روغن سنتتیک بر پایه ترکیبات آلکیل بنزن LAB

روغن‌های سنتتیک بر پایه ترکیبات آلکیل بنزن (AB)

روغن سنتتیک بر پایه ترکیبات آلکیل بنزن LAB: روغن‌های سنتتیک به واسطه‌ی فرمولاسیون خاص و طراحی پیشرفته‌ای که دارند، عملکردی بهینه و قابل‌اعتماد را در کاربردهای صنعتی مختلف از خود نشان می‌دهند. در این میان، روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن (AB)، به‌ویژه نوع خطی آن‌ها که به LAB (Linear Alkyl Benzene) و نوع سنگین‌تر HAB (Heavy Alkyl Benzene) معروف است. به دلیل ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی منحصربه‌فرد، در صنایع مختلف به‌ویژه در سیستم‌های برودتی و تبریدی کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند.

این مقاله به بررسی ساختار، ویژگی‌ها، کاربردها و نحوه انتخاب روغن‌های سنتتیک بر پایه آلکیل بنزن پرداخته و ضمن اشاره به نقش این ترکیبات در صنایع تبرید و حرارتی، مزایا و معایب آن‌ها را نسبت به دیگر روغن‌ها تشریح می‌کند.

ترکیبات آلکیل بنزن که به اختصار به آنها AB گفته میشود، ترکیباتی از خانواده آروماتیک ها محسوب میشوند و به دلیل داشتن خواص روانکاری، از مدتها قبل به عنوان نوعی از روغنهای سنتتیک و عمدتا به عنوان روغن برودتی در کمپرسورهای تبریدی مورد استفاده بوده اند.

لازم به ذکر است در کمپرسورهای برودتی، بسته به دمای کار، فراریت روغن، جنس مواد بکار رفته در تجهیزات و شرایط عملیات از انواع مختلفی از روغنها و منجمله روغنهای معدنی، پلی الکیلن گلیکول ها، پلی ال استرها، پلی وینیل اترها استفاده میگردد و ترکیبات آلکیل بنزن نیز یکی از انواع مختلف این روغنها می باشد و در جدول زیر اطلاعات بیشتری در این خصوص مشاهده میگردد:

همچنین در نمودار زیر محدوده دمایی مناسب استفاده برای هر یک از روغنهای برودتی و منجمله ترکیبات آلکیل بنزن نمایش داده شده است.

لازم به ذکر است به دلیل آنکه پلی ال استرها و پلی الکیلن گلیکول ها گرانتر از ترکیبات آلکیل بنزن هستند و با توجه به سازگاری آلکیل بنزن ها با این دو نوع روغن سنتتیک، در برخی موارد از روغن ترکیبی 20 تا 40 درصد پلی ال استر ها و یا روغن ترکیبی پلی الکیلن گلیکول ها با 60 تا 80 درصد الکیل بنزن نیز میتوان بعنوان یک روغن برودتی استفاده نمود و الکیل بنزن ها از این نظر سازگاری خوبی با ترکیبات پلی ال استرها و پلی الکیلن گلیکول ها دارند.

همانطور که در بالا توضیح داده شد، ترکیبات آلکیل بنزن به عنوان روغن برودتی در برخی تجهیزات برودتی کاربرد دارند، در این قسمت به معرفی روغنهای برودتی می پردازیم. این روغن ها در سیکل های تبرید کمپرسورهای تبریدی، نقش ویژه ای ایفا می‌کنند و روانکاری کلی کمپرسور، سیل و آب بندی شیر برقی و روغن کاری شیر انبساط، بخشی از وظایف مهم روغن کمپرسور برودتی است.

روغن کمپرسور برودتی، در سیکل های تبرید، معمولا با گاز مبرد استفاده شده در سیستم تماس مستقیم دارد و این تماس مستقیم و مخلوط شدن روغن و گاز مبرد، استفاده و انتخاب روغن برودتی را از لحاظ سازگاری گاز مبرد با روغن، امری مهم می سازد. زیرا روغن های برودتی خاصیت جذب گاز مبرد را دارند و این خاصیت در روغن کمپرسور تبریدی، معمولا با افزایش فشار و دما بیشتر می‌شود.

لازم به ذکر است چنانچه روغن برودتی و گاز مبرد با هم سازگاری و همخوانی نداشته باشند، مشکلات فراوانی در سیکل تبرید ایجاد می‌گردد و لذا شناخت صحیح خواص روغن برودتی و انتخاب درست آن امری حیاتی در تعمیر، طراحی و نگهداری کمپرسورهای تبریدی محسوب میگردد.

