Antes de analizar cómo se fabrica el aceite base, es necesario explicar el sistema de clasificación de aceites base del Instituto Americano del Petróleo (API). Como se ve a continuación, el sistema API divide los aceites base en cinco grupos principales. Aunque originalmente se pretendía que estos grupos se usaran en la formulación de aceites para motores, su definición es muy amplia y su uso se expandió más allá de dicha área.

A pesar de que el API no los reconoce oficialmente, los siguientes términos adicionales se usan con frecuencia en la industria.

Los aceites del grupo I, o aceites base convencionales están fabricados por medio de la refinación con disolventes y contienen un peso de azufre mayor al 0,03 % y un peso de saturados menor al 90 %. Los aceites del grupo I se siguen utilizando en muchas aplicaciones debido a su solvencia y las características de rendimiento.

Los aceites base de los grupos II y III se fabrican por medio de un proceso que el API define como hidroprocesamiento o hidroprocesamiento severo. Al poseer un peso de azufre menor o igual al 0,03 % y un peso de saturados mayor o igual al 90 %, tienen mayor pureza que los aceites base del grupo I. Muchos de los productos de Petro-Canada Lubricants se fabrican mediante un hidroprocesamiento especial de intensidad alta, llamado hidrotratamiento severo, para producir los aceites base de los grupos II, II+, III y III+.

En un principio, los materiales más livianos, tales como la gasolina, el diésel, etc., se separan del petróleo crudo mediante el proceso de destilación atmosférica. Luego, los materiales más pesados se cargan a una torre de destilación al vacío, donde se sustraen fracciones de lubricante con rangos de viscosidad específicos. Estas fracciones luego se tratan individualmente en una torre de extracción con disolvente. Se mezcla un disolvente, tal como el furfural, con las fracciones y se extrae entre un 70 % y un 85 % del material aromático presente. La fracción de lubricante extraída con disolvente luego atraviesa un proceso de desparafinación que consiste en refrigerar a baja temperatura dicha fracción de lubricante para quitar la mayoría de la cera presente. Esto mejora la fluidez del producto a baja temperatura. Finalmente, se puede agregar un acabado a las fracciones de lubricante desparafinadas para mejorar su color y estabilidad, según los requisitos de uso. Un método común de acabado es el hidroacabado leve. El API clasifica los productos de la refinación con disolvente como aceites base del grupo I.

En el proceso de hidrotratamiento severo, para eliminar los compuestos aromáticos y polares, se estimula la materia prima con hidrógeno en presencia de un catalizador a temperaturas y presiones altas.

En este proceso, se producen muchas reacciones diferentes, pero las principales son:

• la eliminación de los compuestos polares indeseados que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno

• la conversión de hidrocarburos aromáticos a hidrocarburos cíclicos saturados

• la descomposición de las parafinas policíclicas pesadas en hidrocarburos saturados más livianos.

Estas reacciones suceden a temperaturas que alcanzan los 400 °C/752 °F, bajo presiones de casi 3000 psi y en presencia de un catalizador. Las moléculas de hidrocarburo que se forman son muy estables, lo que las hace ideales para los aceites base que se utilizan en la mezcla de lubricantes. El API los clasifica como aceites base del grupo II.

El proceso de hidrotratamiento severo consta de dos etapas. La primera etapa elimina cualquier compuesto polar no deseado y convierte los componentes aromáticos en hidrocarburos saturados. Luego de separar los grados de viscosidad deseados mediante el proceso de destilación al vacío, los lotes de aceite base lubricante ceroso se enfrían y desparafinan. Estos pasan por una segunda etapa de hidrotratamiento a alta presión para saturarlos aún más. Esta etapa final maximiza la estabilidad al eliminar los últimos rastros de moléculas aromáticas y polares, lo que produce un aceite base incoloro y con un 99,9 % de pureza.

Además del hidrotratamiento severo, el proceso de hidroisomerización emplea un catalizador especial para isomerizar selectivamente la cera (mezcla de cadenas largas de n-parafinas) hasta alcanzar un aceite base isoparafínico con un punto de fluidez bajo y un índice de viscosidad alto. El proceso obtiene aceites base con índices de viscosidad más altos y mejores resultados, en comparación con las técnicas anteriores de desparafinación convencional. El proceso es capaz de producir aceite base con un IV superior a 130. En la mayoría de los casos, produce fluidos base con un alto índice de viscosidad (Grupos II+ y III), de entre 115 y 127. Otra cualidad del proceso es la versatilidad que ofrece para producir aceites base con puntos de fluidez menores a –25 °C/–13°F.

La hidroisomerización se emplea en conjunto con el hidrotratamiento severo para producir aceites base superiores con las siguientes cualidades:

• Índice de viscosidad (VI) alto

• Baja volatilidad

• Excelente resistencia a la oxidación

• Estabilidad térmica alta

• Excelente fluidez a temperatura baja

• Toxicidad baja

Estas cualidades ofrecen características de rendimiento muy similares a los lubricantes formulados con polialfaolefina (PAO), que es el tipo de sintético más común.

Los aceites base son piezas fundamentales de los lubricantes terminados. Su composición y propiedades físicas se ven afectadas por la tecnología de refinación empleada. Quienes se ocupan de la formulación eligen aceites base con las características indicadas para la aplicación final y los combinan con aditivos especialmente seleccionados que optimizan el rendimiento de los productos terminados.