معرفی واکس!

[z.b 6,335]

واکْس به صورت عمومی به ماده‌ای گفته می‌شود که بر روی جسمی مالیده شود به طور مثال واکس کفش ماده‌ای است که روی کفش برای ایجاد لایه‌ای شفاف و محافظت از نخ‌های آن مالیده می‌شود.

 

انواع مختلفی از واکس برای مصارف مختلف وجود دارد:

واکس چرم برای براق کردن سطوح چرمی، واکس بدنه خودرو برای براق کردن بدنه خودرو، واکس مو برای حالت دادن و براق کردن موی سر و غیره...

 

معمولاً واکس ماده‌ای کرم مانند است که برای براق کردن سطح مواد مختلف استفاده می‌شود. امروزه جهت ایجاد رفاه دستگاه‌هایی جهت واکس کفش ایجاد شده‌است که به آن دستگاه براق کننده کفش می‌گویند که به وسیله یک یا دو برس که به صورت افق قرار دارند رویه و کناره‌های کفش را تمیز می‌نماید.

 

تهیه واکس کفش:

 

برای تهیه واکس کفش ابتدا باید حلال مناسب انتخاب شود. سابقاً از حلال نیتروبنزن برای این منظور استفاده می شد اما به علت تأثیر نامطلوبی که بر روی چرم به جا می گذارد، استعمال آن بعدها متروک گردید. امروزه از روغن تربانتین به عنوان حلال استفاده می شود، اما در بعضی موارد به علت گرانی این روغن به جای آن پارافین مایع یا نفت به کار می برند که البته از مرغوبیت واکس خواهد کاست. در انتخاب ماده حلال باید شرایط زیر رعایت شود:

1- درجه جوش آن باید نزدیک به درجه جوش تربانتین باشد.

2- قابلیت تبخیر آن چنانچه زیاد باشد با چند بار باز و بسته شدن سرپوش قوطی واکس، محتوای آن خشک و غیر قابل استفاده می شود و چنانچه قابلیت تبخیر آن کم باشد به هنگام واکس زدن موجب تأخیر عمل شده و از براق شدن چرم جلوگیری می کند. بنابراین قابلیت تبخیر این ماده باید متناسب با زمان لازم باشد به طوری که عیبهای فوق ظاهر نشود.

3- قابلیت حل آن برای سایر مواد لازم در ساخت واکس و حفظ این مواد در درجات حرارت مختلف

4- علاوه بر مواد فوق باید روغن مناسبی در واکسها به کار رود که جایگزین چربی طبیعی چرم باشد و در حفظ آن عمل نماید. برای این منظور معمولاً از استآرین، اولئین، لانولین و پاره ای روغنهای نباتی به مقدار مناسب استفاده می کنند.

 

طرز تهیه واکس کفش:

 

 

فرمول شماره 1: موم کارنوبا 10 کیلو - موم زرد 3 کیلو- استآرین 1 کیلو - اسید اولئیک 1 کیلو- روغن تربانتین 45 کیلو - مرکب عاج(عاج سیاه) 4 کیلو- رنگ مشکی قابل حل در روغن 5/0 کیلو

 

موم کارنوبا، موم زرد و استآرین را ذوب کنید. رنگ مشکی را با اسید اولئیک مخلوط و به تدریج تربانتین و عاج سیاه را اضافه نمائید، سپس دو قسمت را مخلوط کنید.

 

فرمول شماره 2: موم زرد 18 کیلو - روغن تربانتین 40 کیلو- صابون 2 کیلو- آب 40 لیتر- رنگ مشکی یا قهوه ای قابل حل در روغن به مقدار کافی

 

ابتدا موم را با حرارت ملایم ذوب و روغن تربانتین را به آن اضافه کنید. سپس محلول داغ آب و صابون را در مقادیر کم به محلول وارد نموده و مرتباً بهم بزنید و در پایان رنگ مورد نظر را بیفزائید.

فرمول شماره 3: «واکس بدون رنگ برای نگاهداری چرم»

 

موم کارنوبا 100 گرم - موم زرد 400 گرم- روغن تربانتین 4 لیتر- کربنات پتاسیم 75 گرم-آب جوش 600 گرم

مومها را ذوب نموده و به محلول جوشان کربنات پتاسیم اضافه کنید، بهم بزنید و از روی آتش برداری، سپس هموزن آن آب جوش اضافه نموده، مرتباً بهم بزنید، آنگاه به تدریج روغن تربانتین را در محلول وارد کنید.

 

فرمول شماره 4: موم زرد 2 کیلو - تربانتین 4 لیتر- آب 12 لیتر - کربنات پتاسیم 60 گرم- رنگ قهوه ای 60 گرم - پودر صابون 2 کیلو

 

آب، صابون، کربنات پتاسیم و رنگ را توأماً به جوش برسانید و روی موم مذاب بریزید و مجموع را در حرارت 90 درجه سانتیگراد در تربانتین اضافه کنید و خوب بهم بزنید.

[z.b 6,335]

واکس های صنعتی

 

نفت خامي كه از اعماق زمين استخراج مي شود، شامل هيدروكربورهاي سنگين و نيمه سنگين است كه اشكال مختلف و خصوصيات متفاوت دارد. هيدروكربورهاي سنگين شامل واكس ها، مواد اسفالتي و رزين ها هستند كه مي توانند به صورت جامد، در تركيبات ظاهر شوند كه در اين بين، واكس ها اهميت خاصي دارند. تغيير عواملي مانند دما، فشار و تركيب اجزاي سبك در تركيبات نفتي، سبب تشكيل رسوب هاي واكس پارافيني جامد در اين تركيبات مي شود. رسوب واكس تشكيل شده به طور عمده شامل پارافين ها، نفتن ها و به مقدار كمي از ديگر هيدروكربورها، مانند آروماتيك هاست. تشكيل اين رسوبات در مرحله اول مي تواند منافذ زيرزميني را مسدود كرده، باعث كاهش شديد نفوذ پذيري آنها شده و راندمان استخراج نفت را كاهش دهد.

در مراحل بعدي نيز تشكيل رسوبات، مشكلات زيادي را به دنبال خواهد داشت. به عنوان مثال تشكيل رسوبات واكس در خطوط انتقال نفت خام، مي تواند باعث گرفتگي لوله ها و افزايش مقاومت در برابر جريان و در نتيجه افت فشار جريان شده و علاوه بر افزايش توان مورد نياز جهت پمپ نمودن سيال، موجب استهلاك زودرس تاسيسات شود.

تشكيل رسوبات واكس در تجهيزات پروسسي مانند مبدل هاي حرارتي و خطوط لوله كاهش كارآيي اين تجهيزات را به دنبال دارد.

با توجه به اينكه در فرآيندهاي روغن سازي يكي از مراحل اصلي فرآيند، جداسازي واكس مي باشد، اهميت اين پديده مشخص مي گردد. مساله تشكيل رسوب واكس و عوامل موثر بر آن، سالهاي متمادي مورد بحث پژوهشگران بوده و اكثر روش ها و مدلهايي كه جهت توصيف و پيش بيني اين پديده ارائه شده اند، توافق ضعيفي با داده هاي آزمايشگاهي دارند و از هيچكدام نمي توان به عنوان يك راه حل عمومي، جهت پيش بيني اين پديده، استفاده كرد. اين مدلها اغلب دماي پيدايش واكس و ميزان رسوب تشكيل شده را بالاتر از مقدار تجربي و آزمايشگاهي آن، تخمين مي زنند.

با توجه به توضيحات ياد شده، پيش بيني دماي تشكيل رسوبات واكس و در نظر گرفتن اين دما در طراحي تجهيزات مربوط به استخراج، توليد و بهره برداري از نفت خام يا برش هاي نفتي، اهميت خاصي دارد. مدل سازي ترموديناميكي، يكي از راههاي بررسي اين پديده است.

 

اجزاي تشكيل دهنده واكس:

 

واكس ها تركيبات سنگين هيدروكربوري هستند كه به طور عمده از پارافين هاي نرمال كه محدوده عدد كربني آنها از 15 تا 75 متغير است، تشكيل شده اند. البته واكس ها داراي تركيبات شاخه دار پارافيني، تركيبات نفتي و گاهي به مقدار كم تركيبات آروماتيكي نيز هستند. با توجه به اين توضيحات، واكس ها را مي توان به دو گروه عمده واكس هاي Macrocrystalline و واكس هاي Microcrystalline تقسيم كرد.

گروه اول به طور عمده از تركيبات پارافيني با شاخه هاي مستقيم تشكيل شده اند كه به آنها واكس هاي پارافيني گفته مي شود. گروه دوم از تركيباتي كه داراي پارافين هاي شاخه دار و هم چنين نفتن ها هستند، تشكيل شده اند و به آنها واكس هاي نفتني گفته مي شود. واكس هاي گروه اول، ارزش بيشتري به نسبت واكس هاي گروه دوم دارند.

پارافين هاي نرمال اولين اجزايي هستند كه در شرايط مناسب رسوب مي كنند، ولي رسوب پارافين هاي شاخه دار با تاخير همراه است.

 

 

درجه حرارت هاي كليدي در مورد واكس ها:

 

پديده تشكيل رسوبات واكس، معمولاً بوسيله سه نقطه (درجه حرارت) مهم مشخص مي گردد:

