ES2337533T3 - Aceite lubricante base de baja viscosidad. - Google Patents

Abstract

Un producto fluido para transmisiones automáticas (ATF) constituido por 70 a 95% en peso basado en el producto ATF de un stock base isoparafínico que tiene una viscosidad a 100ºC (V100) de 3,0 a 5,0 cSt, y un índice de carbono libre (FCI) tal que el producto, P, en la ecuación P = (V100)2FCI no excede de 50; y 5 a 30% en peso basado en el producto ATF de un paquete total de aditivos que contiene un paquete detergente-inhibidor, un mejorador del índice de viscosidad, un agente de hinchamiento de las juntas de sellado y un depresor del punto de fluidez crítica; teniendo el producto ATF una viscosidad Brookfield menor que 10.000 cSt a -40ºC, y teniendo el stock base isoparafínico una volatilidad Noack a 250ºC de 10 a 40, un índice de viscosidad de 110 a 160, un contenido de saturados mayor que 98% y un punto de fluidez crítica inferior a -20ºC.

Description

Aceite lubricante base de baja viscosidad.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un método para producir materiales que son lubricantes de baja viscosidad y alto Índice de Viscosidad (VI) útiles como stocks base o stocks de mezcla para aceites lubricantes ligeros, especialmente stocks base o stocks de mezcla para fluidos de transmisiones automáticas (ATF) y a los productos formulados producidos utilizando dichos stocks.

\vskip1.000000\baselineskip

Descripción de la técnica afín

Los aceites de isomerato de parafina son una alternativa en desarrollo de alta calidad a los aceites minerales como aceites lubricantes base. Aceites de esta clase han encontrado aplicación en una diversidad de usos tales como aceites y grasas para motores de vehículos de pasajeros.

Aceites de isomerato de parafinas y métodos para su preparación se describen en numerosas referencias de patente que incluyen USP 3.308.052; USP 5.059.299; USP 5.158.671; USP 4.906.601; USP 4.959.337; USP 4.929.795; USP 4.900.707; USP 4.937.399; USP 4.919.786; USP 5.182.248; USP 4.943.672; USP 5.200.382; USP 4.992.159; USP 4.923.588; USP 5.290.426; USP 5.135.638; USP 5.246.566; USP 5.282.958; USP 5.027.528; USP 4.975.177; USP 4.919.788.

Los fluidos para transmisiones automáticas (ATF's) se dividen en dos grupos principales, fluidos de fricción modificados y fluidos de fricción no modificados, y se utilizan en servicio de vehículos de automoción y comerciales. Los fluidos de fricción modificados y de fricción no modificados son generalmente similares en sus requerimientos básicos; alta resistencia térmica y a la oxidación, fluidez a baja temperatura, alta compatibilidad, control de espumas, control de la corrosión y propiedades antidesgaste. Ambos tipos de fluidos tienen propiedades de fricción similares a velocidades de deslizamiento altas. Los distintos fabricantes de transmisiones automáticas requieren de hecho propiedades algo diferentes en los fluidos utilizados a medida que la velocidad de deslizamiento se aproxima a cero (inmovilización del embrague). Algunos fabricantes especifican que los ATF's utilizados con sus transmisiones exhiben una disminución en el coeficiente de fricción (es decir, más untuosidad), en tanto que otros demandan un aumento en el coeficiente de fricción. Los ATF's contienen detergentes, dispersantes, agentes anti-desgaste, anti-herrumbre, modificadores de fricción y agentes antiespumantes. El fluido totalmente formulado tiene que ser compatible con las juntas de caucho sintético utilizadas en las transmisiones automáticas. Los ATF's actuales totalmente formulados tienen viscosidad cinemática (cSt) entre 30 y 60 a 40ºC, entre aproximadamente 4,1 y 10 a 100ºC; viscosidad Brookfield de 20.000 cSt (200 poise) a aproximadamente -30 hasta aproximadamente -45ºC, 10.000 cSt (100 poise) a aproximadamente -26 hasta -40ºC, y 5000 cSt (50 poise) a aproximadamente 21 hasta aproximadamente -35ºC; puntos de inflamación (COC) entre aproximadamente 150 y aproximadamente 220ºC; punto de fluidez crítica entre aproximadamente -36 y 48ºC, color (ASTM) entre aproximadamente 2 y aproximadamente 2,5; y un intervalo de temperatura de operación entre aproximadamente -35 y aproximadamente 80ºC.

EP 0321307 describe un método para isomerización de parafina a fin de producir aceites lubricantes base.

WO 95/27020 describe un método para el procesamiento por hidroisomerización de alimentaciones procedentes del proceso Fischer-Tropsch.

US5643440 describe la producción de lubricantes de alto índice de viscosidad.

US4943672 describe un proceso para la hidroisomerización de parafina Fischer-Tropsch para producir aceite lubricante.

US4919788 describe un proceso de producción de lubricantes.

A medida que los requerimientos de eficiencia de los ATF's aumentan, tienen que considerarse stocks base distintos del aceite mineral; sin embargo, además de cumplir especificaciones de operación y eficiencia adicionales y severidad creciente, será deseable, si no absolutamente necesario, que los productos de aceites lubricantes futuros tales como aceites lubricantes de motor, fluidos de transmisiones automáticas, etc., sean respetuosos con el medio ambiente, como se evidencia por una biodegradabilidad alta.

\vskip1.000000\baselineskip

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, se proporciona un producto ATF como se define en cualquiera de las reivindicaciones adjuntas. En lo sucesivo, las referencias a los términos "aceite isomerato de parafina" y "material de aceite lubricante" son también referencias al término "stock base isoparafínico". Esta invención se refiere a un método de producción de un aceite de isomerato de parafina que se caracteriza por tener una viscosidad de aproximadamente 3,0 a 5,0 cSt a 100ºC, una volatilidad Noack a 250ºC de 10 a 40, un índice de viscosidad de 110 a 160, un contenido de saturados mayor que 98% y un punto de fluidez crítica inferior a -20ºC, que comprende los pasos de hidrotratar una parafina que tiene un punto de ebullición medio de 400 a 500ºC y que tiene una desviación estándar (\sigma) de 20 a 45ºC, que contiene no más de 20% de aceite y que tiene una viscosidad de 4-10 cSt a 100ºC, conduciéndose dicho hidrotratamiento a una temperatura de 280 a 400ºC, una presión de 500 a 3000 libras por pulgada cuadrada manométricas (3,45 a 20,6 mPa) de H_{2}, un caudal de gas de tratamiento con hidrógeno de 89 a 890 m^{3} de H_{2}/m^{3} (500 a 5000 pies cúbicos estándar H_{2}/barril) y una velocidad de flujo de 0,1 a 2,0 LHSV, isomerizar la parafina hidrotratada sobre un catalizador de isomerización hasta un nivel de conversión de al menos 10% de conversión en 370ºC- (destilación de cabezas HIVAC), fraccionar el isomerato resultante para recuperar una fracción que tiene una viscosidad en el intervalo de aproximadamente 3,0 a 5,0 cSt a 100ºC y que hierve por encima de aproximadamente 340ºC, y desparafinar la fracción
recuperada.

Esta invención está basada en el descubrimiento de que para un stock base isoparafínico, existe una relación entre la viscosidad del stock base a 100ºC (V100) y la estructura de la isoparafina, es decir, su "índice de carbono libre" (FCI) que se prepara para ATF's. La reacción se expresa por la ecuación P = (V100)^{2} FCI. Para los ATF's, P no debe exceder de 50. Así pues, esta invención concierne también a un stock base isoparafínico adecuado para un fluido de transmisiones automáticas que tiene una viscosidad a 100ºC (V100) igual a o mayor que 3,0 cSt y un índice de carbono libre (FCI) tal que el producto, P, en la ecuación P = (V100)^{2}FCI no excede de 50.

Esta invención concierne a un fluido de transmisiones automáticas que comprende una porción mayor de un stock base isoparafínico que tiene una viscosidad a 100ºC, (V100), mayor que 3,0 cSt y un FCI tal que el producto, P, en la ecuación P = (V100)^{2}FCI no excede de 50; y una porción menor de un paquete de aditivos que comprende al menos uno de depresor del punto de fluidez crítica, mejorador del índice de viscosidad, mejorador del flujo, detergentes, inhibidores, agentes de hinchamiento de las juntas de sellado, agentes antiherrumbre y agentes antiespumantes.

