تاریخچه روغن (روانکارهای خودرو و صنعتی )

مروری اجمالی بر سیر تکاملی روغن

SHAPE \* MERGEFORMAT SHAPE \* MERGEFORMAT سیر تکاملی تکنولوژی روانکاری با آغازی آرام به بیش از 3000 سال قبل باز می گردد. در ابتدا روانکاری با روغن و چربی های

حیوانی شروع شد و سپس بآرامی با روغن های پایه نفتی ادامه یافت. نسل بسیاری از فرآیندهای پالایش یافته کنونی، بهبود یافته محصول هدیه طبیعت می باشند. در اوایل پروسه هایی همچون اسید زنی و استخراج با حلال جهت بهبود کیفیت روغن های پایه با حذف برخی یا بسیاری از مولکول های زاید از نفت آغاز گردید. بعدها در فرآیندهایی مانند هیدروتریت، هیدروکراک کاتالیزوری، واکس گیری کاتالیزوری و روش تلفیقی هیدروایزومریزاسیون واکس، مولکول روغن های پایه به مولکول های با خاصیت روان کنندگی با کیفیت بهبود یافته تبدیل گردیدند. مخصوصاً در روش تلفیقی هیدروایزومریزاسیون، واکس به روغن پایه ای با ناخالصی بسیار کم و نوعاً شبیه به آب تبدیل می گردند. در حال حاضر حدود یک سوم از روغن های پایه تولید شده در سراسر شمال امریکا از چنین کیفیت بالایی برخوردار می باشند. نگاه به آینده روندی است رو به رشد، که بسوی تولید روغن های پایه با خلوص بالا، شاخص گرانروی بالا، کاهش میزان تبخیر و طول عمر بالا از خود تمایل نشان می دهد. در آینده تفاوت بین پروسه های سنگین روغن های معدنی و قدیمی با روغن های سنتتیک بطور نا محدودی ادامه خواهد داشت.

فرآیندهای اولیه روغن های پایه

در مراحل اولیه طول عمر انسان، چربی های حیوانی بعنوان روان کننده مورد استفاده قرار می گرفتند. کتیبه های باستانی که قدمت آنها به 1400 سال قبل از میلاد باز می گردد، نشان میدهد که جهت روانکاری چرخ ارابه ها و کالسکه ها از چربی گاو وگوسفند (پیه) استفاده می شده است. حدود 3000سال بعد تغییرات خیلی کوچکی انجام شد که گاهاً روغن بعضی از حیوانات عجیب و غریبی همچون نهنگ ها نیز کاربرد داشته اند. در سال 1852 برای اولین بار از روغن های پایه نفتی استفاده گردید. آنها در ابتدا بصورت گسترده پذیرفته شده نبودند زیرا نمایش خوبی همچون بسیاری از روغن های پایه حیوانی از خود ارائه ندادند. نفت خام روان کنندگی خیلی خوبی از خود نشان نمی داد. در آن زمان منحنی آموزش صنعت نفت دارای شیب تند نزولی بود. اما تقاضای مالکیت خودروها دارای رشد بود و بدنبال آن تقاضا برای روان کنندهای بهتر. بزودی سازندگان روان کنندها دریافتند که نفت خام می تواند از بهترین روان کنندها باشد. سپس آنها نفت خام را توسط پالایش در تقطیرهایی محدود، به برش هایی با ویسکوزیته هایی مختلف تبدیل نمودند. در سال 1923 انجمن مهندسین موتوری امریکا ویسکوزیته ی روغن های موتوری را به سه دسته ی سبک، متوسط و سنگین تقسیم بندی نمود. روغن های موتوری هیچگونه ادتیوی نداشتند و در هر 800- 1000 مایل تعویض می شدند. در سال 1920 بیشتر تولیدکنندگان، بمنظور بهبود کارآیی روغن های پایه شان اقدام به پردازش آنها نمودند. پردازش در سه دسته عمومی زیر تقسیم بندی شدند:

1- خاک رس؛ جهت جذب و حذف برخی از ترکیبات زاید روغن های پایه نفتی از پودر خاک رس استفاده می شد. این ترکیبات زاید معمولاً شامل ترکیبات آروماتیک و ترکیبات بسیار قطبی مانند گوگرد و نیتروژن بود.

