تهیه و کاربرد مواد افزودنی در روغنهای روان کننده

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 120 صفحه می باشد.

پایان نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی در رشتة مهندسی شیمی گرایش صنایع پالایش

 مقدمه   
فصل اول   
مقدماتی راجع به روغنهای روان کننده، آزمایشات و کیفیت آنها   
انواع روان کننده ها   
موارد استفاده روغتهای روان کننده   
وظایف روغنهای روان کننده   
خواص ضروری روغنهای روان کننده   
ترکیبات روغنهای روان کننده معدنی   
آزمایشات مربوط به روغنهای روان کننده   
ارگانها و سازمانها و مؤسسات ذیربط در کیفیت روغنها   
طبقه بندی ها و استانداردهای روغن   

فصل دوم   
مواد افزودنی به روغنهای روان کننده   
منابع قلیائیت و اثرات آن در روغنها   
خواص و فرمولهای انواع ادتیوهای مصرفی در روغنها   

1- افزایش دهنده های اندیس ویسکوزیته   
2- معلق کننده ها   
3- پاک کننده ها   
4- بازدارنده های اکسیداسیون   
5- مواد افزودنی ضد زنگ زدگی   
6- مواد افزودنی ضد سائیدگی   
7- بهبود دهنده های اصطکاک   
8- پائین آورنده های نقطه ریزش   
9- بازدارنده های کف   
چگونگی کنترل روغنها ضمن کار   
بررسی علل اضمحلال مواد افزودنی   
تعاریف و اصطلاحات مرسوم در قلمرو کنترل کیفیت روغنها   
فهرست منابع

 مقدمه

روغنهای روان کننده (Lubricating Oils) معدنی که منشاء آنها از نفت خام است، کالاهای نسبتاً ارزانی هستند که در موتورها و ماشین آلات صنعتی بسیار گرانقیمت مورد استفاده قرار می گیرند و اثر مستقیم روی کارآئی و عمر این دستگاهها دارند، لذا باید برای ایجاد اطمینان در عملکرد صحیح ماشین‌آلات، کیفیت روغن‌های مصرفی کاملاً مناسب باشد. ولی متأسفانه بسیار دیده شده است که به این امر مهم، حتی توسط متخصصین فنی نیز توجه کافی نمی‌شود و در کشور ما، خیلی کمتر از آنچه شایسته است، به کیفیت روغن و طریقه کنترل آن، بها داده شده است.

هدف نگارنده این است که خوانندگان آن، ضمن آشنایی با تولید روغنهای روان کننده به ابعاد گوناگون کیفیت روغنها، توجه بیشتری مبذول بفرمایند.

تعاریف متعددی برای کیفیت یک کالا، بعمل آمده است، اما شاید جملة ساده زیر مناسبترین تعریف باشد:

«کیفیت یک محصول، یعنی مناسب بودن آن برای کار برد مورد نظر» یا به زبان انگلیسی:

Quality Is Fitness For Purpose

مصداق این تعریف بخوبی در تجربة آن شخص متجلی است که گفته بود:

«دریافته ام که بهترین کره، بدترین روغن برای ساعت من است». در این مثال، دیده می شود که چطور دو صفت متضاد بهترین و بدترین، به کیفیت یک کالا، در رابطه و با توجه به کاربردهای خاص آن کالا، قابل اطلاق گشته است.

کنترل کیفیت، امروزه یک مفهوم ارزشمند و دانشی بسیار پیشرفته است. برخلاف تصور بسیاری از مردم، که از کنترل کیفیت، برداشتنی محدود و در حد بازرسی یا Inspection (که بخشی از کنترل کیفیت است)، دارند، این اصطلاح مفهومی وسیع و عمیق را در بر دارد. کیفیت، در واقع، مجموعه ای از فعالیتهائی است که یک کالا را از نقطه شروع تقاضای آن در بازار، در مرحلة طراحی و تولید و عرضة آن به بازار، تا عکس العملهای مصرف کنندگان و اثرات آن بر طراحی مجدد و نحوة تولید محصول، دربرمی‌گیرد.

