قیر نفتی

چگونه قیر باکیفیت تولید کنیم؟

ًقیر، سنگین‌ترین جزیی است که از فرآیند تقطیر نفت‌خام گرفته شده؛ مخلوط پیچیده‌ای از هیدروکربن‌هایی با وزن مولکولی بالا است که قبل از استفاده به عنوان ماده اولیه برای تولید قیر به پردازش بیشتری نیاز دارد.

قیر نفت که معمولا “قیر” یا “آسفالت” نامیده می­‌شود، با پالایش نفت خام به دست می‌آید. این ماده به عنوان چسب در محصولات راه‌سازی استفاده شده و ماده‌­ای بسیار چسبناک، سیاه یا قهوه‌­ای تیره است. نفت خام از مخازن ذخیره‌سازی (جایی که در دمای حدود  ºC60 نگهداری می‌شود) پمپ می‌شود و از طریق سیستم مبدل حرارتی که در آن دو سیال گرم و سرد بدون تماس فیزیکی با هم انتقال حرارت انجام می‌­دهند، نفت خام تا دمای  ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد پیش گرم می‌­شود. سپس ماده خام در کوره به طور معمول تا ºC 300 گرم و در آنجا ستون تقطیر اتمسفر بخار می­‌شود.

در اینجا جدایی فیزیکی اجزا رخ می­‌دهد. اجزای سبک­‌تر به بالا می­‌رسند و سنگین‌­ترین اجزای سازنده (باقیمانده اتمسفر) به پایین ستون می­‌روند و از طریق یک مبدل حرارتی دوم قبل از تصفیه از یک ستون تقطیر خلأ عبور می‌­کنند. سرانجام قیر با تقطیر در خلأ یا فلش خلأ  uum از باقیمانده اتمسفر از ستون تقطیر خلأ بدست می‌­آید. این “قیر مستقیم اجرا” است. به این فرآیند تولید قیر با تقطیر مستقیم در خلا uum گفته می‌­شود.

یک روش جایگزین برای تولید قیر توسط بارش از کسرهای باقیمانده توسط دی اسفالت شدن پروپان یا حلال بوتان است. قیر بدست آمده از این روش دارای خواصی است که از نوع نفت خام فرآوری شده و از حالت کار در واحد خلأ uum یا واحد رفع اسفالت حلال ناشی می­‌شود. درجه قیر به مقدار مواد فرار موجود در محصول بستگی دارد. هر چه مقدار مواد فرار کمتر باشد، قیر باقیمانده سخت­‌تر می­‌شود. متخصصان قیر را به عنوان یک ماده ساختمانی پیشرفته و پیچیده و نه به عنوان یک ماده ساده محصول فرایند تصفیه نفت در نظر می‌­گیرند.

فرایندهای تولید قیر

باقیمانده حاصل از تقطیر نفت خام با دقت انتخاب شده، مواد پایه را برای تولید قیر فراهم می‌­کند. تصفیه قیر، بخش سبک­‌تری را از باقیمانده جدا می­‌کند. بسته به منبع خام و قابلیت پردازش موجود، از چندین روش تولید برای تولید مشخصات قیر استفاده می­‌شود. غالبا ترکیبی از فرآیندها انتخاب می­‌شود. این تصویر مجموعه‌­ای از فرآیندهای اصلی تصفیه‌­خانه را نشان می­‌دهد.

از طیف گسترده‌­ای از نفت­‌های خام که به صورت تجاری موجود است، فقط تعداد محدودی برای تولید قیر با کیفیت لازم در مقادیر تجاری مناسب ارزیابی می­‌شوند. به طور کلی، این­ها نفت­‌های خام سنگین با محتوای گوگرد بالا هستند.امروزه قیر به طور عمده از نفت بدست می‌­آید. برای بدست آوردن قیر از نفت دو روش کلی وجود دارد. این روش‌ها عبارتند از: تقطیر و هوادهی.

روش اول: به مواد اولیه و روش تصفیه بستگی دارد. پس از تقطیر در شرایط خلأ، قیر با مشخصات فیزیکی مناسب برای ساخت جاده‌ها و کاربردهای صنعتی به دست می‌­آید.

این فرآیند شامل گرم شدن نفت خام تا دمای بین 300 تا 350 درجه سانتی‌گراد، برای جدا کردن بخش­‌های سبک­‌تر از جزء غیرجوشان است که به عنوان باقیمانده اتمسفر شناخته می­‌شود. کسرهای سبک­‌تر کشیده شده و به سایر واحدهای پالایشگاهی ارسال می­‌شود. برای از بین بردن آخرین آثار کسرهای سبک‌­تر و جلوگیری از تبدیل حرارتی مولکول­‌ها، پس از آن باقیمانده اتمسفر به یک واحد تقطیر خلأ  uum وارد می­‌شود. که در آنجا کاهش فشار باعث کاهش درجه حرارت جوش شده و از ترک خوردگی حرارتی ناخواسته مولکول‌­ها جلوگیری می­‌کند. شرایط فشار و دما در فرآیند خلأ ،uum سختی باقیمانده و به همین ترتیب، درجه قیر تولید شده را تعیین می­‌کند. از حلال­‌های اختصاصی می­‌توان برای جداسازی مواد روان کننده و قیر مواد خام، بدون تغییر در ساختار شیمیایی آن­‌ها استفاده کرد.

