[发明专利]船用柴油机润滑油组合物

说明书

优先权

根据35U.S.C.§119本申请要求2013年3月25日提交的美国序列号No.13/849,884的权益，其内容并入本发明作为参考。

发明背景

1.技术领域

本发明广义涉及船用柴油机润滑油组合物。

2.相关技术说明

近年来，对运输燃料的用户如远航船只的拥有者或操作者而言快速上涨的能源费用、尤其是蒸馏原油和液体石油所产生的能源费用变得难以承担。做为回应，这些用户已选择将其操作避开蒸汽轮机推进装置而用燃料效率更高的大型船用柴油机取而代之。柴油发动机通常可分类为慢速、中速或高速发动机，其中该慢速类用于最大型的深轴海洋船舶和某些其它工业应用。

慢速柴油发动机在尺寸和操作方法上是独特的。该发动机本身很大，较大的单元重量可达200吨且长度超过10英尺高度超过45英尺。发动机转速每分钟60到约200转条件下这些发动机的输出可高达100000制动马力。它们一般为十字头设计且以二冲程循环运行。

另一方面，中速发动机一般在约250-1100rpm范围内运行且可以四冲程或二冲程循环运行。这些发动机可为柱塞设计或偶尔为十字头设计。它们一般使用渣油燃料操作，就像慢速柴油发动机一样，但有一些也可使用包含很少或不含渣油的馏出油燃料进行操作。这些发动机也可用于深海船舶上的推动、辅助应用或两者兼用。

慢速和中速柴油发动机也广泛地用于电厂操作。以二冲程运行的慢速或中速柴油发动机通常为十字头结构的直接联接式和直接转向式发动机，使用膜片和一或多个填料箱从而将动力汽缸与曲轴箱分开以防止燃烧产物进入曲轴箱并与曲轴箱油混合。曲轴箱与燃烧区域的完全分离已引导本领域技术人员用不同的润滑油来润滑燃烧室和曲轴箱。

因此，在用于船舶和重型固定应用的十字头类型的大型柴油发动机中，将汽缸与其它发动机部件分开进行润滑。以总损失为基础计对汽缸进行润滑，通过位于汽缸内衬周围的润滑器将汽缸油分别注入每个汽缸上的油针。用泵将油分配到润滑器，在现代发动机设计中，开动泵将油直接施用于环上以减少油的浪费。

这些发动机中遇到的高应力和使用渣油燃料会产生对具有高清净性和中和能力润滑油的需要，即使油仅是短时间段暴露于热或其它应力。常用于这些柴油发动机的渣油燃料一般包含可观量的硫，其在燃烧过程中与水结合形成硫酸，硫酸的存在会导致腐蚀性磨损。特别地，在船用二冲程发动机中汽缸内衬和活塞环周围区域可被酸腐蚀并磨损。因此，对柴油发动机润滑油来说，具有抵抗这种腐蚀和磨损的能力很重要。

因此，船用汽缸润滑剂的主要功能是中和慢速二冲程十字头柴油发动机中燃烧的高硫燃料油内的硫基酸性组分。此中和功能是通过在船用汽缸润滑剂中包含碱性物质如金属清净剂来实现的。不幸的是，船用汽缸润滑剂的碱性可能会被船用汽缸润滑剂的氧化反应(由发动机中润滑油经受热和氧化应力引起)减弱，由此降低了润滑油的中和能力。若船用汽缸润滑剂包含氧化催化剂如通常已知的在发动机运行期间存在于润滑油中的磨损金属则可加速该氧化反应。

中速柱塞发动机一般使用各种类型和品质的柴油和重质燃料油进行操作。这些发动机使用柱塞发动机油进行润滑，所述柱塞发动机油要求具有能在移动表面之间形成保护层、中和酸和保持杂质悬浮于油中的能力。不幸的是，这些特性可能会受到油氧化反应的不利影响而导致粘度增加、中和能力及清净性的损失。

因此，对改进的具有氧化稳定性的船用柴油机润滑油组合物仍有需求。

发明概述

根据本发明的一个实施方案，提供一种船用柴油机润滑油组合物，其包括(a)主要量的润滑粘度油；和(b)以船用柴油机润滑油组合物总重量计约3-40wt.％的基本不含多元醇促进剂氧化产物的硫化碱土金属烷基酚盐清净剂，所述硫化碱土金属烷基酚盐清净剂是通过包括下述步骤的方法制备的：(i)将具有至少一个6-36个碳原子烷基取代基的烷基酚与硫在选自1-3个碳原子链烷酸、链烷酸混合物、链烷酸碱土金属盐及其混合物的促进剂酸且至少在足以中和所述烷基酚和所述促进剂的化学计量钙碱存在下接触，于约130℃-250℃温度和不存在多元醇促进剂或1-5个碳原子链烷醇的反应条件下接触足够长的时间以使硫基本上全部反应，由此得到基本上不含元素硫的硫化烷基酚钙盐；和(ii)将步骤(i)的反应产物与二氧化碳和若需要另外的钙碱进行接触以提供所期望的TBN，所述接触是在有2至6个碳原子亚烷基二醇存在下于约150-260℃温度的反应条件下进行，其中所述船用柴油机润滑油组合物的总碱值(TBN)约为20-100。