X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

بررسى عملکلرد پمپهاى پیستونى محورى در مدارهاى

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

عمومی تر ین تعریفی که می توان برای هیدرولیک ارائه داد \” استفاده از مایع محدود برای انجام کار \” است . امری که قدما خصوصا مصریان از زمان های دور در صدد انجام آن بودند .اولین پمپ در این زمینه وسیله ای به نام مارپیچ ارشمیدس بود که لوله ای مارپیچ حول محوری چرخانده شده و مانند یک پمپ دستی عمل می کرد . در قرن هفده میلادی پاسکال دانشمند فرانسوی اصول هیدرولیک نوین را بنیان نهاد که همان قانون معروف پاسکال است .

            بررسى عملکلرد پمپهاى پیستونى محورى در مدارهاى هیدرولیکى

 

عمومی تر ین تعریفی که می توان برای هیدرولیک ارائه داد \” استفاده از مایع محدود برای انجام کار \” است . امری که قدما خصوصا مصریان از زمان های دور در صدد انجام آن بودند .

اولین پمپ در این زمینه وسیله ای به نام مارپیچ ارشمیدس بود که لوله ای مارپیچ حول محوری چرخانده شده و مانند یک پمپ دستی عمل می کرد . در قرن هفده میلادی پاسکال دانشمند فرانسوی اصول هیدرولیک نوین را بنیان نهاد که همان قانون معروف پاسکال است .

انواع سیستم های هیدرولیک :

هیدرودینامیک : در این سیستم از سرعت مایعات ( انرژی جنبشی ) جهت انتقال انرژی استفاده می شود ،مانند توربین های آب .

هیدرواستاتیک : در این سیستم از فشار مایعات ( انرژی پتانسیل ) جهت انتقال انرژی استفاده می شود ،مانند جک های هیدرولیک .

اجزای سیستم هیدرولیک :

۱ – تانک    

۲ – پمپ     

۳ – فیلتر     

۴- مصرف کننده ها  

۵ – شیر های کنترل  

۶ – لوله های رابط   

۷ – کولر    

۸ – انباره

وظیفه پمپ انرژی دادن به سیال است . ظرفیت پمپ مقدار روغنی است که در یک دور گردش شافت محرک پمپ ارسال می گردد که اگر در سرعت دورانی شافت ضرب شود ، دبی پمپ بدست می آید .

پمپ ها به دو نوع دبی ثابت و دبی متغیر تقسیم می شوند و از لحاظ ساختمانی به دو دسته گریز از مرکز و دورانی تقسیم می شوند .

پمپ های دورانی شامل پمپ های دنده ای ، پره ای و پیستونی می باشند . که در این سمینار به بررسی پمپ های پیستونی محوری می پردازم .

پمپ های پیستونی خود به دو دسته محور جک و ساچ پلیتی تقسیم می شوند . این پمپ ها شامل یک شافت ورودی محرک و یک صفحه به نام Swash plate ، پیستون ها و واحد روتور ( مجموعه سیلندر ) می باشند .

در پمپ های ساچ پلیتی ، ساچ پلیت روی شافت ثابت شده و باعث تبدیل حرکت دورانی ساچ پلیت به حرکت خطی پیستون ها می شود . بر اثر حرکت خطی پیستون داخل سیلندر ،عمل مکش و دهش صورت می گیرد .

در پمپ های پیستونی محور کج : مجموعه سیلندر ها نسبت به شافت محرک دارای زاویه می باشند و بر اثر گردش شافت مجموعه سیلندر و پیستون نیز به گردش در می آیند .

لازم به تذکر است که تعداد پیستون ها همواره فرد است که یکی از پیستون ها همواره در حالت خلاصی است و نیمی در حالت مکش نیمی در حالت دهش .

امروزه روش آنالیز روغن ماشین آلات یکی از روشهای موثر مراقبت وضیعت یا c.m است که برای کنترل قسمت های مهم ماشین نظیر موتور ، گیربکس ، سیستم هیدرولیک و بطور کلی قسمت هایی که درآن از روغن بعنوان روان کننده استفاده می شود بکار میرود . این روش از کارآیی بالایی برخوردار است ، بویژه برای ماشین آلات متحرک نظیر وسائط نقلیه سنگین جاده ای ، ماشین آلات عمرانی و تجهیزات نظامی چون تانکها ، چرخبالها و جنگنده ها بعنوان یک روش موثر شناخته شده است .

