ساخت و راه اندازی کارخانه تولید قیر

فرآیند تولید قیر

به دو روش زیر انجام می پذیرد

 فرآیند ناپیوسته (Batch Process)

در فرآیند ناپیوسته ، برج هوادهی با حجم معین از خوراک پر شده و پس از دمیدن هوا با شرایط از پیش تعیین شده( دمای واکنش، زمان، مقدار خوراک) و رسیدن محصول به مشخصات مورد نظر، برج تخلیه گردیده و محصول در مخازن مورد نظر وارد می گردد.
اجزای اصلی واحد هوادهی ناپیوسته عبارتند از:
کوره پیش گرم کن(Pre Heater)
دمنده هوا یا کمپرسور(Blower or Compressor)
برج هوادهی(Oxidizer Tower)
سیستمی برای جمع آوری و سوزاندن بخارات

فرآیند پیوسته (Continues Process)

در فرآیند پیوسته ، خوراک با دبی معین و قابل کنترل و دمای از پیش تعیین شده به صورت پیوسته وارد برج هوادهی شده و پس از انجام عملیات هوادهی در شرایط ثابت عملیاتی، به صورت پیوسته از برج هوادهی خارج می شود. این روش تهیه قیر که در پالایشگاهها مورد استفاده قرار می گیرد به خاطر مزایای زیر مورد توجه می باشد:
کاهش بخارات آلاینده ایجاد شده
کاهش هزینه تجهیزات و نگهداری
افزایش راندمان و مقدار تولید در واحد زمان
کاهش بار حرارتی پیش گرم کن های خوراک
آسانی عملیات کنترل و انجام فرآیند بخاطر ماهیت پیوسته فرآیند
کمتر شدن هوای مصرفی و کوتاه شدن زمان هوادهی به خاطر استفاده بهینه از هوای دمیده شده

 تاریخچه

آغاز صنعت مدرن قیر را می توان به سال ۱۷۱۲ میلادی نسبت داد که سنگهای قیر طبیعی در فرانسه کشف شدند. در آن هنگام مواد قیری را بطور ساده ای به صورت کلوخه روی سطح جاده های محلی پخش میکردند این تکنیک کاملاً موفقیت آمیز بود و در مدت کوتاهی پیشرفت هایی در کار ، بصورت پودر کردن و گرم کردن مواد قبل از استفاده ، حاصل شد . با پیشرفت علم و تکنولوژی ، قیر کاربردهای بسیار متنوع و گسترده ای در صنایع گوناگون و جهت مصارف مختلف منجمله راهسازی ، پوشش : کف – بام – لوله های زیر زمینی – محافظ فلزات ، آب بندی : مخازن – کانالها – پلها ، تثبیت شن های روان ، رنگ آمیزی و ....... پیدا نموده است.

قیر چیست ؟

بدون شک واژه قیر نزد توده مردم واژه ای است آشنا اما شاید این ماده به آن اندازه که در عرف عامیانه ماده ای شناخته شده و مشخص است ، برای متخصصین فن معروف و مشخص نباشد . در برداشت عامیانه (( قیر ماده ای سیاه ، بد بو ، و احیاناً ناخوشایند است که دو خاصیت مشخص دارد : چسبندگی و آب بندی ، منشاء آن از نفت می باشد و در تهیه آسفالت یا قیرگونی کردن بام بکار می رود . )) و البته این نگاهی از دور به قیر است که تنها مشخصات ظاهری آن را در بردارد.

ساختار قیر :

قیرها از نظر فیزیکی یک ماده هموژن هستند با این حال این مواد از نظر شیمیایی یک مخلوط ناهمگون ( هتروژن ) از ترکیبات شیمیایی مختلف می باشند . علی رغم این مسأله همه قیرها دارای یک سری خصوصیات و خواص مشترک می باشند . ساختار اتمی قیرها که به روش تجزیه شعله یا سایر روشها بدست آمده حاکی از آنست که حدود ۹۰% قیر را اتمهای کربن و هیدروژن تشکیل می دهند و همچنین اغلب قیرها دارای نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن به نسبتهای مختلف ولی کم می باشند . مقادیر ناچیز از سایر اتمها نظیر اتمهای فلزی مختلف نیز معمولاً یافت می شوند ولی روشن است که تأثیری بر خواص قیر ندارند . قیر ، یا به بیان بهتر ، مواد قیری مخلوط بسیار متنوعی از طیف وسیع هیدروکربورها می باشند که در انواع دسته بندی های اشباع و غیر اشباع،حلقوی و غیر حلقوی ، قطبی و غیر قطبی ، قرارمی گیرند
 

