تولید قیر چگونه انجام می‌شود؟ فرایندهای تولید قیر چه چیزهایی هستند؟ در دنیای امروز، قیر به عنوان یکی از کاربردی‌ترین مواد نفتی شناخته می‌شود که به دلیل برخورداری از ویژگی‌های منحصربه‌فردی مانند چسبندگی و نفوذناپذیری عالی در برابر آب، کاربردهای متعددی در صنایع مختلف دارد.
به طور کلی، قیر نفتی از تقطیر نفت خام به دست می‌آید؛ به‌گونه‌ای که در فرایند تولید آن، مواد مختلفی مانند بنزین، نفت سفید، نفت گاز و… در حرارت‌های مختلف جداسازی می‌شوند. در این مقاله قصد داریم تا شما را با روش های تولید قیر و فرآیند انجام این کار آشنا کنیم تا در نهایت به هر سوالی که دارید، پاسخ دهیم.
البته در ابتدا اگر با این سوال مواجهید که اصلا قیر چیست و چه کاربردهایی دارد، پیشنهاد می‌کنیم حتما مقاله قیر معدنی را مطالعه کنید تا بتوانید به درستی مطالب گفته شده در این مقاله را درک کنید.
تولید قیر از نفت خام
برای تولید قیر، نفت خام را در فشار محیط و در دمای 300 تا 350 درجه قرار می‌دهند تا اجزای سبک آن مانند بنزین و نفت سفید جدا شوند. در مقابل اجزای سنگین نفت که قیر، روغن‌های روان کننده و… هستند، چون از هیدروکربن‌های با جرم مولکولی بالا تشکیل می‌شوند، از قسمت پایین برج تخلیه می‌شوند.
برای جداسازی این اجزای سنگین، از حرارت‌های بالای 400 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود؛ زیرا دمای بالا مولکول‌ها را شکسته و باعث تخریب حرارتی آن‌ها می‌شود. در نتیجه برای جلوگیری از این کار باید فشار داخل برج را کاهش داد.
باقیمانده برج تقطیر اتمسفری از ۴۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد در کوره گرم شده و بعداً وارد برج تقطیر در خلأ می‌گردد. سپس در فرآیند عبور بخار آب، مواد فرار سبک، جدا شده و در ستون‌های مختل تصفیه می‌شوند. در نهایت نیز مواد غیر فرار که بخش اصلی آن قیر است، از انتهای ستون خارج می‌شوند.
«این مواد به عنوان خوراک و مواد اولیه تولید قیر به کار رفته و قیرهایی با گریدهای مختلف را تولید می‌کند.»
پیشنهاد مطالعه: درچه اشتعال فیر چیست؟ منظور از آزمایش این درچه چیست؟ برای پاسخ به تمامی این سوالات، می‌توانید از محتوای مقاله آزمایش درچه استعال قیر استفاده کنید.
فرایندهای تولید قیر
پس از آنکه مواد روغنی و سوختی در شرایط خلأ در فرآیند تولید قیر جداسازی شدند، ته‌مانده برج خلأ، ابتدا وارد واحد روغن‌سازی و سپس وارد واحد Visbraker می‌شود تا نفت، مازوت و… را تولید کند. در نهایت نیز این مواد، وارد واحد قیرسازی می‌شوند.
در واحد قیرسازی، عملیات هوادهی و ایجاد اکسیداسیون، در داخل راکتور به روش‌های Conventional و Biturox بر اساس تغییرات دمایی و میزان هوادهی، تبدیل به انواع گریدهای قیر می‌شوند.
پیشنهاد مطالعه: بیتومن نیز درست مانند قیر از مواد بسیار پر استفاده در صنایع است که کاربردهای گسترده‌ای دارد. اگر می‌خواهید با این ماده، کاربردها و موارد استفاده از آن‌ها آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم حتما به وبلاگ ما مراجعه کرده و مقاله بیتومن را مطالعه کنید.
به صورت کلی برای تولید قیر از دو فرآیند اصلی استفاده می‌شود که در ادامه این مرحل را بررسی می‌کنیم:
1. فرایند منقطع یا ناپیوسته
در فرآیند ناپیوسته، ابتدا باید برج تقطیر با سطح دلخواه از قیر پر شود. سپس با چرخش قیر بین کوره و برج، پیش گرم کردن به دست خواهد آمد. گرم کردن مستقیم توسط لوله آتش‌خوار در برج می‌تواند کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار داده و آن را کاهش دهد.
زمانی که دمای قیر به 190 تا 240 درجه رسید، باید هوادهی کامل شروع شود. در این زمان، گرمای حاصل از واکنش می‌تواند دمای قیر را تا 260 درجه بالا ببرد. همچنین مدت زمان دمیدن، می‌تواند از 3 تا 24 ساعت متغیر باشد. همان‌گونه که در زمان آغاز فرآیند، برای جلوگیری از پدیده کف کردن، باید از پاشیدن آب به داخل ظرف خودداری کرد، در زمان خنک شدن نیز که دما به زیر 200 درجه می‌رسد، نباید به داخل ظرف آب تزریق کرد.
واحد هوادهی ناپیوسته از اجزای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
- برج هوادهی(Oxidizer Tower)
- کوره پیش گرم‌کن (Pre Heater)
- سیستمی برای جمع‌آوری و سوزاندن بخارات
- دمنده هوا یا کمپرسور (Blower or Compressor)
پیشنهاد مطالعه: در بسیاری از موارد پیش می‌آید که وزن قیر کاهش پیدا می‌کند، در چنین شرایطی، آزمایش افت وزن قیر بسیار کمک کننده است که بررسی کنید آیا واقعا این اتفاق افتاده است یا خیر. برای اینکه بدانید این آزمایش چگونه انجام می‌شود، حتما به وبلاگ نیکان گیلسونایت مراجعه کرده و از مقالات ما استفاده کنید.
2. فرآیند پیوسته
فرآیند پیوسته، چیزی شبیه به فرآیند ناپیوسته است؛ با این تفاوت که هر زمان مشخصات قیر دمیده به مقدار مورد نظر رسید، خوراک تازه به شکل مستمر و پیوسته و با کنترل جریان وارد شده و در محصول دمیده می‌شود. در نهایت نیز توسط کنترل کننده ارتفاع خارج خواهد شد.
البته ذکر این نکته ضروری است که خوراک تازه در شرایطی وارد می‌شود که دمایی پایین‌تر از دمای عملیات داشته و بر اثر گرمای ناشی از واکنش دمیدن قیر درون برج، گرم شود. کنترل دما توسط پیش گرم کردن خوراک ورودی در یک کوره یا مبدل حرارتی، با استفاده از روش‌هایی مانند تزریق آب انجام می‌شود.
«فرآیند پیوسته تولید قیر، به دو روش انجام می‌شود؛ هوادهي پيوسته به طريق مرسوم Conventional و هوادهي پيوسته به طريق Biturox.»
از جمله مهم‌ترین مزایای فرآیند پیوسته در تولید قیر را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
- راحت‌تر بودن تولید قیر
- کاهش هزینه‌های تجهیزات و نگهداری
- کاهش قابل توجه میزان بخارات آلاینده
- افزایش راندمان و مقدار تولید در واحد زمان
- کاهش بار حرارتی پیش گرم‌کن‌های خوراکی
- کاهش زمان هوادهی و کم شدن هوای مصرفی
- و…
پیشنهاد مطالعه: اگر در این صنعت فعالیت دارید و می‌خواهید به شکلی دقیق‌تر و اصولی‌تر با پودر قیر معدنی آشنا شوید، می‌توانید از محتوای منتشر شده در وبلاگ نیکان گیلسونایت استفاده کنید.
متغیرهای فرآیند و مشکلات احتمالی
فرآیند تولید قیر می‌تواند تحت تأثیر متغیرها و عوامل مختلفی باشد که مهم‌ترین آن‌ها را می‌توان موارد زیر عنوان کرد:
- ارتفاع قیر
- درجه حرارت
- ترکیب خوراک
- شدت هوادهی
- مدت‌زمان هوادهی
- و…
البته در این زمان، ممکن است مشکلاتی به وجود بیاید:
- بازگشت نهایی
- به وجود آمدن کک
- انفجار گازها و بخارات
- سرد شدن خط لوله و مسدود شدن آن
- و…
در نهایت هر کدام از مشکلات عنوان شده می‌توانند باعث بروز مشکلات دیگری شوند؛ مانند:
- نرم شدن بیشتر قیر
- افزایش نفوذپذیری آن
- رقیق شدن مواد تبخیری
- گیر افتادن روغن‌های همراه
- و…
پبشنهاد مطالعه: از انواع قیرهای مورد استفاده در صنایع، قیر اصلاح شده با گیلسونایت است. برای آشنایی با این قیر و کاربردهای آن، حتما از محتوای لینک مقابل استفاده کنید: قیر اصلاح شده با گیلسونایت .
عوامل مؤثر در تولید قیر
به طور کلی هر کدام از روش‌های تولید قیر، می‌توانند مزایا و معایب متعددی داشته باشند؛ با اینحال، امروزه فرآیند پیوسته در مقایسه با فرآیند ناپیوسته به واسطه مزیت‌هایی که ارائه می‌دهد، بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. از جمله مهم‌ترین عواملی که می‌توانند در فرآیند تولید قیر مؤثر باشند، را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
- کنترل واکنش حرارتی، توسط Cold Recycle
- تزریق Snuffing Steam به برج برای جلوگیری از آتش‌سوزی
- تأثیر مستقیم مدت‌زمان توقف قیر در داخل برج بر میزان نرمی آن
- کاهش یا افزایش سرعت واکنش تحت تأثیر میزان هوای تزریقی و درجه حرارت
- آغاز عملیات در دمای 420 درجه فارنهایت و زیاد شدن آن با افزایش دما تا 550 درجه
- بهتر انجام شدن واکنش اکسیداسیون و احیا در صورت بالا بودن اختلاف درجه حرارت (Point 1) و درجه حرارت (Base)
- افزایش نسبت هوادهی در شرایطی که نسبت تغییرات درجه حرارت ثابت باشد، باعث افزایش دما و کاهش آن نیز موجب کاهش دما می‌شود.
- عدم کاهش مدت‌زمان توقف در صورت کم بودن سطح مایع؛ زیرا تماس مایع داغ و هوای اضافی خارج شده از لابلای مولکول‌های مایع، منجر به آتش‌سوزی می‌شود.
جمع‌بندی نهایی
قیر یک ماده کاربردی است که امروزه در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. فرآیند تولید قیر از نفت خام می‌تواند به روش‌های مختلف و در دو فرآیند متفاوت شامل فرآیند پیوسته و ناپیوسته صورت بگیرد و هر کدام از این فرآیندها می‌توانند مزایای خاص خود را داشته باشند. عواملی مختلفی همچون دما، زمان هوادهی، ترکیب خوراک، شدت هوادهی، ارتفاع قیر و… می‌توانند در فرآیند تولید قیر و کیفیت محصول نهایی مؤثر باشند.
امیدواریم که مطالب گفته شده برای شما مفید بوده و به تمامی سوالات شما در این زمینه پاسخ داده باشند. چنانچه در مورد هر یک از موارد گفته شده با سوالی مواجه شدید و یا موضوعی وجود داشت که تمایل داشتید در مورد آن بیشتر بدانید، با ما در قسمت کامنت به اشتراک بگذارید تا در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخگوی شما باشیم.