硫和硫酸盐灰分含量低且含钼和硼化合物的具有可再生基础油的润滑油组合物的制作方法

一种润滑油组合物，所述润滑油组合物含有可再生基础油和润滑剂添加剂，所述可再生基础油包含烃混合物，所述润滑剂添加剂具有至多约0.4重量％的硫含量和至多约0.5重量％的硫酸盐灰分含量。一种利用已经研发出来的润滑油组合物提高发动机性能的方法，所述润滑油组合物含有可再生基础油和润滑剂添加剂，所述可再生基础油包含烃混合物，所述润滑剂添加剂具有至多约0.4重量％的硫含量和至多约0.5重量％的硫酸盐灰分含量，所述润滑油组合物具有独特的组成特性，并且当用于润滑各种类型的内燃机时，展现出燃料经济性保持度、涡轮增压器效率保持度、峰值扭矩保持度、峰值功率保持度、排气歧管温度降低以及在润滑剂的寿命期内减少油用量的改进。

背景技术：

1、为减缓全球变暖，汽车行业的排放法规一年比一年严格。由于这些法规，汽车行业正在寻求提高燃料经济性(fe)的选项。

2、由于源自先进润滑剂的燃料经济性比重新设计硬件的成本低，因此它越来越被视为有吸引力的提高效率的途径。oem正在寻求更高的车辆效率，并且还已开始寻求保持车辆效率的方法。因此，在润滑剂的整个使用寿命期间保持燃料经济性正成为重要的标准。在汽车发动机操作期间，润滑剂由于其氧化和热劣化而退化。氧化和热劣化可使润滑特性诸如粘度、抗氧化性、耐磨性等退化。这种劣化可导致关键发动机部件过早发生故障并损失燃料经济性。

3、基础油料通常用于生产各种润滑剂，包括用于内燃机、涡轮机、压缩机、液压系统等的润滑油。它们也可用作加工油、白油和传热流体。成品润滑剂一般由基础油和添加剂两种组分组成。

4、基础油(其可以是一种基础油或基础油的混合物)是这些成品润滑剂的主要成分，并且非常有利于它们的特性，诸如粘度和粘度指数、挥发性、稳定性和低温性能。一般来讲，通过改变单独的基础油料和单独的添加剂的混合物而使用一些基础油料制造各种成品润滑剂。

5、u.s.9,885,004中概述了一种使用含有脂肪酸酯的润滑剂组合物提高发动机燃料效率的方法。

6、美国石油协会(api)基于基础油料的饱和烃含量、硫含量和粘度指数将基础油料分为五类(下表1)。i类、ii类和iii类基础油料主要通过粗放加工(诸如用于i类的溶剂精炼，以及用于ii类和iii类的加氢处理)而从原油产生。某些iii类基础油料也可通过气转液(gtl)工艺而从合成氢液体产生，并且从天然气、煤炭或其他化石资源获得。iv类基础油料，即聚-α-烯烃(pao)，是通过α-烯烃诸如1-癸烯的低聚反应产生的。v类基础油料包括不属于i类至iv类的所有物质，诸如环烷基础油料、聚亚烷基二醇(pag)和酯类。用于大规模基础油料制造的大多数给料是不可再生的。

7、表1.api基础油分类(api 1509附录e)

8、

9、迄今为止，汽车发动机油是最大的基础油料市场。由于要求更低的排放、更长的换油周期和更好的燃料经济性，汽车行业对发动机油一直有着更严格的性能规范。具体地，汽车oem(原始设备制造商)一直在推动采用更低粘度的发动机油，诸如0w-20至0w-8，以降低摩擦损失并实现燃料经济性改进。us6300291中讨论了发动机油中具有更低noack挥发性的基础油允许配方在更长的操作时间内保持设计粘度，从而允许获得增加的燃料经济性保持度和更长的换油周期。因为与i类和ii类共混的配方无法满足0w-xx发动机油的性能规范，所以它们在0w-xx发动机油中的使用非常有限，从而导致对iii类和iv类基础油料的需求增加。

10、iii类基础油料主要通过加氢裂化和催化脱蜡(例如，加氢异构化)而由真空瓦斯油(vgo)制造。iii类基础油料也可通过对源自溶剂精制的疏松蜡进行催化脱蜡来制造，或者通过对源自天然气或煤基原料的费-托合成的蜡进行催化脱蜡来制造，也称为气转液基础油(gtl)。

11、美国专利号5,993,644和6,974,535中讨论了由vgo制造iii类基础油料的制造工艺。它们的沸点分布与相同粘度的pao相比通常更宽，从而导致它们与pao相比具有更高挥发性。另外，在同等温度和粘度下，iii类基础油料与iv类基础油料相比通常具有更高冷启动粘度(即，根据astm d5293,ccs的动态粘度)。

12、gtl基础油料加工在美国专利号6,420,618和7,282,134以及美国专利申请公布2008/0156697中有所描述。例如，后一公布描述了一种用于由费-托合成产品制备基础油料的方法，费-托合成产品的具有适当沸腾范围的馏分经受加氢异构化以产生gtl基础油料。

