CN104450091A - 一种船用气缸油组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船用气缸油组合物及其制备方法与应用。以质量百分比计，该组合物包括以下组分：烷基苯磺酸钙1-8％、硫化烷基酚钙3-12％、分散剂0-6％、抗磨剂0-3％、基础油余量，其中：所述气缸油组合物的总碱值为38.6-41.9mgKOH/g。本发明还提供了上述组合物的制备方法以及在硫含量为0.5-2.5％船用燃料中的应用。该气缸油组合物能够满足硫含量为0.5-2.5％船用燃料的使用需求，在清净分散、抗氧化和抗磨性能等方面表现优异；通过低速十字头船用发动机使用试验，综合性能满足OEM技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种船用气缸油组合物及其制备方法与应用，更确切的说是一种满足硫含量0.5-2.5％船用燃料使用需要，用于低速二冲程船用发动机缸套/活塞润滑的船用气缸油组合物及其制备方法与应用。
背景技术
燃料中的硫在燃烧后生成SO2和SO3，在露点温度下与水结合后经浓缩，在气缸的燃烧室表面形成硫酸，直接导致发动机的机械部件的腐蚀磨损，对发动机的危害极大。因此，船用气缸油的重要作用之一是利用其含有的碱性物质中和掉发动机在燃烧过程中产生的酸性物质，抑制腐蚀磨损以保护发动机部件。
船用发动机OEM对船用油碱值的要求为：当船用燃料中硫含量高于2.5％时，推荐使用70TBN气缸油；当燃料硫含量为0.5-2.5％时，推荐使用40TBN气缸油。气缸油碱值和燃料硫含量的对应关系需要严格遵守。低碱值气缸油应用于高硫含量燃油，没有被完全中和掉的酸性物质会对发动机造成严重的腐蚀磨损；反之，高碱值气缸油应用于低硫含量燃油，“过剩”的碱性物质会造成缸壁表面抛光，形成沉积物还会进入环槽缝隙，使得活塞环无法上下移动，导致严重卡咬和拉缸。
近些年，以提高燃烧效率为目标，船用发动机技术逐渐向大缸径和长冲程方向发展，发动机功率及燃烧室温度和压力有了显著提高。高压共轨系统及润滑油脉冲注油器也应用于船舶发动机，明显的降低了发动机的燃油和机油消耗，并且降低了污染物排放。以上新型技术应用于船舶发动机上，对油品的使用性能提出更高的要求。
文章“40TBN船用气缸油的研制”(《石油炼制与化工》(1997年04期)提到：采用茂名石化基础油，以磺酸盐、环烷酸盐、酚盐及无灰分散剂为主剂研制出40TBN船用气缸油配方，并通过了Bolnes3DNL船用气缸油台架试验。然而Bolnes3DNL台架无论在发动机尺寸还是操作控制系统上与新型船用发动机无法相提并论，并且文献并没有提供行船试验的证明材料，因此不能完全验证产品的真实性能。
文章“5040船用气缸油的研制及应用”(《石油商计》(2001,19(6))提到：研制出满足硫含量1.0％-2.5％燃料油使用需要的低速十字头二冲程船用发动机气缸油，经台架试验和使用试验证明油品具有较好的清净分散性、抗磨性和经济性，为航运系统降低运输成本提供了技术保证。但是该产品并没有使用范围并没有覆盖硫含量为0.5-1.0％船用燃料。
CN103374442A公开了一种船用气缸油组合物及其制造方法，该组合物包含曼尼希碱、抗磨剂、金属清净剂和润滑油基础油。应用分子单元结构适宜的曼尼希碱，生产的船用气缸油组合物具有优异的清净分散性能和防锈性能，适用于大功率低速船用十字头式柴油机气缸的润滑。该船用气缸油组合物的碱值、燃料硫含量范围和发动机台架或行船试验数据等并没有被明确提及。
目前尚无满足硫含量0.5％-2.5％燃料油使用的、具有优异的清净分散、抗氧化和抗磨性能，并且通过实船试验验证的40TBN气缸油产品，研发此类产品是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够满足硫含量0.5-2.5％船用燃料使用需要，用于低速二冲程船用发动机缸套/活塞润滑的船用气缸油组合物。
本发明的目的还在于提供上述气缸油组合物的制备方法和应用。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种船用气缸油组合物，以质量百分比计，该组合物包括以下组分：烷基苯磺酸钙1-8％、硫化烷基酚钙3-12％、分散剂0-6％、抗磨剂0-3％、基础油余量，其中：所述气缸油组合物的总碱值为38.6-41.9mgKOH/g。
在上述气缸油组合物中，优选地，所述烷基苯磺酸钙的烷基碳数为16-24，碱值为395-415mgKOH/g。
在上述气缸油组合物中，优选地，所述硫化烷基酚钙的烷基碳数为22，碱值为305mgKOH/g。
在上述气缸油组合物中，分散剂是可以选择添加的成分，当添加分散剂时其含量可以为大于零、小于等于6％，优选地，所述分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺、双聚异丁烯丁二酰亚胺或者多聚异丁烯丁二酰亚胺。
在上述气缸油组合物中，抗磨剂是可以选择添加的成分，当添加抗磨剂时其含量可以为大于零、小于等于3％，优选地，所述抗磨剂为链长C12-C16的烷基伯醇基硫代磷酸锌或者烷基仲醇基硫代磷酸锌。
在上述气缸油组合物中，优选地，所述基础油为采用溶剂精制工艺生产的I类基础油HVI400SN 35-50％和光亮油HVI150BS 30-45％，该基础油在100℃下的运动粘度为9.0-33.0mm2/s。
在上述气缸油组合物中，优选地，所述基础油在100℃下的运动黏度为13.5-15.5mm2/s。
本发明另外提供了一种制备上述气缸油组合物的方法，其包括以下步骤：
将基础油加入调和桶或调和罐，升温到65±5℃，使基础油在100℃下的运动黏度达到9.0-33.0mm2/s；
将抗磨剂、分散剂和清净剂加入到上述调和桶或调和罐中，在65±5℃下搅拌，调和至完全均匀，得到船用气缸油组合物。
本发明还提供了上述气缸油组合物在硫含量为0.5-2.5％船用燃料中的应用。
本发明提供的船用气缸油组合物选用二种清净剂进行复配，利用超高碱值磺酸盐清净剂具有优异的清净性能和分散性能，以及硫化烷基酚钙具有优异的抗磨性能和抗氧化性能，辅以抗磨剂和分散剂，进行添加剂复配和配方优化。该船用气缸油组合物能够满足硫含量为0.5-2.5％船用燃料的使用需求，在清净分散、抗氧化和抗磨性能等方面表现优异，通过低速十字头船用发动机使用试验，综合性能满足OEM技术要求。
附图说明
图1为本发明的船用气缸油组合物在发动机试验全过程中的在用油样监测数据。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1-12
以表1给出的组分及含量(重量百分比)按以下调和工艺制备气缸油：
将基础油(HVI400和150BS)加入调和桶/罐，升温到65±5℃，使基础油100℃运动黏度范围为13.5-15.5mm2/s；
再将抗磨剂(二烷基二硫代磷酸锌)、分散剂(聚异丁烯丁二酰亚胺)和清净剂按配方比例加入调和桶或调和罐中，在65±5℃条件下搅拌调和至完全均匀，得到船用气缸油组合物。该组合物以及参比油A(Talusia LS 40，道达尔)、参比油B(MobilgardL540，美孚)的检测结果如表2所示，各种性能的检测标准如表3所示。
表1 船用气缸油组合物的组分及含量(单位为％)
表2 测试结果
表3 各项性能的测试标准
表2的结果表明，本发明实施例制备的气缸油组合物与参比油A和B相比，具有更高的清净性能和抗氧化性能，而抗磨性能与参比油A和B水平基本相当。
在表1列出的12个实施例中，综合考虑性能及材料成本等因素，选择实施例1的调和气缸油作为油样进行发动机试验。在约4000小时的发动机试验过程中，每隔约200小时取一次油样进行在用分析监测，重点考察油样的铁元素含量及残余碱值。
整个试验过程的在用油样监测数据如图1所示。从图1可以明显看出：在发动机试验的全过程中，所有油样的铁元素含量在150-250ppm范围内波动，铁元素含量没有出现异常偏高的现象，满足发动机制造商对气缸油的性能要求；所有油样的残余碱值在15-25mg(KOH)/g范围内波动，由于中和酸性燃烧产物，气缸油碱值有所下降，但是碱值仍能保持在15mgKOH/g以上，表明该气缸油的碱值储备能力很强，能够避免在发动机部件上产生腐蚀磨损。
综上所述：经过4000小时发动机试验，油样的铁元素含量和残余碱值测试结果显示：气缸油可以满足新型低速二冲程船用发动机对润滑油的性能需求。
Claims (9)
1.一种船用气缸油组合物，以质量百分比计，该组合物包括以下组分：烷基苯磺酸钙1-8％、硫化烷基酚钙3-12％、分散剂0-6％、抗磨剂0-3％、基础油余量，其中：所述气缸油组合物的总碱值为38.6-41.9mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的气缸油组合物，其中：所述烷基苯磺酸钙的烷基碳数为16-24，碱值为395-415mgKOH/g。
3.根据权利要求1或2所述的气缸油组合物，其中：所述硫化烷基酚钙的烷基碳数为22，碱值为305mgKOH/g。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气缸油组合物，其中：所述分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺、双聚异丁烯丁二酰亚胺或者多聚异丁烯丁二酰亚胺。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气缸油组合物，其中：所述抗磨剂为链长C12-C16的烷基伯醇基硫代磷酸锌或者烷基仲醇基硫代磷酸锌。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气缸油组合物，其中：所述基础油为采用溶剂精制工艺生产的I类基础油HVI400SN 35-50％和光亮油HVI150BS 30-45％，该基础油在100℃下的运动粘度为9.0-33.0mm2/s。
7.根据权利要求6所述的气缸油组合物，其中：所述基础油在100℃下的运动黏度为13.5-15.5mm2/s。
8.一种制备权利要求1至7中任一项所述的气缸油组合物的方法，其包括以下步骤：
将基础油加入调和桶或调和罐，升温到65±5℃，使基础油在100℃下的运动黏度达到9.0-33.0mm2/s；
将抗磨剂、分散剂和清净剂加入到上述调和桶或调和罐中，在65±5℃下搅拌，调和至完全均匀，得到船用气缸油组合物。
9.权利要求1至7中任一项所述的气缸油组合物在硫含量为0.5-2.5％船用燃料中的应用。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |