قیر قطران اتیلن چیست؟
قطران اتیلن یکی از ته مانده‌های تولید اتیلن از طریق شکستن تحت بخار است که به دلیل میزان بالای سرعت واکنش‌پذیری حین کربونیزاسیون گسترش فاز مزوفاز را محدود می‌کند و یکی از خوراک کک سوزنی محسوب می‌شود.
قطران اتیلن یکی از ته مانده‌های تولید اتیلن از طریق شکستن تحت بخار است که به دلیل میزان بالای سرعت واکنش‌پذیری در حین کربونیزاسیون گسترش فاز مزوفاز را محدود می‌کند. این شرایط باعث افزایش گرانروی مزوفاز تشکیل شده و در نتیجه تشکیل کربنی با ناهمسان‌گردی پایین می‌شود. قطران اتیلن در هنگام استفاده با پیش ماده‌هایی با آروماتیک بالاتر مانند FCCDO (نفت دوغاب حاصل از کراکینگ کاتالیستی بستر سیال) ترکیب می‌شود تا خوراکی مناسب‌تر برای تولید کک فراهم شود.
قیر چیست؟
قیر ماده‌ای است سیاه رنگ و خمیری شکل که در عایق‌کاری رطوبت و ساخت آسفالت کاربرد دارد. قیر انواع گوناگونی دارد که هر یک از انواع آن، دارای کاربرد خاصی است. قیر از مشتقات نفت است و اغلب در پالایشگاه نفت تولید می‌شود.
قیر یک هیدروکربن متراکم، بسیار چسبناک و برگرفته از نفت است که به دو نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شود. اولین نوع، قیر طبیعی است که در زیر تپه‌ها و دریاچه‌های نفتی یافت می‌شود و نوع دیگر، قیر تصفیه شده حاصل از ته‌نشینی نفت خام است. قیر حاوی ۲ درصد اکسیژن، ۱۱ درصد هیدروژن و ۸۷ درصد کربن است.
همان‌طور که گفته شد، این محصول یک هیدروکربن با وزن مولکولی بالا شامل روغن، رزین و آسفالتین است. وجود ۵ تا ۳۰ درصد آسفالتین در قیر باعث سختی قیر می‌شود.
قیر به دو روش تولید می‌شود:
- اجرای مستقیم
- دمیدن هوا که براساس فرایند مقطعی یا ادامه‌دار انجام می‌شود
قیر عمدتا در ساخت و سازها، راهسازی، عایق کاری جاده‌ها، آسفالت کردن خیابان‌ها یا عایق بندی پشت بام‌ها استفاده می‌شود. این محصول با توجه به فرآیندهای مختلف تولید به انواع و درجه‌های مختلف و آزمایش‌های فیزیکی نظیر تست نفوذ، تست گرانروی (ویسکوزیته)، تست نقطه اشتعال، تست حلالیت، تست نقطه نرم شدن، تست انعطاف‌پذیری و موارد دیگر تقسیم می‌شود.
لازم به ذکر است برخی از این طبقه‌بندی‌ها بر اساس نتایج آزمایش‌ها انجام شده روی قیر و برخی دیگر براساس نوع پالایش و مراحل انجام شده بر روی قیر صورت گرفته‌اند.
قطران چیست؟
قطران یا Tar به موادی گفته می‌شود که معمولا صمغ مانند، قهوه‌ای یا سیاه و چسبناک هستند و ترکیب‌های آلی حاصل از مواد مختلفی مانند (زغال‌سنگ) قطران زغال‌سنگ (چوب) قطران چوب (نفت خام) یا تورب هستند.
