تحقیقات

فرآیند تولید قیر

1- فرآیند ناپیوسته (Batch Process) در فرآیند ناپیوسته ، برج هوادهی با حجم معین از خوراک پر شده و کوره پیش گرم کن(Pre Heater)دمنده هوا یا کمپرسور(Blower or Compressor) برج هوادهی(Oxidizer Tower) سیستمی برای جمع آوری و سوزاندن بخارات 2- فرآیند پیوسته (Continues Process) در فرآیند پیوسته ، خوراک با دبی معین و قابل کنترل و دمای از 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

1- فرآیند ناپیوسته (Batch Process)
در فرآیند ناپیوسته ، برج هوادهی با حجم معین از خوراک پر شده و کوره پیش گرم کن(Pre Heater)دمنده هوا یا کمپرسور(Blower or Compressor) برج هوادهی(Oxidizer Tower) سیستمی برای جمع آوری و سوزاندن بخارات

2- فرآیند پیوسته (Continues Process)
در فرآیند پیوسته ، خوراک با دبی معین و قابل کنترل و دمای از 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

واحدهای قیرسازی

خوراک قیرسازی، ته‌ماندهء برج تقطیر در خلاء (vacuum bottom) است که در واحد تقطیر تولید و به برج هوادهی سرازیر می‌گردد و هوای مورد نیاز جهت اکسیداسیون توسط دمنده (Blower) و کمپرسور تامین و کمبود آن از طریق واحد خدمات (Utility) تهیه می‌گردد. محصول قیر پس از هوادهی با درجه حرارت حدود C°250 تا C°265 از برج خارج شده و توسط سه مبدل حرارتی خنک شده و به مخازن نگهداری محصول هدایت می‌گردد. درجه حرارت این مخازن C°180 حفظ می‌شود که با پر شدن هر کدام از مخازن، نمونه‌گیری شده و پس از تایید کنترل کیفیت آزمایشگاه به مخازن بارگیری ارسال می‌گردد. برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست گازهای سبک متصاعد شده از بالای برج واکنش که در اثر دهیدروژناسیون به وجود آمده پس از ورود به Knock out drum و ته‌نشین شدن مایعات سنگین به طرف کوره Incinerator هدایت گردیده و با گاز طبیعی در درجه حرارت C°800 سوخته می‌شود. در این واحد در حال حاضر فقط قیر70/60 تولید می‌شود. ظرفیت تولید واحد یک (قدیم) طبق طراحی کشور سازنده (آمریکا) BPD5400 بشکه در روز بوده که در حال حاضر با تغییراتــی به BPD22000 بشکه در روز افزایــش یافتــه است. در بخـش آسفالت دو یا قیر پورنر دو راکتور (R-1601 A,B) بشکل مجزا جهت ساختن انواع قیر طراحی شده است که ظرفیت هر کدام BPD 5800 بشکه در روز بوده که در حال حاضر مجموعا به BPD 18000 بشکه در روز افزایش یافته است.

این واحد برای ساخت انواع قیر طراحی شده است که تفاوت آن با واحد آسفالت یک، دو پوسته بودن برج و داشتن همزن است. در این واحد نیز خوراک از ته مانده برج خلاء واحدهای تقطیر تامین می‌گردد و جهت ساخت قیر 25/85 یک مسیر روغن خام سنگین نیز به سیستم اضافه شده است. دو کمپرسور هوا با ظرفیت M3/H5000 هوای این واحد را تامین می‌کند. سیستم قابل توجه در این واحد کنترل سطح مایع در برج‌ها با استفاده از دور موتورها برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی برق است. بخش قیر سرد جاده‌ای جهت ساخت قیر سرد با نام‌هایMC-250 و RC-70 با ظرفیت B/D 7100 بشکه در روز طراحی گردیده است که خوراک اصلی آن قیر 70/60 بوده که به ترتیب با نفت سفید و نفتا با نسبت‌های مشخص مخلوط شده و سپس در مبدلهای حرارتی خنک گردیده و به مخازن ذخیره قیر هدایت می‌شود. پس از آزمایش هر مخزن و تایید آزمایشگاه کنترل کیفیت، محصول جهت بارگیری آماده می‌گردد.

درباره قیر اکسیده

استفاده از سوخت های فسیلی از دیرباز مورد توجه بشر بوده و در ا ین میان قیر بعنوان یک  فرآورده نفتی از اهمیت خاصی در صنعت نفت برخوردار بوده است. قیر در صنعت ساختمان کاربردهای گسترده ای داشته و قدمت استفاده از آن به 3800 سال قبل از تاریخ بر می گردد.

امروزه بیش از 150 نوع قیر با خصوصیات شیمیایی و فیزیکی متفاوت ساخته و در صنایع مختلف مصرف می شود. یکی از مهمترین این قیرها قیر اکسیده شده می باشد که قدمت تهیه آن به اواخر قرن نوزدهم بر می گردد. استفاده از هوا با دارا بودن 20.94% حجمی اکسیژن به عنوان یک اکسید کننده خوب اولین بار در سال 1894 میلادی برای تهیه قیر اکسیده طی یک فرآیند هوادهی در ا شل صنعتی صورت گرفت و چون توسط اف.اکس.بریلی تهیه شده بودو خواص ویژه ا ی داشت تحت عنوان بریلیت ثبت گردید. تحقیقات در زمینه قیرهای اکسیده شروع شد و تا سال 1950 بیش از 200 مقاله تحقیقاتی در این زمینه منتشر گردید. در نتیجه این تحقیقات و بررسی ها و همچنین کاربرد گسترده قیر اکسیده در ساخت عایق رطوبتی, این نوع قیر در رده بهترین نوع قیرهای صنعتی قرار گرفت. امروزه فقط در ایالت متحده آمریکا 38 واحد صنعتی تولید کننده قیر ا کسیده وجود دارد و در ایران برای اولین بار در سال 1980 قیر اکسیده تهیه و جهت عایق های رطوبتی بکار رفت.

در حال حاضر قیرهای دمیده یکی از پر مصرف ترین مواد جهت پوشش بام در کشور می باشند. این قیرها حاصل فرآیند هوادهی بوده که خود تابع پارامترهای مختلفی ماننند نوع خوراک, دمای هوادهی و میزان هوادهی است. آگاهی از چگونگی عملکرد این پارامترها عامل بسیار مهمی جهت دستیابی به قیرهایی با کیفیت مطلوب می باشد.

هم اکنون در کشور ما بدلیل نامرغوب بودن مواد افزودنی پلیمری موجود در بازار و عدم وجود مواد پلیمری مرغوب, اکثر قریب به اتفاق پوشش بام ها را قیرهای دمیده تشکیل می دهند.

فرآیندهای ساخت صنعتی

فرآیندهای هوادهی در تهیه قیر اکسیده شده یک فرآیند گرمازا بوده و شامل فرآیند پلی مریزاسیون و هیدروژن زدایی می باشد در طی سالهای متمادی این فرآیند تولید بهبود یافته است. با تکنیک های جدید می توان متغیرهای سرعت هوادهی, زمان هوادهی, دمای واکنش و نوع کاتالیزور را کنترل کرد و قیرهایی با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت تهیه کرد که این کار به سه روش, فرآیند ناپیوسته, فرآیند پیوسته و فرآیندکاتالیزوری انجام می شود.

فرآیند تولید ناپیوسته

در فرآیند ناپیوسته ابتدا ماده اولیه به دسته لوله هایی در داخل کوره حرارتی هدایت شده تا دمای معینی گرم می شود سپس این خوراک به داخل برجهای عمودی (ظرف واکنش) وارد شده و بسته به میزان ظرفیت برج و تولید, بارگیری انجام می شود و سپس با استفاده از کمپرسورهای هوا عمل اکسایش انجام می شود.

فرآیند پیوسته

در این فرآیند ابتدا ماده اولیه داخل دسته لوله های گرمکن تا دمای معینی گرم شده سپس عمل هوادهی در داخل محفظه واکنش انجام می شود و محصول خروجی حاصل بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی که دارد می تواند به عنوان محصول  نهایی مورد استفاده قرار گیرد  و یا اینکه مجددا در مدار و اکنش وارد شده و  عمل هوادهی ا نجام شود  تا نهایتاً محصول ایده ال با و یژگی های لازم بدست آید. محصول نهایی در سردکن سرد شده و به مخازن ذخیره و بارگیری هدایت می شود.

