هیچ محصولی در سبد خرید نیست.
مراحل تولید قیر به شرح زیر می باشد. برای تولید قیر از دو فرآیند به صورت ناپیوسته و پیوسته استفاده می شود
فرآیند ناپیوستهProcess Batch
در این فرآیند برج ھوادھی با حجم معین از خوراک پر می شود و پس از دمیدن ھوا با شرایط از پیش تعیین شده ( دمای واکنش ، زمان و مقدار خوراک ) و رسیدن محصول به مشخصات مورد نظر ، برج تخلیه می گردد و محتوی آن در مخازن وارد می شوند.
اجزای اصلی واحد ھوادھی
در فرآیند ناپیوسته اجزای اصلی ھوادھی عبارتند از :
کوره پیش گرم کنHeater Pre
دمنده ھوا یا کمپرسورCompressor or Blower
برج ھوادھیTower Oxidizer
سیستمی برای جمع آوری و سوزاندن بخارات
فرآیند پیوسته
در این فرآیند خوراک با میزان معین و قابل کنترل با دمای از پیش تعیین شده به صورت پیوسته وارد برج ھوادھی می شود و پس از انجام عملیات ھوادھی در شرایط ثابت عملیاتی از برج ھوادھی خارج می گردد .
کاھش بخارات آلاینده باشد . این روش تھیه قیر که در پالایشگاه ھا مورد استفاده قرار می گیرد بدلیل داشتن مزایای زیر مورد توجه می باشد.
کاھش ھزینه ھای تجھیزات و نگھداری.
کاھش بار حرارتی پیش گرم کن ھای خوراکی. افزایش راندمان و مقدار تولید در واحد زمان.
کمتر شدن ھوای مصرفی و کوتاه شدن زمان ھوادھی به خاطر استفاده بھینه از ھوای دمیده شده. آسانی عملیات کنترل و انجام فرآیند بخاطر ماھیت پیوسته آن.
لازم به ذکر است که ھوادھی در برج ھای افقی و عمودی امکان پذیر است اما بدلیل بالاتر بودن راندمان برج ھای عمودی آنھا ترجیح داده می شوند.
پارامتر ھای موثر در ھوادھی
در ھوادھی چندین پارامتر دارای اھمیت می باشندکه عمده ترین آنھا عبارتند از:
ویسکوزیته خوراک
دمای خوراک
شکل ھندسی برج
طی فرآیند ھوادھی با اکسیداسیون ، ھوا از داخل قیر عبور کرده و اکسیژن آن با مولکول ھای قیر وارد فعل و انفعال می گردد . بخارات حاصل از این فرآیند (Fumes Process ) شامل کمتر از ١٠ %اکسیژن و ترکیبات متنوعی مانند بخار آب ، آلدیید ھا ، کتن ھا ، Co ،Co2 ، اکسیدھای نیتروژن ، متان ، ترکیبات گوگردی(SO2 ، (H2Sو در نھایت ” ھیدورکربن ھای روغنی نفتی” می باشد .
این ھیدروکربن ھا به واسطه جریان شدید ھوای دمیده ، یا به صورت بخار و یا مایع ھمراه با ھوا (Entrainment (از برج خارج می شوند و بخشی از آنھا در مراحل بعدی ذخیره (Condense (می شوند . این ھیدروکربن ھا به نام ” روغن ھای فرآیند ” یا (Oils Process) نامیده می شوند و بخارات این فرآیند ھوادھی (Fumes Process) به طور معمول توسط مجموعه ای از دستگاه ھای جداسازی شده مورد تصفیه قرار می گیرند تا روغن ھای ھمراه ( و یا بعداً کندانس شده ) جداسازی شده و سپس بخارات سوزانده می شوند .
میزان درصد اتلاف خوراک در فرآیند ھوادھی معمولا بین (٥/٠– ٢ %)وزنی متغیر می باشد ، این میزان به عوامل متعددی از جمله ویسکوزیته خوراک ، دما ، زمان ھوادھی و … بستگی دارد .
قسمت اعظم بخارات فرآیند شامل این اتلاف می باشد . جھت روغن زدایی نسبی از گازھای خروجی برج ھوادھی ، یک Drum Out Knok ساده یا تله بخار (Trap Vapor ( لازم می باشد .
در برخی مواقع Drum Out Knok به اسپری آب مجھز می باشد که باعث روغن زدایی بیشتر خواھد شد که اصطلاحاً به چگالنده تماسی (Condenser Contact ) معروف می باشد . در برخی موارد دیگر به روش ھایی از قبیل برگشت بخارات به دمنده (Blower (استفاده می شود .
روش دیگر ، در مواقعی که فضای کافی وجود داشته باشد ، بکارگیری سیستم ساده زیر است : بخارات از کندانسور ( مبدل حرارتی ) ھوایی افقی و طویلی عبور کرده و در این مسیر قسمت اعظم روغن ھای ھمراه جدا می شود و بخارات باقیمانده برای سوزاندن به یک کوره عمودی ھدایت می گردد .
در پایان این مطالب لازم به توضیح است که خوراک قیرسازی ، ته مانده برج تقطیر در خلاء (Vacumbottom ) است که در واحد تقطیر تولید و به برج ھوادھی سرازیر می گردد و ھوای مورد نیاز جھت اکسیداسیون توسط دمنده (Blower (و کمپرسور تامین و کمبود آن از طریق واحد خدمات (Utility) تھیه می گردد . محصول قیر پس از ھوادھی با درجه حرارت حدود 250 C0 تا 265 C0 از برج خارج شده و توسط سه مبدل حرارتی خنک شده و به مخازن نگھداری محصول ھدایت می گردد .
درجه حرارت این مخازن 188 C0 حفظ می شود که با پر شدن ھرکدام از مخازن نمونه گیری شده و پس از تایید کنترل
کیفیت آزمایشگاه به مخازن بارگیری ارسال می گردد . برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست گازھای سبک متصاعد شده از بالای برج واکنش که در اثر دھیدروژناسیون به وجود آمده پس از ورود به Drum Out Knock و 800سوخته می شود.
ته نشین شدن مایعات سنگین به طرف کوره Incinerator ھدایت گردیده و با گاز طبیعی در درجه حرارت C0
فرآیندھای تولید قیر:
پس از جدا سازی مواد روغنی و یا سوختی درشرایط خلاء در فرآیندتولید قیر ، ته مانده برج خلاء ابتدا وارد واحد روغن سازی سپس وارد واحد Visbraker برای تولید نفت کوره یا مازوت و در انتھا وارد واحد آسفالت یا قیر سازی می گردد.
در واحد قیرسازی عملیات ھوادھی و ایجاد اکسیداسیون در داخل راکتور به روش ھای Conventional و Biturox بر اساس تغییرات دمایی و میزان ھوادھی ، خوراک تبدیل به انواع گریدھای قیر می گردد.
فرآیند تولید قیر
شکل ١ – مراحل تولید قیر .
انواع فرایند
١ (فرایند منقطع :
ابتدا برج مورد نظر با سطح دلخواه از قیر پر می شود. پیش گرم کردن از طریق چرخش قیر بین کوره و برج به دست می آید.گرم کردن مستقیم با استفاده از لوله آتش خوار در برج باعث کاھش کیفیت محصول می شود. ھنگامی که دمای قیر به ١٩٠ تا ٢۴٠ درجه سانتی گراد رسید ھوادھی کامل آغاز می شود سپس گرمای حاصل از واکنش، دمای قیر را تا ٢۴٠ الی ٢۶٠ درجه سانتی گراد بالا برده و دما در آن حدود حفظ می شود.
مدت زمان دمیدن بین ٣ الی ٢۴ ساعت متغییر است. ھمان طور که در زمان آغاز عملیات برای جلوگیری از پدیده کف کردن از پاشیدن آب به درون ظرف خودداری می شود در مدت خنک شدن نیز ھنگامی که دما به زیر ٢٠٠-٢١٠ درجه سانتی گراد رسید نباید از تزریق آب به درون ظرف استفاده شود.
٢ (فرآیند پیوسته :
این فرآیند مانند فرآیند منقطع می باشد با این تفاوت که ھر گاه مشخصات قیر دمیده به مقدار مورد نظر رسید خوراک تازه به طور پیوسته و با کنترل جریان وارد شده و محصول دمیده بوسیله کنترل کننده ارتقاع خارج می شود. خوراک تازه در دمایی پایین تر از دمای عملیات وارد شده و بر اثر گرمای ناشی از واکنش دمیدن قیر درون برج ، گرم می گردد. کنترل دما به وسیله پیش گرم کردن خوراک ورودی در یک کوره یا مبدل حرارتی و یا با تکنیک ھای خنک کردن مانند تزریق آب صورت می گیرد.
