پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت ومدیریت_دپارتمان فنی مهندسی:

بیش از 90 % نفت خام، در واقع از هیدروکربن است.

1- اولین خانواده ی ترکیبات که در نفت با درصد بالایی حضور دارند، پارافین ها هستند. ترکیباتی که آلکان می باشند

( C_n H_2n+2 ). نرمال پارافین ها بخش اصلی تر را تشکیل می دهند و بعد از آن ها ایزو پارافین ها هستند.

2- خانواده ی دوم الفین ها هستند از دسته ی آلکِن ها ( C_n H_2n ).

3- خانواده ی سوم سیکلو پارافین ها هستند.

4- آروماتیک ها در جایگاه بعدی قرار دارند.

5- استیلنی ها و یا دی اِن ها نیز در نفت خام وجود دارند.

6- مواد اضافه ( ناخالصی ): شامل ترکیبات نیتروژن دار، اکسیژن دار و گوگرد دار است. مهم ترین آن ها در این مجموعه مشتقات گوگرد هستند مخصوصاً مشتقات تیوفن که پایدار و بسیار بدبو می باشند.

7- فلزات سنگین که از لایه های خاک به نفت نفوذ می کنند مخصوصا وانادیوم (V). اکسید های وانادیوم در نفت خام به مقدار بسیار جزئی یافت می شوند.

در کل موارد 6 و 7، چیزی در حدود 10 % نفت خام را تشکیل می دهند. شیمی نفت در واقع شیمی هیدرو کربن هاست و نه سایر ترکیبات آلی. نفت خام مخلوط پیچیده ای از مواد است و خواص آن نیز خواص مجموعه ای از مواد خواهد بود ( برخلاف صنعت پتروشیمی که با مواد خالص با درجه خلوص بالا سروکار دارد ). اما برخی از ترکیبات اصولا وجود ندارد و برخی مواد با درصد بیشتری هستند. مثلاً در آروماتیک ها، بنزن، تولوئن، زایلن ها و اتیل بنزن عمده ترین ترکیبات هستند و درصد سایر مشتقات بنزن کم است.

در رده ی نفتالینی، نفتالین و متیل نفتالین مجموعه ی اصلی اند.

 

 

 در قسمت پلی آروماتیک ها، آنتراسن و مشتقات متیله ی آن و فنانترن و .. هیدروکربن های سنگین تر با حلقه های متعدد بدون استخلاف هستند. 

 

نفت خام پس از حفاری، به پالایشگاه حمل می شود. نفت خام به دلیل گرما در عمق زمین سیال است اما در دمای معمولی سطح زمین جامد شده و حمل آن با لوله مشکل می شود ( لوله باید کاملا ایزوله باشد ).

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

دید کلی

ساخت و مصرف چسب از گذشته رایج بوده است. در قدیم ، از موادی چون قیر و صمغ درختان به عنوان  چسب استفاده می‌کردند. در تمام قرون گذشته و همچنین قرن نوزدهم چسب‌ها منشاء حیوانی و یا گیاهی داشته‌اند. چسب‌های حیوانی بطور عمده بر مبنای کلوژن مامالیام Mammaliamبودند که پروتئیناصلی پوست ، استخوان و رگ و پی است و چسب‌های گیاهی از نشاسته و دکسترین دانه‌های گندم ، سیب زمینی و برنج تهیه می‌شدند. 

 

کاربردهای متنوع چسب‌

از قرن نوزدهم بتدریج با پیدایش چسب‌های سنتتیک ساخته شده در صنعت پلیمر ،  چسب‌های سنتی و گیاهی و حیوانی از صحنه خارج شده است. صنعت چسب به صورت گسترده ای در حال رشد می‌باشد و تعداد محدودی وسایل مدرن ساخت بشر وجود دارد که از چسب در آنها استفاده نشده است. در اتصالات اغلب وسایل از یک جعبه بسیار ساده غلات گرفته تا هواپیمای پیشرفته بوئینگ 747 از چسب استفاده شده است.

امکانات بشر می‌تواند بوسیله چسب‌ها اصلاح گردد. این مطلب ، شامل استفاده از سیمان‌های سخت شده توسط UV در دندانپزشکی و سیمان‌های پیوند آکلریلیک در  جراحی استخوان می‌باشد. پیشرفت جدیدی که اخیرا در کاربرد چسب حاصل گشت، اتصال ریل‌های فولادی و تراموای جدید شهر منچستر بود. چسب‌ها نه تنها برای موادی که بایستی چسبانده و بهم پیوسته شوند، بلکه در ایجاد چسبندگی برای موادی از قبیل جوهر تحریر ، رنگها و سایر سطوح پوششی ، وسایل بتونه کاری و وجوه میانی در مواد ترکیبی از قبیل فولاد یا بافت پارچه ، در تایرهای لاستیکی و شیشه‌ یا الیاف در پلاستیک‌ها ضروری هستند. 

 

اجزای تشکیل دهنده چسب‌ها

مواد پلیمری

چسب‌ها ، همگی حاوی پلیمر هستند یا پلیمرها در حین سخت شدن چسب‌ها بوسیله واکنش شیمیایی پلیمر شدن افزایشی یا پلیمر شدن تراکمی حاصل می‌شوند. پلیمرها به  چسب‌ها قدرت چسبندگی می‌دهند. می‌توان آنها را به صورت رشته‌هایی از واحدهای شیمیایی همانند که بوسیله پیوند کووالانسی به هم متصل شده‌اند، در نظر گرفت.

