Una composición de aceite de base sintética que comprende un compuesto de dialquilo aromático con un índice de viscosidad mínima de 120,

un punto de fluidez máxima de -40ºC, una volatilidad Noack no mayor del 13%, y una viscosidad simulada de arranque en frío a -40ºC no mayor de 20.000 mPas que tiene un número de carbonos en las cadenas laterales de alquilo de C10 a C28, caracterizada por que las características de ramificación de dichas cadenas laterales de alquilo tiene un número de metilos totales ("TMN") determinado por espectroscopía de RMN C 13 de más de 2,1 a menos de 3,5 o tiene un índice de ramificación ("BI") de más de 0,1 a menos de 1,5, en la que y Suma de las áreas integradas para todos los grupos metilo TMN = Longitud media de la cadena x Área de integración total para todos los carbonos alifáticos BI = TMN menos

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a composiciones de aceite de base sintética que comprenden compuestos aromáticos con dos cadenas laterales largas de alquilo - es decir, que tienen un número de carbonos de C10 a C28 -en los que las cadenas laterales largas de alquilo han definido con precisión las características de ramificación. Más específicamente, la invención se refiere a una composición de aceite de base sintética que comprende un compuesto de dialquilo aromático de acuerdo con la parte del preámbulo de la reivindicación 1 y a procedimientos para preparar la misma.

Las composiciones de aceite de base sintética de esta invención tienen una combinación de alto índice viscométrico, baja volatilidad, excelentes propiedades a baja temperatura y una mejorada estabilidad térmica/de oxidación. Son particularmente adecuadas para su uso como aceite de base de prima sintética, como un segundo componente de aceite base, como diluyentes o como aditivos para aplicaciones de envasado de lubricantes y aditivos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El alto índice viscométrico, baja volatilidad, baja temperatura superior, así como estabilidad térmica/de oxidación son las características de rendimiento más deseables y básicas mostradas por los aceites de base lubricantes sintéticos, tales como aceites de base de alfa olefina polimerizada conocido/abreviada como PAO. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos 6.869.917 muestra el uso de PAO en la formulación de aceite de motor sintético, en la que se indica que las PAO muestran un índice viscométrico, preferentemente, mayor de 120, una volatilidad Selby-NOACK (abreviada como NOACK) del 4 a aproximadamente el 12%. Se requerirá una especificación de volatilidad NOACK mínima del 13% para los requisitos de los futuros motores diesel pesados. El valor NOACK al 13% es la especificación del lubricante diesel propuesta por Cummins en 2007, y se indica como la volatilidad mínima para aceite de motores diesel distinto de 10W grados, por las asociaciones ACEA, EMA y JAMA, Especificación de Rendimiento Global para aceite de motor diesel ligero. Además, se reconoció que la PAO era una composición sintética sin cera con excelentes propiedades a baja temperatura que son importantes para aplicaciones de aceite de motor ya que mejora el rendimiento de bombeabilidad/arranque del aceite de motor, especialmente en condiciones climáticas frías, y para varias aplicaciones de lubricantes y aditivos que no toleran la formación de cristalización/cera a bajas temperaturas. El aceite de refrigeración es un ejemplo que requiere estar libre de ceras y excelentes propiedades a baja temperatura, descrito en detalla en el Informe de Investigación patrocinado por Air-Conditioning Research Institute, titulado "Using Acid Number as indicator for refrigeration system performance", ARTI-21CR/611500, Informe Final, 1993. Básicamente, se proponen alquilfenoles lineales para garantizar el funcionamiento sin ceras, véase la Patente de Estados Unidos 5.600.025. Por ejemplo, se sabe que la mínima presencia de componentes cerosos en los aceites de refrigeración provoca el bloqueo capilar y por lo tanto fallos del sistema. Las ceras se constituyen en lubricantes y aditivos que pueden taponar los dispositivos de filtración en línea en sistemas de distribución de aditivos y los sistemas de combustible o lubricante de los motores de funcionamiento actuales. Dicha obstrucción, obviamente, sería una catástrofe y ha de evitarse.

Un índice viscométrico mayor de 120 también es la especificación de rendimiento crítica que separa el aceite de base GIII, una de las categorías más altas de productos basados en aceite mineral, de los aceites de base GI y GII de menor grado. Debido a esta mejora de rendimiento y otras prestaciones en el rendimiento que son comparables a la PAO, con la excepción de las regiones con bajas temperaturas, hoy en día el aceite de base GIII se considera aceite de base "sintético" en Europa y Norte América.

