用於兩衝程船用發動機的氣缸潤滑劑的製作方法

2023-10-30 11:30:02

用於兩衝程船用發動機的氣缸潤滑劑的製作方法
【專利摘要】本發明涉及氣缸潤滑劑，其具有至少15毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM?D–2896測定的BN，其包含：(a)一種或多種用於船用發動機的潤滑劑基礎油，(b)至少一種基於鹼金屬或鹼土金屬、用金屬碳酸鹽過鹼化的清潔劑，(c)至少一種中性清潔劑，(d)一種或多種油溶性的烷氧基化的脂肪胺，其具有100-600毫克氫氧化鉀/克的根據標準ASTM?D–2896測定的BN，其中將烷氧基化的脂肪胺相對於潤滑劑總重量的重量百分數選擇成使得由這些化合物提供的BN佔2-8毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的貢獻，和其中由所述金屬碳酸鹽提供的BN佔所述氣缸潤滑劑的總BN的至多65%的貢獻，該總BN根據標準ASTM?D2896測量。所述潤滑劑對於在具有高硫含量的燃料燃燒期間形成的硫酸具有足夠的中和本領，同時在具有低硫含量的燃料使用期間限制沉積物的形成。其耐熱性和其抗磨損性質被改善。
【專利說明】用於兩衝程船用發動機的氣缸潤滑劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及與高硫燃料油和低硫燃料油均能夠一起使用的用於兩衝程船用發動機的氣缸潤滑劑。其更具體地涉及這樣的潤滑劑:其對於在高硫燃料油的燃燒期間形成的硫酸具有足夠的中和本領，同時在低硫燃料油的使用期間限制沉積物形成。
【背景技術】
[0002]低速兩衝程十字頭型發動機中使用的船用機器潤滑油(marine oil)為兩種類型。一方面是氣缸油，其確保氣缸-活塞組件的潤滑，和另一方面是系統潤滑油(system oil),其確保除所述氣缸-活塞組件之外的所有活動部件的潤滑。在所述氣缸-活塞組件內，包含酸性氣體的燃燒殘留物與所述潤滑油接觸。
[0003]所述酸性氣體是由所述燃料油的燃燒形成的；它們特別是硫氧化物(S02、SO3)，其然後在與存在於燃燒氣體中和/或所述油中的水分接觸時被水解。該水解產生亞硫酸(HSO3)或硫酸(H2SO4)。
[0004]為了保護活塞襯套的表面和避免過度的腐蝕磨損，這些酸必須被中和，這通常通過與所述潤滑劑中包含的鹼性部位(basic site)的反應而進行。
[0005]油的中和能力通過其BN或鹼值(base number)來度量,通過其鹼性來表徵。其是根據標準ASTM D-2896測量的並且表示為以氫氧化鉀毫克數/克油(也稱為「mg KOH/g」或「BN點」)計的當量。BN是這樣的標準:其使得可針對所用燃料油的硫含量調節氣缸潤滑油的鹼性，以便能夠中和該燃料中包含的並且能夠通過燃燒和水解而轉化為硫酸的所有硫。
[0006]因此，燃料油的硫含量越高，則船用機器潤滑油的BN需要越高。這是為何在市場上發現具有從5到IOOmg KOH/g變化的BN的船用機器潤滑油的原因。該鹼性是通過被不溶性金屬鹽特別是金屬碳酸鹽所過鹼化(overbase)的清潔劑提供的。所述清潔劑(主要為陰離子型)例如為形成其中不溶性金屬鹽顆粒保持懸浮的膠束的水楊酸鹽、酚鹽、磺酸鹽、羧酸鹽類型等的金屬皂。常用的過鹼化清潔劑固有地具有150-700mg K0H/g清潔劑的標準形式的BN。它們在潤滑劑中的質量百分數是作為期望的BN水平的函數而固定的。
[0007]BN的一部分也可通過具有典型地小於150的BN的非過鹼化或「中性」清潔劑提供。然而，無法想像其中全部的BN由「中性」清潔劑提供的船用發動機氣缸潤滑劑配方的生產:事實上將它們過量引入將是必須的，這可對潤滑劑的其它性質有害並且從經濟觀點來看是不現實的。
[0008]因此，所述過鹼化清潔劑的不溶性金屬鹽，例如碳酸鈣，對常用潤滑劑的BN有顯著貢獻。可認為，氣缸潤滑劑的BN的大約至少50%、典型地75%因此是由這些不溶性鹽提供的。
