Композиции консистентной смазки

Композиции консистентной смазки

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к композициям консистентной смазки, их получению и к применению определенных типов базового масла в композициях консистентной смазки.

Уровень техники

Известно получение индустриальных и автомобильных композиций консистентной смазки путем смешивания загустителя, например, мыла, в подходящем базовом масле. Обычно с этой целью используются масла, которые представляют собой базовые масла минерального происхождения, обычно, такого же типа, которые могут применяться для смазочных материалов на основе масел.

В зависимости от предполагаемого использования свойства композиции консистентной смазки должны быть тщательно подобраны в соответствии с техническими условиями эксплуатации и/или потребностями потребителя. Например, необходимо, чтобы смазка обладала подходящей консистенцией. В идеале она должна обладать хорошей стойкостью к механическим воздействиям и выделению масла из смазки. Кроме того, желательны хорошая стойкость к окислению и характеристики текучести на холоде, а также хорошие противоизносные свойства.

Часто бывает затруднительно достичь всех требуемых характеристик в типичной композиции консистентной смазки на основе минерального масла. В таких случаях в состав композиции необходимо вводить одну или несколько присадок с целью модифицировать ее эксплуатационные показатели. Однако введение присадок существенно повышает издержки производства композиции. Следовательно, требуется разработать композицию консистентной смазки, обладающую определенными характеристиками, при пониженном содержании присадок, по сравнению с присадками, существующими в настоящее время, для достижения таких характеристик.

Кроме базовых масел минерального происхождения, в настоящее время также известен способ получения базовых масел с использованием процесса конденсации Фишера-Тропша. В этом процессе происходит превращение монооксида углерода и водорода в углеводороды с длинной цепочкой, обычно парафиновые, в присутствии соответствующего катализатора и обычно при повышенной температуре (например, от 125 до 300°С, предпочтительно от 175 до 250°С) и/или давлении (например, от 5 до 100 бар, предпочтительно от 12 до 50 бар). При необходимости можно использовать соотношения водород: монооксид углерода, отличающиеся от 2:1.

Синтез Фишера-Тропша может быть использован для получения ряда углеводородных топлив, в том числе фракции сжиженного нефтяного газа (СНГ), нафты, керосина и газойля. Из более тяжелых фракций могут быть получены, после гидроочистки и вакуумной перегонки, ряд базовых масел, имеющих различные характеристики дистилляции и вязкости, которые применяются в качестве исходного сырья для смазочных базовых масел.

Продукт с более высокой молекулярной массой, так называемый "остаток", который остается после извлечения фракций смазочного базового масла из вакуумной колонны, обычно рециркулируют в установку гидрокрекинга для превращения в продукты с меньшей молекулярной массой, которые обычно считаются неподходящими для использования в качестве собственно смазочных базовых масел. Часто этот продукт называется фракцией "сверхтяжелого" базового масла.

Обычно базовые масла, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, обладают отличными характеристиками при низкой температуре, например, низкой температурой текучести, и относительно удовлетворительной стойкостью к окислению. Кроме того, эти масла являются привлекательными в связи с относительно простым способом их получения, по сравнению с аналогичными маслами, приготовленными из минерального сырья. Однако они также обладают относительно низкой полярностью в результате каталитических процессов, применяемых для производства масел. В свою очередь это приводит к их относительно низкому сродству (растворяющей способности) к сильнополярным загустителям (например, мылам), содержащимся в композициях консистентной смазки, и это означает, что их введение в композиции консистентной смазки приведет к необходимости использования относительно больших концентраций загустителя для того, чтобы достичь соответствующей консистенции или густоты (пенетрации). Обычно высокая концентрация загустителя рассматривается как нежелательная в связи с повышенными издержками на исходные материалы. Кроме того, обычно считается, что при слишком высоком содержании загустителя в композиции консистентной смазки могут возникнуть проблемы при перекачивании композиции, особенно при пониженной температуре, поэтому полагают, что предпочтительно снижать, но не повышать концентрацию загустителя.

