فرمولاسیون روغن پایه

فرمول تولید آب صابون با نفت , گازوییل و روغن 

 

روغن پایه را می‌توان از منابع نفتی یا غیر نفتی به دست آورد. بیشتر روغن پایه مصرفی در جهان امروزه از پالایش نفت خام به دست می‌آید. از آنجا که بخش عمده ای از روغن پایه های مورد استفاده در تولید روانکارها از منابع نفتی به دست می‌آید، صنعت روغن پایه به عنوان قسمتی از صنایع نفت به شمار می‌رود.با دکتر فرمول همراه شوید تا با فرمولاسیون روغن پایه بیشتر آشنا شوید!

روغن پایه چیست؟

روغن پایه به روغنی گفته میشود که به عنوان یک پایه برای روانکار محسوب میشود. پس از اضافه کردن مواد افزودنی به روغن پایه، روانکار نهایی به دست می آید. روغن ها از لحاظ حجمی مهم ترین جزء تشکیل دهنده روانکارها می باشند واز لحاظ وزنی به طور متوسط بیش از %۹۵ فرمولاسیون یک روانکار را تشکیل می دهند. در برخی از (روغن های کمپرسور و هیدرولیک) ۹۹%روغن پایه و تنها۱% آن را مواد افزودنی تشکیل می دهند. از طرفی، برخی از روانکارها مانند سیالات فلزکاری، گریس یا روغن دنده های صنعتی شامل حدودا %۳۰ افزودنی هستند.

روغن پایه را می توان از منابع نفتی یا غیر نفتی به دست آورد. بیشتر روغن پایه مصرفی در جهان امروزه از پالایش نفت خام به دست می آید. از آنجا که بخش عمده ای از روغن پایه های مورد استفاده در تولید روانکارها از منابع نفتی به دست می آید، صنعت روغن پایه به عنوان قسمتی از صنایع نفت به شمار می رود .

خصوصیات روغن پایه ها به دست آمده  از نفت وابسته به نوع نفت خام و چگونگی عملیات پالایش است. روغن پایه های نفتی اجزاء شیمیایی خود را چه نامطلوب از نفت خامی که از آن طی فرایند پالایش به دست آمده اند، به ارث می برند. از آنجا که نفت خام حاوی ترکیبات مختلفی از قبیل هیدروکربن های پارافینیک، نفتنیک، آروماتیک و هم چنین ترکیبات گودگرددار می باشد، روغن پایه ها نیز متشکل از این ترکیبات تشکیل دهنده روغن پایه هی نفتی که روی خواص روغن نیز تاثیر می گذارند، ترکیبات پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک هستند.

نفت خام اجزای آن:

هیدرو کربن ها

هیدرو کربن ها ، ترکیباتی آلی هستند که فقط از کربن و هیدروژن تشکیل شده اند وقسمت عمده نفت خام تشکیل می دهند.

هیدروکربن ها شامل انواع زیر می شوند:

آلکان ها (پارافین ها) :هیدروکربن هایی با زنجیره های خطی یا ساختمان زنجیری شاخه دار سیرشده هستند.

آلکن ها (اولفین ها): هیدروکربن ها یا زنجیره های خطی یا ساختمان زنجیری شاخه دار سیر نشده هستند. که در نفت خام نسبتا کمیاب

باشند. در فرایند تصفیه خاص، طیف وسیعی از آلکن ها به وسیله کراکینگ و هیدروژن زدایی تولید می شود.

آلی سیکلیک ها (نفتن ها):این هیدروکربن ها ساختمان حلقوی سیرشده با حلقه های ۸ و۶ تایی دارند. زمانی که تعداد حلقه ها یکی باشند

تک حلقه ای و در صورتی که ۲ یا بیشتر حلقع داشته باشند چند حلقه ای نام دارد.

آروماتیک ها: ساختمان حلقوی با پیوندهای دوگانه مزدوج در حلقه های ۶ کربنی بنزن را شامل می شوند. اجزاء آروماتیکی به ۶ گروه تقسیم

می شوند: مونوآرهموماتیک ها، پنتا آروماتیک ها، دی آروماتیک ها، تری آروماتیک ها، تتراآروماتیک ها، پنتاآروماتیک ها، آروماتیک های پیچیده،

همه آروماتیک ها، ازجمله تک و چند حلقه ای، می توان سرطان زا و از دید زیست محیطی خطرساز باشند.