[0009]在所述中性和過鹼化清潔劑兩者中發現的實際的清潔劑部分或金屬皂典型地提供剩餘BN的大部分。
[0010]環境關注已經在某些地區並且特別是沿海地區中導致與限制船舶上使用的燃料油中的硫水平有關的要求。[0011 ] 因此，IMO (國際海事組織)頒布的規則MARPOL附則(Annex) 6 (Regulations forthe Prevention of Air Pollution from Ships (防止船舶造成空氣汙染規則))於 2005年5月生效。其設置了關於重燃料油的硫含量的4.5%m/m的全球上限，並且創立了硫氧化物排放控制區，稱為SECA (Sulphur Emission Control Areas (硫排放控制區))。進入這些區域的船舶必須使用具有最大1.5%m/m的硫含量的燃料油，或者意圖將SOx排放限制為符合規定值的任何其它替代處理。符號％m/m表示化合物相對於將它包括在其中的燃料油或潤滑組合物的總重量的質量百分數。
[0012]最近，MEPC(Marine Environment Protection Committee (海洋環境保護委員會))在2008年4月集會並且批准了所提議的對規則MARPOL附則6的修正案。這些提議被總結在下表中。它們提出了這樣的方案:其中，對最大硫含量的限制變得更嚴厲，其中將全球最大含量自2012年起從4.5%m/m減少為3.5%m/m。SECA(硫排放控制區)將變成ECA (Emission Control Areas (排放控制區))，其中將最大可允許的硫含量自2010年起額外地從1.5%m/m減少至1.0%m/m並且增加關於NOx和顆粒物含量的新限制。
【權利要求】
1.用於兩衝程船用發動機的氣缸潤滑劑，其具有大於或等於15毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN，其包含: (a)一種或多種用於船用發動機的潤滑劑基礎油， (b)至少一種基於鹼金屬或鹼土金屬、用金屬碳酸鹽過鹼化的清潔劑， (C)至少一種中性清潔劑， (d) 一種或多種油溶性的烷氧基化的脂肪胺，其具有100-600毫克氫氧化鉀/克的根據標準ASTM D-2896測定的BN， 其中將烷氧基化的脂肪胺相對於潤滑劑總重量的質量百分數選擇成使得由這些化合物提供的BN佔2-8毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的貢獻， 並且其中由所述金屬碳酸鹽提供的BN佔所述氣缸潤滑劑的總BN的至多65%的貢獻，所述總BN根據標準ASTM D2896測量。
2.根據權利要求1的氣缸潤滑劑，其中根據標準ASTMD-2896測定的所述烷氧基化的脂肪胺的BN為120-500、優選150-400、優選200-300毫克氫氧化鉀/克。
3.根據權利要求1-2之一的氣缸潤滑劑，其中將烷氧基化的脂肪胺相對於潤滑劑總重量的質量百分數選擇成使得由這些化合物提供的BN佔3-7毫克氫氧化鉀/克潤滑劑、優選3.5-5毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的貢獻，其中所述氣缸潤滑劑的總BN根據標準ASTM D-2896測定。
4.根據權利要求1-3之一的氣缸潤滑劑，其具有大於或等於20、優選大於30、有利地大於40毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN。
5.根據權利要求1-4之一的氣缸潤滑劑，其具有小於55毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN。
6.根據權利要求1-5之一的氣缸潤滑劑，其具有40-50毫克氫氧化鉀/克潤滑劑、優選42-45毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN。