ساختمان مولکولی روغن‌های آلکیل بنزن

با توجه به اینکه کاربرد این روغن به ساختمان مولکولی آن برمیگردد، در اینجا در مورد ساختمان مولکولی ترکیبات آلکیل بنزن توضیحاتی ارائه میشود. در توصیف ساختمان مولکولی روغن تبرید بر پایه الکیل بنزن باید به این موضوع اشاره نماییم که وجود شاخه های الکیلی در مولکول ترکیبات آلکیل بنزن باعث شده است که این ترکیبات مشابه روغنهای معدنی عمل نموده و دارای خواص روان کنندگی باشند و از طرف دیگر وجود بخش حلقوی و آروماتیک در ساختمان مولکول این ترکیبات، باعث گردیده که علاوه بر خاصیت روانکاری خواص دیگری را هم دارا باشند که به عنوان مثال خاصیت سازگاری بیشتر این نوع از روغن های برودتی با گازهای مبرد، مربوط به این بخش آروماتیک مولکولی الکیل بنزن میباشد.

از روان کننده های سنتتیک بر پایه الکیل بنزن، هم در کمپرسورهای رفت و برگشتی (پیستونی) و هم در کمپرسورهای از نوع دوار استفاده می شوند.

لازم به ذکر است که آنها برای استفاده در کمپرسورهای حاوی گاز مبرد از جنس فلوروکربن( HCFC و CFC) بسیار مناسب هستند ولی باید به این نکته نیز توجه داشت که در استفاده از این نوع از روغن محدودیتهایی نیز وجود دارد. بعنوان مثال از آنها نباید در مواردی که ماده دی اکسید گوگرد و ترکیبات آمونیاکی حضور دارند، استفاده شود.

در خصوص انتخاب ویسکوزیته مناسب این نوع از روان کننده ها، کارشناسان روانکار توصیه می نمایند که ویسکوزیته مناسب برای هر کمپرسور تبریدی، مطابق با توصیه های سازنده آن کمپرسور تبریدی باید باشد و برای انتخاب بهینه ویسکوزیته روغن کمپرسور برودتی، شرایط عملیاتی (دما و فشار) و ویژگی های حلالیت مخلوط گاز مبرد و روغن تبرید، از موارد تعیین کننده هستند .

برای بررسی میزان حلالیت گاز مبرد در روغن تبرید از پارامتری بنام نقطه لخته شدن یا انعقاد (FLOC POINT ) استفاده میگردد و به دلیل اهمیت این پارامتر در انتخاب روغن تبرید در ادامه بیشتر با این پارامتر آشنا خواهیم شد.

نقطه انعقاد (FLOC POINT)

دمایی است که در آن دما موم یا وکس موجود در روغن در مخلوطی از 90 درصد گاز مبرد و 10 درصد روغن تبرید شروع به رسوب شدن می‌کند. به عبارت دیگر، دمایی که موم یا وکس از روغن جدا می‌شود را نقطه انعقاد می‌نامند.

لازم به ذکر است، توجه به نقطه انعقاد، خصوصا در سیستم هایی که دمای عملیات کمتر از منفی 18 درجه سانتی گراد است، اهمیت ویژه ای دارد.

در کمپرسورهای برودتی اهمیت دمای نقطه انعقاد از دمای نقطه مه و نقطه ریزش نیز بیشتر است و البته باید در نظر داشت این ویژگی در مبردهای گازی که با روغن برودتی مخلوط می‌شوند اهمیت دارد و در مبردهای گازی که با روغن مخلوط نمی‌شوند، نقطه انعقاد اهمیتی نخواهد داشت.

اهمیت روغن‌های برودتی

روغن‌های برودتی به عنوان بخش مهمی از سیستم‌های تبریدی نقش اساسی در عملکرد و عمر مفید این سیستم‌ها ایفا می‌کنند. در سیستم‌های تبریدی که برای ایجاد سرمایش و خنک‌سازی محیط‌ ها یا فرآیندها استفاده می‌شوند، روغن‌های برودتی جهت روانکاری قطعات متحرک کمپرسور، حفظ آب‌بندی و کاهش سایش ضروری هستند. از آنجا که این روغن‌ها در تماس مستقیم با گاز مبرد قرار دارند، خواص شیمیایی و فیزیکی آن‌ها باید به گونه‌ای باشد که بدون تغییر خواص، در طولانی‌مدت به عملکرد سیستم آسیب وارد نکنند.

ویژگی‌های روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن

روغن‌های آلکیل بنزن از یک حلقه آروماتیک بنزن تشکیل شده‌اند که به یک زنجیره آلکیلی متصل شده است. این ساختار منحصر به‌فرد سبب شده تا این ترکیبات همزمان خواص روغن‌های معدنی و روغن‌های سنتتیک را داشته باشند. بخش آلکیلی این ترکیبات با ساختار زنجیره‌ای، مشابه روغن‌های معدنی عمل کرده و خاصیت روانکاری را به خوبی فراهم می‌کند، در حالی که بخش آروماتیک آن‌ها باعث افزایش مقاومت حرارتی و شیمیایی می‌شود. این روغن‌ها با ساختار شیمیایی مقاوم در برابر حرارت و اکسیداسیون، به‌طور خاص برای استفاده در سیستم‌های تبریدی طراحی شده‌اند.

از جمله ویژگی‌های مهم روغن‌های آلکیل بنزن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سازگاری عالی با مبردهای فلوروکربن: روغن‌های آلکیل بنزن به دلیل ساختار آروماتیک، قابلیت انحلال خوبی با گازهای مبرد همچون HCFC و CFC دارند و این سازگاری به پایداری بیشتر سیستم تبرید کمک می‌کند. در نتیجه در سیستم‌هایی که از این مبردها استفاده می‌شود، عملکرد بهتری نسبت به روغن‌های معدنی دارند. لذا واکنش با گاز مبرد نداشته و تاثیر شیمیایی بر خواص گاز مبرد ندارد.

• نرخ تبخیر: روغن‌های آلکیل بنزن دارای نرخ تبخیر پایینی هستند که به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک می‌کند.

• حلالیت مناسب: حلالیت گاز مبرد در روغن برودتی به میزان ترکیب‌ شدن مبرد با این روغن بستگی دارد. حلالیت زیاد ممکن است باعث کاهش غلظت روغن و سایش قطعات کمپرسور شود، درحالی‌که حلالیت کم می‌تواند باعث جداشدن مبرد و روغن شود؛ بنابراین انتخاب روغن کمپرسور تبریدی با حلالیت مناسب درزمان تماس با هر گازمبرد، برای عملکرد صحیح سیستم تبرید ضروری است و در کمپرسورهای رفت و برگشتی و دوار، روغن‌های آلکیل بنزن از نظر حلالیت عملکرد خوبی دارند.

• نقطه جوش و ریزش مناسب: روغن‌های آلکیل بنزن در دماهای پایین منجمد نمی‌شوند و این ویژگی برای سیستم‌هایی که در شرایط آب‌وهوایی سرد فعالیت می‌کنند بسیار مهم است.

• ویسکوزیته مناسب: مخلوط شدن گاز مبرد در روغن برودتی، از عوامل موثر در تغییر ویسکوزیته روغن برودتی است و اگر بخواهیم بیشتر در این رابطه توضیح دهیم میتوان گفت، حل شدن گاز مبرد در روغن برودتی منجر به کاهش ویسکوزیته روغن برودتی می گردد و هر چقدر درصد گاز مبرد مخلوط شده در روغن برودتی افزایش یابد، ویسکوزیته روغن کمپرسور بیشتر کاهش می یابد. همچنین تغییرات ویسکوزیته روغن برودتی به دما و فشار در قسمت مکش و دیس شارژ سیکل تبرید در کمپرسوربرودتی نیز بستگی دارد.

• پایداری مناسب و عدم تجزیه در دما و فشار بالا

• پایداری حرارتی و اکسیداسیونی بالا: مقاومت در مقابل اکسید شدن داشته و در دماهای بالا تجزیه نمی‌شوند و خاصیت روانکاری خود را حفظ می‌کنند.

• مقاومت الکتریکی یا ضریب دی الکتریکبالا: این ضریب معیاری از مقاومت این روغن در عبور جریان الکتریکی است و وجود هرگونه رطوبت، ترکیبات فلزی حل شده و یا سایر ناخالصی ها، موجب کاهش مقاومت الکتریکی روغن خواهد شد. مقاومت الکتریکی به خصوص در کمپرسور های هرمتیک و سمی هرمتیک اهمیت ویژه ای دارد و اگر مقاومت دی الکتریک روغن تبریدی کم باشد ممکن است موجب پدیده اتصال کوتاه در سیم پیچ کمپرسور شود.

• رطوبت: میزان رطوبت در روغن های برودتی به نسبت دیگر روغن ها باید بسیار بسیار پایین باشد.

• اسیدیته: میزان اسیدیته روغن برودتی باید کمتر از یک دهم mg KOH/g باشد.

• خوردگی: این روغنها دارای خاصیت عدم خوردگی و تاثیر نامطلوب بر قطعات لاستیکی و پلاستیکی تجهیزات کمپرسور تبریدی را دارد.

• کف: این روغن باید مقاومت خوبی در برابر کف کردن داشته باشد.

و ترکیبات آلکیل بنزن به دلیل داشتن چنین خواصی برای استفاده بعنوان روغن تبرید مناسب هستند.

انواع روغن‌های برودتی در سیستم‌های تبریدی

انتخاب روغن‌های برودتی بسته به شرایط عملیاتی و نوع مبرد، بسیار متفاوت است. روغن‌های برودتی به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• روغن‌های معدنی: این روغن‌ها از نفت خام تهیه می‌شوند و دارای ترکیبات هیدروکربنی ساده‌تری نسبت به روغن‌های سنتتیک هستند. معمولاً ارزان‌تر هستند، اما در دماهای بالا مقاومت کافی ندارند و به سرعت دچار اکسیداسیون می‌شوند.
• روغن‌های پلی‌آلکیلن گلیکول (PAG): این روغن‌ها به دلیل پایداری حرارتی و شیمیایی بالا، برای سیستم‌هایی با مبردهای ترکیبی استفاده می‌شوند. با این حال، با برخی گازهای مبرد ناسازگار هستند و در تماس با رطوبت خواص خود را از دست می‌دهند.
• روغن‌های پلی‌ال‌استر (POE): این روغن‌ها برای سیستم‌های تبریدی حاوی مبردهای HFC کاربرد دارند و از لحاظ زیست‌محیطی مطلوب‌تر از سایر روغن‌ها هستند. هرچند که این روغن‌ها در برابر رطوبت حساس هستند.
• روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن (AB): این روغن‌ها به دلیل سازگاری بالا با مبردهای فلوروکربن و ویژگی‌های برتر روانکاری، انتخاب خوبی برای کمپرسورهای تبریدی محسوب می‌شوند.

معایب روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن

هرچند روغن‌های آلکیل بنزن دارای مزایای بسیاری هستند، اما معایبی نیز دارند که در هنگام انتخاب آن‌ها باید در نظر گرفته شود:

• ناسازگاری با برخی مبردهای جدید: این روغن‌ها با مبردهای آمونیاکی و دی‌اکسید گوگرد سازگاری ندارند، بنابراین برای سیستم‌هایی که از این مبردها استفاده می‌کنند، مناسب نیستند.

• حساسیت به رطوبت و اکسیداسیون: این روغن‌ها اگرچه مقاومت بالایی دارند، اما در شرایط خاص و در محیط‌های مرطوب و در تماس با برخی مواد شیمیایی، ممکن است کیفیت خود را از دست بدهند.

کاربردهای روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن

روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن نه تنها در صنایع تبرید و برودتی، بلکه در دیگر صنایع نیز به کار می‌روند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

1) سیستم‌های تبریدی و برودتی

روغن‌های آلکیل بنزن به دلیل ویژگی‌های مطلوب در روانکاری و پایداری در برابر اکسیداسیون، برای سیستم‌های تبریدی مختلف از جمله کمپرسورهای رفت و برگشتی و کمپرسورهای دوار مناسب هستند. این روغن‌ها در سیستم‌هایی که از مبردهای فلوروکربن استفاده می‌کنند، به خوبی عمل کرده و می‌توانند عمر مفید کمپرسورها را افزایش دهند.

2) دیگ‌های روغن داغ و سیستم‌های حرارتی

روغن‌های سنگین آلکیل بنزن (HAB) با مقاومت حرارتی بالا و جرم مولکولی بیشتر، به عنوان روغن حرارتی در دیگ‌های روغن داغ استفاده می‌شوند. این روغن‌ها می‌توانند در دماهای بالا بدون تجزیه باقی بمانند و عملکرد بهینه‌ای را در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی ارائه دهند.

3) صنایع حمل‌ونقل و خودروسازی

در برخی کاربردهای خودرویی و تجهیزات حمل‌ونقل، از روغن‌های آلکیل بنزن به عنوان روان‌کننده‌های خاص استفاده می‌شود که در برابر حرارت و فشار بالا مقاوم هستند. این روغن‌ها به دلیل ویژگی‌های شیمیایی خود، در برخی سیستم‌های انتقال قدرت نیز به کار می‌روند.

