جدا شدن ادتیو از روغن موتور

با درود بیکران
هدف از این پست، پاسخ به مشکل پیش آمده برای یکی از مخاطبین این وبلاگ است که طی پرسش و پاسخ و تبادل ایده در تلگرام اتفاق افتاده بود و اکنون با کسب اجازه از ایشان و بمنظور حل مشکلات مشابه در قالب این پست انتشار می یابد.
شرح سوال: موتور دیزل 16 سیلندری داریم که در مجتمع ما بعنوان ژنراتور مورد استفاده قرار می گیرد. اخیرا، در مدار روغنرسانی آن متوجه تشکیل بلور های ریزی شدیم که درون فیلتر ها گیر می کرد و حتی مسیر روغن را نیز بند آورده بود. پس از آنالیز شیمیایی متوجه شدیم که نمونه روغن پر از بلور های بوتیل هیدروکسی تولوئن (BHT) است. در تماس با تامین کننده روغن متوجه شدیم که روغنساز از این ماده بعنوان ادتیو آنتی اکسیدان در ترکیب روغن خود استفاده می کند و تاکنون هیچ مشتری چنین موردی را گزارش نکرده بوده است. از ابتدای کار این موتور (حدود 20 سال پیش) نیز این اولین بار است که با چنین مشکلی روبرو شده ایم. چرا در دیزل ما BHT بصورت بلور درآمده و راه حل این مشکل چیست؟
بمنظور پاسخ به این مشکل، ابتدا باید بوتیل هیدروکسی تولوئن را شناخت و در مرحله بعد، به آنالیز خرابی پرداخت.
بوتیل هیدروکسی تولوئن یا BHT، نه تنها در روغن ها، بلکه در بسیاری از محصولات آرایشی و بهداشتی نیز بعنوان آنتی اکسیدان (با مکانیزم ایجاد تاخیر در فرآیند اکسیداسیون از طریق جذب یا به دام انداختن رادیکال های آزاد حاصل از واکنش یک سیستم هیدروکربنیک به اکسیداسیون) مصرف دارد. اما، نکته اینجاست که این ادتیو در حالت عادی (پس از تولید روغن و در زمان بسته بندی و حمل) بصورت محلول در سیستم روغن وجود دارد. بنابراین، قطعا مکانیزم هایی وجود دارد که این کامپاند را از سیستم مادر جدا کرده و مشکل ساز شود. بنابراین، تا اینجای کار، هیچ چیز عجیب و غریبی اتفاق نیافتاده است.
در یک سیستم روغنرسانی، دلایل متعددی وجود دارد که ادتیو های مختلف حاضر در جریان روغن حالت محلول خود را از دست داده و بصورت معلق در بیایند. در این میان، ادتیو هایی که سنگینتر هستند، مانند انواع Extreme Pressure (که بیشتر در روغن های چرخدنده و برخی روغن های برینگی استفاده بیشتری دارند)، کف زدا ها (Foam Inhibitors)، و برخی ادتیو های ضد سایشی (Anti-Wear ها) می توانند به سادگی و با طولانی شدن زمان انبارش از سیستم روغن جدا شده و بصورت معلق، لایه ای را روی سطح روغن تشکیل دهند. اما، در مورد آنتی اکسیدان ها، این موضوع کمی دشوارتر است؛ اما غیرممکن نیست!
بعنوان یک قانون کلی، هرچه محیط نگهداری و انبارش روغن کنترل کمتری (از هر دو دیدگاه زمان و شرایط ترمودینامیک) داشته باشد، شانس جدا شدن ادتیو ها از ساختار شیمیایی آن بیشتر می شود. روغن های موتوری، در مقایسه با سایر روغن های صنعتی، از کوتاهترین مدت زمان انبارش (Shelf life) برخوردارند. چراکه این دسته از روغن ها از بیشترین میزان ادتیو های سنگین در ساختار خود بهره می برند و باید در کوتاه ترین زمان ممکن پس از تولید به مصرف برسند.
آلودگی نیز می تواند یکی از عوامل بالقوه در رسوب ادتیو ها باشد. بسیاری از ادتیو ها از ساختار فیزیکی قطبی بهره برده و از این رو، به میدان های مغناطیسی ناشی از انواع ترکیب های شیمیایی قوی تر تمایل نشان می دهند. آلودگی هایی مانند لجن، رطوب (آب)، انواع سوخت (بنزین و گازوییل)، و ذرات فلزی نیز دارای طبیعت قطبی هستند. با این تفاوت که از ساختار پایدارتری برخوردار بوده و به همین جهت قادر به جذب ادتیو ها به سوی خود و تشکیل کامپاند های جدید و سنگینتر هستند که بمرور در روغن ساکن (مثلا در انبار) رسوب خواهند کرد. در جریان روغن درون یک سیستم روغنرسانی نیز این کامپاند ها توسط فیلتر ها جذب و از جریان روغن جدا خواهند شد. اما، این عمل طبیعی فیلتر ها، موجب کاهش تدریجی حضور ادتیو ها در سیستم روغن خواهد شد که در برخی منابع مهندسی به فرآیند ادتیو زدایی یا Additive Depletion معروف است.
در این میان، برخی ادتیو ها هستند که بدلیل سایز و ابعادشان توسط فیلتر ها از جریان روغن جدا می شوند. این اتفاق بیشتر در مورد ادتیو های فوم زدا یا Anti-Foaming می افتد. چراکه این تیپ از ادتیو ها بیشتر به معلق شدن در روغن تمایل دارند و محلول های پایداری نیستند. ذرات معلق حاصل از آنها نیز سایز بزرگتری نسبت به بقیه ذرات داشته و در فیلتر های خیلی ریز گیر می افتند. به همین دلیل است که اوورفیلترینگ و استفاده از فیلتر های خیلی ریز در روغن های موتوری توصیه نمی شود.
علاوه بر این، با تغییر شرایط ترمو-هیدرودینامیک روغن (اعم از سرعت، فشار، و دما)، انحلال پذیری آن در برابر ادتیو ها و برخی آلودگی ها نیز کاهش خواهد یافت. بخصوص در سیستم روغنرسانی برخی دیزل های قدیمی، با عبور روغن از ونتوری، دچار افت فشار خواهد شد. همین افت فشار، گویا، در کنار باقی ماندن بیش از حد در انبار، باعث شده است که جریان روغن مصرفی در موتور دیزل شما قابلیت انحلال خود در برابر ادتیو های آنتی اکسیدان را نیز از دست داده و موجب تشکیل رسوبات بلور های آزاد BHT شود. همین داستان توسط بنده در برخی تکنیک های تصفیه و وارنیش زدایی از جریان روغن مشاهده شده است. جایی که با ایجاد افت فشار ناگهانی در جریان روغن، آن را مجبور به آزاد سازی ذرات محلول در خود و جمع آوری آنها توسط فیلتر های مخصوص می کنند.
در همین راستا، و بعنوان نتیجه گیری، احتمال اینکه موتور شما پس از تعمیرات اساسی دچار آلودگی برخی از قطعات سیستم روغنرسانی آن به بنزین شده باشد (مثلا بدلیل عدم خشک کردن کامل قطعات شستشو داده شده با بنزین و نصب مجدد آنها) دور از ذهن نیست. چراکه ذرات بنزین در ترکیب با سیستم روغن هیدروکربنیک شما می تواند انحلال پذیری برخی ادتیو ها را ضعیف کرده و موجب تشکیل بلور های BHT شود.
بعنوان راهکار، دو مورد زیر پیشنهاد می شود:
- پرجینگ سیستم روغنرسانی و سوخترسانی موتور با توسل به ازت مایع و پرفشار؛
- تغییر موقتی روغن از مینرال به سینتتیک، در عین حفظ گرید ویسکوزیته.