガスのストリームである。不純物、たとえばＨ２ＳおよびＮＨ３は望ましいものではなく、典型的には、反応器に通すより前に処理ガスから除去される。反応ステージに導入される処理ガスのストリームは、好ましくは少なくとも約５０容積％、より好ましくは少なくとも約７５容積％の水素を含むであろう。
【００６４】
水素は、約１００ＳＣＦ／Ｂ（フィード原料１バレルあたりの標準立方フィートの水素）（１７Ｎｍ３／ｍ３）〜約１５００ＳＣＦ／Ｂ（２５３Ｎｍ３／ｍ３）の速度で供給することができる。約２００ＳＣＦ／Ｂ（３４Ｎｍ３／ｍ３）〜約１２００ＳＣＦ／Ｂ（２０２Ｎｍ３／ｍ３）の範囲で水素を供給するのが好ましい。水素は、水素化処理反応器および／または反応ゾーンに入るフィード原料に併行流的に供給するか、または別のガス導管を通して水素化処理ゾーンに別途に供給することができる。
【００６５】
水素化処理条件としては、以下の条件が挙げられる：温度が、２００℃〜４５０℃、または３１５℃〜４２５℃；圧力が、２５０ｐｓｉｇ（１．８ＭＰａｇ）〜５０００ｐｓｉｇ（３４．６ＭＰａｇ）または３００ｐｓｉｇ（２．１ＭＰａｇ）〜３０００ｐｓｉｇ（２０．８ＭＰａｇ）；時間基準の液空間速度（ＬＨＳＶ）が、０．１ｈｒ−１〜１０ｈｒ−１；および水素処理速度が、２００ｓｃｆ／Ｂ（３５．６ｍ３／ｍ３）〜１０，０００ｓｃｆ／Ｂ（１７８１ｍ３／ｍ３）、または５００（８９ｍ３／ｍ３）〜１０，０００ｓｃｆ／Ｂ（１７８１ｍ３／ｍ３）。
【００６６】
それに加えるか、またはその代わりとして、高粘度のベースストック予定物を、触媒脱ろう条件下に暴露させることも可能である。触媒脱ろう法を使用して、高粘度のベースストックの冷時流動性を改良することが可能であり、そして潜在的には、いくらかの、ヘテロ原子を除去したり、芳香族を飽和させたりすることも可能である。適切な脱ろう触媒としては、モレキュラーシーブ、たとえば結晶性アルミノシリケート（ゼオライト）を挙げることができる。一つの実施態様においては、そのモレキュラーシーブが、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ゼオライトベータ、またはそれらの組合せ、たとえばＺＳＭ−２３および／またはＺＳＭ−４８、またはＺＳＭ−４８および／またはゼオライトベータを含むか、それらから実質的になるか、またはそれらであってよい。場合によっては、しかし好ましくは、クラッキングによってではなく、異性化による脱ろうが選択的に行われるモレキュラーシーブ、たとえばＺＳＭ−４８、ゼオライトベータ、ＺＳＭ−２３、またはそれらの組合せを使用するのがよい。それに加えるか、またはその代わりとして、そのモレキュラーシーブが、１０員環の１−Ｄモレキュラーシーブを含むか、それから実質的になるか、またはそれであってよい。例としては、ＥＵ−１、ＺＳＭ−３５（または、フェリエライト）、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−５７、ＮＵ−８７、ＳＡＰＯ−１１、ＺＳＭ−４８、ＺＳＭ−２３、およびＺＳＭ−２２が挙げられる。好ましい物質は、ＥＵ−２、ＥＵ−１１、ＺＢＭ−３０、ＺＳＭ−４８、またはＺＳＭ−２３である。ＺＳＭ−４８が最も好ましい。シリカ対アルミナの比が約（２０：１）から約（４０：１）までで、ＺＳＭ−２３構造を有するゼオライトは、時には、ＳＳＺ−３２とも呼ばれるので、注意されたい。上記の物質と等構造であるその他のモレキュラーシーブとしては、テータ−１、ＮＵ−１０、ＥＵ−１３、ＫＺ−１、およびＮＵ−２３が挙げられる。場合によっては、しかし好ましくは、その脱ろう触媒に、モレキュラーシーブのためのバインダー、たとえばアルミナ、チタニア、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、またはそれらの組合せ、たとえばアルミナおよび／もしくはチタニア、またはシリカおよび／もしくはジルコニアおよび／もしくはチタニアが含まれているのがよい。
【００６７】
本明細書の開示に従う処理において使用される脱ろう触媒が、シリカ対アルミナの低い比率を有する触媒であるのが好ましい。たとえば、ＺＳＭ−４８の場合には、そのゼオライトの中のシリカ対アルミナの比率を、約（２００：１）未満、たとえば約（１１０：１）未満、または約（１００：１）未満、または約（９０：１）未満、または約（７５：１）未満とすることができる。各種の実施態様において、シリカ対アルミナの比率を、（５０：１）から（２００：１）まで、たとえば（６０：１）から（１６０：１）まで、または（７０：１）から（１００：１）までとすることができる。
【００６８】
各種の実施態様において、本明細書の開示に従う触媒には、金属の水素添加成分が含まれる。その金属の水素添加成分は、典型的には、第ＶＩ族および／または第ＶＩＩＩ族の金属である。その金属の水素添加成分が、第ＶＩＩＩ族の貴金属であるのが好ましい。その金属の水素添加成分が、Ｐｔ、Ｐｄ、またはそれらの混合物であるのが好ましい。それらに代わる好ましい実施態様においては、その金属の水素添加成分を、非貴金属の第ＶＩＩＩ族金属と第ＶＩ族金属との組合せとすることができる。好適な組合せとしては、Ｎｉ、Ｃｏ、またはＦｅとＭｏまたはＷとの組合せ、好ましくはＮｉとＭｏまたはＷとの組合せが挙げられる。
【００６９】
その金属の水素添加成分を、各種都合の良い方法で、触媒に添加すればよい。金属の水素添加成分を添加するための一つの方法が、初期湿潤法である。たとえば、ゼオライトとバインダーとを組み合わせた後で、その組み合わせたゼオライトとバインダーを、押出成形して触媒粒子とする。次いで、これらの触媒粒子を、好適な金属前駆体を含む溶液に暴露させる。別な方法として、イオン交換法によって金属を触媒に添加することも可能であるが、その場合には、押出成形をする前に、金属前駆体をゼオライトの混合物（またはゼオライトおよびバインダー）に添加する。
【００７０】
触媒の中の金属の量は、触媒を基準にして少なくとも０．１重量％、または触媒を基準にして、少なくとも０．１５重量％、または少なくとも０．２重量％、または少なくとも０．２５重量％、または少なくとも０．３重量％、または少なくとも０．５重量％とすることができる。触媒の中の金属の量は、触媒を基準にして２０重量％以下、または１０重量％以下、または５重量％以下、または２．５重量％以下、または１重量％以下とすることができる。その金属が、Ｐｔ、Ｐｄ、他の第ＶＩＩＩ族貴金属、またはそれらの組合せであるような実施態様では、金属の量を、０．１〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％、または０．２５〜１．８重量％、または０．４〜１．５重量％とすることができる。その金属が、非貴金属の第ＶＩＩＩ族金属と第ＶＩ族金属との組合せであるような実施態様では、金属を組み合わせた量を、０．５重量％〜２０重量％、または１重量％〜１５重量％、または２．５重量％〜１０重量％とすることができる。
【００７１】
脱ろう触媒にはさらに、バインダーを含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、その脱ろう触媒を、低表面積のバインダーを使用して配合することもできるが、ここで低表面積バインダーとは、１００ｍ２／ｇ以下、または８０ｍ２／ｇ以下、または７０ｍ２／ｇ以下の表面積を有するバインダーを表している。バインダーを使用して配合された触媒の中のゼオライトの量は、バインダーとゼオライトとを合計した重量に対して、約３０重量％のゼオライト〜９０重量％のゼオライトとすることができる。ゼオライトの量は、バインダーとゼオライトを合計した重量の、好ましくは少なくとも約５０重量％、たとえば少なくとも約６０重量％、または約６５重量％〜約８０重量％である。
【００７２】
ゼオライトはバインダーと、各種都合の良い方法で組み合わせることができる。たとえば、結合触媒は、ゼオライトとバインダー共に粉体から出発して、水を添加することによってそれらの粉体を組み合わせてペースト化して混合物を形成させ、次いでその混合物を押出成形して、所望のサイズの結合触媒とすることにより、製造することができる。押出成形助剤をさらに使用して、ゼオライトとバインダーとの混合物の押出成形の流動性を改良することもできる。触媒の中の骨格であるアルミナの量は、０．１〜３．３３重量％、または０．１〜２．７重量％、または０．２〜２重量％、または０．３〜１重量％の範囲とするのがよい。
【００７３】
サワー環境の中の触媒脱ろう処理域における工程条件は、次の通りである：温度が、２００〜４５０℃、好ましくは２７０〜４００℃；水素分圧が、１．８ＭＰａｇ〜３４．６ＭＰａｇ（２５０ｐｓｉｇ〜５０００ｐｓｉｇ）、好ましくは４．８ＭＰａｇ〜２０．８ＭＰａｇ；および水素循環速度が、３５．６ｍ３／ｍ３（２００ＳＣＦ／Ｂ）〜１７８１ｍ３／ｍ３（１０，０００ｓｃｆ／Ｂ）、好ましくは１７８ｍ３／ｍ３（１０００ＳＣＦ／Ｂ）〜８９０．６ｍ３／ｍ３（５０００ＳＣＦ／Ｂ）。さらに他の実施態様においては、以下の条件とすることができる：温度が、約６００゜Ｆ（３４３℃）〜約８１５゜Ｆ（４３５℃）の範囲；水素分圧が、約５００ｐｓｉｇ〜約３０００ｐｓｉｇ（３．５ＭＰａｇ〜２０．９ＭＰａｇ）；および水素処理ガス速度が、約２１３ｍ３／ｍ３〜約１０６８ｍ３／ｍ３（１２００ＳＣＦ／Ｂ〜６０００ＳＣＦ／Ｂ）。たとえば、サワー条件下で脱ろうステージを運転するのならば、これら後者の条件が適切となるであろう。ＬＨＳＶは、約０．２ｈ−１〜約１０ｈ−１、たとえば約０．５ｈ−１〜約５ｈ−１および／または約１ｈ−１〜約４ｈ−１とすることができる。
【００７４】
それに加えるか、またはその代わりとして、高粘度のベースストック予定物を、水素化精製条件または芳香族飽和条件下に暴露させることも可能である。水素化精製および／または芳香族飽和触媒としては、第ＶＩ族金属、第ＶＩＩＩ族金属、およびそれらの混合物を含む触媒を挙げることができる。一つの実施態様においては、好ましい金属として、強い水素添加機能を有する少なくとも１種の金属スルフィドが挙げられる。また別の実施態様においては、その水素化精製触媒には、第ＶＩＩＩ族貴金属、たとえばＰｔ、Ｐｄ、またはそれらの組合せを含むことも可能である。それらの金属の混合物は、金属触媒として存在させてもよいが、その場合、金属の量は、触媒を基準にして、約３０重量％以上である。好適な金属酸化物担体としては、低酸性の酸化物たとえばシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、またはチタニア、好ましくはアルミナが挙げられる。芳香族飽和のために好適な水素化精製触媒には、多孔質担体の上で比較的強い水素添加機能を有する少なくとも１種の金属が含まれるであろう。典型的な担体物質としては、非晶質または結晶質の酸化物物質たとえば、アルミナ、シリカ、およびシリカ−アルミナが挙げられる。それらの担体物質は、たとえばハロゲン化、特にフッ素化によって変性されていてもよい。触媒の金属含量は多くの場合、多くても、非貴金属の場合で、約２０重量パーセントである。一つの実施態様においては、好ましい水素化精製触媒には、Ｍ４１Ｓタイプまたはそのファミリーの触媒に属する、結晶性物質が含まれていてもよい。Ｍ４１Ｓファミリーの触媒は、高いシリカ含量を有するメソ細孔性の物質である。例を挙げれば、ＭＣＭ−４１、ＭＣＭ−４８、およびＭＣＭ−５０などがある。このタイプで好ましいものは、ＭＣＭ−４１である。芳香族飽和と水素化精製とで別の触媒を使用するのなら、芳香族飽和触媒は、芳香族飽和に対する活性および／または選択性に基づいて選択することができるし、その一方で、水素化精製触媒は、製品規格、たとえば製品の色相および多核芳香族の低減を改良するための活性に基づいて選択することができる。
【００７５】
水素化精製の条件としては、以下のものが挙げられる：温度が、約１２５℃〜約４２５℃、好ましくは約１８０℃〜約２８０℃；水素分圧が、約５００ｐｓｉｇ（３．４ＭＰａ）〜約３０００ｐｓｉｇ（２０．７ＭＰａ）、好ましくは約１５００ｐｓｉｇ（１０．３ＭＰａ）〜約２５００ｐｓｉｇ（１７．２ＭＰａ）；および液の時間当たりの空間速度が、約０．１ｈｒ−１〜約５ｈｒ−１ＬＨＳＶ、好ましくは約０．５ｈｒ−１〜約１．５ｈｒ−１。それに加えて、３５．６ｍ３／ｍ３〜１７８１ｍ３／ｍ３（２００ＳＣＦ／Ｂ〜１０，０００ＳＣＦ／Ｂ）の水素処理ガス速度を使用することができる。
【００７６】
高粘度ベースストックの性質
フィードストックをカップリング反応条件に暴露させた後、そして各種の任意の触媒処理をした後で、得られた流出物を分留して、少なくとも高粘度のベースストック製品を形成させることができる。その高粘度のベースストック製品は、各種の方法で特性分析をして、その組成物の新規な性能を立証することができる。
【００７７】
本明細書に記載されている実施例においては、カップリング反応からの流出物の分留は、カップリング反応からの反応生成物から親のフィード原料物質（より低い分子量）を分離するための分留に相当する。これは、短経路の単一ステージ減圧蒸留を使用するか、または各種その他の都合の良いタイプの、温度をベースとする分離器／分留器によって実施することができる。また別の分留の選択肢として、そのカップリングされた反応生成物をさらに分留して複数のベースストックを作り出す、たとえばそのカップリングされた反応生成物から、ヘビーニュートラルとブライトストック範囲の物質との両方を製造することができる。さらにまた別な選択肢としては、分留を実施して、そのカップリング反応生成物の内の最も軽質（すなわち、最も低分子量）の部分が、最初のフィード原料と共に分離されるようにすることも可能であろう。カップリングされた反応生成物から、このタイプの、より狭い留分をカットすることによって、そのカップリングされた反応生成物から、より高い粘度のベースストックを得ることが可能であるが、ただし収率低下という犠牲が発生する。
【００７８】
高粘度のベースストックを特性分析するための一つの直接的な方法は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を使用して、その高粘度のベースストックの分子量分布の特性分析をすることである。ＧＰＣは、高分子量のポリマーの特性分析に最も一般的に使用される技術である。しかしながら、本明細書に記載の高粘度のベースストックが、従来からのブライトストック（またはその他のグループＩのベースストック）に比較して分子量分布がより広いために、その差を明確にするには、ＧＰＣが便利となり得る。
【００７９】
ＧＰＣ（またはその他の各種の好都合な質量特性分析方法）によって求めることが可能な三つの特性は、多分散性、Ｍｗ、およびＭｎであり、これらは先に定義されている。
【００８０】
伝統的な平均重量に関しては、高粘度フィードストックは、６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）を有することができる。たとえば、その数平均分子量を、以下のようにすることができる：６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または６００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または６００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、または７００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または７００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または７００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、または８００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または８００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または８００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、または１１００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌ、または１１００ｇ／ｍｏｌ〜２５００ｇ／ｍｏｌ、または１１００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ。
【００８１】
それに加えるか、またはその代わりとして、高粘度のフィードストックは、９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。たとえば、その重量平均分子量を、以下のようにすることができる：９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜９０００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜８０００ｇ／ｍｏｌ、または９００ｇ／ｍｏｌ〜７０００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜９０００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜８０００ｇ／ｍｏｌ、または１０００ｇ／ｍｏｌ〜７０００ｇ／ｍｏｌ、または１２００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌ、または１２００ｇ／ｍｏｌ〜９０００ｇ／ｍｏｌ、または１２００ｇ／ｍｏｌ〜８０００ｇ／ｍｏｌ、または１２００ｇ／ｍｏｌ〜７０００ｇ／ｍｏｌ、または１５００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌ、または１５００ｇ／ｍｏｌ〜９０００ｇ／ｍｏｌ、または１５００ｇ／ｍｏｌ〜８０００ｇ／ｍｏｌ、または１５００ｇ／ｍｏｌ〜７０００ｇ／ｍｏｌ、または２０００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌ、または２０００ｇ／ｍｏｌ〜９０００ｇ／ｍｏｌ、または２０００ｇ／ｍｏｌ〜８０００ｇ／ｍｏｌ、または２０００ｇ／ｍｏｌ〜７０００ｇ／ｍｏｌ。
【００８２】
それに加えるか、またはその代わりとして、高粘度のベースストックは、従来からの溶剤処理法および／または触媒処理法によって形成されたベースストックに比較して、思いがけないことには、高い多分散度を有することができる。多分散度は、Ｍｗ／Ｍｎとして表すことができる。各種の態様において、そのフィードストックは、以下のような多分散度を有することができる：少なくとも１．４０、または少なくとも１．４５、または少なくとも１．５０、または少なくとも１．５５、または少なくとも１．６０、または少なくとも１．６５、または少なくとも１．７０、または少なくとも１．７５、または少なくとも１．８０、または少なくとも１．９０、および／または６．０以下、または５．０以下、または４．０以下。
【００８３】
上述の分子量的な性質に加えて、ＧＰＣを使用してさらに、サンプルの中の各種の成分の溶出時間に基づいて、高粘度のベースストックを、従来からのグループＩ、グループＩＩ、および／またはグループＩＩＩのベースストックから、定量的に区別することが可能である。ＧＰＣにおける溶出時間は、分子量に対して反比例するので、短い時間で出現するピークは、サンプルの中に、より重質の化合物が存在していることを実証している。鉱物質石油のフィード原料から形成された従来からのベースストックでは、２３分（これは、数平均分子量（Ｍｎ）約３０００ｇ／ｍｏｌに相当する）より前には、従来からのベースストックの０．５重量％未満しか溶出しない。このことは、鉱物質石油サンプルの性質を反映しており、それは、典型的には、３０００ｇ／ｍｏｌよりも大きな分子量を有する物質を、ほとんどまたは全く含んでいない。それとは対照的に、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、３０００ｇ／ｍｏｌよりも高い分子量（Ｍｎ）を有する物質を実質的に含んでいることが可能であって、たとえば高粘度のベースストックが、３０００ｇ／ｍｏｌよりも高い分子量を有する化合物を、少なくとも約５重量％、または少なくとも約１０重量％、または少なくとも約２０重量％、または少なくとも約３０重量％含んでいる。
【００８４】
組成的な差についての知見を得ることが可能な、また別な特性分析方法が、定量的１３Ｃ−ＮＭＲである。１３Ｃ−ＮＭＲを使用すると、２９〜３１ｐｐｍのところの特性ピークに基づいて、サンプルの中に存在しているイプシロン炭素の数を求めることができる。「イプシロン炭素」とは、炭化水素の中で、分岐（および／または官能基）から少なくとも炭素５個分だけ離れたところにある炭素を指している。したがって、イプシロン炭素の量は、組成物の中のどの程度が、ろう状の化合物に相当しているかの指標である。従来からの方法によって製造されたグループＩのベースストックでは、イプシロン炭素の量が、少なくとも約２５重量％〜２７重量％となり得る。このことは、典型的なグループＩのベースストック、特に溶剤処理法によって製造されたベースストックには、ろう状の化合物が高い割合で含まれているということを反映している。それとは対照的に、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、２３．５重量％以下、または２３．０重量％以下、または２２．５重量％以下、または２２．０重量％以下、または２１．５重量％以下のイプシロン炭素含量しか有していない。イプシロン炭素の量が少ないということは、カップリング反応を使用することによって、高粘度のベースストックのための、より大きな化合物が生成するということからは、予想もされないことである。いかなる特定の理論にも拘束されないとすると、思いがけないことには、高粘度のベースストックのイプシロン炭素含量が低いことが、思いがけないことには、有利な低温特性、たとえば流動点、曇り点、および低温粘度などに貢献している可能性があると考えられる。
【００８５】
思いがけない有利な低温特性の一例は、高粘度のベースストックにおける結晶化温度である。従来からのグループＩのブライトストックは、０℃〜−１０℃の間の結晶化温度しか有することかできなかったが、このことは、ある種の環境における使用に困難をもたらす可能性がある。それとは対照的に、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、−２５℃以下、または−３０℃以下、または−３５℃以下、または−４０℃以下、または−５０℃以下の結晶化温度を有することができる。
【００８６】
それに加えるか、またはその代わりとして、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、従来からの高粘度のベースストックよりも有利なガラス転移温度を有することができる。本明細書に記載の高粘度のベースストックは、−４０℃以下、または−５０℃以下、または−６０℃以下のガラス転移温度を有することができる。
【００８７】
本明細書に記載の高粘度のベースストックの組成物は、従来からのグループＩのベースストックとは明らかに異なっているものの、その高粘度のベースストックのいくつかの性質は、従来からのグループＩのベースストックと同様および／または同等に留まることが可能である。高粘度のベースストックの１５．６℃での密度を、たとえば０．８７ｇ／ｃｍ３〜０．９３ｇ／ｃｍ３とすることができるが、これは、従来からのグループＩのブライトストックでの密度と同様である。たとえば、その密度を、次のようにすることができる：０．８７ｇ／ｃｍ３〜０．９３ｇ／ｃｍ３、または０．８７ｇ／ｃｍ３〜０．９２ｇ／ｃｍ３、または０．８８ｇ／ｃｍ３〜０．９３ｇ／ｃｍ３、または０．８８ｇ／ｃｍ３〜０．９２ｇ／ｃｍ３、または０．８９ｇ／ｃｍ３〜０．９３ｇ／ｃｍ３、または０．８９ｇ／ｃｍ３〜０．９２ｇ／ｃｍ３。
【００８８】
従来からのベースストックと比較して、本明細書に記載の高粘度のベースストックを特性解析するためのまた別な選択肢は、粘度および／または粘度指数に基づくものである。粘度に関しては、比較するのに都合の良い値は、４０℃または１００℃での動粘度である。従来からのグループＩのベースストックでは、４６０ｃＳｔの４０℃での動粘度が、各種の規格に適合させるのには望ましい。グループＩのブライトストックについての４０℃での動粘度の典型的な値は、典型的には、ほぼ４６０ｃＳｔとすることができる。それとは対照的に、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、下記の４０℃での動粘度を有することができる：少なくとも６００ｃＳｔ、または少なくとも６５０ｃＳｔ、または少なくとも７００ｃＳｔ、または少なくとも８００ｃＳｔ、または少なくとも１０００ｃＳｔ、たとえば６０００ｃＳｔまでもしくはそれ以上。それに加えるか、またはその代わりとして、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、下記の１００℃での動粘度を有することができる：少なくとも３５ｃＳｔ、または少なくとも４０ｃＳｔ、または少なくとも５０ｃＳｔ、または少なくとも６０ｃＳｔ、または少なくとも７０ｃＳｔ、または少なくとも８５ｃＳｔ、または少なくとも１００ｃＳｔ、たとえば１０００ｃＳｔまでもしくはそれ以上。
【００８９】
高粘度のベースストックの粘度指数もまた、その高粘度のベースストックをグループＩのベースストックとして使用するのに好適となりうるし、および／またはグループＩのベースストックについての粘度指数範囲よりも高くすることも可能である。各種の態様において、高粘度のベースストックの粘度指数を以下のようにすることができる：８０〜１５０、または８０〜１３５、または８０〜１２０、または９０〜１５０、または９０〜１３５、または９０〜１２０、または１００〜１５０、または１００〜１３５、または１００〜１２０。
【００９０】
それに加えるか、またはその代わりとして、高粘度のベースストックはさらに、望ましい流動点を有することもできる。各種の態様において、高粘度のベースストックの流動点を次のようにすることができる：０℃以下、または−５℃以下、または−１０℃以下、または−１５℃以下、または−２０℃以下、および／または、各種都合の良い低い流動点の値まで、たとえば−６０℃、またはさらに低温。
【００９１】
高粘度のベースストックの硫黄含量および芳香族含量もまた、グループＩのベースストックまたはブライトストックにおける典型的な値に対して、同等にするかおよび／または改良することができる。従来からのブライトストックでは、典型的には、加工中に、フィード原料に対して水素化処理を実施することができないが、その理由は、硫黄を除去したり、および／または芳香族化合物を低減させたりするのに十分な苛酷度での水素化処理では、そのようにして得られるベースストック製品の粘度もまた実質的に低下させる可能性があるからである。それとは対照的に、本明細書に記載の高粘度のベースストックは、実際のところ、各種のタイプの水素化処理（および／またはその他の触媒処理）の恩恵を受けることが可能である。その結果、触媒処理条件を適切に選択することによって、高粘度のベースストックの硫黄含量および／または芳香族化合物含量を調節することが可能となる。各種の態様において、高粘度のベースストックの硫黄含量は、次のようにすることができる：１．０重量％以下、もしくは０．７５重量％以下、もしくは０．５重量％以下、もしくは０．４重量％以下、もしくは０．３重量％以下、もしくは０．１重量％以下、もしくは０．０５重量％以下、および／または少なくとも０．０１重量％、もしくは少なくとも０．０３重量％。芳香族化合物に関しては、高粘度のベースストックの中の全芳香族化合物を次のようにすることができる：約３０重量％以下、もしくは約２０重量％以下、もしくは約１５重量％以下、もしくは約１０重量％以下、もしくは約８重量％以下、および／または少なくとも約１重量％、もしくは少なくとも約３重量％、もしくは少なくとも約５重量％。
【００９２】
芳香族含量を特性分析するためのまた別な方法としては、サンプル中に存在する多核芳香族化合物の相対量をベースとすることも可能である。カップリング反応によって形成されたベースストックに関する一つの可能性のある関心事は、多核芳香族のコアの数が増えているに違いないということである。これは、各種の波長でのＵＶ吸光係数に基づいて、特性分析することができる。２２６ｎｍにおけるＵＶ吸収は、おおまかに言って、全芳香族化合物に相当するが、それに対して、３０２ｎｍでの吸収は、多核芳香族のコアを表している。各種の態様において、３０２ｎｍにおけるＵＶ吸光係数の、２２６ｎｍにおけるＵＶ吸光係数に対する比率を、０．２０以下、または０．１８以下、または０．１６以下とすることができる。
【実施例】
【００９３】
高粘度ベースストックの特性分析（又は特徴付け又はキャラクタリゼーション）の実施例
以下の実施例１〜４においては、Ｃｏｒｅ  １００のグループＩのベースストックに相当する炭化水素フィード原料を、蒸留コンデンサーを取り付けたガラス製の丸底フラスコの中に入れた。実施例１〜４についての反応条件に関するさらなる詳細および生成物は、図９に示している。フィード原料は最初に、窒素を用いてパージし、次いで加熱して１５０℃とした。ラジカル開始剤のジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド（ＤＴＢＰ、フィード原料中のベースストックの重量に対して、１０〜６０重量％）を、シリンジポンプを使用し、１〜４時間かけて、徐々に添加した。ＤＴＢＰの分解生成物である、ｔｅｒｔ−ブタノール（主）およびアセトン（副）は、その反応混合物から蒸留により連続的に除去した。ＤＴＢＰの添加が完了した後、さらに１〜２時間、その反応混合物を１５０℃に維持し、次いで温度を１８５℃に上げて、さらに１〜２時間維持した。減圧蒸留（＜０．１ｍｍＨｇ、すなわち＜０．０１３ｋＰａ、２００℃）により、その反応混合物から、過剰および未反応のフィード原料を最初に除去した。実施例２〜４では、その残存物質を次いで、Ｐｄ／Ｃ触媒上、１５０℃〜２００℃、５００ｐｓｉｇ〜１０００ｐｓｉｇ（３．４〜６．９ＭＰａｇ）の水素圧で、水素化生成処理を行って、最終生成物を得た。
【００９４】
グループＩのベースストックに相当するフィード原料、および／またはグループＩのベースストックを生成させるのに適したフィード原料に対してカップリング反応を実施すると、従来からの溶剤処理法および／または触媒水素化処理法によって製造された潤滑油ベースストックよりも高い分子量の成分を含む製品を製造することができる。その、より高い分子量の製品はさらに、従来からの潤滑油ベースオイル製品では観察されなかった、いくつかの性質も有している。いかなる特定の理論にも拘束されないとすると、その高粘度のベースストックの特異な組成的な性質は、高分子量を有するその高粘度のベースストックの性能に関連しており、しかも、分子量がもっと低い化合物に通常伴っている他のベースストックの性質は維持しているのだと考えられる。
【００９５】
表１に、いくつかのベースストックについて、各種の分子量に関連する性質を示す。第一行に、Ｃｏｒｅ  ２５００（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）についての性質を示しているが、このものは、溶剤処理により形成された従来からのグループＩのブライトストックである。第二行に、ＳｐｅｃｔｒａＳｙｎ（商標）４０についての性質を示しているが、このものは、Ｃ８〜Ｃ１２アルファオレフィンをオリゴマー化させることによって形成されるポリアルファオレフィンのベースストックであって、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。実施例１〜４は、４ｃＳｔの従来からのグループＩのベースストックをカップリングさせることによって形成されたベースストックを表している。実施例１は、４ｃＳｔのグループＩのベースストックのフィード原料をカップリングさせた後で、水素化処理をしていないサンプルに相当する。実施例２〜４は、カップリング反応の後で水素化処理した、本明細書に記載の高粘度ベースストックのサンプルである。下の表１に見られるように、ベースストックのフィード原料の量に対してＤＴＢＰの量を増やしていくと、より高い分子量の製品となる。
【００９６】
【表１】
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【００９７】
それぞれの組成物について、表１では、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した、重量平均分子量、数平均分子量、多分散度、ならびに、３０００ｍｏｌ／ｇよりも高い分子量を有する組成物の重量パーセントを示している。Ｍｗ、Ｍｎ、および多分散度についての定義は、先に挙げた。サンプルの分子量は、周囲条件下で、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製の３００ｍｍ×７．５ｍｍ、５ｕｍのＰｌｅｇｅｌ  Ｍｉｘｅｄ−Ｄカラムを３本備えた、Ｗａｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  ２６９０  ＨＰＬＣ装置を使用した、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって分析した。最初にテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いてサンプルを希釈して、約０．６ｗ／ｖ％の溶液とした。次いで、１００ｕＬのサンプル溶液をカラムに注入し、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入した、安定剤無添加のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を、１ｍＬ／分の流速で使用して、溶出させた。Ｗａｔｅｒｓ  ２４１０屈折率検出器と、Ｗａｔｅｒｓ  ４８６可変ＵＶ検出器（２５４ｎｍの波長）の２種の検出器を使用した。
【００９８】
表１に見られるように、実施例２〜４の高粘度のベースストックは、ポリアルファオレフィンのベースストックの分子量と、同等または顕著に高い分子量（ＭｗまたはＭｎ）を有している。それとは対照的に、実施例１のベースストックは、従来からのグループＩのベースストックと同様の分子量を有している。
【００９９】
表１はさらに、サンプルの多分散度も示している。表１に見られるように、実施例２〜４は、１．７５よりも大きい多分散度を有しているが、このことは、サンプルの中の分子量の変動量が異常に大きいことを示している。それとは対照的に、従来法で形成されたグループＩのブライトストックおよびポリアルファオレフィンのベースストックは、１．３未満の多分散度の値を有している。実施例１は、ＭｗおよびＭｎについては、従来からのグループＩのベースストックの値を明らかに有しているものの、実施例１の多分散度１．６０は、従来からのグループＩのブライトストックまたはポリアルファオレフィンいずれの多分散度の値よりも、実施例２〜４の多分散度の値に近いということに注目されたい。
【０１００】
表１の最終列に、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）特性分析の際に、それぞれのサンプルで、２３分よりも前に溶出した（３０００ｇ／ｍｏｌに相当する）重量パーセントを示している。先に記したように、ＧＰＣにおける溶出時間は、分子量に対して反比例するので、そのため、２３分より前にピークが存在しているということは、サンプルの中に、より重質の化合物が存在していることを実証している。従来からの鉱物質石油源からのものには、典型的には、この分子量の化合物が含まれていないという事実から、ＧＰＣにより２３分より前にピークが存在しているということを、一つの特性として選択した。このことは、表１の中の従来からのグループＩのベースストックにも表れていて、それでは、２３分より前に溶出する重量パーセントが０．２重量％未満である。このことは、従来からのグループＩのベースストックと、本明細書に記載の高粘度のベースストックとの間の違いを明らかに示しているが、その理由は、従来からのグループＩのベースストックの中には全然存在していない化合物が、高粘度のベースストックの中には存在しているからである。それぞれのサンプルのＧＰＣの特性分析に関するさらに詳しいことは、図８に示されていて、そこには、全域の特性分析結果が示されている。
【０１０１】
表１および図８に見られるように、フィード原料としてグループＩのベースストックを使用してカップリング反応をさせると、特異な分子量プロファイルを有する組成物を生成させることができる。これらの高粘度の組成物の新規性は、それらの組成物の性質に基づけば、さらに一層理解できる。図９に、実施例１〜４からの高粘度のベースストックについての、各種の物理的および化学的特性を示して、従来からのＣＯＲＥ  ２５００のグループＩのブライトストックと比較している。
【０１０２】
図９において、最初の二つの性質は、４０℃および１００℃での動粘度に相当する。従来からのグループＩのベースストックでの粘度の値は、溶剤処理によって製造されたブライトストックで予想される代表的な値である。水素化処理をしなかった実施例１は、従来からのグループＩのブライトストックよりはいくぶん高いが、同程度の動粘度を有している。それとは対照的に、実施例３および４は、１００℃で１００ｃＳｔよりも高い動粘度、そして４０℃でも３０００よりも高い、実質的に高くなった動粘度を示している。
【０１０３】
実施例３および４は、思いがけないことには、高い粘度を有しているものの、実施例２〜４における高粘度のベースストックの粘度指数もまた、従来からのベースストックに比較して、好ましいものである。実施例２および３はいずれも、１００よりも高い粘度指数の値を有しているが、それに対して実施例４は、硫黄含量さえ低ければ、グループＩＩＩのブライトストックに実際相当するであろう、粘度指数の値を有している。実施例１は水素化処理をしなかったにも関わらず、実施例１での粘度指数は、依然として十分に高くて、グループＩのブライトストックに相当するということに注目されたい。
【０１０４】
図９における、その次の性質は密度である。従来から、オリゴマー化されたベースストックの密度は、そのオリゴマーを形成させるために使用された個々の化合物の密度よりは、高くなることが予想されていた。それとは対照的に、実施例２〜４において、ベースストックの中に高分子量の化合物を生成させても、実質的な密度の増加は起きなかった。それとは逆に、実施例２〜４の場合の高粘度のベースストックの密度は、従来からのグループＩのベースストックの密度と同等である。（実施例２は、実際には、対照のグループＩのブライトストックよりも低い密度を有している。）ベースストックでは、密度が低い方が望ましいが、その理由は、密度が低いことは、通常、エネルギー効率の改良と相関しているからである。
【０１０５】
実施例２〜４における高粘度のベースストックはさらに、従来からのブライトストックに比較して、硫黄含量の点でも好ましい。図９における従来からのグループＩのベースストックは、約１重量％の、ブライトストックついての典型的な硫黄値を有している（ＡＳＴＭ  Ｄ２６２２−１に従って測定）。それとは対照的に、実施例２〜４における高粘度のベースストックは、水素化処理からの恩恵を実際に受けている。このことによって、硫黄を所望のレベルにまで低減させることが可能となった。少なくともいくつかの潤滑油配合物は、硫黄レベルの影響を受けやすいので、このように硫黄のレベルが低下したことは有利となり得る。
【０１０６】
本明細書に記載の高粘度のベースストックはさらに、アニリン点の面でも特徴付けることができる。実施例２〜４に見られるように、高粘度のベースストックを水素化処理することによって、従来からのグループＩのブライトストックよりも高いアニリン点を有する製品が得られた。実施例２〜４はそれぞれ、少なくとも１２５℃のアニリン点を有している（ＡＳＴＭ  Ｄ６１１に従って測定）。
【０１０７】
図９における、その次の二つの性質は、示差走査熱分析法を使用して求めた、ガラス転移温度および結晶化温度である。本明細書に記載の高粘度のベースストックのガラス転移温度は、従来からのグループＩのブライトストックでのガラス転移温度と同等である。しかしながら、高粘度のベースストックでの結晶化温度は、思いがけないことには、従来からのグループＩのブライトストックよりも優れている。図９に見られるように、従来からのグループＩのブライトストックは、０℃〜−１０℃の間の結晶化温度を有している。それとは対照的に、実施例２〜４の高粘度のベースストックは、−３５℃以下の結晶化温度を有している。このことは、冷時流動性における実質的な改良であって、その高粘度のベースストックが、たとえば流動点および／または曇り点のような性質において優れた値を有している可能性があることを示唆している。実施例３および４の粘度が実質的に、より高いという観点からは、冷時流動性が改良されるとは、特に予想できない。
【０１０８】
図９における最後の二つの性質は、１３Ｃ−ＮＭＲによって求めた性質である。一つの性質は、サンプル中のイプシロン炭素のパーセントであって、これは、２９〜３１ｐｐｍの特性ピークに相当する。「イプシロン炭素」とは、炭化水素または炭化水素様の化合物において、分岐（および／または官能基）から、炭素５個分離れて存在している炭素である。そのようなイプシロン炭素は、サンプルの中に、ろう質の長鎖が存在していることを示唆している。ろう質の長鎖は、従来からの潤滑油用ベースストックの中に一般的に存在しているが、そのようなろう質の長鎖の量が多くなることと、典型的には、冷時流動性たとえば、流動点または曇り点における好ましくない値との間には、相関がある。表２における従来からのグループＩのブライトストックは、約２７重量％のイプシロン炭素という、典型的な値を有している。実施例２〜４のサンプルの分子量が、実質的に高いにも関わらず、それらのサンプルすべてにおいて、イプシロン炭素のパーセントが、２２重量％未満である。実施例１の、水素化処理しなかったサンプルでもやはり、２２重量％未満のイプシロン炭素量を有している。
【０１０９】
１３Ｃ−ＮＭＲを使用してさらに、１１７ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍの間のピークに基づいて、サンプル中の芳香族炭素の量を求めることができる。水素化処理をしたにも関わらず、実施例２および３の中の芳香族炭素の量は、従来からのグループＩのブライトストック中の芳香族化合物の量よりも実質的に多い。
【０１１０】
カップリング反応によって形成されたベースストックに関する一つの可能性のある関心事は、多核芳香族のコアの数が増えているに違いないということである。しかしながら、実施例１〜４の高粘度のベースストックは、従来からのグループＩのブライトストックに比較して、多核芳香族のコアの量の増加を示していない。図１０は、従来からのグループＩのブライトストックおよび実施例１〜４のＵＶ吸光係数（UV asbsorptivity）を、各種の波長で比較して示している。２２６ｎｍにおけるＵＶ吸収は、おおまかに言って、全芳香族化合物に相当するが、それに対して、３０２ｎｍは、多核芳香族のコアを表している。図１０に見られるように、高粘度のベースストックにおけるＰＮＡ対全芳香族化合物の比率は、従来からのグループＩのブライトストックにおける場合の値と同等である。
【０１１１】
実施例５：潤滑油の配合−ギヤオイルの性質
上述の物理的および化学的な性質に加えて、高粘度のベースストックは、別なタイプの改良された性質も与えることができる。この実施例においては、実施例３に相当する高粘度のベースストックを使用して、ＩＳＯ  ＶＧ  ２２０ギヤオイルを配合した。ＩＳＯ  ＶＧ  ２２０ギヤオイルはさらに、従来からのＣＯＲＥ  ２５００のグループＩのブライトストックも使用して配合した。両方のギヤオイルに、同一の添加剤パッケージの同一量と、同一のリバランス用ライトニュートラルベースストックを使用して、所望の粘度グレードを作製した。二つの配合物の性能特性を測定した。測定した特性の一つは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２９８３の、−２０℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を使用した、低温特性であった。測定した第二の特性は、ＵＳ  Ｓｔｅｅｌ  Ｓ−２００を使用した、１２１℃で１３日間の、酸化安定性であった。
【０１１２】
図１１に、従来からのグループＩのブライトストックを使用して配合したギヤオイルと、実施例３の高粘度のベースストックを使用して配合したギヤオイルについて、−２０℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度の比較を示す。図１１に見られるように、実施例３を使用して配合したギヤオイルは、１００，０００未満のＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有しているのに対して、従来からのブライトストックを使用して配合したギヤオイルは、実質的により高い粘度を有している。表２に見られるように、従来からのブライトストックの結晶化温度が−２０℃よりも高く、そのことが同様に、高粘度に寄与していることに注目されたい。実施例３の高粘度のベースストックの結晶化温度が、より低いために、それを配合したギヤオイルが、低温でも望ましい粘度を保持することが可能となるのである。
【０１１３】
図１２に、従来からのブライトストックおよび実施例３の高粘度のベースストックそれぞれを使用して配合したギヤオイルについての、ＵＳ  Ｓｔｅｅｌ酸化試験を実施した結果を示す。従来から、より高い分子量のベースストックを使用して配合したギヤオイルは、この過酷な酸化試験では、あまり好ましくない結果が予想されるとされてきた。しかしながら、実質的には高い分子量でありながらも、実施例３の高粘度のベースストックを使用して配合したギヤオイルは、従来からのブライトストックを使用して配合したギヤオイルとほぼ同等の（この方法の実験誤差の範囲内で同様の）酸化度を有していた。
【０１１４】
実施例６：潤滑油の配合−ギオイルの性質
この実施例においては、実施例３に相当する高粘度のベースストックを使用して、ＩＳＯ  ＶＧ  ２２０ギヤオイルを配合した。第二のＩＳＯ  ＶＧ  ２２０ギヤオイルはさらに、従来からのＣＯＲＥ  ２５００のグループＩのブライトストックも使用して配合した。配合されたギヤオイルに、同一の添加剤パッケージの同一量と、同一のリバランス用ライトニュートラルベースストックを使用して、所望の粘度グレードを作製した。二つの配合物の性能特性を測定した。測定した特性の一つは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２９８３の、−３５℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を使用した、低温特性であった。測定した第二の特性は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２２７２の、１５０℃でのＲｏｔａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ（ＲＰＶＯＴ）を使用した酸化安定性であった。
【０１１５】
図１３に、従来からのグループＩのブライトストックを使用して配合したギヤオイル、実施例３の高粘度のベースストックを使用して配合したギヤオイル、およびポリアルファオレフィン（高粘度のグループＩＶ）ベースストックを使用して配合したギヤオイルについての、−３５℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度の比較を示す。図１３に見られるように、実施例３を使用して配合したギヤオイルが、約３５０，０００の、−３５℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有しているのに対して、従来からのブライトストックを使用して配合したギヤオイルは、１，０００，０００の試験限界を超える、−３５℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を有している。実施例５におけるように、本明細書に記載の高粘度のベースストックを使用してギヤオイルを配合すると、従来からのグループＩのブライトストックよりも優れた低温性能が得られる。図１３において、グループＩＶのベースストックを使用して配合したギヤオイルが、さらに低い−３５℃でのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度を与えているのは、驚くほどのことではない。
【０１１６】
図１４に、Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ（ＲＰＶＯＴ）の結果を示すが、これは、高度に安定なギヤオイルを評価するための過酷な試験（ｄｅｍａｎｄｉｎｇ  ｔｅｓｔ）であって、図１３に示したのと同じタイプのベースストックを使用して配合したギヤオイルについて実施した。ＲＰＶＯＴ酸化安定性試験においては、実施例３の高粘度のベースストックを使用して配合したギヤオイルは、伝統的なブライトストックを使用して配合したギヤオイルと（この試験の実験誤差の範囲内で）同様の性能を示した。より高い分子量（これは、酸化安定性に対して好ましくないと従来考えられていた）なのに、このような同等の性能が得られた。グループＩのベースストックを使用して配合したギヤオイルは両方とも、予想した通りに、グループＩＶをベースとした配合物に比較して、劣った性能を示す。
【０１１７】
さらなる実施態様
実施態様１
ベースストック組成物（base stock composition）であって、前記ベースストック組成物が、６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）と、９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）と、少なくとも１．４の多分散度（polydispersity）（Ｍｗ／Ｍｎ）と、０℃以下の流動点（pour point）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度と、少なくとも５０の粘度指数（viscosity index）とを有する、ベースストック組成物。
【０１１８】
実施態様２
前記多分散度が、少なくとも１．５または少なくとも１．７または少なくとも１．９、場合によっては、５．０未満または４．０未満である、実施態様１に記載の組成物。
【０１１９】
実施態様３
前記組成物が、１３Ｃ−ＮＭＲによって測定して、２３．５重量％以下または２３．０重量％以下または２２．５重量％以下または２２．０重量％以下のイプシロン（ε）炭素を有する、実施態様１〜２のいずれかに記載の組成物。
【０１２０】
実施態様４
前記数平均分子量（Ｍｎ）が、少なくとも９００ｇ／ｍｏｌまたは少なくとも１０００ｇ／ｍｏｌであるか；または前記重量平均分子量（Ｍｗ）が、少なくとも１２００ｇ／ｍｏｌまたは少なくとも１５００ｇ／ｍｏｌまたは少なくとも２０００ｇ／ｍｏｌであるか；またはそれらの組合せである、実施態様１〜３のいずれかに記載の組成物。
【０１２１】
実施態様５
前記組成物が、−４０℃以下、もしくは−５０℃以下、もしくは−６０℃以下のガラス転移温度（glass transition temperature）を有するか；または前記組成物が、−２０℃以下、もしくは−３０℃以下、もしくは−４０℃以下の結晶化温度（crystallization temperature）を有するか；またはそれらの組合せである、実施態様１〜４のいずれかに記載の組成物。
【０１２２】
実施態様６
前記組成物が、０．５重量％以下または０．４重量％以下の硫黄含量を有する、実施態様１〜５のいずれかに記載の組成物。
【０１２３】
実施態様７
前記組成物が、ａ）少なくとも７００ｃＳｔまたは少なくとも８００ｃＳｔまたは少なくとも１０００ｃＳｔの４０℃での動粘度（kinematic viscosity）；ｂ）少なくとも４０ｃＳｔまたは少なくとも５０ｃＳｔまたは少なくとも６０ｃＳｔまたは少なくとも７０ｃＳｔの１００℃での動粘度；またはｃ）それらの組合せを有する、実施態様１〜６のいずれかに記載の組成物。
【０１２４】
実施態様８
前記粘度指数が、少なくとも８０または少なくとも９０または少なくとも１００および／または１５０以下または１３５以下または１２０以下である、実施態様１〜７のいずれかに記載の組成物。
【０１２５】
実施態様９
前記組成物において、３０２ｎｍでのＵＶ吸光係数(UV absorptivity)：２２６ｎｍでのＵＶ吸光係数の比率が０．２０以下または０．１８以下である、実施態様１〜８のいずれかに記載の組成物。
【０１２６】
実施態様１０
実施態様１〜９のいずれかに記載のベースストック組成物を含む、配合された潤滑油（formulated lubricant）。
【０１２７】
実施態様１１
ベースストック組成物を形成するための方法であり、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージ（coupling reaction stage）に、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量（aromatics content）の少なくとも一方とを有するフィードストック（feedstock）を導入すること（又は工程）であって、カップリングされた流出物（coupled effluent）を形成すること（又は工程）；および
カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留（又はフラクション化）すること（又は工程）であって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度と、０℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分（又は生成物留分又は生成物フラクション（product fraction））を形成すること（又は工程）
を含む、方法。
【０１２８】
実施態様１２
有効な触媒処理条件下で、カップリングされた流出物の少なくとも一部を触媒に暴露させること（又は工程）であって、触媒的に処理された流出物を形成させること（又は工程）をさらに含み、カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留すること（又は工程）が、触媒的に処理された流出物の少なくとも一部を分留すること（又は工程）を含む、実施態様１１に記載の方法。
【０１２９】
実施態様１３
ベースストック組成物を形成するための方法であり、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量の少なくとも一方とを有するフィードストックを導入すること（又は工程）であって、カップリングされた流出物を形成すること（又は工程）；
カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することであって、少なくとも第一のカップリングされた流出物の留分（又はフラクション）を形成すること；
有効な触媒処理条件下で、第一のカップリングされた流出物の留分の少なくとも一部を触媒に曝露させること（又は工程）であって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での粘度と、０℃以下の流動点とを有する第一の製品留分を形成すること（又は工程）
を含む、方法。
【０１３０】
実施態様１４
前記有効な触媒処理条件が、水素化処理条件、触媒脱ろう条件および水素化精製条件の少なくとも一つを含む、実施態様１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【０１３１】
実施態様１５
前記有効なカップリング条件が、フィードストックおよびペルオキシドの組み合わされた重量に対して、フィードストックを少なくとも２０重量％、または少なくとも３０重量％、または少なくとも４０重量％のジアルキルペルオキシドに暴露させること（又は工程）を含む、実施態様１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【０１３２】
実施態様１６
前記有効なカップリング条件が、酸−触媒作用によるカップリング条件を含み、酸が、場合によっては、固体の酸、好ましくはモレキュラーシーブを含む、実施態様１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【０１３３】
本明細書において、数値の下限および上限が記載されている場合には、各種の下限から各種の上限までの範囲が、考慮に入っている。特定の実施態様に関連させて本発明の開示を記述してきたが、それに限定される訳ではない。特定の条件下での、操作のために好適な変更／修正は、当業者にとっては明らかであるとする。したがって、以下の特許請求項が、そのような変更／修正を本明細書の開示の真の精神および範囲の中に入るものとして、すべてカバーしていると考えるべきであるということが意図されている。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
（態様１）
ベースストック組成物であって、前記ベースストック組成物が、６００ｇ／ｍｏｌ〜３０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）と、９００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、０℃以下の流動点と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での動粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での動粘度と、少なくとも５０の粘度指数とを有する、ベースストック組成物。
（態様２）
前記多分散度が、少なくとも１．７である、態様１に記載の組成物。
（態様３）
前記組成物が、１３Ｃ−ＮＭＲで測定して、２３．５重量％以下のイプシロン炭素を有する、態様１に記載の組成物。
（態様４）
前記数平均分子量（Ｍｎ）が、少なくとも９００ｇ／ｍｏｌである、態様１に記載の組成物。
（態様５）
前記重量平均分子量（Ｍｗ）が、少なくとも１５００ｇ／ｍｏｌである、態様１に記載の組成物。
（態様６）
前記組成物が、−４０℃以下のガラス転移温度を有するか；または、前記組成物が、−２０℃以下の結晶化温度を有するか；または、それらの組合せである、態様１に記載の組成物。
（態様７）
前記組成物が、０．５重量％以下の硫黄含量を有する、態様１に記載の組成物。
（態様８）
前記組成物が、ａ）少なくとも７００ｃＳｔの４０℃での動粘度；ｂ）少なくとも４０ｃＳｔの１００℃での動粘度；またはｃ）それらの組合せを有する、態様１に記載の組成物。
（態様９）
前記粘度指数が、少なくとも８０である、態様１に記載の組成物。
（態様１０）
前記粘度指数が、少なくとも１００である、態様１に記載の組成物。
（態様１１）
前記粘度指数が、１５０以下である、態様１に記載の組成物。
（態様１２）
前記組成物において、３０２ｎｍでのＵＶ吸光係数：２２６ｎｍでのＵＶ吸光係数の比率が、０．２０以下である、態様１に記載の組成物。
（態様１３）
配合された潤滑油ベースオイルを形成するための少なくとも１種の添加物をさらに含む、態様１に記載の組成物。
（態様１４）
ベースストック組成物を形成するための方法であり、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での動粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量の少なくとも一方とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること；および
前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することであって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での動粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での動粘度と、０℃以下の流動点とを有する少なくとも第一の製品留分を形成すること
を含む、方法。
（態様１５）
前記有効なカップリング条件が、フィードストックおよびペルオキシドの組み合わされた重量に対して、前記フィードストックを少なくとも２０重量％のジアルキルペルオキシドに暴露させることを含む、態様１４に記載の方法。
（態様１６）
前記有効なカップリング条件が、酸触媒作用によるカップリング条件を含む、態様１４に記載の方法。
（態様１７）
有効な触媒処理条件下で、前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を触媒に暴露させることであって、触媒的に処理された流出物を形成することをさらに含み、前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することが、前記触媒的に処理された流出物の少なくとも一部を分留することを含む、態様１４に記載の方法。
（態様１８）
前記有効な触媒処理条件が、水素化処理条件、触媒脱ろう条件および水素化精製条件の少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
（態様１９）
前記多分散度が、少なくとも１．７である、態様１４に記載の方法。
（態様２０）
ベースストック組成物を形成するための方法であり、
有効なカップリング条件下、カップリング反応ステージに、５０〜１２０の粘度指数と、１２ｃＳｔ以下の１００℃での動粘度と、０．０３重量％よりも高い硫黄含量および１０重量％よりも高い芳香族化合物含量の少なくとも一方とを有するフィードストックを導入することであって、カップリングされた流出物を形成すること；
前記カップリングされた流出物の少なくとも一部を分留することであって、少なくとも第一のカップリングされた流出物の留分を形成すること；および
有効な触媒処理条件下で、前記第一のカップリングされた流出物の留分の少なくとも一部を触媒に暴露させることであって、少なくとも５０の粘度指数と、少なくとも１．４の多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）と、少なくとも３５ｃＳｔの１００℃での動粘度と、少なくとも６００ｃＳｔの４０℃での動粘度と、０℃以下の流動点とを有する第一の製品留分を形成すること
を含む、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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