آسفالتن چیست؟

آسفالتنها از اجزاء سازنده قیر بوده و مواد جامد سیاه یا قهوه ای نامحلول در هپتان نرمال هستند که علاوه بر هیدروژن و کربن دارای مقداری نیتروژن، سولفور و اکسیژن هستند. به طور کلی آسفالتنها را به عنوان مواد آروماتیک به شدت قطبی و پیچیده در نظر می گیرند که دارای وزن مولکولی بالا هستند. روش های مختلفی برای اندازه گیری وزن مولکولی آسفالتنها استفاده شده است و مقادیر مختلفی از 600 تا 300000 به دست آمده که بستگی به تکنیک جداسازی دارد. ولی به هرحال اطلاعات کلی به دست آمده از تست ها به این موضوع اشاره دارند که وزن مولکولی آسفالتنها از 1000 تا 100000 بوده و سایز ذرات آن ها از 5 تا 30 نانومتر و نسبت هیدروژن به کربن یک به یک است. مقدار آسفالتن موجود در قیر تأثیر زیادی بر مشخصات رئولوژیک قیر دارد. افزایش مقدار آسفالتنها باعث تولید قیر سخت تر، نفوذ کمتر، نقطه نرم شدگی بیشتر و درنتیجه ویسکوزیته بیشتر قیر می شود. مقدار آسفالتن در قیر از 5 تا 25 درصد است. در شکل زیر ساختار شیمیایی آسفالتن آورده شده است.

آسفالتن

واکس و تأثیر آن بر خواص قیر چیست؟

در ابتدا کلمه انگلیسی واکس (wax) در اصل برای موم بکار بده شده است. اکنون کلمه واکس کاربرد کلی تری پیداکرده و برای جامدات واکس مانند، مایعاتی که در طبیعت یافت می شوند به علاوه ترکیباتی که در این مواد یافت می شوند مانند هیدروکربن های دارای خاصیت واکسی استفاده می شود. همچنین مواد سنتزی که در اصل واکس نیست ولی دارای خواص فیزیکی مانند واکس است در این دسته قرار می گیرد. در حقیقت واکس در آب نامحلول بوده، به سختی در الکل حل می شود و اگر گرم شود با نفت مخلوط می گردد.

واکس در صنایع زیادی کاربرد دارد مانند شمع سازی، جلا دهنده ها، مدادهای رنگی شمعی و … . بیشتر واکس مصرفی در جهان از طریق پالایش نفت خام به دست می آید. در اصل واکس یک محصول جانبی است. به عنوان مثال برای تولید روغن های روانکار با کارایی مناسب در دمای پایین واکس را از روغن حذف می کنند.

نفت خام غنی از پارافین برای تهیه قیر مناسب نیست، اما فقدان نفت های خام غنی از آسفالتن باعث استفاده از نفت خام های پارافین نفتنیک (Paraffin Naphthenic) به عنوان مواد پایه برای تولید قیر می شود. به هر حال وجود واکس به عنوان معیاری برای تولید قیر حساب نمی شود. انتخاب مواد پایه برای تولید قیر بر اساس مقدار واکس موجود در مواد سنگین باقی مانده تقطیر انجام می شود؛ و مقدار واکس در قیر نباید بیش از 3 درصد باشد. جداسازی واکس از قیر دارای فرآیندی است که تحت تأثیر چند متغیر قرار دارد که همه متغیرها به خوبی شناخته نشده و به علاوه در حال حاضر تعریف دقیقی برای واکس های مختلف وجود ندارد.

تأثیر منفی واکس بر خواص قیر مربوط می شود به کریستالیزاسیون و خواص ذوب واکس و همچنین واکس های متفاوت تأثیرات متفاوتی بر کارایی قیر دارند.

اثر مشتقات نفتی بر آسفالت

انحلال قیر در مشتقات نفتی

انحلال بایندرهای قیر در مشتقات نفتی یکی از دلایل آسیب دیدن آسفالت بکار رفته در باند فرودگاه ها، ایستگاه های سوخت، بسیاری از پارکینگ ها و کارخانه های صنعتی و جاهایی است که امکان نشت سوخت وجود دارد.

واضح است که کارایی مکانیکی و مقاومت و حالت خرابی قیر کف خیابان ها به شدت به ترکیب شیمایی و منبع قیر استفاده شده بستگی دارد. به طور ویژه انحلال قیر در مشتقات نفتی باعث محدود شدن استفاده از این ماده در ساخت آسفالت می شود. در مکان هایی که نشتی مشتقات نفتی زیاد اتفاق می افتد و یا آسفالت به مدت طولانی با مشتقات تماس دارد باعث از بین رفتن چسبندگی بین قیر و ذرات معدنی می شود و درنتیجه روکش آسفالت دچار آسیب دیدگی سطحی و یا عمقی می گردد.

