راهنمای جامع قیر، بخش بیست و هفتم- رابطه بین ماهیت، ساختار و رئولوژی قیر

Share

راهنمای جامع قیر، بخش بیست و هفتم- رابطه بین ماهیت، ساختار و رئولوژی قیر

تأثیر اجزاء تشکیل‌دهنده قیر بر خواص آن

تأثیر اجزاء تشکیل‌دهنده قیر (ترکیبات SARA) بر روی خصوصیات قیر درگذشته موردمطالعه قرارگرفته است (Griffin و Miles 1961، Griffin و همکاران 1959، McKay و همکاران 1978 و Reerink 1973). با ثابت نگه‌داشتن غلظت آسفالتن در یک نمونه و تغییر اجزاء دیگر موارد زیر مشاهده‌شده است:

  • افزایش مقدار آروماتیک با نسبت ثابت اشباع به رزین به‌غیراز کاهش اندک حساسیت برشی، تأثیر کمی بر رئولوژی دارد.
  • ثابت نگه‌داشتن نسبت رزین به آروماتیک و افزایش مقدار اشباع‌ها موجب نرم‌تر شدن قیر می‌شود.
  • افزایش رزین باعث سخت‌تر شدن قیر شده، شاخص نفوذپذیری و حساسیت برشی را کاهش داده ولی ویسکوزیته را افزایش می‌دهد.

هم‌چنین دیده‌شده که خصوصیات رئولوژیکی قیر وابستگی شدیدی به مقدار آسفالتن دارد (Lin و همکاران 1996). در یک دمای ثابت با افزایش غلظت آسفالتن مخلوط شده در مالتن، ویسکوزیته قیر نیز افزوده می‌شود. بااین‌حال، افزایش ویسکوزیته درصورتی‌که آسفالتن های کروی به‌خوبی حل‌نشده باشند، به‌طور قابل‌توجهی بیش‌تر از حد انتظار خواهد بود. این نشان می‌دهد که آسفالتن ها می‌توانند با یکدیگر و یا با محیط حل‌کننده واکنش داشته باشند. حتی در محلول رقیق تولوئن، ویسکوزیته با افزایش غلظت آسفالتن، افزایش می‌یابد.

آسفالتن ها به‌صورت پشته‌های بشقاب مانند بوده و از ساختارهای حلقه‌ای آروماتیک/نفتنیک تشکیل‌شده‌اند. ویسکوزیته محلول، مخصوصاً یک محلول رقیق، به شکل ذرات آسفالتن وابسته است. اندازه ذرات فقط هنگامی‌که با افزایش سایز یک تغییر شکل به وجود آید اهمیت دارد. در دماهای بالا، پیوند نگه‌دارنده ذرات آسفالتن شکسته شده و موجب تغییر شکل و اندازه ذرات و یا خوشه‌ها می‌شود. متعاقباً با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد. با سرد شدن قیر مذاب پیوند بین ریز تجمعات آسفالتن برای تشکیل خوشه برقرار می‌شود.

افزایش چشمگیر رفتار غیر نیوتنی قیر سرد ناشی از جاذبه‌های درون‌مولکولی و بین‌مولکولی مابین آسفالتن ها و دیگر اجزاء می‌باشد. تحت برش، این جاذبه‌ها به شکلی تغییر شکل داده و یا حتی از هم جدا می‌شوند. در دماهای محیطی، رئولوژی قیر به درجه پیوند ذرات آسفالتن و مقدار نسبی اجزاء موجود در سیستم که بر این پیوندها اثرگذار هستند، بستگی دارد.

پرسش‌ها در مورد واکنش بین رزین‌ها و آسفالتن ها در پژوهشی توسط Mullins در سال 2010 موردبررسی قرارگرفته است. شواهدی وجود دارد که نشان‌دهنده تعامل و واکنش محدود بین ریز تجمعات آسفالتن و اجزاء رزین است (2010،Mullins).

استدلال مطرح‌شده برای حمایت از تئوری وجود برهم‌کنش بین رزین‌ها و آسفالتن ها برای تثبیت آسفالتن ها این است که ریز تجمعات آسفالتن و یا پراکندگی آن‌ها در تولوئن در صورت عدم حضور رزین پایدار می‌باشد (2010،Mullins). آزمایش جدایش آسفالتن ها از نفت خام نشان داد که مقدار رزین کم‌تر از حد انتظار بوده و این شاهدی است از تأثیر محدودکننده رزین‌ها بر روی ریز تجمعات آسفالتن.

مطالعات دیگری با به‌کارگیری اندازه‌گیری میکرو سنجی (به‌طور مثال اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک با افزایش دما) نشان داد که یک تعاملی بین فاز رزین و آسفالتن وجود دارد. این اندازه‌گیری با آنچه توسط شبیه‌سازی‌ها پیش‌بینی‌شده بود قابل‌مقایسه است. مطالعات دیگر شامل اندازه‌گیری پراکندگی نوترون با زاویه کوچک نشان داد که اندازه ریز تجمعات آسفالتن در حضور رزین‌ها کوچک‌تر بوده و این بیان‌کننده وجود یک واکنش بین این دو جزء تشکیل‌دهنده قیر است. البته در مدل Dickie و Yen-Mullins به پرسش‌ها در مورد واکنش بین رزین و آسفالتن و میزان آن جوابی داده نشده است.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

راهنمای جامع قیر-بخش هفتم-دمیدن هوا به داخل وکیوم باتوم

Share

راهنمای جامع قیر-بخش هفتم-دمیدن هوا به داخل وکیوم باتوم

اغلب با انتخاب درست خوراک نفت خام و به‌کارگیری شرایط استاندارد، می‌توان قیر با مشخصات خاص را به‌طور مستقیم تولید کرد. در صورت لزوم، خصوصیات فیزیکی وکیوم باتوم را می‌توان با استفاده از روش دمیدن هوا مورد اصلاح بیش‌تر قرارداد. این یک فرآیند اکسیداسیون است که شامل عبور هوا در سراسر وکیوم باتوم یا به‌صورت منقطع یا به‌صورت پیوسته تا زمان رسیدن دمای آن بین 240 تا 320 درجه سانتی‌گراد می‌باشد (شکل شماره 4-2).

تأثیر اصلی دمیدن تبدیل برخی مالتن ها با وزن مولکولی نسبتاً کم به آسفالتن ها با وزن مولکولی نسبتاً بیش‌تر است. نتیجه این فرآیند، کاهش نفوذپذیری قیر به همراه افزایش نسبتاً زیاد نقطه نرمی است که باعث بهبود حساسیت دمایی قیر دمیده شده می‌شود.

شکل 2-4    نمودار ساده‌ای از واحد دمیدن قیر

فرآیند دمیدن پیوسته

پس از پیش‌گرمایش، وکیوم باتوم تا سطحی از پیش تعیین‌شده به داخل ستون دمیدن تزریق می‌شود. هوا از طریق لوله‌های توزیع‌کننده‌ای که در قسمت انتهایی برج قرار دارند به درون وکیوم باتوم دمیده می‌شود. هوا فقط به‌عنوان یک واکنش‌دهنده عمل نمی‌کند بلکه منجر به اختلاط قیر و درنتیجه افزایش سرعت و سطح واکنش می‌شود.

محصول دمیده شده به‌منظور کاهش دما و رسیدن به دمای مطلوب (دمایی که در آن قیر می‌تواند از مخزن خارج شود) از درون مبدل‌های حرارتی عبور کرده و به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف انرژی و اقتصادی‌تر شدن تولید، از این حرارت به‌دست‌آمده برای پیش‌گرمایش خوراک وکیوم باتوم استفاده می‌شود. پس‌ازاین مرحله قیر به درون تانکرهای ذخیره‌سازی پمپاژ می‌شود. نقطه نرمی و نفوذپذیری قیر دمیده شده تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند ویسکوزیته خوراک، درجه حرارت در برج، مدت‌زمان ماندن خوراک در برج، منشأ نفت خام استفاده‌شده برای تولید خوراک و نسبت هوای تزریق‌شده به قیر، بستگی دارد.

شکل شماره 2-5 نشان‌دهنده منحنی دمیدن برای یک خوراک قیر بوده و مشخص می‌کند که چگونه می‌توان از این فرآیند برای دستیابی به محدوده نفوذپذیری و نقطه نرمی مشخص‌شده در کادرها استفاده کرد. در فرآیند دمیدن، نقطه نرمی افزایش و نفوذپذیری کاهش می‌یابد. ولی در فرآیند تقطیر، حساسیت دمایی (و یا شاخص نفوذ) تا حد زیادی بدون تغییر باقی می‌ماند؛ بنابراین، تقطیر یک خط نسبتاً مستقیم و فرآیند دمیدن به‌صورت یک منحنی است و این نشان می‌دهد که در فرآیند دمیدن حساسیت دمایی مواد به‌طور فراوان ای کاهش می‌یابد (به‌طور مثال شاخص نفوذپذیری افزایش می‌یابد).

شکل 2-5    منحنی‌های دمیدن، نیمه دمیدن و تقطیر

برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید: