制备包含酯组分的汽轮机油的方法
【专利摘要】提供制备汽轮机油配方的方法，所述汽轮机油配方由选自由II类、III类和IV类基础油及其混合物组成的组的基础油和由至少一种在相邻碳上具有酯键的二酯或三酯物质组成的酯组分组成。所述配方表现出小于6mg淤渣/100ml汽轮机油且突出地适合作为汽轮机油使用。
【专利说明】制备包含酯组分的汽轮机油的方法
发明领域
[0001]本发明涉及制备汽轮机油组合物的方法且具体涉及由在相邻碳上具有酯键的酯物质组成的汽轮机油。使用所述酯允许制备具有减少的淤渣的生物可降解的汽轮机油。
[0002]背景
[0003]将酯作为润滑油使用已经超过50年。它们用于从喷气式发动机到冷冻机的多种应用中。实际上，酯是在汽车应用中的最初合成的曲轴箱马达油。然而，由于聚α烯烃(PAOs)的低成本及其与矿物油的配方相似性，酯基本上已让路给聚α烯烃(PAOs)。然而，在完全合成的马达油中，酯几乎始终与PAOs组合使用以通过增强的润滑性来平衡对密封、添加剂溶解性、挥发性降低和能量效率改善的影响。
[0004]酯基润滑剂由于其所包含的酯分子的极性而通常具有优异的润滑性质。由于酯官能度的极性，酯对金属表面具有比PAOs和矿物油更强的亲和力。因此，它们在在金属表面上建立保护膜方面非常有效，所述保护膜用来减轻所述金属的磨损。所述润滑剂具有比传统润滑剂低的挥发性且趋于具有高得多的闪点和低得多的蒸气压。酯润滑剂是优异的溶剂`和分散剂，且可容易地成溶剂化物并分散油的降解副产物，即它们大大减少淤渣积累。虽然酯润滑剂对热和氧化过程相对稳定，但酯官能度给予微生物一种处理，用该处理使得与其基于矿物油的类似物相比其更高效且更有效地生物降解，由此使其更加环保。然而，如先前所提到的，与酯的PAO对应物相比，酯的制备牵涉更多且成本更高。
[0005]近来，新型的基于二酯的润滑剂组合物及其相应生产已经描述在2008年8月14日公布的Miller等的美国专利申请公告20080194444A1号和2009年8月6日公布的Miller等的美国专利公告20090198075A1号中。在这些专利申请中描述的二酯合成使得二酯润滑剂配方的经济情况更有利。
[0006]在成品润滑剂如汽轮机油中II类(或更高类别)基础油的使用增加与在成品润滑剂中意识到的不溶物形成增加相符。这种不溶物形成增加对汽轮机油特别不利。提供具有良好性质但淤渣积累较少的汽轮机油对于工业将非常有利。
[0007]概述
[0008]提供制备汽轮机油配方的方法，所述汽轮机油配方由选自由II类、III类和IV类基础油及其混合物组成的组的基础油和由至少一种在相邻碳上具有酯键的二酯或三酯物质组成的酯组分组成。所制备的配方可表现出通过Cincinnati Milacron Thermal A测试测定的小于6mg淤渣/100ml汽轮机油且突出地适合作为汽轮机油使用。
[0009]在其他因素之中，本发明方法允许以有效且高效的方式制备包含在相邻碳上具有酯键的本发明二酯和三酯物质的汽轮机油配方。所制备的汽轮机油表现出良好的性质平衡，同时还提供生物可降解的可能性。具体地说，所述汽轮机油表现出减少的淤渣，且还可表现出改善的铜外观和在RPVOT中改善的氧化稳定性。在所述二酯和三酯的制备中使用的起始烯烃和羧酸提供经济的生产路径。
[0010]实施方案的详细说明
[0011]本发明涉及制备具有酯组分的汽轮机油组合物的方法。所述酯组分由至少一种在相邻碳上具有酯键的二酯或三酯物质组成，所述酯组分也可为生物衍生的。
[0012]在一些实施方案中，生物衍生(B卩，自可再生的生物质来源衍生)的脂肪(羧)酸部分与费托(FT)/气转液(GTL)反应产物和/或副产物(即，α -烯烃)反应以产生生物衍生的二酯和三酯物质，所述生物衍生的二酯和三酯物质因此可选择性地与基础原料(油)和一种或多种添加剂物质共混以产生具有生物衍生组分的汽轮机油成品润滑剂产品。
[0013]因为生物润滑剂和生物燃料日益赢得公众的注意力且变成石油工业中许多人聚焦的主题，所以在汽轮机油的制造中使用生物质可从多个不同的观点(例如，可再生性、合规章性、经济性等)具有吸引力。因为将生物质用于制造本文所述的汽轮机油的本发明酯组分，所以认为这种汽轮机油是生物润滑剂，或者最低限度认为它们包含生物衍生组分。
[0014]定义
[0015]本文定义的“润滑剂”为引入两个移动表面之间以减小它们之间的摩擦和磨损的物质(通常在操作条件下为流体)。该定义希望包括润滑脂，其粘度使得在施用剪切力时其急剧地下降。
[0016]在本文中，“基础油”应理解为是指润滑剂组合物的单一最大组分(重量)。基础油由美国石油学会(API)分成五类(1-V)。参见API公告1509号。将在下表(表1)中所示的API基础油分类用来限定基础油的组成性质和/或来源。
[0017]表1
[0018]
【权利要求】