A pesar de estas buenos características de rendimiento, los sintéticos que se han mencionado anteriormente, incluyendo aceites de base de PAO y GIII, tienen una escasa solvencia hacia el aditivo y por lo tanto, requieren a menudo un segundo componente de aceite de base, tal como éster u otros aceites de base que contengan oxígeno, tales como PAG solubles en aceite o aceite de base polar, tal como carbonatos. Véase "Esters in Synthetic Lubricants and High Performance Functional Fluids" (2ª ed.), Rudnick LR y Shubkin RL (eds.), Marcel Dekker, Nueva York, págs. 63-101. Los ésteres tienen buena solvencia a los aditivos, sin embargo, son propensos a la hidrólisis y la degradación térmica/de oxidación, dando como resultado una alta tendencia a la formación de ácido/fango. Los PAG solubles en aceite o aceites de base polares ofrecen algunas prestaciones de rendimiento, sin embargo, a menudo son higroscópicos y problemáticos con la compatibilidad de los componentes del sistema y el resto del propio lubricante. Por consiguiente, es altamente deseable tener un fluido sintético que cumpla todos los requisitos de rendimiento anteriores y entre tanto proporcionar las características de rendimiento adicionales, tales como la solvencia inherente a los aditivos.

Los fluidos de alquilbenceno pesados sintéticos, en lo sucesivo en este documento denominados como "alquilatos pesados", se conocen en el mercado como los subproductos aislados a partir de la producción de detergente de alquilato haciendo reaccionar materia prima de olefinas o parafinas con benceno. Véase el Handbook of Petroleum Refining Processes, McGraw-Hill, Nueva York, Segunda Edición, 1977, de R. A. Meyers, páginas 153-166. Estos alquilatos pesados proporcionan solvencia inherente, excelentes propiedades a bajas temperaturas y una estabilidad térmica/de oxidación mejorada cuando se comparan con aceites minerales obtenidos a partir de petróleo, sin embargo, muestran generalmente un índice viscométrico pobre y una alta volatilidad debido al hecho de que contienen una parte significativa de productos isomerizados/reordenados distintos del producto re-alquilado del alquilato detergente que incluyen dialquilbenceno (abreviado como DAB), así como alquilatos mayores. Por ejemplo, los alquilatos pesados en base a olefinas ramificadas, tales como tetrámeros de propileno proporcionan un VI pobre de menos de 30 hasta incluso valores negativos, mientras que los alquilatos pesados en base a olefinas lineales proporcionan un índice viscométrico generalmente de entre 40 y 110 que no es mejor que el de los productos basados en el aceite mineral tradicional. A causa de estas deficiencias, el uso de los alquilatos pesados se hace como los sustitutos sintéticos para aceites nafténicos y se limita a aplicaciones en las que no se da una alta demanda de la volatilidad y el índice viscométrico, tales como aquellas en sistemas cerrados herméticamente, por ejemplo, aceite de refrigeración, aplicaciones de fluidos de transferencia de calor y de aislamiento.

La Patente de Estados Unidos 3.173.965 describe la síntesis de alto rendimiento de DAB con un mínimo del índice viscométrico de no menos de 95 y un punto de fluidez de no más de 15ºF (-9,4ºC) a través de un procedimiento de alquilación de dos etapas en presencia de catalizadores ácidos líquidos de Friedel Crafts, tales como HF, AlCl3, BF3, etc. Los agentes de alquilación adecuados incluyen alfa olefinas lineales puras u olefinas hechas mediante procedimientos de craqueo de cera o petróleo.

La Patente de Estados Unidos Nº 4.148.834 muestra adicionalmente el uso de AlCl3 o AlBr3 en el procedimiento de la segunda etapa de alquilación anterior en el que mejora el índice de viscosidad de los productos que están hechos con catalizadores de HF.

La patente de Estados Unidos Nº 3.288.716 describe el uso de un fondo de subproducto de alquilato con un índice de viscosidad mínima de al menos 90, una viscosidad de -40ºC de no más de 25.000 cSt, un punto de fluidez de al menos -70ºC y un punto de inflamación de al menos 237,28ºC (430ºF).

La patente de Estados Unidos Nº 4.011.166 describe el procedimiento simultánea de polimerización-alquilación haciendo reaccionar alfa olefinas de cadena lineal más corta con benceno. Tal química químico proporciona productos de alquilato con una viscosidad mucho mayor y un índice viscométrico algo mejorado, pero no las propiedades de baja temperatura en las que el concesionario de la patente indica las dificultados al mejorar los puntos de fluidez cuando el número de átomos de carbono es C14 y superior.