پلیمرها در دماهای بالا روان می‌گردند و در حلال‌های مناسب حل می‌گردند. خاصیت روان شدن آنها در چسب‌های حرارتی و خاصیت حل شوندگی آنها در چسب‌های بر پایه حلال ، یک امر اساسی می‌باشد. پلیمرهای شبکه‌ای در صورت گرم شدن جریان نمی‌یابند، ممکن است در حلال‌ها متورم گردند، ولی حل نمی‌شوند. تمامی چسب‌های ساختمانی ، شبکه‌ای هستند، زیرا این مورد خزش (تغییر شکل تحت بار ثابت) از بین می‌برد. 

افزودنیهای دیگر

بسیاری از چسب‌ها ، علاوه بر مواد پلیمری دارای افزودنیهایی هستند از قبیل:

مواد پایدار کننده در برابر تخریب توسط اکسیژن و UV. 

مواد نرم کننده که قابلیت انعظاف را افزایش می‌دهد و دمای تبدیل شیشه‌ای (Tg ) را کاهش می‌دهد.

مواد پر کننده معدنی که میزان انقباض در سخت شدن را کاهش می‌دهد و خواص روان شدن را قبل از سخت شدن تغییر می‌دهد و خواص مکانیکی نهایی را بهبود می‌بخشد.

انواع چسب‌ها

چسب‌هایی که توسط واکنش شیمیایی سخت می‌شوند

چسب‌های اپوکسیدی

اپوکسیدها، بهترین نوع چسب‌های شناخته شده ساختمانی هستند و بیشترین کاربرد را دارند. رزین اپوکسی که اغلب در حالت معمول استفاده می‌شود، معمولاً دی گیلیسریل اتراز بیس فنل DGEBA)A) نامیده می‌شود و به وسیلهٔ واکنش نمک سدیم از بیس فنل A با اپی کلروهیدرین ساخته می‌شود. آمین‌های آروماتیک و آلیفاتیک به عنوان عامل سخت‌کننده استفاده می‌شوند. این چسب‌ها به چوب، فلزات، شیشه، بتن، سرامیک‌ها و پلاستیک‌های سخت به خوبی می‌چسبند و در مقابل روغن‌ها، آب، اسیدهای رقیق، بازها و اکثر حلال‌ها مقاوم هستند؛ بنابراین کاربرد بیشتری در چسباندن کفپوش‌های وینیلی در سرویس‌ها و مکان‌های خیس و به سطوح فلزی دارند.

چسب‌های فنولیک برای فلزات

وقتی که فنل با مقدار اضافی فرمالدئید تحت شرایط بازی در محلول آبی واکنش کند، محصول که تحت عنوان رزول شناخته شده و الیگومری شامل فنل‌های پلدار شده توسط اتروگرومتیلن روی حلقه‌های بنزن می‌باشد، بدست می‌آید. برای جلوگیری از تشکیل حفره‌های پر شده از بخار، اتصالات چسب‌های فنولیک تحت فشار، معمولاً بین صفحات پهن فولادی گرم شده توسط پرس هیدرولیک سخت می‌شوند. به دلیل شکننده بودن فنولیکها، پلیمرهایی از جمله پلی وینیل فرمال، پلی وینیل بوتیرال، اپوکسیدها و لاستیک نیتریل اضافه می‌شود تا سخت‌تر گردند.

چسب‌های تراکمی فرمالدئید برای چوب

تعدادی از چسب‌های مورد استفاده برای چوب نتیجه تراکم فرمالدئید با فنول و رزوسینول (۱و۳ دی هیدروکسی بنزن) هستند. بقیه با اوره یا ملامین متراکم می‌شوند.

چسب‌های آکریلیک

چسب‌های ساختاری شامل منومرهای آکریلیک توسط افزایشی رادیکال آزاد در دمای محیط سخت می‌شوند. منومر اصلی، متیل متاکریلات (MMA) می‌باشد، اما موارد دیگری از قبیل اسید متاکریلات برای بهبود چسبندگی به فلزات به وسیلهٔ تشکیل نمک‌های کربوکسیلات و بهبود مقاومت گرمایی و اتیلن گلیکول دی متیل اکریلات برای شبکه‌ای کردن نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد.

کلروسولفونات پلی اتیلن، یک عامل سخت‌کننده لاستیک است و کیومن هیدورپراکساید و N,N دی متیلن آنیلین، اجزاء یک آغازگر اکسایشی- کاهشی هستند. پیوند دهنده‌هایی که برای اتصالات محکم مصنوعی به استخوان‌های انسان و پوشش‌های چینی برای دندان‌ها استفاده می‌شود نیز بر مبنای MMA هستند و بطورکلی برای چسباندن فلزات، سرامیک‌ها، بیشتر پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها استفاده می‌شود و اتصالات پرقدرتی را ایجاد می‌کنند.

چسب‌های غیر هوازی

چسب‌های غیر هوازی در غیاب اکسیژن که یک بازدارنده پلیمر شدن است، سخت می‌گردد. این چسب‌ها اغلب بر پایه دی متاکریلات‌هایی از پلی اتیلن گلیکول هستند. کاربرد این چسب‌ها، اغلب در محل اتصال چرخ دنده‌ها، تقویت اتصالات استوانه‌ای و برای درزگیری می‌باشد.

چسب‌های پلی سولفیدی

پلی سولفیدها در ابتدا به عنوان دزدگیر استفاده می‌شدند و یک کاربرد مهم دزدگیری لبه‌های آینه‌های دوبل می‌باشد. هر دو برای اینکه واحدها را باهم نگه دارند و مانعی در برابر نفوذ رطوبت ایجاد کنند. آن‌ها به وسیله بیس (۲- کلرواتیل فرمال) با سدیم پلی سولفید تهیه می‌شوند و به منظور کاهش قیمت از پرکننده‌های معدنی استفاده می‌شود. به عنوان نرم‌کننده، از فتالات‌ها و معرف‌های جفت‌کننده سیلانی استفاده می‌شود و عامل سخت‌کننده آن‌ها شامل دی‌اکسید منگنز و کرومات هستند.