نیل پالا به عنوان پیمانکار و مجری طرح توانایی آن را دارد که سیستم پالایش قیر مورد نیازصنعت راه و ساختمان و عایق را مطابق با شرایط زیست محیطی مورد تأیید سازمان محیط زیست، راه­اندازی نماید. در این خصوص برای آگاهی بیشتر مطالبی در خصوص چگونگی روش کار این شرکت در برطرف کردن آلودگی ها  و نصب و راه اندازی دستگاه پالایش و سیستم وکیوم عرض می نماییم :

نیل پالا برای ساخت و راه اندازی این واحد از متخصصین، امکانات و تجهیزات داخلی استفاده نموده لذا این طرح هیچ گونه وابستگی به تخصص، امکانات و ماشین آلات خارجی ندارد.

 این طرح علاوه بر سودآوری برای سرمایه گذار، به چرخه اقتصادی کشور نیز کمک بسزائی می کند و به دلیل نیاز به کارگر و افراد متخصص برای ادامه کار و تولید، باعث اشتغال زائی در منطقه و کمک به حل معضل بیکاری می نماید

واحد طراحی شده توسط شرکت نیل پالا

واحد کوچکی از پالایشگاه می باشد، با این تفاوت که در آن مواد پسماند و کم ارزش پالایشگاه ها  از جمله موادی چون مازوت (نفت کوره ) و VB و ... را به انواع قیر با کیفیت تبدیل می نماید و کارخانه های ایزوگام و صنعت ساختمان و راه سازی با مصرف محصول تولید شده در این واحد، توانایی تولید محصولاتی با کیفیت بهتر را دارند.

نیل پالا مفتخر است که در تمامی مراحل ساخت و راه اندازی پروژهای خود مدارک لازم را با استفاده از نرم افزار های تخصصی این صنعت همچون PDMS و SOLIDWORKS و AUTOCAD و TANKS و ANSYS و... بعد از ۳۰ روزکاری از زمان عقد قرارداد در موعد مقرر وبر حسب پیشرفت پروژه دراختیار سرمایه گذار خود  قرار می دهد :

• مشخصات خوراک واحد ، روش های استاندارد اندازه گیری مشخصات، معرفی استانداردهای مربوطه
• مشخصات محصول، روش های استاندارد اندازه گیری مشخصات، معرفی استانداردهای مربوطه.
• شرح فرآیند، فرمولاسیون، پارامترهای کنترل فرآیند، Operating Manual
• نقشه PFD
• نقشه های اجرایی در دیسیپلین های مختلف بر حسب نیاز
• نقشه کامل مخازن (Data Sheet)
• لیست و مقدار و مشخصات آب و برق و سوخت (Utility) مورد نیاز واحد محصول
• پرسنل مورد نیاز برای بهره برداری از خط تولید
• نکات ایمنی فرآیند و ایمنی محیط کار و پرسنل برای تولید محصول
• فیلم انیمیشن پروژه (Animation Project)
• نقشه فونداسیون (Civil)
• DB List - Data Base List
• Drafts
• ISO Drafts
• Final Drafts
• MTO
• PLOT PLAN
• CUT & FILL Drawing

تفاوت های سیستم قدیم پالایش و سیستم جدید پالایش قیر در ذیل آورده می شود:

در فرآیند پالایش جدید برای کاهش هزینه تولید و افزایش سرعت پالایش و کاستن از قیمت تمام شده محصول نهایی, درفرآیند پالایش به جای استفاده از روش های سنتی bach wise  از روش continuos استفاده می شود.

دراین فرآیند به علت استفاده از برج های ترکیبی می توان از تمامی خوراک های موجود در بازار چون مازوت , وکیوم باتوم , سلابس و دیگر خوراک ها استفاده نمودو این واحد های تولیدی توانایی تولید هر نوع قیری را دارا بوده و مختص به تولید و مصرف خوراک و قیر خاصی نیستند.

در فرآیند پالایش جدید به علت طراحی و نسب سوپاپ های ضد انفجار , احتمال خطر انفجار و اتش سوزی از بین خواهد رفت .

