فرایند تولید قیر چگونه است ؟
فرآیند تولید قیر، ویژگی‌ها و عوامل مؤثر
در این مقاله، فرآیند تولید قیر، ویژگی‌ها و عوامل مؤثر بر آن را بررسی می‌کنیم. به‌طور کلی، تولید قیر به دو روش پیوسته و ناپیوسته انجام می‌شود.
فرآیند تولید قیر ناپیوسته (Batch Process)
در این روش، برج هوادهی با مقدار مشخصی خوراک پر شده و پس از دمیده شدن هوا با شرایط تعیین‌شده، محصول نهایی به دست می‌آید. سپس قیر تولیدشده به مخازن منتقل می‌شود.
- زمانی که دمای قیر به 190 تا 240 درجه سانتی‌گراد برسد، هوادهی آغاز می‌شود.
- گرمای حاصل از واکنش، دمای قیر را تا 240 الی 260 درجه سانتی‌گراد افزایش داده و در این محدوده ثابت نگه می‌دارد.
- مدت‌زمان هوادهی بین 3 تا 24 ساعت متغیر است.
اجزای اصلی واحد هوادهی:
- کوره پیش‌گرم‌کن (Pre Heater)
- دمنده هوا یا کمپرسور (Blower or Compressor)
- برج هوادهی (Oxidizer Tower)
- سیستم جمع‌آوری و سوزاندن بخارات
فرآیند تولید قیر پیوسته
در روش پیوسته، خوراک با میزان کنترل‌شده و دمای مشخص به‌طور مداوم وارد برج هوادهی شده و پس از انجام واکنش، به‌صورت پایدار از برج خارج می‌شود. این روش که در پالایشگاه‌ها استفاده می‌شود، به دلیل کنترل دقیق‌تر شرایط، مزایای بیشتری دارد.
متغیرهای فرآیند تولید قیر
دو عامل اصلی که بر تولید قیر دمیده تأثیر دارند:
- ترکیب خوراک
- مدت‌زمان هوادهی
عوامل دیگر شامل دما، شدت هوادهی و ارتفاع قیر در برج هستند. فرآیند معمولاً در فشار اتمسفری انجام می‌شود و طراحی برج و روش اجرا نیز بر کیفیت محصول نهایی تأثیر دارند.
دمای فرآیند و تأثیر آن بر قیر
دمای هوادهی بر موارد زیر تأثیر دارد:
- سرعت و نوع واکنش شیمیایی که در کیفیت محصول اثرگذار است.
- ویسکوزیته (گرانروی) قیر که بر میزان مصرف اکسیژن مؤثر است.
کیفیت قیر دمیده با کاهش دما بهبود می‌یابد، اما دمای بسیار بالا باعث کاهش شاخص نفوذ قیر می‌شود.
ابعاد برج‌های هوادهی و ارتفاع مایع
- ارتفاع استاندارد برج‌های هوادهی حدود 6 متر است، اما برج‌هایی با ارتفاع 7.5 تا 11 متر نیز استفاده می‌شوند.
- ارتفاع کم قیر در برج، همراه با غلظت بالای اکسیژن، ممکن است خطر انفجار ایجاد کند، درحالی‌که ارتفاع زیاد می‌تواند باعث سرریز قیر شود.
عوامل مؤثر در تولید قیر
- افزایش میزان هوای تزریقی و درجه حرارت باعث افزایش سرعت واکنش می‌شود.
- افزایش مدت‌زمان هوادهی باعث نرم‌تر شدن قیر می‌شود.
- واکنش اصلی از 420 درجه فارنهایت (215 درجه سانتی‌گراد) شروع شده و در 550 درجه فارنهایت (287 درجه سانتی‌گراد) به اوج می‌رسد.
- نسبت هوادهی و دمای واکنش بر تغییرات دمایی و کیفیت نهایی قیر تأثیرگذارند.
- برای جلوگیری از آتش‌سوزی در بالای برج، بخار Snuffing Steam تزریق می‌شود.
مشکلات عملیاتی در فرآیند تولید قیر
- ایجاد کک: دمای بالا در لوله‌های آتش‌خوار و سرد شدن بخارات خروجی، منجر به تشکیل ذرات کک شده که می‌تواند پمپ‌ها را دچار مشکل کند. استفاده از فیلترهای مخصوص مانع ورود کک به سیستم می‌شود.
- انسداد لوله‌ها: در روش ناپیوسته، فاصله زمانی بین دو بارگیری ممکن است باعث سرد شدن و مسدود شدن لوله‌ها شود. برای حل این مشکل، لوله‌ها را با روغن داغ یا بخار گرم نگه می‌دارند.
- بازگشت نهایی (Thermal Cracking): اگر قیر بیش از حد هوادهی شود و بلافاصله سرد نشود، نرم شده و نفوذپذیری آن افزایش می‌یابد. این مشکل را می‌توان با کاهش سریع دما (حدود 20 درجه سانتی‌گراد) کنترل کرد.
- انفجار گازها و بخارات: برای جلوگیری از این مشکل، باید شدت هوادهی و ارتفاع قیر در برج کنترل شود. استفاده از دیسک راپچر در بالای برج نیز برای جلوگیری از افزایش ناگهانی فشار ضروری است.