سولفورزدایی از روغن پایه | انواع روش ها و رویکردها
انواع روغن پایه و تکنیک‌های نوین سولفورزدایی
در دنیایی که دوام تجهیزات صنعتی به کیفیت روانکارها وابسته است، شما به عنوان یک صنعت‌گر باید انواع روغن‌های پایه را به خوبی بشناسید. در دنیای روانکارها، روغن‌پایه (Base oil) به‌عنوان ستون فقرات فرمولاسیون‌ها شناخته می‌شوند. اما چالش اصلی اینجاست: ناخالصی‌هایی مانند ترکیبات گوگردی، نه‌تنها موجب کاهش پایداری حرارتی و اکسیداسیونی روغن‌ها می‌شوند، بلکه در فرآیندهای احتراق تجهیزات صنعتی، آثار مخربی از خود بر جای می‌گذارند. همین مسئله، اهمیت تکنیک‌های پیشرفته‌ی گوگردزدایی از روغن پایه را دوچندان کرده است. در این مقاله، به بررسی انواع روغن‌های پایه و روش‌های نوین حذف سولفورزدایی از روغن پایه خواهیم پرداخت تا شما بتوانید بهترین انتخاب را برای فرمولاسیون‌های صنعتی خود داشته باشید.
همچنین بخوانید:
♣ گوگردزدایی فرآورده های نفتی در صنعت پتروشیمی
♣ شیرین سازی مشتقات نفتی | حذف سولفور
انواع روغن پایه
روغن‌های پایه، جزء اصلی هر روانکار محسوب می‌شوند و کیفیت نهایی محصولات روانکاری به مشخصات این روغن‌ها بستگی دارد. مؤسسه نفت آمریکا (API) روغن‌های پایه را بر اساس فرآیند پالایش و ویژگی‌های شیمیایی به پنج گروه اصلی تقسیم کرده است. هر یک از این گروه‌ها کاربردها و ویژگی‌های خاص خود را دارند که در ادامه به‌صورت دقیق بررسی می‌کنیم.
گروه I: روغن‌های پایه معدنی سنتی
روغن‌های گروه I، از قدیمی‌ترین انواع روغن‌های پایه هستند که با استفاده از فرآیند تقطیر و تصفیه با حلال از نفت خام به‌دست می‌آیند. این روغن‌ها معمولاً دارای ساختار مولکولی نامنظم‌تری هستند و درصد ترکیبات آروماتیک در آن‌ها نسبتاً بالاست. از آنجایی که فرآیند پالایش این روغن‌ها ساده‌تر است، هزینه تولید کمتری دارند. اما به دلیل پایداری اکسیداسیونی پایین‌تر، معمولاً در روانکارهای عمومی و کاربردهای ساده‌تر مانند روغن‌های صنعتی استاندارد، گریس‌ها و برخی روغن‌های موتور قدیمی استفاده می‌شوند. این گروه همچنان در صنایع سنتی جایگاه خود را حفظ کرده، اما به دلیل نیاز به عملکرد بهتر، جای خود را تا حد زیادی به گروه‌های پیشرفته‌تر داده است.
گروه II: روغن‌های پایه معدنی با پالایش پیشرفته
روغن‌های گروه II با استفاده از فرآیند هیدروکراکینگ و هیدروتریتینگ تولید می‌شوند که باعث بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها می‌شود. این فرآیند باعث افزایش میزان ترکیبات اشباع و کاهش مقدار ترکیبات آروماتیک و گوگرد می‌شود، که در نتیجه روغن‌هایی با پایداری اکسیداسیونی بالاتر و عملکرد بهتری در دماهای بالا ایجاد می‌کند. این نوع روغن‌ها نسبت به گروه I دارای طول عمر بیشتر و مقاومت بالاتری در برابر شکست حرارتی هستند. به همین دلیل، در روانکارهای مدرن‌تر مانند برخی روغن‌های موتور و هیدرولیک که نیاز به کارایی بالاتری دارند، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گروه III: روغن‌های پایه معدنی با پالایش بسیار پیشرفته
این گروه از روغن‌ها از طریق فرآیندهای پالایش بسیار پیچیده‌تر مانند هیدروکراکینگ شدید و ایزومریزاسیون تولید می‌شوند. نتیجه‌ی این فرآیند، روغنی با شاخص گرانروی بالا، درصد ترکیبات اشباع بیش از 90٪ و سطح گوگرد بسیار پایین است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که روغن‌های گروه III از نظر عملکرد بسیار شبیه به روغن‌های سنتتیک باشند. در واقع، در برخی کاربردها، این روغن‌ها را تحت عنوان “سنتتیک” طبقه‌بندی می‌کنند. این نوع روغن‌ها در تولید روانکارهای با کارایی بالا، مانند روغن‌های موتور مدرن و برخی روغن‌های صنعتی، استفاده گسترده‌ای دارند.
گروه IV: روغن‌های پایه سنتتیک
روغن‌های گروه IV کاملاً به روش سنتزی تولید می‌شوند و پایه‌ی آن‌ها ترکیباتی مانند پلی‌آلفاالفین‌ها (PAO) هستند. این ترکیبات دارای ساختاری یکنواخت‌تر نسبت به روغن‌های معدنی هستند، که باعث می‌شود روانکارهای تولید شده با این روغن‌ها از نظر عملکرد حرارتی و پایداری اکسیداسیونی، سطح بسیار بالاتری داشته باشند. روغن‌های PAO در دماهای پایین، قابلیت سیالیت بهتری دارند و در دماهای بالا نیز دچار افت کیفیت کمتری می‌شوند. از این رو، در صنایع حساس مانند هوافضا، خودروهای با عملکرد بالا و ماشین‌آلات صنعتی که نیاز به روانکارهای پایدار و بادوام دارند، به کار می‌روند.
گروه V: سایر روغن‌های پایه
گروه V شامل تمامی روغن‌های پایه‌ای است که در دسته‌بندی‌های قبلی قرار نمی‌گیرند. این دسته شامل طیف گسترده‌ای از مواد مانند استرها، پلی‌استرها، سیلیکون‌ها و پلی‌گلایکول‌ها است. هر یک از این روغن‌ها، بسته به نوع ساختار شیمیایی‌شان، خواص منحصربه‌فردی دارند. برای مثال، روغن‌های استری به دلیل پایداری حرارتی بالا و قابلیت حل‌شوندگی عالی در ترکیبات دیگر، در فرمولاسیون روانکارهای ویژه و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، روغن‌های سیلیکونی به دلیل مقاومت فوق‌العاده در برابر دما و اکسیداسیون، در صنایع الکترونیکی و تجهیزات خاص کاربرد دارند.
لزوم سولفورزدایی از روغن پایه
وجود ترکیبات گوگردی در روغن‌های پایه یکی از چالش‌های اساسی در صنعت روانکارها محسوب می‌شود. این ترکیبات می‌توانند در اثر واکنش‌های حرارتی و شیمیایی، منجر به تولید اسیدها و ترکیبات خورنده شوند که عملکرد تجهیزات را مختل می‌کنند. همچنین، محتوای بالای گوگرد در روغن‌های پایه تأثیر مستقیمی بر میزان آلاینده‌های خروجی از موتورهای درون‌سوز دارد. ازاین‌رو، فرآیند گوگردزدایی از روغن پایه، یکی از مراحل کلیدی در پالایش روغن‌های گروه‌های I و II، به شمار می‌آید.
روش‌های سولفورزدایی از روغن پایه:
سه روش رایج برای سولفورزدایی وجود دارد که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم:
- هیدروسولفوریزاسیون (HDS)
هیدروسولفوریزاسیون یکی از رایج‌ترین روش‌های حذف گوگرد در پالایشگاه‌ها است. در این روش، روغن پایه در دما و فشار بالا در معرض گاز هیدروژن قرار می‌گیرد و با استفاده از کاتالیزورهای فلزی مانند مولیبدن و کبالت، ترکیبات گوگردی به هیدروژن سولفید (H₂S) تبدیل می‌شوند. این فرآیند علاوه بر کاهش میزان گوگرد، باعث بهبود برخی ویژگی‌های فیزیکی روغن نیز می‌شود، اما برای دستیابی به خلوص بالاتر، نیازمند تجهیزات پیشرفته و مصرف بالای هیدروژن است.
- سولفورزدایی اکسیداتیو (ODS)
در روش سولفورزدایی اکسیداتیو، ترکیبات گوگردی موجود در روغن پایه با کمک عوامل اکسیدکننده به مشتقات قابل‌حل در آب تبدیل می‌شوند. این ترکیبات پس از واکنش، به‌راحتی از روغن جدا شده و حذف می‌گردند. برخلاف هیدروسولفوریزاسیون، این روش در فشار و دمای پایین‌تری انجام می‌شود و مصرف انرژی کمتری دارد. بااین‌حال، چالش اصلی این تکنیک، هزینه بالای مواد شیمیایی موردنیاز و دشواری جداسازی کامل ترکیبات اکسیدشده است.
- سولفورزدایی زیستی (BDS)
سولفورزدایی زیستی، یک فناوری نوین و سازگار با محیط‌زیست است که در آن از میکروارگانیسم‌های ویژه‌ای برای تجزیه ترکیبات گوگردی استفاده می‌شود. این میکروارگانیسم‌ها قادرند گوگرد آلی را بدون تأثیر بر ساختار اصلی روغن، به ترکیبات بی‌ضرر تبدیل کنند. این روش، به دلیل شرایط عملیاتی ملایم و کاهش آلاینده‌های جانبی، پتانسیل بالایی برای جایگزینی فرآیندهای سنتی دارد. بااین‌حال، سرعت پایین واکنش و نیاز به بهینه‌سازی بیشتر، از جمله چالش‌های اصلی در مسیر تجاری‌سازی این فناوری محسوب می‌شود.
کلام آخر:
با استفاده از تکنیک‌های نوین سولفورزدایی از روغن پایه، می‌توان کاهش اثرات مخرب ترکیبات گوگردی را شاهد بود. هر یک از این روش‌ها، مزایا و چالش‌های خاص خود را دارند. برخی نیازمند تجهیزات پیشرفته و مصرف بالای انرژی هستند، در حالی که برخی دیگر، روش های کم‌هزینه‌تر و دوستدار محیط‌زیست محسوب می‌شوند. در صنایع آرال شیمی، دو گرید کاتالیست دوستدار محیط زیست تولید می شود. محصول سولفورین، اکسنده بسیار قوی که با دوز مصرفی بسیار پایین، جهت گوگردزدایی از روغن پایه به روش اکسیداسیون به کار می رود. جهت کاهش بیشتر ترکیبات گوگردی، می توانید قبل از سولفورین، از محصول دسولفاکس استفاده کنید.
