ولید قیر چگونه انجام میشود؟ و فرایندهای تولید قیر چه مراحلی دارند؟
قیر یکی از کاربردیترین مواد نفتی است که به دلیل ویژگیهای منحصربهفردی مانند چسبندگی بالا و نفوذناپذیری عالی در برابر آب، در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد.
قیر نفتی معمولاً از تقطیر نفت خام به دست میآید؛ در این فرایند، مواد مختلفی مانند بنزین، نفت سفید و نفت گاز در دماهای متفاوت جدا میشوند.
در این مقاله، با روشهای تولید قیر و مراحل انجام آن آشنا خواهید شد و پاسخ تمام سؤالات رایج درباره تولید قیر را خواهید یافت.
تولید قیر از نفت خام
برای تولید قیر، نفت خام ابتدا در فشار محیط و دمای ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده میشود تا اجزای سبک آن مانند بنزین و نفت سفید جدا شوند.
اجزای سنگینتر نفت، شامل قیر، روغنهای روانکننده و سایر هیدروکربنهای سنگین، در پایین برج تقطیر جمع میشوند.
برای جداسازی این اجزای سنگین:
در نهایت، مواد غیر فرار که بخش اصلی آن قیر نفتی است، از انتهای ستون خارج میشوند.
از دماهای بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده میشود، اما حرارت زیاد باعث شکسته شدن مولکولها و تخریب حرارتی میشود. برای جلوگیری از این مشکل، فشار داخل برج کاهش مییابد.
باقیمانده برج تقطیر اتمسفری بین ۳۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد در کوره گرم شده و سپس وارد برج تقطیر خلأ میشود.
در فرآیند عبور بخار آب، مواد فرار سبک جدا شده و در ستونهای مختلط تصفیه میشوند.
فرایندهای تولید قیر:
پس از جداسازی مواد روغنی و سوختی در فرایند تولید قیر تحت شرایط خلأ، تهمانده برج وارد مراحل زیر میشود:
واحد قیرسازی: در این مرحله، عملیات هوادهی و اکسیداسیون در راکتور انجام میشود. با توجه به روش تولید (Conventional یا Biturox)، و بر اساس دمای راکتور و میزان هوادهی، تهماندهها به انواع گریدهای قیر تبدیل میشوند.
واحد روغنسازی: در این مرحله، تهماندهها به مواد با ارزش مانند نفت و مازوت تبدیل میشوند.
واحد Visbraker: عملیات شکستن مولکولی انجام میشود تا ترکیبات سنگین به شکل قابل استفاده در واحد قیرسازی آماده شوند.
1. فرایند منقطع یا ناپیوسته
در فرآیند منقطع یا ناپیوسته، تولید قیر به صورت مرحلهای انجام میشود و شامل مراحل زیر است:
- پر کردن برج تقطیر: ابتدا برج با مقدار مشخصی از قیر پر میشود.
- پیشگرم کردن: قیر بین کوره و برج گردش میکند تا پیشگرم شود. گرم کردن مستقیم توسط لوله آتشخوار ممکن است کیفیت محصول را کاهش دهد.
- هوادهی: وقتی دمای قیر به ۱۹۰ تا ۲۴۰ درجه سانتیگراد رسید، هوادهی کامل شروع میشود. گرمای حاصل از واکنش میتواند دما را تا ۲۶۰ درجه بالا ببرد.
- مدت زمان دمیدن: بسته به شرایط، بین ۳ تا ۲۴ ساعت متغیر است.
- نکات ایمنی: هنگام شروع فرآیند و خنک شدن (دمای زیر ۲۰۰ درجه)، نباید آب به داخل برج تزریق شود تا از کف کردن و کیفیت پایین محصول جلوگیری شود.
اجزای واحد هوادهی ناپیوسته:
- برج هوادهی (Oxidizer Tower)
- کوره پیشگرمکن (Pre Heater)
- سیستم جمعآوری و سوزاندن بخارات
- دمنده هوا یا کمپرسور (Blower or Compressor)
2. فرآیند پیوسته
در فرآیند پیوسته تولید قیر، قیر به صورت مداوم دمیده میشود. تفاوت اصلی با فرآیند ناپیوسته این است که هر زمان قیر به مشخصات مورد نظر رسید، خوراک تازه به شکل مستمر و با کنترل جریان وارد برج شده و محصول نهایی خارج میشود.
خوراک تازه معمولاً در دمایی پایینتر از دمای عملیات وارد میشود و گرمای حاصل از واکنش دمیدن قیر آن را گرم میکند. کنترل دما توسط پیشگرمکن خوراک در کوره یا مبدل حرارتی و با روشهایی مانند تزریق آب انجام میشود.
فرآیند پیوسته به دو روش انجام میشود:
- هوادهی پیوسته Conventional (روش مرسوم)
- هوادهی پیوسته Biturox
مزایای فرآیند پیوسته تولید قیر:
- تولید قیر راحتتر و یکنواختتر
- کاهش هزینههای تجهیزات و نگهداری
- کاهش قابل توجه میزان بخارات آلاینده
- افزایش راندمان و مقدار تولید در واحد زمان
- کاهش بار حرارتی پیشگرمکنهای خوراکی
- کاهش زمان هوادهی و مصرف هوا
متغیرهای فرآیند و مشکلات احتمالی
رآیند تولید قیر میتواند تحت تأثیر چندین متغیر و عامل کلیدی قرار گیرد. مهمترین آنها عبارتند از:
- ارتفاع قیر در برج هوادهی
- درجه حرارت عملیات دمیدن
- ترکیب خوراک و میزان مواد سنگین و سبک
- شدت هوادهی و جریان هوا
- مدتزمان هوادهی
- و سایر عوامل عملیاتی
مشکلات احتمالی در فرآیند تولید قیر:
- بازگشت نهایی مواد به برج
- تشکیل کک در سیستم
- انفجار گازها و بخارات
- سرد شدن خط لوله و مسدود شدن آن
- و سایر موارد
پیامدهای مشکلات فرآیند:
هر یک از مشکلات فوق میتوانند باعث بروز مشکلات دیگری شوند، مانند:
- نرم شدن بیش از حد قیر
- افزایش نفوذپذیری قیر
- رقیق شدن مواد تبخیری
- گیر افتادن روغنهای همراه
- و سایر اثرات جانبی
عوامل مؤثر در تولید قیر
به طور کلی هر یک از روشهای تولید قیر مزایا و معایب خود را دارند، اما امروزه فرآیند پیوسته به دلیل مزایای عملیاتی بیشتر، محبوبتر است. عوامل مؤثر در فرآیند تولید قیر عبارتند از:
- کنترل واکنش حرارتی با Cold Recycle: بازگرداندن بخشی از قیر سرد، واکنش حرارتی را کنترل و از تخریب محصول جلوگیری میکند.
- تزریق Snuffing Steam به برج: برای جلوگیری از آتشسوزی و ایمن نگه داشتن فرآیند استفاده میشود.
- مدت زمان توقف قیر در برج: زمان تماس قیر با هوا مستقیماً بر میزان نرمی محصول اثر دارد.
- سرعت واکنش: تحت تأثیر میزان هوای تزریقی و درجه حرارت، افزایش یا کاهش مییابد.
- دمای آغاز عملیات: شروع در ۴۲۰ درجه فارنهایت و افزایش تدریجی تا ۵۵۰ درجه برای رسیدن به واکنش بهینه ضروری است.
- اختلاف درجه حرارت (Point 1 و Base): اختلاف مناسب باعث بهبود واکنش اکسیداسیون و احیا میشود.
- نسبت هوادهی: افزایش نسبت هوادهی (در شرایط ثابت) باعث افزایش دما و کاهش آن موجب کاهش دما میشود.
- سطح مایع و مدت توقف: کاهش مدت توقف در صورت کم بودن سطح مایع خطر آتشسوزی ایجاد میکند؛ بنابراین باید دقت کافی در کنترل سطح و زمان داشت.
جمعبندی نهایی
قیر یک ماده بسیار کاربردی است که امروزه در صنایع مختلفی چون ساخت و نگهداری راهها، ساختمانسازی، آببندی مخازن، پوششهای سقف و زیرساختهای صنعتی بهکار میرود. این ماده به دلیل چسبندگی بالا، مقاومت در برابر آب و دوام طولانی، نقش مهمی در بهبود کیفیت و عمر سازهها دارد.
از جمله مهمترین کاربردهای قیر، تهیه و اجرای آسفالت جادهها، خیابانها و بزرگراهها است. در این فرآیند، قیر به عنوان چسبنده اصلی مصالح سنگی عمل میکند و پس از ترکیب با ماسه و سنگدانه، آسفالتی مقاوم و با دوام ایجاد میکند که در برابر ترافیک و شرایط جوی مختلف مقاومت بالایی دارد.
علاوه بر راهسازی، قیر در صنایع دیگر مانند عایقکاری بام و دیوارهها، آببندی مخازن و کانالها، تولید پوششهای حفاظتی و مواد ضدخوردگی نیز کاربرد فراوان دارد. به همین دلیل، تولید و استفاده صحیح از قیر یکی از عناصر کلیدی در صنعت ساخت و ساز و زیرساختهای شهری و صنعتی محسوب میشود. فرآیند تولید قیر از نفت خام میتواند به روشهای متفاوت و در دو فرآیند اصلی شامل فرآیند پیوسته و فرآیند ناپیوسته انجام شود، که هر کدام مزایای خاص خود را دارند.
عوامل متعددی مانند دمای عملیات، مدت زمان و شدت هوادهی، ترکیب خوراک، ارتفاع قیر در برج و سایر متغیرها، نقش مهمی در کیفیت نهایی محصول و راندمان تولید ایفا میکنند.
امیدواریم مطالب ارائه شده برای شما مفید بوده باشد و پاسخگوی سؤالات شما در این زمینه باشد. اگر در مورد هر یک از موارد ذکر شده سوالی دارید یا موضوعی هست که تمایل دارید بیشتر بررسی شود، لطفاً در قسمت دیدگاهها با ما به اشتراک بگذارید تا در سریعترین زمان پاسخ شما داده شود.