درواقع درروش آنالیز روغن ، از روانکار بعنوان یک منبع سرشار اطلاعات استفاده می شود . گردش روغن درداخل سیستم این امکان رابوجود می آورد تا آثار اتفاقات و یا تغییرات وضیعت سیستم به خارج از آن منتقل گردد . اطلاعات موجود درروغن باانجام آزمایشات مختلف که بر روی چند قطره ازآن صورت می پذیرد قابل استخراج می باشد . با مقایسه نتایج آزمایشات هر مرحله با مراحل قبل میتوان هرگونه تغییرات دروضیعت کار و سلامت دستگاه راشناسایی نمود .

الف ) راجع به خود روغن

مشخصات روغن مصرفی هر دستگاه بایستی دقیقا\” منطبق با ویژگیهای روغن تعریف شده آن دستگاه باشد. روغن مصرفی توسط طراح دستگاه ، متناسب بابار ، دما و دیگر کاری دستگاه تعریف می شود . هر گونه تخطی درمشخصات روغن مصرفی منجر به خسارت تدریجی و نامحسوس و یا سریع و محسوس خواهد شد .

با آزمایش نمونه روغن ازمشخصات موردنظیر اطمینان حاصل خواهد شد . معمولا روغن مورد آزمایش بدلیل مسائلی نظیر موارد ذیل فاقد شرایط لازم جهت مصرف خواهد بود :

        عدم وجود مواد افزودنی لازم

       عدم تطبیق ویسکو زیته

       آلودگی ( آب ، گرد و خاک –مواد دیگر )

مواد افزودنی ( additives )

معمولا روغن پایه که از نفت خام تهیه می شود فاقد ویژگیهای لازم جهت کار در دستگاه می باشد . به همین دلیل باتوجه به مورد مصرف روغن برای حصول به خواصی نظیر ضد زنگ ، ضد اکسید ، ضد کف و غیره موادی به روغن باید اضافه گردد که نوعا \” بخش قابل توجهی ازقیمت تمام شده روغنهای تولیدی راتشکیل می دهد . عدم وجود مواد افزودنی مورد نظر درروغن مصرفی عمدتا \” به دلیل ذیل می باشد :

       اشتباه درانتخاب روغن ( سهوا یاعدم آگاهی )

       فساد و ازدست دادن خاصیت بدلیل گذشت زمان و یا کار زیاد روغن

       تعمد و سوء استفاده ( خرید یا فروش روغن فاقد کیفیت )

       و یسکوزیته ( viscosity )

و یسکو زیته اولین و مهترین ویژگی مورد انتظار روغنهای مصرفی میباشد . هر گونه انحراف ازمیزان ویسکوزیته تعریف شده قطعا \” منجر به ایجاد خسارت سنگینی دردستگاه خواهد شد ، لذا پیوسته از صحت ویسکوزیته روغنهای مصرفی ماشین آلات بایستی اطمینان حاصل نمود . به این منظور هم روغن نو و هم روغن مصرف شده جهت ادامه استفاده مورد آزمایش غلظت قرارمی گیرد.

 

آلودگی ( contaminayion )

براساس تحقیقات بعمل آمده ، آلودگی روغن های مصرفی حتی روغن های نو ، یکی ازعوامل عمده استهلاک سیستم های هیدرولیک ، موتورها و دیگر تجهیزات می باشد .

منابع عمده آلودگی معمولا\” ناشی ازمحیط کارو دستگاه ، سیستم فیلتر ضعیف ، آب بندی ( sealing ) ضعیف و غیره میباشد . ازطریق آنالیز دوره ای روغن می توان پیوسته این عامل مخرب را کنترل نمود .

ب) راجع به ماشین

ازطریق آنالیز روغن فرایند پیچیده فرسایش رامیتوان درهر مرحله ازپیشرفت آن کنترل نمود . بااستفاده از مشخصات ذرات فرسایشی معلق درنمونه روغن می توان به نوع ، شدت ، محل و عامل عیب پی برد . بطور مثال بابررسی مقدار ذرات فرسایشی درنمونه روغن می توان رفتار ماشین رازیر نظر داشت و از چگونگی مرحله آب بندی ، دوره عمر طبیعی ، مرحله اولیه ایجاد عیب ، مرحله بحرانی عیب و نهایتا\” توقف آن آگاهی یافت . نتایج بررسی های بعمل آمده نشان داده که از طریق مراقبت وضعیت می توان ۹۰% موارد بروز عیب را در مرحله اولیه شناسایی نمود .

 

 

ذرات فرسایشی

سایش قطعات فلزی سبب تولید تعداد زیادی از ذرات بسیار ریز می گردد که توسط روانکار به خارج از سیستم حمل می شوند . این ذرات کوچک فلزی می توانند اطلاعات ذی قیمتی از اجزاء ماشین که درحال سایش راهستند بدست دهند . این ذرات رامی توان باروش های مختلفی نظیر اسپکترومتری spectrometry تشخیص داد . ( ذرات تا ۸ میکرون رامی توان بااین روش اندازه گرفت )  

برای درک مطلب و مقایسه ذرات به جدول زیرتوجه فرمایید :     

 ماده     میکرون

دانه نمک         100

موی انسان        70

آرد آسیاب شده           25

سلولهای قرمز خون       8

باکتری ۲

 

 

 

 

 

مقیاس میکرومتر

اندازه های ریز کلا \” روی مقیاس میکرومتر سنجیده می شود ، یک میکرومتر یامیکرون یک میلیونیم یک متریا ۳۹ میلیونیم یک اینچ می باشد . حدود دید انسان تقریبا \” ۴۰ میکرومتر است . ذراتی که بیشترین خسارت را به سیستم های روغنی یا هیدرولیک می زنند کوچکتراز ۴۰ میکرون اند بنابراین ذرات میکروسکپی هستند و با چشم غیر مسلح دیده نمیشوند .

عناصر

بیشترین عناصر آلوده کننده تشخیص داده شده در روغن عبارتنداز :

سیلکون ، آهن ، سرب ، مس ، آلومینیوم ، کروم ، مولیبدون ، قلع و سدیم .

که فلزات حاصل ازسایش هستند .مقدار بالای سیلیکون معمولا نشان دهنده گرد و غبار وارد شده به سیستم است و سدیم نیز نشان دهنده ورود آب و سیال خنک کننده است .

سدیم ، کلسیم ، روی ، فسفر ،مولیبدون ، مس و سیلکون درمواد افزودنی نیز وجود دارند .

عناصر فرسایشی فوق که درمتالوژی ساخت قطعات داخلی سیستم ها بکار رفته اند با آزمایش آنالیز طیف نشر اتمی(troscopy spec ) درمقیاس ( part per million ) ppm نشان داده می شوند.

بانمونه برداری دقیق روغن کارکرده و آزمایش صحیح و تحلیل درست ازنتایج نمونه ها توسط کارشناس مراقبت ، می توان از طریق بررسی روند فرسایش ذرات ، اقدامات زیر راعملی نمود :

۱-      بررسی نقاط نفوذ آلاینده ها

۲-      ادامه کارکرد روغن ویا تعویض آن روغن مناسب

۳-      جلوگیری از افزیش ذرات با پیشگیری و یا تعمیر به موقع

 آلاینده ها

یکی ازمهمترین دلایل خرابی دستگاه آلودگی توسط سیال موجود درآن است . پی گیری و ثبت آلودگی های ذرات موجود دریک روانکار ، مارا وادارمی کند که درجهت رفع آن به سلامت دستگاه توجه کامل داشته باشیم .

دراین مورد اجرای برخی تغییرات ازجمله تعویض فیلترها و آب بندهای سیستم ضروری است . به هر حال آلاینده ها ی جامد تنها یکی ازعلل سایش است . به عنوان مثال ، آب داخل روغن ، پتانسیل بالایی برای ایجاد مشکل دردستگاه ها دارد . درحالی که مقدار آب موجود درروغن به نقطه بحرانی رسد ، می گویند آب آزاد تشکیل شده است . آب آزاد موجب اکسید اسیون، تشکیل امولسیون ، افزایش اصطحکاک و تغییر درمشخصات روغن میشود .

طریق آنالیز روغن

 می توانند بطوردقیق ازوضعیت سلامت این تجهیزات مطلع شده و هرگونه عیوب احتمالی رادرمراحل اولیه آن شناسایی و نسبت به رفع آن اقدام نمایند . علاوه برآن بااستفاده ازروش های مراقبت وضعیت بعنوان یک ابزار مدیریتی می توانند نحوه عملکرد رانندگان ، چگونگی استفاده از دستگاهها و کیفیت تعمیرات انجام شده را ارزیابی نمایند و نیز درصورت ضرورت انجام هر گونه تعمیرات ، نسبت به برنامه ریزی برای انجام آن – بطوریکه کمترین اثر سوء را برجریان کار ایجاد نماید – اقدام کنند؛ ضمن اینکه کیفیت سرویسها و کیفیت مواد مصرفی نظیر فیلترها و روغنها به آسانی قابل تشخیص خواهد بود .

درنهایت باید گفت با ثبت و کنترل فاکتورهای موثر درسیستم ازطریق اجرای مراقبت ماشین آلات condition monitoring machinery می شود خرابی ماشین آلات رابه حداقل ، کیفیت تولید یا خدمات رابه حداکثر و هزینه ها را به کمترین مقدار ممکن رساند .   

 

طبقه بندی روغن های پایه

 

با توجه به اینکه انجام فرآیندهای پالایشی مختلفی که امروزه جهت تولید روغن های پایه رایج می باشند می‌تواند منجر به تولید روغن‌های پایه‌ای با خواص متفاوت گردد، انجمن نفت آمریکا (API) اقدام به طبقه‌بندی روغن‌های پایه با توجه به خواص فیزیکی شیمیایی و مشخصات آنها نموده است که در جدول انتهای صفحه این طبقه‌بندی را مشاهده می‌کنید.

سه گروه اول، روغن‌های پایه حاصل از پالایش نفت خام هستند که در این میان روغن‌های پایه گروه III گروهی است که بیشترین میزان فرآیند بر روی آن انجام گرفته است، گران‎ترین است و بالاترین عملکرد را در میان روغن‌های معدنی حاصل شده از نفت خام داراست. روغن‌های گروه IV سینتتیک (پایه PAO) بوده و به روش شیمیایی ساخته می‌شوند. استرها، گلایکول‌ها و سایر روغن‌های پایه که مشخصات آنها مطابق چهار گروه اول نمی‌باشد جزء گروه V این طبقه‌بندی محسوب می‌شوند. روغن‌های نفتنیـک نیز که شاخص گـرانروی آنها به دلیـل پایین بودن درصد مواد پارافینی در ترکیب آنها، پایین می‌باشد جزء این گروه محسوب می‌شوند. روغن‌های پایه نفتنیک از نفت خام‌هایی تولید می‌گردند که فاقد مواد پارافینی بوده و دارای درصد بالایی مواد نفتنیک (حلقه‌های اشباع) باشند. تنها از چند میدان نفتی در جهان می‌توان نفت خام نفتنیک استخراج نمود. تقریبا تمامی میادین نفتی منطقه خاورمیانه ماهیت پارافینیک دارند و لذا روغن پایه حاصل از پالایش آنها نیز پایه پارافینک می‌باشد. روغن‌های پایه نفتنیک به دلیل نداشتن وکس (مواد پارافینی) نقاط ریزش بسیار پایینی دارند و به همین دلیل در فرمولاسیون روغن‌های مخصوص سیستمهای تبرید از آنها استفاده می‌شود.لازم به ذکر است روغن‌های پایه گروه III که به روش هایدرکراکینگ شدید و یا هایدروایزومریزاسیون تولید می‌گردند خواصی بسیار نزدیک به روغن‌های سینتتیک گروه IV دارند و تولیدکنندگان روانکارها می‌توانند بر روی محصولات تولید شده با این روغن‌های پایه از کلمه ”سینتتیک” استفاده نمایند.

کلیه روغن‌های پایه که در حال حاضر در ایران تولید میشوند به روش استخراج با حلال پالایش می‌شوند و روغن‌های پایه حاصله، جزء گروه I طبقه‌بندی API قرار می‌گیرند. هنوز هیچ واحدی جهت تولید روغن های پایه گروه II و بالاتر در ایران راه اندازی نشده است و تولیدکنندگان روانکارها، نیاز خود به این روغن های پایه را از طریق واردات تامین می نمایند.

 فرآیندهای تولید روغن های پایه

امروزه فرآیندهای متعددی برای ساخت و بهبود کیفیت روغن‌های پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد که ذیلا توضیح مختصری در باره مهمترین این روش‌ها ذکر می گردد.

 

 

 

۱ استخراج با حلال :

در این روش با استفاده از حلالهایی 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.

روش‌های جدیدتری نیز جهت بهبود خواص 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.‎

۲ 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 ملکول خوراک اولیه که معمولا پارافین وکس می‌باشند تحت فشار و دمای بسیار بالا شکسته شده و به ملکول‌های سبک دلخواه تبدیل می‌گردند.

به این نکته باید توجه شود که مراحل و روند انجام فرآیندهای Hydrocracking و Hydroisomerization در شرکتهای مختلف دارنده این تکنولوژی تا حدی با هم متفاوت است. ضمنا در این فرآیندهای نوین نیز پس از ایجاد تغییرات در ساختار شیمیایی برش روغنی در مراحلی از پالایش همچنان از روش‌های استخراج با حلال جهت حذف مواد ناخواسته استفاده می‌گردد.

         

 تولید برش روغنی (Lube Cut) از نفت خام

تعداد اتم‌های کربن موجود در یک هیدروکربن بسیار با اهمیت است و تغییر در تعداد اتم‌های کربن موجب تغییرات شدید در خواص هیدروکربن و در نتیجه کاربرد آن می‌شود. به همین دلیل است که از پالایش نفت خام که حاوی هیدروکربن‌هایی متفاوت از یک کربنه تا بیش از صد کربنه است، فرآورده‌هایی با ظاهر، خواص و

کاربرد کاملا متفاوت بدست می‌آید. ترکیبات گازی که پس از مایع کردن تحت فشار (LPG) در کپسول‌هایی پر شده و در شهرها و روستاهای فاقد گاز شهری بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند و مایعات کاملا فرار مانند بنزین و ترکیبات کاملا ویسکوز و نیمه جامد مانند قیر، همگی فرآورده‌های حاصل از تقطیر نفت خام هستند. با انجام فرآیند پالایش علاوه بر جداسازی ترکیبات غیرهیدروکربنی، ترکیبات هیدروکربنی نیز با توجه به نقطه جوششان که ناشی از تعداد اتم‌های کربن موجود در ملکول آنهاست از هم جدا می‌شوند. به طور معمول با انجام پالایش بر روی نفت خام، تنها چند درصد مواد هیدروکربنی با تعداد اتم‌های بین ۲۰ تا ۵۰ بدست می‌آید که مناسب برای استفاده به عنوان روانکار هستند. این برش مناسب جهت مصارف روانکاری اصطلاحاٌ برش روغنی یا Lube Cut نامیده می شود.

بقیه مواد حاصل از پالایش نفت خام را عمدتا مواد سبکتر تسکیل می‌دهند که برای مصارف سوختی مناسب هستند. هیدروکربن‌های با کمتر از ۱۵ اتم کربن بدلیل ویسکوزیته پایین، نقطه اشتعال پایین و فراریت زیاد برای استفاده به عنوان روانکار مناسب نیستند.

ضمنا باید توجه داشت همه نفت‌های خام برای تولید روغن پایه مناسب نیستند. در انتخاب یک نفت خام جهت تولید روغن پایه باید عوامل متعددی نظیر ترکیب شیمیایی نفت خام، هزینه پالایش، درصد برش روغنی موجود در نفت خام، نیاز بازار و بسیاری عوامل دیگر مد نظر قرار گیرد. به همین دلیل، درصد روغن پایه پالایش شده از نفت‌های خام نقاط مختلف جهان متفاوت است و از ۵ تا حدود ۲۰ درصد در منابع مختلف ذکر شده است.

همه انواع هیدروکربن‌های موجود در یک برش روغنی مطلوب نبوده و باید تا حد ممکن جدا شده و یا به انواع مفیدتری تبدیل شوند. دسته اول ترکیبات آروماتیک هستند که به دلایل زیر برای مصارف روانکاری مناسب نیستند :

• پایداری اکسیداسیون پایین که موجب تغییر رنگ روغن و ایجاد ترکیبات صمغی و چسبنده و ایجاد مواد ته‎نشین‎ (Deposits)، در اثر کارکرد روغن در دماهای بالا می‌گردد.

