СМЕСЕВЫЕ ПРОДУКТЫ БАЗОВЫХ МАСЕЛ
MIXED BASE OIL PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к смесевым продуктам базовых масел, их приготовлению и применению, а также к использованию некоторых типов масел в смесевых продуктах базовых масел для новых целей.
Уровень техники
Процесс конденсации по Фишеру-Тропшу представляет собой реакцию, в которой оксид углерода и водород превращаются в углеводороды, обычно парафиновые, с более длинной цепью в присутствии подходящего катализатора и, как правило, при высоких температурах (например, 125-300°C, преимущественно 175-250°C) и/или давлениях (например, от 5 до 100 бар, преимущественно от 12 до 50 бар).
Процесс Фишера-Тропша может использоваться для получения определенного диапазона углеводородных топлив, включая сжиженный нефтяной газ (СНГ), лигроин, керосин и газойлевые фракции. Из них газойли используются в среднедистиллятных топливных композициях, таких, в частности, как автомобильные дизельные топлива, как правило, в смесях с газойлями нефтяного происхождения. Из более тяжелых фракций с помощью гидропереработки и вакуумной перегонки может быть получен ряд базовых масел, обладающих разными дистилляционными свойствами и вязкостями, которые могут быть использованы как исходные базовые масла для смазочных материалов. Эти базовые масла имеют широкий спектр применений, включая смазочные материалы, диэлектрические жидкости (например, электротехнические, или трансформаторные масла), гидравлические жидкости (например, в амортизаторах) и технологические масла, например, в производстве эластомеров.
Например, в WO-A-02070627 и WO-A-02070629 описаны способы получения изопарафиновых базовых масел из воска, получаемого в процессе Фишера-Тропша. Такие базовые масла на основе процесса Фишера-Тропша имеют тенденцию проявлять великолепные низкотемпературные свойства, например низкие температуры застывания, и привлекательны также тем, что их получают относительно простым способом по сравнению с подобными им маслами, получаемыми из минеральных сырьевых источников.
100
Получаемые указанным способом продукты включают в себя (наряду с другими) поток газойля и базового масла, имеющий номинальную кинематическую вязкость при 100°C (КВ) равную примерно 4 сСт, который пригоден для использования в смазочных смесевых продуктах.
100
Эти продукты включают также легкое базовое масло с КВ от примерно 2 до 3 сСт, которое имеет температуры кипения между температурой конца кипения газойля и началом кипения базового масла с вязкостью 4 сСт. Пределы кипения этого промежуточного продукта определяются пределами кипения газойля и базового масла с вязкостью 4 сСт, а температура начала кипения базового масла с вязкостью 4 сСт является фиксированной, поскольку это масло должно удовлетворять техническим требованиям по вязкости и летучести. Следствием этого является относительно низкая степень регулирования пределов кипения и отсюда связанных с ними свойств, таких как вязкость и температура застывания для легкого базового масла с вязкостью 3 сСт. Это, в свою очередь, может ограничивать потенциальные области применения легкого масла, так как на его основе трудно готовить продукты с требуемыми техническими характеристиками. Его вязкость и температура застывания могут быть, например, неподходящим образом высокими для масла, предназначенного для применения в качестве электротехнического масла, и в то же время его вязкость также будет слишком низкой для применения в качестве смазочного масла.
Таким образом, было бы желательно иметь возможность в большей степени регулировать свойства фракции легкого базового масла с целью расширения потенциальных областей его применения.
В зависимости от его предполагаемого применения базовое масло часто нуждается в том, чтобы оно соответствовало жестким требованиям в отношении вязкости и индекса вязкости, температуры вспышки, дистилляционных свойств и характеристик текучести (в частности, низкотемпературных характеристик). Высокая температура вспышки особенно важна для продуктов на основе базовых масел, которые предназначаются для применения в качестве электротехнических масел, в особенности, когда они эксплуатируются в высокотемпературном окружении или в ситуациях, включающих повышенные пиковые температуры. Так, если в подобном случае предполагается использовать легкое базовое масло, то, чтобы оно соответствовало существующим техническим требованиям, будет необходимо тщательно отрегулировать не только его вязкость и температуру застывания, но также и температуру вспышки.
В настоящем изобретении было неожиданным образом обнаружено, что в случае приготовления из легкого базового масла на основе процесса Фишера-Тропша смесевого продукта, улучшенные свойства могут быть получены без нежелательно сильного понижения температуры вспышки путем добавления газойля на основе процесса Фишера-Тропша. Благодаря этому газойль на основе процесса Фишера-Тропша можно использовать для регулирования свойств легкого базового масла. Это, в свою очередь, может расширить разнообразие возможностей легкого масла и, в частности, может позволить получать конечную смесь, подходящую для применения в качестве электротехнического масла.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен смесевой продукт базового масла, содержащий (i) легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, и (ii) газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша.
Включение газойля процесса Фишера-Тропша может позволить легко подгонять свойства продукта на основе легкого базового масла до соответствия его желаемым техническим требованиям.
В частности, газойль может понижать как вязкость, так и, что более существенно, температуру застывания легкого базового масла, благодаря чему получаемый продукт может быть пригоден в качестве, например, электротехнического масла или амортизаторной жидкости.
Неожиданным образом, однако, как это более подробно описано ниже, оказалось, что газойль не приводит к слишком большому снижению температуры вспышки продукта. Таким образом, изобретение может обеспечить альтернативные области применения для легких базовых масел процесса Фишера-Тропша и расширить существующие возможности для тех, кто бы желал производить из базовых масел смесевые продукты.
В настоящем контексте выражение «полученный на основе процесса Фишера-Тропша» означает, что материал является синтетическим продуктом или получен из синтетического продукта процесса конденсации Фишера-Тропша. Выражение «полученный не на основе процесса Фишера-Тропша» можно интерпретировать соответствующим образом. Таким образом, базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, представляет собой углеводородный поток, значительная часть которого, за исключением добавленного водорода, получают непосредственно или опосредованно из процесса конденсации Фишера-Тропша.
Продукт, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, можно также называть GTL-продуктом (продуктом процесса превращения газа в жидкость).
Углеводородные продукты можно получать непосредственно реакцией Фишера-Тропша или опосредованно, например, фракционированием продуктов синтеза Фишера-Тропша или из гидрообработанных продуктов синтеза Фишера-Тропша.
Гидрообработка может включать в себя гидрокрекинг с целью регулировки пределов кипения (см., например, GB-B-2077289 и ЕР-А-0147873) и/или гидроизомеризацию, которая может улучшить характеристики холодной текучести путем повышения доли разветвленных парафинов. В ЕР-А-0583836 описан двухстадийный способ гидрообработки, в котором продукт синтеза Фишера-Тропша подвергается вначале гидроконверсии в таких условиях, при которых он не претерпевает значительной изомеризации или гидрокрекинга (происходит гидрогенизация олефиновых и кислородсодержащих компонентов), после чего по крайней мере часть образовавшегося продукта подвергается гидроконверсии в таких условиях, при которых происходит гидрокрекинг и гидроизомеризация с образованием существенно парафинового углеводородного продукта. После этого можно выделять, например, перегонкой, желаемую фракцию(ии). Для модифицирования свойств продуктов конденсации Фишера-Тропша могут использоваться и другие проводимые после синтеза процессы обработки, такие как полимеризация, алкилирование, перегонка, крекинг-декарбоксилирование, изомеризация и гидрориформинг, как это описано, например, в US-A-4125566 и US-A-4478955.
Типичные катализаторы для синтеза парафиновых углеводородов по Фишеру-Тропшу содержат в качестве каталитически активного компонента металл группы VIII периодической таблицы, в частности рутений, железо, кобальт или никель. Подходящие катализаторы описаны, например, в ЕР-А-0583836 (стр.3 и 4).
Одним из примеров процесса Фишера-Тропша является процесс SMDS (синтез средних дистиллятов фирмы Shell), описанный в «The Shell Middle Distillate Synthesis Process (Процесс Shell для синтеза средних дистиллятов)», van der Burgt et al., статья, представленная на Пятом Всемирном симпозиуме по синтетическим топливам (5th Synfuels Worldwie Symposium), Washington DC, ноябрь 1985. См. также публикацию в ноябре 1989 под тем названием от Shell International Petroleum Company Ltd, London, Великобритания. Этот процесс (иногда называемый «газ-в-жидкости» фирмы Shell, или GTL-технология) дает продукты в пределах кипения средних дистиллятов путем превращения получаемого из природного газа (преимущественно метана) синтез-газа в воск, состоящий из тяжелых длинноцепочечных углеводородов (парафинов), который вслед за тем может быть подвергнут гидроконверсии и фракционированию с образованием жидких моторных топлив, таких как газойли, пригодные для использования в композициях дизельных топлив. С помощью этого процесса можно также получать базовые масла с определенным диапазоном вязкости и включающие как легкие, так и более тяжелые фракции. Благодаря процессу Фишера-Тропша топливо или топливный компонент, полученные на основе процесса Фишера-Тропша, по существу не имеет или имеет недетектируемые уровни содержания серы и азота.
Соединения, содержащие эти гетероатомы, имеют тенденцию действовать как яды для катализаторов Фишера-Тропша и по этой причине их удаляют из исходного синтез-газа. Это может давать дополнительные преимущества смесевым продуктам базовых масел согласно настоящему изобретению.
Далее, проводимый обычным образом процесс Фишера-Тропша не производит или практически не производит ароматические компоненты. Содержание ароматики в масле, полученном на основе процесса Фишера-Тропша, подходящим образом определяемое согласно ASTM D-4629, как правило, бывает ниже 1 вес.%, преимущественно ниже 0,5 вес.% и, более предпочтительно, ниже 0,1 вес.%.
При оценке в целом углеводородные продукты, полученные на основе процесса Фишера-Тропша имеют относительно низкие уровни полярных компонентов, в частности полярных ПАВ, например, по сравнению с топливами нефтяного происхождения. Это может благоприятствовать улучшенным противовспенивающим и препятствующим помутнению характеристикам. Такие полярные компоненты могут включать в себя, например, оксигенаты и серу- и азотсодержащие соединения. Низкий уровень серы в продукте, полученном на основе процесса Фишера-Тропша, обычно указывает на низкие уровни оксигенатов и азотсодержащих соединений, так как все они удаляются с помощью одних и тех же способов обработки.
Легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, представляет собой базовое масло, которое имеет источником воск, образующийся в процессе Фишера-Тропша. Как было указано выше, фракция базового масла имеет пределы кипения между началом кипения базового масла с вязкостью 4 сСт и температурой конца кипения газойля. Обычно это фракция 350-400°С из полного спектра депарафинизации парафинистого рафината процесса Фишера-Тропша.
100
Такое легкое базовое масло имеет, соответственным образом, кинематическую вязкость при 100°C (KB, измеренную согласно ASTM D-445) от 2,1 до 3,5 сСт, преимущественно от 2,5 до 3 сСт.
40
Соответственным образом, это масло имеет кинематическую вязкость при 40°C (КВ, измеренную согласно ASTM D-445) от 7 до 12 сСт, преимущественно от 8 до 11 сСт.
Используемое в настоящем изобретении легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, может быть базовым маслом группы II или группы III, преимущественно последним. Базовое масло группы II можно определить как базовое масло, которое содержит по меньшей мере 90 вес.% насыщенных соединений и не более 0,03 вес.% серы, имея при этом индекс вязкости не ниже 80 и ниже 120. Эти качества становятся более достижимыми, если подвергнуть масло относительно жесткой переработке, как правило, гидропереработке. Базовое масло группы III можно определить как базовое масло, которое отвечает тем же требованиям в отношении насыщенных соединений и серы, что и базовое масло группы II, но имеет при этом индекс вязкости выше 120.
В этом случае указанные выше качества также становятся более достижимыми при проведении операций относительно жесткой гидрообработки и каталитической депарафинизации.
Таким образом, подходящие значения индекса вязкости (ASTM D-445) используемого в настоящем изобретении легкого базового масла составляют от 105 до 124, преимущественно выше 120 и, более предпочтительно, от 121 до 123.
Оно может содержать летучие компоненты по методу Ноака (CEC L-40-A-93) в количестве от 40 до 65 вес.%.
Подходящая температура вспышки легкого базового масла, измеренная согласно ASTM D-92, равна 170°C или выше, преимущественно 180°C или выше, еще более предпочтительно 190 или 195°C или выше. В общих чертах установлено, что при некоторой данной вязкости температуры вспышки базовых масел, полученных на основе процесса Фишера-Тропша, могут быть более высокими по сравнению с базовыми маслами минерального происхождения, что является преимуществом.
Температуры вспышки могут измеряться с использованием более точного стандартного испытательного метода ASTM D-93.
Точка застывания легкого базового масла (ASTM D-5950) равна преимущественно -39°C или ниже, более предпочтительно -40, -42 или -45°C или ниже.
Базовые масла, полученные на основе процесса Фишера-Тропша, характеризуются тенденцией иметь высокую чистоту и высокое содержание парафинов, а также содержать непрерывные ряды изопарафинов, имеющих n, n+1, n+2, n+3 и n+4 атомов углерода, которые описаны ниже. Такие базовые масла имеют тенденцию обладать великолепными низкотемпературными свойствами и при этом их относительно легко получать по сравнению с их аналогами минерального происхождения.
100
Используемое в настоящем изобретении легкое базовое масло получают преимущественно с помощью гидрокрекинга воска, образующегося в процессе Фишера-Тропша, и предпочтительно путем депарафинизации получаемого в результате этого парафинистого рафината. Этот рафинат может быть перегнан, в результате чего образуется ряд различных продуктов, в том числе поток базового масла с КВ примерно 4 сСт и низкокипящий депарафинизированный газойль.
Используемое в настоящем изобретении базовое масло может иметь источником промежуточный поток между этими двумя продуктами. Пределы его кипения и его вязкость будут, таким образом, определены параметрами, которыми обладают потоки базового масла с вязкостью 4 сСт и газойля.
Поскольку используемое в настоящем изобретении легкое базовое масло имеет источником воск из процесса Фишера-Тропша, оно по своей природе является в основном парафинистым и, как правило, содержит большую долю изопарафинов. Таким образом, это базовое масло представляет собой парафинистое базовое масло с суммарным содержанием парафинов по меньшей мере 80 вес.%, преимущественно по меньшей мере 85 или 90 вес.%. Соответственно, это масло имеет содержание насыщенных углеводородов (измеренное согласно IP-368) выше 98% и преимущественно содержит ряд изопарафинов, имеющих n, n+1, n+2, n+3 и n+4 атомов углерода, где n может быть равен от 20 до 35. Содержание насыщенных углеводородов базового масла преимущественно выше 99 вес.% и, более предпочтительно, выше 99,5 вес.%. Максимальное содержание н-парафинов в нем преимущественно составляет 0,5 вес.%.
Содержание нафтеновых соединений в базовом масле составляет преимущественно от 0 до менее 20 вес.%, преимущественно от 1 до 10 вес.%.
Соответственно, пределы кипения масла будут от 340 до 400°C.
Содержание нафтеновых соединений в легком базовом масле и присутствие желательных непрерывных рядов изопарафинов могут быть измерены методом масс-спектрометрии с ионизацией полем (FIMS). Согласно этому методу, образец масла вначале разделяют на полярную (ароматическую) фазу и неполярную (насыщенные углеводороды) фазу с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) согласно IP 368/01, но с использованием в качестве подвижной фазы пентана вместо гексана. После этого ароматическую и насыщенную фракции анализируют с использованием масс-спектрометра Finnigan МАТ90, оборудованного FD/FI-интерфейсом, где FI (метод «мягкой» ионизации) используется для определения типов углеводородов по числу атомов углерода и дефициту водорода.
n
2n
z
Типовая классификация соединений в масс-спектрометрии основана на образующихся характеристических ионах и обычно выражается с помощью «числа z». Последнее берется из общей формулы для всех типов углеводородов: CH+. Поскольку насыщенную фазу анализируют отдельно от ароматической фазы, можно определять содержание различных изопарафинов, имеющих одну и ту же стехиометрию или число n. Для установления относительных пропорций каждого типа углеводородов получаемые с помощью масс-спектрометра результаты могут быть обработаны с помощью имеющегося в продаже программного обеспечения (например, Poly 32 от Sierra Analytics LLC, 3453 Dragoo Park Drive, Modesto, California GA95350, США).
Используемое в продукте согласно изобретению легкое базовое масло, которое преимущественно содержит указанные выше непрерывные ряды изопарафинов, получают главным образом с помощью гидроизомеризации парафинового воска, преимущественно с последующей депарафинизацией какого-либо типа, например с использованием депарафинизации растворителем или каталитической депарафинизации. Парафинистым воском может быть парафиновый гач. Более предпочтительно, чтобы парафинистым воском был воск на основе процесса Фишера-Тропша благодаря его чистоте и высокому содержанию парафинов, а также благодаря тому факту, что продукты таких восков содержат ряд изопарафинов, имеющих n, n+1, n+2, n+3 и n+4 атомов углерода в желаемом диапазоне молекулярного веса.
Примерами процессов Фишера-Тропша, которые могут быть использованы для получения базового масла на основе процесса Фишера-Тропша, являются так называемая промышленная технология дистиллятов суспензионной фазы фирмы Sasol, упомянутый выше процесс синтеза средних дистиллятов фирмы Shell и процесс «AGC-21» фирмы Exxon Mobil. Эти и другие процессы более детально описаны, например, в ЕР-А-776959, ЕР-А-668342, US-A-4943672, US-A-5059299, WO-A-9934917 и WO-A-9920720. Обычно продукты этих синтезов Фишера-Тропша содержат углеводороды, имеющие от 1 до 100 или даже более 100 атомов углерода. Такие продукты содержат нормальные парафины, изопарафины, кислородсодержащие компоненты и ненасыщенные компоненты.
В том случае, когда базовое масло является одним из целевых изопарафиновых продуктов, может оказаться полезным использовать относительно тяжелое сырье на основе процесса Фишера-Тропша. Такое сырье, соответственно, содержит по меньшей мере 30 вес.%, преимущественно по меньшей мере 50 вес.% и, более предпочтительно, по меньшей мере 55 вес.% соединений, имеющих по меньшей мере 30 атомов углерода. При этом весовое отношение в сырье соединений, имеющих по меньшей мере 60 атомов углерода, к углеводородам, имеющим по меньшей мере 30 атомов углерода, составляет преимущественно не менее 0,2, более предпочтительно по меньшей мере 0,4 и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 0,55.
20+
Сырье, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, преимущественно содержит фракцию С, имеющую значение ASF-alpha (фактор роста цепи Андерсона-Шульца-Флори) по меньшей мере 0,925, преимущественно по меньшей мере 0,935, более предпочтительно по меньшей мере 0,945 и, еще более предпочтительно, по меньшей мере 0,955. Такое сырье на основе процесса Фишера-Тропша может быть получено с помощью любого способа, который дает в должной степени тяжелый продукт типа описанного выше. Один из примеров подходящего процесса Фишера-Тропша описан в WO-A-9934917.
Базовое масло на основе процесса Фишера-Тропша не содержит или содержит очень мало серу- и азотсодержащих соединений. Это типично для продукта на основе реакции Фишера-Тропша, в которой использован синтез-газ, почти не содержащий примесей. Уровни серы и азота, как правило, ниже пределов детектирования, которые в настоящее время составляют 5 мг/кг для серы и 1 мг/кг для азота, соответственно.
