پارافین ماده ای است که در صنایع کاربرد بسیاری دارد. این ماده ی پرکاربرد از نفت خام به دست می آید.پارافین انواع مختلفی دارد که می توان به انواع مایع و جامد آن اشاره کرد. isoپارافین، اسلک وکس، پارافین وکس از نمونه پارافین هایی هستند که از مشتقات نفت به شمار می روند. از سوخت هواپیما گرفته تا تولید کبریتپارافین ها در تولیدات صنعتی به کار میروند.
در دمای اتاق یا حالت تعادل، پارافین به طور کامل در نفت خام حل می شود. ایجاد تغییر در دما و فشار، منجر به اختلال در این تعادل خواهد شد. فرایندهایی که این اختلال را در دما و فشار به وجود می آورند باعث می شوند تا پارافین تولید شود. در اصل، حلالیت پارافین جامد یا وکس نسبت به تغییرات دما بسیار حساس است. به عنوان مثال، اگر دمای سطح لوله زیر نقطه ابری باشد (نقطه ابر دما نقطه ای است که در آن پارافین در محلول کریستالیزه می شود) پارافین جامد با وزن مولکولی بالا رسوب میکند.
در نتیجه در دمای کمتر (زیر نقطه ابر) از نفت خام، کریستال های پارافین جامد رسوب میکنند و از طریق برخورد رسوبات به سطوح می چسبند. این حالت چسبندگی در دمای پایین اتفاق می افتد. از سوی دیگر، مکانیسم هایی مانند پراکندگی برشی، انتشار براون، گرانش، ترموفورزیس و توربوفورزیس کمک می کنند تا مولکول پارافین روی دیواره خط لوله رسوب کند. عوامل اصلی که بر رسوب پارافین در سیستم های جریانی تأثیر می گذارند، عبارتند از: نرخ جریان، اختلاف دما، سرعت خنک سازی و همچنین خواص سطوح.
تقطیر پارافین در سه فرایند مختلف به دست میآید. این فرایندها عبارتند از فرآیندهای دسته ای، فرایندهای پیوسته و فرایند لوله ای. تقطیر پارافین در فرآیند کراکینگ نمیتواند اتفاق بیفتد، زیرا هیدروکربنهای موجود در پارافین از نظر شیمیایی تغییر میکنند. همچنین فرایند کراکینگ باعث ایجاد تب زایی میشود، که حالت جمود پارافین را تقریباً غیرممکن میکند. برای بهترین بازدهی، فرایند نفتنیک (Naphthenic) در ذخایر خوراک پارافین به فرآیند کراکینگ ترجیح داده میشود.
ترکیبات روغن پارافین از طریق نفت با دمای کمتر از حدود 860 درجه فارنهایت (460 درجه سانتیگراد) تقطیر می شود. این عمل می تواند باعث فیلتر شدن نفت در فیلتر پرس های ساده شود. در نفت خام کسری، “رافینیت” یا برش که به عنوان فرایند تقطیر پارافین تعریف می شود از 170 تا 310 درجه سانتیگراد (338 تا 590 درجه فارنهایت) و در فشار بسیار کم می جوشد. این پروسه می تواند با سرد شدن به بخش های پارافین جامد و نفت مایع تبدیل شود. فیلتر پرس های ساده انجام چنین امر مهمی را بر عهده دارند.
به کسر جامد که شامل 65 درصد پارافین است slack vax می گویند. در ابتدا slack vax گرما دیده و تصفیه می شود سپس به پارافین vax معمولی که در بازار موجود است تبدیل می شود. حذف پارافین از پارافین تقطیر شده ی قابل پرس به منظور بهبود خاصیت های روان کنندگی و مقاوم سازی در برابر سرما مهم است. بنابراین، در فرایند های تقطیر پارافین معمولاً این محصول به سوله های پارافین پمپ میشود. سوله های پارافین جایی هستند که اجازه داده میشود پارافین در مخازن قرار گیرد و در پایین ترین دمای اتاق ته نشین شود. سپس از طریق یک بانک واحد خنک کننده پارافین به دستگاههای پرس هیدرولیک پمپ می شوند. این روند باعث می شود تا پارافین از حالت تقطیر خارج شده و سرد شود.
مراحل بعدی تقطیر پارافین از برش «خام» با نقطه جوش بالاتر به دست میآید و به عنوان کسری با ویسکوزیته بالا تعریف میشود. این امر باعث تقطیر هرچه بیشتر پارافین غیر تصفیه شده میشود. علاوه بر این، این کسر خود نیز حاوی پارافین است. با این حال به دلیل ماهیت ریز کریستالی، این پارافین به خوبی برای جداسازی و فیلتر پرس مناسب نیست. بخشی از پارافین تقطیر شده با ویسکوزیته بالا به صورت سرد تهنشین شده و سانتریفیوژ میشود. از این رو است که یک بخش پارافین روغنی به دست میآید و به عنوان مشتقات نفت و روغن تعریف میشود.