س1- نقطه ابري شدن يا Cloud Point

س2- نقطه ريزش يا Pour Point

س3- نقطه ذوب يا Melting Point

نقطه ابري شدن دمايي است كه در آن اولين كريستال هاي واكس شكل مي گيرند. همان گونه كه قبلاً نيز توضيح داده شد، اولين رسوبات تشكيل شده، تركيبات پارافيني با شاخه هاي مستقيم مي باشند. اين درجه حرارت به WAT يا Wax Appearance Temp معروف است. نقطه ريزش، دمايي است كه مخلوط موجود در يك ظرف، در صورت قرار گرفتن در وضعيت افقي، جريان نداشته باشد. اين نقطه كاربرد صنعتي مهمي دارد و يكي از مشخصه هاي واكس هاي صنعتي و يا روغن هاي صنعتي (كه شامل مقداري تركيبات واكسي هستند) مي باشد. روش هاي استاندارد توسط موسسات معتبر، جهت اندازه گيري اين دما، ارائه شده است. نقطه ذوب نيز درجه حرارتي است كه يك ماده خالص به مايع تبديل مي گردد. براي يك ماده خالص، نقطه ابري شدن و نقطه ذوب با هم برابر هستند و براي يك مخلوط، اين نقاط تفاوت اندكي با هم دارند. با توجه به توضيحات ارائه شده، تشخيص نقطه ابري شدن، اهميت خاصي در مدل سازي پديده تشكيل رسوب واكس دارد.

 

 

عوامل موثر در تشكيل رسوب واكس:

 

اگر چه نقطه ابري شدن ونقطه ريزش، خواص ترموديناميكي مشخصي براي تركيبات نفتي داراي واكس هستند، موقعيت نسبي آنها در دياگرام P-T و هم چنين ميزان رسوب تشكيل شده و تجمع آن، به فاكتورهاي مختلفي بستگي دارد كه از جمله مهمترين اين فاكتور ها عبارتند از:

تركيب يا Composition سيال، دماي تركيب و سرعت سرد شدن، فشار تركيب، غلظت پارفين ها، و جرم مولكولي پارافين ها.

وجود رسوبات ديگر مانند مواد اسفالتي و يا ناخالصي هاي جامد، و مقدار آب موجود در تركيب را نيز بايد در نظر گرفت.

تحقيقات انجام شده نشان مي دهد كه تشكيل رسوب واكس در مراحل اوليه، حساسيت بسيار زيادي به تركيب سيال دارد.

 

 

[z.b 6,335]

واكس هاي نفتي و روش هاي استخراج آنها

 

 

 

واكس ها هيدروكربن هايي هستند كه از نفت خام استخراج مي شوند. وجود تركيبات شيميايي با ارزشي نظير پارافين هاي نرمال، نظر هر شيمي داني را به خود جلب مي كند. با استفاده از واكنش هاي شيميايي مي توان مواد با ارزشي را بدست آورد كه در صنايع مختلف مورد استفاده قرار بگيرد.

واكس هاي نفتي را برحسب مواد اوليه اي كه از آن به دست مي آيند، مي توان به سه دسته تقسيم كرد.

 

الف: واكس هاي پارافيني:

 

اين نوع واكس از مواد اوليه با نقطه جوش پايين به دست آمده و بيشتر تركيبات سازنده آن از هيدروكربن هاي نرمال پارافيني تشيكل يافته است. بيشتر هيدروكربن هاي شاخه دار (در صورت وجود) از نوع ايزو پارافين ها هستند. هيدرو كربن هاي سازنده واكس داراي20 تا40 مولكول كربن مي باشند و جرم مولكولي آنها بين280 تا560 متغير است. هم چنين در دماي عادي جامد بوده و ويسكوزيته آن حدود 35-45 sus (در100 درجه سانتي گراد) و كريستال هاي آن به صورت سوزني يا صفحه اي است.

 

ب: واكس هاي ميكروكريستال:

 

واكس هاي ميكروكريستال از واكس گيري مواد اوليه سنگين (مواد اوليه با نقطه جوش بالا) به دست مي آيند. كريستال هاي آن از انواع پارافيني ريزتر بوده و جرم مولكولي آن حدود800-450 وتعداد تركيبات كربن سازنده آن بين57-32 مي باشد.

واكس هاي ميكروكريستال در مقايسه با انواع پارافين ها با اسيد سولفوريك، اسيد نيتريك و اسيد سولفونيك بهتر تركيب مي شوند و علت اين تركيب، وجود هيدروژن، روي كربنِ نوع سوم است. انواع اكسيده شده اين واكس ها در صنايع توليدي واكسِ كف اطاق (polish) استفاده مي شود. هم چنين در توليد رنگ به عنوان پيگمان سوسپانسيون به كار گرفته مي شوند.

 

ج: پترولاتوم:

 

اگر عمل واكس گيري بر روي مواد باقي مانده تقطير انجام شود واكس حاصل را پترولاتوم مي نامند. كريستال هاي آن از دو نوع قبلي ريزتر بوده و مقداري روغن را در خود نگه داري مي كنند به طوري كه معمولاً حالت ژلاتيني دارند.

جرم مولكولي آن بين980-560 و نقطه ذوب آن بين85-55 درجه سانتي گراد است. در مواقعي كه بخواهند پترولاتوم را بدون استفاده از حلال و حرارت پخش كنند، از پترولاتوم امولسيون شده در آب استفاده مي شود. براي اين منظور بايستي مخلوطي از واكس ذوب شده در آب داغ با استفاده از يك امولسيون كننده نظير تترا اتانول آمين تهيه كرد.