مقایسه بین فرآیندھای منقطع و پیوسته :
در جایی که محصولات با مشخصات مختلفی مورد نظر باشد فرایند منقطع مناسب تر است زیرا می توان شرایط خوراک و عملیات را تغییر داد. چنانچه مقادیر زیادی از یک نوع محصول مشخص مورد نظر باشد فرایند پیوسته مفید تر است. در اغلب عملیات ھای ھوادھی در دماھای متوسط تغییر چندانی بین کیفیت محصول واحد ھای منقطع و پیوسته وجود ندارد.
(Bitumen Turbo Oxidizer) Biturox روش :
در این فرآیند از راکتورھای بخصوصی که دارای لوله ھایی از ھوا و توربین ھای مخصوص جھت توزیع ھوا و ایجاد
حباب ھای درشت در انتھای آن است استفاده می شود. در این راکتورھا شکستن و ھم زدن مخلوط باعث تولید حباب ھای ریز می شود ، در نتیجه میزان اکسیژن مصرفی نسبت به Conventional کمتر شده و ھوایی در داخل راکتور محبوس نمی گردد.
در این روش قیر داخل استوانه درونی راکتور بر اثر ھوازنی با حرکت بالا رونده به سطح بالایی استوانه رسیده و مجدداً از بدنه بیرونی این استوانه به طرف پایین راکتور سرریز شده و یک اختلاط داخلی کامل به وجود می آید.
در فرآیند Biturox با کنترل درجه حرارت برج اکسیداسیون و گرفتن گرمای اضافی واکنش از تشکیل کک در داخل راکتور جلوگیری می شود.
متغییر ھای فرآیند :
دو متغییر تاثیر گذار بر روی قیر دمیده ، ترکیب خوراک و طول زمان ھوادھی می باشد. سایر متغییر ھا شامل درجه حرارت ، شدت ھوادھی و ارتفاع قیر است. کاھش مدت زمان اقامت قیر در برج ، در دما و زمان ھوادھی ثابت عموماً به صرفه می باشد. معمولاً فرایند در فشار اتمسفر انجام می گیرد. طراحی برج و روش عملیات نیز بدلیل آنکه در میزان روغن از دست رفته موثر می باشد باعث تاثیر در خواص محصول می شود.
الف) خوراک :
مشخصات خوراک و محصول مورد نظر از طریق آزمایش ھای خوراک ، تعیین نیاز بازار و مشخصات قیر لازم برای مخلوط کردن با قیر نرم در واحد ھای ایزولاسیون یا آسفالت و … تعیین می گردد. خوراک بیشتر واحدھای ھوادھی در ایران قیر ۶٠/٧٠ پالایشگاه می باشد.
ب) دما :
پس از تعیین مشخصات خوراک و محصول ، دمای ھوادھی مشخص می شود. دما در موارد زیر تاثیر بسزایی دارد :
١ (نوع و سرعت واکنش شیمیایی که باعث تغییر در کیفیت محصول می شود
٢ (کندروانی قیر که عامل تعیین کننده ای در میزان مصرف اکسیژن است.
کیفیت قیر دمیده با کاھش دما بھبود می یابد. قیر ھای دمیده شده در دماھای بالا دارای مقدار شاخص نفوذ کمتری است. در ھنگام تعیین دمای فرآیند ، باید ملاحظات مربوط به حداکثر مقدار مجاز اکسیژن موجود در گازھای خروجی و رابطه بین ھزینه ھای تولید با کیفیت محصول را در نظر گرفت.
ج) ابعاد ظروف ھوادھی :
شدت دمای ھوادھی و ارتفاع مایع را با توجه به ابعاد و ظرفیت ظروف ھوادھی تعیین می کنند. برج ھای پیشرفته عموماٌ دارای ارتفاع ۶ متر می باشند. البته برج ھایی با ارتفاع ٧/۵ تا ١١ متر ھم ساخته شده که نتایج خوبی در برداشته است.