Неожиданно было установлено, что использование базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, в композиции консистентной смазки, с соответственно повышенным содержанием загустителя, может привести к улучшению свойств и эксплуатационных показателей всей композиции, в частности противоизносных свойств. Во многих случаях эти улучшения могут быть более значительными, чем потенциальные недостатки повышенного содержания загустителя.

Ранее в композиции консистентной смазки были использованы другие базовые масла с относительно низкой полярностью, хотя при этом сохранялись их недостатки. Например, иногда в качестве основы для консистентных смазок используются синтетические поли-альфа-олефины (ПАО), однако из-за высокой стоимости их использование является целесообразным только в специальных областях применения. Так называемые масла "СВИВ" (сверхвысокий индекс вязкости), которые представляют собой минеральные масла высокой очистки, обработанные химически, иногда также применяются в композициях консистентных смазок, но эти масла доступны только с низкой вязкостью, что также ограничивает возможные области их использования.

Следовательно, было бы желательно разработать композицию консистентной смазки, которая может преодолеть или, по меньшей мере, ослабить указанные выше проблемы, и, в идеале, обеспечить улучшение одного или нескольких эксплуатационных показателей.

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена композиция консистентной смазки, содержащая загуститель и базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, в которой базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, имеет кинематическую вязкость при 100°С от 8 до 30 мм²/с.

Предполагали, что при использовании базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, в композиции консистентной смазки необходимо применение большего количества загустителя, чем это необходимо для достижения заданной консистенции, если вместо него используется минеральное базовое масло. Это обусловлено относительно низкой полярностью масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, как описано выше. Тем не менее, было установлено, что введение базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, и соответствующей повышенной концентрации загустителя, также дает значительные преимущества композиции. В частности, было установлено, что улучшаются противоизносные свойства композиции, и в некоторых случаях улучшаются показатели коррозии меди, а также повышается консистенция и улучшаются эксплуатационные показатели стойкости к окислению, текучести на холоде, стойкости к механическим воздействиями, и выделения масла (из смазки). Оказалось, что повышенная концентрация загустителя и базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, вместе могут внести вклад в значительное улучшение характеристик всей композиции консистентной смазки, причем это улучшение может компенсировать, по меньшей мере частично, повышенные затраты, связанные с более высокой концентрацией загустителя.

В свою очередь эти улучшения дают возможность использовать в меньшем количестве присадки, улучшающие эксплуатационные показатели, такие как противоизносные присадки, ингибиторы коррозии меди, модификаторы вязкости, антиоксиданты, противозадирные присадки, модификаторы трения, антикоррозийные присадки и присадки, улучшающие текучесть на холоде, и таким образом, снизить затраты производства. В некоторых случаях композиция консистентной смазки согласно изобретению может быть полностью свободной от таких присадок. Более того, собственно использование базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, может привести к снижению затрат производства, поскольку обычно производство таких базовых масел является более дешевым, чем их аналогов минерального происхождения.

Кроме того, известно, что масла, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, быстрее подвергаются биологическому разложению, чем минеральные масла, и имеют высокую степень чистоты. Они могут обеспечивать "более чистые" базовые масла, альтернативные маслам минерального происхождения, и в результате могут быть более подходящими для введения в композиции консистентной смазки, которые предполагается использовать в чувствительной окружающей среде или, например, при механической обработке чувствительных потребительских товаров, таких как пищевые продукты, косметика или фармацевтические продукты. В результате это действительно происходит с композицией консистентной смазки, не содержащей или имеющей только малое содержание присадок, что возможно в соответствии с настоящим изобретением.

В общих чертах базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша и используемое в композиции консистентной смазки согласно изобретению, может иметь кинематическую вязкость при 100°С (KB 100), которую измеряют по стандарту ASTM D-445, от 5 до 30 или от 5 до 25 или от 5 до 20 мм²/с.

Обычно базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, представляет собой тяжелое базовое масло, причем этот термин включает в себя масла, известные как "сверхтяжелые″ базовые масла. Например, сверхтяжелые базовые масла могут иметь KB 100 от 8 или 9 или от 10 до 30 мм²/с.

Базовые масла, обладающие такой высокой вязкостью, в сочетании с другими выгодными характеристиками, описанными выше, могут быть получены в синтезе Фишера-Тропша, но обычно их получают не из источников минерального сырья. Однако они более дешевы в производстве и более доступны, чем альтернативные синтетические высоковязкие поли-альфа-олефины.

Тяжелые базовые масла, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, обычно обладают лучшими эксплуатационными характеристиками при низкой температуре, чем минеральные базовые масла меньшей вязкости. Кроме того, обычно они имеют отличные значения индекса вязкости (который представляет собой показатель температурной зависимости вязкости масла) по сравнению с их аналогами минерального происхождения, и даже по сравнению с поли-альфа-олефинами, которые являются высоковязкими синтетическими полимерами, применяемыми в некоторых случаях в качестве заменителей тяжелых и сверхтяжелых базовых масел. Поэтому они могут быть использованы, согласно изобретению, для повышения вязкости композиций консистентной смазки, без необходимости подмешивания фракции так называемого "высоковязкого цилиндрового масла" (высоковязкого минерального базового масла) или другого модификатора вязкости.

В настоящее время отсутствуют базовые масла минерального происхождения, обладающие вязкостью, сопоставимой с вязкостью сверхтяжелых базовых масел, произведенных в синтезе Фишера-Тропша. В связи с этим применение базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, в композициях консистентной смазки согласно настоящему изобретению может обеспечить получение консистентной смазки с уникальными характеристиками, в частности выгодными характеристиками, описанными выше и продемонстрированными ниже в примерах.

Обычно базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, имеет температуру начала кипения (по ASTM D-2887) от 360 до 460°С, например от 370 до 450°С или от 380 до 445°С. Обычно оно имеет температуру конца кипения (ASTM D-2887) от 550 до 770°С, например от 560 до 760°С или от 570 до 750°С.

Как правило, масло имеет плотность (по IP 365/97) от 0,80 до 0,86 г/мл, например, от 0,81 до 0,85 г/мл или от 0,82 до 0,84 г/мл.

В настоящем изобретении термин "произведенное в синтезе Фишера-Тропша" означает, что материал является продуктом процесса конденсации Фишера-Тропша (или произведен из него), обычно воском, произведенным в синтезе Фишера-Тропша. Термин "не произведенное в синтезе Фишера-Тропша" можно интерпретировать соответствующим образом. Следовательно, масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, может быть углеводородным потоком, значительная часть которого, за исключением добавленного водорода, производится непосредственно или косвенно в процессе конденсации Фишера-Тропша.

Продукт, произведенный в синтезе Фишера-Тропша, также может называться продуктом процесса «газ-в-жидкое топливо» (ГЖТ).

Углеводородные продукты могут быть получены непосредственно в синтезе Фишера-Тропша, или косвенным путем, например путем фракционирования продуктов синтеза Фишера-Тропша или путем гидроочистки продуктов синтеза Фишера-Тропша. Процесс гидроочистки может включать в себя гидрокрекинг с целью регулирования диапазона кипения (смотрите, например, патенты GB-B-2077289 и ЕР-А-0147873), и/или гидроизомеризацию, благодаря которой могут быть улучшены характеристики текучести на холоде за счет увеличения доли разветвленных парафинов. В документе ЕР-А-0583836 описан двухступенчатый процесс гидроочистки, в котором продукт синтеза Фишера-Тропша сначала подвергается гидроконверсионной обработке в таких условиях, что процессы изомеризации или гидрокрекинга практически не протекают (происходит гидрирование олефиновых и кислородсодержащих компонентов), и затем, по меньшей мере, часть полученного продукта подвергается гидроконверсии в условиях, когда протекают гидрокрекинг и изомеризация с образованием, главным образом, парафинового углеводородного топлива. В последующем требуемая фракция (фракции) может быть выделена, например, путем дистилляции.

Могут быть использованы другие процессы обработки продуктов синтеза, такие как полимеризация, алкилирование, дистилляция, крекинг-декарбоксилирование, изомеризация и гидрогенизационный риформинг, для того, чтобы модифицировать свойства продуктов конденсации Фишера-Тропша, как описано, например, в патентах США US 4125566 и 4478955.

Типичные катализаторы синтеза парафиновых углеводородов по Фишеру-Тропшу включают в себя, в качестве каталитически активного компонента, металл VIII группы периодической таблицы элементов, в частности рутений, железо, кобальт или никель. Такие подходящие катализаторы описаны, например, в документе ЕР-А-0583836 (страницы 3 и 4).

Примером синтеза Фишера-Тропша является процесс получения среднего дистиллята фирмы Shell (ППСД), описанный в статье van der Burgt и др. «Процесс фирмы Shell для синтеза среднего дистиллята», представленной на 5-м Международном симпозиуме Synfuels Worldwide Symposium, Вашингтон O.K., ноябрь 1985; смотрите также публикацию фирмы Shell International Petroleum Company Ltd, Лондон, Великобритания, в 1989 г.под таким же названием. В этом способе (его также иногда называют технологией "газ в жидкое топливо" фирмы Shell или "ГЖТ") получают продукты, относящиеся к диапазону среднего дистиллята, путем превращения синтез-газа, произведенного из природного газа (главным образом метана), в тяжелые углеводороды с длинной цепочкой, парафиновый воск, который затем может подвергаться гидрогенизационному превращению и фракционированию, с образованием жидких транспортных топлив, таких как газойли, которые можно использовать в композициях автомобильного дизельного топлива. В таком процессе также могут быть получены базовые масла, имеющие диапазон вязкости и включающие в себя легкие и промежуточные фракции, а также более тяжелые масла.

По сути синтеза Фишера-Тропша, масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, практически не содержит серы и азота (или их содержание ниже уровня детектирования). Соединения, содержащие эти гетероатомы, обычно оказывают отравляющее действие на катализаторы синтеза Фишера-Тропша и поэтому удаляются из исходного синтез газа. В определенном отношении это может дать дополнительные преимущества композиции консистентной смазки согласно настоящему изобретению.

Кроме того, в обычно осуществляемом синтезе Фишера-Тропша не образуются (или практически отсутствуют) ароматические компоненты. Типичное содержание ароматических компонентов в продукте, произведенном в синтезе Фишера-Тропша, определенное по стандарту ASTM D4629, составляет ниже 1% по массе, предпочтительно ниже 0,5% по массе и более предпочтительно ниже 0,1% по массе.

В сущности, как показано выше, произведенные в синтезе Фишера-Тропша углеводородные продукты имеют относительно низкое содержание полярных компонентов, в особенности полярных поверхностно-активных веществ, например, по сравнению с маслами минерального происхождения. Такие полярные компоненты могут включать, например, кислородсодержащие соединения и соединения, содержащие серу и азот. Обычно малое содержание серы в произведенном в синтезе Фишера-Тропша масле указывает на низкий уровень кислородсодержащих и азотсодержащих соединений, поскольку все эти соединения удаляются в одинаковых процессах.

Базовое масло, используемое в настоящем изобретении, удобно получать путем гидрокрекинга парафинового воска, обычно произведенного в синтезе Фишера-Тропша, и предпочтительно путем депарафинизации полученного воскообразного рафината, например, с использованием растворителя или более предпочтительно каталитической депарафинизации. Парафиновый воск может представлять собой сырой парафин. Рафинат может быть подвергнут дистилляции с получением ряда различных продуктов, в том числе потока легкого базового масла, имеющего значение KB 100 приблизительно от 2 до 4 мм²/с, потока тяжелого базового масла, имеющего значение KB 100 приблизительно от 4 до 8 мм²/с, обычно около 8 мм²/с, и поток «сверхтяжелого» базового масла, имеющего значение KB 100 приблизительно от 8 до 30 или от 8 до 25 мм²/с, обычно около 20 мм²/с. В частности базовое масло, используемое в настоящем изобретении, может быть произведено из двух последних потоков.

Тяжелое базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, как правило, представляет собой базовое масло, которое произведено, или непосредственно, или косвенно из "остаточного" (то есть высококипящего) продукта синтеза Фишера-Тропша с использованием одной или нескольких последующих технологических стадий. Остаточный продукт синтеза Фишера-Тропша представляет собой углеводородный продукт, извлеченный снизу фракционной колонны, обычно вакуумной колонны, после фракционирования потока, произведенного в синтезе Фишера-Тропша. Например, в документе WO-A-02070629 описан способ получения изопарафиновых базовых масел из воска, произведенного в синтезе Фишера-Тропша: продукты такого процесса могут быть использованы в композициях консистентной смазки согласно настоящему изобретению.

Поскольку базовое масло, используемое в настоящем изобретении, произведено из продукта синтеза Фишера-Тропша (обычно воска), по своей природе оно, главным образом, является парафиновым, и обычно будет содержать значительную часть изопарафинов. Как правило, базовое масло представляет собой парафиновое базовое масло, имеющее содержание парафинов больше чем 80 мас.%. Обычно базовое масло имеет содержание насыщенных углеводородов (измеренных по IP-386) больше чем 98 мас.%, и содержание н-парафинов 0,1 мас.% или меньше, в некоторых случаях они отсутствуют (то есть обычно отношение изо-Ун-парафинов очень велико).

Предпочтительно базовое масло содержит молекулы углеводородов, имеющие последовательное количество атомов углерода; таким образом, оно содержит ряд изопарафинов, имеющих n, n+1, n+2, n+3 и n+4 атомов углерода, где n равно от 20 до 35. Этот ряд представляют собой последовательность углеводородных продуктов синтеза Фишера-Тропша, из которых получают базовое масло, с последующей изомеризацией воскообразного сырья.

Предпочтительно содержание насыщенных углеводородов составляет больше чем 99 мас.%, более предпочтительно больше чем 99,5 мас.%.

Предпочтительно базовое масло имеет содержание нафтеновых соединений от 0 до 20 мас.%, более предпочтительно от 1 до 20 мас.%.

Содержание нафтеновых соединений в базовом масле и наличие требуемого непрерывного ряда изо-парафинов, может быть измерено с использованием метода полевой десорбции/полевой ионизации (FD/FI). В этом методе образец масла сначала разделяют на полярную (ароматическую) фазу и неполярную (насыщенную) фазу с помощью жидкостной хроматографии высокого разрешения (ЖХВР), метод IP368/01, но в качестве подвижной фазы используется пентан вместо гексана. Затем фракции насыщенных и ароматических углеводородов анализируют, например, с использованием масс-спектрометра Finnigan MAT90, оборудованного интерфейсом FD/FI, где используется методика "мягкой" ионизации FI для определения типов углеводородов в терминах числа атомов углерода и дефицита водорода.

Типовая классификация соединений методом масс-спектрометрии определяется с помощью образовавшихся характеристических ионов и обычно классифицируется по "числу z". При этом общая формула для всех углеводородных частиц задается как: C_nH_2n+z. В связи с тем, что насыщенную фазу анализируют отдельно от ароматической фазы, возможно определение содержания различных изо-парафинов, имеющих ту же самую стехиометрию или число n.Результаты масс-спектрометрического анализа обрабатывают с использованием коммерческого программного обеспечения (например, Poly 32; поставляется фирмой Sierra Analytics LLC, 3453 Dragoo Park Drive, Modesto, California GA95350 USA) для того, чтобы определить относительные доли углеводородов каждого типа.

Температура текучести базового масла, использованного в композиции консистентной смазки согласно изобретению, измеренная по стандарту ASTM D-4950, может быть -5°С или ниже, или -10°С, или -15°С или ниже. Например, она может составлять от -60 до -10°С, предпочтительно от -50 до -20°С.

Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло для использования в композиции консистентной смазки согласно изобретению представляет собой тяжелый углеводородный продукт, содержащий по меньшей мере 95 мас.% парафиновых молекул. Предпочтительно такое тяжелое базовое масло получают из воска синтеза Фишера-Тропша, причем он содержит больше чем 98 мас.% насыщенных, парафиновых углеводородов. Предпочтительно по меньшей мере 85 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 95 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 98 мас.% этих молекул парафиновых углеводородов представляют собой изопарафины. Предпочтительно по меньшей мере 85 мас.% насыщенных, парафиновых углеводородов являются нециклическими углеводородами. Нафтеновые соединения (парафиновые циклические углеводороды) предпочтительно присутствуют в количестве не больше, чем 15 мас.%, более предпочтительно меньше чем 10 мас.%.

Обычно тяжелое базовое масло является жидкостью при 100°С, а также в стандартных условиях, то есть при 25°С и давлении одна атмосфера (101 кПа).

Как правило, это масло имеет индекс вязкости (по стандарту ASTM D-2270) 120 или больше, более предпочтительно от 130 до 170.

Кинематическая вязкость при 100°С (KB 100) сверхтяжелого базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, должна составлять по меньшей мере 8 мм²/с. Предпочтительно значение KB 100 составляет по меньшей мере 10 мм²/с, более предпочтительно по меньшей мере 13 мм²/с, еще более предпочтительно по меньшей мере 15 мм²/с, и еще более предпочтительно по меньшей мере 17 мм²/с, еще более предпочтительно по меньшей мере 20 мм²/с. Кинематическая вязкость, описанная в настоящем изобретении, может быть определена по стандарту ASTM D-445, в то время как индекс вязкости (ИВ) может быть определен с использованием ASTM D-2270.

Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло предпочтительно имеет температуру начала кипения (ТНК) по меньшей мере 380°С. Более предпочтительно ТНК масла составляет по меньшей мере 400°С, еще более предпочтительно) по меньшей мере 440°С. Распределение температур кипения образцов, выкипающих в диапазоне выше 535°С, может быть измерено по стандарту ASTM D-6352, в то время как для низкокипящих материалов распределение температур кипения измеряют по стандарту ASTM D-2887.

Приведенные здесь значения начальной и конечной температуры кипения являются номинальными и относятся к точкам отсечки 5% и 95% продукта (температуры кипения), которые получены с использованием метода газохроматографической имитационной дистилляции (ГХД).

Поскольку традиционные углеводороды нефтяного происхождения и углеводороды, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, содержат смесь компонентов с различной молекулярной массой, имеющую широкий диапазон кипения, в настоящем изобретении будут использованы точки выкипания 10 мас.% и 90 мас.% в соответствующих диапазонах кипения. Точка выкипания 10 мас.% означает температуру, при которой 10 мас.% углеводородов, присутствующих в данной фракции, будут испаряться при атмосферном давлении и, таким образом, могут быть выделены. Аналогично, точка выкипания 90 мас.% означает температуру, при которой 90 мас.% присутствующих углеводородов, будут испаряться при атмосферном давлении. При ссылке на распределение диапазона кипения, в настоящем изобретении имеется в виду диапазон выкипания между точками выкипания 10 мас.% и 90 мас.%.

В настоящем изобретении молекулярную массу можно определять по ASTM D-2503 Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло обычно содержит по меньшей мере 95 мас.% углеводородных молекул С₂₅+. Более предпочтительно это масло содержит по меньшей мере 75 мас.% углеводородных молекул С₃₅+.

Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло обычно имеет температуру помутнения между +49°С и -60°С. Предпочтительно это масло имеет температуру помутнения между +30°С и -55°С, более предпочтительно между +10°С и -50°С.

Термин "температура помутнения" относится к температуре, при которой в базовом масле начинает развиваться помутнение, которое можно определить по ASTM D-5773.

Было установлено, что при заданном составе сырья и диапазоне кипения (который определяется по нижней точке отсечки из дистиллятного базового масла и фракций газойля после депарафинизации), для остаточного продукта температура потери текучести и кинематическая вязкость произведенного в синтезе Фишера-Тропша тяжелого базового масла связаны с жесткостью депарафинизационной обработки. Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло, применяемое в композиции консистентной смазки согласно изобретению, может иметь температуру текучести ниже -8 или -9°С, или предпочтительно даже ниже, например, -30°С или ниже, и таким образом, его обычно подвергают относительно жесткой (то есть каталитической обработке при высокой температуре) депарафинизации, по сравнению с относительно мягкой депарафинизацией, которая приводит к температуре текучести от 0 до -9°С, например, около -6°С. Термин "температура потери текучести" относится к температуре, при которой будет начинаться течение образца базового масла в тщательно контролируемых условиях. Температура потери текучести, о которой идет речь в настоящем изобретении, может быть найдена по стандартам ASTM D 97-93 или D-5950.

Таким образом, в некоторых случаях произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло может иметь температуру текучести -15°С или ниже, предпочтительно -20°С, или -25, или -28 или даже -30°С или ниже.

Предпочтительно произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло имеет индекс вязкости от 120 до 160. Предпочтительно это масло не содержит или будет содержать очень мало соединений, содержащих серу и азот. Это типично для продукта, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, в котором используется синтез-газ, почти не содержащий примесей. Предпочтительно базовое масло содержит серу, азот и металлы (в виде соединений с углеводородами) и присутствует в количестве меньше чем 50 весовых частей на миллион (вес.ч./млн), более предпочтительно меньше чем 20 вес.ч./млн, еще более предпочтительно меньше чем 10 вес.ч./млн. Наиболее предпочтительно это масло будет иметь содержание серы и азота обычно ниже пределов их обнаружения, которые в настоящее время составляют 5 ч./млн для серы и 1 ч./млн для азота, когда для определения используются рентгеновский или Antek Nitrogen методы анализа. Однако сера может попадать в продукт за счет использования сульфидированных катализаторов гидрокрекинга/гидродепарафинизации и/или сульфидированных катализаторов депарафинизации.

Предпочтительно произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло, используемое в настоящем изобретении, выделяется в виде остаточной фракции из углеводородов, полученных в процессе синтеза Фишера-Тропша и последующих стадий гидрокрекинга и депарафинизации.

Более предпочтительно эта фракция представляет собой остаток дистилляции, который содержит соединения с наибольшей молекулярной массой, которые еще присутствуют в продукте стадии гидроизомеризации. Точка выкипания 10 мас.% указанной фракции предпочтительно находится выше 370°С, более предпочтительно выше 400°С и наиболее предпочтительно выше 500°С для определенных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Сверхтяжелое базовое масло (величина KB 100 обычно 8, или 9 мм²/с, или выше), полученное в процессе синтеза Фишера-Тропша, может быть дополнительно охарактеризовано по содержанию различных углеродных фрагментов. Более конкретно, масло может быть охарактеризовано по процентной доле эпсилон-метиленовых атомов углерода, то есть по процентной доле повторяющихся вторичных метиленовых атомов углерода, которые удалены на четыре или более атомов углерода от концевой группы и/или ответвления (в дальнейшем называемое как СН₂>4), по сравнению с процентной долей изопропильных атомов углерода. В следующем тексте отношение процентной доли эпсилон-метиленовых атомов углерода к процентной доле изопропильных атомов углерода (то есть атомов углерода в изопропильных ответвлениях), которое измеряют для базового масла в целом, называется эпсилон: изопропильным отношением.

Произведенное в синтезе Фишера-Тропша тяжелое базовое масло, используемое в настоящем изобретении, предпочтительно имеет отношение средней степени разветвления молекул более 10 алкильных ответвлений на 100 атомов углерода, которое измеряют в соответствии с методом, который раскрыт в патенте US A-7053254.

Характеристики разветвления, а также углеродный состав компонентов смешения базового масла, произведенного в синтезе Фишера-Тропша, могут быть определены путем анализа образца масла с использованием методов ¹³С-ЯМР, осмометрии давления паров (ОДП) и масс-спектрометрического анализа с полевой ионизацией (МСПИ) следующим образом. Среднюю молекулярную массу определяют с помощью осмометрии давления паров (ОДП). Затем образцы характеризуют на молекулярном уровне с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Число "Z" и среднее число атомов углерода определяют методом МСПИ.

В традиционной спектроскопии ЯМР может возникать проблема перекрывания сигналов из-за наличия большого числа изомеров в композиции базового масла. Для преодоления проблемы перекрывания сигналов используют анализы ядерного магнитного резонанса с выбранным изотопом углерода-13 с пониженной мультиплетностью (¹³С-ЯМР). В частности, для получения количественного субспектра СНп используется метод синхронизированного спинового эха (СИСПЭ). Количественные данные, полученные методом СИСПЭ, имеют более высокую точность, чем данные, полученные методом неискаженного усиления под действием поляризационного перехода (НИУПП), который был использован, например, в способе, раскрытом в патенте US A-7053254).

На основе данных СИСПЭ и средней молекулярной массы, полученной методом осмометрии давления паров, можно рассчитать среднее число разветвлений и алифатических колец. Кроме того, на основе данных СИСПЭ можно получить распределение длины боковых цепей и положений метальных групп вдоль прямой цепи.

Количественный анализ множественности атомов углерода обычно проводится при комнатной температуре. Однако это применимо только к материалам, которые являются жидкими в этих условиях. Этот метод применяется к любым материалам базовых масел, произведенным в синтезе Фишера-Тропша, или минерального происхождения, которые являются мутными или воскообразными твердыми веществами при комнатной температуре, и следовательно, их анализ не может быть проведен обычным способом. Подходящая методология измерений ЯМР была следующей: в качестве растворителя для проведения количественного анализа множественности атомов углерода используют дейтерированный хлороформ (CDCl₃), с ограничением максимальной температуры измерений на уровне 50°С по практическим соображениям. Образец базового масла нагревают в термостате до 50°С, пока он не станет прозрачным и жидким гомогенным продуктом. Затем часть образца переносят в ампулу ЯМР. Предпочтительно температуру ампулы ЯМР и любого приспособления, используемого при переносе образца, поддерживают на этом уровне. Затем добавляют указанный выше растворитель, и ампулу встряхивают для того, чтобы растворить образец, с необязательным использованием повторного нагрева образца. С целью предотвращения затвердевания любых материалов с высокой температурой плавления в образце, поддерживают температуру прибора ЯМР равной 50°С в ходе получения данных. Образец помещают в прибор ЯМР минимум на 5 минут, что требуется для достижения температурного равновесия. После этого прибор должен быть повторно отрегулирован и перенастроен, так как оба этих измерения могут значительно изменяться при повышенной температуре, и теперь можно регистрировать данные ЯМР.

Субспектр СН₃ получается с использованием импульсной последовательности СИСПЭ, полученной путем добавления спектра ССЭ (стандартного спинового эха) к 1/J СИСПЭ (синхронизированного спинового эха). Полученный спектр содержит только пики первичного (СН₃) и третичного атома углерода (СН).

Затем определяют резонанс различных углеродных разветвлений в конкретных положениях и их длину с использованием табличных данных и корректировкой на конце цепи. Затем интегрируют субспектр с целью получения количественных значений для различных сигналов СН₃ следующим образом.

1) СН₃ - углерод

а. химический сдвиг равен 25 м.д. (с использованием стандарта - ТМС).

b. сдвиги 19 и 21 м.д. можно идентифицировать как метальные разветвления следующего общего типа (смотрите формулу 1):

Формула 1

с. Четкие интенсивные сигналы в области 22-24 м.д. могут быть однозначно идентифицированы как изопропильные концевые группы следующей общей структуры (смотрите формулу 2).

Формула 2

В этом случае один из метальных атомов углерода классифицируется как окончание главной цепи, а другой является разветвлением. Следовательно, при расчете содержания метальных разветвлений учитывается половина интенсивности этих сигналов.

d. Кроме того, считается, что несколько слабых сигналов в области от 15 до 19 м.д. принадлежат изопропильной группе с дополнительным разветвлением в положении-3.

е. Наиболее вероятно, что наблюдаемые в спектре некоторые слабые сигналы в области от 8 до 8,5 м.д. относятся к 3,3-диметилзамещенным структурам (формула 3):

Формула 3

В этом случае наблюдаемый сигнал относится к концевой группе СН₃, однако имеются два соответствующих метальных разветвления. Поэтому величина интеграла этих сигналов удвоена (сигналы для двух метальных разветвлений не рассчитываются независимо).

Таким образом, суммарная оценка содержания метальных разветвлений основана на следующем расчете (сокращение "Int" означает "интеграл") (формула 4):

Σ(метильных интегралов)=Int (от 19 до 20 м.д.+¹/₂ Int (от 22 до 25 м.д.)+Int (от 15 до 19 м.д.)+2·I