7.根據權利要求1-5之一的氣缸潤滑劑，其具有50-55毫克氫氧化鉀/克潤滑劑、優選51-53毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN。
8.根據權利要求1-7之一的氣缸潤滑劑，其中由所述金屬碳酸鹽提供的BN佔所述氣缸潤滑劑的總BN的10%-60%、優選20%-55%、優選30%_50%的貢獻。
9.根據權利要求1-8任一項的氣缸潤滑劑，其中所述油溶性的烷氧基化的脂肪胺是由棕櫚、橄欖、花生、標準型或油酸型油菜籽、標準型或油酸型葵花籽、大豆或棉花油，由牛油，或由棕櫚酸、硬脂酸、油酸或亞油酸獲得的。
10.根據權利要求1-9任一項的氣缸潤滑劑，其中所述油溶性的烷氧基化的脂肪胺是由包含16-18個碳原子的脂肪酸獲得的。
11.根據權利要求ι-?ο任一項的氣缸潤滑劑，其中所述烷氧基化的脂肪胺對應於通式
12.根據權利要求11的氣缸潤滑劑，其中:
?q=p=0,
?m+n 為 2-5、優選 3-4， ?m和η為非零。
13.根據權利要求1-12任一項的氣缸潤滑劑，其中所述過鹼化清潔劑(b)和所述中性清潔劑(C)選自羧酸鹽、磺酸鹽、水楊酸鹽、環烷酸鹽、酚鹽、以及組合這些類型清潔劑中的至少兩種的混合清潔劑。
14.根據權利要求1-13之一的氣缸潤滑劑，其中至少一種過鹼化清潔劑(b)為磺酸鹽。
15.根據權利要求1-14之一的氣缸潤滑劑，其中至少一種中性清潔劑(c)為酚鹽或磺酸鹽，優選酚鹽。
16.根據權利要求1-15之一的氣缸潤滑劑，其還包含0.1-10質量％、優選0.2-2%、優選0.3-1.5%、優選0.4-1%、優選0.5-1%的選自如下的一種或多種化合物: ?伯、仲或叔型脂肪一元醇，其烷基鏈為飽和的或不飽和的、線型或支化的，並且包含至少12個碳原子、優選12-24個碳原子、優選16-18個碳原子；優選具有飽和的線型烷基鏈的伯型一元醇， ?包含至少14個碳原子的飽和脂肪一元酸與包含至多6個碳原子的醇的酯，優選單酯和二酯，優選一元醇的單酯、和這樣的二酯:從酯官能團的氧側數起，其各酯官能團相距至多四個原子。
17.根據權利要求1-16任一項的氣缸潤滑劑，其根據標準ASTMD445測量的在100°C的運動粘度為 12.5-26.lcSt、優選 16.3-21.9cSt。
18.根據權利要求1-17任一項的潤滑劑在兩衝程船用發動機中作為與具有小於1.5%m/m的硫含量的燃料油和具有大於3.5%m/m的硫含量的燃料油均能夠一起使用的單一氣缸潤滑劑的用途。
19.根據權利要求1-17任一項的潤滑劑在兩衝程船用發動機中作為與具有小於l%m/m的硫含量的燃料油和具有大於3%m/m的硫含量的燃料油均能夠一起使用的單一氣缸潤滑劑的用途。
20.根據權利要求1-17任一項的潤滑劑在兩衝程船用發動機中作為與具有0.l%m/m-3.5%m/m的硫含量的所有燃料油均能夠一起使用的氣缸潤滑劑的用途。
21.根據權利要求1-17之一的氣缸潤滑劑用於在兩衝程船用發動機的氣缸中在硫含量小於4.5%m/m的任何 類型燃料油的燃燒期間防止腐蝕和/或減少不溶性金屬鹽沉積物形成的用途。
22.用於製備具有大於或等於15、優選大於20、優選大於30、有利地大於40毫克氫氧化鉀/克潤滑劑的根據標準ASTM D-2896測定的BN的氣缸潤滑劑的添加劑濃縮物，所述濃縮物具有180-250的BN並且包含具有100-600mg氫氧化鉀/g胺的根據標準ASTM D-2896的BN的一種或 多種烷氧基化的脂肪胺，所述濃縮物中的所述烷氧基化的脂肪胺的質量百分數選擇成向所述濃縮物提供10-40、優選12-30、優選15-25、典型地約20毫克氫氧化鉀/克濃縮物的根據標準ASTM D-2896測定的BN的貢獻。
【文檔編號】C10M163/00GK103649285SQ201280027824
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年4月13日 優先權日:2011年4月14日
【發明者】D.蘭康, V.多延 申請人:道達爾銷售服務公司