TWI891600B

TWI891600B - 第ⅲ類基礎油及潤滑油組成物

Info

Publication number: TWI891600B
Application number: TW107142690A
Authority: TW
Inventors: 丹尼爾伊伽多夫; 布萊恩哈吉; 查爾斯貝克二世; 理查道爾提; 羅維德佩莎爾
Original assignee: 美商艾克頌美孚技術工程公司
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2025-08-01
Also published as: SG11202003726WA; US20190194562A1; TW201934731A; CN111448293A; JP7225242B2; US11352579B2; CA3082930A1; EP3728529B1; WO2019126005A1; EP3728529A1; JP2021507068A; CN111448293B

Abstract

揭示第III類基礎油，其包含至少30wt%之環烷、120至145之黏度指數；及具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的獨特比率(2R+N/1RN)。亦揭示製備基礎油之方法。亦揭示具有作為主要組分的該基礎油、及作為次要組分的添加劑之潤滑油。

Description

第Ⅲ類基礎油及潤滑油組成物

本揭示內容關於第III類基礎油(Group III base stock)、基礎油之摻合物(blend)及含有第III類基礎油與摻合物的經調配之潤滑油組成物(formulated lubricant composition)。本揭示內容進一步關於由具有約45至約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數的原料生產柴油燃料(diesel fuel)及第III類基礎油之方法。

基油(base oil)為成品潤滑油中的主要成分且對彼之特性有顯著的貢獻。例如，機油為意欲用於汽車引擎及柴油引擎之成品曲軸箱潤滑油(finished crankcase lubricant)且含有兩種通用組分，亦即基礎油(base stock)或基油(base oil)(一種基礎油或為基礎油之摻合物)以及添加劑。通常，係使用一些潤滑基油，藉由改變個別的潤滑基油與個別的添加劑之混合物，以用於製造各種機油。

根據美國石油協會(American Petroleum Institute)(API)分類，基礎油係根據彼等之飽和烴含量、硫含量及黏度指數(viscosity index)而分成五類(表1)。潤滑油基礎油(Lube base stock)通常由不可再生的石油來源大規模生產。第I、II和III類基礎油皆經由大量加工而自原油衍生，諸如經由溶劑萃取、溶劑或催化脫蠟、及加氫異構化(hydroisomerization)。第III類基礎油亦可由得自天然氣、煤、或其他的化石資源的合成烴液體生產，第IV類基礎油為聚α烯烴(PAO)且藉由α烯烴(諸如1-癸烯)之寡聚合反應來生產。第V類基礎油包括不屬於第I至IV類的所有基礎油，諸如環烷族(naphthenics)、聚伸烷二醇(polyalkylene glycol)(PAG)及酯。

基礎油通常係由真空蒸餾操作回收之較高沸點的餾份生產。彼等可由石油衍生或合成原油(syncrude)衍生之原料或由較低分子量的分子之合成而製得。添加劑為化學品，將其添加至基油中以改進成品潤滑油的某些特性，得以符合成品潤滑油等級的最低性能標準。例如，可使用添加至機油的添加劑以改進潤滑油的氧化穩定性、增加其黏度、提高黏度指數及控制沉積物。添加劑的價格昂貴且可能會引起成品潤滑油的混溶性問題。出於該等原因，通常希望將機油的添加劑含量優化至符合適當要求所需的最小量。

配製物正經歷由於要求提高品質而迫使的改變。例如，管理組織(例如美國石油協會)協助定義機油的規格。機油的規格越來越要求具有極佳的低溫特性及高氧化穩定性的產品。目前僅一小部分摻合至機油中的基油能夠符合最嚴苛的機油規格要求。目前，配製師正使用包括第I、II、III、IV和V類基礎油的一系列基礎油配製其產品。

工業用油亦迫切需要改進氧化穩定性、潔淨度、界面特性及沉積物控制的品質。儘管在潤滑基油及潤滑油配製技術方面有進步，但仍對改進配製油的氧化性能(例如，具有較長壽命的機油及工業用油)及低溫性能存有需求。特別對無需添加更多的添加劑至潤滑油配製物而能改進配製油的氧化性能及低溫性能存有需求。

本揭示內容關於第III類基礎油及含有第III類基礎油與摻合物的配製之潤滑油組成物。本揭示內容進一步關於由具有約45至約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數(solvent dewaxed oil feed viscosity index)的原料生產柴油燃料及基礎油之方法。

本揭示內容部分關於根據本發明之各種實施態樣的第III類基礎油，其具有在100℃之動黏度(kinematic viscosity)為至少2cSt，諸如2cSt至達14cSt，例如2cSt至12cSt及4cSt至7cSt。該等基礎油在本揭示內容中亦被稱為潤滑油基礎油或產物。

在一實施態樣中，本揭示內容提供API第III類基礎油，其包含：至少30wt%之環烷；120以上至133之黏度指數；以及，少於約0.46的具有多環環烷(multi-ring naphthene)之分子對具有單環環烷(single ring naphthene)之分子的比率2R+N/1RN。

在另一實施態樣中，本揭示內容提供API第III類基礎油，其包含：至少30wt%之環烷；120至145之黏度指數，其係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。

在另一實施態樣中，本揭示內容提供API第III類基礎油，其包含：至少30wt%之環烷；120至145之黏度指數，其係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。

在另一實施態樣中，本揭示內容提供生產柴油燃料(diesel fuel)及基礎油之方法，其包含：提供包含真空製氣油(vacuum gas oil)之原料(feed stock)；在第一有效的加氫處理條件下加氫處理(hydrotreating)原料以產生第一加氫處理流出物(first hydrotreated effluent)；在第二有效的加氫處理條件下加氫處理(hydrotreating)第一加氫處理流出物以產生第二加氫處理流出物(second hydrotreated effluent)；分餾(fractionating)第二加氫處理流出物以產生至少第一柴油產物餾份(first diesel product fraction)及底部餾份(bottoms fraction)；在有效的加氫裂解條件下加氫裂解(hydrocracking)底部餾份以產生加氫裂解流出物(hydrocracked effluent)；在有效的催化脫蠟條件下脫蠟(dewaxing)加氫裂解流出物以產生脫蠟流出物(dewaxed effluent)，脫蠟觸媒(dewaxing catalyst)係包括至少一種未脫鋁(non-dealuminated)之一維(unidimensional)10員環孔沸石(10-member ring pore zeolite)、及至少一種第6族金屬、第8族金屬、或彼等之組合；在第三有效的加氫處理條件下加氫處理(hydrotreating)脫蠟流出物以產生第三加氫處理流出物(third hydrotreated effluent)；以及，分餾(fractionating)第三加氫處理流出物以形成至少第二柴油產物餾份(second diesel product fraction)及基礎油產物餾份(base stock product fraction)，其具有在100℃之動黏度為大於2cSt、以及多環環烷對單環環烷的比率(2R+N/1RN)為少於0.46。

本揭示內容亦部分關於潤滑組成物，其包含作為主要組分的一或更多第III類基礎油、以及作為次要組分的潤滑油添加劑。在一實施態樣中，與習知含有基礎油的潤滑油之氧化穩定性相比，包含本揭示內容之基礎油的潤滑組成物具有改進的氧化穩定性。在另一實施態樣中，與習知含有基礎油的潤滑油之低溫性能相比，該潤滑組成物具有改進的低溫性能(low temperature performance)。

本揭示內容亦關於生產柴油燃料及第III類基礎油之方法。通常，原料(例如具有約45至約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數的重質真空製氣油原料(heavy vacuum gas oil feed stock))或具有約45至約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數的混合型原料係通過第一階段加工，該階段主要為提高黏度指數(VI)及移除硫和氮之加氫處理單元。此後續為汽提段(stripping section)，在此移除輕質餾份(light end)和柴油。較重質的潤滑油餾份接著進入第二階段，在此進行加氫裂解、脫蠟及加氫精製(hydrofinishing)。此原料與製程方法的組合生產具有獨特的組成特徵之基礎油。在所生產之低、中及高黏度基礎油中皆觀察到該等獨特的組成特徵。以此種方法生產之餾份係包括第III類基礎油產物餾份，其包含大於或等於90wt.%之飽和烴、在100℃之動黏度為大於2cSt、以及多環環烷對單環環烷的比率(2R+N/1RN)為少於約0.46。

本揭示內容之其他目的及優點可由隨後的詳細描述而明瞭。

105:原料

R1,110:第一反應器

R2,120:第二反應器

125:加氫加工流出物

R3,130:分餾器

132,152:輕質餾份

135:潤滑油沸程餾份

137,157:燃料沸程餾份

R4,140:加氫裂解反應器

145:流出物

R5,150:脫蠟/加氫精製反應器

155:流出物

160:分餾

圖1為根據本揭示內容之一實施態樣的多階段反應系統。

圖2顯示適合於生產本揭示內容之第III類基礎油的加工配置之一實例。

圖3為說明本揭示內容之第III類基礎油的總環烷含量與黏度指數之間的關係之圖形，與其他的第III類基礎油相比較。

圖4為說明本揭示內容之第III類基礎油的具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率(2R+N/1RN)與黏度指數之間的關係之圖形，與其他的第III類基礎油相比較。

圖5為說明本揭示內容之第III類基礎油的總環烷含量與黏度指數之間的關係之圖形，與其他的第III類基礎油相比較。

圖6為說明本揭示內容之第III類基礎油的具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率(2R+N/1RN)與黏度指數之間的關係之圖形，與其他的第III類基礎油相比較。

在本文之詳細描述及申請專利範圍內的所有數值係以「約」或「大約」修飾所指之值，且考慮到熟習此項技術領域者會知道的實驗誤差及變異。

如本文所使用之術語「主要組分(major component)」意指以大於約50重量百分比(wt.%)之量存在於本揭示內容之潤滑油中的組分(例如基礎油)。

如本文所使用之術語「次要組分(minor component)」意指以少於50重量百分比之量存在於本揭示內容之潤滑油中的組分(例如一或更多潤滑油添加劑)。

如本文所使用之術語「單環環烷(single ring naphthene)」意指呈單一閉環(closed ring)形式排列之具有通式C_nH_2n的飽和烴基，其中，n為碳原子數目。在本文亦以1RN表示。

如本文所使用之術語「多環環烷(multi-ring naphthene)」意指呈多個閉環形式排列之具有通式C_nH_2(n+1-r)的飽和烴基，其中，n為碳原子數目及r為環數目(在此，r>1)。在本文亦以2+RN表示。

如本文所使用之「在100℃的動黏度」係與「KV100」交換使用而「在40℃的動黏度」係與「KV40」交換使用。兩種術語應被視為相當的。

潤滑油基礎油

依據本揭示內容，提供具有特定種類的相對量不同於先前已知的商用基礎油者之基礎油組成物或潤滑油基礎油。本案發明人驚訝地發現具有2R+N/1RN的比率比使用較低的VI原料(~45至100)(其為典型的萃餘物(raffinate)或真空製氣油(VGO)的代表)之現有的商用基礎油可預期者更低的基礎油，諸如那些例如以本文所述之方法所生產的。較低水平的2R+N為基油希望的，因為通常理解高水平的2R+N不利於配製油的氧化性能。亦驚訝地發現本文所使用之方法可由石蠟進料共同生產具有較低水平的2R+N之具高黏度(~8至12cSt)的第III類基礎油；通常，當共同生產高黏度基礎油與低黏度基礎油時，石蠟係集中於低黏度餾份中。令人驚訝地，本文所述之方法可由石蠟原料(paraffinic feedstock)共同生產(co-produce)第III類輕中質(light neutral)(LN)、中中質(medium neutral)(MN)及重中質(heavy neutral)(HN)基礎油。