قیر قطرانی چیست؟
این نوع قیر به دلیل تشابه ظاهری و کاریرد مشابه با قیر نفتی، گاهی با یک اسم شناخته می‌شوند. چون منبع تهیه این قیر با قیرهای نفتی متفاوت است، لذا ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی متفاوتی نیز با آن‌ها داشته و در هنگام استفاده و بهره برداری (نوع بخارات متصاعد شده) رفتار و عملکردی متفاوت دارد. قطران یک واژه عمومی برای مایعاتی است که از سوزاندن مواد آلی طبیعی، مثل چوب یا زغال سنگ و تقطیر تخریبی آن‌ها بدون هوا حاصل می‌شود.
دو نوع قیر قطرانی (Coal tar) با توجه به نوع فرایند از سوزاندن یا کربنه کردن زغال سنگ، می‌توان تهیه کرد. یکی از فرایندها در (1200Coke Oven Tar) انجام می‌شود و قیر به دست آمده، دارای درصد بالایی از مواد آروماتیکی است. فرایند دیگر در دمای 600 Low Temperature Tar انجام می‌شود و درصد آروماتیک‌های آن پایین‌تر است.
پس از سرد کردن بخارات حاصله و جداسازی، مایع باقیمانده که Crude Tar نامیده می‌شود، تقطیر جز به جز شده و پس از جداسازی برش‌های روغنی، باقیمانده قیر زغال سنگ (Pitch) به دست می‌آید. قطران پالایش شده (Refined Tar) از اختلاط Pitch با برش‌های روغنی به دست می‌آید و در استاندارهای BS دارای هشت گرید مختلف است. در عصر انقلاب صنعتی اروپا، زغال سنگ عمدهترین منبع تامین کننده انرژی صنایع بوده، به همین دلیل قطران و Pitch به مقدار زیادی تولید می‌شد. ولی پس از پیدایش منابع گاز و نفت، زغال‌سنگ کنار گذاشته شد و مصرف آن بسیار کاهش یافت.
امروزه 90 درصد محصولات قطران و Pitch در چهار کاربرد زیر استفاده می‌شوند:
- راهسازی
- خاکه زغال کوبی (Briquettin)
- الکترودهای زغالی
- لعاب و روکش‌های لوله
استفاده از قیرهای حاصل از قطران تصفیه شده در جاده، محدود به مخلوط قیر قطران برای پوشش‌های سطحی می‌شود. قیرهای زغال سنگی که در این مخلوط استفاده می‌شوند، در دمای پایین محلول‌تر و عملکرد بهتری دارند. به طور کلی عقیده بر این است که چون خاصیت Tar بالا است، چسبندگی خوبی با مصالح ایجاد می‌کند.
بنابراین خیس‌کنندگی مصالح بهتر صورت گرفته و چسبندگی بهبود می‌یابد؛ اما به دلیل مشکلات زیست محیطی و توسعه عامل‌های چسبندگی شیمیایی، استفاده از قطران محدود شده است. اگر چه استفاده از قطران می‌تواند به دلیل تحت تاثیر قرار گرفتن کمتر قطران نسبت به نشست روغن و گازوییل در نواحی پارکینگ وسیله نقلیه و موارد مشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این همه، نقص اصلی قطران را می‌توان جساسیت حرارتی بیشتر آن نسبت به قیر نفتی دانست.
نقش قیر اتیلن در کک‌سوزنی
قیر قطران اتیلن یکی از خوراک مرسوم تولید کک‌سوزنی است. بنابراین، برحسب ترکیب شیمیایی خوراک، مورفولوژی ریزساختار کک‌سوزنی می‌تواند دارای طول‌ها يا عرض‌های متفاوت باشد. مورفولوژی حوزه‌های جریان با بررسی مسیر فرار گازها مشاهده می‌شود و ممکن است به طور مستقیم یا منحنی باشد. خوراکی که کک‌های سوزنی با کیفیت پایین تولید می‌کنند مانند قیر اتیلن، اغلب بازده کک‌سازی پایینی دارند و ریزساختار آن‌ها ترکیبی از مدل‌های مختلف ریزساختاری از موزاییک‌های متوسط تا درشت است.
منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی
