船舶發動機潤滑的製作方法

2023-05-08 08:11:56 3

專利名稱：船舶發動機潤滑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於中速四衝程壓縮點火的(柴油機)船舶發動機的筒形活塞船舶發動機潤滑組合物和該發動機的潤滑。
背景技術：
船舶筒形活塞發動機通常使用重質燃料油(「HF0」)進行海上航行。重質燃料油為石油餾出物的最重級分且包含各分子(包括至多15%浙青質)的複雜混合物，其定義為不可溶於過量脂族烴(例如庚烷)但可溶於芳族溶劑(例如甲苯)中的石油餾出物級分。 浙青質會作為汙染物經由圓筒或燃料泵和注射器進入發動機潤滑劑，然後浙青質會發生沉澱，在發動機中表現為「黑色漆」或「黑色淤渣」。在活塞表面上存在該類含碳沉積物可作為絕緣層起作用，這可導致形成然後沿著活塞擴展的裂縫。如果裂縫穿過活塞，則熱燃燒氣體可進入曲軸箱，可能導致曲軸箱爆炸。因此高度希望筒形活塞發動機油(「ΤΡΕ0」)防止或抑制浙青質沉澱。現有技術描述了這樣做的方法。W096/26995公開了在柴油機發動機中使用烴基取代酚以減少「黑色漆」。 W096/26996公開了在柴油機發動機中將反乳化劑用於油包水乳狀液，例如聚氧化烯多元醇以減少「黑色漆」。US-B2-7, 053，027描述了在不含分散劑的TPEO中使用一種或多種高鹼性金屬羧酸鹽清淨劑與耐磨添加劑的組合。浙青質沉澱的問題在較高基本原料飽和水平下更嚴重。W02008/128656描述了一種通過在船舶筒形活塞發動機潤滑劑中使用鹼度指數小於2且碳酸飽和度為80%或更大的高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑的方案以減少浙青質在該潤滑劑中的沉澱。實例為包含第II組基本原料的潤滑劑，其具有的基本原料飽和水平高於第I組基本原料。然而，上述方案限於特定種類的清淨劑。在本發明中現已發現通過在第II組基本原料中與其組合採用烴基取代的羧酸、酐、酯或醯胺而用不同範圍的高鹼性金屬羧酸鹽清淨劑解決了 W02008/U8656中的問題。發明概述本發明第一方面為一種用於改善在浙青質使用中，在操作用重質燃料油作燃料的發動機中的浙青質處理的筒形活塞船舶發動機潤滑油組合物，該組合物包含主要量的含有 50質量％或更多的第II組基本原料的潤滑粘度的油和分別次要量的下列組分，或由主要量的該含有50質量％或更多的第II組基本原料的潤滑粘度的油和分別次要量的該下列組分混合而製備(A)高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑，而不是鹼度指數小於2且碳酸飽和度為80%或更大的那種清淨劑，其中碳酸飽和度為相對於該清淨劑中的總過量鹼以摩爾百分數表示的高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑中存在的碳酸鹽的百分數；和(B)烴基取代羧酸、或其酐、酯或醯胺，其中所述或至少一個烴基含有至少8個碳原子，所述酸、酐、酯或醯胺佔潤滑油組合物的至少1質量％。本發明第二方面為筒形活塞船舶潤滑油組合物中的本發明第一方面所定義的清淨劑(A)與羧酸、酐、酯或醯胺(B)以本發明第一方面所述量的組合在中速壓縮點火船舶發動機中的用途，該組合物以主要量包含潤滑粘度的並含有50質量％或更多的第II組基本原料的油以改善在操作用重質燃料油作燃料的發動機過程中的浙青質處理，以及該組合物與在類似操作下在無⑶存在下使用相同量清淨劑㈧時相比較的潤滑。本發明第三方面為一種操作筒形活塞中速壓縮點火船舶發動機的方法，該方法包括如下步驟(i)用重質燃料油供給發動機燃料；和(ii)用本發明第一方面所定義的組合物潤滑發動機的曲軸箱。本發明第四方面為一種在其潤滑中速壓縮點火船舶發動機的燃燒室表面和操作發動機的過程中將浙青質分散於筒形活塞船舶潤滑油組合物中的方法，該方法包括如下步驟(i)提供本發明第一方面所定義的組合物；(ii)在燃燒室中提供該組合物；(iii)在燃燒室中提供重質燃料油；和(iv)在燃燒室中燃燒重質燃料油。在該說明書中，如果使用且在使用時，下列措辭和表述具有下述含義「活性成分」或「(a. i.)，，指不為稀釋劑或溶劑的添加劑物質；「包含」或任何同源詞規定存在所述特徵、步驟或整體或組分，但不排除存在或
加入一種或多種其他特徵、步驟、整體、組分或其組合；表述「由......構成」或「基本
由......構成」或同源詞可包括在「包含」或同源詞中，其中「基本由......構成」允許包
括不實質影響該物質所施用的組合物特徵的物質；「主要量」指超過組合物的50質量％ ；「次要量」指小於組合物的50質量％ ；「TBN」指按照ASTM D2896測量的總鹼值。此外在該說明書中「鈣含量」按照ASTM 4951測量；「磷含量」按照ASTM D5185測量；「硫酸鹽灰分含量」按照ASTM D874測量；「硫含量」按照ASTM D2622測量；"KVlOOl^ 按照ASTM D445在100°C下測量的運動粘度。還應理解所用的、基本的以及最佳的和常規的各組分會在配製、儲存或使用條件下反應且本發明還提供可由任意該反應得到的產物或由任意該反應得到的產物。此外，應理解本文所述的任何上限和下限的量、範圍和比例可獨立組合。發明詳述 現將在下文更詳細地討論本發明特徵。潤滑粘度的油潤滑油粘度範圍可從輕質餾出物礦物油至重質潤滑油。通常該油在100°C下測得的粘度範圍為2-40mm2/sec。天然油包括動物油和植物油(例如蓖麻油、豬油)；煤油和加氫精制、溶劑處理或酸處理的鏈烷烴、環烷烴和混合的鏈烷烴-環烷烴類型的礦物油。由煤或頁巖得到的潤滑粘度的油還可用作基礎油。合成潤滑油包括烴油和滷素取代的烴油如聚合或共聚的烯烴(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-異丁烯共聚物、氯化聚丁烯、聚ι-己烯、聚ι-辛烯、聚ι-癸烯)；烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二 O-乙基己基)苯)；聚苯(例如聯苯、三聯苯、烷基化聚酚)；和烷基化二苯醚和烷基化二苯硫醚及其衍生物、類似物和同系物。其中端羥基已經通過酯化、醚化等改性的氧化烯聚合物和共聚體及其衍生物構成另一類已知合成潤滑油。這些的實例為通過氧化乙烯或氧化丙烯的聚合而製備的聚氧化烯聚合物以及聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚(例如分子量為1000的甲基聚異丙二醇醚或分子量為1000-1500的聚乙二醇的二苯醚)；及其單羧酸酯和多羧酸酯，例如四甘醇的乙酸酯、混合的C3-C8脂肪酸酯和C13含氧酸二酯。另一類合適的合成潤滑油包括二羧酸(例如鄰苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和鏈烯基琥珀酸、馬來酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富馬酸、己二酸、亞油酸二聚體、丙二酸、烷基丙二酸、鏈烯基丙二酸)與各種醇(例如丁醇、己醇、十二烷基醇、2-乙基己基醇、乙二醇、 二甘醇單醚、丙二醇)的酯。該類酯的具體實例包括己二酸二丁基酯、癸二酸二乙基己基)酯、富馬酸二正己基酯、癸二酸二辛基酯、壬二酸二異辛基酯、壬二酸二異癸基酯、鄰苯二甲酸二辛基酯、鄰苯二甲酸二癸基酯、癸二酸雙二十烷基酯、亞油酸二聚體的2-乙基己基二酯和通過使1摩爾癸二酸與2摩爾四甘醇和2摩爾2-乙基己酸反應而形成的複合酯。可用作合成油的酯還包括由C5-C12單羧酸和多元醇以及多元醇酯製備的那些如新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇。基於矽的油如聚烷基_、聚芳基_、聚烷氧基-或聚芳氧基矽氧烷油和矽酸酯油包括另一類可用的合成潤滑劑；該類油包括矽酸四乙基酯、矽酸四異丙基酯、矽酸四O-乙基己基)酯、矽酸四(4-甲基-2-乙基己基)酯、矽酸四(對叔丁基苯基)酯、六(4-甲基-2-乙基己基)二矽氧烷、聚(甲基)矽氧烷和聚(甲基苯基)矽氧烷。其他合成潤滑油包括含磷的酸的液體酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛基酯、癸基膦酸二乙基酯)和聚合四氫呋喃。未精製、精製和再精製的油可用於本發明的潤滑劑中。未精製油為直接由天然或合成來源得到且不進行進一步提純處理的那些。例如直接由乾餾操作得到的頁巖油；直接由蒸餾得到的石油；或直接由酯化得到的酯油且不進行進一步處理而使用的為未精製油。 精製油類似於未精製油，不同的是該油在一個或多個提純步驟中進一步處理以改善一種或多種性能。許多該類提純技術如蒸餾、溶劑萃取、酸或鹼萃取、過濾和滲濾都是本領域熟練技術人員已知。再精製的油通過類似於用於提供精製油的那些方法得到，但由已經使用過的油開始。該類再精製的油還已知為回收或再加工的油類且通常使用除去廢添加劑和油分解產物的技術進行另外的加工。本發明中對基本原料和基礎油的定義與在美國石油協會(API)出版物「Engine Oil Licensing and Certification System", Industry Services Department，第四片反， 1996年12月，附錄1，1998年12月中找到的那些相同。所述出版物將基本原料按照如下分類a)第I組基本原料含有小於90%飽合物和/或大於0. 03%硫，粘度指數大於或等於80且小於120 (使用表E-I中規定的測試方法)。b)第II組基本原料含有大於或等於90%飽和物和小於或等於0. 03%硫，粘度指數大於或等於80且小於120 (使用表E-I中規定的測試方法)。c)第III組基本原料含有大於或等於90%飽和物和小於或等於0. 03%硫，粘度指數大於或等於120 (使用表E-I中規定的測試方法)。d)第IV組基本原料為聚α -烯烴(PAO)。e)第V組基本原料包括不包括在第I、II、III或IV組中的所有其他基本原料。基本原料的分析方法為下表所列
權利要求
1.一種用於改善在浙青質使用中，在操作用重質燃料油作燃料的發動機中的浙青質處理的筒形活塞船舶發動機潤滑油組合物，該組合物包含主要量的含有50質量％或更多的第II組基本原料的潤滑粘度的油和分別次要量的下列組分，或由主要量的該含有50質量％或更多的第II組基本原料的潤滑粘度的油和分別次要量的該下列組分混合而製備(A)高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑而不是鹼度指數小於2且碳酸飽和度為 80%或更大的那種清淨劑，其中碳酸飽和度為相對於清淨劑中的總過量鹼以摩爾百分數表示的高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑中存在的碳酸鹽的百分數；和(B)烴基取代羧酸、或其酐、酯或醯胺，其中所述或至少一個烴基含有至少8個碳原子， 所述酸、酐、酯或胺佔潤滑油組合物的至少1質量％，例如至少1. 5質量％。
2.如權利要求1所述的組合物，其中(A)具有如下性質(Al)鹼度指數為2或更大且碳酸飽和度為80%或更大；或(A2)鹼度指數為2或更大且碳酸飽和度小於80% ；或(A3)鹼度指數小於2且碳酸飽和度小於80%。
3.如權利要求1或2所述的組合物，其中⑶如下所示R1其中R1為C8-Cltltl支化或線性烴基，如聚烯基、烷基或烷芳基；X和Y各自獨立地為OR2 和0R3，其中R2和R3各自獨立地為氫原子或烷基、芳基或芳烷基，或X和Y —起為-0-；和/ 或如下所示
4.如權利要求1-3中任一項所述的組合物，其中(A)中的金屬為鈣。
5.如權利要求1-4中任一項所述的組合物，其中(A)中的烴基取代羥基苯甲酸鹽為水楊酸鹽。
6.如權利要求1-5中任一項所述的組合物，其中潤滑粘度的油含有大於60質量％第 II組基本原料。
7.如權利要求1-6中任一項所述的組合物，其中⑶中的烴基具有8-400個如12-100 個，尤其是16-64個碳原子。
8.如權利要求1-7中任一項所述的組合物，其中在酸或衍生物(B)中，烴基取代基衍生自聚烯烴。
9.如權利要求1-8中任一項所述的組合物，其中(B)為琥珀酸或琥珀酐。
10.如權利要求9所述的組合物，其中(B)為聚異丁烯琥珀酸或酐。
11.如權利要求1-10中任一項所述的組合物，其的TBN為20-60，例如25-55。
12.權利要求1所定義的清淨劑(A)與權利要求1所定義的羧酸、酐、酯或醯胺(B)，以權利要求1所定義的量的組合，在筒形活塞船舶潤滑油組合物中用於中速壓縮點火船舶發動機的用途，該組合物包含主要量的潤滑粘度的並含有50質量％或更多的第II組基本原料的油，以改善在操作用重質燃料油作燃料的發動機過程中的浙青質處理，以及其與在類似操作下在無(B)存在下使用相同量清淨劑(A)時相比較通過該組合物的潤滑。
13.一種操作筒形活塞中速壓縮點火船舶發動機的方法，包括如下步驟(i)用重質燃料油供給發動機燃料；和(ii)用權利要求1-11任一項所定義的組合物潤滑發動機的曲軸箱。
14.一種在其潤滑中速壓縮點火船舶發動機的燃燒室表面和操作發動機的過程中將浙青質分散於筒形活塞船舶潤滑油組合物中的方法，其包括如下步驟(i)提供權利要求1-11任一項所定義的組合物； ( )在燃燒室中提供所述組合物；(iii)在燃燒室中提供重質燃料油；和(iv)在燃燒室中燃燒重質燃料油。
全文摘要
當發動機用重質燃料油作燃料時，筒形活塞船舶發動機潤滑通過包含主要量的含有至少50質量％第II組基本原料的潤滑粘度的油和分別次要量的高鹼性金屬烴基取代羥基苯甲酸鹽清淨劑而不是鹼度指數小於2且碳酸飽和度為80％或更大的那種清淨劑和至少1質量％烴基取代羧酸或其酐、酯或醯胺的組合物而進行。防止或抑制由於存在汙染的重質燃料油而引起瀝青質在潤滑劑中沉澱。
文檔編號C10M169/04GK102365353SQ201080015493
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月31日 優先權日2009年4月7日
發明者J·哈特利, L·格雷戈裡, P·瓦茨, T·加納 申請人:英菲諾姆國際有限公司