سفت شدن لاستیکی چسب‌های ساختمانی

بسیاری از چسب‌های ساختمانی، پلیمرهای لاستیکی حل شده‌ای در خودشان دارند. وقتی که چسب‌ها سخت می‌شوند، لاستیک به صورت قطراتی با قطر حدود ۱µm رسوب می‌کند. لاستیک‌های استفاده شده در این روش شامل پلی وینیل فرمال (pvf) و پلی وینیل بوتیرال (PVB) هستند که هر دو به وسیلهٔ واکنش آلدئید مناسب با پلی وینیل الکل ساخته می‌شوند.

سیلیکون‌ها

چسب‌های یک جزئی سیلیکون اغلب به چسب‌های ولکانیزه شونده در دمای اتاق (rtv) معروفند و شامل پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) با جرم‌های مولکولی در محدود ۱۶۰۰–۳۰۰ با گروه‌های انتهای استات، کتوکسیم یا اتر هستند. این گروه‌ها توسط رطوبت اتمسفر، هیدرولیز شده، گروه‌های هیدروکسیل تشکیل می‌دهند که بعداً با حذف آب متراکم می‌شوند.

چسب‌های سیلیکونی نرم و مطلوب هستند و دارای مقاومت محیطی و شیمیایی خوبی هستند. این چسب‌ها به عنوان بهترین پوشش برای استفاده در حمام شناخته شده‌اند.

چسب‌هایی که بدون واکنش شیمیایی سخت می‌شوند

این چسب‌ها شامل سه نوع زیر می‌باشند

چسب‌هایی که در اثر حذف حلال سخت می‌شوند

◦چسب‌های تماسی: چسب‌های تماسی احتمالاً از معروف‌ترین چسب‌ها بر پایه حلال هستند. این‌ها محلول‌هایی از پلیمر در حلال آلی هستند که در دو سطح بکار می‌روند تا متصل شوند. ماده اصلی این چسب‌ها، لاستیک پلی کلروپرن (پلی کروپرن، پلی کلرو بوتادین) است و برای چسباندن روکش‌های تزئینی و پلاستیک‌های محکم دیگر مثل ABS, DVC به چوپ و محصولات فلزی و چسب‌های تماسی DIY برای تخت کفش بکار می‌روند.

◦چسب‌های پمادی: چسب‌های بر پایه حلال مشهور که در ظروف پماد مانند به عموم فروخته می‌شوند، اغلب محلول‌هایی از لاستیک نیتریل (همی‌پلیمر یا بوتادین و آکریلونیتریل) در حلال‌های آلی هستند.

چسب‌هایی که با از دست دادن آب سخت می‌شوند

◦محلول‌های آبی و خمیرها: نشاسته، ذرت و غلات، منابع عمده برای استفاده چسب هستند. موارد مصرف عمده برای چسباندن کاغذ، مقوا و منسوجات می‌باشد. کاربردهای آن شامل صفحات موجدار، پاکتهای کاغذی، پنجرگیری تیوپ، چسباندن کاغذ دیواری و چسب‌های تر شدنی مجدد با آب می‌باشد. چسب‌های تر شدنی توسط آب شامل پلی (وینیل الکل) (DVOH) که در تمبرهای پُستی مورد استفاده قرار می‌گیرند و از لاتکس صمغ‌های طبیعی (مثلاً صمغی و دکسترین) و پلی وینیل استات (DVN) همراه با مقدار زیادی DVOH پایدارکننده تولید می‌شوند. DVOH تنها پلیمرمعروفی است که از منومر خودش ساخته نمی‌شود.

◦امولسیون‌های آبی: اجزا ترکیبی برای پلیمریزه شدن امواسیونی عبارتند از: آب، منومرها، پایدارکننده‌ها و آغازگر. محصول پلیمر شدن امولسیونی، شیرابه‌ای از ذرات پلیمر با پایدارکننده‌های جذب شده می‌باشد. معروف‌ترین مثال، چسب چوب DIY است که شیرآبه آن، شامل پلیمر پلی وینیل استات (DVA) است و به میزان زیادی در کارهای کارگاهی و در چسباندن اتصالات تاق و زبانه برای درها، پنجره‌ها و مبلمان در کارخانه‌ها استفاده می‌شود و مثال دیگر در رنگ‌های امولسیونی بر پایه DVA هستند که برای پوشش سطح یا به عنوان چسب استفاده می‌شود.

چسب‌هایی که به وسیله سرد کردن سخت می‌شوند

◦چسب‌های ذوبی: به نام چسب حرارتی هم شناخته می‌شوند که نوعی چسب از نوع ترموپلاست است. ترموپلاست یا پلاستیک حرارتی یا گرمایشی یک ماده پلاستیکی و یک پلیمر است که در یک درجه حرارت خاص ذوب و قابل انعطاف شده و پس از خنک شدن سفت می‌شود. ماده اولیه چسب‌های ذوبی که از ابزار تفنگ شکلی خارج می‌شود، معمولاً اتیلن وینیل استات (EVA) می‌باشد. کاربرد این چسب‌ها شامل استفاده در کاردستی‌ها، جعبه‌های مقوایی، صفحه کتاب، اتصالات حرارتی و نئوپان می‌باشد. چسب ترموپلاستی حدود سال ۱۹۴۰ توسط شرکت Procter & Gamble اختراع شد. در آن زمان چسب‌هایی که برای بسته‌بندی‌ها استفاده می‌شدند بر پایهٔ آب طراحی شده بودند و در اثر رطوبت چسبندگی خود را از دست می‌دادند؛ لذا چسب‌های حرارتی به عنوان راه حلی برای این موضوع به کار گرفته شدند. از دیگر چسب‌های ذوبی می‌توان چسب‌های ذوبی پلی آمیدی، پلی اورتان، استرهای آلیفاتیک، پلی استر اشاره کرد. چسب‌های حساس به فشار چسب‌های حساس به فشار، دائماً چسبناک باقی می‌مانند و به خاطر استفاده در نوار چسب‌ها و برچسب‌ها معروف هستند. این چسب‌ها به‌طور عمده بر پایه لاستیک طبیعی، همی پلیمر دسته‌ای و تصادفی، استیرن – بوتادین و آکریلیک هستند. PVC نرم شده و پلی اتیلن، مواد نوار معمولی هستند. یک طرف نوار با یک آستری یا لایه زیری پوشیده شده‌است. به همین دلیل، چسب دائماً چسبناک می‌ماند و طرف دیگر، دارای پوشش آزادکننده‌ای است که وقتی که نوار باز می‌شود، با چسب جدا می‌گردد. مواد آزادکننده که اغلب استفاده می‌شود، همی پلیمری از وینیل الکل و وینیل اکتادسیل کاربامات است که در اثر واکنش با DVOH با اکتادسیل ایزوسیانات ساخته می‌شود.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پایانی

 

3. حذف موم

گام بعدي در توليد روغن روان‌كننده حذف مواد مومي به منظور بهبود مشخصات سياليت در دماهاي پايينتر مي‌باشد. براي مثال متيل اتيل كتون با روغن حاوي موم مخلوط مي‌شود. اين مخلوط را تا حدود 10 الي 20 درجة فارنهايت سرد مي‌كنند. اين دما، دماي نقطة ريزش نرمال است. كريستال‌هاي مومي تشكيل شده از نفت توسط فيلتر جداسازي مي‌شوند.

4. فرايند پاياني

برخي از پايه روغن‌ها كه به اين مرحله مي‌رسند، به خصوص پايه روغن‌هاي با كيفيت مرغوب، نيازمند فرايند پاياني از قبيل hydrofinishing يا خالص‌سازي از طريق خاك رس براي بهبود رنگ، پايدار در مقابل اكسيد شدن، و پايداري در مقابل حرارت مي‌باشند. hydrofinishing شامل عبور روغن داغ شده همراه با هيدروژن روي بستر كاتالستي است. اين فرايند پايه‌هاي رنگي و تركيبات ناپايدار از قبيل نيتروژن و تركيبات گوگرددار موجود در پايه روغن را حذف مي‌كند.

فرايند ديگر، خالص‌سازي توسط خاك رس است. اين فرايند نيز مشابه فرايند قبل مجموعة رنگي و تركيبات ناپايدار را حذف مي‌كند.

علاوه بر فرايند hydrofinishing، فرايندهاي هيدروژني بسيار ديگر نيز استفاده مي‌شود. فرايند فوق گاهي اوقات قبل از استخراج از طريق حلال صورت مي‌گيرد. هدف از اين كار افزايش بازده فرايند استخراج است. زيرا در اين روش آروماتيك‌هايي در فاز extract باقي مي‌ماند، تبديل به مولكول‌هاي غير آروماتيك مي‌شوند كه در فاز raffinate هستند. اين فرايند معمولاً باعث گوگردزدايي و نيتروژن‌زدايي از روغن مي‌شود.

5. راه ديگر دستيابي به روغن روان‌كننده استفاده از فرايندهاي مشكل هيدروژني به نام هيدروكراكينگ است. در اين فرايند ساختار بسياري از مولكول‌ها كه در خوراك وجود دارد تغيير مي‌كند. آروماتيك‌ها به نفتين‌ها تبديل مي‌شوند. حلقه‌هاي نفتيني شكسته مي‌شوند و بسياري از مولكول‌هاي پارافيني بازآرايي يا شكسته مي‌شوند. اين بازآرايي در روغن مولكول‌هايي به وجود مي‌آورد كه مشخصات ويسكوزيته بر روي دما، پايداري در مقابل حرارت و اكسيد شدن را افزايش مي‌دهد. اين فرايند قابليت توليد روغن‌هاي روان‌كننده با كيفيت بالا از نفت خام را افزايش مي‌دهد.

جدول صفحة بعد مشخصات نهايي پايه روغن‌هاي نفتي حاصل از فرايندهاي فوق را نشان مي‌دهد كه از نفت‌هاي خام مختلف به دست آمده‌اند.

	Specific Gravity at 60°F	Sulfur (% wt)	Viscosity Index	Kinematic Viscosity (cSt)		Pour Point (°C)	COC Flash (°C)
				at 40°C	at 100°C
Source 1
100 Neutral	0.860	0.065	101	20.39	4.11	-13	192
200 Neutral	0.872	0.096	99	40.74	6.23	-20	226
350 Neutral	0.877	0.126	97	65.59	8.39	-18	252
650 Neutral	0.882	0.155	96	117.90	12.43	-18	272
150 Bright Stock	0.895	0.263	95	438.00	29.46	-18	302
Source 2
150 Neutral	0.861	0.036	98	24.38	4.55	-23	210
250 Neutral	0.872	0.055	96	48.96	6.94	-21	238
600 Neutral	0.878	0.099	95	108.00	11.64	-23	262
150 Bright Stock	0.892	0.147	95	473.00	30.90	-15	294
Source 3 (Hydrotreated)
100 Neutral	0.868	0.018	100	25.18	4.66	-20	200
200 Neutral	0.869	0.012	101	39.78	6.19	-21	216
500 Neutral	0.869	0.015	105	89.37	10.78	-21	254
Source 4
100 Neutral	0.862	0.278	107	21.26	4.28	-16	186
200 Neutral	0.877	0.571	103	30.53	5.26	-13	194
500 Neutral	0.888	0.729	98	95.48	10.89	-10	244
600 Neutral	0.891	0.760	96	111.80	11.99	-13	258
150 Bright Stock	0.903	0.843	96	477.80	30.99	-13	290

توجه به نكات عملي زير به منظور كاهش تغييرات و توليد محصولات را كيفيت بالا و كارايي ثابت ضروري است.

1. انتخاب و درجه‌بندي نفت خام

1. جداسازي برش‌هاي مشابه با نقاط جوش مشابه
2. انجام فرايندها جهت حذف اجزاء نامطلوب و ارتقا به مواد مطلوبتر
3. مخلوط كردن براي به دست آوردن خواص فيزيكي مورد نياز و به كارگيري افزودني‌هاي شيميايي براي افزايش كارايي روغن

پايه مصنوعي روغن

منبع ديگر ،سيالات روان‌كنندة توليد شده از مواد مصنوعي است. تعريف مناسب اين مواد به شرح زير است.

محصولي كه از واكنش شيميايي مواد با جرم مولكولي پايينتر براي ساخت سيالي با جرم مولكولي بالاتر تهيه مي‌شود به طوري كه داراي يك سري خواص قابل پيش‌بيني باشد. اين دقيقاً در مقابل روغن پايه نفتي است كه از مجموعه‌اي از تركيبات با تركيب درصدهاي شيميايي مختلف تشكيل شده است.

از بين مزيت‌هاي روغن‌هاي مصنوعي در مقابل روغن‌هاي پايه نفتي مي‌توان به موارد زير اشاره كرد.

• پايداري گرمايي و مقاومت در برابر اكسيد شدن
• مشخصات ويسكوزيته به دماي مطلوب پايينتر
• خواص بهتر در دماهاي پايين
• خواص اصطكاكي بهتر

روان‌كننده‌هاي مصنوعي تجاري تنها به يك نوع شيميايي محدود نشده است. پر كاربردترين روان‌كننده‌هاي مصنوعي به شرح زير‌اند.

• اولفين اوليگومر: وسايل نقليه و مصارف صنعتي
• نئو پنتيل پلي ال استرها: وسايل نقليه و مصارف هواپيمايي
• استرهاي با دو عامل اسيدي: وسايل نقلية و صنايع هواپيمايي
• آروماتيك‌هاي قليايي.

اين چهار نوع از روغن‌هاي مصنوعي مصارفي در وسايل نقليه پيدا كرده‌اند. آن‌ها را يا به تنهايي استفاده مي‌كنند يا با روغن‌هاي پايه نفتي مخلوط مي‌كنند.

 

Fluid	Dynamic Viscosity (cP) at -40°F	Kinematic Viscosity (cSt)		Viscosity Index	Pour Point (°C)	COC Flash (°C)	Temperature Range (°C)
		at 40°C	at 100°C
Olefin Oligomer	2371	18.12	3.96	126	-79	221	-65 to 232
Olefin Oligomer	8176	34.07	6.00	134	-68	243	-65 to 232
Ester of Dibasic Acid — Dioctyl Sebacate	3450	119.58	—	76	-51	232	-54 to 204
Ester of Trimethylol — Propane (C7)	2360	15.00	3.50	—	< -51	232	-59 to 280
Alkylated Aromatics	9047	29.37	5.10	119	-54	224	-40 to 177

 

به طور كلي روغن‌هاي مصنوعي را مي‌توان در بازة دمايي بزرگتري نسبت به روغن‌هاي پايه نفتي با همان ويسكوزيته استفاده كرد. گروه خاصي از روان‌كننده‌هاي مصنوعي را مي‌توان با روان‌كننده‌هاي پايه نفتي مخلوط كرد تا به خواص مورد نياز از قبيل فراريت، دماي بالا، و مشخصات ويسكوزيته دماي پايين دست يافت.

 

3. خواص روان‌كننده‌ها ونقش افزودني‌ها

بعضي از خواص مهم و ضروري براي كارايي و عملكرد رضايت‌بخش روان‌كننده‌ها به شرح زير مي‌باشد.

1. فراريت پايين تحت شرايط عملياتي، فراريت، و يك روغن روان‌كننده فقط به نوع انتخاب روغن پايه نفتي براي يك نوع خاصي از خدمات بستگي دارد و نمي‌توان آن را با مواد افزودني بهبود داد.

1. خواص مناسب براي سيال در بازة دمايي مورد استفاده. خواص سيال به طور عمده به انتخاب نوع پايه روغن بستگي دارد. هر چند اين خواص را مي‌توان با استفاده از كاهش دهنده‌هاي نقطة ريزش و يا بهبود دهنده‌هاي ويسكوزيته ارتقا داد.
2. پايداري بالا و يا توانايي حفظ خواص مورد نظر براي يك بازة زماني مشخص تا حدودي به نوع پايه روغن بستگي دارد. اما مواد افزودني هم در تعيين خواص مؤثر هستند. به علاوه، پايداري روان‌كننده‌ها به محيطي كه در آن كار مي‌كنند نيز بستگي دارد. عواملي از قبيل دما، توانايي اكسيدشدن، و آلودگي توسط آن و يا باقي‌ماندة سوخت حاصل از احتراق ناقص، و اسيدهاي خورنده عمر مفيد روان‌كننده‌ها را كاهش مي‌دهند. در اين حالت افزودني‌ها سهم عمده‌اي در ارتقاي كيفيت و افزايش عمر مفيد روان‌كننده‌ها ايفا مي‌كنند.
3. سازگاري با ديگر مواد موجود در سيستم مانند كاسه‌نمد، بلبرينگ‌ها، صفحه‌كلاج و … نيز ممكن است تا حدودي متأثر از نوع روغن پايه نفتي باشد. اما افزودني‌هاي شيميايي بيشترين تأثير را در اين مورد دارند.

افزودني‌ها را مي‌توان به عنوان موادي كه در به وجود آوردن خواص جديد روغن‌هاي روان‌كننده نقش دارند به چند دستة مهم تقسيم كرد. هدف از معرفي آن‌ها ارائة توضيح كامل در مورد علم مربوط به اين مواد نيست. بلكه هدف تنها ارائة يك ديد كلي، هم در زمينة شيمي و هم در زمينة نحوة عملكرد آن‌ها مي‌باشد.

افزودني‌هاي پايه به روغن‌هاي روان‌كنندة موتور در ادامة مقاله مورد بررسي قرار خواهند گرفت.

كاهش‌دهنده‌هاي نقطة ريزش

اين كاهش‌دهنده‌ها از ماسيدگي روغن در دماهاي پايين جلوگيري مي‌كند. اين پديده به دليل كريستال شدن مواد پارافيني مومي است كه در برش‌هاي نفت خام وجود دارد. براي دستيابي به نقطة ريزش پايين طي پالايش در فرايندي به نام موم‌زدايي، موم موجود در روغن را كه در دماهاي بالا جامد است جدا مي‌كنند. جداسازي كامل موم‌ها از روغن بازده اقتصادي آن را كم مي‌كند. بنابراين براي كامل كردن اين فرايند از افزودني‌هايي استفاده مي‌شود كه نقطة ريزش روغن را كاهش مي‌دهند.

 

بهبود دهنده‌هاي ويسكوزيته

همان طور كه قبلاً گفته شد، شاخص ويسكوزيتة يك روغن به وسيلة به كار گيري نوع خاصي از مواد بهبود مي‌يابد كه خواص ويسكوزيته در برابر دما را افزايش مي‌دهد. در دماهاي بالا مشخص مي‌شود كه شاخص ويسكوزيتة روغن روان‌كننده بهبود يافته يا خير. اين امر را مي‌توان از طريق كاهش شيب خطوط در نمودارهاي ويسكوزيته دماي استاندارد ASTM تشخيص داد.

بهبود دهنده‌هاي وسيكوزيته عموماً پليمرهاي قابل حل در روغن با وزن مولكولي بين 10000 تا 1 ميليون هستند. مولكول‌هاي پليمري بعد از انحلال در روغن به وسيلة مولكول‌هاي روان‌كننده پر مي‌شوند. حجم اجزاء بزرگ شده مقدار تأثير هر پليمر در افزايش ويسكوزيته را نشان مي‌دهد. دماهاي بالاتر باعث افزايش بيشتر حجم پليمر و تأثير بيشتر پليمر در «غلظت» روغن است. از اين رو روغن در دماهاي بالاتر عموماً كمتر آبكي شدن تمايل دارد.

كاركرد اين پليمرها به پايداري در مقابل شكستن، مقاومت در برابر برش‌هاي مكانيكي، و پايداري گرمايي و شيميايي آن‌ها بستگي دارد. اين موارد براي ارتقاي ويسكوزيته مورد توجه قرار مي‌گيرد. به عنوان مثال، پايداري در مقابل شكست اين پليمرها با افزايش وزن مولكولي كاهش مي‌يابد. كاهش در شكسته شدن پليمرها در افزايش ويسكوزيتة روغن تأثيرگذار است. از طرف ديگر، با افزايش وزن مولكولي همان نوع پليمر، غلظت روغن افزايش مي‌يابد.

بايد نوعي تعادل بين اين دو خاصيت به وجود آورد كه با در نظر گرفتن پايداري در مقابل شكست روغن در شرايط واقعي كار موتور، مقدار ويسكوزيتة مورد نياز تعيين مي‌گردد.

 

افزودني‌هاي ضد فرسايش

ساييدگي يا فرسايش، از بين رفتن فلز در اثر تغيير فاصلة بين سطوحي است كه مرتباً روي هم حركت مي‌كنند. اگر اين روند ادامه پيدا كند، باعث كاركرد بد تجهيزات مي‌شود. از بين عوامل اصلي فرسايش فلز مي‌توان به تماس بين دو فلز، حضور يك مادة ريز ساينده، و هجوم اسيدهاي خورنده به سيستم اشاره كرد.

تماس فلز با فلز را مي‌توان با اضافه كردن تركيبات ورقه‌اي (فيلمي) شكل از بين برد. اين تركيبات از طريق جذب فيزيكي يا واكنش شيميايي از سطح فلز محافظت مي‌كنند. دي‌تيوفسفات روي به طور گسترده‌اي براي اين منظور استفاده مي‌شود. از ديگر افزودني‌هاي مؤثر مي‌توان به مواد حاوي فسفر، گوگرد، يا تركيبات اين دو اشاره كرد.

فرسودگي و سايش فلزات را مي‌توان از طريق پاكسازي (تصفيه) هواي ورودي به موتور و تصفية روغن در حال گردش در موتور كاهش داد.

اسيدهاي تشكيل شدة موجود در محصولات حاصل از احتراق منجر به فرسايش فلزات مي‌گردند. اين نوع فرسايش را مي‌توان با استفاده از مواد افزودني با خاصيت قليايي از قبيل پنتان و سولفونات‌ها برطرف كرد.

 

4. افزودني‌هاي جلوگيري كننده از اكسيد شدن و خوردگي

ضد اكسيد شونده‌ها در روغن از اكسيداسيون آن در معرض اكسيژن جلوگيري مي‌كنند. اين مواد راديكال‌هاي آزاد را با شكستن زنجيره‌ها نابود مي‌كنند يا بر روي پراكسيدهاي درگير در مكانيسم اكسيد شدن تأثير مي‌گذارند. از ميان پر كاربردترين آن‌ها مي‌توان به گونه‌هاي فنولي يا دي‌تيو فسفات‌هاي روي اشاره كرد.

خوردگي قطعات فلزي بيشتر به دليل واكنش با اكسيدهاي قطعات فلزي است. اين اسيدهاي هم از محصولات احتراق ناقص محفظة احتراق در هنگام كار موتور توليد مي‌شوند و هم از اكسيد شدن روغن روان‌كننده. ضد اكسيد شونده‌ها آشكارا اين تمايل را كاهش مي‌دهند. دترجنت‌ها مي‌توانند خوردگي قطعات را توسط خنثي كردن اسيدها كاهش دهند. از ديگر ضد اكسيد شونده‌ها مي‌توان به دي‌تيو فسفات‌هاي روي اشاره كرد كه نه تنها خاصيت ضد زنگ دارند، بلكه يك لاية محافظ روي قطعات به وجود مي‌آورند. اين لايه از تماس مستقيم اسيد با قطعات جلوگيري مي‌كند.

 

منبع:

http://www.lubrizol.com

http://www.lubrizol.com

Encyclopedia of chemical technology (Kirk othmer, 3rd edition, volume 17)

www.chemgiude.ca.uk

www.Chemlocud.com

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش اول

چكيده

امروزه به دليل كاربرد زياد روغن‌هاي صنعتي، شيوه‌ها و روش‌هاي جديد براي بهبود كيفيت خواص روان‌كننده‌ها به كار برده مي‌شود. در گذشته فرايندهاي توليد روان‌كننده‌ها به چند روش خلاصه مي‌شد. امروزه به دليل دستيابي به فناوري‌ها و مواد جديد، تحولاتي در فرايندهاي سنتي توليد روغن صورت گرفته است. از جمله اين فناوري‌ها و مواد مي‌توان به مواد افزودني جديد، بهبود دهنده‌هاي خواص ويسكوزيته، و جلوگيري‌كننده‌ها اشاره نمود. در اين مقاله ابتدا فرايندهاي سنتي، و در ادامه فرايندهاي جديد توليد روان‌كننده‌ها شرح داده شده‌اند. سپس به روش‌هاي توليد و خواص مواد افزودني بهبود‌دهندة روان‌كننده پرداخته‌ايم.

 

1. مقدمه

كاركرد و وظيفة اصلي روغن‌هاي روان‌كننده كاهش اصطكاك، انتقال گرما، و جلوگيري از آلودگي است. طراحي روان‌كننده‌اي كه بتواند وظايف فوق را با هم انجام دهد، كار بسيار پيچيده‌اي مي‌باشد. اين كار نيازمند دقت زياد در ايجاد تعادل بين خواص پايه‌هاي نفتي و خواص مواد افزودني است كه براي بالا بردن كارايي روان‌كننده به كار مي‌روند. اين مقاله اطلاعات كلي از همة فاكتورهاي مؤثر در يك روان‌كنندة خوب را در اختيار مي‌گذارد.

 

2. پاية روغن‌هاي روان‌كننده

روغن‌هاي روان‌كننده معمولاً از يك سيال پايه كه اغلب منشأ نفتي دارد تشكيل شده‌اند كه با مواد افزودني شيميايي بركيب شده است. مواد افزودني براي ارتقاي خصوصيات سيال پاية نفتي به كار مي‌روند. سيال‌هاي پايه را مي‌توان از دو منبع عمده به دست آورد.

1. مواد حاصل از پالايش نفت خام

1. مواد مصنوعي كه از تركيبات تقريباً خالص تشكيل شده و داراي خواص روان‌كنندگي مناسبي هستند.

پاية نفتي روغن

نفت خام از طريق حفر چاه‌هايي در پوستة زمين به عمق حدود 5 مايل به دست مي‌آيد. نفت خام مرتباً تحت فشار بالايي همراه با مخلوطي از گازها به سطح زمين مي‌آيد. گاز را از نفت جدا كرده و براي جداسازي مايعات فرارتر استفاده مي‌كنند. اين گازها گاز طبيعي (گاز مايع) را تشكيل مي‌دهند. گاز خشك به عنوان سوخت به فروش مي‌رسد يا به زير زمين برگشت داده مي‌شود تا فشار سفرة نفتي را حفظ كند. با اين كار ميزان بهره‌وري نفت خام بيشتر مي‌شود.

نفت خام داراي انواع گوناگوني است با تركيباتي با رنگ‌هاي مختلف؛ از روشن تا تيره و سياه مانند آسفالت جامد. نفت خام مخلوط پيچيده‌اي است كه حاوي هيدروكربن‌هاي مختلف با زنجير يك تا 15 كربني و گاهي حتي بيشتر. محدودة نقطة جوش اين تركيبات با افزايش تعداد اتم‌هاي كربن نيز افزايش مي‌يابد.