بسته به حلال استفاده شده -پروپان یا بوتان- دسته‌­های مختلفی از قیر را می‌­توان بدست آورد. با كنترل متغیرها در فرآیند تقطیر در خلأ، می‌توان قیرهایی با درجه سختی متفاوت تولید كرد. نفوذ سوزن و نقطه نرم شدن Ring و Ball دو ویژگی اساسی در تعیین قیرهای تولید شده با مشخصات مهندسی هستند.

قیر بیشتر را می‌­توان با دمیدن هوا از طریق آن در دمای بالا پردازش کرد تا خواص فیزیکی آن را برای کاربردهای خاص تغییر دهد. بسته به درجه اکسیداسیون می­‌توان از این طریق دو نوع قیر مختلف تولید کرد: قیر تصحیح شده هوا و قیر اکسیده شده. از قیر اکسیده شده در مصارف بام استفاده می­‌شود، در حالی که قیر تصحیح شده هوا در برنامه‌­های روسازی و برخی از کاربردهای سقف استفاده می­‌شود.

روش دوم: بقایای برج خلأ به دست آمده، معمولا دارای گرانروی بسیار کم و درجه نفوذ بالای 400-300 میلی‌متر است. این محصول دارای آسفالتن کم است؛ بنابراین برای ایجاد جاده در مناطق گرمسیری و معتدل مناسب نیست.

قیر اکسیده دارای قوام متمایز در دمای اتاق و ماهیت لاستیکی است که بر نحوه پاسخ آن به فشار اثر می­‌گذارد. روند اکسیداسیون، سختی و نقطه نرم شدن قیر را افزایش و به طور قابل توجهی خصوصیات اصلی فیزیکی را تغییر می‌­دهد. متفاوت بودن طول فرآیند اکسیداسیون یا دمیدن هوا، میزان واکنش را تغییر داده و محصولات نهایی متمایز تولید می‌­کند.

برای تبدیل بقایای قیرشکل به قیر با خواص فیزیکی مناسب، در طی یک فرایند، باید مولکول­‌های سنگین مانند آسفالتین اضافه شود. برای این کار، هوایی که با انواع مختلف گازها مانند اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن و غیره ترکیب شده است، توسط کمپرسور فشرده شده و به یک برج حاوی قیر مذاب با دمای بیش از  200 درجه سانتی‌گرادتزریق می­شود. این فرآیند می‌تواند به صورت مداوم یا دسته‌ای باشد. فرآیند به اصطلاح نیمه هوادهی باعث تولید قیر نیمه دمیده با درجه نفوذ مناسب و نقطه نرم شدن 100/85 یا 70/60 می­‌شود که در راه‌سازی و جلوگیری از نفوذ رطوبت به خانه‌­ها استفاده می‌شود.

اگر در آن واحد یا واحد بعدی، روند هوادهی ادامه یابد، به تدریج، درجه نفوذ قیر کاهش و نقطه نرم شدن آن افزایش می‌­یابد. نتیجه آن قیر محکم دمیده شده با نفوذ بسیار کم و نقطه نرم شدن بسیار بالا مانند 110/10، 15/90 و 25/85 است. از این نوع قیرها در ساختمان­‌ها و مواد افزودنی در جلوگیری از نفوذ رطوبت استفاده می­‌شود.

مخلوط کردن

باقیمانده گرانروی بالاتر و پایین‌­تر به نسبت مورد نیاز می‌­تواند در تصفیه‌خانه، ترمینال­‌ها یا تأسیسات خارج از پالایشگاه مخلوط شود، جایی که اجزای مخلوط و محصولات نهایی به راحتی قابل حمل و توزیع برای استفاده هستند.

هر تکنیک پردازش منجر به درجه‌­بندی مختلفی از محصولات قیر می‌شود، از جمله: قیرهای درجه سخت که برای سنگ­فرش استفاده می­‌شود. قیرهای کاتر که مخلوط قیرهای نفوذی با یک حلال مانند نفت سفید است. امولسیون که تعلیق­‌های تثبیت شده قیر در آب است. قیرهای اصلاح شده با پلیمر که مخلوطی از قیرهای انتخاب شده با پلیمرها، مانند پلاستیک‌­های حرارتی یا الاستومرها هستند.

منبع:

برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *