قیر ۶۰/۷۰ | قیر| نیل پالا

قیر دارای اَشکال جامد، نیمه‌جامد یا ویسکوز، با خاصیت چسبندگی که با منشاء طبیعی یا پالایشگاهی، عمدتاً حاوی هیدروکربن‌هایی با وزن ملکولی بالا می‌باشند. این مواد بطور کامل در دی‌سولفید کربن(CS2  ) ، تری‌کلرو اتیلن (C2HCl3  ) و زایلن (C6H4‪(CH3)‬2  ) قابل انحلال می باشند . فشاربخار آن در دمای محیط قابل اغماض و در این حالت تقریباً بدون بو است.

فراوان‌ترین و پرکاربردترین نوع قیر، قیر نفتی است که از نظر فیزیکی یک مادة همگن ( و از نظر شیمیایی یک مخلوط ناهمگن از ترکیبات شیمیایی مختلف می‌باشد. این مخلوط هیدروکربنی ، عموماً شامل ۹۰% اتم‌های کربن و هیدروژن و الباقی ، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن  و مقادیرکمی از فلزات نیکل، آهن ، منیزیوم و..... است،

قیر ۶۰/۷۰ قیری است که از طریق انجام فرآیند هوادهی بر روی وکیوم باتوم (ماده اولیه تولید قیر که از ته مانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاه های نفت گرفته می شود) در واحد های قیر سازی به دست می آید و درجه نفوذپذیری آن (تعیین مقدار سفتی قیر) آن بین ۶۰ تا ۷۰ باشد. قیرهای درجه نفوذی بر اساس نتایج آزمونهای درجه نفوذ و نقطه نرمی دسته بندی می شوند. رده بندی فقط بر اساس محدوده نفوذ می باشد، برای مثال قیر ۶۰/۴۰ درجه نفوذی بین ۴۰ تا ۶۰ و نقطه نرمی بین ۴۸ تا ۵۶ درجه سانتیگراد دارد. دقت کنید که در هنگام رده بندی واحد درجه نفوذ بیان نمی شود. بخش عمده قیرهای نفوذی در راهسازی مصرف می شوند. در دو دهه آخر قرن بیستم در اغلب پروژه های راهسازی تمایل بیشتری به استفاده از قیرهای سفت به دلیل تولید آسفالتهای با خواص بالاتر در مقایسه با قیرهای نرم بوجود آمده است.

فرآیند تولید قیر

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

انجام هوادهی در برجهای افقی و عمودی امکان پذیر است که برجهای عمودی بدلیل بالاتر بودن راند مان ترجیح داده می شوند. پارامترهای موثر در هوادهی عمدتا شامل ویسکوزیته خوراک ، دمای خوراک ، شکل هندسی برج می باشند. در توضیح این پارامتر ها می توان گفت چنانچه ویسکوزیته خوراک میزان هوا یا دمای فرآیند و یا نسبت ارتفاع به قطر برج( تا حد معینی) بیشتر باشد، سرعت واکنش بیشتر خواهد بود. واکنش اکسیداسیون واکنشی گرمازا است ، لذا برای کنترل دما و خارج کردن گرمای اضافه بایستی از مبدل یا مبدل های حرارتی با ظرفیت متناسب با دمای مطلوب استفاده نمود.

همانگونه که قبلا بیان گردید ، طی فرآیند هوادهی یا اکسیداسیون ، هوا از داخل قیر عبور کرده و اکسیژن آن با مولکولهای قیر وارد فعل و انفعال می گردد. بخارات حاصل از این فرآیند (Process Fumes) شامل کمتر از ۱۰% اکسیژن و ترکیبات متنوعی مانند بخار آب، آلدییدها، کتن ها،CO ،CO2 ،اکسیدهای نیتروژن، متان ، نیتروژن، ترکیبات گوگردی(H2S,SO2) و در نهایت "هیدروکربنهای روغنی نفتی" می باشد. این هیدروکربنها به واسطه جریان شدید هوای دمیده ، یا بصورت بخار و یا مایع همراه با هوا(Entrainment) از برج خارج می شوند و بخشی از آنها در مراحل بعدی کندانس(Condense) می شوند. این هیدروکربنها به نام "روغنهای فرآیند " یا (Process Oils) نامیده می شوند بخارات این فرآیند هوادهی (Process Fumes) بطور معمول توسط مجموعه ای از دستگاههای جداسازی شده مورد تصفیه قرار می گیرند تا روغنهای همراه (و یا بعدا کندانس شده) جداسازی شده و سپس بخارات سوزانده می شوند . میزان درصد اتلاف خوراک در فرآیند هوادهی معمولا بین (۲- ۵/۰) % وزنی متغیر می باشد، این میزان به عوامل متعددی از جمله ویسکوزیته خوراک ، دما، زمان هوادهی و ... بستگی دارد. قسمت اعظم بخارات فرایند شامل این اتلاف می باشد. رهایی از معضلات مربوط به بخارات فرآیند مشکلی است که معمولا راه حل صد در صد رضایت بخشی ندارد. این بخارات بوی نامطبوعی نیز دارند که ناشی از ترکیبات ایجاد شده در فرآیند اکسیداسیون می باشند. بخش روغنهای همراه(Entrained Oils) شامل هیدروکربنهای فرار تر موجود در خوراک می باشند. جهت روغن زدایی نسبی از گازهای خروجی برج هوادهی ، یک Knok Out Drumساده و یا تله بخار(Vapor Trap) لازم می باشد. در برخی مواقعKnok Out Drum به اسپری آب مجهز می باشد که باعث روغن زدایی بیشتر خواهد شد که اصطلاحا به چگالنده تماسی ) معروف می باشد. در برخی موارد دیگر به روشهایی از قبیل برگشت بخارات به دمنده استفاده می شود . روش دیگر ، در مواقعی که فضای کافی وجود داشته باشد ، بکارگیری سیستم ساده زیر است:
بخارات از کندانسور(مبدل حرارتی) هوایی افقی و طویلی عبور کرده و در این مسیر قسمت اعظم روغنهای همراه جدا می شود و بخارات باقیمانده برای سوزاندن به یک کوره عمودی هدایت می گردد.