• داشتن شاخص گرانروی پایین( Viscosity Index یا VI ) که این شاخص به ثبات گرانروی در مقابل دما اشاره می‌کند. روغن‌های دارای شاخص گرانروی بالا، حساسیت کمتری نسبت به تغییرات دما دارند و در دماهای بالاتر کمتر افت ویسکوزیته داشته و خاصیت روانکاری خود را از دست می‌دهند.

امکان تاثیر نامطلوب بر روی لاستیک‌ها و آببندها

دسته دوم ترکیبات پارافینیک خطی درشت ملکول هستند که علی‌رغم داشتن شاخص گرانروی بسیار بالا، خواص در سرمای مناسبی ندارند و وجود آنها باعث از بین رفتن و یا کم شدن جریان و حرکت روغن در اثر سرما می‌گردد. در فرآیندهای قدیمی جداسازی هر دو دسته این ترکیبات یعنی آروماتیک‌ها و پارافین‌های خطی با استفاده از حلال صورت می‌گیرد اما در فرآیندهای جدید معمولا بر تغییر و تبدیل ترکیبات نامناسب به مناسب تاکید می‌گردد. در یکی از مقالات موجود در این بخش از سایت میتوانید با فرآیندهای تولید روغن پایه از برش روغنی آشنا شوید.

 

ساختار شیمیایی فرآورده های نفتی

نفت خام، همانند زغال سنگ بطور طبیعی از طریق فرآیندهای حرارت، فساد و تجزیه و فشار شدید در طبیعت و طی گذشت هزاران سال در لایه‌های زیرین زمین شکل می‎گیرد. نفت خامی که از زمین استخراج می‌شود از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده است.

اجزاء اصلی تشکیل دهنده نفت خام را ملکول‌های حاوی اتم‌های کربن و هیدروژن تشکیل می‌دهند که به آنها هیدروکربن می‌گویند. هیدروکربن‌ها با توجه به نحوه پیوندهای موجود بین اتم‌های کربن و هیدروژن به پنج گروه عمده تقسیم می‌شوند:

• پارافین‌های نرمال (زنجیر مستقیم ) : در این دسته از هیدروکربن‌ها، اتم‌های کربن با یک پیوند یگانه کربن – کربن به یکدیگر متصلند.فرمول عمومی آنها CnH2n+2 می‌باشد. در صورتی که طول زنجیره این هیدروکربن‌ها طولانی شود وزن ملکولی آنها افزایش یافته و با کاهش دما،از فاز مایع به جامد تغییر حالت خواهند داد.

• ایزوپارافین‌ها (زنجیری شاخه دار) : پیوند بین اتم‌های کربن در این دسته از هیدروکربن‌ها نیز مشابه پارافین‌های نرمال، یگانه است اما با توجه به امکان اتصال هر اتم کربن به به دو یا سه اتم کربن دیگر، می‌توان انتظار ظهور ترکیبات متفاوتی را داشت که علی رغم داشتن وزن ملکولی برابر، ساختار شیمیایی متفاوتی دارند که به این اشکال مختلف از یک ترکیب را در شیمی، ایزومر می‌گویند. با افزایش تعداد کربنها تعداد ایزومرها افزایش می‌یابد بطور مثال برای یک هیدروکربن با ۱۵ اتم کربن که سبکترین هیدروکربن‌های موجود در یک روغن پایه هستند می‌توان ۴۳۴۷ ایزومر مختلف را داشت.

• سیکلوپارافین‌ها یا نفتن‌ها (حلقه‌های اشباع) : در این هیدروکربن‌ها نیز مشابه دو گروه قبلی پیوندهای کربن – کربن یگانه است اما نحوه اتصال اتم‌های کربن طوری است که تشکیل حلقه‌های اشباع می‌دهند. بسیاری از ترکیبات سیکلوپارافین موجود در نفت خام از طریق یک یا چند کربن موجود در حلقه خود دارای شاخه‌های جانبی هستند که معمولا ساختار پارافینی و ایزوپارافینی دارند.

