روغن پایه‌های معدنی نیز متشکل از هیدروکربنهای پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک و همچنین ترکیبات گوگرددار است...
از آنجا که نفت خام حاوی ترکیبات مختلفی از قبیل هیدروکربنهای پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک و همچنین ترکیبات گوگرددار است، روغن پایه‌های معدنی نیز متشکل از این ترکیبات هستند. در این مقاله از شرکت نفت ری سان، به سراغ انواع روغن‌های پایه معدنی می‌رویم و شما را با خواص و ویژگی‌های هر یک از آن‌ها آشنا می‌کنیم.
به طور کلی، روغن‌های پایه معدنی به سه دسته اصلی هیدروکربنی تقسیم می‌شوند:
• هیدروکربنهای پارافینیک 
این دسته از روغن‌ها عمدتاً از هیدروکربنهای زنجیره‌ای با فرمول عمومی CnH2n+2 تشکیل شده‌اند. پارافین‌ها به دو گروه زنجیره‌ای خطی و شاخه‌دار تقسیم می‌شوند. نوع خطی دارای نقطه ریزش بالایی است و در نتیجه راحت‌تر از روغن جدا می‌شود و به آن موم گفته می‌شود. در مقابل، هیدروکربنهای شاخه‌دار نسبت به دما مقاوم‌تر هستند و تغییرات گرانروی آن‌ها نسبت به دما کمتر است.
ویژگی‌های روغن‌های حاوی پارافینیک شامل موارد زیر است:
1) تغییرات گرانروی نسبت به دما کمتر است و در نتیجه شاخص گرانروی بالایی دارند.
2) فرّاریت ( تبخیر) کمتری دارند و پایدارترند. این ویژگی به افزایش نقطه اشتعال آن‌ها کمک می‌کند.
3) در گرانروی ثابت، وزن مخصوص کمتری دارند.
4) قدرت حلالیت کمتری دارند و در حل مواد حاصل از اکسیداسیون ضعیف هستند.
5) نقطه آنیلین آن‌ها بالا است.
6) نقطه ریزش پایینی دارند.
• هیدروکربنهای نفتنیک (سیکلوپارافین‌ها) 
این هیدروکربن‌ها از گروه‌های متیلن (_ CH2_) تشکیل می‌شوند و ساختاری حلقوی دارند که اتم‌های کربن در آن به صورت بسته به یکدیگر متصل هستند. ساده‌ترین ترکیب این دسته سیکلوپروپان است که شامل یک حلقه سه‌کربنی است. ترکیبات نفتنیک دارای خواصی متفاوت از پارافین‌ها هستند.
روغن‌های با درصد بالاتر مواد نفتنیک، ویژگی‌های زیر را نشان می‌دهند:
1) نقطه ریزش بالایی دارند.
2) در گرانروی ثابت، وزن مخصوص بالایی دارند.
3) تغییرات گرانروی نسبت به دما زیاد است (کم بودن مواد مومی).
4) شاخص گرانروی پایینی دارند.
5) نقطه اشتعال پایین‌تری دارند.
6) قدرت حلالیت بالایی دارند که باعث می‌شود بتوانند اجزای اکسیداسیون را حل کنند و عمل پاک‌کنندگی داشته باشند.
7) نقطه آنیلین پایینی دارند.
• هیدروکربنهای آروماتیک 
این گروه شامل هیدروکربنهای حلقوی غیراشباع با ساختار حلقه بنزنی است؛ که شامل شش اتم کربن با سه پیوند دوگانه و سه پیوند یگانه است. ساده‌ترین ترکیب این گروه بنزن است. این هیدروکربن‌ها به دلیل ساختار خاص خود در برابر اکسیداسیون بسیار حساس هستند و به راحتی واکنش داده و ترکیبات جانبی خورنده و آسفالتی تشکیل می‌دهند.
ویژگی‌های روغن‌های دارای درصد بالای مواد آروماتیک شامل موارد زیر است:
1) کشش سطحی کمتری نسبت به هیدروکربنهای پارافینی دارند و به همین دلیل راحت‌تر با آب امولسیون تشکیل می‌دهند.
2) قدرت حلالیت بالایی دارند.
3) نسبت به ترکیبات پارافینیک و نفتنیک واکنش‌پذیرترند و به ترکیبات خورنده رزینی و آسفالتی تبدیل می‌شوند.
4) نقطه آنیلین خیلی پایینی دارند و می‌توانند لاستیک‌ها را حل کنند.
5) به شدت مستعد اکسیداسیون هستند و باعث ایجاد رسوبات نامحلول می‌شوند.
6) شاخص گرانروی آن‌ها بسیار پایین است.
7) میزان کربن باقی‌مانده در حین اکسیداسیون بسیار زیاد است.
نفت خام مناسب برای روغن سازی
برای ساخت روغن‌های پایه، از نفت خام پارافینیک با کیفیت بالا و پس از آن از نفت خام مخلوط استفاده می‌شود. ترکیبات پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک در مواد اولیه روغن خام دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند و بر اساس نیاز، خواص آن‌ها در روغن نهایی تغییر می‌کند. نفت خام‌های موجود در ایران، ترکیبی از پارافینیک و نفتنیک و آروماتیک هستند. روغن موتور ری سان هم از ترکیب روغن‌های پایه با کیفیت با افزودنی‌های اروپایی تولید و عرضه می‌شوند.
دسته بندی روغن‌های پایه بر اساس خواص آن‌ها
روغن‌های پایه بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی‌شان به دسته‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که در ترکیب مولکولی و خواص فیزیکی-شیمیایی (مانند رفتار گرانروی-دما) تفاوت‌های زیادی دارند. به همین دلیل، در سال ۱۹۹۳ انجمن نفت آمریکا (API) سیستم طبقه‌بندی خاصی را طراحی کرد که تمامی روغن‌های پایه را بر اساس درصد وزنی ترکیبات اشباع، مقدار گوگرد و شاخص گرانروی به پنج گروه اصلی دسته‌بندی می‌کند. این طبقه‌بندی در جدول زیر مشخص شده است.
| VHVI | HVI | MVI | LVI | نوع ويژگي |
|---|---|---|---|---|
| تصفيه با حلال | 80-120 | >0.03 | <90 | I |
| هيدروفرآوري | 80-120 | <0.03 | >90 | II |
| هيدروفرآوري شديد | >120 | <0.03 | >90 | III |
| چند پارش | PAO | IV | ||
| روش هاي مختلف | همه روغن هاي پايه به جزگروه 1 تا 4 | V |
در این طبقه‌بندی مشاهده می‌شود که روغن‌های گروه I کمترین میزان اشباع و بیشترین مقدار گوگرد را دارند، در حالی که با حرکت به سمت گروه III درصد ترکیبات اشباع و شاخص گرانروی افزایش می‌یابد. روغن‌های گروه III با خلوص بالاتر و ناخالصی‌های کمتر (زیر ۱۰ درصد ترکیبات غیراشباع و کمتر از ۳۰۰ ppm گوگرد) تقریباً بی‌رنگ هستند و به دلیل شاخص گرانروی بالا گاهی به عنوان روغن‌های نامتداول یا روغن‌های با شاخص گرانروی بسیار بالا (VHVI) نیز شناخته می‌شوند.
گروه IV شامل پلی‌آلفااولفین‌ها است که می‌توانند به‌صورت خالص یا ترکیب شده با روغن‌های معدنی برای بهبود کیفیت روانکاری مورد استفاده قرار گیرند. گروه V نیز دیگر انواع روغن‌های پایه را شامل می‌شود. از جمله این روغن‌ها می‌توان به روغن‌های نفتنیک، روغن‌های پارافینیک با شاخص گرانروی متوسط، و مایعات سنتزی مانند استرها، سیلیکون‌ها، پلی‌گلیکول‌ها و روغن‌های گیاهی اشاره کرد.