ترکیبات غیرهیدروکربنی

  بسیاری از مواد موجود در نفت خام شامل عناصری غیراز هیدروژن و کربن می شوند. این اتم های داخل حلقه ها یادر گروه های اسخلاف شده به هیدروکربن مشاهده می شوند . ترکیبات آلی گودگرددار بیشترازمولکول های اکسیژن دار و نیتروژن دار در ساختار نفت خام یافت می شوند.ترکیبات آلی – فلزی نیز به مقدار کمی درترکیب شیمیایی نفت خام وجود دارند. ترکیبات آلی گودگردار و نیتروژن عمدتا به صورت مولکول هایهتروسیکل هستند؛ در مقابل عمده مولکول ها ی اکسیژن دار به صورت کربوکلسیلیک اسیدها هستند. اسید های آلیفاتیک سیرشده،تیوفن آروماتیک ها و به مقدار ناچیزی از فنون ها و فوران ها نیز ممکن است در ساختار موجود باشند. البته مولکول های بسیار بزرگ و سنگین وآسفالتن ها که آمیزه ای ازساختمان آروماتیک و هتروسیلیک هستند، نیز در نفت خام وجود دارند.

انواع روغن پایه های معدنی:

روغن پارافینیک

امروزه بیشتر روانکارهای مورد استفاده در ماشین آلات از روغن های پارافینک ساخته می شوند. روغن های پارافینک، هیدروکربن های سیر شده ای هستند که از به هم پیوستن هیدروژن و کربن های سیرشده ای هستند که از بهم پیوستن هیدروژن و کربن تشکیل شده اند. این روغن ها را هیدروکربن های نرمال و هیدرو کربن های ایزو تشکیل می دهند. ممکن است در ساختمان این روغن ها مقادیر روغن های نفتنیک نیز وجود داشته باشد. مولکول پارافینک می تواند در دما پایین تشکیل کریستال های واکس بدهد. درپنینی وضعی روغن پارافینک سطح موتورو را با یک یک فیلم واکس می پوشاند و در مورد تشکیل رسوب می دهد.

روغن های نفتینک

روغن های نفتینک هیدرو کربن های حلقوی سیر شده یک یا چند حلقه میباشند. هرحلقه می تواند دارای ۵ تا ۶ کربن باشد این روغن ها در مقایسه باروغن های پارافینیک دارای خواص زیر هستند:

مقاومت نه چندان خوب در مقابل اکسیژن

نقطه ریزش پایین تر به دلیل نداشتن واکس

شاخص گرانروی پایین تر

چگالی نسبی بالاتر

خاصیت حل کنندگی بهتر

روغن های نفتنیک به طور کلی برای محدوده دمایی کم و هنگامی که نقطه ریزش پایین میر ود نیاز باشد. به کار گرفته می شود مخصوصا در هیدرولیک ، روغن سرد کننده ،روغن فرایند و تولید لاستیک روغن های فلزکاری و در روانکار های سیلندر برای موتورهای بزرگ و گریس ها قابل استفاده اند.

 

دسته بندی روغن پایه ها بر اساس خواص فیزیکی _شیمیایی

درسال۱۹۹۳ انجمن نفت آمریکا یک سیستم تقسیم بندی روغن طراحی و همه روغن پایه ها بر اساس در صد وزنی ترکیباتی سیرشده در صد وزنی گودگرد وشاخص گرانروی به ۵ گروه تقسیم می شود. برای بهبود کیفیت روغن پایه باید درصد ترکیبات سیرنشده وگوگردار موجود درآن کاهش و شاخص گرانروی را روغن را افزایش داد.

 

گروه	درصد وزنی ترکیبات سیرنشده	درصد وزنی گوگرد	شاخص گرانروی	روش تولید
۱	۹۰<	۰۳/۰>	۱۱۹-۸۰	تصفیه به وسیله حلال
۲	۹۰<	۰۳/۰<	۱۱۹-۸۰	هیدروفرآوری
۳	۹۰<	۰۳/۰<	۱۲۰<	هیدرو فرآوری شدید
۴	پلی آلفاولفین (PAOs)			چند پارش
۵	همه روغن پایه ها، غیر از آن هایی که در گروه های ۱تا ۴ قرار دارند			روش های مختلف

پالایش نفت خام

روانکاری های اولیه، بااستفاده از تقطیر ساده نفت خام و از باقیمانده ستون تقطیر به دست می آمده اند. سپس مشخص شد که کیفیت روانکار را می توان باافزودن فرایند های بسیار ساده ای جهت حذف مواد و ترکیبات نامناسب همچون آسفالت، واکس و اروماتیک ها بهبود بخشید در این دوران، روانکارها بر پایه خواص خاص ذاتی روغن پایه تولید می شدند و از هیچ ماده افزودنی استفاده نمی شد. امروز بااستفاده از فناوری جدید،میتوان در مقیاس بالا، روغن پایه هایی با کیفیت بسیار خوب همراه باکاهش هزینه تولید نموده.

