معادل انگليسي قير Bitumen مي‌باشد كه اولين كاربرد اين كلمه در زبان لاتين و در حدود سال‌هاي 1460ميلادي بوده است. در انگليسي امريكايي آنرا Asphalt مي‌نامند كه در كشور ما معادل "مخلوط آسفالتي" بكار برده مي‌شود.

آغاز صنعت مدرن قير را مي‌توان به 1712ميلادي نسبت داد كه سنگ‌هاي قيرطبيعي در فرانسه كشف شدند. در آن هنگام مواد قيري را بطور ساده‌اي بصورت كلوخه روي سطح جاده‌هاي محلي پخش مي‌كردند و مي‌گذاشتند كه ترافيك به تدريج آنها را ساييده و متراكم نمايد. اين تكنيك كاملاً موفقيت‌آميز بود و در مدت كوتاهي پيشرفت‌هايي در اين زمينه حاصل شد كه من جمله پورد كردن و گرم كردن مواد قبل ازاستفاده بود. سپس آسفالت‌ها را با كوبيدن و مسطح كردن توسط آهن داغ (اتو) متراكم و محكم مي‌نمودند. اين ماده كه عموماً به نام سنگ آسفالت متراكم (Compressed Rock Asphalt ) شناخته مي‌شد، با موفقيت بسياري در خيابان‌هاي اروپا بكار گرفته شد که تا به امروز به همه جا رسیده است .

مواد متشکله قیر

ترکیبات مختلف قیر تا کنون به خوبی شناخته نشده اند ولی عمده این ترکیبات که بوسیله حلالهای مختلف از قیر جدا گردیده ، عبارتند از مواد آسفالتین – رزین و روغنهای سنگین که گاهی با مقدار کمی مواد معدنی همراه بوده و در محیط کلوئیدی روغنی مجاور یکدیگر قرار گرفته اند . خاصیت قابلیت انعطاف و چسبندگی قیر به رزین مربوط می باشد از طرفی هر چه آسفالتین زیادتر باشد قیر سخت تر است ولی با ازدیاد روغن قیر نرمتر می گردد. با حرارت دادن قیر مواد روغنی تبدیل به رزین و همچنین رزینها تبدیل به آسفالتین شده و در حرارت بیش از حد قیر تبدیل به ذغال و بخار آب میگردد.

  آسفالتن 

آسفالتن ماده جامد شکننده ای است که در هپتان نرمال نامحلول و به رنگ سیاه تا قهوه ای می باشد. علاوه بر کربن و هیدروژن ، مقداری نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن دارد . آسفالتن معمولا ترکیبی بسیار قطبی محسوب می شود و شامل مواد آروماتیکی پیچیده با وزن ملکولی بسیار زیاد است . نقطه ذوب مشخصی ندارد و زمانیکه حرارت داده می شود ابتدا متورم و سپس تجزیه و سرانجام مواد کربنی زیادی به جا می گذارد . آسفالتن بین 5 تا 25 درصد قیر را تشکیل می دهد . هر چه مقدار آسفالتن در قیر بیشتر باشد ، قیر سخت تر و نفوذپذیری کمتری خواهد داشت ، علاوه بر اینکه نقطه نرمی بیشتر و سرانجام گرانروی بالاتری دارد  . وزن ملکولی این ماده در یک گستره عریض از 600 تا 300000 است و بستگی به روش جداسازی اعمال شده دارد.

مالتن ها

مالتن ها جزء محلول در حلالهای سبک مانند هپتان نرمال می باشند . مالتن ها در قیر مخلوطی از دو بخش رزین ها و روغن ها هستند و وزن ملکولی اجزاء مالتن در بین 250 تا 1250 گرم بر مول قرار دارد.

 رزین ها

رزین ها در هپتان نرمال محلول هستند . قسمت اعظم این ترکیبات مانند آسفالتن از کربن و هیدروژن تشکیل شده و نیز حاوی مقدار کمی اکسیژن ، گوگرد و نیتروژن می باشند . این ماده به رنگ قهوه ای تیره جامد و نیمه جامد بوده و بسیار قطبی می باشد . خاصیت ویزه رزین ها در این است که بسیار چسبنده اند . رزین ها مواد ضد انعقاد برای آسفالتن محسوب می شوند و نسبت رزین به آسفالتن ممکن است تا حدی که به قیر حالت سل ( Sol )  یا ژل ( Gel ) بدهد

 آروماتیک ها

آروماتیک ها ترکیبات حلقوی با کمترین وزن ملکولی هستند و شامل زنجیرهای جانبی آروماتیکی و یا نفتنیکی هستند و محیط ضد انعقاد بسیار مناسبی برای آسفالتن به شمار می روند . این جزء بین 40 تا 60 درصد کل قیر را تشکیل داده و مایعی ویسکوز ( گرانرو ) به رنگ قهوه ای تیره که میانگین وزن ملکولی آنها بین 300 تا 2000 در نوسان است . آروماتیک ها حاوی زنجیره های کربنی غیر قطبی بوده که در آنها حلقه های اشباع ارجحیت داشته و توانایی انحلال پذیری زیادی را برای سایر هیدورکربنهای سنگین دارد.