Estas y otras realizaciones de la invención se describirán en detalle a continuación.

\vskip1.000000\baselineskip

Breve descripción de los dibujos

Las Figuras 1(a) y (b) son gráficos que muestran la relación entre la viscosidad Brookfield y el índice de viscosidad aceptada actualmente en la industria, es decir, que la viscosidad Brookfield disminuye a medida que aumenta el
VI.

La Figura 2 es un gráfico que muestra la relación que existe entre la volatilidad Noack y la viscosidad de tres muestras de aceite producidas por hidroisomerización de muestras de parafina 150N que tienen tres contenidos diferentes de aceite y el efecto que las diferentes condiciones de hidrotratamiento de la parafina ejercen sobre dicha
relación.

La Figura 3 es un gráfico que muestra que la viscosidad Brookfield se ve influenciada por el nivel de la conversión de isomerización, el punto de corte del fraccionamiento del isomerato y que, contrariamente a la interpretación convencional, para los productos de la presente invención la viscosidad Brookfield disminuye (mejora) a medida que disminuye el VI.

La Figura 4 es una representación esquemática de tres isoparafinas que tienen un Índice de Carbono Libre diferente.

\vskip1.000000\baselineskip

Descripción detallada de la invención

La presente invención está dirigida a un método para producir un material de aceite lubricante de baja viscosidad que tiene un contenido de saturados mayor que 98% de saturados y es útil como aceite lubricante y stock base ligero o stock de mezcla para aceites de motor de vehículos de pasajeros y aceites diesel para servicio severo, y especialmente útil como stock base para fluidos de transmisiones automáticas (ATF) que producen un ATF formulado que tiene una viscosidad Brookfield inferior a 10.000 cSt a -40ºC.

El material de aceite lubricante producido por el método de acuerdo con la invención se caracteriza por su alta biodegradabilidad, su baja viscosidad, su baja volatilidad Noack y su alto contenido de saturados.

La biodegradabilidad del material de aceite lubricante, como se determina por el test CEC-L-33-82 es mayor que aproximadamente 70%, con preferencia mayor que aproximadamente 80%, de modo más preferible mayor que aproximadamente 85%, y de modo muy preferible mayor que aproximadamente 90%.

El test CEC-L-33-82 (en lo sucesivo test CEC) es un test popular y ampliamente utilizado en Europa para determinación de la biodegradabilidad de un material. El test es una medida de la biodegradación primaria y sigue la disminución en la tensión de metileno C-H en el espectro infrarrojo (IR) del material. El test es un test acuático aerobio que utiliza microorganismos de plantas de aguas residuales como el inóculo de digestión de desechos. Debido a la inevitable variabilidad en los microorganismos, no deberían realizarse comparaciones directas de los datos generados utilizando microorganismos de fuentes diferentes (o incluso de la misma fuente pero recogidos en distintos momentos). A pesar de la variabilidad, sin embargo, el test CEC es valioso como herramienta estadística y como medio para demostración y observación de las tendencias de biodegradación. En términos absolutos, sin embargo, el test CEC se emplea para determinar si un residuo o aceite cumple y pasa el estándar alemán "Blue Angel", que estipula que, con la indiferencia de la fuente de microorganismo, el aceite o residuo se biodegrada en un 80% en 21
días.

Los fluidos de transmisiones automáticas y aceites hidráulicos del futuro tendrán que cumplir requerimientos cada vez más severos, que incluyen viscosidades Brookfield menores y biodegradabilidad alta. Los ATF's actuales tienen que satisfacer una viscosidad Brookfield de 15.000 cSt a -40ºC pero, en el futuro, se exigirán viscosidades Brookfield menores que 15.000 cSt, y preferiblemente menores que 10.000 cSt a -40ºC, exhibiendo dichos aceites biodegradabilidad CEC de 80 y mayor. Los PAO's exhiben actualmente viscosidades Brookfield de 3600 dependiendo del paquete de aditivos, pero exhiben biodegradabilidad comprendida en el intervalo de 50 a 80.

Inesperadamente, se ha descubierto que los ATF's formulados utilizando stock base preparado de acuerdo con la doctrina de la invención exhiben viscosidades Brookfield inferiores a 10.000 con tal que el producto, P, en la ecuación P = (V100)^{2}FCI sea menor que 50, donde V100 es la viscosidad a 100ºC del stock base isoparafínico y FCI es el índice de carbono libre del stock base. En una realización preferida, P está comprendido en el intervalo de 15 a 45. El "Índice de Carbono Libre" es una medida del número de átomos de carbono en una isoparafina que están localizados al menos a 4 carbonos de distancia de un carbono terminal y a más de 3 carbonos de distancia de una cadena lateral. Así pues, en la Figura 4 la estructura A tiene 8 átomos de carbono que cumplen este criterio y por consiguiente A tiene un FCI de 8. Análogamente, las estructuras B y C tienen FCI's de 4 y 2 respectivamente. El FCI de un stock base isoparafínico puede determinarse por medida del porcentaje de grupos metileno en una muestra de isoparafina utilizando ^{13}C NMR (400 megahertzios); multiplicando los porcentajes resultantes por el número medio calculado de átomos de carbono de la muestra determinado por Método de Test ASTM 2502 y dividiendo por
100.

El FCI se explica adicionalmente como sigue basado en el análisis ^{13}C NMR utilizando un espectrómetro de 400 MHz. Todas las parafinas normales con números de carbonos mayores que C_{9} tienen solamente cinco adsorciones NMR no equivalentes correspondientes a los metilenos de los carbonos metilo terminales (\alpha) de las posiciones segunda, tercera y cuarta de los extremos de la molécula (\beta, \gamma y \delta respectivamente), y los otros átomos de carbono a lo largo de la cadena principal que tienen un desplazamiento químico común (\varepsilon). Las intensidades de los \alpha, \beta, \gamma y \delta son iguales y la intensidad del \varepsilon depende de la longitud de la molécula. Análogamente, las ramas laterales de la cadena principal de una iso-parafina tienen desplazamientos químicos singulares y la presencia de una cadena lateral causa un desplazamiento singular en el carbono terciario (punto de ramificación) de la cadena principal a la que está anclado. Adicionalmente, ello perturba también los sitios químicos dentro de tres carbonos de este punto de ramificación, que imparten cambios químicos singulares (\alpha', \beta, y \gamma').

El Índice de Carbono Libre (FCI) es entonces el porcentaje de metilenos \varepsilon medido de la especie de carbonos global en el espectro ^{13}C NMR del stock base, dividido por el número medio de carbonos del stock base como se calcula por el método ASTM 2502, dividido por 100.

La Figura 3 presenta la relación que existe entre la viscosidad Brookfield a -40ºC y la conversión en 370ºC- con inclusión del Índice de Viscosidad para un número de fracciones de muestra de isomerato producido a partir de muestras de parafina hidrotratadas a diferentes niveles de severidad. Los aceites de diferentes viscosidades se recuperan por toma de diferentes fracciones del isomerato obtenido. Como se ve, la viscosidad Brookfield mejora (es decir, disminuye) a medida que disminuye el Índice de Viscosidad; esto es justamente lo opuesto de lo que es la interpretación actual de los expertos en la técnica.

El material de aceite lubricante de la presente invención se prepara por hidroisomerización de una alimentación de parafina que puede ser una parafina natural, tal como una parafina aceitosa de petróleo obtenida por desparafinado de aceites hidrocarbonados con disolventes, o una parafina sintética tal como la producida por el proceso Fischer-Tropsch utilizando gas de síntesis.

La alimentación de parafina se selecciona de cualquier parafina natural o sintética que exhiba las propiedades de una parafina 100 a 600N, preferiblemente una parafina 100 a 250N, que tiene un punto de ebullición medio en el intervalo de 400ºC a 500ºC, preferiblemente 420ºC a 450ºC y que tiene una desviación estándar (\sigma) de 20 a 45ºC, preferiblemente 25ºC a 35ºC, y que contiene aproximadamente 25% o menos de aceite. Las parafinas que tienen viscosidad a 100ºC en el intervalo de 4 a 10 cSt son alimentaciones apropiadas para conversión por hidroisomerización en el stock base de lubricante de baja viscosidad de la presente invención.

Las alimentaciones de parafina obtenidas de fuentes de petróleo naturales (a saber, parafinas aceitosas) contienen cantidades de compuestos de azufre y nitrógeno que son indeseables ambas en el material aceite lubricante final producido (así como en cualquier producto formulado producido utilizando el material) y se sabe que desactivan los catalizadores de isomerización, particularmente los catalizadores de isomerización de metales nobles tales como platino sobre alúmina fluorada.

Por consiguiente, es deseable que la alimentación contenga no más de 1 a 20 ppm de azufre, preferiblemente menos de 5 ppm de azufre y no más de 5 ppm de nitrógeno, preferiblemente menos de 2 ppm de nitrógeno.

Para conseguir estos fines, la alimentación puede someterse a hidrotratamiento en caso necesario para reducir los contenidos de azufre y nitrógeno.

El hidrotratamiento puede conducirse utilizando cualquier catalizador de hidrotratamiento típico tal como Ni/Mo sobre alúmina, Co/Mo sobre alúmina, Co/Ni/Mo sobre alúmina, v.g., KF-840, KF-843, HDN-30, HDN-60, Criteria C-411, etc. Catalizadores a granel como se describen en USP 5.122.258 pueden utilizarse también, y se prefie-
ren.

El hidrotratamiento se realiza a temperaturas comprendidas en el intervalo de 280ºC a 400ºC, preferiblemente 340ºC a 380ºC, muy preferiblemente 345ºC-370ºC, a presiones en el intervalo de 500 a 3000 de H_{2} (3,45 a 20,7 mPa), con un caudal de gas de tratamiento con hidrógeno en el intervalo de 500 a 5000 pies cúbicos estándar/B (89 a 890 m^{3} de H_{2}/m^{3} de aceite), y a una velocidad de flujo de 0,1 a 2,0 LHSV.

Cuando se trata con alimentaciones de parafina que tienen contenidos de aceite mayores que aproximadamente 5% de aceite en parafina (OIW) se prefiere que el hidrotratamiento se conduzca en condiciones situadas en el extremo más severo del intervalo indicado, es decir, para alimentaciones de parafina que tienen OIW mayor que 5%, el hidrotratamiento se conduce preferiblemente a temperaturas en el intervalo de 340ºC-380ºC, empleándose las temperaturas más altas del intervalo con las parafinas de mayor contenido de aceite. Así, para alimentaciones de parafina que tienen 10% de OIW, se prefiere el hidrotratamiento a una temperatura de 365ºC en comparación con el hidrotratamiento a 345ºC que es generalmente suficiente para alimentaciones de parafina con menor contenido de aceite (3-5% o menos). Esto es especialmente cierto cuando el objetivo es fabricar un producto que cumpla una especificación específica de producto. Así, si la meta es producir un material lubricante adecuado para aplicación como ATF que tiene una viscosidad cinemática de 3,5 cSt a 100ºC y una volatilidad Noack de 20 a 250ºC y un punto de fluidez crítica de -25ºC a partir de una alimentación que es una alimentación de parafina con más de 5% de OIW, con rendimiento alto, se prefiere que la alimentación se someta a hidrotratamiento a temperatura superior a 345ºC, preferiblemente superior a 365ºC como se muestra en la Figura 2.

La alimentación hidrotratada se pone luego en contacto con un catalizador de isomerización en condiciones típicas de hidroisomerización para alcanzar un nivel de conversión menor que 75% de conversión en 370ºC- (destilación de cabezas HIVAC), preferiblemente 35%-45% de conversión en 370ºC-. Las condiciones empleadas incluyen una temperatura en el intervalo de aproximadamente 270ºC a 400ºC, preferiblemente 300ºC a 360ºC, una presión en el intervalo de 500 a 3000 libras por pulgada cuadrada H_{2} (3,45 a 20,7 mPa), preferiblemente 1000 a 1500 libras por pulgada cuadrada H_{2} (6,9 a 10,3 mPa), un caudal de gas de tratamiento con hidrógeno en el intervalo de 100 a 10.000 pies cúbicos estándar H_{2}/B (17,8 a 1780 m^{3}/m^{3}), y un caudal de 0,1 a 10 v/v/h, preferiblemente 1 a 2
v/v/h.

El isomerato recuperado se fracciona luego y se desparafina con disolvente. El fraccionamiento y el desparafinado pueden realizarse en cualquier orden, pero se prefiere que el desparafinado siga al fraccionamiento dado que entonces precisa ser tratado un menor volumen de material.

El isomerato se fracciona para recuperar la fracción que tiene la viscosidad cinemática deseada a 100ºC. Típicamente, los factores que afectan al punto de corte del fraccionamiento serán el grado de conversión y el contenido de aceite en parafina.

El desparafinado se practica utilizando cualquiera de los disolventes de desparafinado típicos tales como cetonas, v.g., metil-etil-cetona (MEK), metil-isobutil-cetona (MIBK), hidrocarburos aromáticos, v.g., tolueno, mezclas de tales materiales, así como disolventes de desparafinado autorrefrigerantes tales como propano, etc. Disolventes de desparafinado preferidos son MEK/MIBK utilizadas en una relación de 3:1 a 1:3, preferiblemente 50:50, a una tasa de dilución referida a la alimentación de 4 a 1, preferiblemente 3 a 1.

El desparafinado se conduce hasta alcanzar un punto de fluidez crítica de -20ºC e inferior.

El isomerato se fracciona para recuperar aquella porción que hierve por encima de 340ºC (punto de corte 340ºC).

La hidroisomerización, como se ha indicado previamente, se conduce a fin de alcanzar una conversión de la parafina de 20 a 75% en material 370ºC-, preferiblemente una conversión de la parafina de 35-45% en material 370ºC- como se determina por destilación de cabezas HIVAC.

El componente catalizador de isomerización puede ser cualquiera de los catalizadores de isomerización típicos tales como aquéllos que comprenden una base de soporte de óxido metálico refractario (v.g., alúmina, sílice-alúmina, óxido de circonio, óxido de titanio, etc.) sobre la cual se ha depositado un metal catalíticamente activo seleccionado del grupo constituido por metales del Grupo VIB, Grupo VIIB, Grupo VIII y mezclas de los mismos, preferiblemente del Grupo VIII, más preferiblemente metales nobles del Grupo VIII, muy preferiblemente Pt o Pd y que incluye opcionalmente un promotor o impurificador tal como halógeno, fósforo, boro, óxido de itrio, óxido de magnesio, etc., preferiblemente halógeno, óxido de itrio u óxido de magnesio, y muy preferiblemente flúor. Los metales catalíticamente activos están presentes en el intervalo de 0,1 a 5% en peso, preferiblemente 0,1 a 3% en peso, más preferiblemente 0,1 a 2% en peso, y muy preferiblemente 0,1 a 1% en peso. Los promotores e impurificadores se utilizan para controlar la acidez del catalizador de isomerización. Así, cuando el catalizador de isomerización emplea un material base tal como alúmina, la acidez es impartida al catalizador resultante por adición de un halógeno, preferiblemente flúor. Cuando se utiliza un halógeno, preferiblemente flúor, el mismo está presente en una cantidad comprendida en el intervalo de 0,1 a 10% en peso, preferiblemente 0,1 a 3% en peso, más preferiblemente 0,1 a 2% en peso, y muy preferiblemente 0,5 a 1,5% en peso. Análogamente, si se utiliza como el material base sílice-alúmina, la acidez puede controlarse por ajuste de la relación de sílice a alúmina o por adición de un impurificador tal como óxido de itrio u óxido de magnesio que reduce la acidez del material base sílice-alúmina como se expone en la Patente U.S. 5.254.518 (Soled, McVicker, Gates, Miseo).

El catalizador utilizado puede caracterizarse en términos de su acidez. La acidez a que se hace referencia en esta memoria se determina por el método descrito en "Hydride Transfer and Olefin Isomerization as Tools to Characterize Liquid and Solid Acids", McVicker y Kramer, Acc Chem Res 19, 1986, pg. 78-84.

Este método mide la aptitud del material catalítico para convertir 2-metilpent-2-eno en 3-metilpent-2-eno y 4-metilpent-2-eno. Los materiales más ácidos producirán más 3-metilpent-2-eno (asociado con la transposición estructural de un átomo de carbono en el esqueleto de carbonos). La relación de 3-metilpent-2-eno a 4-metilpent-2-eno formado a 200ºC es una medida conveniente de la acidez.

El grado de acidez del catalizador de isomerización tal como se determina por la técnica anterior está comprendido en la región de relación dentro del intervalo de 0,3 a 2,5, preferiblemente 0,5 a 2,0.

Para algunos catalizadores, la acidez tal como se determina por el método McVicker/Kramer, es decir, la aptitud para convertir 2-metilpent-2-eno en 3-metilpent-2-eno y 4-metilpent-2-eno a 200ºC, 2,4 p/h/p, 1,0 hora sobre alimentación en donde la acidez se consigna en términos de la relación molar de 3-metilpent-2-eno a 4-metilpent-2-eno, se ha correlacionado con el contenido de flúor de los catalizadores de platino sobre alúmina fluorada y con el contenido de óxido de itrio de los catalizadores de platino sobre sílice/alúmina impurificada con óxido de itrio.

Esta información se presenta a continuación.

Acidez de 0,3% Pt sobre alúmina fluorada para niveles de flúor diferentes:

\vskip1.000000\baselineskip

1

\vskip1.000000\baselineskip

Acidez de 0,37% Pt sobre sílice/alúmina impurificada con óxido de itrio que comprende inicialmente 25% de sílice:

\vskip1.000000\baselineskip

2

\newpage

En la patente U.S. 5.565.086 se expone, que un catalizador preferido es uno fabricado por empleo de partículas discretas de un par de catalizadores seleccionados de los arriba indicados y que tienen grados de acidez en el intervalo indicado en los que existe una diferencia unitaria de relación molar de 0,1 a 0,9 entre el par de catalizadores, preferiblemente una relación molar de 0,1 a 0,5 y diferencia entre el par de catalizadores.

Para aquellos catalizadores basados en alúmina que no exhiben o demuestran acidez, por ejemplo, como consecuencia de tener poca o ninguna sílice en el soporte, la acidez puede afectarse al catalizador por el uso de promotores tal como flúor, que se sabe afectan acidez al catalizador, de acuerdo con métodos bien conocidos en la técnica. Así, la acidez de un catalizador de platino sobre alúmina puede ajustarse muy estrechamente por control de la cantidad de flúor incorporado en el catalizador. Análogamente, las partículas de catalizador de acidez baja y acidez alta pueden comprender también materiales tales como metal catalítico incorporado sobre sílice-alúmina. La acidez de un catalizador de este tipo puede ajustarse por control cuidadoso de la cantidad de sílice incorporada en la base de sílice-alúmina o, como se expone en USP 5.254.518, acidez de partida de un catalizador de sílice-alúmina de acidez alta puede ajustarse utilizando un impurificador tal como óxidos de tierras raras tales como óxido de itrio u óxido de un metal alcalinotérreo tal como óxido de magnesio.

El material aceite lubricante producido por el proceso es útil como stock base o stock de mezcla para lubricantes de viscosidad baja. El mismo es especialmente útil como stock base para fluidos de transmisiones automáticas.

Dicho stock base se combina con aditivos (paquete total de aditivos) para obtener un producto ATF formulado. Típicamente, los paquetes de aditivos para fluidos de transmisiones automáticas contendrán un paquete detergente-inhibidor, un mejorador del VI, un agente de hinchamiento de las juntas de sellado y un depresor del punto de fluidez. Las cantidades de estos componentes en un paquete total de aditivos dado varían con el paquete total de aditivos utilizado y con el stock base. El nivel de tratamiento varía también dependiendo del paquete total de aditivos particular empleado. Paquetes totales de aditivos típicos utilizados actualmente en la industria incluyen HiTec 434, que es una formulación patentada de Ethyl Corporation. Los paquetes totales de aditivos se emplean típicamente en el intervalo de 5 a 30% en peso, basado en la formulación del ATF, siendo el resto stock
base.

Sorprendentemente, se ha descubierto que, contrariamente a la doctrina de la técnica, en la presente invención, la viscosidad Brookfield del producto ATF formulado mejora (es decir disminuye) a medida que disminuye el VI del stock base. Este comportamiento puede atribuirse al stock base. Basándose en la doctrina de la bibliografía y los datos generados para stocks base más convencionales, que incluyen materiales hidrotratados y poli-\alpha-olefinas, habría sido de esperar que para conseguir viscosidades Brookfield mejoradas (viscosidades Brookfield menores), hubiera sido necesario aumentar en lugar de disminuir el VI del stock base utilizado (véase las Figuras 1(a) y 1(b)). Fig. 1(b) está tomada de Watts y Bloch, "The Effect of Basestock Composition of Automatic Transmission Fluid Performance" NPRA FL 90-118, Nov. 1990, Houston, TX. En comparación, en los stocks base y los productos ATF formulados de la presente invención, las viscosidades Brookfield disminuyen a medida que disminuye el VI (véase la Figura
3).

En los ejemplos que siguen, diversas parafinas aceitosas 150N con diferentes contenidos OIW se isomerizaron para producir stocks base para formulación en productos ATF acabados.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos

Ejemplo 1

Se hidrotrataron parafinas aceitosas 150N sobre catalizador KF-840 a 345ºC, 0,7 v/v/h, 1000 libras por pulgada cuadrada manométricas (7,0 mPa) y 1500 pies cúbicos estándar/min (42,5 m^{3}/min) de hidrógeno. Las parafinas hidrotratadas se isomerizaron luego sobre un catalizador Pt/F-alúmina a 1,3 v/v/h, 1000 libras por pulgada cuadrada manométricas (7,0 mPa), y 2500 pies cúbicos estándar/min (70,8 m^{3}/min) de hidrógeno a las temperaturas indicadas en las Tablas 1 y 2. El grado de conversión y las condiciones de fraccionamiento se indican en las tablas. El isomerato así obtenido se desparafinó utilizando una temperatura de filtro de -24ºC (para obtener un punto de fluidez crítica de -21ºC) y una solución 50/50 v/v de metiletil-cetona/metilisobutil-cetona. El aceite desparafinado se formuló como ATF con HITEC 434 y las propiedades del líquido formulado se muestran también en las tablas.

TABLA 1

3

TABLA 2 Propiedades Físicas de los Stocks base y ATF Formulados Correspondientes

4

\vskip1.000000\baselineskip

Como puede verse, la isomerización de estas alimentaciones produce un aceite base adecuado para uso como stock base para transmisiones automáticas que satisface el futuro previsto: Objetivo de viscosidad Brookfield de 10.000 y menos cSt a -40ºC.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 2

La biodegradabilidad del isomerato de parafina aceitosa (SWI) de la presente invención se comparó contra la de polialfaolefinas y alquibenceno lineal. Los tests empleados fueron el test 306 de OECD (Organización para Cooperación y Desarrollo Económico) y el test CECL-33-5-82 descrito previamente. Los resultados se presentan en la Tabla 3.

TABLA 3

5

Como puede verse, el isomerato de parafina aceitosa de la presente invención posee un nivel excepcionalmente alto de biodegradabilidad, muy superior al establecido rutinariamente por su competidor más próximo, PAO.

Claims (3)

1. Un producto fluido para transmisiones automáticas (ATF) constituido por

70 a 95% en peso basado en el producto ATF de un stock base isoparafínico que tiene una viscosidad a 100ºC (V100) de 3,0 a 5,0 cSt, y un índice de carbono libre (FCI) tal que el producto, P, en la ecuación P = (V100)^{2}FCI no excede de 50; y

5 a 30% en peso basado en el producto ATF de un paquete total de aditivos que contiene un paquete detergente-inhibidor, un mejorador del índice de viscosidad, un agente de hinchamiento de las juntas de sellado y un depresor del punto de fluidez crítica;

teniendo el producto ATF una viscosidad Brookfield menor que 10.000 cSt a -40ºC, y teniendo el stock base isoparafínico una volatilidad Noack a 250ºC de 10 a 40, un índice de viscosidad de 110 a 160, un contenido de saturados mayor que 98% y un punto de fluidez crítica inferior a -20ºC.

2. El producto de la reivindicación 1, en el cual P está comprendido en el intervalo de 15 a 45.

3. El producto de la reivindicación 1, en el cual el stock base isoparafínico tiene una biodegradabilidad tal como se determina por CEC-L-33-82 mayor que 70%.