Oli Pelumas

Latar Belakang

Sejak zaman Romawi, banyak cairan, termasuk air, telah digunakan sebagai pelumas untuk meminimalkan gesekan, panas, dan keausan antara bagian mekanis yang bersentuhan satu sama lain. Saat ini, minyak pelumas, atau minyak pelumas, adalah pelumas yang paling umum digunakan karena kemungkinan aplikasinya yang luas. Dua kategori dasar minyak pelumas adalah mineral dan sintetis. Minyak mineral dimurnikan dari minyak bumi yang terjadi secara alami, atau minyak mentah. Minyak sintetis adalah polialfaolefin yang diproduksi, yang merupakan poliglikol atau minyak ester berbasis hidrokarbon.

Meskipun ada banyak jenis minyak pelumas untuk dipilih, minyak mineral adalah yang paling umum digunakan karena pasokan minyak mentah membuatnya murah; selain itu, banyak data tentang properti dan penggunaannya sudah ada. Keuntungan lain dari minyak pelumas berbasis mineral adalah bahwa mereka dapat diproduksi dalam berbagai viskositas—viskositas mengacu pada ketahanan zat untuk mengalir—untuk beragam aplikasi. Mulai dari minyak dengan viskositas rendah, yang terdiri dari rantai hidrogen-karbon dengan berat molekul sekitar 200 unit massa atom (sma), hingga pelumas yang sangat kental dengan berat molekul setinggi 1000 sma. Oli berbasis mineral dengan viskositas berbeda bahkan dapat dicampur bersama untuk meningkatkan kinerjanya dalam aplikasi tertentu. Oli motor 1OW-30 yang umum, misalnya, adalah campuran oli dengan viskositas rendah (untuk memulai dengan mudah pada suhu rendah) dan oli yang sangat kental (untuk perlindungan motor yang lebih baik pada suhu pengoperasian normal).

Pertama kali digunakan dalam industri kedirgantaraan, pelumas sintetik biasanya diformulasikan untuk aplikasi spesifik yang tidak cocok dengan oli mineral. Misalnya, sintetis digunakan di mana suhu operasi yang sangat tinggi ditemui atau di mana minyak pelumas harus tahan api. Artikel ini akan fokus pada minyak pelumas berbasis mineral.

Bahan Baku

Minyak pelumas hanyalah salah satu dari banyak fraksi, atau komponen, yang dapat diturunkan dari minyak mentah, yang muncul dari sumur minyak sebagai campuran cair kuning-ke-hitam, mudah terbakar, dari ribuan hidrokarbon (senyawa organik yang hanya mengandung karbon dan hidrogen atom, ini terjadi di semua bahan bakar fosil). Deposit minyak bumi terbentuk oleh dekomposisi tumbuhan dan hewan kecil yang hidup sekitar 400 juta tahun yang lalu. Karena perubahan iklim dan geografis yang terjadi pada waktu itu dalam sejarah Bumi, penguraian organisme ini bervariasi dari satu wilayah ke wilayah lainnya.

Karena tingkat yang berbeda di mana bahan organik terurai di berbagai tempat, sifat dan persentase hidrokarbon yang dihasilkan sangat bervariasi. Akibatnya, begitu pula karakteristik fisik dan kimia minyak mentah yang diekstraksi dari lokasi yang berbeda. Misalnya, minyak mentah California memiliki berat jenis 0,92 gram/mililiter, minyak mentah Pennsylvania yang lebih ringan memiliki berat jenis 0,81 gram/mililiter. (Gravitasi spesifik, yang mengacu pada rasio berat suatu zat dengan volume air yang sama, merupakan aspek penting dari minyak mentah.) Secara keseluruhan, berat jenis minyak mentah berkisar antara 0,80 dan 0,97 gram/mililiter.