سیستم دسته بندی روغن شل
لازم به ذکر است برخی شرکت‌های بزرگ نظیر شل، سیستم‌های دسته‌بندی اختصاصی خود را دارند. به عنوان مثال، شل بر اساس شاخص گرانروی (VI) دسته‌بندی کلی برای روغن‌های پایه ارائه داده است. در جدول زیر، خلاصه‌ای از ویژگی‌ها و خواص هر گروه روغن پایه مطابق دسته‌بندی شل نیز ذکر شده است.
| VHVI | HVI | MVI | LVI | نوع ويژگي |
|---|---|---|---|---|
| بسیار زیاد (140<) | زیاد (110-85) | متوسط (85-20) | كم (20>) | شاخص گرانروي |
| ضعیف+ | ضعیف | خوب* | خوب | سیالیت در دمای پایین |
| ضعیف+ | ضعيف | خوب | خوب | قابلیت حل کنندگی |
| ضعیف+ | خوب | خوب | ضعيف | پایداری در برابر اکسیداسیون |
| خيلي خوب | خوب | متوسط | ضعيف | پاسخ دهی به افزودنی ها |
| خيلي كم | كم | متوسط | زياد | فراریت |
|
* روغن های MVIP در دمای پایین سیالیت کمتری نسبت به روغن های MVIN دارند. + این دسته از روغن‌های پایه، پس از اضافه شدن افزودنی‌ها فوق‌العاده می‌شوند. حتی ویژگی حل کنندگی آن‌ها با افزودن مواد افزودنی مانند جفت کننده ها بهبود می‌یابد. |
||||
در این تقسیم‌بندی، روغن‌ها بر اساس ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی طبقه‌بندی می‌شوند نه روش تولید؛ به این معنی که روش تولید به تنهایی نمی‌تواند کیفیت روغن پایه را تعیین کند. برای ارتقای کیفیت روغن پایه، باید میزان ترکیبات غیراشباع و گوگرددار آن کاهش یابد و شاخص گرانروی افزایش داده شود. برای دستیابی به این هدف، از فرآیندهای پالایش پیشرفته مختلفی استفاده می‌شود.
روغن‌های LVI
روغن‌های LVI که از مواد خام نفتنیک تهیه می‌شوند، میزان بسیار کمی از واکس‌ها را در خود دارند؛ به همین دلیل، نیازی به واکس‌زدایی ندارند. این روغن‌ها شاخص گرانروی نزدیک به صفر و پایداری ضعیف در برابر اکسیداسیون دارند. به دلیل این ویژگی‌ها، روغن‌های LVI به‌طور عمده در تولید گریس‌ها و روغن‌های فرآیندی به کار می‌روند، اما به علت سمیت بالای آن‌ها، استفاده از این روغن‌ها محدود شده است.
روغن‌های MVI
روغن‌های MVI را می‌توان از اجزای تقطیر شده نفت خام نفتنیک یا پارافینیک به دست آورد. این روغن‌ها به دو دسته MVIN و MVIP تقسیم می‌شوند. هر دو نوع این روغن‌ها در دماهای پایین به حالت مایع باقی می‌مانند و از این نظر عملکرد مطلوبی دارند. روغن‌های MVIN به واکس‌زدایی نیاز دارند و در عین حال قابلیت حل‌کنندگی خوبی نیز از خود نشان می‌دهند.
جمع بندی
در پایان، روغن‌های پایه معدنی با توجه به ترکیبات پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک، طیف وسیعی از ویژگی‌ها را برای کاربردهای مختلف ارائه می‌دهند. طبقه‌بندی‌های API و روش‌های پیشرفته پالایش به بهبود کیفیت این روغن‌ها، کاهش ترکیبات غیراشباع و افزایش شاخص گرانروی کمک می‌کنند. با شناخت دقیق هر گروه از این روغن‌ها و خواص آن‌ها، می‌توان انتخابی مناسب‌تر برای کاربردهای صنعتی و شرایط عملکردی خاص داشت که بهره‌وری و پایداری روانکاری را تضمین می‌کند.
