[发明专利]船用柴油机汽缸润滑油组合物

说明书

一种船用柴油机汽缸润滑油组合物，包括主要量的润滑粘度的油。润滑油组合物还包含不含硫的芳族胺。船用柴油机汽缸润滑油组合物的总碱值(TBN)为约5至约100mg KOH/g。此外，不含硫的芳族胺对船用柴油机汽缸润滑油组合物的TBN的贡献大于约30％。

技术领域

本发明主要涉及用于船用发动机的润滑油组合物，所述船用发动机设计为使用各种燃料源。

发明背景

柴油发动机通常可以分为低速、中速或高速发动机，其中低速类用于最大的深轴船舶和某些其他工业应用例如发电应用。

低速柴油发动机在大小和操作方法上是独特的。这些发动机本身是巨大的，它们的输出功率可以达到高达100000制动马力，发动机转速为每分钟60到约200转。低速柴油发动机以二冲程循环运行且通常是十字头构造的直接耦合和直接反向发动机，其具有隔膜和一个或多个填料箱，以将动力缸与曲轴箱分离从而防止燃烧产物进入曲轴箱并与曲轴箱油混合。船用二冲程柴油汽缸润滑油必须满足性能要求，以符合更现代的大口径、二冲程十字头发动机所需的严苛操作条件，这些发动机在高输出和高负荷以及较高的汽缸套温度下运行。曲轴箱与燃烧区的完全分离使得本领域技术人员用不同的润滑油润滑燃烧室和曲轴箱。

在用于船舶的十字头型大型柴油发动机中，汽缸油以总损耗为基础进行润滑，所述汽缸油通过定位在汽缸套周围的润滑器分别喷射到每个汽缸(通常到套管中)上来润滑汽缸。油通过泵被分配到润滑器中，在现代发动机设计中，通常驱动泵以将油直接施加到环上来减少油的浪费。

含硫燃料用于这些发动机的通常使用，产生了对具有高清净性和中和能力的润滑剂的需求，即使这些油仅在短时间内暴露于热和其他应力下。通常在这些发动机中使用的残留燃料可含有大量的硫，其在燃烧过程中与水结合形成硫酸，其存在导致腐蚀性磨损。特别是，在用于船舶的二冲程发动机中，汽缸套和活塞环周围的区域可能被所述酸腐蚀和磨损。因此，具有抵抗这种腐蚀和磨损的能力对于柴油发动机润滑油而言是重要的。

因此，船用柴油机汽缸润滑剂的主要功能之一是中和燃烧的含硫燃料的硫基酸性组分。这种中和通常通过在船用柴油机汽缸润滑剂中包含碱性物质如过碱性金属清净剂来实现。润滑油的中和能力以其碱度为特征，并以其总碱值(TBN)来衡量。

最近，在健康和环境问题的驱动下，目前在某些领域存在法规，要求使用低硫燃料来运行船用柴油发动机。因此，制造商现在正在设计使用各种燃料的船用柴油发动机，所述燃料包括气体燃料(压缩天然气或液化天然气，LNG)、低硫和低沥青质含量的优质馏分燃料到质量较差的中间或重质燃料(例如通常高含硫量、较高沥青质含量的船用残渣燃料)。对于气体或馏分燃料操作，燃料中不含有显著存在其中的沥青质并且含有低得多的硫含量。当更精制的和更低硫的燃料燃烧时，在燃烧室中形成更少的酸。因此，使用气体和低硫馏分燃料与船用残渣燃料的发动机操作所用的润滑剂的需求可能非常不同。

TBN是标准规范，使得可以将汽缸油的碱度调节至所用燃料的硫含量，以便能够中和燃料中包含的所有硫。因此，燃料的硫含量越高，船用润滑剂必须具有的TBN越高。这就是为什么在船用市场中发现具有5至150mg KOH/g的TBN的润滑油。通常在船用配方中，碱性由过碱性清净剂提供，其使用金属碳酸盐以过碱性化。然而，存在于船用柴油机汽缸润滑剂中的过量的过碱性清净剂产生显著过量的碱性位点，并且存在未使用的过碱性清净剂的胶束不稳定的风险，其含有不溶性金属盐。这种不稳定导致在灰分形成中形成不溶性金属盐的沉积物，其镀到汽缸壁和其他发动机部件上。在大型多燃料船用发动机的情况下，废气的质量很大程度上取决于所使用的燃料。为了符合沿海水域严格的废气规定，除其他措施外，船用发动机还使用SCR催化转化器以减少含氮气体。含有过量灰分的发动机可能导致SCR催化剂表面上的灰沉积，并可能阻止废气进入催化剂表面，阻止催化剂起作用。