نفت خام از ذخایر نفتی یا موم میکروکریستالی موجود در نفت خام تصفیه می شود. فرایند تصفیه شدن با کریستالیزه شدن مجدد و ته نشین شدن پارافین از محلول نفتا در دماهای کاهش یافته جدا می شود. گاهی اوقات به این نوع پارافین “پارافین نفتی” نیز گفته می شود. حداقل 85 درصد از هیدروکربن های این محصول از همین نوع است.
(DSC) به عنوان مشتق یا دیفرانسیلی تعریف میشود که کالریمتری را اندازه گیری میکند. (کالریمتری در حقیقت اندازه گیری کالری موجود در این دسته از محصولات نفتی است). از این روش برای تشخیص تغییرات فیزیکی یا شیمیایی در یک ماده که با جذب یا آزادسازی گرما همراه است، استفاده میشود. اگر جرم اولیه نمونه مشخص باشد، DSC میتواند کمیت رویدادهای حرارتی را اندازه گیری کند. تجزیه و تحلیل توسط DSC با ۰.۱ میلی گرم نمونه انجام میشود. از این رو ۵ تا ۱۵ میلی گرم را میتوان یک اندازه معمولی به شمار آورد.
امروزه یکی از مهمترین تکنیک های تحلیلی موجود (FTIR) است که آن را به نام طیف سنجی فرو سرخ یا تبدیل “فوریر” نیز می شناسند. مهمترین مزیت این روش آنالیز این است که هر نمونه را در هر حالتی قابل مطالعه می سازد، برای مثال: گاز، مایعات، محلول ها، پودرها، فیلم ها و سطوح را می توان با انتخاب بهترین تکنیک نمونه برداری بررسی کرد. روش تحلیلی دیگر GC است که به عنوان کروماتوگرافی گازی نیز شناخته میشود.
اسلک وکس مخلوطی از موم پارافین و روغن است که از نفت خام به دست میآید. محدوده مشتقات نفتی اسلک وکس از 5٪ تا 30٪ است. همچنین اسلک وکس به عنوان ماده ی خام پارافین کاملاً تصفیه شده و نیمه تصفیه شده شناخته میشود. از این محصول برای تولید تمام گرید های پارافین وکس با فرآیندهای روغن زدایی و سفید کردن یا بلیچینگ استفاده میشود. فرآیند روغن زدایی یا کاهش روغن اسلک وکس به روش های مختلف صورت میپذیرد و فرآیند بلیچینگ، نیز همان تغییر رنگ اسلک وکس از زرد یا قهوه ای به سفید است. با این نوع پالایش، میتوانیم پارافین وکس را از اسلک وکس تولید کنیم.
این نوع اسلک وکس بهترین گزینه برای تولید انواع پارافین وکس است. تولید اسلک وکس بسیار کم هزینه است و به دلیل محتویات نفتی که دارد میتواند بهترین گزینه برای تولید انواع پارافین باشد. به هر حال قیمت این نوع پارافین بالاتر از بقیهی پارافینها است. این محصول گرید سبک و گرید سنگین دارد. تفاوت بین گرید سبک و گرید سنگین در نقطه ذوب آنها است.
پس از اتمام فرآیند تولید پارافین وکس از اسلک وکس، پارافین پسماند به دست می آید. کاربرد اصلی این نوع پارافین در صنایع کبریت سازی است زیرا میزان روغن آن حدود 50 درصد است و دارای بوی قوی و رنگ کاملا قهوه ای است. موم پسماند یک محصول کاملا جانبی است که از روغن زدایی یا تعریق پارافین در فرآیند تولید پارافین وکس به دست می آید. پارافین پسماند در حقیقت باقیمانده ترکیبی از نفت و اسلک وکس است. این پارافین که به طور رسمی با نام روغن فوتس شناخته میشود، محصولی است که از تولید پارافین وکس نیمه تصفیه شده به دست می آید. 60 درصد این نوع پارافین تقریباً از 100 درصد اسلک وکس تولید شده توسط پالایشگاه های نفت حاصل میشود.
پارافین پسماند قهوه ای رنگ است. از این پارافین برای ساخت کبریت، روان کننده ها، مواد منفجره، آتش بازی و غیره استفاده می شود. می توان از پارافین پسماند به عنوان ماده اشباع آبگریز، آجر سوختی، ماده خام برای تولید روان کننده های گریس، روغن های عایق، روان کننده ها، صنایع تایر، لاستیک و خاک کفش، نساجی، و همچنین تولید ژله نفتی و روغن سفید نیز استفاده کرد. همچنین در صنایع تولید پلاستیک نیز کاربرد زیادی دارد.
لیکوئید پارافین ماده ای شفاف است که از هیدروکربن های اشباع شده با ساختاری منظم تشکیل شده است. این نوع پارافین یا از نفت سفید استخراج می شود یا از طریق “فرایند فیشر-تروپش” در سایت های تولید گاز به مایع استخراج می شود. پارافین (گرفته شده از نفت سفید) مخلوطی از هیدروکربن ها است. این پارافین معمولاً از حدود 10 هیدروکربن مختلف تشکیل شده که هر مولکول آن دارای 10 تا 16 اتم کربن است. ترکیبات آن شامل دودکان، آلکیل بنزن، و نفتالین و مشتقات آن است. نفت سفید از طریق تقطیر نفت خام به دست می آید و به عنوان ماده ای برای گرمایش و سوخت هواپیما استفاده می شود. پارافین C10-C13 مایع بی رنگ با بوی ملایم است. که در آب نامحلول است. به دلیل فرایندهای پالایشگاهی این ماده آهسته تبخیر می شود، سازگار با محیط زیست است (کاملاً تجزیه پذیر) و با دوده ناچیز (مانند روغن چراغ) است.
لیکوئید پارافین ماده اولیه اصلی برای ساخت مواد آزمایشگاهی است. لیکوئید پارافین از نفت سفیدی استخراج می شود که به طور متوسط حاوی 20/25 درصد پارافین است و بنابراین عموماً در نزدیکی پالایشگاه ها تولید می شود. نفت سفیدی که از آن پارافین گرفته شده باید به پالایشگاه بازگردانده شود. بیش از 80 درصد از لیکوئید پارافین برای تولیدات آزمایشگاهی استفاده میشود. لیکوئید پارافین باقیمانده ممکن است برای حلال های خاصی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع پارافین کاربردهای مختلف صنعتی دارد که از آن جمله می توان به تولید رزین های مصنوعی، رنگ ها و لاک ها، مواد چربی زدا و جوهر های چاپی نام برد. پارافین معمولی به عنوان حل کننده در صنعت برای تولید پلیمر ها و رزین ها، رنگ ها و پولیش گریس به کار میرود.
پارافین ها را می توان در زنجیره های مستقیم (پارافین معمولی) یا زنجیره های شاخه ای (isoپارافین) دسته بندی کرد. بیشتر ترکیبات پارافین در روغن های خام طبیعی و به عنوان لیکوئید پارافین به کار میروند. در حالی که iso پارافین ها اغلب در فرآیندهای پالایشگاهی تولید می شوند. اگر پارافین های مایع به عنوان سوخت موتور مصرف شوند نمی توانند قدرت محرکه ی خوبی را تولید کنند. این در حالی است که iso پارافین ها ویژگی های خوبی برای رانه حرکتی و احتراق موتور دارند. پارافین با زنجیره های بلندتر یعنی همان isoپارافین ها از اجزای اصلی پارافین هستند. لیکوئید پارافین از نفت سفید و یا گازوئیل، مواد اولیه و با استفاده از استخراج غربال های مولکولی تولید می شود.
پس از تصفیه مناسب، گوگرد زدایی، آروماتیزاسیون، جریان n-پارافین به واحد شکنش عبور داده می شود، سپس برش های کربن مورد نظر حاصل می شود. از پارافین های مایع به عنوان حلال استفاده می شوند. isoپارافین ماده ای اصلی در ساخت سورفکتانت ها است. از isoپارافین در ساخت ترکیبات فلز کاری، اجزای روغن روان کننده، نرم کننده ها و کلرو پارافین ها و همچنین تولید روغن برای نورد سرد آلومینیوم استفاده میشود. isoپارافین حامل کاتالیزور برای پلیمریزاسیون الفین می باشد. مواد اولیه isoپارافین طیف وسیعی از کاربرد ها را در بر میگیرد.
به پارافین ها آلکان نیز گفته میشود که دارای فرمول کلی CnH2n+2 هستند. n تعداد اتم های کربن در یک مولکول معین است. پارافین ها به دو گروه نرمال (مایع و جامد) و iso پارافین تقسیم می شوند. پارافین های نرمال یا آلکان های معمولی به سادگی به صورت n-پارافین یا n-آلکان نوشته می شوند و هیدروکربن های اشباع شده با زنجیره باز و مستقیم هستند. گروه دوم پارافین ها isoپارافین نامیده میشوند که هیدروکربنهای شاخهدار هستند و از خانواده ایزوبوتان ها (که متیل پروپان نیز نامیده میشود) هستند. این نوع پارافین ها فرمول بستهای مانند n-بوتان (C4H10) دارند. به ترکیبات ساختارهای مختلف با فرمول بسته یکسان ایزومر میگویند.
در شرایط استاندارد دما و فشار (STP)، چهار عضو اول سری آلکان (متان، اتان، پروپان و بوتان) به صورت گازی هستند و ترکیباتی از C5H12 (پنتان) تا n-هپتادکان (C17H36) می باشند. مایعات (که بخش های بزرگی از هیدروکربن های موجود در سوخت های مایع (مانند بنزین، سوخت جت و سوخت دیزل) را تشکیل می دهند، با ترکیبات سنگین تر و به صورت مجزا به عنوان جامدات در STP وجود دارند.
انواع سنگین تر در پارافین های سبک تر یا سایر هیدروکربن ها حل می شوند و می توانند در سوخت دیزل و روغنهای سوختی یافت شوند. پارافین های C1 تا C40 معمولاً در نفت خام (آلکان های سنگین تر در محلول مایع و نه به صورت ذرات جامد) ظاهر می شوند و تا 20 درصد حجم نفت خام را تشکیل میدهند.