• اولفین‌ها(Olefin) نیز از ترکیباتی هستند که معمولا در نفت خام وجود ندارند اما ممکن است در طی فرآیند پالایش نفت خام و تولید روغن پایه، تشکیل شوند. این ترکیبات دارای حداقل یک پیوند دوگانه کربن = کربن هستند و فرمول عمومی آنها CnH2n می‌باشد. اولفین‌ها به دلیل واکنش‌پذیری بالا و امکان ایجاد ترکیبات پلیمری، از ترکیبات نامطلوب موجود در روغن‌های پایه هستند.

• آروماتیک‌ها (حلقه‌های غیر اشباع) : این دسته از هیدروکربن‌ها دارای حداقل یک حلقه بنزنی هستند که از اتصال شش اتم کربن به یکدیگر و با سه پیوند دو گانه بین آنها بوجود می‌آید. در این هیدروکربن‌ها نیز امکان اتصال شاخه‌های جانبی با ماهیت پارافینی و ایزوپارافینی به حلقه بنزنی وجود دارد. در صورت اتصال چند حلقه بنزنی به یکدیگر ترکیباتی موسوم به Polycyclic Aromatics یا آروماتیک‌های چندحلقه‌ای تشکیل می‌گردند که این ترکیبات پتانسیل سرطان‌زایی بالایی دارند. معمولا با انجام پالایش بر روی نفت خام جهت رسیدن به روغن پایه مقدار زیادی از این ترکیبات جدا می‌شوند و در فرآیندهای جدید با اشباع پیوندهای دوگانه موجود در ساختار آنها به ترکیبات پارافینی تبدیل می‌شوند. لازم به ذکر است امکان تشکیل این مواد در روغن‌های کارکرده نیز تحت شرایط خاص وجود دارد بطور مثال در در اثر احتراق ناقص بنزین در محفظه احتراق موتور خودروها، مقداری ترکیبات آروماتیک چند حلقه‌ای تولید و وارد روغن موتور می‌شوند. در روغن‌های آبکار (Quenching Oils) نیز در صورت استفاده روغن برای مدت طولانی و وجود شرایط سخت کاری، این ترکیبات تشکیل خواهند شد.

با توجه به اینکه چند درصد از ترکیب یک نفت خام را ترکیباتی غیر از کربن و هیدرو ژن تشکیل می‌دهند که بطور عمده می‌توان به گوگرد (S)، اکسیژن(O)، نیتروژن(N) و امثال آن اشاره کرد. وجود این اتم‌ها در نفت خام موجب تشکیل مواد مختلف هیدروکربنی حاوی این اتم‌ها می‌گردد که به آنها ترکیبات هترواتمیک یا هتروسیکل می‌گویند. از دیگر مواد موجود در نفت خام می‌توان به ترکیبات آسفالتی ، رزین‌ها و اجزاء فلزی اشاره کرد.

بر روی نفت خام بطور معمول دو مرحله تقطیر اتمسفریک و تقطیر در خلاء انجام میشود.با انجام این فرآیندهای پالایشی، علاوه بر جداسازی ترکیبات غیرهیدروکربنی، ترکیبات هیدروکربنی نیز با توجه به نقطه جوششان که ناشی از تعداد اتم‌های کربن موجود در ملکول آنهاست از هم جدا می‌شوند. از پالایش نفت خام که حاوی هیدروکربن‌هایی متفاوت از یک کربنه تا بیش از صد کربنه است، فرآورده‌هایی با ظاهر، خواص و کاربرد کاملا متفاوت بدست می‌آید. ترکیبات گازی که پس از مایع کردن تحت فشار (LPG) در کپسول‌هایی پر شده و در شهرها و روستاهای فاقد گاز شهری بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند و مایعات کاملا فرار مانند بنزین و ترکیبات کاملا ویسکوز و نیمه جامد مانند قیر، همگی فرآورده‌های حاصل از تقطیر نفت خام هستند.

برش روغنی حاصل از پالایش نفت خام، طی فرآیند جداگانه ای در پالایشگاه های تولید روغن، به روغن پایه تبدیل می گردد. در مقالات موجود در این بخش از سایت میتوانید با نحوه تولید روغن پایه از برش روغنی، فرآیندهای موجود و طبقه بندی روغن های پایه آشنا شوید.

 

 

 

منبع : پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

ارسال نظر