معرفی انواع لوب کات و کاربرد های آنها

لوب کات، که با نام‌های برش روغنی یا ماده اولیه روغن نیز شناخته می‌شود، یکی از اجزای حیاتی و اساسی در صنعت نفت به شمار می‌رود. این ماده، که از پالایش نفت خام به دست می‌آید، عمدتاً از هیدروکربن‌هایی با طول زنجیره کربنی بین 20 تا 50 اتم کربن تشکیل شده است. اهمیت لوب کات در صنعت روانکاری به حدی است که حدود 85 تا 95 درصد از ساختار نهایی روغن‌های روان‌کننده را تشکیل می‌دهد. این ماده اولیه از پالایشگاه‌های نفت خام تأمین شده و در پالایشگاه‌های روغن، تحت فرآیندهای پالایش پیچیده‌ای قرار می‌گیرد تا به روغن پایه، ماده اصلی در تولید روغن‌های موتوری، صنعتی و گریس، تبدیل شود.  

روغن‌های پایه مشتق شده از لوب کات، نقش اساسی در کاهش اصطکاک و جلوگیری از فرسودگی قطعات فلزی متحرک در ماشین‌آلات و موتورهای مختلف ایفا می‌کنند. استفاده از این روانکارها نه تنها عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد بلکه به طور قابل توجهی هزینه‌های تعمیر و نگهداری را نیز کاهش می‌دهد. امروزه، انتظارات از روغن‌های روان‌کننده فراتر از صرفاً کاهش اصطکاک رفته و شامل مواردی همچون بهبود راندمان مصرف انرژی، محافظت در برابر خوردگی و سایش، و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی نیز می‌شود. که نشان‌دهنده افزایش تقاضا برای کیفیت بالاتر لوب کات و پیچیدگی بیشتر فرآیندهای پالایش مرتبط با آن می باشد.  

در این مقاله، تلاش خواهد شد تا با بررسی جامع لوب کات، به درک عمیق‌تری از ماهیت، کاربردها، فرآیند تولید، انواع گریدها، عوامل مؤثر بر کیفیت، ارتباط آن با سایر فرآورده‌های نفتی و همچنین جنبه‌های تجاری آن در بازار ایران دست یابیم.

فرآیند تولید لوب کات:

تولید لوب کات یک فرآیند چند مرحله‌ای و دقیق است که با پالایش نفت خام به عنوان ماده اولیه آغاز می‌شود. هدف از پالایش اولیه، حذف آلودگی‌ها و مواد نامطلوب از نفت خام است. در این مرحله، نفت خام گرم شده و به بخار تبدیل می‌شود، سپس در برج تقطیر اتمسفریک بر اساس نقاط جوش مختلف، به برش‌های گوناگون تفکیک می‌گردد. برش‌های سبک‌تر به بنزین و سایر سوخت‌ها تبدیل می‌شوند، در حالی که برش‌های سنگین‌تر برای تولید روغن‌های پایه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این جداسازی اولیه، مرحله‌ای حیاتی است که زمینه را برای فرآیندهای پالایش بعدی فراهم می‌کند.  

باقی‌مانده حاصل از تقطیر اتمسفریک، که حاوی هیدروکربن‌های سنگین است، برای پردازش بیشتر به واحد تقطیر در خلاء (VDU) منتقل می‌شود. تقطیر در خلاء تحت فشار بسیار پایین (10-40 میلی‌متر جیوه) انجام می‌شود تا نقطه جوش روغن‌های سنگین کاهش یابد و از تجزیه حرارتی آن‌ها که در دماهای بالاتر تحت فشار اتمسفریک (بالای 370-380 درجه سانتی‌گراد) رخ می‌دهد، جلوگیری شود. واحد تقطیر در خلاء، گازوئیل‌های مختلف و یک باقیمانده سنگین را جدا می‌کند. لوب کات معمولاً به عنوان یکی از محصولات جانبی از برج تقطیر در خلاء به دست می‌آید. این مرحله از تقطیر به طور خاص برای فرآوری سنگین‌ترین برش‌های نفت خام به منظور تولید لوب کات بدون تخریب ساختار مولکولی آن طراحی شده است.  

برش لوب کات به دست آمده از تقطیر در خلاء، هنوز نیاز به پالایش بیشتر دارد تا خواص آن بهبود یابد. این پالایش شامل بهبود ویسکوزیته، پایداری در برابر دما، مقاومت در برابر اکسیداسیون و رنگ، و همچنین حذف ترکیبات نامطلوب مانند آروماتیک‌ها، گوگرد و موم می‌شود. دو نوع اصلی فرآیند پالایش برای لوب کات استفاده می‌شود: استخراج و تبدیل.  