روش هایی قدیمی مورداستفاده برای مقابله با این مشکل:

روشی که در گذشته در فرودگاه ها برای مقابله با این مشکل استفاده می کردند استفاده از پوشش های بتنی مقاوم در برابر مشتقات نفتی بود. به هرحال حتی در فرودگاه استفاده از بتن بجای آسفالت بخاطر داشتن هزینه زیاد به صرفه نیست.

رزین قطران زغال سنگ ماده دیگری بود که استفاده شد ولی استفاده از این رزین هم بخاطر آسیب رساندن به سلامت و محیط زیست محدود شد؛ بنابراین انتخاب یا جایگزینی مواد مناسب و سازگار با محیط زیست بسیار موردتوجه است.

روش دیگری که برای رهایی از انحلال آسفالت در مشتقات نفتی استفاده شده ایجاد یک لایه محافظ از جنس پلیمر یا رزین بر روی سطح مورد نظر است که این لایه در برابر انحلال مقاوم باشد. این روش نیز دارای معایبی ازجمله هزینه مواد زیاد است و به علاوه سطح بعد از مدتی در اثر شرایط آب و هوایی و همچنین آسیب دیدن خواص خود را از دست می دهد.

امروزه به اصلاح خواص قیر با استفاده از مواد پلیمری روی آورده اند. به این صورت که با استفاده از اصلاح کننده مناسب خواص قیر را بهبود می بخشند و انحلال آن را در مشتقات نفتی کاهش میدهند.

بیتومن

اثرات افزایش دما بر قیر

اگر قیر/ بیتومن در شرایط مناسب نگهداری و ذخیره سازی بشود قابلیت این را خواهد داشت که بدون از دست دادن خواص در دمای بالا نگهداری شود و حرارت نمی تواند اثر منفی در خواص آن داشته باشد؛ اما اگر بیتومن بیش از حد حرارت داده شود و یا اینکه وقتی دمای آن بالا است در مجاورت اکسیژن قرار بگیرد این امر می تواند اثر منفی بر خواص این ماده داشته باشد. یکی از خواص قیر که می تواند در شرایط بد نگهداری تغییر کند درجه سختی یا قوام قیر است.

اثرات افزایش بیش از حد دمای نگهداری و حمل قیر

یکی از مهم ترین خطراتی که در رابطه با تولید، حمل و نگه داری بیتومن ممکن است ایجاد شود افزایش بیش از حد دما است. به همین دلیل است که برای کاهش خطر فوق گرم شدن قیر تانک های ذخیره سازی را به سنسورهای دقیق مجهز می کنند تا بتوان به این وسیله دمای قیر را کنترل نمود.

گاهی ممکن است در تانک های حمل و یا ذخیره سازی بیتومن به دلیل افزایش بیش از حد دما انفجار رخ دهد. این امر می تواند دو دلیل داشته باشد. اول اینکه گاز H2S داخل بیتومن در قسمت کف و یا دیواره تانک با اکسید آهن وارد واکنش می شود. تولید پیروفوریک اکسید آهن (pyrophoric iron oxide) می کند که می تواند به آسانی با اکسیژن واکنش داده و آتش بگیرد. دوم اینکه اگر میزان اکسیژن داخل تانک ناگهان افزایش یابد کک موجود در دیواره ها و کف تانک که با گذشت زمان رسوب کرده آتش می گیرد.

یکی دیگر از اثرات افزایش دما انتشار گازهای سمی است. همان طور که می دانید بیتومن مخلوطی از هیدروکربن های مختلف با نقاط جوش متفاوت است. معمولاً در دمای 150 درجه سانتی گراد اولین بخارات از قیر خارج می شود و به ازای هر 10 تا 12 درجه سانتی گراد افزایش دما مقدار این بخارات 2 برابر می شود. بخارات حاصل از افزایش حرارت قیر شامل هیدروکربنهای سبک و مقادیر کمی از H2S است. از آنجایی که بخارات H2S حتی در مقادیر کم کشنده است باید مراقب بود که در اثر افزایش دما این بخارات در تانک ذخیره سازی بیتومن انباشته نگردد.

مشخصات قیر ایران

گروه فیدار توانایی تهیه، بسته‌بندی و صادرات انواع گریدهای قیر ایران از بهترین پالایشگاه‌ها را دارا است. ازجمله پالایشگاه‌های اصفهان، شیراز، اراک و تهران. هدف اصلی گروه فیدار تهیه و ارسال قیرهای باکیفیت برای مشتریانش است که برای دستیابی به این هدف علاوه بر تهیه قیرهای مرغوب و باکیفیت این گروه از بسته‌بندی‌های باکیفیت ازجمله بشکه فلزی صادراتی و پلی بگ استفاده می‌کند.

در لینک‌های زیر مشخصات تعدادی از گریدهای مختلف قیر را مشاهده خواهید نمود.

مشخصات قیر 60/70

مشخصات قیر 85/100

مشخصات قیر 40/50

مشخصات قیر 30/40

مشخصات قیر 80/100

مشخصات قیر 50/70

مشخصات قیر AH-70

مشخصات قیر AH-90