Before reviewing how base oil is manufactured, the American Petroleum Institute’s (API) Base Oil Classification system should be explained. As shown below, the API system classifies base oils into five major groups. While these groups were originally intended to be used for formulation of engine oils, their definition is widely understood and usage has expanded beyond this area.

Although not officially recognized by the API, the following additional terms are often used in the industry.

Group I, or conventional base oils are manufactured by solvent refining and contain more than 0.03 wt % sulfur and/or less than 90 wt % saturates. Group I oils continue to be used in a number of applications due to their solvency and performance characteristics.

Group II and III base oils are manufactured by what the API calls hydroprocessing or severe hydroprocessing. With sulfur content of less than or equal to 0.03 wt % and saturates content of more than or equal to 90 wt %, they are more pure than Group I base oils. Many of the Petro-Canada Lubricants products are produced using a special high severity version of hydroprocessing, called severe hydrotreating, to produce Group II, II+, III and III+ base oils.

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.

Base oils are fundamental building blocks of finished lubricants. Their composition and physical properties are influenced by the refining technology used. Formulators will choose base oils with characteristics suited to the end application, and match them with specially selected additives to optimize performance of finished products.