روش های جدید به دو دسته استفاده از حلال  و از استفاده از کاتالیست و هیدروژن تقسیم می شوند. در این روش ها به جای استفاده از اسید سولفوریک که در گذشته برای جدا کردن آروماتیک ها از روغن مورد استفاده قرار می گرفت، از حلال هایی مانند فورفورال وNMP  استفاده  می شود. هم چنین کاتالیستی آروماتیک ها امروزه به طور وسیعی به کاربرده می شود.

آسفالت زدایی

به علت وجود مقدار زیاد ترکیبات آسفالتن و رزین، باقیمانده حاصل ازستون تقطیر در خلاء ماده باقیمانده تیره و دارایی گرانروی بسیاری بالایی است هنگامی که این مواد ازباقیمانده تقطیر در خلاء حذف شود . یک برش روغن باگرانروی بالا به نام برایت استاک به دست می آید  جهت استفاده از این برش ها برای تولید روغن پایه باید رزین ها و آسفالتن های موجود را از بقیه مواد جدا کرد که برای جداسازی آن ها از حلال ها استفاده می شود استفاده از هیدروکربن های با وزن مولکولی کم، به عموان حلال در آسفالت زدایی موثرتر است. در اغلب موارد ،از پروپان مایع به عنوان حلال در آسفالت زدایی با قیمانده ستون تقطیر استفاده می شود. در حالی که ، استفاده از بوتان یا پنتان سبب تولید روغن هایی آسفالت زدایی شده با کیفیت پایین تر می گردد که بیشتر به عنوان خوراک واحدهای FCC استفاده میشود.

پالایش توسط اسید

در روش پالایش توسط اسید، برش روغنی حاصل از تقطیر نفت خام به وسیله اسید سولفوریک یا اولئو، مورد تصفیه قرار می گیرد. در این روش اسید سولفوریک غلیظ با ترکیب نامناسب و نامطلوب موجود در روغن واکنش داده و تشکیل لجن می دهد. که این لجن قابل جدا سازی از روغن می باشد. حذف این مواد نامطلوب باعث طول عمر بالا بهبود ، بهبود رنگ، افزایش چگالی شاخص گرانروی روغن می شود. اگر چه این فرایند به طرز قابل ملاحضه ای روغن تمیز و پالایش می کند، ولی از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

استخراج توسط حلال

پس از آنکه برش نفتی و باقیمانده آسفالت زدایی شده ستون تقطیر در خلاء از پالایشگاه نفت به پالایشگاه روغن انتقال می یابد. ابتدا ترکیبات آروماتیک موجود در روغن تا حد زیادی توسط روش استخراج باحلال از روغن جدا می شوند. روش استخراج توسط حلال روشی است که برای بهبود پایداری دربرابر اکسید شدن و شاخص گرانروی نسبت به محصول حاصل از روش تصفیه اسید مورد استفاده قرار میگیرد.

فرمول روغن حل شونده / فرمولاسیون صابون مایع تراشکاری صنعتی

انواع روغن پایه

روغن های پایه برای تولید محصولاتی از جمله گریس های روان کننده ، روغن موتور و مایعات پردازش فلز استفاده می شود . محصولات مختلف به ترکیبات و خواص متفاوتی در روغن نیاز دارند. یکی از مهمترین عوامل ویسکوزیته مایع در دماهای مختلف است. این که آیا یک نفت خام برای تبدیل شدن به روغن پایه مناسب است یا نه، با توجه به غلظت مولکول های روغن پایه و همچنین میزان آسان استخراج آنها تعیین می شود.

روغن پایه از طریق پالایش نفت خام تولید می شود. این بدان معناست که نفت خام گرم می شود تا بتوان عرقیات مختلف را از یکدیگر جدا کرد. در طی فرآیند گرمایش، هیدروکربن‌های سبک و سنگین از هم جدا می‌شوند – نوع سبک را می‌توان برای تولید بنزین و سایر سوخت‌ها تصفیه کرد، در حالی که نوع سنگین‌تر برای قیر و روغن‌های پایه مناسب است. ^[1]

تعداد زیادی نفت خام در سراسر جهان وجود دارد که برای تولید روغن پایه استفاده می شود. رایج ترین آنها نوعی روغن خام پارافینی است، اگرچه روغن های خام نفتنیک نیز وجود دارند که محصولاتی با حلالیت بهتر و خواص بسیار خوب در دماهای پایین ایجاد می کنند. با استفاده از فناوری هیدروژناسیون ، که در آن گوگرد و مواد آروماتیک با استفاده از هیدروژن تحت فشار بالا حذف می‌شوند ، می‌توان روغن‌های پایه بسیار خالص را به دست آورد که زمانی مناسب هستند که الزامات کیفیت به‌ویژه سخت‌گیرانه باشد. ^[2]

مواد شیمیایی – افزودنی ها – به روغن پایه اضافه می شوند تا شرایط کیفی محصولات نهایی را از نظر مثلاً خواص اصطکاک و تمیز کنندگی برآورده کنند. انواع خاصی از روغن موتور حاوی بیش از بیست درصد مواد افزودنی هستند. ^[3]

تولید روغن های پایه معدنیویرایش کنید

روغن های پایه معدنی ابتدا از نفت تقطیر می شوند و کسر کربن 26-40 را تشکیل می دهند. ترکیبات معطر ابتدا با استخراج با حلال حذف می شوند: برش تقطیر با یک حلال غیر قابل اختلاط مانند فنل یا فورفورال مخلوط می شود. این حلال ترجیحاً ترکیبات معطر را به خوبی حل می کند و ترکیبات معطر همراه با حلال جدا می شوند. ^[4]

آلکان های با زنجیره بلند موم هایی را تشکیل می دهند که در دمای نسبتاً بالا رسوب می کنند. آنها یا با کریستال کردن موم ها در دمای پایین حذف می شوند یا می توان آنها را به آلکان های شاخه ای ایزومریزه کرد. سطوح مختلف هیدروژناسیون پس از آن برای حذف هر گونه ترکیبات معطر باقیمانده و هترواتم های باقیمانده (به شکل ترکیبات نیتروژن و گوگرد) استفاده می شود. ^[4]

به طور کلی، هترواتم ها (به عنوان ترکیبات نیتروژن و گوگرد) و ترکیبات معطر با هیدروژنه شدن روغن پایه از گروه I تا گروه III حذف می شوند. کاهش در هترواتم ها تشکیل اسیدها را زمانی که روغن موتور در معرض محیط احتراق قرار می گیرد کاهش می دهد، اسیدها برای موتور خورنده هستند. کاهش ترکیبات معطر، پایداری اکسیداتیو روغن را بهبود می بخشد و تشکیل لجن و لاک را به تاخیر می اندازد. با این حال، هر دو اثر منجر به قطبی شدن روغن می‌شود و آن را به حلال ضعیف‌تری برای بسته‌های افزودنی روغن موتور و همچنین محصولات جانبی اکسیداسیون انباشته تبدیل می‌کند. ^[5]

طبقه بندی های APIویرایش کنید

در سال 1993، موسسه نفت آمریکا (API)، روغن های پایه را به پنج گروه اصلی طبقه بندی کرد. ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی برای گروه‌های I تا III تعریف شده‌اند که نشان‌دهنده میزان پالایش آن‌ها است که به نوعی با ویسکوزیته در دمای بالا و پایین، پایداری اکسیداتیو، فراریت و غیره مرتبط است. روغن های گروه IV طبق تعریف شامل پلی آلفاولفین ها هستند و روغن های گروه V آنهایی هستند که در هیچ دسته قبلی قرار نمی گیرند. هدف از این دسته بندی کمک به اطمینان از حفظ عملکرد روغن موتور هنگام استفاده از روغن های پایه مختلف است. ^[6]

گروه Iویرایش کنید

منشا آن در دهه 1930، کم تصفیه شده ترین نوع است که با پالایش با حلال تولید می شود. معمولاً از روغن های پایه نفتی معمولی تشکیل شده است . بهبود فرآیند پالایش در دهه 1960 به نام تصفیه آبی باعث شد که این روغن پایه پایدارتر، واکنش پذیرتر و ماندگارتر از روغن های پایه قبلی باشد.

