روغن پایه معدنی چیست؟ کشف قدرت روغن پایه معدنی
روغن پایه معدنی، که اغلب به سادگی به عنوان روغن پایه نفتی یا روغن پایه مرسوم شناخته میشود، اساس بسیاری از روانکارها از جمله روغن موتور، سیالات هیدرولیک و روغن دنده است. این روغن 60 تا 90 درصد محصول نهایی روانکاری را تشکیل میدهد و مابقی آن افزودنیهای بهبود دهنده عملکرد هستند. این روغن مستقیماً از نفت خام از طریق یک فرآیند پالایش پیچیده به دست میآید.
تفاوتهای کلیدی
روغن پایه معدنی در مقابل نفت خام (پترولیوم)
نفت خام (یا پترولیوم) ماده خام و تصفیه نشدهای است که از زمین استخراج میشود. این یک مخلوط پیچیده از هزاران مولکول هیدروکربنی مختلف، همراه با ناخالصیهایی مانند گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین است.
روغن پایه معدنی یک محصول پالایش شده از نفت خام است. این ماده به صورت شیمیایی و فیزیکی فرآوری شده (تقطیر، استخراج و اغلب هیدروکراکینگ) برای حذف بیشتر اجزای ناخواسته، که در نتیجه یک مایع روانکاری پایدار به دست میآید.
روغن پایه معدنی در مقابل روغن پایه سنتتیک (Synthetic)
تفاوت اصلی در منشأ و یکنواختی مولکولی آنها نهفته است:
-
روغن پایه معدنی (گروههای I، II، III): مشتق شده از نفت خام. حتی پس از پالایش، مولکولها هنوز از نظر اندازه و شکل متفاوت هستند (ناهمگن)، که پایداری و عملکرد آنها را در شرایط سخت محدود میکند.
-
روغن پایه سنتتیک (گروه IV، V): از نظر شیمیایی از اجزای پایه خالص شده، مهندسی شده (سنتز شده) است. این فرآیند مولکولهایی را ایجاد میکند که از نظر اندازه و شکل تقریباً یکنواخت هستند (همگن). این یکنواختی منجر به پایداری حرارتی برتر، نوسان پذیری کمتر و شاخص ویسکوزیته بسیار بالاتر میشود، که آنها را برای کاربردهای با عملکرد بالا و دمای شدید ایدهآل میکند. روغنهای گروه III، در حالی که از نظر فنی مشتق شده از مواد معدنی هستند، به دلیل سطح بالای پالایش، اغلب به صورت تجاری به عنوان “سینتتیک” به بازار عرضه میشوند.
روغنهای گیاهی در مقابل روغنهای معدنی (آیا قابل خوردن هستند؟)
| ویژگی | روغن معدنی | روغن گیاهی | آیا خوراکی است؟ |
| منبع | نفت خام (غیر قابل تجدید) | گیاهان (مانند ذرت، زیتون، آفتابگردان) (قابل تجدید) | خیر (انواع صنعتی) |
| ساختار شیمیایی | هیدروکربنها | تری گلیسیریدها (استرها) | بله (انواع خوراکی) |
| تجزیه پذیری زیستی | کم | بالا | نامشخص |
آیا قابل خوردن هستند؟ روغنهای پایه معدنی صنعتی به هیچ وجه برای مصرف ایمن نیستند. آنها حاوی ناخالصیها و افزودنیهایی هستند که سمی میباشند. با این حال، روغنهای معدنی بسیار خالص شده با درجه غذایی (مانند روغن معدنی سفید با درجه دارویی، که معمولاً به عنوان ملین یا در نگهداری مواد غذایی استفاده میشود) ایمن برای بلع هستند. روغنهای گیاهی در حالت خام یا پالایش شده با درجه غذایی (مانند روغن زیتون یا روغن آفتابگردان) ایمن و برای مصرف در نظر گرفته شدهاند.
گروهبندی روغن پایه API (گروه I تا V)
موسسه نفت آمریکا (API) روغنهای پایه را بر اساس فرآیند پالایش، محتوای گوگرد، محتوای اشباع شده و شاخص ویسکوزیته (VI) به پنج گروه طبقهبندی میکند. سه گروه اول از نفت خام (روغن معدنی) مشتق شدهاند.
| گروه API | اشباع شده (%) | گوگرد (%) | شاخص ویسکوزیته (VI) | نوع روغن پایه | ویژگیهای کلیدی |
| روغن پایه گروه I | $<90$ | $>0.03$ | $80 – 120$ | معدنی | کمترین پالایش، معمولاً با پالایش حلال ساخته میشود. عملکرد پایینتر. |
| روغن پایه گروه II | $\geq 90$ | $\leq 0.03$ | $80 – 120$ | معدنی | هیدروپروسس شده، خلوص، شفافیت و پایداری اکسیداسیون بهتر از گروه I. |
| روغن پایه گروه III | $\geq 90$ | $\leq 0.03$ | $>120$ | معدنی (اغلب سینتتیک نامیده میشود) | شدیداً هیدروکراکینگ شده. خلوص بسیار بالا، پایداری حرارتی و اکسیداسیون عالی، عملکرد نزدیک به سینتتیکها. |
| روغن پایه گروه IV | نامشخص | نامشخص | بالا | سینتتیک (PAO) | پلی آلفا اولفینها (PAO). سنتز شیمیایی شده برای عملکرد برتر و یکنواخت. |
| روغن پایه گروه V | نامشخص | نامشخص | متفاوت | همه موارد دیگر | شامل تمام روغنهای پایه غیر از I-IV، مانند استرها، پلی آلکیلن گلیکولها و روغنهای گیاهی. |
فرآیند تولید روغن پایه معدنی
تولید روغن پایه معدنی شامل چندین مرحله پالایش نفت خام برای حذف ترکیبات ناخواسته مانند مومها، آسفالت و هیدروکربنهای واکنشپذیر است:
-
تقطیر: نفت خام حرارت داده شده و بر اساس نقاط جوش خود در یک برج تقطیر جوی و سپس خلأ، به بخشهای مختلف (اجزا) جدا میشود. بخشهای سنگینتر برای تولید روغن پایه استفاده میشوند.
-
استخراج با حلال (برای گروه I): از یک حلال برای حل و حذف هیدروکربنهای آروماتیک ناخواسته استفاده میشود که شاخص ویسکوزیته و پایداری اکسیداسیون روغن را بهبود میبخشد.
-
مومگیری (Dewaxing): اجزای مومی برای کاهش نقطه ریزش روغن حذف میشوند تا اطمینان حاصل شود که در دماهای پایین سیال باقی میماند.
-
هیدروپروسسینگ/هیدروکراکینگ (برای گروههای II و III): این یک فرآیند پالایش شدیدتر است که از گاز هیدروژن تحت فشار و دمای بالا استفاده میکند. این فرآیند مولکولهای بزرگ را شکسته و ناخالصیهایی مانند گوگرد و نیتروژن را حذف میکند و به طور قابل توجهی خلوص، پایداری و عملکرد روغن را افزایش میدهد.
افزودنیها در روغن پایه معدنی و تأثیر آنها بر کیفیت
در حالی که روغن پایه وظیفه اصلی روانکاری را بر عهده دارد، افزودنیها برای پاسخگویی به تقاضاهای عملکرد مدرن حیاتی هستند. آنها ترکیبات شیمیایی هستند که در روغن پایه ترکیب میشوند تا خواص مطلوب را تقویت کرده و خواص نامطلوب را مهار کنند.
| افزودنی متداول | تأثیر بر کیفیت روغن پایه معدنی |
| پاک کنندهها (Detergents) | با خنثی کردن اسیدها و جلوگیری از تشکیل رسوبات، سطوح موتور را تمیز نگه میدارند. |
| پخش کنندهها (Dispersants) | آلایندهها (مانند دوده و لجن) را در روغن معلق نگه میدارند و از لخته شدن و ته نشین شدن آنها جلوگیری میکنند. |
| ضد سایش (Anti-Wear Agents) | یک لایه محافظ روی سطوح فلزی تشکیل میدهند تا از اصطکاک و سایش جلوگیری کنند، به ویژه تحت بار سنگین. |
| آنتی اکسیدانها (Antioxidants) | تخریب شیمیایی (اکسیداسیون) روغن را کند کرده، عمر مفید آن را افزایش داده و از تشکیل لجن جلوگیری میکنند. |
| بهبود دهندههای شاخص ویسکوزیته (VII) | سرعت تغییر ویسکوزیته روغن را با دما کاهش میدهند و جریان بهینه را از شروع سرد تا کارکرد گرم حفظ میکنند. |
| کاهندههای نقطه ریزش | نقطه ریزش روغن را کاهش میدهند و اطمینان میدهند که در دماهای بسیار پایین بهتر جریان یابد. |
| بازدارندههای خوردگی/زنگ زدگی | از سطوح فلزی در برابر آسیبهای ناشی از رطوبت و اسیدها محافظت میکنند. |
بخش پرسش و پاسخ متداول (FAQ)
س: نام دیگر روغن پایه معدنی چیست؟
ج: روغن مرسوم یا روغن پایه نفتی.
س: آیا روغنهای پایه گروه III سینتتیک هستند؟
ج: از نظر فنی، آنها روغنهای معدنی بسیار تصفیه شده مشتق شده از نفت خام هستند. با این حال، به دلیل عملکرد عالی (VI > 120)، مجاز هستند که در بسیاری از نقاط جهان به صورت قانونی به عنوان سینتتیک به بازار عرضه شوند.
س: چرا روانکارها به افزودنی نیاز دارند؟
ج: افزودنیها برای تقویت عملکرد روغن معدنی ضروری هستند و عملکردهای اساسی مانند تمیز کردن، جلوگیری از خوردگی، کاهش سایش و حفظ ویسکوزیته ثابت در محدوده دمایی گسترده را فراهم میکنند که روغن پایه به تنهایی نمیتواند به آن دست یابد.
س: آیا روغن معدنی برای موتور من بد است؟
ج: خیر. روغنهای معدنی با کیفیت بالا (به ویژه گروه II) با بسته افزودنی صحیح، برای کاربردهای استاندارد و غیر افراطی و طراحیهای قدیمیتر موتور مناسب و مقرون به صرفه هستند.
تفاوت اصلی در عملکرد روغن پایه معدنی (گروه ۲) و روغنهای سنتتیک در موتورهای جدید چیست؟
تفاوت در یکنواختی مولکولهاست. در روغنهای معدنی، اندازه مولکولها متفاوت است که باعث میشود در دماهای بسیار بالا زودتر تبخیر شوند، اما روغنهای سنتتیک ساختار یکدستی دارند و در شرایط سخت، پایداری و قدرت محافظت بیشتری از موتور نشان میدهند.