د) ارتفاع مایع :
ارتفاع کم قیر ھمراه با غلظت بالای اکسیژن باعث انفجار می گردد ارتفاع بالا نیز ممکن است منجر به سرریز قیر به درون سیستم خروج گاز و یا خروج از طریق ابزار آزادساز فشار گردد. خواندن دما با انواع وسایل و در ارتفاع ھای مختلف می تواند ایجاد اشکال در ارتفاع قیر ویا وجود بیش از حد کف را نمایان سازد. تفاوت دمای معمول بین سطح بالایی قیر و بخار ھای قسمت خروجی بین ٢۵ الی ٣۵ درجه سانتی گراد است.
مشکلات عملیات
١ (به وجود آمدن کک :
دمای زیاد لوله ھای آتش خوار و ھمچنین سرد شدن بخارات خروجی در بالای برج منجر به تولید کک می شود که این تکه ھا می تواند وارد پمپ شده و به آن آسیب برساند. برای جلوگیری از این امر بھتر است از تورھای کک گیری در سر راه خروج قیر از برج استفاده شود.
٢ (سرد شدن خط لوله و مسدود شدن آن :
در عملیات منقطع که بین دو بارگیری فاصله زمانی وجود دارد این موضوع باعث مسدود شدن خط لوله می گردد. برای رفع این مشکل نصب یک خط لوله کوچک حاوی روغن داغ یا بخار در مجاورت لوله ھا پیشنھاد می گردد زیرا استفاده از آتش با چوب و گازوییل ویا مشعل برای گرم کدن لوله ھا علاوه بر تخریب لوله و شیرآلات باعث آلودگی محیط زیست می گردد.
٣ (بازگشت نھایی :
اگر محصول به مقدار زیاد دمیده شده باشد و پس از عملیات ھوادھی بلافاصله سرد نشود فرآیند دپلیمریزاسیون و یا کراکینگ حرارتی رخ می دھد که بازگشت نھایی می گویند. بر اثر این اتفاق قیر نرم شده و نفوذپذیری آن افزایش می یابد. بازگشت نھایی یک مشکل معمول در واحدھای منقطع می باشد که با سرد کردن ناگھانی محصول (درحدود ٢٠ درجه سانتی گراد) کنترل می شود.
۴ (انفجار گازھا و بخارات :
برای جلوگیری از این مشکل باید شدت ھوادھی و ارتفاع قیر درون برج کنترل شود. در برج ھای بزرگ برای جلوگیری از ایجاد خسارت در اثر انفجار و افزایش ناگھانی فشار ، یک دیسک راپچر در بالای برج تعبیه می گردد. روش دیگر بازگرداندن بخارات به درون دمنده می باشد. سیستم دیگر شامل عبور دادن بخارات خروجی به درون یک کندانسور افقی و طویل ھوا و سپس ارسال به دودکش است. این کار باعث گیر افتادن روغن ھای ھمراه و رقیق شدن بھتر مواد تبخیری می شود.
روش تولید قیر با گرید ۶٠/٧٠:
Bottom Vacuum یا خوراک واحد پس از ارسال از دستگاه تقطیر با حرارت حدود ٣٧٠ – ۴٠٠ درجه فارنھایت به سمت واحد آسفالت یا قیر سازی رفته و از قسمت بالای برج به داخل آن می ریزد.
line Air دومین لوله ورودی به برج می باشد که از بالای برج وارد شده و تا انتھای برج امتداد دارد. این لوله در کف برج به رینگ ھای سوراخ سوراخ متصل می باشد. وجود این رینگ ھا باعث می شود که ھوا به طور یکسان و ھمواره با قیر در تماس باشد. قطرات احتمالی آب موجود در ھوا بوسیله دستگاه مخصوص گرفته شده و ھوای کاملاً خشک وارد برج ھا می شود.
ھوا پس از ورود به رینگ ھای برج و خروج از لابلای Vacuum Bottom باعث اکسیداسیون و احیا شده که این عمل باعث بالا رفتن درجه حرارت داخل برج و در نتیجه موجب جدا کردن مولکول ھای سبک موجود در خوراک می شود. محتویات باقیمانده ماده سنگینی است که قیر ۶٠/٧٠ نامیده می شود که پس از خروج از برج بوسیله پمپ وارد کولر ھای واحد می گردد.
قیر موجود در Tube ھای کولر پس از سرد شدن تا دمای ٣۵٠ درجه فارنھایت از کولر خارج و سه قسمت می شود. یک
قسمت آن به طرف مخازن قیر ۶٠/٧٠ رفته ، قسمت دیگر که Recycle Cold نام دارد مجدداً با خوراک دستگاه
مخلوط و به برج برگردانده می شود.
قسمت سوم قیری است که به سمت سکوھای بارگیری تانکر می رود.
١ (با افزایش مقدار ھوای تزریقی و درجه حرارت سر عت واکنش افزایش می یابد .
عوامل موثر در تولید قیر :
٢ (افزایش مدت زمان توقف قیر در داخل برج باعث افزاشی Soft یا نرمی قیر می شود.
٣ (شروع واکنش در ۴٢٠ درجه فارنھایت بوده و در ۵۵٠ درجه فارنھایت به سرعت ازدیاد می یابد.
انجام واکنش در ۴٠٠ درجه فارنھایت و پایین تر به کندی صورت می گیرد.
۴ (با ثابت بودن نسبت تغییرات درجه حرارت ، افزایش نسبت ھوادھی باعث افزایش درجه حرارت می شود و برعکس.
۵ (واکنش حرارتی بوسیله Recycle Cold قابل کنترل است.
۶ (اگر ارتفاع سطح مایع کم باشد کم کردن مدت زمان توقف توصیه نمی شود زیرا در اثر تماس مایع داغ و ھوای اضافی خارج شده از لابلای مولکول ھای مایع منجر به آتش سوزی می شود.
٧ (ھر چه اختلاف درجه حرارت(1 Point (با درجه حرارت (Base (بیش تر باشد واکنش اکسیداسیون و احیا بھتر انجام می شود.
٨ (برای جلوگیری از آتش سوزی در بالای برج Steam Snuffing به برج تزریق می شود.
٩ (لوله آب متصل به برج که برای شستشوی آن در زمان تعمیرات اساسی به کار می رود در زمان فعال بودن برج بایستی Blank گردد.
١٠ (در قسمت بالای برج علاوه بر Line Vapor لوله ١۶ اینچی دیگری ھم وجود دارد که در زیر آن Disc Rupture یا شیر ایمنی برج قرار دارد.عملکرد این شیر به گونه ای است که اگر فشار به ١۵ پوند برسد این Disc با صدای زیاد پاره شده و موجب تخلیه محتویات برج به داخل حوضچه می شود. در صورت بروز این اتفاق باید دستگاه را بست و Disc را مجدداً تعویض نمود.
مشخصات بعضی از دستگاه ھای موجود در واحد قیرسازی :
١ (کولرھا
این دستگاه در تولید قیر شامل دو قسمت Tube و Shell است. قیر وارد لوله ھای کولر که ھمان Tube است شده و پس از تبادل با ماده اطراف این لوله که Water Feed Boiler) آب خنک متشکل از آب و بخار با فشارزیاد) نام دارد وارد Shell می شود. بدین ترتیب حرارت قیر که حدود ۵٠٠ درجه فارنھایت است گرفته شده و به حدود ٣۵٠ درجه فارنھایت می رسد.
٢ (کوره سوزاننده مواد زائد(1001 Incinerator)
جھت سبک کردن گازھای سنگین و خطرناک جدا شده از قیر و صعود آن به اتمسفر از این کوره
استفاده می شود.
طرز کار :
گازھا پس از عبور از شیر برقی سولفوئید وارد مشعل کوره می شود. در صورت خاموش شدن شعله چشم الکترونیکی موجود در دستگاه به FIC فرمان می دھد تا شیر ورودی گاز بسته شده و تنھا Vent آن به طرف اتمسفر باز شده تا گاز در داخل کوره جمع نشده و باعث انفجار نگردد.
برای اطمینان از عاری بودن کوره از گاز عمل Purging یا پاک سازی بوسیله بخار ۶٠ پوندی انجام می شود.
٣ (سیستم ھای فرعی واحد :
Oil Flushing : این ماده تحت فشار از واحد تقطیر به این واحد فرستاده شده و در زمان بستن دستگاه جھت شستشوی تمام لوله ھایی که بوسیله Jacket Steam و Steam گرم می شود بکار می رود