2- اسید زنی؛ اسید سولفوریک غلیظ را جهت حذف ترکیبات زاید با روغن پایه واکنش داده سپس لجن تولیدی را حذف می نمودند. اگرچه این روند جهت پالایش روغن موثر می باشد ولی صرفه اقتصادی ندارد. این تکنولوژی به دلیل ایجاد نگرانی های زیست محیطی در ارتباط با اسید و لجن عملاً از شمال امریکا حذف گردید و کاربرد ندارد.

3- استفاده از SO2؛ پروسه استخراج اولیه SO2حذف ترکیبات زاید در روغن پایه توسط استفاده از حلالی قابل بازیافت می باشد. متاسفانه حلال بسیار سمی بود. اگر چه این روش نیز عملاً از رده خارج شد ولی باعث تحکیم جایگاه موسوم به استخراج توسط حلال گردید.

پالایش توسط حلال

با استفاده از حدود 1930 نوع حلال مختلف، تکنولوژی ماندگار بهبود عملکرد روغن پایه با کاربردی نسبتاً امن و با قابلیت بازیافت حلال، دریچه جدیدی بر روی تهیه و پالایش روغن های پایه باز نمود. امروزه اکثر تولیدکنندگان روغن های پایه در جهان هنوز از این فرایند استفاده می کنند. در حال حاضر حدود دو سوم روغن های پایه تولید شده در شمال امریکا از این روش تهیه می گردند. روغن های پایه پالایش شده توسط حلال، معمولاً روغن پایه گروه I نامیده می شوند که دارای کمتر از 90% ترکیبات اشباع و کمتر از 10% ترکیبات آروماتیک و بیش از 300ppm گوگرد می باشند. جدول شماره 1 تعریف همه گروههای روغن پایه توسط موسسه نفت امریکا (API) را نشان می دهد.

گروه V شامل همه روغن های پایه بجز گروههای I- IV می باشد(روغن های بی رنگ و به غیر از روغن های سنتتیک PAO ) حلالها و تجهیزات مورد استفاده جهت پالایش روغن های پایه توسط حلال، در طول زمان تکامل یافته اند اما استراتژی اساسی آنها تا سال 1930 تغییر نکرد. دو مرحله اساسی پردازش عبارتند از : 1- حذف ترکیبات آروماتیک به کمک استخراج با حلال 2- حذف واکس توسط سرمایش و رسوب آن در حضور یک نوع حلال متفاوت دیگر. بمنظور بهبود کیفیت روغن، آروماتیک ها توسط حلال استخراج، حذف می گردند و وجود آنها باعث افت کیفیت روغن های پایه می شود زیرا آنها در زمره ترکیبات فعال در محدوده طبیعی جوش روغن های پایه می باشند. اکسیداسیون آروماتیک ها می تواند شروع یک واکنش زنجیره ای باشد که می تواند به طرز چشمگیری باعث کاهش طول عمر مفید یک روغن پایه گردد.

ویسکوزیته یک روغن پایه دارای ترکیبات آروماتیک، پاسخ نسبتاً ضعیفی در مقابل دما از خود نشان می دهد. روان کنندها اغلب جهت بهبود ویسکوزیته ای که به اندازه کافی در آب و هوای سرد کم، و در آب و هوای گرم و در شرایط کار سخت بتواند یک لایه نسبتاً ضخیم ایجاد نماید، طراحی گردیده اند. بنابر این هنگامیکه در هوای سرد و هوای داغ کارکرد روغن مورد نیاز است، حتی یک واکنش کوچک روغن به تغییرات دما مطلوب می باشد. واکنش روغن به این تغییرات دمایی شاخص گرانروی نامیده می شود. شاخص گرانروی بالاتر نشاندهنده یک عکس العمل مطلوب و کمتر نسبت به دما می باشد. در مقابل بسیاری از روغن های توربین دارای شاخص گرانروی پایین می باشند. انتخاب نوع مناسب روغن پایه کلید برخورداری از این مشخصات می باشد زیرا ادتیو روغن های توربین، بطور معمول همکاری مثبتی در جریان شاخص گرانروی فرمولاسیون ندارند. ترکیبات آروماتیک خوراک نفت خام به ستون حلال اکستراکتور انتقال داده می شود و در آنجا توسط جریان معکوس با حلال در تماس خواهند بود. انتخاب عمومی حلالهای فورفورال، نرمال متیل پیرولیدین (NMP) و یا DUO-SOL TM می باشد امروزه فنل و دیگر حلالها به دلیل نگرانی های زیست محیطی بندرت مورد استفاده قرار می گیرند. استخراج توسط حلال بطور معمول منجر به حذف 50-80 درصد ناخالصی ها (آروماتیک، نیتروژن و گوگرد) می گردد. محصول بدست آمده از پروسه استخراج توسط حلال معمولاً رافینیت نامیده می شود. مرحله دوم، واکس زدایی توسط حلال می باشد. واکس جدا شده در پروسه واکس زدایی، روغن موجود در جعبه کارتر را در دماهای پایین از یخ زدگی محافظت می کند. جهت کاهش ویسکوزیته رافینیت و بمنظور بهبود میزان قدرت فیلتر شدن در دمای پایین، ابتدا آنرا توسط یک حلال رقیق می نمایند. حلال های بکار رفته جهت واکس زدایی عموماً شامل: متیل اتیل کتون(MEK)/تولوئن، MEK/متیل ایزو بوتیل کتون و یا بندرت پروپان می باشد. کریستال های واکس روغن رقیق شده در دمای 10- تا 20- رسوب کرده و سپس توسط عمل فیلتراسیون جدا می گردند.

ادتیوهای بهبود عملکرد

بیش از چندین دهه، فرایند پالایش توسط حلال تغییر محسوسی نداشت. عمدتاً به دلیل استفاده از ادتیوها، بهبود کیفیت روغن ها پایان یافته تلقی می گردید. آغاز استفاده گسترده از ادتیوها از سال1947 و از زمانی بود که API شروع به دسته بندی روغن های موتور (با توجه به شدت کارکرد) به دسته های سبک، متوسط و سنگین نمود. کارایی ادتیوها فقط جهت افزایش طول عمر روغن های متوسط و سنگین بود. روغن های موتور سبک فاقد ادتیو بودند و برای مدت زمان 80- 100 ساعت کارکرد غیر دشوار طراحی شده بودند. روغن های موتوری متوسط دارای ادتیوهای افزایش طول عمر اتومبیل های سواری بودند. روغن های موتوری سنگین از جمله کامیون ها و تجهیزات ساختمان سازی، دارای میزان بیشتری از ادتیو جهت افزایش طول عمر روغن موتور در شرایط کارکرد های خیلی سخت بودند. روغن های حاوی ادتیوهای پلیمری مولتی گرید معرفی شده در سال 1950، ابتدا جهت تسهیل در بهبود کارایی روغن در سرما و گرما و افزایش میزان شاخص گرانروی بکار گرفته شدند.

بیش از چندین دهه، صنایع روان کننده بشدت جهت بهبود کارایی عملکرد روغنهای پرداخت شده به ادتیوها تکیه زدند. فقط زمانی کیفیت روان کننده ها بهبود قابل توجهی یافت که شیمی ادتیوها ارتقاء یافت و این بعنوان یک استراتژی زمانی عملی بود که یک بهبود قابل توجهی در تکنولوژی روغن های پایه در دسترس بوده باشد.

تاریخچه روغن (روانکارهای خودرو و صنعتی )

مطالب مشابه :

طرح توجیهی بازیافت روغن سوخته

دستگاه زباله سوز - فارس

تاریخچه روغن (روانکارهای خودرو و صنعتی )

تحقیق درباره بازیافت پلاستیک

ساخت بيوديزل

بازیافت پلاستیک

انواع دستگاه شارژ گاز کولر

بازيافت زباله

جزوه روغن صنایع غذایی