در فرآیند قدیم , برج پخت قیر , برای پالایش و بالارفتن دمای خود احتیاج به جذب انرژی زیادی داشته که این انرژی از طریق پاشش سوخت در لوله مرکزی برج با حرارت بالا و در زمان طولانی تولید می گردید. در این روش ابتدا سوخت زیادی مصرف می شود و باعث ایجاد حجم زیادی دی اکسید کربن و مونوکسید کربن و دیگر آلاینده های زیست محیطی می گردد. در این روش هزینه انرژی مصرفی برای تولید بسیار بالا بوده , اما در فرآیند پالایش جدید برای تولید حرارت مورد نیاز برج احتیاجی به این انرژی نبوده و در آن از حرارت حاصل از واکنش های شیمیایی جهت بالا رفتن دما و پالایش قیر استفاده می گردد. در واحد هایی که به روش قدیم کار می کنند  در اصل هیچ گونه قیری در برج پخت , تولید نگردیده بلکه تنها عملیات تغلیظ خوراک اولیه را انجام می دهند که متاسفانه محصولی که از این روش نادرست تولید قیر ساخته می شود در برابر اشعه UV  خورشید ضعیف می باشد .

.در فرآیند پالایش قدیم بخارات و ترکیبات آروماتیک حاصل از فرآیند تولید ذغال در اثر حرارت مستقیم در تانکر ها و واکنش آن با اکسیژن موجب تولید گاز گوگرد شده و در هوای محیط پخش می گردد. اما در طراحی فرآیند جدید این نقص برطرف گردیده است.

در فرآیند های پیشین، سیستم هوادهی برج به علت عدم محاسبه فشارهوا، هیچ گونه داده ای به مسئول پخت قیر نداده  و مسئول از وضعیت داخل برج ، به غیر از دمای داخل، بی اطلاع  می باشد که در طراحی جدید این اشکال برطرف شده است.

در طراحی فرآیند های قدیم پالایش , به علت عدم محاسبه افت دما در ترپ ها، انرژی بسیاری هدر رفته و به صورت بخارهای گازوئیل در کوره می سوزد که در طراحی جدید این مشکل نیز برطرف گردیده است.

در فرآیند پالایش قدیم، دمای برج در حین پالایش قیر به علت عدم وجود سیستم کنترل و توقف دما، قابل کنترل نبوده که با طراحی های جدید این مشکل نیز رفع گردیده است.

در فرآیندجدید پالایش بر خلاف فرآیند های قدیم به منظور بالا بردن سطح کیفیت قیر تولیدی از پروسه سیرکولاسیون در برج پخت قیر استفاده می گردد .

فرآیند پالایش قدیم ، فاقد سیستم جداکننده مواد سبک تولیدی می باشد.

در فرآیند پالایش قدیم، کنترل حجم هوای تولیدی توسط کمپرسوردر این واحد به علت عدم طراحی در سیستم هوادهی غیر قابل محاسبه شده، چرا که پخت قیر با کیفیت بستگی زیادی به حجم هوای تزریقی در داخل برج نسبت به حجم مواد اولیه دارد.

توجه: قابل توجه است که این سیستم علاوه بر انطباق با الزامات زیست محیطی از نظر اقتصادی و مصرف انرژی بسیار مقرون به صرفه می باشد.

مزایای استفاده از پالایشگاه های جدید تولید قیر به شرح زیر می باشد

واحد نسل سوم  تولیدی انواع قیر

واحد کوچکی از پالایشگاه مي‌باشد، با این تفاوت که در آن انواع خوراک موجود در بازار و بورس چون VB (Vacuum Bottom), Slops, PDATar  و مواد پسماند و کم ارزش پالایشگاه‌ها را به انواع قیر چون ۵۰/۴۰ – ۷۰/۶۰  - ۱۰۰/۸۵ – R90/15 200/300– R115/10 و همچنین قیرها PG، VG و قیرهای پلیمری با کیفیت تبدیل مي‌نماید. این طرح چون از تکنولوژی و دانش نوین داخلی استفاده می کند از نظر هزینه های تولید بسیار مقرون به صرفه بوده و قابل رقابت با شرکت های بزرگی همچون شرکت نفت جی و پاسارگاد می باشد.

مزایای نسل سوم نسبت به نسلهای پیشین شامل موارد ذیل است:
• هزینه تولید پایین تر نسبت به نسل های قبل
• کیفیت محصول بالاتر نسبت به نسل های پیشین
• پایین بودن هزینه ساخت به علت بومی شدن تکنولوژی
• تنوع محصول تولیدی متناسب با خوراک اولیه
• ایجاد سیستم جمع آوری بخارات آروماتیک و چربیهای نات کندانسور و سیرکوله مخازن قیر که مورد تأیید سازمان بهداشت و حفاظت محیط زیست می باشد.
• در این نسل از ترکیب چندین روش تولید موجود روز دنیا استفاده می شود. این تکنولوژی ها بصورت موازی استفاده می شود و واحد را برای تولید در هر شرایطی آماده می سازد.
• امکان استفاده از مواد پلیمری ضایعاتی با استفاده از فن آوری GTR/TD
• در طراحی و پایینگ واحد، امکان افزایش ظرفیت تولید و تنوع خوراک و محصول به راحتی امکانپذیر است.
• استفاده از کمپرسورهای با دینام های کم مصرف و همچنین پایین بودن مصرف حامل های انرژی در پروسه تولید
• تغییر حجم هوا و افزایش و کاهش دما و فشار راکتورهای نسل سوم با توجه به نوع خوراک در اختیار control man قرار دارد.
• کاهش ۴۰ درصدی مصرف سوخت به علت عدم استفاده از حرارت مستتقیم در سیستم پالایش و کاهش خطر آتش سوزی و انفجار

با توجه به پیگیری های سازمان محیط زیست مبنی بر رعایت شرایط زیست محیطی برای تمامی کارخانجات،این شرکت ،فرآیند پالایش را به گونه ای طراحی و اجرا نموده است که شرایط زیست محیطی در آن رعایت شده باشد به این صورت که بخارها و ترکیبات آروماتیک تولید شده در برج  پخت قیر در چند مخزن , به ترتیب تفکیک گردیده و در کندانسورهای رابط , دمای آن کاهش یافته و گازهای سبک در مخازن به مایع تبدیل می شود.

برای پالایش و افزایش دمای برج پخت قیر احتیاج به جذب انرژی زیادی نبوده چرا که این انرژی از حرارت حاصل از واکنش های شیمیایی تأمین گردیده و هرگونه گاز های سبک حاصل از فرآیند پالایش در کوره های گازسوز سوزانده نشده و به فرآیند چرخه سوخت باز می گردد.

با توجه به اینکه برای بالارفتن دمای برج پخت قیر،احتیاجی به حرارت مستقیم نبوده  و سیستم های جدید در این فرآیند مجهز به سوپاپ های ضد انفجار می باشند و احتمال احتراق برج بسیارکاهش می یابد.

این سیستم ، به کمترین میزان سوخت جهت شروع به کار نیاز دارد و در ضمن به علت وجود کندانسور برای کاهش دما، میزان بالائی ازگازهای خروجی، مایع شده و سوخت مورد نیاز واحد را تامین می کند.

در فرآیند های طراحی شده در واحد های جدید میتوان از تمامی خوراک های موجود در بازار  چون وکیوم باتوم  و مازوت و سلابس  و دیگر خوراک ها استفاده نمود وبا ترکیب آنها انواع قیرهای مورد نیاز را با بهترین کیفیت تولید کرد و قیر تولید شده در این واحد، به علت استفاده از مازوت به عنوان روغن نرم کننده و اصلاح کننده  به جای سلابس و وکیوم باتوم به عنوان چسب و خوراک پایه ، مزایای هر دو را داشته و عاری از معایب هر یک از آنها بوده و با تغییر نسبت ترکیب دو ماده اولیه می توان برای صنعت عایق با پایه قیر پلیمری و دمیده ، قیر مورد نیاز را با کیفیت و قیمت مناسب تولید کرد.

با بالا رفتن دانش فنی و عدم نیاز و وابستگی به لوازم و ماشین آلات خارجی هزینه ساخت و راه اندازی  واحد تولید قیر به شدت کاهش می یابد و همچنان توانایی تولید انواع قیر با مصرف انواع خوراک های موجود در بازار به عنوان مزیت این فرآیند نوین می باشد .

‍ علت هزینه تولید پایین تر نسل سوم تولید انواع قیرنسبت به نسل های قبل
دمیدن هوا به خوراک در رکتور نسل سوم  خود یک واکنش شیمیایی گرما زا که بر اثر آن اتم‌های هیدروژن موجود در مولکول‌های هیدروکربورهای خوارک  با اکسیژن هوا دمیده شده ترکیب می‌شود و با تشکیل آب انرژی گرمایی زیادی در طول مدت هوادهی ایجاد شده که با کنترل و مهار و انتقال آن  به دیگر مراحل مورد نیاز واحد در مصرف انرژی اصرفه جویی شده .این قیر تولید شده دارای درجه نفوذ کمتری است، درجه نرمی بیشتری دارد و حساسیت کم تری نسبت به تغییرات دما دارد. این نوع قیر بیشتر در ساختن ورق‌های پوشش بام، باتری اتومبیل و اندودکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.[۲] علامت اختصاری قیر دمیده R می‌باشد. مثلا قیر۸۰/۲۵ R به معنای قیر دمیده با درجه نرمی ۸۰ و درجه نفوذ ۲۵ می‌باشد.
 

واحد پژوهش نیل پالا

قیر به عنوان یکی از محصولات پالایشگاههای کشور با کمیت قابل توجه، علاوه بر استفاده در صنعت راه سازی در موارد متعدد دیگری از قبیل صنایع عایق کاری، پوششهای حفاظتی و ضد خوردگی نظیر پوشش لوله ها و پوشش های ضد رطوبتی نظیر پوشش بام و ... مورد استفاده قرار میگیرد.

منظورازایجاد این واحد پژوهشی بوجودآوردن امکانات انجام فعالیت های تحقیقاتی و خدمات علمی آزمایشگاهی وارایه مشورتهای علمی درزمینه قیر و فرموله کردن محصولات مربوطه و کاربرد آنها و حل مشکلات و رفع نیازهای این صنعت بوده است.

واحد پژوهش شرکت نیل پالا که یکی از مراجع علمی مجهز در این زمینه درکشور می باشد، بابهره گیری ازدانش فنی ، نیروی انسانی متخصص و تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته درزمینه های زیر فعالیت می نماید:

الف- انجام فعالیتهای تحقیقاتی به منظور افزایش مرغوبیت فرآورده های قیری ، بهبود روشهای کاربرد قیر، فرموله کردن فرآورده های ویژه قیری و ساخت آنها ، کاربرد قیرهای طبیعی (معدنی) جهت تولید فرآورده ها باارزش افزوده، تحقیق در زمینه قیرهای قطرانی و فراورده های مربوطه اصلاح قیر با افزودنیهای مختلف از جمله پلیمرها، رفع نیازهای صنایع و جایگزین سازی فرآورده های وارداتی قیر بامحصولات داخلی کنترل انواع قیرها و فرآورده های قیری ، وارداتی و داخلی، انجام آزمایشهای کیفی .

ب- انجام خدمات علمی آزمایشگاهی عمومی و اختصاصی مربوط به انواع قیرها و فرآورده های متنوع قیری نظیر پوشش لوله ها، امولسیون های قیر، لایه های عایق بام، درزبندها، ماستیک ها ، پرایمرها، قیرزیربدنه واگن و اتومبیل و قیرهای پلیمری و مالچ.

پ- ارائه مشاوره علمی به نهادها و سازمان های مختلف

این واحد  با همکاری آزمایشگاه های همکار. خدمات- آزمایشگاهی عمومی و اختصاصی  ارایه می دهدکه اهم آن عبارتند از:

-اندازه گیری نقطه نرمی (Softening Point)
-اندازه گیری درجه نفوذ (Penetration)
-اندازه گیری میزان کشش (Ductility)
-اندازه گیری نقطه شکست (Fraass Breaking Point)
- بررسی اثردما و هوا روی قیر(Thin Film OvenTest)
-اندازه گیری گرانروی (Viscosity)
-اندازه گیری وزن مخصوص (SpecificGravity)
-اندازه گیری حلالیت یادرجه خلوص قیر (Solubility)
-اندازه گیری نقطه اشتعال (Flash Point)
-اندازه گیری میزان چسبندگی (Peel Test)
-اندازه گیری میزان شره(حرکت دراثرگرما) (Sag Test)

آزمایشگاه : قیر

فرآیند سیستم پالایش واصلاح کننده های قیر

(Tower Of Batching Tar )

- آسفالتن ها بر اثر ادامه فرآیند دمیدن،تشکیل یک قیر چسبنده را می دهند

برای برطرف کردن بخارات قسمت تانکر های قیر موجود در پشت سالن تولید ایزوگام این شرکت دستگاهی را طراحی کرده است که از قانون کاربراتور استفاده کرده که تمام تانکر ها در سیستم وکیوم قرار گرفته و بخارات وهوای موجود در داخل تانکر ها توسط این دستگاه مکیده ودر حمام قلیایی خنثی و از بین میروند

مزایای استفاده از این سیستم علاوه بر از بین بردن آلودگی و بخارات ، خطر آتش سوزی را به حداقل می رساند چرا که مکش این سیستم هیچ گاه هوای کافی برای انفجار و آتش سوزی باقی نمی گذارد.