根據本揭示內容之各種實施態樣，基礎油為API第III類基礎油。

本揭示內容之第III類基礎油可藉由使用原料之先進的加氫裂解製程生產，例如使用具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為至少45、諸如至少55、例如至少60以上至150、或60至90的真空製氣油(vacuum gas oil)原料，或具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為至少45、諸如至少55、例如至少60至約150、或60至90的重質真空製氣油(heavy vacuum gas oil)與重質常壓製氣油(heavy atmospheric gas oil)混合型原料。第III類至少45、諸如至少55、例如至少60以上至150、或60至90。本揭示內容之第III類基礎油可具有在100℃之動黏度為大於2cSt，諸如2cSt至14cSt，例如2cSt至12cSt、及4cSt至12cSt。本揭示內容之第III類基礎油可具有30wt.%至70wt.%之環烷含量(為占總基礎油之百分比)、以及多環環烷對單環環烷的比率(2R+N/1RN)為少於約0.46。

對具有在100℃之動黏度為4至5cSt的基礎油而言，具有少於0.46的多環環烷對單環環烷之比率的本揭示內容之API第III類基礎油亦可具有黏度指數(VI)為120至143且係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。同樣地，對具有在100℃之動黏度為5至12cSt的基礎油而言，多環環烷對單環環烷的比率可為少於0.46，且黏度指數可為120至133且係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。在一實施態樣中，API第III類基礎油具有少於10wt.%之不飽和烴及黏度指數為120以上至145，其係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。在另一實施態樣中，第III類基礎油具有少於10wt.%之不飽和烴及黏度指數為120以上至145，其係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。

另外，與過該黏度範圍之已知的商用基礎油相比，本揭示內容之基礎油可具有較低的環烷絕對值。

根據本發明之各種實施態樣，本揭示內容之第III類基礎油可具有少於0.03wt.%之硫、-10℃至-30℃之流動點(pour point)、0.5wt.%至20wt.%之諾雅克揮發率(Noack volatility)、在-35℃之CCS(冷啟動模擬(cold crank simulator))值為100cP以上至70,000cP、及30wt.%至70wt.%之環烷含量。輕中質第III類基礎油(亦即具有2cSt至5cSt之KV100者)可具有諾雅克揮發率為8wt.%至20wt.%、在-35℃之CCS值為100cP至6,000cP、流動點為-10℃至-30℃、及環烷含量為30wt.%至60wt.%。本揭示內容之中中質第III類基礎油(亦即具有5cSt至7cSt之KV100者)可具有諾雅克揮發率為2wt.%至10wt.%、在-35℃之CCS值為3,500cP至20,000cP、流動點為-10℃至-30℃、及環烷含量為30wt.%至60wt.%。本揭示內容之重中質第III類基礎油(亦即具有7cSt至12cSt之KV100者)可具有諾雅克揮發率為0.5wt.%至4wt.%、在-35℃之CCS值為10,000cP至70,000cP、流動點為-10℃至-30℃、及環烷含量為30wt.%至70wt.%。根據本發明之各種實施態樣，第III類基礎油包含30wt.%至70%之石蠟(paraffins)、或31wt.%至69wt.%之石蠟、或32wt.%至68wt.%之石蠟。根據本發明之各種實施態樣，輕中質第III類基礎油可含有40wt.%至70wt.%、或45wt.%至70wt.%、或45wt%至65wt.%之石蠟。根據本發明之各種實施態樣，中中質第III類基礎油可含有35wt.%至65wt.%、或40wt.%至65wt.%、或40wt%至60wt.%之石蠟。根據本發明之各種實施態樣，重中質第III類基礎油可含有30wt.%至60wt.%、或30wt.%至55wt.%、或30wt%至50wt.%、或30wt.%至45wt.%、或30wt.%至40wt.%之石蠟。

方法

可使用下述方法生產在組成上有利的本揭示內容之第III類基礎油。一般而言，原料，例如具有由至少45、較佳為至少55、更佳為至少60至達約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數的重質真空製氣油原料、或具有由至少45、較佳為至少55、更佳為至少60至達約150之溶劑脫蠟油進料黏度指數的混合型原料，係通過第一階段加工，該階段主要為提高黏度指數(VI)及移除硫和氮之加氫處理單元(hydrotreating unit)。此後續為汽提段(stripping section)，在此移除輕質餾份(light ends)和柴油。較重質的潤滑油餾份接著進入第二階段，在此進行加氫裂解(hydrocracking)、脫蠟(dewaxing)及加氫精製(hydrofinishing)。此原料與製程方法的組合生產具有獨特的組成特徵之基礎油。在所生產之低、中及高黏度基礎油中皆觀察到該等獨特的組成特徵。

本揭示內容之製程配置生產高品質第III類基礎油，其相對於習知的第III類基礎油而具有獨特的組成特徵。組成優勢可源自組成物的多環環烷對單環環烷的比率。

本揭示內容之方法可生產具有在100℃之動黏度(KV100)為大於或等於2cSt、或大於或等於4cSt的基礎油，諸如4cSt至7cSt、或大於或等於6cSt、或大於或等於8cSt、或大於或等於10cSt、或大於或等於12cSt、或大於或等於14cSt。使用本發明之方法生產的基礎油可得到具有至少120以上至約145之VI的基礎油，諸如120至140、或120至133。

如本文所使用之階段可對應於單一反應器或多個反應器。可視需要地使用多個並聯反應器以進行製程中之一或多者，或可使用多個並聯反應器於階段中的所有製程。各階段及/或反應器可包括一或更多含有加氫加工觸媒或脫蠟觸媒之觸媒床。應注意觸媒「床」可指部分的物理觸媒床。例如，在反應器內的觸媒床可能部分以加氫裂解觸媒填充及部分以脫蠟觸媒填充。為了方便描述，儘管可將兩種觸媒一起堆疊在單一觸媒床中，但是加氫裂解觸媒及脫蠟觸媒在概念上可各指單獨的觸媒床。

配置實例

圖1顯示適合於本揭示內容中製造基礎油之加工配置的一實例。圖2顯示適合於加工原料以產生本揭示內容之基礎油的一般加工配置的一實例。應注意R1對應於圖2中的110；此外，R2、R3、R4和R5分別對應於圖2中的120、130、140和150。加工配置(processing configuration)的詳情可見於美國申請案2015/715,555。在圖2中，可將原料105引入第一反應器110中。反應器(諸如第一反應器110)可包括進料入口及流出物出口。第一反應器110可對應於加氫處理反應器、加氫裂解反應器、或彼等之組合。可視需要地使用多個反應器以使得有不同條件的選擇。例如，若第一反應器110及視需要的(optional)第二反應器120二者包括在反應系統中，則第一反應器110可對應於加氫處理反應器，而第二反應器120可對應於加氫裂解反應器。亦可使用其他選擇來設置反應器及/或反應器內的觸媒以進行原料的初始加氫處理及/或加氫裂解。視需要地，若在初始階段中的配置包括多個反應器，則氣體-液體分離可在反應器之間進行以使能移除輕質餾份及污染物氣體。在其中初始階段包括加氫裂解反應器的態樣中，在初始階段中的加氫裂解反應器可被稱為另外的加氫裂解反應器。

來自初始階段之最終反應器(諸如反應器 120)的加氫加工流出物(hydroprocessed effluent)125可隨後前進至分餾器(fractionator)130或另一類型的分離階段。分餾器130(或其他的分離階段)可分離該加氫加工流出物以形成一或更多燃料沸程餾份(fuel boiling range fraction)137、輕質餾份(light ends fraction)132、及潤滑油沸程餾份(lubricant boiling range fraction)135。潤滑油沸程餾份135可常對應於來自分餾器130的底部餾份(bottoms fraction)。潤滑油沸程餾份135可在第二階段加氫裂解反應器140中經歷進一步的加氫裂解。來自第二階段加氫裂解反應器140的流出物145可隨後前進至脫蠟/加氫精製反應器150以進一步改進最終生產之潤滑油沸程產物的特性。在圖2所示之配置中，可將來自第二階段脫蠟/加氫精製反應器150的流出物155分餾(fractionate)160，以從一或更多所欲潤滑油沸程餾份155分離出輕質餾份(light ends)152及/或燃料沸程餾份(fuel boiling range fraction)157。

圖2中的配置可使第二階段加氫裂解反應器140及脫蠟/加氫精製反應器150在對應於相當100wppm或更少的進料(至第二階段)硫含量之低硫加工條件(sweet processing condition)下操作。在此「低硫(sweet)」加工條件下，圖2中的配置，與使用高表面積、低酸性觸媒組合，可使得能生產具有減少或最少的芳烴(aromatics)含量的加氫裂解流出物(hydrocracked effluent)。

在圖2所示之配置中，在初始階段中的最終反應器(諸如反應器120)可稱與進入分餾器130的入口(或進入其他類型的分離階段的入口)直接流體連通。在初始階段中的其他反應器可稱與進入分離階段的入口間接流體連通(indirect fluid communication)(基於初始階段中的最終反應器提供的間接流體連通)。在初始階段中的反應器通常可稱與分離階段流體連通(基於直接流體連通或間接流體連通)。在一些選擇的態樣中，可包括一或更多再循環迴路(recycle loop)作為反應系統配置的一部分。再循環迴路可使在反應器/階段之間的流出物驟冷(quenching)，以及在反應器/階段內驟冷。

在一實施態樣中，在加氫處理條件下將原料引入反應器中。加氫處理流出物隨後前進至分餾器，在此將流出物分離成燃料沸程餾份及潤滑油沸程餾份。潤滑油沸程餾份隨後前進至第二階段，在此進行加氫裂解、脫蠟及加氫精製步驟。來自第二階段的流出物隨後前進至分餾器，在此回收本揭示內容之第III類基礎油。

原料

各種廣泛的石油及化學原料可依照本發明加氫加工。適合的原料包括完整及經還原之原油(petroleum crude)，諸如阿拉伯輕質原油(Arab Light)、超輕質原油(extra Light)、米德蘭低硫原油(Midland Sweet)、德拉瓦盆地原油(Delaware Basin)、西德州中級原油(West Texas Intermediate)、鷹堡原油(Eagle Ford)、Murban及Mars、常壓(atmospheric)油、循環油(cycle oil)、製氣油(gas oil)(包括真空製氣油和石油焦製氣油(coker gas oil))、輕質至重質餾出物(包括初餾出物(raw virgin distillate))、加氫裂解物(hydrocrackate)、氫化處理油(hydrotreated oil)、石油衍生之蠟(petroleum-derived wax)(包括鬆蠟(slack wax))、費托蠟(Fischer-Tropsch wax)、萃餘物(raffinate)、脫瀝青油(deasphalted oil)、及該等材料之混合物。

一種定義原料的方式係基於進料的沸程(boiling range)。一種定義沸程的選擇係使用進料的初始沸點及/或進料的最終沸點。另一種選擇係基於在一或更多溫度下沸騰之進料量而定性(characterize)進料。例如，進料的「T5」沸點/蒸餾點(distillation point)被定義為會有5wt%之進料沸騰的溫度。同樣地，「T95」沸點/蒸餾點為會有95wt%之進料沸騰的溫度。沸點(包括部分重量沸點(fractional weight boiling point))可使用適當的ASTM試驗方法測定，諸如在ASTM D2887、D2892、D6352、D7129、及/或D86中所述之程序。

典型的進料包括例如具有至少600℉(~316℃)之初始沸點(initial boiling point)的進料；同樣地，進料的T5及/或T10沸點可為至少600℉(~316℃)。另外或另一選擇地，進料的最終沸點(final boiling point)可為1100℉(~593℃)或更低；同樣地，進料的T95沸點及/或T90沸點亦可為1100℉(~593℃)或更低。作為一非限制性實例的典型進料可具有至少600℉(~316℃)之T5沸點及1100℉(~593℃)或更低的T95沸點。視需要地，若加氫加工亦用於形成燃料，則進料可包括較低的沸程部分。例如，此種進料可具有至少350℉(~177℃)的初始沸點及1100℉(~593℃)或更低的最終沸點。

在一些態樣中，如以UV-Vis吸收(UV-Vis absorption)或同等方法(諸如ASTM D7419或ASTM D2007)所測定之進料的芳烴含量(aromatics content)可為至少20wt%、或至少25wt%、或至少30wt%、或至少40wt%、或至少50wt%、或至少60wt%，諸如15以上至75wt%或達90wt%。芳烴含量特別地可為25wt%至75wt%、或25wt%至90wt%、或35wt%至75wt%、或35wt%至90wt%。在其他的態樣中，進料可具有較低的芳烴含量，諸如35wt%或更少、或25wt%或更少的芳烴含量，諸如低至0wt%。芳烴含量特別地可為0wt%至35wt%、或0wt%至25wt%、或5.0wt%至35wt%、或5.0wt%至25wt%。

在本揭示內容之製程中有用的特別的原料組分包括具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為由至少45、至少50、至少55、或至少60至150，諸如65至125、至少65至110、65至100、或65至90的真空製氣油原料(例如中質真空製氣油進料(medium vacuum gas oil feed)(MVGO))。

在本揭示內容之製程中有用的其他特別的原料組分包括具有混合型真空製氣油進料(例如中質真空製氣油進料(MVGO))及重質常壓製氣油進料(heavy atmospheric gas oil feed)的原料，其中，混合型原料具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為由至少45、至少55、至少60至 150，諸如65至145、65至125、65至100、或65至90。

在其中加氫加工包括加氫處理製程及/或高硫(sour)加氫裂解製程的態樣中，進料可具有硫含量為500wppm至20000wppm或更多、或500wppm至10000wppm、或500wppm至5000wppm。另外或另一選擇地，此種進料的氮含量可為20wppm至4000wppm、或50wppm至2000wppm。在一些態樣中，進料可對應於「低硫(sweet)」進料，所以進料的硫含量為25wppm至500wppm及/或氮含量為1wppm至100wppm。

第一加氫加工階段-加氫處理及/或加氫裂解

在各種態樣中，可使用第一加氫加工階段改進用於潤滑油基油生產之原料的一或更多品質。原料改進的實例可包括但不限於減少進料的雜原子含量、對進料進行轉化以提供升高的黏度指數、及/或對進料進行芳烴飽和化(aromatic saturation)。

關於雜原子移除，在初始加氫加工階段(加氫處理及/或加氫裂解)中的條件可充分以致減少加氫加工流出物(hydroprocessed effluent)的硫含量至250wppm或更少、或200wppm或更少、或150wppm或更少、或100wppm或更少、或50wppm或更少、或25wppm或更少、或10wppm或更少。經加氫加工流出物的硫含量特別地可為1wppm至250wppm、或1wppm至50wppm、或1wppm至10wppm。另外或另一選擇地，在初始加氫加工階段中的條件可充分以致減少氮含量至100wppm或更少、或50wppm或更少、或25wppm或更少、或10wppm或更少。氮含量特別地可為1wppm至100wppm、或1wppm至25wppm、或1wppm至10wppm。

在包括加氫處理作為初始加氫加工階段之一部分的態樣中，加氫處理觸媒(hydrotreating catalyst)可包含任何適合的加氫處理觸媒，例如包含至少一種第8至10族非貴金屬(例如選自Ni、Co、及彼等之組合)及至少一種第6族金屬(例如選自Mo、W、及彼等之組合)之觸媒，視需要地包括適合的載體(support)及/或填充劑(filler)材料(例如包含氧化鋁(alumina)、矽石(silica)、氧化鈦(titania)、氧化鋯(zirconia)、或彼等之組合)。根據本發明之態樣的加氫處理觸媒可為總體觸媒(bulk catalyst)或負載型觸媒(supported catalyst)。用於製造負載型觸媒之技術為本領域所熟知。用於製造總體金屬觸媒粒子之技術為已知且已有記載，例如，美國專利案號6,162,350，其係以引用方式併入本文。總體金屬觸媒粒子(bulk metal catalyst particle)可藉由其中所有的金屬觸媒前驅物皆呈溶液之方法、或藉由其中前驅物中之至少一者至少部分呈固體形式而視需要地但較佳地前驅物中之至少另一者僅呈溶液形式提供之方法來製造。可藉由例如提供亦包括固體及/或沉澱之金屬於溶液中的金屬前驅物溶液(諸如呈懸浮粒子之形式)以達成提供至少部分呈固體形式的金屬前驅物。舉例來說，適合的加氫處理觸媒的一些實例尤其描述於美國專利案號6,156,695、6,162,350、6,299,760、6,582,590、6,712,955、6,783,663、6,863,803、6,929,738、7,229,548、7,288,182、7,410,924、7,544,632和8,294,255，美國專利申請公開案號2005/0277545、2006/0060502、2007/0084754和2008/0132407，以及國際專利公開案號WO 04/007646、WO 2007/084437、WO 2007/084438、WO 2007/084439和WO 2007/084471中之一或多者中。較佳的金屬觸媒係包括氧化鋁上的鈷/鉬(1至10%之Co，為氧化物；10至40%之Mo，為氧化物)、鎳/鉬(1至10%之Ni，為氧化物；1至40%之Co，為氧化物)、或鎳/鎢(1至10%之Ni，為氧化物；10至40%之W，為氧化物)。

在各種態樣中，加氫處理條件(hydrotreating condition)可包括200℃至450℃、或315℃至425℃之溫度；250psig(~1.8MPag)至5000psig(~34.6MPag)、或500psig(~3.4MPag)至3000psig(~20.8MPag)、或800psig(~5.5MPag)至2500psig(~17.2MPag)之壓力；0.2至10hr^-1之液體空間時速(Liquid Hourly Space Velocities)(LHSV)；及200scf/B(35.6m3/m3)至10,000scf/B(1781m3/m3)、或500(89m3/m3)至10,000scf/B(1781m3/m3)之氫處理速率(hydrogen treat rate)。

加氫處理觸媒通常為那些含有第6族金屬、及第8至10族非貴金屬(亦即鐵、鈷和鎳)及彼之混合物者。該等金屬或金屬之混合物通常係呈在耐火金屬氧化物載體上之氧化物或硫化物。適合的金屬氧化物載體包括低酸性氧化物，諸如矽石、氧化鋁或氧化鈦，較佳為氧化鋁。在一些態樣中，較佳的氧化鋁可對應於多孔氧化鋁(porous alumina)，諸如具有50至200Å、或75至150Å之平均孔徑；100至300m2/g、或150至250m2/g之表面積；及/或0.25至1.0cm3/g、或0.35至0.8cm3/g之孔體積的γ(gamma)或η(eta)。載體較佳地不經鹵素(諸如氟)升級，因為這通常使載體的酸性增加。

外表面積(external surface area)及微孔表面積(micropore surface area)係指定性(characterizing)觸媒的總表面積的一種方式。該等表面積的計算係基於氮孔隙度(porosimetry)數據分析(使用用以測量表面積的BET方法)。參見例如Johnson,M.F.L.,Jour.Catal.,52,425(1978)。微孔表面積係指由觸媒中的沸石之一維孔(unidimensional pore)所致的表面積。在觸媒中僅沸石貢獻此部分的表面積。外表面積可由觸媒內的沸石或黏結劑所致。

另一選擇地，加氫處理觸媒可為總體金屬觸媒、或負載型與總體金屬觸媒之堆疊床組合。以總體金屬，意謂著觸媒未受載(unsupported)，其中，以總體觸媒粒子總重量為基準計，總體觸媒粒子包含30至100wt.%之至少一種第8至10族非貴金屬、以及至少一種第6族金屬(以金屬氧化物計算)，且其中，總體觸媒粒子具有至少10m2/g之表面積。此外，較佳的是，以粒子總重量為基準計，本文所使用之總體金屬加氫處理觸媒包含50至 100wt%、甚至更佳為70至100wt%之至少一種第8至10族非貴金屬以及至少一種第6族金屬(以金屬氧化物計算)。第6族及第8至10族非貴金屬的量可經由TEM-EDX測定。

以包含一種第8至10族非貴金屬、以及兩種第6族金屬之總體觸媒組成物為佳。頃發現在此例子中的總體觸媒粒子具有抗燒結性(sintering-resistant)。因此，在使用期間維持總體觸媒粒子的活性表面積(active surface area)。第6族對第8至10族非貴金屬之莫耳比範圍通常為10：1至1：10，較佳為3：1至1：3。在核心-殼結構化之粒子(core-shell structured particle)的例子中，該等比率當然適用於殼中含有的金屬。若超過一種的第6族金屬內含在總體觸媒粒子中，則不同的第6族金屬之比率通常不重要。當應用超過一種的第8至10族非貴金屬時，則同樣適用。在其中鉬和鎢係作為第6族金屬存在的例子中，鉬：鎢之比率較佳地落在9：1至1：9之範圍內。第8至10族非貴金屬較佳地包含鎳及/或鈷。進一步較佳的是第6族金屬包含鉬與鎢之組合。較佳地使用鎳/鉬/鎢、及鈷/鉬/鎢、及鎳/鈷/鉬/鎢之組合。該等類型的沉澱物出現抗燒結性。因此，在使用期間維持沉澱物的活性表面積。金屬較佳地以對應金屬的氧化化合物存在，或若觸媒組成物已經硫化，則以對應金屬的硫化化合物存在。

在一些選擇的態樣中，本文所使用之總體金屬加氫處理觸媒具有至少50m²/g、更佳為至少100m²/g之表面積。在此等態樣中，亦希望總體金屬加氫處理觸媒的孔徑分布(pore size distribution)與習知的加氫處理觸媒中之一者大致相同。總體金屬加氫處理觸媒可具有0.05至5ml/g、或0.1至4ml/g、或0.1至3ml/g、或0.1至2ml/g之孔體積(pore volume)(以氮吸附(nitrogen adsorption)測定)。較佳地沒有小於1nm的孔存在。總體金屬加氫處理觸媒可具有至少50nm、或至少100nm之中位直徑(median diameter)。總體金屬加氫處理觸媒可具有不超過5000μm、或不超過3000μm之中位直徑。在一實施態樣中，中位粒子直徑(median particle diameter)係落在0.1至50μm之範圍內，更佳地在0.5至50μm之範圍內。

適合的加氫處理觸媒的實例包括但不限於Albemarle KF 848、KF 860、KF 868、KF 870、KF 880、KF 861、KF 905、KF 907和Nebula；Criterion LH-21、LH-22和DN-3552；Haldor-Topsøe TK-560 BRIM、TK-562 HyBRIM、TK-565 HyBRIM、TK-569 HyBRIM、TK-907、TK-911和TK-951；Axens HR 504、HR 508、HR 526和HR 544。加氫處理可以先前列示之觸媒中之一種觸媒或組合進行。