تركيبات	دماي جوش تقريبي (ºC)
گاز طبيعي	كمتر از 20
گاز مايع (گازولين)	30 تا 200
ديزل و سوخت خانگي	200 تا 350
روغن‌هاي روان‌كننده و سوختهاي سنگينتر	بيش از 350

مواد آسفالتي سنگينتر توانايي تبخير ندارند و هنگامي كه در دماهاي بالاتر از دماي نرمال تقطير گرم كنند، تجزيه مي‌شوند. در اين حالت مولكول‌هاي آن‌ها به اشكال گاز، گاز مايع، سوخت‌هاي سبك يا تركيبي متشكل از مولكولهاي با وزن‌هاي مولكولي بالا شكسته مي‌شوند.

نفت خام همچنين داراي مقادير مختلفي از تركيبات حاوي گوگرد، نيتروژن، اكسيژن، فلزاتي مانند واناديوم و نيكل، آب، و نمك است. تمام اين مواد در طول فرايند پالايش يا فرايندهاي توليد بعدي مي‌توانند مشكل‌ساز شوند. كاهش مقدار اين مواد و يا حذف آن‌ها از نفت خام هزينه‌هاي پالايش را افزايش مي‌دهد.

اولين قدم در پالايش نفت خام معمولاً نمك‌زدايي است. به دنبال آن گرم كردن نفت خام در كوره‌ها باعث تبخير جزئي نفت خام مي‌شود. مخلوط نفت داغ و بخار وارد برج تقطير مي‌شود كه در فشاري كمي بالاتر از فشار اتمسفر كار مي‌كند. اين برج نفت خام را به گروه‌هايي از هيدروكربن‌ها بر اساس نقطة جوششان جدا مي‌كند. پسماند سياه سنگين از انتهاي برج اتمسفري خارج مي‌شود.

از آنجايي كه پسماند تمايل به تجزيه‌شدن در دماهاي بالاتر از 700 درجة فارنهايت دارد، برش‌هاي با نقطة جوش بالاتر مانند (روغن‌هاي روان‌كننده) را بايد در برج تقطير خلأ و جداگانه به دست آورد. فشار بسيار پايين اين برج به طور كاملاً محسوس نقطة جوش نفت خام و تركيبات داخل آن را كاهش مي‌دهد. مواد انتهايي برج خلأ براي تهية آسفالت يا انجام عمليات بيشتر و تهية مواد سبكتر استفاده مي‌شوند.

روغن‌هاي روان‌كنندة نفتي در واقع قسمتي از نفت خام با نقطة جوش بالا هستند كه پس از جداسازي تمام تركيبات سبكتر، در نفت خام باقي مي‌مانند. آن‌ها از نفت‌هاي خام مختلفي به دست مي‌آيند كه از نقاط مختلف جهان استخراج مي‌شود. خصوصيات اين نفت‌ها بسيار متفاوت است. به عنوان مثال پيچيدگي يك روغن روان‌كنندة نفتي به علت وجود ايزومرهاي گوناگون و يا تركيبات مختلفي است كه يك هيدروكربن با تعداد اتم‌هاي كربن مشخص مي تواند داشته باشد. يك مولكول پارافيني با 25 اتم كربن كه جزء اصلي يك روغن روان‌كنندة معمولي است، داراي 52 هيدروژن است و مي تواند حدوداً 37 ميليون ايزومر داشته باشد.

همچنين با به حساب آوردن تركيبات نفتني و آروماتيك با 25 اتم كربن، كه هر كدام تعداد زيادي ايزومر دارند، اين گوناگوني افزايش مي‌يابد. اين امر سبب متفاوت بودن خواص فيزيكي و كيفيت عملكرد پايه‌هاي روغني حاصل از نفت‌هاي خام مختلف مي‌شود.

توليد مواد پاية روغني از نفت خام نيازمند يك سري فرايندهاي حذفي (كاهش) براي جداسازي تركيبات نامطلوب است تا پاية روغني، خواص و كيفيت مطلوب را به دست آورد. به طور كلي اين فرايند شامل 5 مرحلة زير است

 

1. تقطير خلأ

برج خلأ كه پسماند برج اتمسفريك را به يك سري از برش‌هاي نفتي با جرم مولكولي متفاوت يا ويسكوزيته‌هاي متفاوت از 100-90 تا 500 neutral جدا مي‌كند. (عدد neutral ويسكوزيتة مخلوط در 100 درجة فارنهايت است.) پسماند برج شامل مواد سبك است كه قبل از ورود به واحد استخراج بايد از مواد آسفالتيني و رزين‌ها جدا شود.

2. استخراج

استخراج از طريق مايع (furfural) تركيبات آروماتيك را از تركيبات غير آروماتيك جدا مي‌كند. به عبارت ساده‌تر، در اين فرايند فرفورال با خوراك ورودي مخلوط مي‌شود به مخلوط اجازه داده مي‌شود تا به دو فاز مجزا تقسيم شود. Raffinate و استخراج دو لاية جداسازي شده و حلال را از هر فاز بازيافت مي‌كنند.

فاز استخراج حاوي مقدار زيادي آروماتيك است. فاز raffinate حاوي مقدار زيادي هيدروكربن‌هاي پارافيني است. فرايند استخراج خواص گرمايي و پايداري در مقابل اكسيداسيون را در مقايسه با پاية روغن قبل از فرايند افزايش مي‌دهد. علاوه بر اين خواص ويسكوزيته در برابر دما را نيز بهبود مي‌بخشد كه نشانگر ويسكوزيتة بالاتر مي‌باشد.

برای رفتن به بخش دوم کلیلک کنید