ویسکوزیته روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن

یکی از مهم‌ترین عوامل در انتخاب روغن‌های آلکیل بنزن، ویسکوزیته مناسب است. ویسکوزیته روغن باید با دما و فشار کمپرسور تبریدی همخوانی داشته باشد تا از کاهش ویسکوزیته ناشی از حل شدن گاز مبرد جلوگیری شود. پارامتر دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد، نقطه انعقاد است که از رسوب موم و مواد زائد جلوگیری کرده و در سیستم‌هایی که دماهای پایین را تجربه می‌کنند، مانع از اختلال عملکرد می‌شود.

نکات مهم در انتخاب و استفاده از روغن‌های آلکیل بنزن

• سازگاری با مبرد: پیش از انتخاب روغن بر پایه آلکیل بنزن، لازم است اطمینان حاصل شود که این روغن با نوع مبرد استفاده ‌شده در سیستم سازگاری دارد.
• توصیه‌های سازنده: معمولاً سازندگان کمپرسوربرودتی توصیه‌هایی برای انتخاب روغن مناسب ارائه می‌دهند که رعایت آن‌ها می‌تواند عملکرد بهینه و عمر مفید کمپرسور را افزایش دهد.
• محدودیت‌های کاربردی در محیط‌های مرطوب: این روغن‌ها در محیط‌های با رطوبت بالا ممکن است کیفیت خود را از دست بدهند، لذا باید از شرایط نگهداری و استفاده مناسب اطمینان حاصل کرد.

نتیجه گیری:

روغن‌های بر پایه آلکیل بنزن به دلیل ویژگی‌های برتر روانکاری، پایداری حرارتی بالا و سازگاری با گازهای مبرد، گزینه‌ای مناسب برای سیستم‌های تبریدی و برودتی محسوب می‌شوند. این روغن‌ها در مقایسه با روغن‌های معدنی و حتی برخی روغن‌های سنتتیک، عملکرد بهتری را ارائه می‌دهند. همچنین گریدهای سنگین‌تر آلکیل بنزن HAB به عنوان روغن حرارتی در سیستم‌های دیگ روغن داغ استفاده می‌شوند و به دلیل پایداری حرارتی بالا، در صنایع بزرگ کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند.

شرکت بازرگانی رجال به عنوان تامین‌کننده معتبر روغن‌های صنعتی و سنتتیک، آماده ارائه مشاوره تخصصی برای انتخاب مناسب‌ترین روغن برودتی بر پایه آلکیل بنزن برای انواع سیستم‌های تبرید و صنایع حرارتی است. کارشناسان ما با بررسی دقیق نیازهای تجهیزات خطوط تولید شما می‌توانند بهترین نوع روانکارها را به شما پیشنهاد دهند. برای دریافت مشاوره رایگان، میتوانید با شماره 02128424600 با ما در تماس باشید.

منابع:

1. مقاله Alkyl Benzene as a Compressor Lubricant ارائه شده در کنفرانس بین المللی مهندسی کمپرسور در سال 1974 توسط: Division W. D. Cooper Freon Products Division   

• C. Downing Freon Products Division
• B. Gray Freon Products Division
• W. XI P. International Seemann and Congress A. D. Shellard, “The Lubrication of Refrigerant 22 Machines”, No. III – 7, of Refrigeration, 1963. 2. K. June S. 29, Sanvordenker, “A Review of Synthetic Oils for Refrigeration Use”, ASHRAE Symposium, Nassau, 1972. 3. R. C. Schwing, “Polyisobutylbenzenes Meeting, Columbus, as Refrigeration Compressor Lubricants”, ASHRAE Semiannual Ohio, February 5-8, 1968, ASHRAE Transactions Vol. 74, Part I, III .1.1. 4, H. Transactions, 0. Spauschus and G. c. Doderer, “Reaction of Refrigerant 12 with Petroleum Oils”, ASHRAE Vol. 67, page 237, 1961. 5. ASTM Dl934 6. ASHRAE Guide and Data Book, Systems Volume, page 435, 1970. 7. meeting, D. F. Huttenlocher, Lake “A Bench Scale Test Procedure for Hermetic Compressor Lubricants”, ASHRAE Placid, N.Y. June 1968. 8. ASTM D2266. 9. New W. A. York, Gruse N.Y.

1.  WWW.IRAMFREON.IR
2. USPATENT 20040209789A1
3. WWW.CHEM-GROUP.COM
4. WWW.PATECHFS.COM.TW

تهیه و تدوین : واحد فنی شرکت بازرگانی رجال صنعت نهاد گستر