Tergantung pada aplikasinya, bahan kimia yang disebut aditif dapat dicampur dengan Minyak pelumas disuling dari minyak mentah. Setelah menjalani proses pemurnian melalui pengendapan, minyak mentah dipanaskan di menara fraksinasi besar. Berbagai uap—yang dapat digunakan untuk membuat bahan bakar, lilin, atau propana, di antara zat lainnya—mendidih dan dikumpulkan di berbagai titik di menara. Minyak pelumas yang dikumpulkan disaring, dan kemudian aditif dicampurkan. Minyak sulingan untuk memberikan sifat fisik yang diinginkan. Aditif umum termasuk logam seperti timbal atau sulfida logam, yang meningkatkan kemampuan minyak pelumas untuk mencegah goresan dan goresan ketika permukaan logam bersentuhan di bawah tekanan yang sangat tinggi. Polimer dengan berat molekul tinggi adalah aditif umum lainnya:mereka meningkatkan viskositas, menangkal kecenderungan minyak mengencerkan pada suhu tinggi. Nitrosomin digunakan sebagai antioksidan dan inhibitor korosi karena menetralkan asam dan membentuk lapisan pelindung pada permukaan logam.

Manufaktur
Proses

Minyak pelumas diekstraksi dari minyak mentah, yang mengalami proses pemurnian awal (sedimentasi) sebelum dipompa ke menara fraksinasi. Sebuah menara fraksinasi efisiensi tinggi yang khas, berdiameter 25 hingga 35 kaki (7,6 hingga 10,6 meter) dan tinggi hingga 400 kaki (122 meter), dibangun dari baja bermutu tinggi untuk menahan senyawa korosif yang ada dalam minyak mentah; di dalam, dilengkapi dengan serangkaian baki pengumpul kondensat yang naik. Di dalam menara, ribuan hidrokarbon dalam minyak mentah dipisahkan satu sama lain melalui proses yang disebut distilasi fraksional. Saat uap naik melalui menara, berbagai fraksi mendingin, mengembun, dan kembali ke bentuk cair pada tingkat yang berbeda yang ditentukan oleh titik didih masing-masing (semakin rendah titik didih fraksi, semakin tinggi kenaikannya sebelum mengembun). Gas alam mencapai titik didihnya terlebih dahulu, diikuti oleh bensin, minyak tanah, bahan bakar minyak, pelumas, dan ter.

Sedimentasi

• 1 Minyak mentah diangkut dari sumur minyak ke kilang melalui pipa atau kapal tanker. Di kilang, minyak mengalami sedimentasi untuk menghilangkan air dan kontaminan padat, seperti pasir dan batu, yang mungkin tersuspensi di dalamnya. Selama proses ini, minyak mentah dipompa ke tangki penampung besar, di mana air dan minyak dibiarkan terpisah dan kontaminan mengendap dari minyak.

Pecahan

• 2 Selanjutnya, minyak mentah dipanaskan hingga sekitar 700 derajat Fahrenheit (371 derajat Celcius). Pada suhu ini ia terurai menjadi campuran uap panas dan cairan yang kemudian dipompa ke bagian bawah yang pertama dari dua menara fraksinasi. Di sini, uap hidrokarbon panas melayang ke atas. Saat mendingin, mereka mengembun dan dikumpulkan di baki berbeda yang dipasang di berbagai tingkat di menara. Di menara ini, tekanan atmosfer normal dipertahankan terus menerus, dan sekitar 80 persen minyak mentah menguap.
• 3 Sisa 20 persen minyak kemudian dipanaskan kembali dan dipompa ke menara kedua, di mana tekanan vakum menurunkan titik didih minyak sisa sehingga dapat dibuat menguap pada suhu yang lebih rendah. Senyawa yang lebih berat dengan titik didih yang lebih tinggi, seperti tar dan senyawa anorganik, tertinggal untuk diproses lebih lanjut.

Penyaringan dan ekstraksi pelarut

• 4 Setelah diproses lebih lanjut untuk menghilangkan senyawa yang tidak diinginkan, minyak pelumas yang telah dikumpulkan di dua menara fraksinasi dilewatkan melalui beberapa filter ultrafine, yang menghilangkan kotoran yang tersisa. Aromatik, salah satu kontaminan tersebut, mengandung cincin enam karbon yang akan mempengaruhi viskositas minyak pelumas jika tidak dihilangkan dalam proses yang disebut ekstraksi pelarut. Ekstraksi pelarut dimungkinkan karena aromatik lebih larut dalam pelarut daripada fraksi minyak pelumas. Ketika minyak pelumas diperlakukan dengan pelarut, aromatik larut; kemudian, setelah pelarut dihilangkan, aromatik dapat diperoleh kembali darinya.

Aditif, pemeriksaan, dan pengemasan

• 5 Akhirnya, minyak dicampur dengan aditif untuk memberikan sifat fisik yang diinginkan (seperti kemampuan untuk menahan suhu rendah). Pada titik ini, minyak pelumas dikenai berbagai uji kontrol kualitas yang menilai viskositas, berat jenis, warna, nyala, dan titik apinya. Oli yang memenuhi standar kualitas kemudian dikemas untuk dijual dan didistribusikan.

Kontrol Kualitas

Sebagian besar aplikasi minyak pelumas mengharuskan minyak tersebut tidak mengandung resin, berwarna pucat, tidak berbau, dan tahan oksidasi. Lebih dari selusin tes fisik dan kimia digunakan untuk mengklasifikasikan dan menentukan kadar minyak pelumas. Tes fisik yang umum meliputi pengukuran viskositas, berat jenis, dan warna, sedangkan tes kimia yang umum mencakup pengukuran titik nyala dan api.

Dari semua sifat, viskositas, ketahanan minyak pelumas untuk mengalir pada suhu dan tekanan tertentu, mungkin adalah satu-satunya yang paling penting. Kisaran suhu aplikasi dan pengoperasian merupakan faktor kunci dalam menentukan viskositas yang tepat untuk oli. Misalnya, jika oli terlalu kental, ia menawarkan terlalu banyak resistensi pada bagian logam yang bergerak melawan satu sama lain. Di sisi lain, jika tidak cukup kental, itu akan terjepit dari antara permukaan kawin dan tidak akan mampu melumasi mereka dengan cukup. Saybolt Standard Universal Viscometer adalah instrumen standar untuk menentukan viskositas pelumas minyak bumi antara 70 dan 210 derajat Fahrenheit (21 dan 99 derajat Celcius). Viskositas diukur dalam Katakanlah baut Universal detik, yang merupakan waktu dalam detik yang diperlukan untuk 50 mililiter minyak untuk mengosongkan dari cangkir viskometer Saybolt melalui lubang tabung yang dikalibrasi pada suhu tertentu.

Berat jenis minyak tergantung pada metode pemurnian dan jenis aditif yang ada, seperti timbal, yang memberi minyak pelumas kemampuan untuk menahan tekanan permukaan perkawinan yang ekstrem dan suhu dingin. Warna minyak pelumas menunjukkan keseragaman grade atau merek tertentu. Titik nyala dan titik api minyak bervariasi dengan asal minyak mentah. Titik nyala adalah suhu di mana minyak harus dipanaskan sampai uap yang mudah terbakar dihilangkan sehingga akan berkedip ketika bersentuhan dengan nyala api. titik api adalah suhu yang lebih tinggi di mana uap minyak akan terus terbakar ketika dinyalakan.

Oli mesin umum diklasifikasikan berdasarkan viskositas dan kinerja menurut spesifikasi yang ditetapkan oleh Society of Automotive Engineers (SAE). Faktor kinerja meliputi pencegahan keausan, pembentukan endapan lumpur minyak, dan pengentalan minyak.

Masa Depan

Masa depan minyak pelumas berbasis mineral terbatas, karena pasokan alami minyak bumi terbatas dan tidak dapat diperbarui. Para ahli memperkirakan total cadangan minyak bumi ringan hingga sedang yang dapat dipulihkan mencapai 1,6 triliun barel, yang sepertiganya telah digunakan. Dengan demikian, minyak berbahan dasar sintetis mungkin akan semakin penting seiring dengan menipisnya cadangan alam. Hal ini berlaku tidak hanya untuk minyak pelumas tetapi juga untuk produk lain yang dihasilkan dari penyulingan minyak bumi.