API گروه I را اینگونه تعریف می کند: “ذخایر پایه حاوی کمتر از 90 درصد مواد اشباع و/یا بیشتر از 0.03 درصد گوگرد و دارای شاخص ویسکوزیته بزرگتر یا مساوی 80 و کمتر از 120 هستند”.

گروه دومویرایش کنید

منشاء آن در سال 1971، درجه بهتری از روغن پایه نفتی ، که ممکن است تا حدی توسط هیدروکراکینگ تولید شود . تمام ناخالصی ها از روغن پاک می شوند که منجر به شفاف شدن رنگ می شود.

API گروه دوم را اینگونه تعریف می کند: “ذخایر پایه حاوی بیشتر یا مساوی 90 درصد مواد اشباع و کمتر یا مساوی 0.03 درصد گوگرد و دارای شاخص ویسکوزیته بزرگتر یا مساوی 80 و کمتر از 120 هستند”.

گروه IIIویرایش کنید

در سال 1993، تصفیه شده ترین روغن پایه نفتی تولید شد ، زیرا آنها به طور کامل توسط هیدروکراکینگ، هیدروایزومریزاسیون و هیدرولیتر تولید می شوند، ^[7] که این روغن ها را خالص تر می کند.

API گروه III را اینگونه تعریف می کند: “ذخایر پایه حاوی بیشتر یا مساوی 90 درصد مواد اشباع و کمتر یا مساوی 0.03 درصد گوگرد و دارای شاخص ویسکوزیته بزرگتر یا مساوی 120 هستند”.

گروه چهارمویرایش کنید

منشا آن در سال 1974، از روغن های مصنوعی ساخته شده از پلی آلفائولفین ها (PAO) تشکیل شده است . روغن های پایه گروه IV دارای محدوده شاخص ویسکوزیته 125 تا 200 هستند.

روغن‌های پلی‌آلفائولفین پایداری اکسیداتیو بالاتری در دماهای شدید دارند و همچنین دارای نقاط ریزش فوق‌العاده پایینی هستند که آن‌ها را برای استفاده در هوای بسیار سرد (همانطور که در شمال اروپا یافت می‌شود ) و همچنین در هوای بسیار گرم (مانند خاورمیانه ) بسیار مناسب‌تر می‌کند .

گروه Vویرایش کنید

در دهه 1940، هر نوع روغن پایه غیر از ذکر شده در گروه های تعریف شده قبلی. روغن های گروه V شامل نفتالین های آلکیله شده (به عنوان مثال ExxonMobil Synesstic ^[8] ) و استرها هستند. ^[9]

طبقه بندی های غیر رسمیویرایش کنید

طبقه‌بندی‌های غیررسمی روغن پایه توسط مؤسسه نفت آمریکا (API) به رسمیت شناخته نمی‌شوند، با این حال، آنها به طور گسترده برای روغن‌های موتور و مایعات گیربکس اتوماتیک استفاده و به بازار عرضه می‌شوند .

گروه II+ویرایش کنید

در دهه 1990، یک درجه تصفیه شده تر از روغن پایه نفتی گروه III، تولید شده توسط Hydrotreating . روغن های پایه گروه II+ دارای شاخص ویسکوزیته بالایی در انتهای بالاتر محدوده API Group II هستند. شاخص ویسکوزیته حداقل 110-115 است.

گروه III+ویرایش کنید

در سال 2015، تولید شده توسط فرآیند گاز به مایعات (GTL). روغن های پایه گروه III+ دارای شاخص ویسکوزیته بسیار بالا (VHVI) در انتهای بالاتر محدوده API Group III هستند. شاخص ویسکوزیته حداقل 130-140 است.

گروه ششمویرایش کنید

از روغن های مصنوعی ساخته شده از پلی-الفین داخلی (PIO) تشکیل شده است.

روغن های پلی الفین داخلی (PIO) شبیه به پلی آلفا الفین ها (PAO) هستند ، اما از مواد شیمیایی مختلف در فرآیند سنتز برای به دست آوردن شاخص ویسکوزیته حتی بالاتر (VI) استفاده می کنند ^[10]

 

 

آدرس : مشهد، فکوری17، نبش لاله2، شرکت ویلاتوس

شماره های تماس :
دکتر مقدم 09171205271
مهندس نظری 09155604003
پشتیبان آنلاین 09151154934

• فرمولاسیون آب مقطر
• فرمولاسیون ژل آتش زا
• فرمولاسیون انواع بتونه