قیر ا کسید شده کاتالیزوری

قیر  اکسید  شده چنانچه با اضافه کردن کاتالیزور مناسب تهیه  شود علاوه بر کاهش زمان هوادهی بهبود تغییرات در نسبت نقطه نرمی و نفوذپذیری را باعث می شود.

کاتالیزورهای مناسب برای تهیه قیر اکسید شده عبارتند از: سولفات مس, کلرید روی, کلرید فریک, کلرید فرو, کلرید آلومینیوم ,‌فسفر پنتو اکسید و …

 عمده ترین پارامترهای موثر در فرآیند هوادهی

 نوع خوراک : با تغییر نوع خوراک در واقع ترکیب شیمیایی آن ودر نتیجه کیفیت محصول تغییر می نماید لذا با هوادهی خوراک های مختلف میتوان قیرهایی با مشخصات مختلف بدست آورد.

 دما: دمای هوادهی بسته به نوع خوراک و نقطه اشتعال آن معمولا در محدوده  285-205 درجه سانتیگراد می باشد. اما باید به این نکته توجه داشت که فرآیند هوادهی گرمازا بوده و باید تمهیدات لازم جهت کنترل دما پیش بینی گردد.

 میزان هوادهی: با افزایش میزان هوادهی با توجه به اینکه مقدار یکی از عوامل واکنش اکسیداسیون افزایش می یابد, احتمال برخوردهای منجر به واکنش بیشتر شده ودر نتیجه سرعت واکنش افزایش می یابد.

 زمان هوادهی : بدیهی است که با افزایش زمان هوادهی, میزان اکسیداسیون نیز افزایش می یابد.

 نحوه تماس مولکولهای اکسیژن با ذرات قیر: شکل هندسی ای سیستم مکانیک موجود در برج هوادهی بر میزان تماس مولکولهای اکسیژن با ذرات قیر و نهایتا بر میزان اکسیداسیون تاثیر می گذارد. این عمل می تواند با تسهیلات مکانیکی مناسب مانند نصب هموژنایزر یا همزن و یا سیستم پاشش مناسب هوا در برج هوادهی صورت گیرد.

  فشار: افزایش فشار باعث افزایش میزان اکسیداسیون می گردد.

  ارتفاع خوراک شارژ شده در برج هوادهی:  از آنجا که با افزایش ارتفاع برج هوادهی امکان برخورد مولکولهای اکسیژن با ذرات قیر بیشتر می گردد, لذا میزان اکسیداسیون نیز افزایش می یابد. در عمل نیز تجربه ثابت کرده است که برجهای عمودی عملکرد بهتری داشته و د ر صنعت نیز کلیه برجهای هوادهی بصورت عمودی هستند.

موارد استفاده قیر اکسید شده

قیر اکسید شده دارای خاصیت الاستیک بالایی است و از طرفی دارای تنوع زیادی از نظر میزان نفوذپذیری و نقطه نرمی و کشش می باشد. زیرا با کنترل متغیرهای  واکنش می توان قیرهای اکسید شده ای را با خواص فیزیکی و شیمیایی مورد نظر تهیه کرد. از این قیرها می توان بطور گسترده در صنایع عایق های رطوبتی استفاده کرد. زیرا این نوع قیر از انعطاف پذیری و پایداری شیمیایی نسبتا خوبی برخورداد بوده و د ر برابر تغییرات آب و هوا, دما و نور مقاوم می باشد. در مراجع و منابع علمی موارد استفاده زیادی از قیر اکسیده شده گزارش شده  است. برخی موارد استفاده  آن عبارتند از:

استفاده مستقیم قیر اکسیده شده خالص بدون مواد افزودنی در عایق های رطوبتی, استفاده مستقیم دو نوع قیر اکسیده شده با نقطه نرمی و درجه نفوذ پذیری متفاوت بطور همرمان در ساخت عایق های رطوبتی بطوریکه ابتدا الیاف را با قیر با نقطه نرمی پایین اشباع کرده و سپس با قیر با نقطه نرمی بالا آن را پوشش می دهند, استفاده از قیر اکسید شده درتهیه امولسیون ها برای پوشش درزها و شکاف ها و جلوگیری از نفوذ رطوبت, استفاده ا ز قیر اکسید شده در پیل های خشک و پوشش کابل های برق و محل اتصالات آنها, ایجاد پوشش حفاظتی برای مخازن, لوله ها, ریلهای راه آهن در مقابل خوردگی, موارد مصرف دیگر آن در تهیه چسب ها, عایق های صوتی, رنگها می باشد.

با وجود گذشت بیش از یک قرن از ا ولین تولید صنعتی قیر اکسید  شده این موضوع هنوز به عنوان یکی از مباحث تحقیقاتی در  مراکز علمی تحقیقات صنعت قیر در دنیا مطرح

می باشد و به خاطر ویژگی های مناسبی که از انواع قیر اکسید شده دارند می تواند یکی از بهترین مواد مصرفی صنعت  عایق های رطوبتی در دنیا باشد.

 عایق رطوبتی بام با پایه قیر اکسیده

تاریخچه تولید عایقهای رطوبتی با پایه قیر اکسیده در ایران تقریبا به   25  سال پیش بر    می گردد .ولی تدوین استاندارد مربوط به آن در سال 1380  صورت گرفت . عایقهای رطوبتی بام چنانچه به روش اصولی و علمی تولید شده و استاندارد تدوین شده را جوابگو باشند ,از کیفیت مطلوب برخوردار بوده و به خوبی انتظارات مشتری را برآورده می سازند هم اکنون شرکتهای مطرح در تولید این نوع عایق که صرفاً با مصرف همین نوع قیر نایل به دریافت استاندارد عایق با پایه قیر اکسیده شده اند نظیر ایزوگام شرق , پیروز بام شرق, مرجان بام, ایزودژ, مروارید سپاهان شرق  و . . . در طی نزدیک به دو دهه فعالیت علاوه بر راضی نگه داشتن مشتریان روز به روز بر تعداد آنها نیز افزوده اند.وبدیهی است که در هر صنعتی  انچه مهم است  رضایت مشتری است .

بر اساس مدارک و مستندات موجود ,حدود بیست سال است که در این شرکتها  لایه های  تولید شده با پایه قیر اکسیده که بر روی بام منازل و سایر ساختمانها نصب گردیده, تاکنون بسیار خوب  و بادوام جواب داده اند. این لایه ها بدلیل مقاومت این نوع  قیر در برابر اشعه UV , بسیار مقاوم هستند. این در حالی است که دوام و ماندگاری برای لایه های پلیمری تولیدی در  ایران که غالبا با ضایعات نا مرغوب حاصل می شوند,بسیار پایین است و آمار نشان می دهد که حدودا بعد از سه سال از نصب, کیفیت خود را از دست داده و دچار تورق و پوسته پوسته شدن می شوند .  چرا که پلیمرهای مورد استفاده در کشور بسیار نامرغوب هستند و پلیمرهای مرغوب بسیار کمیاب و در صورت وجود داشتن در بازار, بسیار گران هستند. پلیمرهای نامرغوب در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید نیز بسیار ناپایدار بوده و براحتی تخریب می شوند.متأسفانه فاکتور مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش در کشور ما آزمون نمی شود .

 در استانداردهای انگلستان  BSI 747 وایتالیا  UNI   ویژگیها و آزمونها و حدود قابل قبول  عایق رطوبتی با پایه قیر اکسیده قید شده است . این  استانداردها بعنوان مبنا و مرجع برای تدوین استاندارد عایق رطوبتی بر پایه قیر اکسیده قرار گرفته ا ند.

انواعی از عایق های رطوبتی در کشورهای انگلستان و ایتالیا نیز با قیر ا کسیده تولید       می شوند. همچنین در شرکتهای تولیدی  بیتومت (BITUMAT)و  AWAZEL عربستان  و Winkler  ایتالیا نیز عایق رطوبتی بر پایه قیر اکسیده تولید شده  و جزو محصولات متنوع این سازمانها می باشد.

 مروری بر فرایند تولید قیر بر پایه (VP)

پارس تجهیز صنعت