13、gtl基础油料的此类结构和特性在例如美国专利号6,090,989和7,083,713以及美国专利申请公布2005/0077208中有所描述。在美国专利申请公布2005/0077208中，描述了具有优化分支的润滑剂基础油料，其具有朝向分子的中心集中的烷基支链以改进基础油料的冷流特性。然而，gtl基础油料的倾点通常高于pao或其他合成烃基础油料。

14、对gtl基础油料的另一个担忧是商业供应非常有限，这是新gtl制造设施的过高资本需求的结果。还需要获得低成本天然气才能有利地生产gtl基础油料。此外，因为gtl基础油料通常是从具有宽沸点分布的异构化油蒸馏出来的，所以所述工艺产生的具有所需粘度的基础油料产量与典型的pao工艺的基础油料产量相比是相对低的。由于这些经济和产量限制，目前只有一家iii类+gtl基础油料制造厂，这使利用gtl的配方面临着供应链和价格波动风险。

15、聚-α-烯烃(pao)或iv类基础油是通过α-烯烃在friedel crafts催化剂(诸如alcl3、bf3或bf3复合物)存在下的聚合产生的。例如，1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯已用于制造具有广泛粘度范围的pao，从低分子量和100℃下约2cst的低粘度的材料变化到高分子量在100℃下超过100cst的粘度的粘性材料。通常在不存在氢的情况下进行聚合反应；然后对润滑剂系列产品进行抛光或加氢以减小残余不饱和度。用于生产pao基润滑剂的工艺在例如美国专利号3,382,291；4,172,855；3,742,082；3,780,128；3,149178；4,956,122；5,082,986；7,456,329；7,544,850；以及美国专利申请公布2014/0323665中公开。

16、先前制备可满足现代润滑剂和汽车发动机油日益严格的性能要求的各种pao的努力特别青睐于源自1-癸烯的低粘度聚-α-烯烃基础油料(单独地或与其他矿物油进行某种共混)。然而，由于供应有限，源自1-癸烯的聚-α-烯烃可能过于昂贵。克服1-癸烯可用性限制的尝试已导致从c8到c12混合α-烯烃进料生产pao，从而降低赋予这些特性所需的1-癸烯的量。然而，出于性能方面的考虑，它们仍未完全消除提供1-癸烯作为主要烯烃给料的要求。

17、类似地，先前使用c14-c20范围内的直链α-烯烃的努力产生倾点高得不可接受的聚-α-烯烃，其不适合用于各种润滑剂，包括0w发动机油。

18、因此，仍然需要具有例如用于汽车和其他应用的商业上可接受范围内的特性的润滑剂组合物，其中此类特性包括粘度、noack挥发性和低温冷启动粘度中的一种或多种。此外，仍然需要具有改进特性的润滑剂组合物及其制造方法，其中基础油料组合物具有减少量的引入其中的1-癸烯，并且甚至可优选地消除1-癸烯在其制造中的使用。

19、除了汽车行业的技术要求外，环保意识和法规也促使制造商在基础油料和润滑剂的生产中使用可再生给料和原料。众所周知，可再生和生物来源的酯类和一些iii类烃基础油料(us9862906b2)已用于诸如制冷压缩机润滑剂、液压油和金属加工液的应用，并且最近还用于汽车和工业润滑剂(us20170240832a1)。氢类的常见生物来源是天然油，其可源自植物来源，诸如菜籽油、蓖麻油、葵花籽油、菜籽油、花生油、大豆油和妥尔油或棕榈油。氢类的其他商业来源包括工程微生物，诸如藻类或酵母。

20、由于对高性能润滑剂基础油料的需求不断增加，持续需要改进的烃混合物。行业要求这些氢混合物具有可满足更严格的发动机油要求的卓越的noack挥发性和低温粘度特性，优选地来自可再生资源。

21、排气后处理装置安装在内燃机上以使其能够符合排放法规。燃料和润滑剂的燃烧副产物会缩短排气后处理装置的使用寿命。具体地，已知来自燃料和润滑剂的硫、来自润滑剂的磷和来自润滑剂的硫酸盐灰分降低排气后处理装置的耐久性。因此，为了延长排气后处理装置的寿命，正在研发具有减少量的硫酸盐灰分、磷和硫的某些类型的润滑剂，其通常称为低saps配方。

22、美国专利号9,523,061b2公开了一种润滑油组合物，其具有至多约0.4重量％的硫含量和至多约0.5重量％的硫酸盐灰分。

技术实现思路

1、本发明的一个实施方案是一种润滑油组合物，所述润滑油组合物含有可再生基础油和润滑剂添加剂包，所述可再生基础油包含烃混合物，所述润滑剂添加剂包具有至多约0.4重量％的硫含量和至多约0.5重量％的硫酸盐灰分含量。

2、另一个实施方案是一种利用已经研发出来的润滑油组合物提高发动机性能的方法，所述润滑油组合物含有可再生基础油和润滑剂添加剂包，所述可再生基础油包含烃混合物，所述润滑剂添加剂包具有至多约0.4重量％的硫含量和至多约0.5重量％的硫酸盐灰分含量，所述润滑油组合物具有当用于润滑各种类型的内燃机时展现出燃料经济性保持度、涡轮增压器效率保持度、峰值扭矩保持度、峰值功率保持度、排气歧管温度降低以及在润滑剂的寿命期内减少油用量的改进的特性。