 ترکیبات اشباع

ترکیبات اشباع از هیدروکربن های آلیفاتیک زنجیری مستقیم و شاخه دار همراه با الکیل نفتن ها و مقداری آلکیل آروماتیک ها تشکیل شده است . این ترکیبات اغلب به شکل روغنهای گرانرو ، غیر قطبی بوده و بی رنگ هستند . میانگین وزن ملکولی آنها عینا شبیه آروماتیکی بوده و اجزاء تشکیل دهنده آنها شامل مواد مومی و غیر مومی اشباع می باشد. این جزء 5 تا 20 درصد قیر را تشکیل می دهد.

بطور کلی آسفالتن ها اسکلت ساختمانی قیرها را تشکیل میدهند و رزینها در میزان چسبندگی و قابلیت شکل پذیری قیرها موثرند و روغنها بر مسئله روانی قیر اثر می گذارند . اصولا خواص فیزیکی قیر تابعی از ساختمان شیمیایی ، کمیت و کیفیت هیدروکربنهای متشکله است .

کاربردهای قیر

قیر معمولاً در دوحوزه راه‌سازی و عایق‌کاری به کار می‌رود. حدودا ۹۰ درصد از قیر تولیدی، در حوزه راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مصارف عایق‌کاری، تنها ۱۰درصد از مصرف قیر را به خود اختصاص می‌دهد که عبارتست از : پوشش كف ، بام ، لوله هاي زيرزميني ، محافظ فلزات و همچنین آب بندي مخازن ، كانالها، پل ها و تثبيت شن هاي روان ، رنگ آميزي و ...

قيرهاي نفتي (Petroleum Asphalts)

آن دسته از قيرهايي هستند كه منشاء آنها نفت خام مي باشد. اين قيرها، قيرهاي جامد و نيمه جامدي هستند كه به طور مستقيم از تقطير نفت خام و يا با عمليات اضافي ديگري نظير دميدن هوا به دست مي آيند و نسبت به انواع ديگر قير، كاربردهاي بيشتر و مصرف بالاتري را دارا هستند.

قیرهای دمیده

قيرهاي نفتي به دو روش استحصال مستقيم (Straight Run) و هوادهي (Air Blowing) تهيه مي گردند. روش هوادهي هنگامي مورد استفاده قرار مي گيرد که ماده اوليه قير (خوراک) ويژگيهاي مورد انتظار را نداشته باشد .در اينصورت  با دميدن هوا به ماده اوليه (خوراک) در دماي بين°C200-190 محصولي با خواص اصلاح شده توليد مي شود.

اين فرآيند گاهي بنام اکسيداسيون قير (Asphalt Oxidation) و محصول آن بنام قير اکسيده(Oxidized Asphalt) ناميده مي شود ولي عبارات هوادهي(Air Blowing) و قير دميده(Air Blowing Asphalt) مناسبتر مي باشد زيرا در اين فرآيند، پليمريزاسيون  (polymerization) و دهيدرژناسيون(Dehydrogenation) انجام مي پذيرد و اکسيژن بجز در مقادير بسيار جزيي ، در محصول هوادهي وارد نخواهد شد. در صنعت ، به دو روش پيوسته(Continues Process) و ناپيوسته(Batch Process ) صورت مي پذيرد.

قیرهای تولیدی با توجه به میزان هوادهی آن  بر اساس آزمایشات مطابق با استانداردهای های جهانی دسته بندی و نام گذاری می شوند .

معتبرترین استانداردهای جهانی Viscosity Grade    Penetration Grade ,  Performance Grade , می باشند.

ماده اولیه تولید قیر های نفتی

ته مانده برج تقطیر در خلاء  ( Vacuum Bottom ) ( VB )است که برای تولید انواع قیرهای 60/70 , 85/100  و سایر گرید های قیر استفاده می شود.

1- فرآيند ناپيوسته (Batch Process)

در فرآيند ناپيوسته ، برج هوادهي با حجم معين از خوراک پر شده و پس از دميدن هوا با شرايط از پيش تعيين شده( دماي واکنش، زمان، مقدار خوراک) و رسيدن محصول به مشخصات مورد نظر، برج تخليه گرديده و محصول در مخازن مورد نظر وارد مي گردد.

اجزاي اصلي واحد هوادهي ناپيوسته عبارتند از:

:: کوره پيش گرم کن(Pre Heater)

:: دمنده هوا يا کمپرسور(Blower or Compressor)

:: برج هوادهي(Oxidizer Tower)

:: سيستمي براي جمع آوري و سوزاندن بخارات

2- فرآيند پيوسته (Continues Process)

در فرآيند پيوسته ، خوراک با دبي معين و قابل کنترل و دماي از پيش تعيين شده به صورت پيوسته وارد برج هوادهي شده و پس از انجام عمليات هوادهي در شرايط ثابت عملياتي، به صورت پيوسته از برج هوادهي خارج مي شود. اين روش تهيه قير که در پالايشگاهها مورد استفاده قرار مي گيرد به خاطر مزاياي زير مورد توجه مي باشد:

