پترو صنعت زمرد

 
 
شما اینجا هستید: قیر چیست
 
 

شیمی قیر

ایمیل پرینت

قير يك سيستم شيميايي بر پايه كربن است كه در حدود 95-90 درصد آن از كربن و هيدروژن ساخته شده و لذا هيدروكربن ناميده مي شود . بقيه آن شامل دو نوع از اتمهاست: هترواتمها( نيتروژن، اكسيژن وگوگرد) و فلزات (واناديم ،نيكل و آهن) كه همه اين اتمها بصورت تركيب در قير در طيف وسيعي از مولكولهاي گوناگون وجود دارند.

  • هيدروكربنها : آلفاتيك ها (آلكانها)، سيكليكها (نفتن آروماتيكها) و حلقه هاي آروماتيك(آرنها)
  • هترواتمها : (O,N,S)
  • فلزات :  ((V,Ni,Fe

 

الف- هيدروكربنها

اين مواد به آليفاتيكها ، سيكليكها و آروماتيكها با پيوند كووالانسي قوي دسته بندي مي شوند.

آليفاتيك ها : مولكولهاي خطي يا زنجيري شكل،بطوريكه اتمهاي هر كربن به كربن بعدي بصورت زنجيري متصل است. (مانند هگزان)

سيكليك ها : يا نفتن آروماتيكها مانند سيكلوهگزان كه مثل هگزان، همان شش كربن داشته ولي با از دست دادن دو اتم هيدروژن، يك حلقه را تشكيل مي دهند. از دست دادن دو اتم هيدروژن تاثير زيادي بر خواص شيميايي مولكول مي گذارد و علت اين امر نيز هم به سبب تغيير شكل مولكول و هم به خاطر بر همكنش تك تك اتمهاي مولكول بر يكديگر مي باشد.

آروماتيك ها : حلقه هاي آروماتيكي ، حلقه هاي مسطح و پايدار اتمهاي كربن هستند كه به آساني با يكديگر توده و انباشته مي شوند (پيوندهايπ- πآنها بسيار قطبي است).

مقايسه نقطه جوش و انجماد اين سه مولكول مشابه، بيانگر تغييرات خواص فيزيكي زياد آنهاست كه علت آن، تغيير ساختمان شيميايي اندك آنهاست:

مولكول

نقطه جوش،Fº

نقطه انجماد،Fº

هگزان(آليفاتيك)

69

95-

سيكلو هگزان(سيكليك)

81

7

بنزن(آروماتيك)

80

6

 

 ب- هترواتمها:

هترواتمها مي توانند جايگزين اتمهاي كربن در ساختمان مولكولي قير شوندو هر جند شيمي آنها با كربن متفاوت است ولي چون پيوندهاي هيدروژني بيشتري مي پذيرد لذا با تشكيل تجمع هاي بين مولكولها،خواص شيميايي وفيزيكي خاصي ايجاد مي نمايند. اين پيوندها به خاطر قطبي شدن مولكولهاست كه هترواتمها در مولكول ايجاد مي نمايند. نوع و مقدار هترواتمهادر قير بستگي به نفت خام و ميزانپيرشدگي آن دارد. مخصوصا گوگرد نقش مهمتري در پيرشدگي قير دارد زيرا در مقايسهبا كربن و هيدروژن تمايل بيشتري به واكنش داشته و راحت تر از هيدروكربنها اكسيد مي شود. لذا هترو اتمها تاثير مهمي بر رفتار مكانيكي قير بجا مي گذارند.

 

ج- فلزات

هر چند ميزان فلزات در قير بسيار ناچيز بوده ( كمتر از يك درصد) با اين حال نقش مهمي در فرآيند پيرشدگي قير بازي مي كنند. از فلزات موجود در قير مي توان رد پاي منشاء نفت خامي را كه قير از آن توليد شده، پيدا نمود.مجموعه هيدروكربنها،هترواتمها و فلزات در ميليونها مولكول تركيب شده و قير را ايجاد مي نمايند. هر قير ، مجموعه و ترتيبي منحصر به فرد از اين مولكولها را دارد كه اين مولكولها به طريق مختلف برهم كنشهاييبا يكديگر دارند كه در نتيجه بر رفتار شيميايي و تجمع يافتگي آنها موثر است.

روشهای هوادهی تولید قیر

ایمیل پرینت

روشهاي هوادهي  

هوادهي را مي توان به صورت مرحله اي(batch) ويا پيوسته  (continuous)انجام داد كه در شكل مي بينيد.