La... [Seguir leyendo]

1. Una composición de aceite de base sintética que comprende un compuesto de dialquilo aromático con un índice de viscosidad mínima de 120, un punto de fluidez máxima de -40ºC, una volatilidad Noack no mayor del 13%, y una viscosidad simulada de arranque en frío a -40ºC no mayor de 20.000 mPas que tiene un número de carbonos en las cadenas laterales de alquilo de C10 a C28, caracterizada por que las características de ramificación de dichas cadenas laterales de alquilo tiene un número de metilos totales ("TMN") determinado por espectroscopía de RMN C13 de más de 2,1 a menos de 3,5 o tiene un índice de ramificación ("BI") de más de 0,1 a menos de 1,5, en la que

Suma de las áreas integradas para todos los grupos metiloTMN = Longitud media de la cadena x Área de integración total para todos los carbonos alifáticos

Número de carbonos

y

BI = TMN menos 2.

2. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizado por que el contenido de compuesto de dialquilo aromático es de al menos el 85% en peso, en base al peso total de la composición de aceite de base sintética.

3. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que dicho compuesto aromático es un miembro seleccionado entre el grupo que consiste en benceno, tolueno, óxido de bifenilo, bifenilo, anisol, naftaleno y metilnaftaleno.

4. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que el número de carbonos de dicha cadena lateral de alquilo es de C11 a C24.

5. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que el número de carbonos de dicha cadena lateral de alquilo es de C12 a C18.

6. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que el TMN de dicho compuesto de dialquilo aromático es de 2,15 a 3,25 o en el que el BI es de 0,15 a 1,25.

7. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que el TMN de dicho compuesto de dialquilo aromático es de 2,2 a 3,0 o en el que el BI es de 0,2 a 1,0.

8. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que dicha composición de aceite de base sintética comprende adicionalmente alquilatos sintéticos adicionales que son de tipo lineal o ramificado.

9. La composición de aceite de base sintética de la reivindicación 1, caracterizada por que dicha composición de aceite de base sintética comprende adicionalmente un segundo aceite de base sintética seleccionado entre el grupo que consiste en un aceite de aceite de base de alfa olefina polimerizada y aceite mineral, o comprende adicionalmente un aditivo lubricante.

10. Un procedimiento para preparar la composición de aceite de base sintética de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que comprende la alquilación de un compuesto aromático con una olefina que se isomeriza previamente a través de un área de isomerización para conseguir las características de ramificación requeridas por las cadenas laterales de alquilo.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado por que la etapa de alquilación se realiza en presencia de catalizadores ácidos sólidos seleccionados entre el grupo que consiste en arcilla, sílice-alúmina amorfa y zeolita.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado por que la olefina se isomeriza previamente y después se suministra a la etapa de alquilación.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado por que dicha olefina se prepara por las etapas de:

a) isomerizar una parafina para producir una isoparafina,

b) deshidrogenar la corriente que contiene la isoparafina resultante para producir una corriente que contiene monoolefina, y

c) hidrogenar selectivamente la corriente de mono-olefina para retirar dienos y para producir mono-olefinas que tienen las características de ramificación especificadas requeridas para dichas cadenas laterales de alquilo.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado porque dicha olefina se prepara mediante la etapa de

realizar un procedimiento de oligomerización y/o isomerización de olefina de forma selectiva para producir monoolefinas que tienen las características de ramificación especificadas requeridas para dichas cadenas laterales de alquilo.

15. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado por que dicha olefina se prepara mediante la etapa de

5 realizar un proceso de Fischer-Tropsch para producir mono-olefinas que tienen las características de ramificación especificadas requeridas para dichas cadenas laterales de alquilo.

16. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado por que dicha olefina se prepara mediante la etapa de combinación y/o mezcla olefinas lineales o ramificadas para producir mono-olefinas que tienen las características de ramificación especificadas requeridas para dichas cadenas laterales de alquilo.

17. Un procedimiento para preparar la composición de aceite de base sintética de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que comprende la alquilación de un compuesto aromático con una olefina e isomerización de una olefina que tiene las características de ramificación especificadas requeridas para dichas cadenas laterales de alquilo, en las que la isomerización de olefina se realiza durante la alquilación en una sola etapa.