روش تین فیلم حلال بدون آلایندگی برای تولید روغن پایه چیست؟

تولید روغن پایه (base oil) از منابع مختلف مانند نفت خام یا روغن‌های سوخته، یکی از فرآیندهای کلیدی در صنایع پتروشیمی و روانکاری است. با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی، روش‌های سنتی که آلایندگی بالایی دارند، جای خود را به فناوری‌های نوین مانند روش تین فیلم (thin film) با استفاده از حلال‌های قابل بازیافت می‌دهند. روش تین فیلم حلال بدون آلایندگی، ترکیبی از استخراج حلالی و تبخیر تین فیلم تحت خلأ است که امکان تولید روغن پایه با کیفیت بالا را بدون تولید ضایعات سمی فراهم می‌کند. این روش به ویژه برای بازیافت روغن‌های سوخته (used lubricating oil) مناسب است و می‌تواند روغن پایه گروه ۱ تا ۲ (بر اساس استانداردهای API) تولید کند. در این مقاله به بررسی بهترین روش تین فیلم حلال بدون آلایندگی می‌پردازیم، با تمرکز بر مراحل، حلال‌ها، مزایای زیست‌محیطی و مقایسه با روش‌های دیگر. در نظر گرفته شده است. این روش نه تنها اقتصادی است، بلکه با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ضایعات، به پایداری محیط زیست کمک می‌کند.

روش تین فیلم حلال بدون آلایندگی چیست؟

روش تین فیلم حلال (Thin Film Solvent Extraction) یک فناوری پیشرفته برای تولید روغن پایه است که ترکیبی از استخراج حلالی و تبخیر تین فیلم (Thin Film Evaporation یا TFE) است. در این روش، حلال‌های ارگانیک برای جداسازی ناخالصی‌ها از روغن خام یا سوخته استفاده می‌شود و سپس با استفاده از اواپراتور تین فیلم تحت خلأ، حلال بازیافت و روغن پایه خالص‌سازی می‌شود. این فرآیند بدون تولید آلاینده‌های سمی مانند لجن اسیدی یا ضایعات جامد، انجام می‌گیرد و بیش از ۹۰% بازدهی دارد. تفاوت اصلی این روش با روش‌های سنتی مانند استخراج اسیدی، عدم استفاده از مواد شیمیایی خطرناک و تمرکز بر بازیافت حلال است که آن را به گزینه‌ای سبز تبدیل می‌کند.

این روش برای تولید روغن پایه SN-150، SN-500 و SN-600 مناسب است و می‌تواند از روغن‌های سوخته خودروها و صنایع به عنوان ماده اولیه استفاده کند. فناوری تین فیلم با ایجاد لایه نازکی از روغن در اواپراتور، انتقال حرارت کارآمدتری فراهم می‌کند و از تخریب حرارتی جلوگیری می‌نماید.

مراحل بهترین روش تین فیلم حلال برای تولید روغن پایه

بهترین روش ترکیبی استخراج حلالی با تبخیر تین فیلم تحت خلأ (Vacuum Distillation/Thin Wiped Film Evaporation یا VDTWF) است که مراحل زیر را شامل می‌شود:

۱. پیش‌تصفیه و جمع‌آوری روغن خام یا سوخته

روغن سوخته جمع‌آوری و از آب، ذرات جامد و سوخت‌های سبک با فیلتراسیون و دهیدراتاسیون (حرارت تا ۱۰۰-۲۴۰ درجه سانتی‌گراد) پاک‌سازی می‌شود. این مرحله حدود ۸-۱۰% ناخالصی‌ها را حذف می‌کند.

۲. استخراج حلالی (Solvent Extraction)

روغن با حلال مخلوط می‌شود تا ناخالصی‌هایی مانند آسفالتن‌ها، ترکیبات گوگردی، نیتروژنی و PAHs (هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای) حل شوند. حلال به طور انتخابی این مواد را جذب کرده و از روغن پایه جدا می‌کند. این مرحله در دمای کنترل‌شده (معمولاً ۵۰-۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) انجام می‌گیرد تا انرژی کمتری مصرف شود.

۳. تبخیر تین فیلم تحت خلأ (Thin Film Evaporation)

مخلوط روغن و حلال وارد اواپراتور تین فیلم می‌شود که لایه نازکی (thin film) از مایع روی سطح گرم ایجاد می‌کند. تحت خلأ بالا (کمتر از ۱۰-۸۰ torr) و دمای ۳۰۰-۳۶۰ درجه سانتی‌گراد، حلال و ناخالصی‌ها تبخیر شده و جدا می‌شوند. تیغه‌های چرخان (wiped film) لایه را هم می‌زنند تا انتقال حرارت بهینه شود. این مرحله روغن پایه را خالص‌سازی کرده و حلال را برای بازیافت جمع‌آوری می‌کند.

۴. تصفیه نهایی (Clay Treatment یا Adsorption)

روغن پایه با خاک رس فعال (مانند بنتونیت) یا جاذب‌های دیگر تماس داده می‌شود تا رنگ، بو و باقی‌مانده ناخالصی‌ها حذف شوند. سپس فیلتراسیون برای جداسازی جامدات انجام می‌گیرد.

۵. افزودنی‌ها و تست کیفیت

افزودنی‌هایی مانند بهبوددهنده شاخص ویسکوزیته (مانند OCP) اضافه شده و روغن بر اساس استانداردهای ASTM و API تست می‌شود.

این فرآیند بازدهی ۸۵-۹۵% دارد و روغن پایه با ویسکوزیته مناسب (مانند ۳۱-۴۴ cSt در ۴۰ درجه سانتی‌گراد) تولید می‌کند.

حلال‌های مورد استفاده در روش تین فیلم بدون آلایندگی

انتخاب حلال کلیدی برای بدون آلایندگی بودن روش است. بهترین حلال‌ها آن‌هایی هستند که قابل بازیافت (تا ۹۹%) و کم‌ضرر برای محیط زیست باشند:

• متیل اتیل کتون (MEK): بهترین گزینه به دلیل حذف حداکثری لجن، بازیافت آسان و کم‌بودن سمیت. در مطالعات، MEK بیش از ۱۰-۱۴% ناخالصی‌ها را حذف می‌کند.
• N-متیل-۲-پیرولیدون (NMP): برای حذف آروماتیک‌ها مناسب و در روش‌های صنعتی مانند PurePath استفاده می‌شود.
• فورفورال (Furfural): حلال طبیعی از منابع گیاهی، با کارایی بالا در جداسازی ترکیبات قطبی.

این حلال‌ها در چرخه بسته بازیافت می‌شوند و انتشار VOCs (ترکیبات آلی فرار) را به حداقل می‌رسانند.

مزایای زیست‌محیطی روش تین فیلم حلال

این روش بدون آلایندگی است زیرا:

• کاهش ضایعات: برخلاف روش اسیدی که لجن سمی تولید می‌کند، اینجا ضایعات جامد حداقل است و حلال بازیافت می‌شود.
• صرفه‌جویی در منابع: یک لیتر روغن پایه از روغن سوخته معادل صرفه‌جویی ۴۲ لیتر نفت خام است و انتشار CO2 را تا ۸۰% کاهش می‌دهد.
• عدم آلودگی آب و خاک: جلوگیری از نشت روغن سوخته که می‌تواند میلیون‌ها لیتر آب را آلوده کند.
• انرژی کم: عملیات تحت خلأ دما را پایین نگه می‌دارد و مصرف انرژی را ۳۰-۵۰% کمتر می‌کند.

مطالعات نشان می‌دهد این روش فلزات سنگین (مانند Zn، Fe، Pb) را تا ۹۵% کاهش می‌دهد و روغن پایه با گوگرد کمتر از ۰.۰۳% تولید می‌کند.

مقایسه با روش‌های دیگر تولید روغن پایه

جدول مقایسه:

بهترین گزینه تین فیلم حلال برای تولید پایدار است.

نتیجه‌گیری

بهترین روش تین فیلم حلال بدون آلایندگی برای تولید روغن پایه، روش VDTWF با استفاده از حلال‌هایی مانند MEK یا NMP است که استخراج حلالی را با تبخیر تین فیلم ترکیب می‌کند. این فناوری نه تنها روغن پایه با کیفیت API Group I+ تولید می‌کند، بلکه با بازیافت حلال و کاهش ضایعات، به حفاظت از محیط زیست کمک می‌نماید. با پیشرفت‌هایی مانند ادغام، آینده این روش روشن‌تر است. برای صنایع، سرمایه‌گذاری در این فناوری ضروری است تا به اقتصاد دایره‌ای برسیم.

منابع

• Taylor & Francis: Re-refining by VDTWF
• PurePath: Solvent Extraction Plant
• ResearchGate: Vacuum Distillation/Thin Wiped Film
• Indopetro: Waste Oil Refining
• Infineum Insight: Greener Oil