1.制造汽轮机油的方法，包括以下步骤: a)使具有约8-约16个碳原子的烯烃环氧化以形成包含环氧环的环氧化物； b)打开步骤a)的环氧环并形成二醇； c)用酯化物质将步骤b)的二醇酯化以形成二酯物质，其中所述酯化物质选自由羧酸、酰卤、酰基酸酐及其组合组成的组，其中所述酯化物质具有2-18的碳数；和 d)将一定量的所述二酯物质与一定量的II类、III类和/或IV类基础油和由至少一种除酚类抗氧剂之外的抗氧化剂组成的抗氧化剂组合物混合。
2.制造汽轮机油的方法，包括以下步骤: a)使具有约8-约16个碳原子的烯烃环氧化以形成包含环氧环的环氧化物； b)使包含所述环氧环的所述环氧化物与酯化物质反应以形成二酯物质，其中所述酯化物质选自由 羧酸、酰卤、酰基酸酐及其组合组成的组，其中所述酯化物质具有2-18的碳数，和 C)将一定量的所述二酯物质与一定量的II类、III类和/或IV类基础油和由至少一种除酚类抗氧剂之外的抗氧化剂组成的抗氧化剂组合物混合。
3.制造汽轮机油的方法，包括以下步骤: a)用醇酯化具有10-22个碳原子的单不饱和脂肪酸，由此形成不饱和酯； b)使在步骤a)中的不饱和酯环氧化，由此形成包含环氧环的环氧酯物质； c)打开在步骤b)中的环氧酯物质的环，由此形成二羟基酯； d)用酯化物质酯化在步骤c)中的二羟基酯以形成三酯物质，其中所述酯化物质选自由羧酸、酰卤、酰基酸酐及其组合组成的组，且其中所述酯化物质具有2-19的碳数；和 e)将一定量的所述二酯物质与一定量的II类、III类和/或IV类基础油和由至少一种除酚类抗氧剂之外的抗氧化剂组成的抗氧化剂组合物混合。
4.制造汽轮机油的方法，包括以下步骤: a)将单饱和脂肪酸还原成相应的不饱和醇； b)使所述不饱和醇环氧化成环氧脂肪醇； c)打开所述环氧脂肪醇的环以制备相应的三醇； d)用酯化物质酯化步骤c)的三醇以形成三酯物质，其中所述酯化物质选自由羧酸、酰卤、酰基酸酐及其组合组成的组，且其中所述酯化物质具有2-19的碳数；和 e)将一定量的所述二酯物质与一定量的II类、III类和/或IV类基础油和由至少一种除酚类抗氧剂之外的抗氧化剂组成的抗氧化剂组合物混合。
5.制造汽轮机油的方法，包括以下步骤: a)将单饱和脂肪酸还原成相应的不饱和醇； b)使所述不饱和醇环氧化以形成脂肪醇环氧化物； c)用酯化物质酯化所述脂肪醇环氧化物以形成三酯物质，其中所述酯化物质选自由羧酸、酰卤、酰基酸酐及其组合组成的组，且其中所述酯化物质具有2-19的碳数；和 d)将一定量的所述二酯物质与一定量的II类、III类和/或IV类基础油和由至少一种除酚类抗氧剂之外的抗氧化剂组成的抗氧化剂组合物混合。
6.制造汽轮机油的方法，包括将一定量的具有以下结构的二酯物质:
7.制造汽轮机油的方法，包括将一定量的具有以下结构的三酯物质:
8.制造汽轮机油的方法，包括将一定量的具有以下结构的三酯物质:
9.权利要求6的方法，其中所述二酯选自由以下物质组成的组:癸酸2-癸酰氧基-1-己基-辛酯及其异构体、十四酸-1-己基-2-十四酰氧基-辛酯及其异构体、十二酸2-十二酰氧基-1-己基-辛酯及其异构体、己酸2-己酰氧基-1-己基-辛酯及其异构体、辛酸2-辛酰氧基-1-己基-辛酯及其异构体、己酸2-己酰氧基-1-戊基-庚酯及异构体、辛酸2-辛酰氧基-1-戊基-庚酯及异构体、癸酸2-癸酰氧基-1-戊基-庚酯及异构体、癸酸2-癸酰氧基-1-戊基-庚酯及其异构体、十二酸-2-十二酰氧基-1-戊基-庚酯及异构体、十四酸1-戊基-2-十四酰氧基-庚酯及异构体、十四酸1- 丁基-2-十四酰氧基-己酯及异构体、十二酸1- 丁基-2-十二酰氧基-己酯及异构体、癸酸1- 丁基-2-癸酰氧基-己酯及异构体、辛酸1- 丁基-2-辛酰氧基己酯及异构体、己酸1- 丁基-2-己酰氧基-己酯及异构体、十四酸1-丙基-2-十四酰氧基-戊酯及异构体、十二酸2-十二酰氧基-1-丙基-戊酯及异构体、癸酸2-癸酰氧基-1-丙基-戊酯及异构体、辛酸1-2-辛酰氧基-1-丙基-戊酯及异构体、己酸2-己酰氧基-1-丙基-戊酯及异构体及其混合物。
10.权利要求6、7或8的方法，其中所述抗氧化剂包含胺类抗氧化剂。
11.权利要求6、7或8的方法，其中所述抗氧化剂包含酚类抗氧剂与至少一种其他非酚类抗氧剂的混合物。
12.权利要求6的方法，其中所述二酯物质使用酯化物质制备，所述酯化物质为羧酸。
13.权利要求12的方法，其中所述羧酸衍生自生物衍生的脂肪酸。
14.权利要求12的方法，其中所述羧酸衍生自通过费-托法产生的醇。
15.权利要求7或8的方法，其中所述三酯物质使用酯化物质制备，所述酯化物质为羧酸。
【文档编号】C07C55/02GK103649281SQ201280034056
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2011年7月27日
【发明者】M·E·奥卡扎齐, N·A·科特雷尔 申请人:雪佛龙美国公司