در فرآیند استخراج با حلال، که یک روش جداسازی است، از حلال‌هایی مانند فورفورال، فنل یا N-متیل پیرولیدون (NMP) برای حذف ترکیبات آروماتیک استفاده می‌شود. ترکیبات آروماتیک به دلیل پایداری اکسیداسیون پایین و شاخص گرانروی پایین برای مصارف روانکاری مناسب نیستند. عصاره آروماتیک حاصل از این فرآیند، یک محصول جانبی است که در تولید دوده صنعتی کاربرد دارد. لوب کات باقی‌مانده پس از حذف آروماتیک‌ها، که اکنون رافینیت نامیده می‌شود، خواص بهتری برای استفاده به عنوان روغن پایه دارد. انتخاب حلال مناسب و کارایی فرآیند استخراج، نقش مهمی در تعیین کیفیت نهایی لوب کات دارد.  

سپس، رافینیت حاصل از مرحله قبل، تحت فرآیند موم‌زدایی قرار می‌گیرد. این فرآیند معمولاً با استفاده از حلال‌هایی مانند متیل اتیل کتون (MEK) و تولوئن انجام می‌شود تا موم‌های پارافینی که دارای نقطه ریزش بالا هستند و می‌توانند در دماهای پایین باعث جامد شدن روغن شوند، حذف گردند. محصول جانبی این فرآیند، موم پارافین (اسلک واکس) است. موم‌زدایی برای اطمینان از حفظ سیالیت و خواص روانکاری روغن در طیف وسیعی از دماهای عملیاتی، به ویژه در محیط‌های سرد، ضروری است.  

مرحله نهایی پالایش معمولاً شامل فرآیند هیدروپایانی (Hydrofinishing) یا هیدروتریتینگ است. در این مرحله، روغن موم‌زدایی شده با هیدروژن در حضور یک کاتالیزور در دماها و فشارهای بالا واکنش می‌دهد تا ترکیبات قطبی حاوی گوگرد، نیتروژن و اکسیژن حذف شده و مولکول‌های غیراشباع باقی‌مانده اشباع شوند. این فرآیند باعث بهبود رنگ و پایداری شیمیایی روغن می‌شود. هیدروپایانی یک گام حیاتی برای دستیابی به روغن‌های پایه با کیفیت بالا و مقاومت عالی در برابر تجزیه است.  

انواع گرید‌های لوب کات و کاربردهای آن‌ها:

لوب کات به طور کلی به دو گرید اصلی تقسیم می‌شود: لوب کات سبک و لوب کات سنگین. این دو گرید از نظر ویسکوزیته با یکدیگر تفاوت دارند و در نتیجه، کاربردهای متفاوتی در صنعت روغن‌سازی پیدا می‌کنند.  

لوب کات سبک:

لوب کات سبک دارای ویسکوزیته پایین‌تری است. این گرید عمدتاً برای تولید انواع مختلف روغن‌های موتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، در تولید روان‌کننده‌های با گرید سبک‌تر و روغن‌های صنعتی نیز کاربرد دارد. استفاده گسترده از لوب کات سبک در تولید طیف وسیعی از روغن‌های موتور نشان می‌دهد که این گرید به عنوان یک ماده اولیه چندمنظوره در صنعت روانکاری عمل می‌کند. ویسکوزیته پایین‌تر آن، این امکان را فراهم می‌سازد تا در تولید روغن‌های پایه‌ای که نیاز به ویژگی‌های جریان خوب دارند، مورد استفاده قرار گیرد.  

لوب کات سنگین:

در مقابل، لوب کات سنگین دارای ویسکوزیته بالاتری است. این گرید به طور خاص برای تولید روغن موتورهای مونو گرید (با گرید سنگین)، به ویژه برای موتورهای دیزلی و گیربکس‌ها، استفاده می‌شود. همچنین ممکن است در برخی کاربردهای صنعتی که نیاز به روان‌کننده‌های با ویسکوزیته بالا دارند، مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد خاص لوب کات سنگین در روغن موتورهای سنگین و مونو گرید، نشان‌دهنده مناسب بودن آن برای شرایطی است که نیاز به ویسکوزیته بالا و روانکاری قوی تحت بارها و دماهای بالا وجود دارد.  

عوامل کلیدی مؤثر بر کیفیت لوب کات:

کیفیت لوب کات به عوامل متعددی بستگی دارد که در مراحل مختلف تولید و پالایش دخیل هستند. درک این عوامل برای تولید لوب کات با خواص مطلوب و مناسب برای کاربردهای مورد نظر، بسیار حائز اهمیت است.

منبع و ترکیب نفت خام:

یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده کیفیت لوب کات است. همه نفت‌های خام برای تولید لوب کات با کیفیت بالا مناسب نیستند. عواملی مانند ترکیب شیمیایی نفت خام، درصد برش روغنی مورد نظر در نفت خام و وجود ناخالصی‌ها به طور قابل توجهی بر کیفیت و میزان تولید لوب کات تأثیر می‌گذارند. نوع مولکول‌های هیدروکربنی موجود در نفت خام (پارافینی، نفتنیک، آروماتیک) نیز بر خواص لوب کات نهایی اثرگذار است. انتخاب خوراک نفتی مناسب، بنابراین، اولین و اساسی‌ترین گام در تعیین کیفیت بالقوه لوب کات به شمار می‌رود.  

وجود ناخالصی‌ها:

در لوب کات می‌تواند به طور قابل توجهی کیفیت آن را برای مصارف روانکاری کاهش دهد. همچنین روش‌های پالایش (استخراج با حلال یا تبدیلی) و شدت آن‌ها (دما، فشار، کاتالیزور) مستقیماً بر کیفیت لوب کات اثر می‌گذارند. فرآیندهای تبدیلی مدرن مانند هیدروکراکینگ و هیدروتریتینگ، روغن‌های پایه با کیفیت بالاتر با آروماتیک کمتر و پایداری بهتر تولید می‌کنند. حذف مؤثر ناخالصی‌ها در طول پالایش برای دستیابی به کیفیت مطلوب لوب کات حیاتی است. بنابراین، انتخاب و بهینه‌سازی فناوری‌های پالایش برای تنظیم خواص لوب کات و برآورده کردن نیازهای عملکردی خاص، بسیار مهم است.  

ارتباط لوب کات با سایر فرآورده‌های نفتی:

لوب کات به عنوان یکی از محصولات پالایش نفت خام، ارتباط تنگاتنگی با سایر فرآورده‌های نفتی دارد. این ارتباط را می‌توان در مراحل بالادستی و پایین‌دستی فرآیند پالایش نفت مشاهده کرد. در مراحل بالادستی، لوب کات مستقیماً از پالایش نفت خام به دست می‌آید. ویژگی‌های نفت خام مورد استفاده، تا حد زیادی تعیین‌کننده میزان تولید و کیفیت لوب کات خواهد بود.  

در مراحل پایین‌دستی، لوب کات به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید روغن‌های پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. روغن‌های پایه، اجزای اساسی بیشتر روان‌کننده‌ها هستند و معمولاً 80 تا 99 درصد از فرمولاسیون نهایی را تشکیل می‌دهند. این روغن‌های پایه بر اساس سطح پالایش و خواصشان به گروه‌های مختلف (گروه I، II، III روغن‌های معدنی، گروه IV پلی آلفا الفین‌ها، گروه V سایر) طبقه‌بندی می‌شوند. کیفیت لوب کات مستقیماً بر کیفیت بالقوه روغن‌های پایه حاصل از آن تأثیر می‌گذارد.  

روغن‌های پایه سپس با مواد افزودنی مختلف مخلوط می‌شوند تا روغن‌های موتور و روان‌کننده‌های صنعتی نهایی مانند روغن‌های موتور، روغن‌های دنده، سیالات هیدرولیک و روان‌کننده‌های صنعتی تولید گردند. لوب کات سبک برای تولید انواع روغن‌های موتور به کار می‌رود، در حالی که لوب کات سنگین برای روغن موتورهای سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.  

علاوه بر این، در فرآیند پالایش روغن‌های روان‌کننده از لوب کات، محصولات جانبی دیگری نیز تولید می‌شوند. اسلک واکس یکی از این محصولات است که در طی فرآیند موم‌زدایی به دست می‌آید. اسلک واکس مخلوطی از موم و روغن است و در تولید موم پارافین و سایر کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فورفورال اکسترکت نیز محصول جانبی واحد استخراج با حلال است که غنی از ترکیبات آروماتیک بوده و به عنوان ماده اولیه در تولید دوده صنعتی، به ویژه در صنایع لاستیک‌سازی، کاربرد دارد.  

در مقایسه با سایر برش‌های نفتی، لوب کات در محدوده خاصی از نقاط جوش قرار دارد که آن را برای تولید روان‌کننده‌ها مناسب می‌سازد. برش‌های سبک‌تر مانند LPG، نفتا، نفت سفید و گازوئیل عمدتاً به عنوان سوخت یا خوراک صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. وکیوم باتوم یا باقیمانده تقطیر در خلاء، سنگین‌ترین برش نفتی است که پس از تقطیر در خلاء باقی می‌ماند. این ماده می‌تواند از طریق فرآیندهای حرارتی مانند کراکینگ حرارتی یا کک‌سازی به قیر تبدیل شود. 

تجارت لوب کات:

قیمت لوب کات تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد. قیمت جهانی نفت خام و قیمت‌های شاخص منتشر شده توسط پلتس برای منطقه خلیج فارس از جمله عوامل مهم هستند. میانگین قیمت نفت کوره پر گوگرد (HSFO) نیز در محاسبه ارزش لوب کات در نظر گرفته می‌شود. نوسانات قیمت نفت خام مستقیماً بر هزینه تولید و فرآوری لوب کات تأثیر می‌گذارد. مقررات و سیاست‌های قیمت‌گذاری دولتی نیز می‌توانند بر قیمت لوب کات در بازار داخلی اثرگذار باشند. نرخ ارز (مانند نرخ نیما در ایران) نیز نقش مهمی در تعیین قیمت لوب کات ایفا می‌کند. این عوامل نشان می‌دهند که قیمت لوب کات به طور پیچیده‌ای تحت تأثیر عوامل متعدد بازار جهانی نفت، قیمت‌های منطقه‌ای سوخت، مقررات داخلی و نرخ ارز قرار دارد.  

استانداردها و مشخصات لوب کات:

بورس کالای ایران نقش مهمی در استانداردسازی کالاهای پذیرفته شده، از جمله لوب کات، ایفا می‌کند. استانداردهای ملی برای لوب کات، سنگ آهن و کنسانتره مولیبدن با محوریت بورس کالا تدوین شده‌اند. یکی از متون به روغن موتور چند درجه‌ای تولید شده با استفاده از روغن پایه پارافینی (مشتق شده از لوب کات) اشاره دارد که مطابق با استانداردهای API SG/CD و ISIRI 3785 است. توسعه و اجرای استانداردهای ملی برای لوب کات، با تسهیل تجارت و افزایش اعتماد مصرف‌کنندگان در بازار ایران، از اهمیت بالایی برخوردار است. کیفیت و گرید روان‌کننده‌های نهایی تولید شده، مستقیماً تحت تأثیر کیفیت و گرید لوب کات مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، رعایت استانداردهای لوب کات برای حفظ کیفیت کلی محصولات صنعت روانکاری ضروری است.  

نتیجه‌گیری:

لوب کات به عنوان ماده اولیه اصلی در تولید روغن‌های پایه و به تبع آن، انواع روان‌کننده‌ها، نقش حیاتی در صنعت نفت و اقتصاد کشور ایفا می‌کند. فرآیند تولید آن شامل مراحل پیچیده‌ای از پالایش نفت خام، تقطیر اتمسفریک و در خلاء، و سپس فرآیندهای پالایش ثانویه مانند استخراج با حلال، موم‌زدایی و هیدروتریتینگ یا فرآیندهای تبدیلی است. انواع مختلف لوب کات، به ویژه گریدهای سبک و سنگین، کاربردهای متفاوتی در تولید روغن‌های موتور و صنعتی دارند. کیفیت لوب کات به شدت تحت تأثیر عواملی همچون منبع و ترکیب نفت خام، فناوری‌های پالایش مورد استفاده و میزان ناخالصی‌های موجود قرار دارد. لوب کات نه تنها با روغن‌های پایه و روان‌کننده‌های نهایی ارتباط مستقیم دارد، بلکه در فرآیند پالایش آن محصولات جانبی ارزشمندی مانند اسلک واکس و فورفورال اکسترکت نیز تولید می‌شوند. تجارت لوب کات در ایران از طریق بورس کالا انجام می‌شود و قیمت آن تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله قیمت جهانی نفت، نرخ ارز و مقررات داخلی قرار دارد. وجود استانداردهای مشخص برای لوب کات، به تضمین کیفیت و تسهیل تجارت این ماده اولیه مهم کمک می‌کند.