ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی

تقریباً ۹۵ درصد از سهم بازار روان کننده را روغن های پایه معمولی (بر پایه معدنی) تشکیل می دهند. بیشتر مردم می‌دانند که این روغن‌های معدنی از نفت خام به دست می‌آیند اما واقعاً چقدر در مورد فرآیند پالایش و تولید روغن پایه می‌دانید؟ نفتی که از یک چاه به شکل نفت خام جریان می‌یابد، انواع و اقسام مختلفی دارد؛ از روغن‌های رنگ روشن که عمدتاً دارای زنجیره‌های مولکولی هیدروکربنی کوچک هستند تا زنجیره‌های هیدروکربنی بزرگ سیاه و تقریباً جامد آسفالت مانند. همراه بازرگانی روغن کار باشید.(ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی)

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 ۶۰ 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 ۲۶ تا ۴۰ 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.(ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی)

با کشیدن مایع متراکم کننده از ستون در ارتفاعات مختلف، اساساً می توانید نفت خام را بر اساس اندازه مولکولی جدا کنید. کوچکترین هیدروکربن (۵ تا ۱۰ اتم کربن) تا بالای ستون بالا می رود. آنها به محصولاتی مانند بنزین تبدیل می شوند. ترکیبات حاوی ۱۱ تا ۱۳ اتم کربن که درست قبل از رسیدن به بالا متراکم می شوند، به نفت سفید و سوخت جت تبدیل می شوند. ۱۴ تا ۲۵ اتم کربن در زنجیره مولکولی، گازوئیل بیرون کشیده می شوند. این ترکیبات با ۲۶ تا ۴۰ 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 (۴۰ 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.

تولید روغن های پایه صنعتی

روغن پایه اساس یک روان کننده صنعتی است. روان کننده صنعتی، روان کننده ای است که آماده استفاده است و ترکیبی از روغن(ها) پایه و مواد افزودنی است. به یاد داشته باشید، افزودنی های فرموله شده در روغن پایه معدنی، خواص روغن پایه را تغییر می دهند. وظیفه اصلی یک پالایشگاه جداسازی نفت خام به اجزای مفید آن و حذف اجزای مواد ناخواسته است.
روغن‌های پایه یا ذخایر پایه، که گاهی اوقات به آن‌ها گفته می‌شود، از جداسازی و تمیز کردن نفت خام ایجاد می‌شوند. آنها یکی از چندین جزء مایع هستند که از نفت خام ایجاد می شوند. بنزین سبک‌ترین یا کوچک‌ترین جزء هیدروکربنی است و پس از آن نفت سفید یا سوخت جت، سوخت دیزل، روغن‌های پایه، موم‌ها و آسفالت یا قیر که سنگین‌ترین و ضخیم‌ترین ماده است، قرار دارند. روغن‌های پایه از روغن‌های خام با استفاده از سری فرآیندهای زیر تهیه می‌شوند که تا حدی باید برای تمام روغن‌های خام برای پالایش و همچنین فرآیندهای پالایش مجدد اعمال شود.(ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی)

فرایند تولید روغن پایه

بعد از پالایش کردن نفت خام در مراحل تقطیر اتمسفریک، تقطیر در خلاء و برج روغن برشی به نام لوبکات۱ (برش روغن) حاصل می شود که این ماده در واقع خوراک پالایشگاه روغن است و طی مراحل زیر به روغن تبدیل می شود.

۱- واحد استخراج با حلال

به منظور جلوگیری از تغییرات شدید گرانروی روغن با تغییر دما، ترکیبات آروماتیک۲ می‌ بایست از لوبکات حذف گردند. جهت جداسازی این ترکیبات معمولا از روش استخراج با حلال استفاده می شود. در این روش با استفاده از حلال هایی مانند فنل فورفورال۳ اقدام به جداسازی ترکیبات آروماتیکی موجود در روغن می نمایند. این عملیات موجب افزایش مقاومت روغن در مقابل اکسیداسیون، بهبود رنگ و ظاهر روغن، افزایش شاخص گرانروی و افزایش سازگاری روغن با لاستیک ها می گردد.
محصول این واحد رافینیت (روغن عاری از آروماتیک ها) می باشد که برای تولید روغن پایه به واحد موم زدایی فرستاده می شود. قسمت آروماتیکی جدا شده از لوبکات را اکسترکت می نامند که ماده اولیه تهیه دوده است.

۲- واحد موم زدایی یا واکس زدایی

جداسازی مواد پارافینیک۴ خطی درشت مولکول که به آنها پارافین وکس نیزگفته می شود، برش روغنی را با مخلوطی از حلال هایی مانند تولوئن و M.E.K مجاور نموده و با سرد کردن مخلوط و استفاده از فیلتر، مقادیر بالایی از ترکیبات پارافینیک خطی درشت مولکول را جدا می‌نماید. این عمل موجب بهبود خواص در سرمای روغن می گردد.
این واحد به دلیل استفاده از حلال متیل اتیل کتون به واحد M.E.K نیز معروف است. محصول واحد موم گیری، روغنی مات ولی بدون واکس است که به W.F.O معروف است.

۳- واحد تصفیه با هیدروژن

برای افزایش کیفیت و کاهش ناخالصی‌های روغن پایه جهت تولید روغن های موتور و صنعتی با سطوح کیفیت بالا این روغن پایه را به واحد تصفیه هیدروژن می فرستند تا در دما و فشار بالا در راکتور مخصوصی با افزودن هیدروژن، ترکیبات غیر اشباع را اشباع کرده و ناخالصی هایی را از روغن پایه خارج سازند. محصول این واحد H.F.O نامیده می شود.(ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی)

با توجه به شرایط عملیاتی، روش هیدروژناسیون را می توان به سه فرایند مجزا تقسیم کرد:
۱-۳) تصفیه با هیدروژن که فرایند ملایمی است که موجب حذف مقدار کمی از ترکیبات گوگردی و نیتروژن موجود در برش روغنی قبل بهبود ظاهر، رنگ، بو و پایداری 5UV روغن و تا حدی بهبود خواص پایداری در برابر اکسیداسیون و حرارتی روغن و همچنین بهبود در خواص جدا پذیری از آب و آزادسازی هوا در روغن پایه می گردد.
۲-۳) شکست مولکولی با هیدروژن که در فرایند با ایجاد فشار و دمای بالاتری نسبت به روش قبل ضمن حذف ترکیبات ناخواسته حاوی گوگرد، هیدروژن و اکسیژن، موجب اشباع پیوندهای دوگانه و تجدید ساختار بعضی مولکول های هیدروکربنی موجود در برش روغنی می گردد.(ماشین‌آلات و فرآیند تولید روغن پایه صنعتی)
۳-۳) ایزومریزاسیون با هیدروژن که در این فرایند، مولکولهای درشت، مولکول خوراک اولیه که معمولا پارافین وکس می باشند، تحت فشار و دمای بسیار بالا شکسته شده و به مولکول های سبک دلخواه تبدیل میگردند.
روغن های پایه ای که بر اساس تکنولوژی های قدیمی Solvent Dewaxing و Solvent Refining تولید می شوند در گروه یک و روغن پایه های مدرن تر که از فناوری تولید Hydroprocessing بهره می‌برند در گروه دو و سه (در صورتیکه شاخص گرانروی آنها از ۱۲۰ بیشتر باشد) قرار می گیرند.
روغن پایه های گروه ۴ از پلی آلفا الفین ها تشکیل شده است و دیگر روغن های پایه در گروه ۵ قرار دارند بطور طور کلی دسته‌بندی روغن های پایه به شرح زیر است.

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: