فرآیند های تولید روغن های پایه

فرآیندهای تولید روغن های پایه چیست؟ امروزه فرآیندهای متعددی برای ساخت و بهبود کیفیت روغن‌های پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد که در ادامه توضیح مختصری در باره مهمترین این روش‌ها ذکر می گردد. همانطور که احتمالاً می دانید اگر روغن های پایه بـه درستی انتخاب نشود  هزینه تعمیر و نگهداری دستگاه افزایش می یابد، می‌توانید برای تهیه بهترین روانکار به فروشگاه روغن سیتی مراجعه نمایید.

تولید روغن پایه چه فرآیندی را دنبال می کند ؟

نفت خام مخلوط‌های بسیار پیچیده‌ای هستند که حاوی مجموعه‌ای از ترکیبات مختلف از هیدروژن و کربن هستند. این ترکیبات (معروف به هیدروکربن) می توانند از نظر اندازه از متان (حاوی یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن) تا ساختارهای عظیم با 60 اتم کربن یا بیشتر متغیر باشند. از این توزیع اندازه مولکولی می توان به نفع صنعت استفاده کرد.

بیشتر روغن های پایه از نفت خام تولید می شوند. برای بدست آوردن روغن از نفت خام، نفت خام باید به پالایشگاه برود. پالایشگاه از نفت خام تعداد زیادی مولکول در اندازه ها و ساختارهای مختلف می گیرد که می تواند برای موارد مختلف استفاده شود. به عنوان مثال، بنزین، گازوئیل و نفت سفید همه از نفت خام به دست می آیند.

روغن پایه به مولکول های هیدروکربنی با اندازه خاص (در محدوده 26 تا 40 کربن) مربوط می شود. مولکول های نسبتاً بزرگ و سنگین که برای کار به عنوان روغن روان کننده مورد نیاز است. مولکول هایی که برای بنزین و نفت سفید استفاده می شوند کوچکتر هستند و کربن کمتری در ساختار مولکول دارند. پالایشگاه این مولکول ها را بر اساس اندازه و وزن در سیلوهای کوچک قرار می دهد و ناخالصی ها را حذف می کند و امکان استفاده از هر یک از محصولات نفت خام را فراهم می کند.

پس از اینکه نفت خام نمک زدایی شد و از طریق کوره ای که در آن حرارت داده و تا حدی تبخیر شد، به ستون شکاف فرستاده می شود. این ستون کمی بالاتر از فشار اتمسفر عمل می‌کند و هیدروکربن‌ها را بر اساس نقاط جوششان که مستقیماً تحت تأثیر اندازه مولکولی آن‌ها هستند، جدا می‌کند.

در ستون، گرما اعمال می شود و در پایین متمرکز می شود. هیدروکربن های وارد شده به ستون تبخیر می شوند. همانطور که در ستون به سمت بالا حرکت می کنند، خنک می شوند تا زمانی که دوباره به شکل مایع متراکم شوند. نقطه ای که در آن این تراکم اتفاق می افتد دوباره تا حدی بر اساس اندازه مولکولی متفاوت است.

با کشیدن مایع متراکم کننده از ستون در ارتفاعات مختلف، اساساً می توانید نفت خام را بر اساس اندازه مولکولی جدا کنید. کوچکترین هیدروکربن (5 تا 10 اتم کربن) تا بالای ستون بالا می رود. آنها به محصولاتی مانند بنزین تبدیل می شوند. ترکیبات حاوی 11 تا 13 اتم کربن که درست قبل از رسیدن به بالا متراکم می شوند، به نفت سفید و سوخت جت تبدیل می شوند. 14 تا 25 اتم کربن در زنجیره مولکولی، گازوئیل بیرون کشیده می شوند.

این ترکیبات با 26 تا 40 اتم کربن دغدغه اصلی یک تریبولوژیست است؛ این ترکیبات ماده ای هستند که برای ایجاد روغن پایه روان کننده استفاده می شود. در پایین ستون، سنگین ترین و بزرگترین هیدروکربن ها (40 اتم کربن به اضافه) گرفته شده و در محصولات مبتنی بر آسفالت استفاده می شود.

پس از فرآیند تقطیر، ترکیبات باید برای هدف مورد نظر خود تصفیه شوند. این مرحله در فرآیند به منظور کاهش تمایل روغن پایه به پیری (اکسید شدن) در سرویس و همچنین بهبود ویژگی‌های ویسکوزیته/دما انجام می‌شود. دو راه برای این کار وجود دارد. اولی شامل فرآیند جداسازی است که در آن دو محصول ساخته می شود: یک محصول روان کننده مورد نظر و محصولات جانبی نامطلوب. راه دوم که به سرعت مورد پسند این دو قرار می گیرد، فرآیند تبدیل است. این فرآیند شامل تبدیل ساختارهای مولکولی نامطلوب به ساختارهای مطلوب با استفاده از هیدروژن، گرما و فشار است.

فرایند تولید روغن های پایه

1 – استخراج با حلال :

در این روش با استفاده از حلال هایی مانند فنل، فورفورال و یا NMP (N-Methyl-2- Pyrrolidone) اقدام به جداسازی ترکیبات آروماتیکی موجود در روغن می‌نمایند. این عملیات موجب افزایش پایداری روغن در مقابل اکسیداسیون، بهبود رنگ و ظاهر روغن، افزایش شاخص گرانروی و افزایش سازگاری روغن با لاستیک‌ها می‌گردد.

در مرحله بعدی پالایش، جهت جداسازی مواد پارافینیک خطی درشت ملکول که به آنها پارافین وکس نیز گفته می‌شود برش روغنی را با مخلوطی از حلالهایی مانند تولوئن و MEK یا MIBK مجاور نموده و با سرد کردن مخلوط و استفاده از فیلتر، درصد بالایی از ترکیبات پارافینک خطی درشت ملکول را جدا می‌نمایند. این عمل موجب بهبود خواص در سرمای روغن می‌‌گردد.

فرآیندهای تولید روغن های پایه و بهبود در سرمای روغن‌های پایه و حذف ترکیبات پارافینیک خطی درشت ملکول وجود دارد که می‌توان به روش واکس‎زدایی کاتالیتیک اشاره نمود که یک فرآیند کاتالیزاسیون شیمیایی برای تبدیل مواد واکسی به ایزوپارافین‌ها می‌باشد. این روش منجر به افزایش ترکیبات با نقطه ریزش پایین‎تر (جاری بودن بهتر در دمای پایین) و محصولی با شاخص گرانروی بالاتر و به‎طور کلی محصولی با ویژگی‌های بهتر می‌شود.‎

2 – تصفیه با هیدروژن :

اساس این روش بر مبنای هیدروژناسیون برش روغنی در مجاورت کاتالیزور و فشار و دمای بالا می‌باشد. بسته به نوع فرآیند بکار گرفته شده، کیفیت محصول بدست آمده متفاوت می‌باشد. با توجه به شرایط عملیاتی، روش هیدروژناسیون رامی‌توان به سه فرآیند مجزا تقسیم کرد:

• Hydrofinishing یا تصفیه با هیدروژن که فرآیند ملایمی است که موجب حذف مقدار کمی از ترکیبات گوگردی و نیتروژن موجود در برش روغنی و بهبود ظاهر، رنگ، بو و پایداریUV روغن و تا حدی بهبود خواص پایداری در مقابل اکسیداسیون و حرارتی روغن و همچنین بهبود در خواص جدا پذیری از آب (Demulsibility) و آزاد سازی هوا (Air Release) در رغن پایه می‌گردد. در تعداد محدودی از پالایشگاه‌های ایران و منجمله پالایشگاه شرکت نفت بهران از این فرآیند به عنوان مرحله نهایی پالایش روغن‌های پایه استفاده می‌گردد.

• Hydrocracking یا شکست ملکولی با هیدروژن که در این فرآیند با اعمال فشار و دمای بسیار بالاتر نسبت به روش Hydrofinishing ضمن حذف ترکیبات ناخواسته حاوی گوگرد، نیتروژن و اکسیژن، موجب اشباع پیوندهای دوگانه و تجدید ساختار بعضی ملکول‌های هیدروکربنی موجود در برش روغنی می‌گردد.

• Hydroisomerization یا ایزومریزاسیون با هیدروژن که در این فرآیند، ملکول‌های درشت ملوکول خوراک اولیه که معمولا پارافین وکس می‌باشند تحت فشار و دمای بسیار بالا شکسته شده و به ملکول‌های سبک دلخواه تبدیل می‌گردند.