در روش پيوسته كه در پالايشگاهها استفاده مي شود دو طريق سنتي و توربواكسيدايزر وجود دارد. روش سنتي به كنترل و عمليات دقيقي نياز دارد در حاليكه در روش توربو كنترل به صورت عالي انجام مي گيرد . سيستم تزريق و پخش هوا در روش سنتي ايده آل نيست هر چند مي توان همزني در داخل برج هوادهي تعبيه نمود. با اينحال هوا يكسان توزيع نشده و ممكن است بعضي مناطق بسيار  سختر شود. بدليل گرمازا بودن واكنش از پاشيدن آب و بخار جهت كنترل دما استفاده مي شود . در توربواكسيدايزر نيز همين شرايط برقرار است اما سخت افزار موجود امكان كنترل بيشتري را فراهم مي نمايد. در اين سيستم ، هوا از طريق لوله وارد و توسط توربين هايي در چند مرحله بنحوي موثر پخش  و ريز مي شود. لذا حداكثر مقدار واكنش ايجاد مي شود بطوريكه در چند گازهاي خروجي مقدار كمي اكسيژن يافت مي شود. با بهينه كردن شدت واكنش، دماي عمليات نيز به حداقل رسانده مي شود و در نتيجه كل قير و نه بخشي از آن اكسيد مي شود و چون واكنشهاي تراكمي و تشكيل كربونيل در دماي پايين تر مطلوبند لذا افزايش ويسكوزيته نيز بهينه مي شود. نقطه شكست فراس قيرهاي راهسازي و صنعتي هوادهي شده با اين روش در مقايسه با روش صنعتي پايين تر است زيرا پلار آروماتيكهاي با جرم مولكولي پايين تر توزيع بهتري را خواهند داشت.

پارامترهاي هوادهي كه مي تواند به ايجاد قيري با رابطه بين نقطه نرمي و درجه نفوذ منجر شود عبارتند از :   

  • تركيب شيميايي خوراك
  • دماي برج
  •  زمان اقامت
  •  نسبت هوا به خوراك
  • بازدهي واكنش

خوراكي كه براي ساخت قيرهاي راهسازي استفاده مي شود با خوراك قيرهاي صنعتي متفاوت است زيرا:

  • ويسكوزيته كمتري دارد
  • با مسيرهاي پخش هواي كمتري دميده مي شود
  • از آروماتيكهاي بيشتري برخوردار است بطوريكه آسفالتينها بخوبي پخش شوند
  • هوادهي در زمان كوتاهتري انجام مي شود
  • ميزان هوا كمتر است
  • هوادهي در دماي كمتري انجام مي گردد

مشخصات محصول نهايي وابستگي شديدي به خوراك دارد. مثلا با خوراك قيرهاي راهسازي نمي توان با هوادهي به گريدهاي قيرهاي صنعتي رسيد.

روش های هوادهی

ایمیل پرینت

روشهاي هوادهي  

هوادهي را مي توان به صورت مرحله اي(batch) ويا پيوسته  (continuous)انجام داد كه در شكل مي بينيد.

در روش پيوسته كه در پالايشگاهها استفاده مي شود دو طريق سنتي و توربواكسيدايزر وجود دارد. روش سنتي به كنترل و عمليات دقيقي نياز دارد در حاليكه در روش توربو كنترل به صورت عالي انجام مي گيرد . سيستم تزريق و پخش هوا در روش سنتي ايده آل نيست هر چند مي توان همزني در داخل برج هوادهي تعبيه نمود. با اينحال هوا يكسان توزيع نشده و ممكن است بعضي مناطق بسيار  سختر شود. بدليل گرمازا بودن واكنش از پاشيدن آب و بخار جهت كنترل دما استفاده مي شود . در توربواكسيدايزر نيز همين شرايط برقرار است اما سخت افزار موجود امكان كنترل بيشتري را فراهم مي نمايد. در اين سيستم ، هوا از طريق لوله وارد و توسط توربين هايي در چند مرحله بنحوي موثر پخش  و ريز مي شود. لذا حداكثر مقدار واكنش ايجاد مي شود بطوريكه در چند گازهاي خروجي مقدار كمي اكسيژن يافت مي شود. با بهينه كردن شدت واكنش، دماي عمليات نيز به حداقل رسانده مي شود و در نتيجه كل قير و نه بخشي از آن اكسيد مي شود و چون واكنشهاي تراكمي و تشكيل كربونيل در دماي پايين تر مطلوبند لذا افزايش ويسكوزيته نيز بهينه مي شود. نقطه شكست فراس قيرهاي راهسازي و صنعتي هوادهي شده با اين روش در مقايسه با روش صنعتي پايين تر است زيرا پلار آروماتيكهاي با جرم مولكولي پايين تر توزيع بهتري را خواهند داشت.

پارامترهاي هوادهي كه مي تواند به ايجاد قيري با رابطه بين نقطه نرمي و درجه نفوذ منجر شود عبارتند از :   

 تركيب شيميايي خوراك

  • دماي برج
  •  زمان اقامت
  • نسبت هوا به خوراك
  • بازدهي واكنش

 

خوراكي كه براي ساخت قيرهاي راهسازي استفاده مي شود با خوراك قيرهاي صنعتي متفاوت است زيرا:

  •   ويسكوزيته كمتري دارد
  •  با مسيرهاي پخش هواي كمتري دميده مي شود
  • از آروماتيكهاي بيشتري برخوردار است بطوريكه آسفالتينها بخوبي پخش شوند
  • هوادهي در زمان كوتاهتري انجام مي شود
  • ميزان هوا كمتر است
  • هوادهي در دماي كمتري انجام مي گردد

مشخصات محصول نهايي وابستگي شديدي به خوراك دارد. مثلا با خوراك قيرهاي راهسازي نمي توان با هوادهي به گريدهاي قيرهاي صنعتي رسيد.

صفحه1 از4