第二階段加工-加氫裂解或轉化條件

在各種態樣中，代替在第二(低硫(sweet))反應階段中用於進料轉化所使用之習知的加氫裂解觸媒，反應系統可包括如本文所述之高表面積、低酸性轉化(low acidity conversion)觸媒。在其中潤滑油沸程進料具有夠低含量的雜原子之態樣中，諸如對應於「低硫(sweet)」進料的進料，可將進料暴於如本文所述之高表面積、低酸性轉化觸媒而無需事先進行移除雜原子的加氫加工。

在各種態樣中，用於潤滑油基礎油生產之轉化所選擇的條件可取決於所欲轉化程度、輸入至轉化階段之進料中的污染物含量、及可能的其他因素而定。例如，在單一階段中、或在多階段系統之第一階段及/或第二階段中的加氫裂解及/或轉化條件，可選擇為在反應系統中達成所欲轉化程度。加氫裂解及/或轉化條件可取決於進料內存在及/或反應環境之氣相中存在的硫或氮含量而被稱為高硫條件(sour condition)或低硫條件(sweet condition)。例如，具有100wppm或更少的硫及50wppm或更少的氮、較佳為少於25wppm硫及/或少於10wppm氮之進料代表供低硫條件(sweet condition)下加氫裂解及/或轉化之進料。具有250wppm或更多的硫含量之進料可在高硫條件(sour condition)下加工。具有中等硫含量之進料可在低硫條件(sweet condition)或高硫條件(sour condition)下加工。

在包括加氫裂解為在高硫條件(sour condition)下的初始加氫加工階段之一部分的態樣中，初始階段的加氫裂解觸媒(hydrocracking catalyst)可包含任何適合或標準的加氫裂解觸媒，例如選自沸石β、沸石X、沸石Y、八面沸石(faujasite)、超穩定Y(ultrastable Y)(USY)、脫鋁型Y(dealuminized Y)(Deal Y)、絲光沸石(Mordenite)、ZSM-3、ZSM-4、ZSM-18、ZSM-20、ZSM- 48、及彼等之組合的沸石基底，該沸石基底(zeolitic base)可有利地負載20一或更多活性金屬(例如(i)第8至10族貴金屬諸如鉑及/或鈀或(ii)第8至10族非貴金屬諸如鎳、鈷、鐵、及彼等之組合，以及第6族金屬諸如鉬及/或鎢)。在此討論中，沸石材料被定義為包括具有認可之沸石框架結構的材料，諸如由國際沸石協會(International Zeolite Association)認可之框架結構(framework structure)。此等沸石材料可對應於矽鋁酸鹽(silicoaluminate)、矽鋁磷酸鹽(silicoaluminophosphate)、鋁磷酸鹽(aluminophosphate)、及/或可用於形成沸石框架結構之其他原子組合。除了沸石材料以外，其他類型的結晶酸性載體材料(crystalline acidic support material)可能亦適合。沸石材料及/或其他的結晶酸性材料可視需要地與其他的金屬氧化物(諸如氧化鋁、氧化鈦及/或矽石)混合或黏結。適合的加氫裂解觸媒之詳情可見於US2015/715,555。

在一些可選擇的態樣中，如本文所述之高表面積、低酸性轉化觸媒可視需要地用作為初始階段中的觸媒之一部分。

在第一階段中(或在高硫條件(sour condition)下)的加氫裂解製程可在200℃至450℃之溫度、250psig至5000psig(~1.8MPag至~34.6MPag)之氫分壓、0.2hr^-1至10hr^-1之液體空間時速、及35.6m3/m3至1781m3/m3(~200SCF/B至~10,000SCF/B)之氫處理氣體速率下進行。在大部分的例子中，條件通常可包括在300℃至450℃之範圍內的溫度、500psig至2000psig(~3.5MPag至~13.9MPag)之氫分壓、0.3hr^-1至5hr^-1之液體空間時速、及213m3/m3至1068m3/m3(~1200SCF/B至~6000SCF/B)之氫處理氣體速率(hydrogen treat gas rate)。

在多階段反應系統中，加氫加工反應系統的第一反應階段可包括一或更多加氫處理及/或加氫裂解觸媒。接著可在反應系統的第一與第二階段之間使用分離器以移除氣相硫及氮污染物。分離器(separator)的一個選擇為簡單地進行氣體-液體分離(gas-liquid separation)以移除污染物。另一選擇為使用可在較高溫度下進行分離的分離器，諸如驟餾分離器(flash separator)。可使用此種高溫分離器，例如使進料分離成沸點低於溫度切點(諸如約350℉(177℃)或約400℉(204℃))的部分及沸點高於溫度切點(temperature cut point)的部分。在此類型的分離中，亦可移除來自第一反應階段的流出物之石油腦沸程部分(naphtha boiling range portion)，因此減少在第二或其他後續階段中加工的流出物體積。當然，亦可將來自第一階段的流出物中的任何低沸點污染物分離成沸點低於溫度切點的部分。若在第一階段中進行充分的污染物移除，則第二階段可以「低硫(sweet)」或低污染物階段操作。

又另一選擇可為在加氫加工反應系統的第一與第二階段之間使用分離器，其亦可對來自第一階段的流出物進行至少部分分餾。在此類型的態樣中，可將來自第一加氫加工階段的流出物分離成至少以沸點低於餾出物 (諸如柴油)燃料範圍的部分、沸點在餾出物燃料範圍內的部分、及沸點高於餾出物燃料範圍的部分。餾出物燃料範圍(distillate fuel range)可基於習知的柴油沸程(diesel boiling range)定義，諸如具有低端切點溫度(lower end cut point temperature)為至少約350℉(177℃)或至少約400℉(204℃)至具有高端切點溫度(upper end cut point temperature)為約700℉(371℃)或更低或650℉(343℃)或更低。可視需要地擴大餾出物燃料範圍以包括額外的煤油(kerosene)，諸如藉由選擇至少約300℉(149℃)之低端切點溫度。

在亦使用階段間分離器(inter-stage separator)以產生餾出物燃料餾份(distillate fuel fraction)的態樣中，沸點低於餾出物燃料餾份的部分包括石油腦沸程分子(naphtha boiling range molecule)、輕質餾份(light ends)及污染物諸如H₂S。該等不同的產物可以任何合宜的方式彼此分離。同樣地，若需要時，可從餾出物沸程餾份形成一或更多餾出物燃料餾份。沸點高於餾出物燃料範圍的部分代表潛在的潤滑油基礎油。在此等態樣中，沸點高於餾出物燃料沸程的部分在第二加氫加工階段中接受進一步的加氫加工。沸點高於餾出物燃料沸程的部分可對應於潤滑油沸程餾份(lubricant boiling range fraction)，諸如具有至少約343℃的T5或T10沸點之餾份。視需要地，更輕質的潤滑油餾份可在以阻隔操作(blocked operation)的觸媒脫蠟段中蒸餾及操作，在此調整條件以使各潤滑油餾分(lube cut)的產量及特性達到最大。

在低硫條件(sweet condition)下的轉化製程可在類似於那些用於高硫加氫裂解製程(sour hydrocracking process)的條件下進行，或條件可以不相同。在一實施態樣中，在低硫轉化階段(sweet conversion stage)中的條件可具有不比高硫階段(sour stage)中的加氫裂解製程嚴格的條件。適合於非高硫階段的轉化條件可包括但不限於類似於第一或高硫階段的條件。適合的轉化條件可包括約550℉(288℃)至約840℉(449℃)之溫度、約1000psia至約5000psia(~6.9MPa-a至34.6MPa-a)之氫分壓、0.05hr^-1至10hr^-1之液體空間時速、及35.6m3/m3至1781m3/m3(200SCF/B至10,000SCF/B)之氫處理氣體速率。在其他的實施態樣中，條件可包括在約600℉(343℃)至約815℉(435℃)之範圍內的溫度、約1000psia至約3000psia(~6.9MPa-a至20.9MPa-a)之氫分壓、及約213m3/m3至約1068m3/m3(1200SCF/B至6000SCF/B)之氫處理氣體速率。LHSV可為約0.25hr^-1至約50hr^-1、或約0.5hr^-1至約20hr^-1，且較佳為約1.0hr^-1至約4.0hr^-1。

在又另一態樣中，可以相同的條件用於加氫處理、加氫裂解及/或轉化床或階段，諸如以加氫處理條件用於所有的床或階段、以加氫裂解條件用於所有的床或階段、及/或以轉化條件用於所有的床或階段。在又另一實施態樣中，用於加氫處理、加氫裂解及/或轉化床或階段的壓力可皆相同。

在又另一態樣中，加氫加工反應系統可包括超過一個以上的加氫裂解及/或轉化階段。若有多個加氫裂解及/或轉化階段，則至少一個加氫裂解階段可具有如上述之有效的加氫裂解條件，包括至少約1000psia(~6.9MPa-a)之氫分壓。在此種態樣中，其他(後續)的轉化製程可在可包括較低的氫分壓之條件下進行。適合於另外的轉化階段之轉化條件可包括但不限於約550℉(288℃)至約840℉(449℃)之溫度、約250psia至約5000psia(1.8MPa-a至34.6MPa-a)之氫分壓、0.05hr^-1至10hr^-1之液體空間時速、及35.6m3/m3至1781m3/m3(200SCF/5B至10,000SCF/B)之氫處理氣體速率。在其他的實施態樣中，用於另外的轉化階段之條件可包括約600℉(343℃)至約815℉(435℃)之範圍內的溫度、約500psia至約3000psia(3.5MPa-a至20.9MPa-a)之氫分壓、及約213m3/m3至約1068m3/m3(1200SCF/B至6000SCF/B)之氫處理氣體速率。LHSV可為約0.25hr^-1至約50hr^-1、或約0.5hr^-1至約20hr^-1，且較佳為約1.0hr^-1至約4.0hr^-1。

另外的第二階段加工-脫蠟及加氫精製/芳烴飽和化

在各種態樣中，可包括催化脫蠟(catalytic dewaxing)作為第二及/或低硫(sweet)及/或後續加工階段之一部分，諸如亦包括在高表面積、低酸性觸媒存在下轉化之加工階段。較佳地，脫蠟觸媒(dewaxing catalyst)為沸石(及/或沸石晶體(zeolitic crystal))，其主要藉由使烴原料 (hydrocarbon feedstock)異構化(isomerizing)來進行脫蠟。更佳地，觸媒為具有一維孔結構(unidimensional pore structure)之沸石。適合的觸媒係包括10員環孔沸石(10-member ring pore zeolite)，諸如EU-1、ZSM-35(或鎂鹼沸石(ferrierite))、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、SAPO-11、及ZSM-22。較佳的材料為EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、或ZSM-23。以ZSM-48最佳。應注意具有20：1至40：1的矽石對氧化鋁之比率的ZSM-23結構之沸石有時可被稱為SSZ-32。與上述材料具有等結構性的其他沸石晶體包括Theta-1、NU-10、EU-13、KZ-1、及NU-23。美國專利案號7,625,478、7,482,300、5,075,269、及4,585,747進一步揭示可用於在本揭示內容之製程中的脫蠟觸媒，彼等皆以引用方式併入本文。

在各種實施態樣中，脫蠟觸媒可進一步包括金屬氫化組分(metal hydrogenation component)。金屬氫化組分通常為第6族及/或第8至10族金屬。金屬氫化組分較佳為第8至10族貴金屬。金屬氫化組分較佳為Pt、Pd或彼之混合物。在可替代之較佳的實施態樣中，金屬氫化組分可為第8至10族非貴金屬與第6族金屬之組合。適合的組合可包括Ni、Co或Fe與Mo或W，較佳為Ni與Mo或W。

金屬氫化組分可以任何合宜的方式添加至脫蠟觸媒中。用於添加金屬氫化組分的一種技術為藉由初濕含浸法(incipient wetness)。例如，在沸石與黏結劑組合之後，所組合之沸石與黏結劑可擠壓成觸媒粒子。該等觸媒粒子隨後可暴於含有適合的金屬前驅物之溶液。另一選擇地，金屬可藉由離子交換而添加至觸媒中，其中，金屬前驅物係在擠壓之前添加至沸石混合物(或沸石及黏結劑)中。

以觸媒為基準計，在脫蠟觸媒中的金屬量可為至少0.1wt%，或至少0.15wt%、或至少0.2wt%、或至少0.25wt%、或至少0.3wt%、或至少0.5wt%(以觸媒為基準計)。在觸媒中的金屬量可為20wt%或更少(以觸媒為基準計)、或10wt%或更少、或5wt%或更少、或2.5wt%或更少、或1wt%或更少。關於金屬為Pt、Pd、另一第8至10族貴金屬、或彼等之組合的態樣，金屬量可為0.1至5wt%，較佳為0.1至2wt%、或0.25至1.8wt%、或0.4至1.5wt%。關於金屬為第8至10族非貴金屬與第6族金屬之組合的態樣，金屬的組合量可為0.5wt%至20wt%、或1wt%至15wt%、或2.5wt%至10wt%。

脫蠟觸媒較佳地可為具有低比率的矽石對氧化鋁之觸媒。例如，ZSM-48之沸石中的矽石(silica)對氧化鋁(alumina)之比率可為少於200：1、或少於110：1、或少於100：1、或少於90：1、或少於80：1。矽石對氧化鋁之比率特別地可為30：1至200：1、或60：1至110：1、或70：1至100：1。

脫蠟觸媒亦可包括黏結劑。在一些實施態樣中，在根據本發明之製程中所使用的脫蠟觸媒係使用低表面積的黏結劑配製，低表面積的黏結劑表示具有100m2/g 或更少、或80m2/g或更少、或70m2/g或更少的表面積之黏結劑，諸如低至40m2/g或甚至更低。

另一選擇地，可選擇黏結劑及沸石粒子大小以提供具有所欲的微孔表面積(micropore surface area)對總表面積(total surface area)之比率之觸媒。在根據本發明所使用的脫蠟觸媒中，微孔表面積對應於脫蠟觸媒中的沸石之一維孔的表面積。總表面對應於微孔表面積加上外表面積(external surface area)。在觸媒中所使用的任何黏結劑對微孔表面積沒有貢獻且不顯著增加觸媒的總表面積。外表面積(external surface area)表示總觸媒的表面積減去微孔表面積的差額。黏結劑及沸石二者可對外表面積值有貢獻。較佳地，脫蠟觸媒的微孔表面積對總表面積之比率會等於或大於25%。

沸石(或其他的沸石材料)可與黏結劑以任何合宜的方式組合。例如，黏結之觸媒可藉由以下方式生產：以沸石及黏結劑二者的粉末開始，將粉末與添加之水組合及混磨(mulling)以形成混合物，以及接著擠壓混合物以產生所欲大小的黏結之觸媒(bound catalyst)。亦可使用擠壓助劑(extrusion aid)以修飾沸石與黏結劑混合物之擠壓流動特性(extrusion flow properties)。視需要地，亦可使用可由二或更多的金屬氧化物所組成之黏結劑。

在催化脫蠟區中的製程條件可包括：200至450℃、較佳為270至400℃之溫度，1.8至34.6MPag(~250至~5000psi)、較佳為4.8至20.8MPag之氫分壓，0.2至10 hr-1、較佳為0.5至3.0hr-1之液體空間時速，及35.6至1781m3/m3(~200至~10,000SCF/B)、較佳為178至890.6m3/m3(~1000至~5000scf/B)之氫循環速率(hydrogen circulation rate)。另外或另一選擇地，條件可包括600℉(~343℃)至815℉(~435℃)之範圍內的溫度、500psig至3000psig(~3.5MPag至~20.9MPag)之氫分壓、及213m3/m3至1068m3/m3(~1200SCF/B至~6000SCF/B)之氫處理氣體速率。

在各種態樣中，亦可提供加氫精製(hydrofinishing)及/或芳烴飽和化(aromatic saturation)製程。加氫精製及/或芳烴飽和化可發生在脫蠟之前及/或脫蠟之後。加氫精製及/或芳烴飽和化可發生在分餾(fractionation)之前或之後。若加氫精製及/或芳烴飽和化係發生在分餾之後，則加氫精製可在一或更多部分的分餾產物上進行，諸如在一或更多潤滑油基礎油部分上進行。另一選擇地，來自最後的轉化或脫蠟製程的整個流出物可經加氫精製及/或經歷芳烴飽和化。

在一些情況中，加氫精製製程及芳烴飽和化製程可指使用相同的觸媒進行之單一製程。另一選擇地，可提供一種類型的觸媒或觸媒系統進行芳烴飽和化，且可以第二觸媒或觸媒系統用於加氫精製。加氫精製及/或芳烴飽和化製程通常係出於以下實務上的原因而在不同於脫蠟或加氫裂解製程的反應器中進行，諸如有助於以較低的溫度用於加氫精製或芳烴飽和化製程。然而，在加氫裂解或脫蠟製程之後但在分餾之前的另外的加氫精製反應器可能在概念上仍被認為是反應系統的第二階段之一部分。

加氫精製及/或芳烴飽和化觸媒可包括含有第6族金屬、第8至10族金屬、及彼之混合物的觸媒。在一實施態樣中，較佳的金屬包括至少一種具有強的氫化功能之金屬硫化物。在另一實施態樣中，加氫精製觸媒可包括第8至10族貴金屬，諸如Pt、Pd、或彼等之組合。金屬之混合物亦可以總體金屬觸媒(bulk metal catalyst)存在，其中，金屬量為30wt.%或更多(以觸媒為基準計)。適合的金屬氧化物載體(metal oxide support)包括低酸性氧化物，諸如矽石、氧化鋁、矽石-氧化鋁(silica-alumina)或氧化鈦(titania)，較佳為氧化鋁(alumina)。對芳烴飽和化較佳的加氫精製觸媒包含至少一種在多孔載體上之具有較強的氫化功能(hydrogenation function)之金屬。典型的載體材料包括非晶形(amorphous)或結晶(crystalline)氧化物材料，諸如氧化鋁、矽石、和矽石-氧化鋁。載體材料亦可經改質，諸如經鹵化或特別經氟化。觸媒的金屬含量，以非貴金屬而言，常高達20重量百分比。在一實施態樣中，較佳的加氫精製觸媒可包括屬於M41S類別或家族之觸媒的結晶材料。M41S家族之觸媒為具有高的矽石含量之中孔材料(mesoporous material)。實例包括MCM-41、MCM-48、及MCM-50。此類別的較佳成員為MCM-41。若以不同的觸媒用於芳烴飽和化及加氫精製，則芳烴飽和化觸媒可基於對芳烴飽和化的活性及/或選擇性予以選擇，而加氫精製觸媒可基於用以改進產物規格的活性予以選擇，諸如產物顏色及多核芳烴還原(polynuclear aromatic reduction)。美國專利案號7,686,949、7,682,502和8,425,762進一步揭示可用於本揭示內容之製程中的觸媒，彼等皆以引用方式併入本文。

加氫精製條件可包括：125℃至425℃、較佳為180℃至280℃之溫度，500psig(~3.4MPag)至3000psig(~20.7MPag)、較佳為1500psig(~10.3MPag)至2500psig(~17.2MPag)之總壓力，及0.1hr-1至5hr-1、較佳為0.5hr-1至1.5hr-1之液體空間時速(LHSV)。

第二分餾或分離可在第二或後續階段之後於一或更多位置進行。在一些態樣中，分餾可在第二階段中的加氫裂解之後在低硫條件下於USY觸媒存在下進行。第二階段加氫裂解流出物的至少潤滑油沸程部分隨後可送入脫蠟及/或加氫精製反應器以進一步加工。在一些態樣中，加氫裂解及脫蠟可在第二分餾之前進行。在一些態樣中，加氫裂解、脫蠟、及芳烴飽和化可在第二分餾之前進行。視需要地，芳烴飽和化及/或加氫精製可在第二分餾之前進行、在第二分餾之後進行、或在之前及之後皆進行。

若需要潤滑油基礎油產物，則可將潤滑油基礎油產物進一步分餾以形成多種產物。例如，可製得對應於2cSt餾分(cut)、4cSt餾分、6cSt餾分、及/或具有黏度高於6cSt之餾分的潤滑油基礎油產物。例如，具有至少2cSt之黏度的潤滑油基油產物餾份可為適合用於低流動點應用之餾份，諸如變壓器油(transformer oil)、低溫液壓油(low temperature hydraulic oil)或自動變速箱油(automatic transmission fluid)。具有至少4cSt之黏度的潤滑油基油產物餾份可為具有受控的揮發性及低流動點之餾份，使得餾份適合於根據SAE J300製得0W-或5W-或10W-等級的機油。此分餾可在來自第二階段的柴油(或其他燃料)產物從潤滑油基礎油產物分離的時候進行，或分餾可在稍後發生。任何加氫精製及/或芳烴飽和化可發生在分餾之前或之後。在分餾之後，可將潤滑油基油產物餾份與適當的添加劑組合而用作為機油或另一潤滑應用。可用於本揭示內容中的例示性製程流程圖揭示於美國專利案號8,992,764、8,394,255，美國專利申請公開案號2013/0264246和美國專利申請公開案號2015/715,555中，其揭示內容係整體以引用方式併入本文。

潤滑油添加劑

基油構成本揭示內容之發動機或其他的機械組件潤滑油組成物的主要組分，且通常以約50至約99重量百分比、較佳為約70至約95重量百分比、更佳為約85至約95重量百分比的量存在(以組成物總重為基準計)。如本文所述，添加劑構成本揭示內容之發動機或其他的機械組件潤滑油組成物的次要組分，且通常以約少於50重量百分比、較佳為少於約30重量百分比、更佳為少於約15重量百分比之量範圍存在(以組成物總重為基準計)。

若需要時，可使用基油之混合物，例如基礎油組分及共同基礎油組分(co-base stock component)。共同基礎油組分係以約1至約99重量百分比、較佳為約5至約95重量百分比、更佳為約10至約90重量百分比之量存在於本揭示內容之潤滑油中(以組成物總重為基準計)。在本揭示內容之一較佳的態樣中，低黏度及高黏度基礎油係以包含5至95wt.%之低黏度基礎油以及5至95wt.%之高黏度基礎油的基礎油摻合物之形式使用。較佳的範圍包括10至90wt.%之低黏度基礎油及10至90wt.%之高黏度基礎油。以潤滑油組成物總重為基準計，基礎油摻合物可以15至85wt.%之低黏度基礎油及15至85wt.%之高黏度基礎油、較佳為20至80wt.%之低黏度基礎油及20至80wt.%之高黏度基礎油、更佳為25至75wt.%之低黏度基礎油及25至75wt.%之高黏度基礎油而存在於發動機或其他的機械組件潤滑油組成物中。

在本揭示內容之一個態樣中，低黏度、中黏度及/或高黏度基礎油係以約50至約99重量百分比、較佳為約70至約95重量百分比、更佳為約85至約95重量百分比之量(以組成物總重為基準計)存在於發動機或其他的機械組件潤滑油組成物中。

可用於本揭示內容中的配製之潤滑油(formulated lubricating oil)可含有一或更多其他常使用的潤滑油性能添加劑，包括但不限於抗磨添加劑(antiwear additive)、去污劑(detergent)、分散劑(dispersant)、黏度改質劑(viscosity modifier)、腐蝕抑制劑(corrosion inhibitor)、防銹劑(rust inhibitor)、金屬減活劑(metal deactivator)、極壓劑(extreme pressure additive)、抗捕獲劑(anti-seizure agent)、蠟改質劑(wax modifier)、其他的黏度改質劑(viscosity modifier)、濾液改良劑(fluid-loss additive)、密封相容劑(seal compatibility agent)、潤滑劑(lubricity agent)，防污劑(anti-staining agent)、發色劑(chromophoric agent)、消泡劑(defoamant)、去乳化劑(demulsifier)、乳化劑(emulsifier)、增稠劑(densifier)、潤濕劑(wetting agent)、膠凝劑(gelling agent)、增黏劑(tackiness agent)、著色劑(colorant)、及其他等。許多常使用的添加劑之綜述參見“Lubricant Additives,Chemistry and Applications”,Ed.L.R.Rudnick,Marcel Dekker,Inc.270 Madison Ave.New York,N.J.10016,2003,and Klamann in Lubricants and Related Products,Verlag Chemie,Deerfield Beach,FL；ISBN 0-89573-177-0。亦參考“Lubricant Additives”by M.W.Ranney,published by Noyes Data Corporation of Parkridge,NJ(1973)；亦參考美國專利案號7,704,930，將該等揭示內容整體以引用方式併入本文。該等添加劑常以可在5重量百分比以上至大於90重量百分比之範圍的各種量之稀釋油遞送。

可用於本揭示內容的添加劑並非必需溶於潤滑油中。在油中的不可溶添加劑(諸如硬脂酸鋅)可分散在本揭示內容之潤滑油中。

潤滑油組成物含有一或更多添加劑時，添加劑係以足以使其進行其意欲功能的量摻合至組成物中。如上述，添加劑通常係作為次要組分存在於潤滑油組成物中，其量通常為少於50重量百分比、較佳為少於約30重量百分比、更佳為少於約15重量百分比(以組成物總重為基準計)。添加劑最常以至少0.1重量百分比、較佳為至少1重量百分比、更佳為至少5重量百分比之量添加至潤滑油組成物中。可用於本揭示內容的此等添加劑之代表量顯示於以下表1中。

應注意許多添加劑係以含有一或更多添加劑與特定量的基油稀釋劑一起的濃縮物自添加劑製造商運輸。因此，在以下表1中的重量，以及本文述及之其他量係指活性成分的量(亦即無稀釋劑部分的成分)。以下表示的重量百分比(wt.%)係以潤滑油組成物總重為基準計。

前述添加劑全部皆為市場上可取得的材料。該等添加劑可單獨添加，但是通常預組合在可自潤滑油添加劑供應商獲得的套組中。可取得具有各種成分、比例及特性的添加劑套組，且適當的套組選擇係將最終組成物的必要用途納入考慮中。

相對於習知包括第III類基礎油的潤滑油組成物，包括本揭示內容之基礎油的潤滑油組成物具有改進的氧化穩定性(oxidative stability)。在配製之潤滑油中的潤滑油基礎油之低溫及氧化性能係由MRV(微型旋轉黏度計(mini-rotary viscometer))以ASTM D4684測量之低溫性能或以壓力微差掃瞄熱量法(pressure differential scanning calorimetry)(CEC-L-85，其相當於ASTM D6186)測量之氧化穩定性時間測量的氧化性能測定。本揭示內容之潤滑油以作為客車用機油(passenger vehicle engine oil)(PVEO)產品特別有利。

本揭示內容之潤滑油基礎油提供許多超越習知的典型潤滑油基礎油之優點，包括但不限於改進機油中的氧化性能，諸如以壓力微差掃瞄熱量法(CEC-L-85，其相當於ASTM D6186)所測量之氧化誘發時間。

本揭示內容之潤滑油基礎油非常適合作為潤滑油基礎油而沒有摻合限制，且再者，潤滑油基礎油產品亦與用於潤滑油配製物之潤滑油添加劑相容。

潤滑油基礎油及潤滑油組成物可在本揭示內容中用於各種與潤滑油相關的最終用途，諸如用於需要移動及/或相互作用的機械零件、組件或表面之潤滑的裝置或設備的潤滑油或潤滑脂(grease)。可用的裝置包括發動機及機器。本揭示內容之潤滑油基礎油適合用於汽車曲軸箱潤滑油、汽車齒輪油、變速箱油(transmission oil)、許多工業潤滑油包括循環潤滑油(circulation lubricant)、工業齒輪潤滑油(industrial gear lubricant)、潤滑脂(grease)、壓縮機油(compressor oil)、泵油(pump oil)、冷凍潤滑油(refrigeration lubricant)、液壓潤滑油(hydraulic lubricant)和金屬加工液(metal working fluid)之配製物。此外，本揭示內容之潤滑油基礎油可衍生自可再生的來源(renewable source)；此等基礎油可符合永續產品(sustainable product)的資格且可符合由工業團體或政府法規制訂的「永續性(sustainability)」標準。

提供下列的非限制性實施例以闡述本揭示內容。

實施例

用於實施例1和2之進料A及B係根據本揭示內容所述且繪示於圖1之製程加工。特別地，具有表3中所述之特性的進料經加工以產生本揭示內容之第III類基礎油。在階段1的氫化加工之後，具有表4中所述之特性的中間進料接受階段2的加氫加工以產生本揭示內容之第III類基礎油。進料A代表具有~67VI之萃餘物進料(raffinate feed)，進料B代表具有~92VI之高品質VGO進料。

以五種不同的觸媒用於實施例1和2中的加工，詳情於下文提供。兩個實施例之階段1的加氫處理係使用觸媒A和B，階段2的加氫加工係使用觸媒C、D和E。

觸媒A：市場上可取得的加氫處理觸媒，其係由受載於Al₂O₃上的NiMo所組成。

觸媒B：市場上可取得的加氫處理觸媒，其係由總體(bulk)NiMoW氧化物所組成。

觸媒C：與Versal-300氧化鋁黏結之USY上的0.6wt%之Pt。USY具有約75：1之矽石對氧化鋁(SiO₂：Al₂O₃)比率。USY為具有12員環孔通道(12-member ring pore channel)的沸石。

觸媒D：市場上可取得的脫蠟觸媒，其係由受載於ZSM-48上的Pt所組成。

觸媒E：市場上可取得的加氫精製觸媒，其係由受載於MCM-41上的Pt/Pd所組成。

實施例1：

進料A的特性顯示於表3中。將進料以兩個轉化率程度(即17%和33%)加氫處理，接著摻合(44.6/55.4)以給出具有表3中所示之特性的產物。關於乾蠟量(dry wax amount)，乾蠟的量係基於-0.33wt%/℃之流動點校正而校正至-18℃之流動點的預期值。關於黏度指數，黏度指數係基於0.33VI/℃之流動點校正而校正至-18℃之流動點的預期值。

具有約67之溶劑脫蠟油進料黏度指數的進料A係通過主要為提高黏度指數(VI)且移除硫和氮之加氫處理單元的第一階段來加工。將觸媒A和B兩者裝載於相同的反應器中，進料先與觸媒A接觸。加氫處理之進料隨後為汽提段(stripping section)，在此移除輕質餾份(light ends)及柴油。在階段1的加氫處理期間，將進料A分流(split)且經歷兩個不同程度的轉化(以「低」及「高」轉化率標示)。中間進料(A1及A2)的特性顯示於表4中。來自A1及A2之較重質的潤滑油餾份接著進入第二階段，在此進行加氫裂解、脫蠟及加氫精製。每一該等步驟使用各種加工條件(下述)以產生五種第III類基礎油A1至A6，該等的特性顯示於表6(4至5cSt)、7(5至7cSt)、和8(8至11cSt)。頃發現此進料與製程的組合生產具有獨特的組成特徵之第III類基礎油。在所生產之較低及較高黏度的基礎油二者中觀察到該等獨特的組成特徵，如圖4和6中所示。

上述每一步驟-加氫處理、加氫裂解、催化脫蠟及加氫精製-之加工條件係基於最終基礎油產物的所欲轉化率及VI而調整。用於製造本揭示內容之目的的第III類基礎油之條件可見於表5中。在第一加氫處理階段之700℉+轉化率程度係在20至40%之範圍，且在第一階段中的加工條件包括635℉至725℉之溫度；500psig至3000psig之氫分壓；0.5hr^-1至1.5hr^-1之液體空間時速；及3500scf/bbl至6000scf/bbl之氫循環速率。

由加氫裂解、催化脫蠟及加氫精製所組成之第二階段係在單一反應器中以300psig至5000psig之氫分壓；1000scf/bbl至6000scf/bbl之氫循環速率進行。將觸媒C、D和E在第二階段中裝載至相同的反應器中且將進料與彼等以C、D、E的順序接觸。調整製程參數以達成15至70%之所欲700℉+轉化率。

在加氫裂解步驟中的加工條件包括250℉至700℉之溫度；0.5hr^-1至1.5hr^-1之液體空間時速。在催化脫蠟步驟中的加工條件包括250℉至660℉之溫度；及1.0hr^-1至3.0hr^-1之液體空間時速。在加氫處理步驟中的加工條件包括250℉至480℉之溫度；及0.5hr^-1至1.5hr^-1之液體空間時速。

實施例2：

進料B的特性亦顯示於表3中。進料B係通過提高黏度指數(VI)且移除硫和氮之第一階段加氫處理單元來加工。加氫處理之進料(hydrotreated feed)隨後為汽提段，在此移除輕質餾份及柴油。將觸媒A和B兩者裝載於相同的反應器中，進料先與觸媒A接觸。在階段1的加氫處理期間，進料B經歷一轉化程度且展現表4所示之特性。來自此中間物之較重質的潤滑油餾份接著進入第二階段，在此進行加氫裂解、脫蠟及加氫精製。每一該等步驟使用各種加工條件(顯示於表4中)以產生六種第III類基礎油B1至B6，將該等顯示於表6至8中。頃發現此進料與製程的組合生產具有獨特的組成特徵之基礎油。如圖4和6所示，在由進料B所生產之較低及較高黏度基礎油二者中觀察到該等獨特的組成特徵。

上述每一步驟-加氫處理、加氫裂解、催化脫蠟及加氫精製-之加工條件係基於最終基礎油產物的所欲轉化率及VI而調整。用於製造本揭示內容之目的的第III類基礎油之條件可見於表5中。在第一加氫處理階段之700℉+轉化率程度係在20至40%之範圍，且在第一階段中的加工條件包括635℉至725℉之溫度；500psig至3000psig之氫分壓；0.5hr^-1至1.5hr^-1、較佳為0.5hr^-1至1.0hr^-1、最佳為0.7hr^-1至0.9hr^-1之液體空間時速；及3500scf/bbl至6000scf/bbl之氫循環速率。

由加氫裂解、催化脫蠟及加氫精製所組成之第二階段係在單一反應器中以300psig至5000psig之氫分壓；1000scf/bbl至6000scf/bbl之氫循環速率進行。將觸媒C、D和E在第二階段中裝載至相同的反應器中且將進料與彼等以C、D、E的順序接觸。調整製程參數以達成15至70%、較佳為15至55%之所欲700℉+轉化率。

在加氫裂解步驟中的加工條件包括250℉至700℉之溫度；及0.5hr^-1至1.5hr^-1之液體空間時速。

在催化脫蠟步驟中的加工條件包括250℉至660℉之溫度；及1.0hr^-1至3.0hr^-1之液體空間時速。在加氫處理步驟中的加工條件包括250℉至480℉之溫度；及0.5hr^-1至1.5hr^-1之液體空間時速。

實施例3(比較)：

高品質真空製氣油原料係根據圖1所示之習知的基礎油加氫加工流程加工。此習知的加氫加工流程廣泛地使用市場上可取得的觸媒，且意味著習知的加氫加工之第III類基礎油的代表。以此方法生產之基礎油在表及圖形中以K1和K2註明。另外，許多市場上可取得的基礎油之特性可見於以下的表及圖且以商業比較例(Commercial Comparative example)標示。商業比較用基礎油全部皆廣泛地於市場上取得，且為現今於市場上供應的第III類產品系列的代表。總之，使用該等商用基礎油及基礎油K1和K2例證本揭示內容之目的本發明之基礎油的獨特性。

測量程序

潤滑油基礎油組成物係使用先進的分析技術之組合測定，包括氣相層析質譜法(gas chromatography mass spectrometry)(GCMS)、超臨界流體層析術(supercritical fluid chromatography)(SFC)及碳13核磁共振(carbon-13 nuclear magnetic resonance)(¹³C NMR)。

黏度指數(VI)係根據ASTM方法D2270測定。VI係關於在40℃及100℃使用ASTM方法D445所測量的動黏度(kinematic viscosity)。應注意該等係縮寫成KV100和KV40。流動點係以ASTM D5950測量。

諾雅克揮發率(Noack volatility)係使用氣相層析蒸餾(gas chromatograph distillation)(GCD)的結果及先前建立的關鍵沸點(key boiling point)與使用ASTM D5800所測量的諾雅克(Noack)之間的相關性(correlation)來估計。頃發現此相關性(correlation)預測在ASTM D5800之再現性(reproducibility)內的測量結果。同樣地，在-35℃的冷啟動模擬(cold cranking simulator)(CCS)係使用Walther公式(Walther equation)估計。以在40℃及100℃的實驗測量之動黏度(ASTM D445)以及在15.6℃的密度(ASTM D4052)輸入公式中。平均，該等估計之在-35℃之CCS的結果與ASTM D5293之再現性內的其他基礎油之測量結果相匹配。表6至8所示之諾雅克(Noack)及CCS的所有結果係使用以上方法估計，所以彼等可以互相比較。

本揭示內容之潤滑油基礎油的獨特組成特徵可以GCMS所測定之環烷(naphthene)的量及分布來測定，如圖3至6所示。較佳地，GCMS結果以SFC校正；然而，頃發現2R+N/1RN比率係相同，無關於GCMS結果是否以SFC校正。

SFC係在商用超臨界流體層析系統上進行。系統裝配有下列組件：用於輸送超臨界二氧化碳流動相(mobile phase)的高壓泵(high pressure pump)；溫控式管柱烘箱(temperature controlled column oven)；具有用於輸送樣品材料至流動相中的高壓液體注射閥(high pressure liquid injection valve)之自動取樣器(auto-sampler)；火焰離子化檢測器(flame ionization detector)；流動相分流器(mobile phase splitter)(低失效容積三通管(low dead volume tee))；保持CO₂於超臨界相中的背壓調節器(back pressure regulator)；及用於控制組件和記錄數據信號之電腦及數據系統。

將用於分析的~75mg樣品在2mL甲苯中稀釋且裝載至標準的隔膜蓋自動取樣小瓶(standard septum cap autosampler vial)中。樣品經由高壓取樣閥(high pressure sampling valve)引入。SFC分離係使用多個串聯連接(250mm長度及2mm或4mm內徑)之商用矽石填充管柱(silica packed column)(5μm，具有60或30Å小孔)進行。管柱溫度通常保持在35或40℃。用於分析的管柱頭壓力(column head pressure)通常為250巴。液體CO₂流速通常以2mm內徑(inner diameter)(i.d.)管柱為0.3mL/分鐘或以4mm i.d.管柱為2.0mL/分鐘。所運作之樣品主要為在溶劑(在此為甲苯)之前溶析(elute)的所有飽和化合物。將SFC FID信號積分至石蠟及環烷區。使用層析儀分析潤滑油基礎油的總石蠟及總環烷之分流物(split)。石蠟/環烷之比率係使用各種標準的材料校準。

SFC係在商用超臨界流體層析系統上進行。系統裝配有下列組件：用於輸送超臨界二氧化碳流動相的高壓泵；溫控式管柱烘箱；具有用於輸送樣品材料至流動相中的高壓液體注射閥之自動取樣器；火焰離子化檢測器；流動相分流器(低失效容積三通管)；保持CO₂於超臨界相中的背壓調節器；及用於控制組件和記錄數據信號之電腦及數據系統。將用於分析的~75mg樣品在2mL甲苯中稀釋且裝載至標準的隔膜蓋自動取樣小瓶中。將樣品經由高壓取樣閥引入。SFC分離(SFC separation)係使用多個以串聯連接(250mm長度及2mm或4mm內徑)之商用矽石填充管柱(5μm，具有60或30Å小孔)進行。管柱溫度通常保持在35或40℃。用於分析的管柱頭壓力通常為250巴。液體CO₂流速通常以2mm內徑(i.d.)管柱為0.3mL/分鐘或以4mm i.d.管柱為2.0mL/分鐘。所運作之樣品主要為在溶劑(在此為甲苯)之前溶析的所有飽和化合物。將SFC FID信號積分至石蠟及環烷區。使用層析儀分析潤滑油基礎油的總石蠟及總環烷之分流物。石蠟/環烷之比率係使用各種標準的材料校準。

對於本文所使用之GCMS，約50毫克基礎油樣品係添加至標準的2毫升自動取樣小瓶中且以填充小瓶的二氯甲烷溶劑稀釋。將小瓶以隔膜蓋(septum cap)密封。樣品係使用裝配有自動取樣器的Agilent 5975C GCMS(氣相層析術質譜儀)運作。使用非極性GC管柱(non-polar GC column)模擬離GC之蒸餾或碳數溶析特徵。所使用的GC管柱為Restek Rxi-1ms。管柱尺寸為30公尺長度x 0.32mm內徑，具有0.25微米靜相塗層(stationary phase coating)薄膜厚度。將GC管柱連接至GC之分流(split)/不分流(split-less)注射口(保持在360℃且以不分流模式(split-less mode)操作)。以恆壓模式(constant pressure mode)(~7PSI)之氦用於GC載體相(GC carrier phase)。GC管柱的出口係經由保持在350℃之轉移線(transfer line)進入質譜儀(mass spectrometer)。GC管柱的溫度規劃(temperature program)係如下：固定在100℃ 2分鐘、每分鐘5℃的規劃、固定在350℃ 30分鐘。質譜儀係使用電子碰撞游離源(electron impact ionization source)(保持在250℃)操作且使用標準的條件(70eV游離化)操作。儀器控制及質譜數據採集係使用Agilent Chemstation軟體(Agilent Chemstation software)獲得。質量校準(mass calibration)及儀器調整性能(instrument tuning performance)係使用供應商基於儀器自動調整特性所供給的標準驗證。

樣品之GCMS滯留時間係相對於基於含有已知的正石蠟(normal paraffin)之標準樣品的分析之正石蠟滯留時間來測定。接著進行質譜(mass spectrum)平均(average)。

製備用於¹³C NMR之樣品：將25至30wt%之樣品溶在添加7%之乙醯丙酮Cr(III)(Cr(III)-acetylacetonate)作為鬆弛劑(relaxation agent)的CDCl₃中。NMR實驗係在JEOL ECS NMR光譜儀上進行，其質子共振頻率為400MHz。定量性¹³C NMR實驗係在27℃以45°傾倒角(flip angle)、脈衝(pulse)之間6.6秒、64k數據點(data point)及2400次掃瞄使用反向閘控去耦合實驗(inverse gated decoupling experiment)進行。所有的光譜係參考三甲基矽氧烷(TMS)，0ppm。光譜係以0.2至1Hz之譜線加寬(line broading)處理，且在手動積分(manual integration)之前施予基線校正(baseline correction)。整個光譜係經積分 (integrate)以測定不同的積分區域之莫耳%如下：32.19-31.90ppm γ碳；30.05-29.65ppm ε碳；29.65-29.17ppm δ碳；22.96-22.76ppm β碳；22.76-22.50ppm側鏈(pendant)和末端甲基；19.87-18.89ppm側鏈甲基；14.73-14.53ppm側鏈丙基；14.53-14.35ppm末端丙基；14.35-13.80ppm α碳；11.67-11.22ppm末端乙基；及11.19-10.57ppm側鏈乙基。

關於本文之分析，直鏈碳被定義為α、β、γ、δ及ε峰之總和。支鏈碳(branched carbon)被定義為側鏈甲基(pendant methyl)、側鏈乙基及側鏈丙基之總和。末端碳(terminal carbon)被定義為末端甲基、末端乙基及末端丙基之總和。

本揭示內容及具有4至5cSt之KV100範圍的第III類低黏度潤滑油基礎油的實例顯示於表6。將本揭示內容之低黏度潤滑油基礎油與具有相同的黏度範圍之典型的第III類低黏度基礎油比較以供參照。以本揭示內容之製程生產之具有獨特的組成之第III類基礎油展現4cSt至5cSt之基礎油KV100範圍。組成物的差別包括多環環烷對單環環烷的比率(2R+N/1RN)之差別，即本揭示內容之組成物的比率少於約0.46，如表6以及圖4和6所示。

來自上述製程的共同加工(co-processed)之中及高黏度產物亦顯示本文所述之獨特的組成特徵。具有5至11cSt之KV100範圍的此等第III類中黏度潤滑油基礎油的實例顯示於表7和8。將本揭示內容之中黏度潤滑油基礎油與具有相同的黏度範圍之典型的第III類高黏度基礎油比較以供參照。

PCT及EP條款

1.一種第III類基礎油，其包含：至少約30wt%之環烷；黏度指數為120以上至133；以及具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率2R+N/1RN為少於0.46。

2.條款1之基礎油，其中，飽和烴的量為95wt.%或更高。

3.條款1或2之基礎油，其中，第III類基礎油包含KV100為2cSt至14cSt。

4.條款1至3中任一者之基礎油，其中，KV100為4.0cSt至5.0cSt。

5.條款1或2之基礎油，其中，KV100為5.0cSt至12.0cSt。

6.條款1、2或5之基礎油，其中，KV100為5.5cSt至11.0cSt。

7.條款1至4中任一者之基礎油，其中，黏度指數為120至140且係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。

8.條款1、2、5或6中任一者之基礎油，其中，黏度指數為120至145且係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。

9.一種潤滑組成物，其包含條款1至8中任一者之基礎油以及添加劑。

10.條款9之潤滑組成物，其中，基礎油具有120至140之黏度指數且係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。

11.條款10之潤滑組成物，其中，基礎油具有120至145之黏度指數且係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。

12.一種生產柴油燃料及基礎油之方法，其包含：提供包含真空製氣油之原料；在第一有效的加氫處理條件下加氫處理原料以產生第一加氫處理流出物；在第二有效的加氫處理條件下加氫處理第一加氫處理流出物以產生第二加氫處理流出物；分餾第二加氫處理流出物以產生至少第一柴油產物餾份及底部餾份；在有效的加氫裂解條件下加氫裂解底部餾份以產生加氫裂解流出物；在有效的催化脫蠟條件下脫蠟該加氫裂解流出物以產生脫蠟流出物，脫蠟觸媒係包括至少一種未脫鋁之一維10員環孔沸石及至少一種第VI族金屬、第VIII族金屬、或彼等之組合；在第三有效的加氫處理條件下加氫處理脫蠟流出物以產生第三加氫處理流出物；以及分餾第三加氫處理流出物以形成至少第二柴油產物餾份及基礎油產物餾份，其中，第III類潤滑油基礎油產物餾份係包括大於或等於90wt.%之飽和物、少於10wt.%之芳烴、在100℃的動黏度為介於約4與約6cSt之間、以及具有少於約0.46的具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率(2R+N/1RN)。

13.條款12之方法，其中，原料具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為約60至約150。

14.條款12之方法，其中，有效的加氫處理條件包括溫度為300℃至450℃、氫分壓為1500psi至5000psi(~10.3MPa至~34.6MPa)、液體空間時速為0.2至10hr^-1、及氫循環速率為35.6至1781m³/m³(200scf/B至10,000scf/B)。

15.條款12之方法，其中，有效的加氫裂解條件包括溫度為288℃至450℃、氫分壓為1000psig至5000psig(~6.9MPa至34.6MPa)、液體空間時速為0.05h^-1至10h^-1、及氫處理氣體速率為35.6m³/m³至1781m³/m³(200scf/bbl至10,000scf/bbl)。

16.條款12之方法，其中，脫蠟觸媒包含具有200：1至30：1之SiO₂：Al₂O₃比率的分子篩以及包含0.1wt.%至3.33wt.%之框架(framework)Al₂O₃含量，脫蠟觸媒係包括0.1wt.%至5wt.%之鉑。

17.條款16之方法，其中，分子篩為EU-1、ZSM-35、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、ZSM-22、EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、ZSM-23、或彼等之組合。

18.條款17之方法，其中，分子篩為ZSM-48、ZSM-23、或彼等之組合。

19.條款13之方法，其中，脫蠟觸媒包含至少一種低表面積金屬氧化物、耐火性黏結劑，黏結劑為矽石、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯或矽石-氧化鋁。

20.條款19之方法，其中，金屬氧化物、耐火性黏結劑另外包含不同於第一金屬氧化物、耐火性黏結劑的第二金屬氧化物、耐火性黏結劑。

21.條款20之方法，其中，脫蠟觸媒包含大於或等於25%的微孔表面積對總表面積之比率，其中，總表面積等於外部沸石之表面積加上黏結劑之表面積，黏結劑之表面積為100m²/g或更少。

22.條款21之方法，其中，加氫裂解觸媒為基於沸石Y之觸媒。

23.條款22之方法，其中，有效的脫蠟條件包括溫度為200℃至450℃、氫分壓為250至5000psi(1.8MPa至34.6MPa)、液體空間時速為0.2至10hr^-1、及氫循環速率為35.6m³/m³至1781m³/m³(200scf/bbl至10,000 scf/bbl)。

24.條款13之方法，其中，加氫裂解之脫蠟底部物之總轉化率，相對於原料，為30%至90%。

25.條款13之方法，其中，原料為溶劑脫蠟油(solvent dewaxed oil)。

26.一種第III類基礎油，其包含：至少約30wt%之環烷；120以上至145之黏度指數，其係少於或等於142*(1-0.0025exp(8*(2R+N/1RN)))。

27.條款26之基礎油，其中，流動點為-10℃至-30℃，諾雅克揮發率為0.5wt.%至20wt.%及具有在-35℃之CCS值為100cP以上至70,000cP。

28.一種第III類基礎油，其包含：至少約30wt%之環烷；120以上至145之黏度指數，其係少於或等於150.07*(1-0.0106*exp(4.5*(2R+N/1RN)))。

29.條款28之基礎油，其中，流動點為-10℃至-30℃，諾雅克揮發率為0.5wt.%至20wt.%及具有在-35℃之CCS值為100cP以上至70,000cP。

本文所引用之所有專利和專利申請案、試驗程序(諸如ASTM方法、UL方法及類似者)及其他文件係以此等揭示內容與本揭示內容並無矛盾地以引用方式完全併入且所有管轄權容許此併入。

當本文列出數值下限及數值上限時，其涵蓋從任何下限至任何上限之範圍。雖然已特別描述本揭示內容之例示實施態樣，但是應瞭解各種其他的修飾，不偏離本揭示內容之精神及範圍，為熟習此項技術領域者所明白且可易為之。因此，不意欲使所附之申請專利範圍的範疇受限於本文提出之實施例及說明，而是申請專利範圍之解釋係包含所有屬於本揭示內容之可專利性的新穎特徵，包括由熟習本揭示內容所屬領域之技術者會視為相當的所有特徵。

已於上文參照許多實施態樣及具體實施例描述本揭示內容。鑒於上文的詳細描述，使那些熟習本技術領域者聯想到許多變化。所有該等明顯的變化皆在所附申請專利範圍之完整預期的範圍內。

Claims

一種第III類基礎油(Group III base stock)，其包含：至少約30wt%之環烷(naphthene)；30wt%至70wt%之石蠟(paraffins)；其中，該第III類基礎油具有黏度指數為約120至約133；其中，該第III類基礎油具有約18.07cSt至約19.89cSt之在40℃的動黏度(KV40)；以及具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率2R+N/1RN為少於0.46，其中，該多環環烷2R+N為具有通式C_nH_2(n+1-r)的飽和烴，其中n為碳原子數目及r為環數目(r>1)，以及，該單環環烷1RN為具有通式C_nH_2n的飽和烴。
根據請求項1之基礎油，其中，該基礎油具有飽和烴的量為95wt.%或更高。
根據請求項1之基礎油，其中，該基礎油具有約4.0cSt至約5.0cSt之在100℃的動黏度(KV100)。
根據請求項1之基礎油，其中，該基礎油具有約5.0cSt至約12.0cSt之在100℃的動黏度(KV100)。
根據請求項1之基礎油，其中，該基礎油具有約18.07cSt至約19cSt之KV40。
根據請求項1之基礎油，其中，該基礎油具有約19cSt至約19.89cSt之KV40。
一種潤滑組成物，其包含根據請求項1之基礎油以及添加劑。
一種生產柴油燃料(diesel fuel)及基礎油之方法，其包含：提供包含真空製氣油(vacuum gas oil)之原料；在第一有效的加氫處理條件下加氫處理(hydrotreating)該原料以產生第一加氫處理流出物(first hydrotreated effluent)；在第二有效的加氫處理條件下加氫處理該第一加氫處理流出物以產生第二加氫處理流出物(second hydrotreated effluent)；分餾(fractionating)該第二加氫處理流出物以產生至少第一柴油產物餾份(first diesel product fraction)及底部餾份；在有效的加氫裂解條件下加氫裂解(hydrocracking)該底部餾份以產生加氫裂解流出物(hydrocracked effluent)；在有效的催化脫蠟條件下脫蠟(dewaxing)該加氫裂解流出物以產生脫蠟流出物(dewaxed effluent)，脫蠟觸媒係包括至少一種未脫鋁(non-dealuminated)之一維(unidimensional)10員環孔沸石及至少一種第VI族金屬、第VIII族金屬、或彼等之組合；在第三有效的加氫處理條件下加氫處理(hydrotreating)該脫蠟流出物以產生第三加氫處理流出物；以及分餾(fractionating)該第三加氫處理流出物以形成至少第二柴油產物餾份(second diesel product fraction)及如申請專利範圍第1項之基礎油。
根據請求項8之方法，其中，該原料具有溶劑脫蠟油進料黏度指數為約45至約150。
根據請求項8之方法，其中，該有效的加氫處理條件包括溫度為300℃至450℃、氫分壓為1500psi至5000psi(~10.3MPa至~34.6MPa)、液體空間時速(liquid hourly space velocity)為0.2至10hr^-1、及氫循環速率(hydrogen circulation rate)為35.6至1781m³/m³(200scf/B至10,000scf/B)。
根據請求項8之方法，其中，該有效的加氫裂解條件包括溫度為288℃至450℃、氫分壓為1000psig至5000psig(~6.9MPa至34.6MPa)、液體空間時速為0.05h^-1至10h^-1、及氫處理氣體速率(hydrogen treat gas rate)為35.6m³/m³至1781m³/m³(200scf/bbl至10,000scf/bbl)。
根據請求項8之方法，其中，該脫蠟觸媒包含具有200：1至30：1之SiO₂：Al₂O₃比率的分子篩以及包含0.1wt.%至3.33wt.%之框架Al₂O₃含量，該脫蠟觸媒係包括0.1wt.%至5wt.%之鉑。
根據請求項12之方法，其中，該分子篩為EU-1、ZSM-35、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、ZSM-22、EU-2、EU-11、ZBM-30、ZSM-48、ZSM-23、或彼等之組合。
根據請求項13之方法，其中，該分子篩為ZSM-48、ZSM-23、或彼等之組合。
根據請求項9之方法，其中，該脫蠟觸媒包含至少一種低表面積金屬氧化物耐火性黏結劑，該黏結劑為矽石(silica)、氧化鋁(alumina)、氧化鈦(titania)、氧化鋯(zirconia)或矽石-氧化鋁(silica-alumina)。
根據請求項15之方法，其中，該脫蠟觸媒包含大於或等於25%的微孔表面積對總表面積之比率，其中，該總表面積等於外部沸石之表面積加上黏結劑之表面積，該黏結劑之表面積為100m²/g或更少。
根據請求項16之方法，其中，加氫裂解觸媒為基於沸石Y之觸媒。
根據請求項17之方法，其中，該有效的脫蠟條件包括溫度為200℃至450℃、氫分壓為250至5000psi(1.8MPa至34.6MPa)、液體空間時速為0.2至10hr^-1、及氫循環速率為35.6m³/m³至1781m³/m³(200scf/bbl至10,000scf/bbl)。
根據請求項8之方法，其中，加氫裂解之脫蠟底部物之總轉化率，相對於該原料，為30%至90%。
根據請求項8之方法，其中，該原料為溶劑脫蠟油(solvent dewaxed oil)。
一種第III類基礎油，其包含：至少約30wt%之環烷；120以上至145之黏度指數；約18.07cSt至約19.89cSt之在40℃的動黏度(KV40)；以及，具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率2R+N/1RN為少於約0.46，其中，該多環環烷2R+N為具有通式C_nH_2(n+1-r)的飽和烴，其中n為碳原子數目及r為環數目(r>1)，以及，該單環環烷1RN為具有通式C_nH_2n的飽和烴。
根據請求項21之基礎油，其中，流動點(pour point)為-10℃至-30℃，諾雅克揮發率(Noack Volatility)為0.5wt.%至20wt.%及具有在-35℃之CCS值為100cP以上至70,000cP。
一種第III類基礎油，其包含：至少約30wt%之環烷；以及約30wt%至約70wt%之石蠟(paraffins)；其中，該第III類基礎油具有：黏度指數為約120至約145；具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的比率2R+N/1RN為少於約0.46，其中，該多環環烷2R+N為具有通式C_nH_2(n+1-r)的飽和烴，其中n為碳原子數目及r為環數目(r>1)，以及，該單環環烷1RN為具有通式C_nH_2n的飽和烴；約8cSt至約12cSt之在100℃的動黏度(KV100)；約53.35cSt至約59.7cSt之在40℃的動黏度(KV40)；以及在-35℃之冷啟動模擬(cold crank simulator)(CCS)值為約10,000cP至約70,000cP。
根據請求項23之基礎油，其中，該基礎油具有流動點為-10℃至-30℃，以及諾雅克揮發率為0.5wt.%至20wt.%。
根據請求項23之基礎油，其中，該基礎油具有具有多環環烷之分子對具有單環環烷之分子的重量比率2R+N/1RN為約0.36至約0.4。