:: کاهش بخارات آلاينده ايجاد شده

:: کاهش هزينه تجهيزات و نگهداري

:: افزايش راندمان و مقدار توليد در واحد زمان

:: کاهش بار حرارتي پيش گرم کن هاي خوراک

:: آساني عمليات کنترل و انجام فرآيند بخاطر ماهيت پيوسته فرآيند

:: کمتر شدن هواي مصرفي و کوتاه شدن زمان هوادهي به خاطر استفاده بهينه از هواي دميده شده

انجام هوادهي در برجهاي افقي و عمودي امکان پذير است که برجهاي عمودي بدليل بالاتر بودن راند مان ترجيح داده مي شوند. پارامترهاي موثر در هوادهي عمدتا شامل ويسکوزيته خوراک ، دماي خوراک ، شکل هندسي برج مي باشند. در توضيح اين پارامتر ها مي توان گفت چنانچه ويسکوزيته خوراک ميزان هوا يا دماي فرآيند و يا نسبت ارتفاع به قطر برج( تا حد معيني) بيشتر باشد، سرعت واکنش بيشتر خواهد بود. واکنش اکسيداسيون واکنشي گرمازا است ، لذا براي کنترل دما و خارج کردن گرماي اضافه بايستي از مبدل يا مبدل هاي حرارتي با ظرفيت متناسب با دماي مطلوب استفاده نمود.

همانگونه که قبلا بيان گرديد ، طي فرآيند هوادهي يا اکسيداسيون ، هوا از داخل قير عبور کرده و اکسيژن آن با مولکولهاي قير وارد فعل و انفعال مي گردد. بخارات حاصل از اين فرآيند (Process Fumes) شامل کمتر از 10% اکسيژن و ترکيبات متنوعي مانند بخار آب، آلدييدها، کتن ها،CO ،CO2 ،اکسيدهاي نيتروژن، متان ، نيتروژن، ترکيبات گوگردي(H2S,SO2) و در نهايت "هيدروکربنهاي روغني نفتي" مي باشد. اين هيدروکربنها به واسطه جريان شديد هواي دميده ، يا بصورت بخار و يا مايع همراه با هوا(Entrainment) از برج خارج مي شوند و بخشي از آنها در مراحل بعدي کندانس(Condense) مي شوند. اين هيدروکربنها به نام "روغنهاي فرآيند " يا (Process Oils) ناميده مي شوند بخارات اين فرآيند هوادهي (Process Fumes) بطور معمول توسط مجموعه اي از دستگاههاي جداسازي شده مورد تصفيه قرار مي گيرند تا روغنهاي همراه (و يا بعدا کندانس شده) جداسازي شده و سپس بخارات سوزانده مي شوند . ميزان درصد اتلاف خوراک در فرآيند هوادهي معمولا بين (2- 5/0) % وزني متغير مي باشد، اين ميزان به عوامل متعددي از جمله ويسکوزيته خوراک ، دما، زمان هوادهي و ... بستگي دارد. قسمت اعظم بخارات فرايند شامل اين اتلاف مي باشد. رهايي از معضلات مربوط به بخارات فرآيند مشکلي است که معمولا راه حل صد در صد رضايت بخشي ندارد. اين بخارات بوي نامطبوعي نيز دارند که ناشي از ترکيبات ايجاد شده در فرآيند اکسيداسيون مي باشند. بخش روغنهاي همراه(Entrained Oils) شامل هيدروکربنهاي فرار تر موجود در خوراک مي باشند. جهت روغن زدايي نسبي از گازهاي خروجي برج هوادهي ، يک Knok Out Drumساده و يا تله بخار(Vapor Trap) لازم مي باشد. در برخي مواقعKnok Out Drum به اسپري آب مجهز مي باشد که باعث روغن زدايي بيشتر خواهد شد که اصطلاحا به چگالنده تماسي (Contact Condenser) معروف مي باشد. در برخي موارد ديگر به روشهايي از قبيل برگشت بخارات به دمنده(Blower) استفاده مي شود . روش ديگر ، در مواقعي که فضاي کافي وجود داشته باشد ، بکارگيري سيستم ساده زير است:

بخارات از کندانسور(مبدل حرارتي) هوايي افقي و طويلي عبور کرده و در اين مسير قسمت اعظم روغنهاي همراه جدا مي شود و بخارات باقيمانده براي سوزاندن به يک کوره عمودي هدايت مي گردد.

این قیرها پایه تولید قیرهای دیگر مانند ، قیرهای امولسیونی ، قیرهای محلول و قیرهای پلیمری هستند. لذا کاربرد های وسیعی در صنایع مختلف دارند.

شرکت بهبود صنعت آمادگی خود جهت تهیه طرح توجیهی تولید قیر از وکیوم باتوم  را اعلام می دارد

هم اکنون سفارش طرح توجیهی کارخانه تولید قیر 60/70  دهید

استفاده از کلیه مطالب این سایت برای عموم آزاد می باشد ، فقط در راستای حفظ زحمات تیم تولید محتوی ما خواهشمندیم در صورت برداشت از این محتوی لینک ما را درج نمایید. باسپاس