انواع روانکارهای صنعتی

oil barrels 900x300

آشنایی با روغن صنعتی

  روغن های صنعتی، روانکارهایی هستند که از ترکیب انواع روغن پایه و مواد افزودنی خاص بستگی به نوع کاربرد آنها، تولید و عرضه می گردند. اینگونه روانکارها، در صنایع مختلف مانند نفت، گاز، پتروشیمی، سیمان، فولاد، لاستیک، معادن، نیروگاهی و … مورد استفاده بوده که طیف وسیعی از کاربردها از جمله روغن های دنده   (PAO, PAG, Mineral) ، کمپرسور هوا و تبریدی، هیدرولیک متداول، انواع هیدرولیک ضد آتش، توربین و لاستیک، انتقال حرارت، نورد فولاد ومس و ... را در بر می گیرد.

    از ویژگی های یک روغن صنعتی مطلوب بستگی به نوع کاربرد، می توان به ویژگی های اساسی آن از جمله مقاومت بالا به تشکیل کف،بازدارندگی در مقابل سایش، شاخص ویسکوزیته بالا و غیره اشاره نمود. استفاده از افزودنی های بسیار مرغوب بین المللی و نیز روغن پایه مناسب با توجه به کاربرد خاص آن روانکار، موجب می گردد همراه با فرمولاسیونی مناسب، سیستم های انتقال حرارت، سیستم های مرکزی روانکاری، کمپرسورهای هوا و تجهیزات صنعتی و … عملکردی بهینه و طول عمر بالاتری داشته باشند. اگر هدف شما آشنایی با روغن صنعتی می باشد به طبقه بندی روغن های پایه در ادامه مقاله توجه ویژه داشته باشید. 

طبقه بندی روغن های پایه براساس استاندارد API

   در راستای نیاز به آشنایی با روغن صنعتی، بایستی عنوان نمود که روغن پایه، نوعی ماده اولیه مورد استفاده در تولید روانکارهای صنعتی است که به روش پالایش نفت خام (روغن پایه مینرال) و یا از طریق سنتز شیمیایی (روغن پایه سنتتیک) تولید شده و دارای ساختار هیدروکربنی می باشد. در مورد روغن های پایه  مینرال، از طریق حصول برش روغنی  از پالایشگاه های نفت خام، این محصول به عنوان ماده اولیه واحدهای روغن سازی به پالایشگاه های تولید روغن پایه، ارسال و تحت عملیات خاصی به تولید روغن پایه منجر می گردد. انجمن نفت آمریکا  به طبقه بندی روغن های پایه بر اساس خواص فیزیکی، شیمیایی و مشخصات آنها در قالب پنج گروه مجزا اقدام نموده است.

    سه گروه اول از طبقه بندی مذکور، روغن های پایه حاصل از پالایش نفت خام هستند که در بین آنها روغن های پایه گروه III گروهی است که بیشترین میزان فرآیند بر روی آن انجام گرفته است. روغن پایه گروه III دارای بالاترین عملکرد در میان روغن های معدنی حاصل شده از نفت خام  می باشد. روغن های گروه IV سنتتیک (پایه PAO) بوده و به روش شیمیایی ساخته می شوند. شایان ذکر است روغن های پایه گروه III که به روش هایدروکراکینگ شدید و یا هایدروایزومریزاسیون تولید می گردند، خواصی بسیار نزدیک به روغن های گروه IV دارند. استرها، گلایکول ها، نفتنیک ها و سایر روغن های پایه که مشخصات آنها مطابق چهار گروه اول نمی باشد، جزء گروه V این طبقه بندی محسوب می شوند.

روغن های پایه نفتنیک از منابع نفت خامی تولید می گردند که فاقد مواد پارافینی بوده و دارای درصد بالایی از مواد نفتنیک (حلقه های اشباع ) باشند. تنها از چند میدان نفتی در جهان می توان نفت خام نفتنیک استخراج نمود که روغن پایه حاصل از پالایش آنها نیز پایه پارافینیک می باشد.

جدول مقایسه ای گروه های روغن پایه به شرح ذیل ارائه گردیده است:

BaseOilClassTable

در کنار روغن های پایه متعلق به گروه های I تا III در جدول فوق، روغن های سنتتیک نیز به شرح ذیل وجود دارند:

– روغن‎های استری                                                                                               

– فسفات استرها                                              

– هیدروکربن‎های سنتز شده                                            

– پلی آلفااولفین ها                                                                          

– روغن‎های سیلیکونی         

– پرفلورئورو پلی اتر و …

با توجه به طبقه بندی فوق در مبحث آشنایی با روغن صنعتی، در ادامه برخی از خصوصیات و ساختارهای شیمیایی انواع روغن های پایه سنتتیک به اختصار مورد اشاره قرار گرفته است:

پلی آلفا اولفین ها: شناخته شده ترین نوع روغن پایه سنتتیک با بیشترین کاربرد هستند. ساختار شیمیایی آن شبیه روغن های پایه مینرال بوده و از طریق پلیمریزاسیون آلفا اولفین ها بدست می آیند.نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیک در شکل ۱ آمده است. 

Alpha-Olefin

شکل ۱ – ساختار نمونه PAO

پلی آلکیلن گلایکول ها: این نوع روغن پایه سنتتیک از روش اکسیداسیون اتیلن و پروپیلن بدست می آید. از مشخصات بارز این محصولات، می توان به تحمل پذیری فشار بالا بدون استفاده از افزودنیهای EP اشاره نمود.

نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیک در شکل ۲ آمده است.  

PAG base oil

شکل ۲ – ساختار نمونه PAG

استرها: این گروه به واسطه واکنش بین الکلها و اسیدها در مجاورت آب بوجود می آیند. یکی از مهمترین ویژگی های شاخص این نوع روغن می توان به مقاومت بالا در دماهای بسیار زیاد و یا کم اشاره نمود. نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیک در شکل ۳ آمده است. 

POE base oil

شکل ۳ – ساختار نمونه POE

سیلیکونها: این دسته از روغن های پایه سنتتیک از گروه پلیمرهای غیر آلی بوده  و بدلیل داشتن زنجیره های بلند در ساختار شیمیایی، یک سیلیکون الاستومر را ایجاد کرده که از مزایای آن می توان به پوشش طیف دمایی وسیع از -۷۳ درجه سانتیگراد تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد اشاره نمود. نمونه ای از ساختار شیمیایی این نوع روغن پایه سنتتیک در شکل ۴ آمده است. 

silicone base oil

چرا روغن سنتتیک؟

می دانیم که هدف خواننده محترم از مطالعه این مقاله، آشنایی با روغن صنعتی است. روانکارهای سنتتیک درحالی توسعه یافتند که در کاربردهای مدرن امروزی، بسیاری از خواص روغن های مینرال فاقد کیفیت لازم بودند. این روغن ها در فرآیند پیچیده پتروشیمی از مواد اولیه شیمیایی (غیر نفتی) طراحی و تولید می گردند.

بعنوان مثال در تکنولوژی های جدید این نوع روانکارها با توجه به پارامترهای ذیل، کاربرد بسیاری دارند: نقطه ریزش بسیار پایین، شاخص گرانروی بالا، رفتار گرانروی عالی در شرایط مرزی در برودت های سخت و نقطه اشتعال بالا و گاهاً ضد آتش بودن، در حالی که در تمامی پارامترهای فوق، مؤید عدم پاسخگویی روغن های مینرال در شرایط خاص است. 

علاوه بر این، روغن های سینتتیک در طبقه بندی API  در گروه های  V, IV  قرار می گیرند. نزدیکترین گروه سنتزی به روغن های مینرال، روغن های پلی آلفا الفین PAO هستند. در ساختار مولکولی PAO یک گروه آلکیل در زنجیره پلی اتیلن دائما تکرار شده است. متناسب با جرم مولکولی پلیمر و گروه آلکیل، گونه های متنوع PAO طراحی می گردد که هریک دارای خواص فیزیکی شیمیایی متفاوت خواهند بود. گروه API V شامل همه روغن های سنتزی به غیر از PAO ها هستند.

مزایای روغن پایه های سنتتیک در مقایسه با نوع مینرال

روغن‎های سینتتیک از بسیاری جهات بر روغن‎های مینرال برتری دارند که مهمترین ویژگی‎های آنها در مبحث آشنایی با روغن صنعتی عبارتند از:

–           نقطه ریزش پایین

–           فراریت کم (میزان تبخیر پذیری کاهش می یابد)

–           ارتباط گرانروی- دمای مطلوب

–           پایداری بالا در برابر پیرشدن (Ageing)

–           نقطه اشتعال بالا

–           مقدار خاکستر کم

–           مقاومت در برابر اکسیداسیون

شیوه متداول طبقه بندی گرانروی روغن های صنعتی

    مقاومتی که روغن نسبت به جاری شدن از خود نشان می دهد، گرانروی یا ویسکوزیته نامیده می شود. این ویژگی روغن، با دما تغییر یافته و هرچه روغن گرم تر شود گرانروی آن کمتر و فیلم روغن نازک تر می گردد. گرانروی روغن های صنعتی معمولا در دماهای ۲۰، ۴۰ و ۱۰۰ درجه سانتیگراد اندازه گیری می شود. در گذشته، تولیدکنندگان بر آن بودند تا روشی استاندارد برای شناسایی انواع روغن ها جهت تسهیل انتقال مفاهیم فنی و تجاری ابداع نمایند. در حقیقت هدف از طبقه بندی درجات ویسکوزیته بر اساس ISO، ایجاد روشی برای اندازه گیری ویسکوزیته بوده تا همه عرضه کنندگان، طراحان تجهیزات و … استاندارد مشترک برای طراحی یا انتخاب روغن صنعتی مورد نظر داشته باشند.  بر اساس تحقیقات صورت گرفته، بهترین دما برای طبقه بندی روانکارهای صنعتی و تعریف ویژگی های روانکارها، دمای ۴۰ درجه سانتیگراد است. این درجه بندی در نتیجه، بر پایه ویسکوزیته کینماتیک محصول در ۴۰ درجه سانتیگراد  بوده و در نهایت با توجه به  استاندارد تعیین شده، میزان تغییرات ویسکوزیته کینماتیک روانکار صنعتی از%۱۰ از میزان متوسط درجه بندی مذکور تجاوز ننماید. امیدواریم در زمینه آشنایی با روغن صنعتی اطلاعات مفیدی را بدست آورده باشید.