В своем наиболее широком смысле настоящее изобретение охватывает применение парафинистого легкого базового масла, обладающего одним или более из описанных выше свойств, в продукте на основе базового масла вместе с газойлем, полученном на основе процесса Фишера-Тропша, вне зависимости от того получено ли в действительности базовое масло в процессе Фишера-Тропша или нет.
Однако способ получения легкого базового масла преимущественным образом включает синтез Фишера-Тропша, стадию гидроизомеризации и, возможно, стадию снижения температуры застывания, в котором (способе) стадию гидроизомеризации и необязательную стадию снижения температуры застывания осуществляют путем:
(a) гидрокрекинга/гидроизомеризации продукта реакции Фишера-Тропша и
(b) выделения из продукта стадии (a) легкого базового масла или промежуточной фракции базового масла, или, более предпочтительно, разделения продукта стадии (а) на по меньшей мере (i) одну или более дистиллятных топливных фракций и (ii) легкое базовое масло или промежуточную фракцию базового масла.
Если вязкость и температура застывания базового масла, полученного на стадии (b), являются такими, как заданы, необходимость в дополнительной переработке отсутствует и масло может быть использовано непосредственно в виде продукта согласно изобретению. Однако, при желании точку застывания промежуточной фракции базового масла можно дополнительно понизить на стадии (c) с помощью депарафинизации с использованием растворителя или, предпочтительно, каталитической депарафинизации масла.
Желаемую вязкость базового масла можно получить путем выделения (с помощью перегонки) из промежуточной фракции базового масла или из депарафинизированного масла продукта с подходящими пределами кипения и соответствующей вязкостью. Перегонка может быть стадией вакуумной перегонки.
Реакцию гидроконверсии/гидроизомеризации стадии (а) преимущественно проводят в присутствии водорода и катализатора, который может быть выбран из известных специалистам катализаторов, примеры которых более подробно описаны ниже. Катализатор может быть в принципе любым из катализаторов, известных в технике в качестве катализаторов, пригодных для изомеризации парафиновых молекул. Как правило, подходящими для гидроконверсии/гидроизомеризации катализаторами являются катализаторы, содержащие гидрогенизационный компонент на жаростойком оксидном носителе, такой как аморфный алюмосиликат (ASA), оксид алюминия, фторированный оксид алюминия, молекулярные сита (цеолиты) или смеси двух или более из них.
Предпочтительные катализаторы для использования на стадии (а) гидроконверсии/гидроизомеризации включают катализаторы, содержащие в качестве гидрогенизационного компонента платину и/или палладий. Наиболее предпочтительные катализаторы гидроконверсии/гидроизомеризации содержат платину и палладий, нанесенные на аморфный алюмосиликатный носитель. Платина и/или палладий присутствуют в количестве предпочтительно от 0,1 до 5,0 вес.% и, более предпочтительно, от 0,2 до 2,0 вес.% в расчете на элемент и общий вес носителя. В случае присутствия обоих элементов весовое отношение платины к палладию может изменяться в широких пределах, но предпочтительно в интервале от 0,05 до 10 и, более предпочтительно, от 0,1 до 5. Примеры подходящего благородного металла на алюмосиликатных катализаторах раскрыты, например, в WO-A-9410264 и ЕР-А-0582347. Другие подходящие катализаторы на основе благородных металлов, такие как платина на фторированном алюмооксидном носителе, раскрыты, например, в US-A-5059299 и WO-A-9220759.
Второй тип подходящих катализаторов гидроконверсии/гидроизомеризации включает катализаторы, содержащие в качестве гидрогенизационного компонента по меньшей мере один металл группы VIB, преимущественно вольфрам и/или молибден, и по меньшей мере один неблагородный металл группы VIII, преимущественно никель и/или кобальт. Любой или оба этих металлов могут присутствовать в виде оксида, сульфида или их комбинации.
Металл группы VIB присутствует преимущественно в количестве от 1 до 35 вес.% и, более предпочтительно, от 5 до 30 вес.%, в расчете на элемент и общий вес носителя. Неблагородный металл группы VIII присутствует преимущественно в количестве от 1 до 25 вес.%, предпочтительно, от 2 до 15 вес.%, в расчете на элемент и общий вес носителя. Катализатором гидроконверсии этого типа, оказавшимся наиболее подходящим, является катализатор, содержащий никель и вольфрам на фторированном оксиде алюминия.
Названные выше катализаторы на основе неблагородных металлов применяют преимущественно в их сульфидированной форме. Для поддержания сульфидированной формы катализатора во время его использования необходимо присутствие в сырье некоторого количества серы. Предпочтительно присутствие в сырье серы в количестве по меньшей мере 10 мг/кг и, более предпочтительно, от 50 до 150 мг/кг.
2
2
Предпочтительный катализатор, который может применяться в несульфидированной форме, содержит неблагородный металл группы VIII, например железо или никель, в сочетании с металлом группы IB, например медью, нанесенной на кислый носитель. Медь присутствует преимущественно для подавления гидрогенолиза парафинов до метана. Объем пор катализатора лежит преимущественно в пределах от 0,35 до 1,10 мл/г по определению методом поглощения воды, площадь поверхности преимущественно составляет 200-500 м/г по определению БЭТ-методом адсорбции азота и насыпная плотность составляет 0,4-1,0 г/мл. Носитель катализатора готовят преимущественно из аморфного алюмосиликата, в котором оксид алюминия может содержаться в пределах от 5 до 96 вес.%, преимущественно от 20 до 85 вес.%. Содержание оксида кремния в таком носителе в расчете на SiO составляет преимущественно от 15 до 80 вес.%. Носитель может также содержать небольшие количества, например 20-30 вес.%, связующего, такого как оксид алюминия, оксид кремния, оксид металлов группы IVA, глина, оксид магния и т.д., преимущественно оксид алюминия или оксид кремния.
Приготовление микросфер из аморфного алюмосиликата описано у Ryland Lloyd В., Tamele M.W. и Wilson J.N. Cracking Catalysts, Catalysts: том VII, Изд. Paul H. Emmet, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1960, стр.5-9. Катализатор может быть приготовлен совместной пропиткой носителя металлами из растворов, сушкой при 100-150°C и прокаливанием на воздухе при 200-550°C. Металл группы VIII содержится в количествах примерно 15 вес.% или менее, преимущественно 1-12 вес.%, в то время как металл группы IB обычно присутствует в меньших количествах: например весовое отношение металла группы IB к металлу группы VIII может быть от примерно 1:2 до примерно 1:20.
Ниже охарактеризован типичный катализатор:
Ni, вес.%
2,5-3,5
Cu, вес.%
0,25-0,35
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>, вес.%
65-75
Al<sub>2</sub>O<sub>з</sub> (связующее), вес.%
25-30
Площадь поверхности
290-325 м<sup>2</sup>/г
Объем пор (по Hg)
0,35-0,45 мл/г
Насыпная плотность
0,58-0,68 г/мл
Другой класс подходящих катализаторов гидроконверсии/гидроизомеризации включает катализаторы на основе материалов типа молекулярных сит, преимущественно содержащих в качестве гидрогенизационного компонента по меньшей мере один металлический компонент группы VIII, преимущественно Pt и/или Pd. В этом случае подходящие цеолитные или какие-либо другие алюмосиликатные материалы включают в себя цеолит бета, цеолит Y, ультрастабильный цеолит Y, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-48, МСМ-68, ZSM-35, SSZ-32, ферриерит, морденит и силикааминофосфаты такие как SAPO-11 и SAPO-31. Примеры подходящих катализаторов гидроконверсии/гидроизомеризации описаны, например, в WO-A-9201657. Возможны также комбинации этих катализаторов.
Подходящими процессами гидроконверсии/гидроизомеризации являются процессы, включающие в себя первую стадию, на которой используют катализатор на основе цеолита бета или ZSM-48, и вторую стадию, на которой используется катализатор на основе ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-48, МСМ-68, ZSM-35, SSZ-32, ферриерита или морденита. Из последней группы предпочтительны ZSM-23, ZSM-22 и ZSM-48. Примеры таких процессов описаны в US-A-20040065581, в котором раскрыто применение катализатора первой стадии, содержащего платину и цеолит бета, и катализатор второй стадии, содержащий платину и ZSM-48.
Предпочтительными способами получения базового масла для применения в настоящем изобретении были также признаны комбинации способов, в которых продукт Фишера-Тропша вначале подвергают гидроизомеризации первой стадии с использованием аморфного катализатора, содержащего, как описано выше, алюмосиликатный носитель, после чего следует вторая стадия гидроизомеризации с использованием катализатора, содержащего молекулярное сито. Предпочтительно проводить первую и вторую стадии гидроизомеризации в последовательном режиме. Более предпочтительно проводить обе стадии в одном реакторе, содержащем слои указанного выше аморфного и/или кристаллического катализаторов.
На стадии (а) сырье Фишера-Тропша вводится в контакт с водородом в присутствии катализатора при повышенных температуре и давлении. Температуры, как правило, должны быть в пределах от 175 до 380°C, преимущественно выше 250°C и, более предпочтительно, от 300 до 370°C. Давление, как правило, должно быть в пределах от 10 до 250 бар и предпочтительно от 20 до 80 бар. Водород можно подавать с часовой объемной скоростью газа от 100 до 10000 нл/л/ч и преимущественно от 500 до 5000 нл/л/ч. Углеводородное сырье можно подавать с весовой часовой объемной скоростью от 0,1 до 5 кг/л/ч, преимущественно выше 0,5 кг/л/ч и, более предпочтительно, ниже 2 кг/л/ч.
Отношение водорода к углеводородному сырью может составлять от 100 до 5000 нл/кг и преимущественно от 250 до 2500 нл/кг.
Конверсия на стадии (а), определяемая как весовое процентное содержание сырья, кипящего выше 370°C, которое реагирует за один проход с образованием фракции, кипящей ниже 370°C, равна, соответственно, по меньшей мере 20 вес.%, преимущественно не ниже 25 вес.%, но предпочтительно не выше 80 вес.% и, более предпочтительно, не выше 65 вес.%. Сырье, как это определено выше, представляет собой все количество углеводородов, подаваемых на стадию (а), включая, следовательно, и возможный рециркулят высококипящей фракции, которая может быть получена на стадии (b).
18
40
На стадии (b) продукт стадии (a) преимущественно разделяют на одну или более дистиллятных топливных фракций и базовое масло или фракцию-предшественник базового масла, имеющую заданную вязкость. Если точка застывания базового масла или предшественника лежит вне желаемых пределов, ее можно дополнительно понизить с использованием стадии (с) депарафинизации, предпочтительно каталитической депарафинизации. При таком варианте осуществления можно получить дополнительное преимущество, подвергая депарафинизации фракцию продукта стадии (а) с более широкими пределами кипения. После этого из получаемого в результате депарафинизированного продукта легкое базовое масло или, возможно, другие масла, имеющие заданную вязкость, могут быть затем выделены, например, с помощью перегонки. Депарафинизацию преимущественно проводят как каталитическую депарафинизацию, которая, например, описана в публикации WO-A-02070627, которая, таким образом, включена в настоящую заявку в качестве ссылки (см., в частности, на стр.8, строка 27 до стр.11, строка 6 примеры подходящих условий и катализаторов депарафинизации). Температура конца кипения направлемого на стадию (с) депарафинизации сырья может быть температурой конца кипения продукта стадии (а) или, по желанию, ниже. Как правило, поступающее в каталитический депарафинизатор сырье должно содержать С-С-углеводороды.
Перед применением продукта согласно изобретению, например после стадии (с) депарафинизации, базовое масло может быть подвергнуто одной или более дополнительным обработкам, таким как завершающая гидрообработка, как описано в примере на стр.11, строка 7 до стр.12, строка 12 в WO-A-02070627.
Используемый в продукте согласно изобретению газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, может быть также отогнан от воска, образующегося в процессе Фишера-Тропша. Его также следует подвергнуть депарафинизации (предпочтительно каталитической) перед смешением с легким базовым маслом. Это должно повысить содержание в нем изопарафинов и благодаря этому улучшить его характеристики холодной текучести по сравнению со стандартным газойлем, полученным на основе процесса Фишера-Тропша, который не был подвергнут каталитической депарафинизации. Температура застывания (ASTM D-5950) используемого в настоящем изобретении газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, равна преимущественно -42°C или ниже, более предпочтительно -45, или -50, или -51°C или ниже.
Таким образом, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, как светлое базовое масло, так и газойль могут быть получены из одного и того же потока воска, образующегося в процессе Фишера-Тропша. Например, воск может быть подвергнут гидрокрекингу и депарафинизации, а полученный рафинат может быть перегнан, в результате чего наряду с другими продуктами будут получены как светлое базовое масло, так и газойлевая фракция. Обе этих фракции могут быть затем смешаны друг с другом (т.е. газойль может быть «возвращен» в поток базового масла) с образованием улучшенного продукта на основе базового масла согласно изобретению.
Один из путей, с помощью которого этого можно достичь, состоит в проведении описанных выше стадий (а) и (b) и разделении на стадии (b) продукта стадии (а) на по меньшей мере газойлевую фракцию и подходящее базовое масло или фракцию-предшественник базового масла. Газойль подвергают должным образом операции депарафинизации, преимущественно операции каталитической депарафинизации, после чего он может быть смешан в соответствующей пропорции с базовым маслом согласно настоящему изобретению. В альтернативном случае фракция базового масла и газойлевая фракция могут быть депарафинизированы совместно, возможно с другими также присутствующими фракциями, после чего производится их разделение и последующее воссоединение.
Подходящий способ одновременного производства газойля на основе процесса Фишера-Тропша и легкого базового масла на основе процесса Фишера-Тропша описан, например, в WO-A-02070627.
Газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, должен, как правило, содержать в основном (например, 95 об.% или больше) компонентов, имеющих температуры кипения в пределах температур кипения типичного дизельного топлива («газойля»), т.е. от примерно 150 до 400°C или от 170 до 370°C. В этом случае газойль будет содержать 90 об.% материала, перегоняемого от 300 до 370°C.
3
40
Газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, будет, как правило, иметь плотность (IP - 365/97) от 0,76 до 0,79 г/см при 15°C; цетановое число (ASTM D-613) выше 70, конкретнее от 74 до 85; КВ (ASTM D-445) от 2 до 4,5 сСт, преимущественно от 2,5 до 4,0 сСт и, более предпочтительно, от 2,9 до 3,7 сСт; и содержание серы (ASTM D-2622) 5 мг/кг или менее, преимущественно 2 мг/кг или менее.
Газойль должен, соответственно, иметь температуру вспышки (ASTM D-92) равную 100°C или выше, преимущественно 110°C или выше, например от 110 до 120°C.
Используемый в настоящем изобретении газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, представляет собой продукт, получаемый реакцией конденсации метана по Фишеру-Тропшу при использовании отношения водород/оксид углерода ниже 1,75, более предпочтительно от 0,4 до 1,5, и в идеальном случае с использованием кобальтсодержащего катализатора. Его преимущественно получают из подвергнутого гидрокрекингу продукта синтеза Фишера-Тропша (например, как описано в GB-B-2077289 и/или ЕР-А-0583836) или, более предпочтительно, продукта, получаемого в двухстадийном процессе гидроконверсии, таком как описан в ЕР-А-0583836 (см. выше). В последнем случае предпочтительными признаками способа гидроконверсии могут быть такие, которые раскрыты на стр.4-6 и в примерах ЕР-А-0583836.
Согласно настоящему изобретению, подходящий газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, состоит на по меньшей мере 70 вес.%, преимущественно по меньшей мере на 80 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере на 90, 95 или 98 вес.% и, наиболее предпочтительно, на 99, 99,5 или даже 99,8 вес.% из парафиновых компонентов. Подходящее весовое отношение изопарафинов к нормальным парафинам больше 5:1 или 10:1 или, в некоторых случаях, больше 50:1, 100:1, 150:1, 180:1 или даже 190:1. Конкретное значение этого отношения должно отчасти определяться способом гидроконверсии, используемым для получения газойля из продукта синтеза Фишера-Тропша.
Удовлетворительное содержание олефинов в газойле на основе процесса Фишера-Тропша составляет 0,5 вес.% или ниже. Удовлетворительное содержание в нем ароматических соединений составляет 0,5 вес % или ниже.
Согласно настоящему изобретению, смесевой продукт базового масла может содержать смесь двух или более газойлей, полученных на основе процесса Фишера-Тропша.
100
Благодаря включению в него газойля на основе процесса Фишера-Тропша смесевой продукт согласно изобретению может выгодно отличаться от самого легкого базового масла пониженной температурой застывания. При этом газойль способствует и снижению кинематической вязкости смесевого продукта, что также является желательным, когда речь идет, например, о гидравлических жидкостях и электротехнических маслах (для последних требуются значения КВ не выше 11 сСт).
Было, однако, установлено, что присутствие газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, не снижает температуры вспышки смесевого продукта в той степени, в какой этого можно было бы ожидать с учетом парциальных давлений паров двух компонентов (ожидалось, что гораздо более летучий газойль должен преобладать в давлении пара, а следовательно, и в результирующей температуре вспышки смесевого продукта).
Вместо этого, вопреки ожиданиям, газойль можно включать в смесевой продукт без понижения результирующей температуры вспышки ниже минимума равного 140°C, который, например, желателен для электротехнических масел, указывая на вероятную синергию между двумя топливными компонентами. В результате этого настоящее изобретение может предложить более оптимизированные способы для получения смесевых продуктов на основе легких базовых масел, в частности достижение целевых характеристик холодной текучести и/или вязкостей, и/или других применимых стандартов, сохраняя в то же самое время температуры вспышки выше заданного минимума. Например, подвергнутое каталитической депарафинизации парафинистое легкое базовое масло со свойственными для него низкотемпературными и обработочными преимуществами можно теперь использовать в качестве основы для диэлектрических жидкостей без необходимости добавления понизителя точки застывания и без необходимости включения нафтенового базового масла, что обычно делают для указанных целей. Таким образом, можно получать обладающий высокой температурой вспышки и при этом относительно низкой вязкостью смесевой продукт с хорошими низкотемпературными характеристиками.
Поддержание высокой температуры вспышки особенно важно в применениях (обычно в тех случаях, когда смесевой продукт используется в качестве электротехнического масла), в которых имеет место воздействие высоких температур по всему объему и/или в которых в смесевом продукте на основе базового масла возникают высокие пиковые температуры, или так называемые «горячие точки», и/или в которых повышение температуры не может быть эффективно замедлено электротехническим маслом из-за ограничений размера или теплообменной способности содержащего масла устройства. Примерами таких применений являются небольшие высокопроизводительные трансформаторы или предохранительные выключатели.
В смесевом продукте согласно изобретению концентрация газойля на основе процесса Фишера-Тропша может достигать 20 вес.%, например до 18, до 15 или до 10 вес.%. Концентрация может быть равной 0,5 вес.% или выше, например 1, 2, 3, 4 или 5 вес.% или выше. Она может, например, составлять от 5 до 10 вес.%.
Концентрацию газойля на основе процесса Фишера-Тропша, как правило, следует выбирать такой, которая бы обеспечила плотность, теплотворную способность и/или другие играющие важную роль свойства получаемого смесевого продукта в заданных пределах, например в пределах коммерческих или нормативных технических требований. Преобладающую долю смесевого продукта, как правило, должно составлять легкое базовое масло на основе процесса Фишера-Тропша, под чем подразумевается то, что концентрация этого масла в смесевом продукте может достигать, например, 99,5, 99, 98, 97, 96, 95 или 94 вес.%. Его концентрация может быть равной 75 вес.% или выше, например 80, 82, 85 вес.% или выше.
Легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, может быть единственным базовым масляным компонентом в смесевом продукте. В альтернативном случае оно может быть использовано в сочетании с одним или более дополнительными базовыми масляными компонентами. Предпочтительными свойствами таких дополнительных компонентов базового масла могут быть такие, которые указаны выше для легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша. Они могут быть получены на основе или не на основе процесса Фишера-Тропша. Подходящий результирующий смесевой продукт должен содержать менее 20 вес.%, предпочтительно менее 10 вес.% таких дополнительных компонентов базового масла. Предпочтительно, чтобы он не содержал никаких нафтеновых компонентов базового масла или же содержал лишь небольшое количество (например, 5, 2, 1 вес.% или менее) нафтеновых компонентов базового масла.
6
10
Примеры дополнительных компонентов базового масла включают базовые масла минерального происхождения парафинового и нафтенового типа и синтетические базовые масла, например сложные эфиры, поли-α-олефины, полиалкиленгликоли и т.п. Из них сложные эфиры могут быть полезными для повышения способности смесевого продукта базового масла к биоразрушению. Содержание дополнительного сложноэфирного базового масла (в случае его присутствия) может составлять от 1 до 30 вес.% в расчете на весь смесевой продукт и, более предпочтительно, от 5 до 25 вес.%. Подходящими сложными эфирами являются те из них, которые могут быть получены реакцией алифатической моно-, ди- и/или поликарбоновой кислоты с изотридециловым спиртом в условиях этерификации. Примерами таких соединений являются изотридециловыый эфир октан-1,8-диовой кислоты, 2-этилгексан-1,6-диовой кислоты и додекан-1,12-диовой кислоты. Предпочтительным сложным эфиром является так называемый PET-ester-тетразамещенный эфир пентаэритрита с жирной кислотой, получаемый этерификацией пентаэритрита (PET) разветвленными или линейными жирными кислотами, преимущественно С-С-кислотами. Такой сложный эфир может содержать в качестве примеси ди-РЕТ.
Однако, было установлено, что особенно выгодно использовать в смесевом продукте согласно изобретению легкое базовое масло в качестве по существу единственного компонента базового масла. Под «по существу» в данном контексте предполагается, что более 70 вес.%, преимущественно более 80 или 90 вес.% и, наиболее предпочтительно, 100 вес.% компонентов базового масла в смесевом продукте являются описанными выше легкими базовыми маслами, полученными на основе процесса Фишера-Тропша, или по крайней мере легкими базовыми маслами, обладающими предпочтительными свойствами, которые описаны выше.
Смесевой продукт может, однако, содержать смесь двух или более легких базовых масел, полученных на основе процесса Фишера-Тропша.
100
Удовлетворительный смесевой продукт базового масла согласно изобретению имеет КВ равную 2,7 сСт или ниже, например от 2,6 до 2,3 сСт.
40
40
Соответственно он имеет КВ равную 15 сСт или ниже, преимущественно 11 сСт или ниже и, более предпочтительно, 10, 9, 8 сСт или ниже. Его КВ может, например, составлять 9,6 сСт или ниже, например от 9 до 7,5 сСт.
40
40
Если смесевой продукт базового масла предназначен для применения в качестве трансформаторного масла, более предпочтительно, чтобы он имел КВ от 5 до 15 сСт. Если же он предназначен для применения в качестве низкотемпературного масла для стрелочного привода, его KB может составлять от 1 до 15 сСт и, более предпочтительно, от 1 до 4 сСт.
Подходящий смесевой продукт базового масла согласно изобретению имеет температуру вспышки (ASTM D-92) равную 140°C или выше, преимущественно 160°C или выше и, еще более предпочтительно, 180°C или выше. Эти значения могут, таким образом, представлять целевую температуру вспышки X, о которой говорится ниже в связи с шестым и седьмым аспектами изобретения. Температура вспышки смесевого продукта может регулироваться таким образом, чтобы она удовлетворяла предполагаемое применение; например, когда предполагается применение в или в качестве диэлектрической жидкости, в особенности в высокотемпературной среде, желательна как можно более низкая температура вспышки.
Удовлетворительный смесевой продукт базового масла согласно изобретению имеет температуру застывания равную -39°C или ниже, преимущественно -42, -45, -48, -51°C или ниже.
Смесевой продукт должен быть преимущественно в целом низко- или ультранизкосернистым смесевым продуктом, или безсернистым смесевым продуктом, например, содержащим самое большее 100 вес ч/млн (вес частей на миллион), преимущественно не более 50 вес ч/млн и, наиболее предпочтительно, не более 10 или 5 вес ч/млн серы, или даже на уровне или ниже предела детектирования серы.
Наряду с легким базовым маслом и газойлем смесевой продукт может содержать и другие компоненты. Он может, например, содержать одну или более добавок к базовому маслу, которые традиционно используются в смесевых продуктах базового масла. Природа таких добавок зависит от предполагаемого применения смесевого продукта. Они могут, например, выбираться из противоизносных добавок, антиоксидантов (например, затрудненных фенолов, таких как бутилгидрокситолуол, ВНТ), диспергентов, детергентов, модификаторов вязкости, противовспенивающих агентов, понизителей температуры застывания углеводородного или оксигенированного углеводородного типа, эмульгаторов, деэмульгаторов, ингибиторов коррозии, уплотняющих при набухании агентов, антикоррозийных добавок, УФ-стабилизаторов и модификаторов трения. Включение противоизносной добавки, противовспенивающего агента и/или модификатора вязкости может быть особенно предпочтительным в случаях, когда смесевой продукт применяется в или в качестве амортизаторной жидкости.
Конкретные примеры таких добавок описаны, например, в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, third edition, v.14, pp 477-526. Подходящим диспергентом является беззольный диспергент, например полибутилен-сукцинамид-полиамин, или диспергент типа основания Манниха. Подходящим детергентом является высокоосновный металлический детергент, например фосфонатного, сульфонатного, фенолятного или салицилатного типа, как это описано в упомянутой выше Энциклопедии. Подходящим модификатором вязкости является модифицирующий вязкость полимер, например полиизобутилен, олефиновый сополимер, полиметакрилат, полиалкилстирол или гидрогенизированный полиизопреновый звездчатый полимер (Shellvis). Примерами подходящих противовспенивающих агентов являются полидиметилсилоксаны и простые и сложные эфиры полиэтиленгликолей.
С целью снижения тенденции к газообразованию смесевого продукта базового масла может оказаться предпочтительным добавление какого-либо ароматического соединения, например от 0,05 до 10 вес.% или от 0,1 до 5 вес.% ароматического соединения. Предпочтительными ароматическими соединениями являются, например, тетрагидронафталин, диэтилбензол, диизопропилбензол или смеси алкилбензолов, такие как имеющиеся в продаже «Shell oil 4697» или «Shellsol А 150» (оба продукта «Shell» могут быть получены от Shell Deutschland GmbH). Другая предпочтительная смесь ароматических соединений включает в себя смесь 2,6-ди-трет-бутилфенола и 2,6-ди-трет-бутилкрезола. Смесевой продукт базового масла преимущественно содержит от 0,1 до 3 вес.% 2,6-ди-трет-бутилфенола и от 0,1 до 2 вес.% 2,6-ди-трет-бутилкрезола, предпочтительно в весовом отношении от 1:1 до 1:1,5.
Смесевой продукт базового масла может содержать пассиватор меди, иногда называемый подавителем электростатических разрядов или дезактиватором металлов, как это описано, например, в WO-A-2006136594 на стр.16-18. Если не указано иное, концентрация каждого такого дополнительного компонента в смесевом продукте базового масла преимущественно составляет не более 0,5 вес.%, например от 0,1 до 0,5 вес.%, преимущественно ниже 0,4, 0,3 или 0,2 вес.%. (Все упомянутые в настоящем описании концентрации добавок относятся, если не утверждается иное, к концентрациям активного материала по массе. Кроме того, все концентрации, если не утверждается иное, даются как процентное содержание от всего смесевого продукта базового масла).
При желании один или более добавочных компонентов, таких как перечисленные выше, могут быть смешаны между собой (преимущественно совместно с подходящим разбавителем(ями)) с образованием концентрата добавок, после чего концентрат добавок может быть диспергирован в легком базовом масле, газойле или смеси базовое масло/газойль с целью получения смесевого продукта согласно изобретению.
Приемлемое суммарное содержание добавок в смесевом продукте базового масла, в частности когда продукт предназначен для применения в или в качестве диэлектрической жидкости, может составлять от 0,2 до 0,5 вес.%, преимущественно менее 0,4 вес.%. Как правило, предпочтительны низкие уровни добавок, в частности когда смесевой продукт базового масла предназначен для применения в или в качестве диэлектрической жидкости. Предпочтительным может быть также использование низких уровней содержащих или не содержащих серу добавок, так как они могут повышать коррозионную активность смесевого продукта базового масла.
В тех случаях, когда смесевой продукт согласно изобретению содержит одну или более добавок, улучшающих холодную текучесть, например понизителей температуры застывания, такие добавки могут содержаться в пониженных концентрациях благодаря присутствию газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, как описано ниже в связи с девятым аспектом изобретения. Так, например, смесевой продукт может содержать 0,15 вес.% или менее добавок, улучшающих холодную текучесть, предпочтительно 0,1 вес.% или менее. В некоторых случаях он может вообще не содержать добавок, улучшающих холодную текучесть.
Смесевой продукт базового масла согласно изобретению преимущественно является подходящим и/или адаптированным, и/или предназначенным для применения в качестве диэлектрической жидкости (например, электротехнического масла) и/или гидравлической жидкости (например, амортизаторной жидкости). Он может быть подходящим и/или адаптированным, и/или предназначенным для применения в качестве технологического масла, например при переработке материала пластиков типа эластомера, и/или в качестве рефрижераторного масла, и/или в качестве жидкости для автоматических трансмиссий.
Смесевой продукт может быть, в частности, адаптирован и/или предназначен для применения в более холодном климате и/или в течение более холодных периодов года. В таких условиях характеристики холодной текучести смесевого продукта в случае использования системы, такой, например, как электрическая система или амортизатор транспортного средства, могут сильно влиять на эксплуатационные свойства системы в целом.
Согласно второму аспекту, настоящее изобретение предлагает использование газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте базового масла, содержащем легкое базовое масло, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в целях улучшения характеристик холодной текучести смесевого продукта, в частности, сохраняя при этом температуру вспышки смесевого продукта выше желаемого заданного значения.
В третьем аспекте предлагается способ получения смесевого продукта из легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, который (способ) включает в себя (i) измерение характеристик холодной текучести базового масла и (ii) смешение базового масла с газойлем, полученным на основе процесса Фишера-Тропша, в количестве, достаточном для улучшения характеристик холодной текучести смеси. Характеристики холодной текучести базового масла или смесевого продукта базового масла могут быть приемлемым образом оценены путем измерения их температуры застывания, которая представляет собой наиболее низкую температуру, при которой можно наблюдать движение смесевого продукта. Понижение температуры застывания указывает на улучшение характеристик холодной текучести, что, в свою очередь, может расширять диапазон условий, при которых смесевой продукт может применяться эффективным образом. Температуру застывания можно, соответственно, измерять с использованием стандартного испытательного метода ASTM D-5950 или какого-либо аналогичного метода.
Как правило, улучшение характеристик холодной текучести может проявляться в понижении минимальной температуры, при которой система, в которой использован смесевой продукт базового масла, может вести себя определенным стандартным образом. В контексте второго и третьего аспектов изобретения «улучшение» характеристик холодной текучести смесевого продукта базового масла охватывает любую степень улучшения по сравнению с характеристиками смесевого продукта перед вводом в него газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша. Это улучшение может, например, включать в себя доводку характеристик холодной текучести смесевого продукта с помощью газойля с целью соответствия желаемой цели или улучшения ее, например желаемой целевой температуры застывания.
С помощью изобретения температура застывания смесевого продукта может быть понижена на по меньшей мере 1°C по сравнению с ее значением до добавления газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, преимущественно на по меньшей мере 2°C и, более предпочтительно, на по меньшей мере 3, 4 или 5°C.
С помощью изобретения температура застывания смесевого продукта может быть понижена на по меньшей мере 0,2% от ее значения (выраженного в градусах Кельвина) до добавления газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, более предпочтительно на по меньшей мере 0,4 или 0,5% и, наиболее предпочтительно, на по меньшей мере 0,8, 1 или 1,2%.
Согласно четвертому аспекту изобретения, предложено применение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте базового масла, содержащем легкое базовое масло процесса Фишера-Тропша, с целью понижения кинематической вязкости смесевого продукта, в частности при поддержании температуры вспышки смесевого продукта выше желаемого заданного значения.
В пятом аспекте предлагается способ получения смесевого продукта из легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, который (способ) включает в себя (i) измерение кинематической вязкости базового масла и (ii) смешение базового масла с газойлем, полученным на основе процесса Фишера-Тропша, в количестве, достаточном для понижения кинематической вязкости смеси. Кинематическая вязкость базового масла или смесевого продукта базового масла может быть приемлемым образом измерена с использованием стандартного испытательного метода D-445 или какого-либо аналогичного метода. Она может быть измерена при 40 или 100°C.
В контексте четвертого и пятого аспектов изобретения «понижение» кинематической вязкости смесевого продукта базового масла охватывает степень понижения по сравнению с кинематической вязкостью смесевого продукта перед вводом газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша. Это может, например, включать в себя доводку кинематической вязкости смесевого продукта с помощью газойля с целью соответствия желаемой цели или снижения вязкости ниже желаемого целевого значения.
100
100
С помощью изобретения кинематическая вязкость смесевого продукта при 100°C (КВ) может быть понижена на по меньшей мере 0,2 сСт по сравнению с ее значением до добавления газойля на основе процесса Фишера-Тропша, преимущественно на по меньшей мере 0,25 или 3 сСт и, более предпочтительно, на по меньшей мере 0,4 или 0,5 сСт. С помощью изобретения КВ смесевого продукта может быть понижена на по меньшей мере 3% от ее значения до добавления газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, более предпочтительно на по меньшей мере 3,5 или 5, или 10% и, наиболее предпочтительно, на по меньшей мере 15 или 20, или 25%.
100
Смесевой продукт базового масла, полученный согласно изобретению, может иметь КВ равную 2,6 сСт или ниже, преимущественно 2,5 или 2,4 или 2,3 сСт или ниже.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, предложен способ улучшения характеристик холодной текучести и/или понижения кинематической вязкости смесевого продукта базового масла, который содержит легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, достигая при этом целевой минимальной температуры вспышки X для смесевого продукта, который (способ) включает в себя введение в смесевой продукт газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в концентрации с, где с выше максимальной концентрации с' газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, которую теоретически можно было бы создать в смесевом продукте, не понижая при этом температуру вспышки смесевого продукта ниже заданного минимума X.
Теоретическую максимальную концентрацию газойля, с′, можно рассчитать с помощью метода, описанного в Hydrocarbon Processing, Vol 42, June 1963 (Gulf Publishing Corp), MF 77-500 Physical and Engineering Data.
В вариантах осуществления изобретения реальная концентрация газойля с может быть на 1 вес.% выше предсказанной концентрации с′, преимущественно выше на 2 или 3, или 4, или 5 вес.%.
Настоящее изобретение можно использовать, чтобы получить температуру вспышки (например, ASTM D-92) для смесевого продукта, которая была бы выше предсказанной (например, при использовании указанного выше метода), используя для этого ту же самую концентрацию газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, например выше на по меньшей мере 1 или 2, или 5°С, преимущественно выше на по меньшей мере 10 или 15, или 20°С. Достигаемая согласно D-92 температура вспышки может быть на 5% или более выше предсказанного значения, а в некоторых случаях выше на 6 или 7, или 8% или более.
В седьмом аспекте изобретения предлагается применение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте базового масла, содержащем легкое базовое масло, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, с двоякой целью:
a) получения целевой минимальной температуры вспышки X для смесевого продукта; и
b) повышения концентрации с газойля в смесевом продукте, например с целью улучшения характеристик холодной текучести смесевого продукта и снижения его кинематической вязкости, до уровня выше максимальной концентрации с', которую теоретически можно было бы создать в смесевом продукте, не понижая при этом температуру вспышки смесевого продукта ниже заданного минимума X.
В восьмом аспекте изобретения предлагается применение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, при концентрации с в смесевом продукте базового масла, содержащем базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, с целью улучшения характеристик холодной текучести смесевого продукта и/или понижения его кинематической вязкости, поддерживая при этом более высокую температуру вспышки смесевого продукта, чем та, которая была бы предсказана теорией как достижимая при использовании газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте при концентрации с.
Если применять теорию, к смесевым продуктам, содержащим как легкое базовое масло на основе процесса Фишера-Тропша, так и газойль на основе процесса Фишера-Тропша, то тогда согласно ожиданиям, было бы легко рассчитать количество газойля, который мог бы быть включен в смесевой продукт без понижения температуры вспышки ниже желаемого заданного минимума. Однако нами было обнаружено, что газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, может нелинейно, в меньшей степени, чем ожидалось, снижать температуру вспышки смесевого продукта базового масла, содержащего легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша. Это позволяет вводить в смесевой продукт большее количество газойля, что позволяет, в свою очередь, в большей степени улучшать характеристики холодной текучести и/или снижать кинематическую вязкость, чем в противном случае было бы возможно, используя для этого в идеальном случае более низкие концентрации добавок, улучшающих холодную текучесть или улучшающих вязкость, или вообще не вводя добавки, как это описано ниже.
Определенная минимальная температура вспышки часто бывает желательной для того, чтобы смесевой продукт базового масла отвечал требованиям, касающимся здоровья и безопасности, и/или для удовлетворения потребностей потребителя. Равным образом может быть желателен определенный уровень характеристик холодной текучести (например, максимальная температура застывания) для соответствия соответствующим техническим требованиям, а также определенная максимальная кинематическая вязкость. Эти стандарты варьируют в зависимости от предполагаемого применения смесевого продукта.
Согласно настоящему изобретению, благодаря включению газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, все указанные стандарты могут быть достигнуты одновременно, в частности когда смесевой продукт базового масла предназначен для применения в или в качестве электротехнического масла или амортизаторной жидкости. Кроме того эти стандарты могут достигаться при пониженных уровнях присутствия дополнительных добавок или без них.
В контексте настоящего изобретения «применение» газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте базового масла означает введение газойля в смесевой продукт, обычно в качестве смеси (т.е. физической смеси) с одним или более другими топливными компонентами (в частности, легким базовым маслом, полученным на основе процесса Фишера-Тропша) и, возможно, с одной или более присадками к маслам. Газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, целесообразно включать перед вводом смесевого продукта в какую-либо систему (например, электрическую систему или амортизаторную систему), которая предназначена для работы с использованием смесевого продукта. Вместо этого или наряду с этим применение может включать в себя работу такой системы при использовании в ней смесевого продукта базового масла, содержащего газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша.
«Применение» газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, может также охватывать поставку такого газойля вместе с инструкциями по его применению в смесевом продукте базового масла с целью достижения целей одного или более аспектов изобретения со второго по восьмой, например с целью достижения желаемого заданного уровня характеристик холодной текучести (например, желаемой заданной температуры застывания) и/или желаемой заданной вязкости или температуры вспышки, и/или (как описано ниже в связи с девятым аспектом изобретения) с целью снижения концентрации в смесевом продукте добавки, улучшающей холодную текучесть, или других добавок. Газойль может поставляться сам по себе в качестве компонента композиции, которая пригодна для и/или предназначена для использования в качестве добавки к базовому маслу, в случае чего газойль может включаться в такую композицию с целью воздействия. на его эффекты в отношении характеристик холодной текучести, вязкости и/или температуры вспышки смесевого продукта базового масла. Таким образом, газойль, полученный на основе процесса Фишера-Тропша, может вводиться в композицию, или пакет добавок вместе с одной или более другими добавками к базовому маслу.
Смесевой продукт базового масла, в частности продукт, который предназначен для применения в более холодном климате или в более холодные периоды года, должен будет нередко включать в себя одну или более добавок, улучшающих холодную текучесть, с целью улучшения характеристик и свойств при пониженных температурах. В частности, продукт может включать один или более понизителей температуры застывания (депрессантов). Поскольку настоящее изобретение может быть использовано для улучшения характеристик холодной текучести смесевого продукта базового масла, оно может также позволить использовать более низкие уровни таких добавок, улучшающих холодную текучесть, и/или других улучшающих текучесть добавок. Иными словами, включение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, создает потенциальную возможность для использования пониженных уровней добавок, улучшающих холодную текучесть, с целью достижения желаемого заданного уровня характеристик холодной текучести для всего смесевого продукта и при этом без нежелательно сильного понижения температуры вспышки смесевого продукта.
Таким образом, согласно девятому аспекту изобретения, предложено применение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, в смесевом продукте базового масла, содержащем легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, с целью снижения концентрации добавки, улучшающей холодную текучесть, в смесевом продукте, преимущественно без нежелательно сильного понижения температуры вспышки смесевого продукта, или с менее сильным понижением, чем то, которое бы произошло, согласно предсказанию теории, в результате введения газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша.
В контексте этого девятого аспекта изобретения выражение «понижение» охватывает любую степень понижения, например, на 1% или более от исходной концентрации добавки, улучшающей холодную текучесть, преимущественно на 2, 5, 10, 20, 50% или более, включая понижение до нуля. Понижение может рассматриваться по отношению к концентрации той или иной добавки, которая бы в противном случае была введена в смесевой продукт базового масла с целью получения свойств и характеристик, требуемых или желаемых от этой добавки в случае ее предполагаемого применения. Это может быть, например, концентрация добавки, которая присутствовала в смесевом продукте до возникновения идеи о возможном использовании газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша предлагаемым настоящим изобретением путем, или которая присутствовала в каким-либо иным образом аналогичном смесевом продукте, предназначенном (например, продаваемом) для применения подобным образом, до добавления к нему газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша.
В случае, например, какой-либо диэлектрической жидкости или гидравлической жидкости, такой как амортизаторная жидкость, может оказаться желательным определенный уровень характеристик холодной текучести с целью того, чтобы смесевой продукт отвечал техническим требованиям на базовое масло и/или требованиям безопасности для системы, содержащей такой смесевой продукт, и/или удовлетворял потребности потребителя, в частности в условиях холодного климата или периода года. Согласно настоящему изобретению, благодаря включению газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, указанные стандарты могут оставаться все еще достижимыми даже при пониженных уровнях добавок, улучшающих холодную текучесть.
Добавку, улучшающую холодную текучесть, можно определить как какой-либо материал, способный улучшить характеристики холодной текучести смесевого продукта, как это описано выше. Это может быть материал, который может улучшить способность или тенденцию смесевого продукта течь при какой-либо данной температуре. В контексте настоящего изобретения добавкой, улучшающей холодную текучесть, может быть, в частности, понизитель температуры застывания (депрессант). К числу известных понизителей температуры застывания в смесевых продуктах базового масла относятся полиметилметакрилаты и алкилированные сополимеры полиметилметакрилатов с N-метилпирролидоном.
Указанные добавки, улучшающие холодную текучесть, обычно включают в смесевые продукты базовых масел с целью улучшения их характеристик при низких температурах и, таким образом, улучшения эксплуатационных возможностей систем, содержащих эти смесевые продукты.
Концентрация добавки, улучшающей холодную текучесть, (по активному материалу) в смесевом продукте базового масла, полученном согласно изобретению, может быть не выше 300 вес.ч./млн, преимущественно не выше 200 или 100, или даже 50 вес.ч./млн. Концентрация этой добавки (по активному материалу) может быть равной по меньшей мере 1 или 2, или 5, или 10 вес.ч./млн, хотя в некоторых случаях может быть равной нулю.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения, предложен способ получения смесевого продукта базового масла, такого как смесевой продукт согласно первому аспекту, который (способ) включает в себя получение легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, и смешение его с газойлем, полученным на основе процесса Фишера-Тропша, возможно с одной или более добавками, такими как названные выше. Смешение может проводиться для одной или более целей, описанных выше в связи с аспектами изобретения со второго по девятый, в частности в связи с температурой вспышки, характеристиками холодной текучести и/или кинематической вязкостью смесевого продукта базового масла.
Указанный способ может включать в себя получение легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, отдельное получение газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, и смешение двух последних друг с другом, возможно с одной или более добавками, такими как названные выше.
Как и описано выше, легкое базовое масло и газойль могут иметь в качестве источника один и тот же воск, получаемый в процессе Фишера-Тропша, и могут быть «воссоединены» друг с другом в нужных пропорциях, обычно после их депарафинизации и перегонки.
Смесевой продукт базового масла согласно изобретению может, в частности, применяться в или (чаще всего) в качестве электротехнического масла или диэлектрической жидкости. Примерами его возможных применений являются стрелочные приводы, трансформаторы, автоматические регуляторы, рубильники, реакторы электростанций, кабели и другое электрооборудование. В частности, смесевой продукт может быть применен в или в качестве трансформаторного масла или низкотемпературного масла для стрелочных приводов. Такие области применения хорошо известны специалистам и описаны, например, в «Lubricants and related products" (Смазочные материалы и родственные продукты), Dieter Klamann, Verlag Chemie GmbH, 1984, pp. 330-337.
Часто встречающейся в таких применениях проблемой при использовании электротехнического масла на основе нафтенового базового масла является слишком высокая кинематическая вязкость при -30°C.Если такое масло предназначено для применения в аппаратуре, для которой требуется низкотемпературный пуск, например ниже 0°C, повышенная вязкость может оказывать отрицательный эффект на теплорассеивающие свойства электротехнического масла, что часто приводит к перегреву аппаратуры. Применение смесевого продукта базового масла согласно настоящему изобретению может устранить или по крайней мере сгладить такого рода проблемы.
Смесевые продукты согласно изобретению могут кроме того обладать очень низкими коэффициентами диэлектрического рассеяния, даже после продолжительного испытания при повышенной температуре. Низкий коэффициент рассеяния указывает на низкие потери электроэнергии системой, в которой применяется электротехническое масло. Таким образом, поскольку коэффициент диэлектрического рассеяния смесевого продукта базового масла согласно изобретению обычно не повышается в значительной степени со временем, в особенности по сравнению с нафтеновыми смесевыми продуктами электротехнических масел, смесевой продукт изобретения может способствовать повышению эффективности электрической системы, в которой он применяется.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения смесевой продукт базового масла может быть использован в или в качестве низкотемпературного смесевого продукта для стрелочных приводов. Низкотемпературные смесевые продукты для стрелочных приводов традиционно получают с использованием маловязких минеральных базовых масел. Однако проблемой известных низкотемпературных жидкостей для стрелочных приводов является то, что из-за их (низких) вискозиметрических характеристик они могут иметь низкую температуру вспышки. Эта проблема может еще больше усугубляться в арктических регионах, где требуются очень низкие вязкости. Согласно настоящему изобретению, можно, напротив, получать смесевой продукт для стрелочных приводов с прекрасными вискозиметрическими характеристиками при низких температурах. Другим преимуществом такого смесевого продукта может быть его относительно высокая температура вспышки, которая может позволить безопасно применять жидкость для стрелочных приводов в весьма напряженных условиях операций переключения, например, на так называемой высоконагруженной железнодорожной сети.
Описанные выше низкотемпературные масляные смесевые продукты могут, в частности, найти применение в системах, требующих частого низкотемпературного пуска, в частности более 10 раз в году и/или при температуре ниже 0°C или ниже -5°C, в которых температура масла во время работы системы превышает 0°C.
100
Другим предпочтительным применением смесевого продукта базового масла согласно изобретению является применение в качестве или в огнестойком электротехническом масле. В таких случаях смесевой продукт преимущественно имеет KB выше 6 сСт и, более предпочтительно, выше 7 сСт и преимущественно ниже 12 сСт. Обнаружено, что парафиновые базовые масла с вязкостями в этом диапазоне имеют температуры вспышки выше 250°C и преимущественно выше 260°C, делающие их более подходящими для таких применений, для которых необходимы низкая воспламеняемость и улучшенные характеристики по пожаробезопасности. Например, смесевой продукт согласно изобретению может быть использован в качестве трансформаторного масла в помещении или в подземном пространстве.
В связи с этим в одиннадцатом аспекте изобретения предложено применение смеси легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, и газойля, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, например смесевого продукта базового масла согласно первому аспекту изобретения, в качестве диэлектрической жидкости или в диэлектрической жидкости. В двенадцатом аспекте предложено применение такой смеси в качестве амортизаторной жидкости или в амортизаторной жидкости. В тринадцатом аспекте предложено применение такой смеси в качестве гидравлической жидкости или в гидравлической жидкости. Такие применения могут включать в себя применение для одной или более целей, описанных выше в связи с аспектами изобретения с первого по девятый.
В частности, согласно одиннадцатому аспекту, смесь может иметь особую ценность в случае воздействия высокой температуры на весь объем диэлектрической жидкости или в случае, когда в жидкости возникают высокие пиковые температуры, или так называемые «горячие точки», или когда повышение температуры не может быть эффективно замедлено жидкостью из-за ограничений размера или теплообменной способности устройства, в котором содержится другое электротехническое масло. Примерами таких устройств или применений являются небольшие высокопроизводительные трансформаторы или предохранительные выключатели.
Относительно высокая биоразрушаемость базовых масел, полученных на основе процесса Фишера-Тропша, по сравнению с их аналогами минерального происхождения может придать смесевому продукту согласно изобретению особую ценность при использовании в ситуациях, в которых биоразрушаемость является проблемным фактором, например в случае трансформаторного масла в подвижной электрической аппаратуре, такой как поезда, автомобили с электрическим питанием или автомобили на гидридных аккумуляторах. Смесевые продукты согласно изобретению могут подобным же образом найти применение в аппаратуре для использования в объектах с высокими требованиями к экологии, таких, например, как национальные парки, заповедники, водоохранные зоны, установки для хранения питьевой воды и т.п.
Биоразрушаемость смесевого продукта базового масла согласно изобретению можно дополнительно улучшить включением базового масла на основе какого-либо сложного эфира, например описанного в WO-A-2006136594, стр.20, строка 6 до стр.21, строка 16.
В четырнадцатом аспекте предложена система, например электрическая система, гидравлическая система, амортизатор или его часть, которая содержит смесевой продукт базового масла согласно первому аспекту и/или смесевой продукт базового масла, полученный согласно любому из аспектов со второго по десятый.
По всему тексту описания и в формуле изобретения настоящей заявки слово «содержать» и производные этого слова, например «содержащий» и «содержит» означают «включение без ограничения этим» и не исключают других частей, добавок, компонентов, целых чисел или стадий (операций).
По всему тексту описания и в формуле изобретения настоящей заявки, если из контекста не следует иное, единственное число включает в себя и множественное число. В частности, там, где использован неопределенный артикль, если из контекста не следует иное, описание следует понимать как относящееся как к множеству объектов, так и к единственному объекту. Предпочтительные отличительные признаки каждого аспекта изобретения могут быть описаны в связи с любым из других аспектов.
Другие отличительные признаки настоящего изобретения станут более очевидными из приведенных ниже примеров. Говоря в целом, изобретение распространяется на любой новый признак или любую новую комбинацию признаков, раскрытых в настоящем описании (включая любые прилагаемые пункты притязаний и чертежи). Таким образом, отличительные признаки, целые числа, характеристики, соединения, химические фрагменты или группы, описанные в связи с каким-либо конкретным аспектом, вариантом осуществления или примером изобретения, следует понимать как приложимые к любому другому описанному в заявке аспекту, варианту осуществления или примеру, если только они не являются несовместимыми с ними.
Кроме того, если не утверждается обратное, любой раскрытый в заявке признак может быть заменен каким-либо альтернативным признаком, служащим для той же или подобной цели.
В следующих примерах иллюстрируются свойства и технические характеристики смесевых продуктов базовых масел согласно изобретению и оценивается влияние газойлей, полученных на основе процесса Фишера-Тропша, на температуры вспышки смесевых продуктов базовых масел.
Пример 1
Подвергнутое каталитической депарафинизации легкое базовое масло, полученное на основе процесса Фишера-Тропша, ВО-1, смешивают в определенном интервале пропорций с газойлем GO-1, полученным на основе процесса Фишера-Тропша, который также был подвергнут каталитической депарафинизации. Влияние разных концентраций газойля на температуры вспышки смесей измерены с использованием стандартных испытательных методов ASTM D-92 и D-93.
Измерены также кинематические вязкости смесей при 40 и 100°C с использованием стандартного испытательного метода ASTM D-445. Температуры застывания определены с использованием стандартного испытательного метода ASTM D-5950, делая усреднения по четырем измерениям.
Масло по Фишеру-Тропшу ВО-1 получено с использованием описанного выше способа общего типа, включающего стадии относительно жесткой гидропереработки и каталитической депарафинизации. Свойства этого масла и свойства газойля GO-1 представлены в приведенной ниже таблице 1.
Таблица 1
Свойство
Испытательный метод
BO-1
GO-1
КВ<sub>40</sub> (сСт)
ASTM D-445
9,581
3,128
КВ<sub>100</sub> (сСт)
ASTM D-445
2,68
1,255
Индекс вязкости
ASTM D-2270
119
Динамическая вязкость по Брукфильду при -25°C (сП)
ASTM D-2983
3120/3220
50/40
Динамическая вязкость по Брукфильду при -40°C (сП)
ASTM D-2983
180/180
Суммарное содержание полярных соединений:
Ароматика (вес.%)
0,7
0,6
Насыщенные (вес.%)
IP-368 mod
99,5
99,5
Выход (вес.%)
100,2
100,1
«Цифровая» плотность при 15°C (кг/м<sup>3</sup>)
IP-365/97
806,6
781,8
Фильтруемость (мин)
TMS-371
6
Летучие компонентов по методу Ноака (вес.%)
CEC L-40-A-93
42,4
>75
Температура вспышки D-93 (°C)
ASTM D-93
185,5
104,0
Температура вспышки D-92 (°C)
ASTM D-92
198,0
112,0
Температура застывания (°C)
ASTM D-5950
-42
-51
Температура застывания, ответ (+15% L 223) (°C)
ASTM D-5950
-69
-60
Температура помутнения (°C)
ASTMD-5771
-29
-38
Цвет по Сэйболту
ASTMD-156
+30
-
Анилиновая точка (°C)
IP-2
113,0
97,4
Выделение воздуха (мин)
IP-313
<0,5
Отделяемость воды: время отделения (мин)
ASTMD-1401
40-40-05
Имитированная дистилляция (°C)
Точка начала кипения
340,0
143,8
5%
354,0
167,8
10%
359,0
187,8
15%
363,5
199,6
20%
367,0
210
25%
370,0
221
30%
ASTM D-2887
373,0
230,4
35%
376,0
240,6
40%
378,5
249,4
45%
381,0
258,4
50%
383,5
266,8
55%
386,0
275
60
388,0
282,8
Свойство
Испытательный метод
ВО-1
GO-1
65%
390,5
290,4
70%
392,5
297,4
75%
394,5
304,2
80%
396,5
310,6
85%
399,0
317,2
90%
401,5
324,2
95%
404,5
332,2
Температура конца кипения
414,0
350
Результаты экспериментов представлены в приведенной ниже таблице 2. В таблице также показаны предсказанные для смесей температуры вспышки D-92, рассчитанные с использованием метода, описанного в Hydrocarbon Processing, Vol 42, June 1963 (Gulf Publishing Corp), MF 77-500, Physical and Engineering Data, и для каждой смеси увеличение измеренной температуры вспышки по сравнению с предсказанным значением.
Таблица 2
Базовое масло ВО-1 (вес.%)
Газойль GO-1 (вес.%)
Температура вспышки (°C) (ASTM D-93)
Измеренная температура вспышки (°C) (ASTM D-92)
Предсказанная D-92 температура вспышки (°C)
Прирост температуры вспышки по отношению к теории
Температура застывания (°C) (ASTM D-5950)
КВ<sub>40</sub> (сСт)
КВ<sub>100</sub> (сСт)
100
0
188,5
196
196
-
-42
9,6
2,7
95
5
164,5
188
174
8,05
-45
9Д
2,6
90
10
148
172
162
6,17
-44,25
8,6
2,5
80
20
134
156
147
6,12
-45
7,7
2,3
0
100
104
112
112
-
-51
3,1
1,3
Можно видеть, что включение газойля приводит к полезному понижению температур застывания получаемых смесей. Однако, это включение при концентрациях до 20 вес.% не снижает температуры вспышки по D-92 смесей ниже 140°C - минимума, желательного для типичного электротехнического масла. Это стало неожиданностью: температура вспышки для чистого газойля намного ниже температуры вспышки базового масла и поэтому ожидалось (по аналогии с растворителями в базовом масле), что газойль будет доминировать в давлении пара и, соответственно, в температуре вспышки смеси базовое масло/газойль. Таким образом, следовало ожидать, что введение в базовое масло газойля должно было бы сделать более трудным достижение температуры вспышки смеси равной 140°C или выше. Но вместо этого, как можно видеть, температуры вспышки по D-92 смесей, приготовленных согласно изобретению, определенно выше, чем предсказано теорией.
В таблице 2 также показано, что газойль способствует понижению кинематической вязкости смесей, что, в свою очередь, может быть желательным в том, что касается электротехнических масел и амортизаторных жидкостей, и может использоваться с целью способствования доводки смесевых продуктов базовых масел до желаемых технических требований на продукт. Таким образом, настоящее изобретение может позволить получать смесевые продукты базовых масел, которые могут быть в высокой степени подходящими для применения либо в качестве диэлектрических жидкостей, либо в качестве амортизаторных жидкостей. Изобретение облегчает также регулирование свойств (в частности, вязкости и температуры застывания) легкого базового масла, полученного на основе процесса Фишера-Тропша, без нежелательного ухудшения его температуры вспышки.