اما همیشه این طور نیست و مصرف کنندة اصلی قادر نمی‌باشد که کیفیت کالا را مستقیماً تشخیص داده و ارزیابی کند. این موضوع در مواردی صدق می کند که کارائی و کیفیت محصول، علاوه بر خواص فیزیکی، به صفات شیمیائی آن، یعنی به واکنشهای شیمیائی نیز مربوط می شود. واکنشهای شیمیائی عموماً با سرعت کم و به طور کند انجام می پذیرند و لذا تشخیص آثار آنها همیشه در کوتاه مدت امکان پذیر نمی باشد. به علاوه ممکن است که آثار فعالیتهای شیمیائی با دخالت عوامل دیگری همراه گردد و باعث شود که تشخیص دلیل پدیده های حاصله، بسیار پیچیده گردد. مثلاً وقتی یک حشره کش مورد استفاده قرار می گیرد، بعضی از خواص آن که از بین بردن حشرات است، قابل مشاهده است، ولی اثرات احتمالی مزمنی که ممکن است بر نسوج بدن داشته باشد، به این سادگی ها برای مصرف کننده، قابل تشخیص نمی باشد. با همة اینها، کیفیت مواد شیمیائی را نیز می توان ولو به کمک آزمایشگاه، پیش بینی نمود. اگر ماده ای شیمیائی برای بشر شناخته شده باشد، با تعیین خواص فیزیکی و تجزیة عنصری و تعیین ساختمان شیمیائی آن، هر بار می توان آن را بازشناخت و کارائی و کیفیت آن را معین نمود. اگر ماده ای، مخلوطی از چند ترکیب شیمیائی خالص شناخته شده باشد، باز می توان با تجزیة عنصری و روشهای دیگر، نسبت این ترکیبات در مخلوط را تعیین و خواص مخلوط را پیش‌بینی کرد.

فرآورده های نفتی، از نقطه نظر رابطة خواص فیزیکی و شیمیائی با کارآئی عملی، پیچیده ترین وضعیت را دارند. می دانیم که نوع و نسبت ترکیبات مختلفی که در نفتهای خام نقاط مختلف دنیا، یک کشور و یا یک منطقه وجود دارد، بسیار متغیر است. حتی در یک چاه نفت بخصوص، در عمق های مختلف، انواع و درصد مواد شیمیائی متفاوتی در نفت خام وجود دارد. روغنهای روان کنندة نفتی نیز به همین دلیل، شامل انواع گوناگونی از هیدروکربنها و مشتقات آنها هستند، بخصوص که اجزاء روغنهای روان کننده، عموماً از مولکولهای بسیار بزرگ (C15 تا C30)، تشکیل شده اند. خوانندگان محترم، از شیمی آلی بیاد دارند که با بالا رفتن تعداد کربنها در مولکولهای هیدروکربنها، تعداد ایزومرهای آنها به سرعت افزایش می‌یابد. مثلاً هیدروکربن سیر شدة 20 کربنه به نام ایکوزان Eicosane، از لحاظ تئوری، می تواند 366319 ایزومر مختلف داشته باشد. از این ارقام می توان دریافت که ترکیب و ساختمان شیمیائی روغنهای روان کننده چقدر متغیر و پیچیده است. بدیهی است که جدا کردن هر یک از ترکیبات شیمیائی روغن و تعیین خواص آنها، به سادگی، امکان پذیر نمی‌باشد. به همین دلیل، برای چنین فرآورده‌ای، چیزی به مفهوم کلاسیک خواص شیمیائی قابل تعریف نیست و در واقع آنچه که تحت این عناوین بیان می شود، میانگینی از خواص تک تک اجزاء روغن است و چون نسبت و نوع این اجزاء در روغنهای مختلف تغییر می کند، خواص فیزیکی و شیمیائی روغنها نیز ثابت نمی‌باشد.

علاوه بر مطالبی که ذکر آنها گذشت، روغنهای روان کننده از یک لحاظ دیگر نیز بسیار پیچیده‌تر از سایر فرآورده های نفتی هستند. روغنهای روان کننده در کاربردهای متعددی که دارند، باید وظائف متنوعی را جامة عمل بپوشانند و برای این منظور باید خواص معینی را دارا باشند. آنچه که از نفت خام تحت عنوان روغن حاصل شده و روغن پایه نامیده می شود، فقط قادر است بعضی از وظائف ضروری روغنهای موتور و ماشین آلات صنعتی را عملی نماید و بقیه خواص لازم به وسیلة یک سری مواد شیمیائی ویژه که مواد افزودنی (additives) نامیده می‌شوند و به مقدار حدود متوسط 3 تا 10 درصد به روغنها اضافه می شوند، به وجود می آیند. این مواد شیمیائی نیز انواع بسیار متعدد و متنوعی دارند و نیز به نسبتهای متغیر به روغن ها افزوده می‌گردند. لذا ملاحظه می شود که روغنهای روان کننده از لحاظ ساختمان شیمیائی، چه مجموعة پیچیده ای را تشکیل می دهند.

از همة صحبتهای فوق نتیجه می شود که کیفیت روغهای روان کننده را نمی توان مانند کالاهای معمولی به کمک خواص فیزیکی، و یا مانند مواد شیمیائی دیگر به وسیلة خواص فیزیکی و آنالیز شیمیائی، پیش بینی نمود. به عبارت دیگر بین خواص فیزیکی و شمیائی (آنالیز شیمیائی) روغنها و کارآئی آنها در عمل، رابطة معین و ثابتی وجود ندارد. چه بسا دیده شده است که دو روغن مختلف که از لحاظ خواص فیزیکی و آنالیز شیمیائی (انواع و درصد عناصر) یکسان بوده اند، در عمل، دو نوع عملکرد (کیفیت و کارآئی) بسیار متفاوت (یکی قابل قبول و دیگری مردود) داشته اند.

آنچه که امروزه تحت نام روغن جهت روانکاری و یا کاربردهای مخصوص دیگر همچون دستگاههای هیدرولیک، سیستم های حرارتی، عایق الکتریکی و یا برش فلزات به کار می رود می باید دارای خصائص عدیده‌ای باشد.

مشخصه های عمومی که هر روغنی باید داشته باشد همان مشخصه‌های اصلی است که از ابتدا مد نظر بوده، مثلاً اصطکاک قطعات را به منظور حرکت دو قطعه کاهش دهد و یا اینکه حرارت حاصل دو سیستم که به طرق مختلف بوجود می آید تحمل و به نوعی برطرف نماید و یا اینکه به نحوی آب بندی ایجاد کند که از نفوذ ذرات خارجی جلوگیری نموده و یا برعکس ذرات دیگری که از سائیدگی حاصل می شود از محل مشترک دو قطعه برداشته و از محیط عمل خارج نماید.

ولیکن تعدادی از مشخصه ها خیلی اختصاصی است و بستگی به نوع عملکرد آن دارد مثلاً روغنهائی که در تراشکاری بکار می رود باید با آب بخوبی مخلوط شده و از اکسید شدن قطعات بسیار داغ فلزی در مجاورت هوا و آب جلوگیری به عمل آورده و ضمناً عمر تیغه برش را بهبود بخشد و تعدادی مشخصه دیگر که بعداً تشریح خواهد شد.

به منظور ساخت یک روغن که بتواند کلیه مشخصات لازم را برحسب عملکرد داشته باشد دو ماده اصلی به نام روغن پایه و مواد افزودنی را با یکدیگر مخلوط می‌نمائیم.

روغن پایه ماده ای است نفتی و یا سنتتیک Synthetic (مصنوعی) که در حدود 95-90 درصد روغن را برحسب نوع روغن تمام شده تشکیل می دهد (در بعضی موارد از این مقدار کمتر است) و می توان نیازهای یک روغن را تا حدودی بر حسب آن عملکرد برطرف نماید.

رکن اساسی هر روغن تمام شده ماده ای به نام روغن پایه است و بعد از مخلوط شدن با مواد دیگر تبدیل به روغن محصول می گردد.

برای تهیه این ماده در حال حاضر سه راه وجود دارد که عبارت است از استفاده از برش مواد نفتی، تصفیه روغنهای مصرف شده و تهیه مصنوعی آنها.

مواد افزودنی تعدادی مواد شیمیائی با ترکیبات مخصوص است که افزودن آنها به مقدار معین به روغن پایه خواص روغن را ترمیم و تصحیح نموده و علاوه بر آن تعدادی مشخصه مخصوص که در روغن پایه وجود ندارد و یا ضعیف می باشد به مجموع روغن می دهد.