طرح توجیهی زیست محیطی قیر

دستورالعمل نگارش طرح توجیهی زیست محیطی قیر سازی |EMS

 بر اساس دستورالعمل رده7 ماده 3 ضوابط و معیارهای استقرار صنایع تصویب نامه شماره 78946/ت 39127 هـ مورخ 15/4/1390 هیات وزیران، واحدهای تولیدی و خدماتی که در رده 7 ضوابط استقرار قرار می‌گیرند، ملزم به ارایه گزارش طرح توجیهی زیست محیطی می‌باشند که صدور مجوز زیست محیطی منوط به تایید گزارش می‌باشد.

گزارش طرح توجیهی زیست محیطی معمولا در 25 صفحه تدوین شده و در اختیار سازمان صادرکننده مجوز قرار می گیرد. یکی از گزارش هایی که در جهت کسب مجوز واحدهای صنعتی، خدماتی، رفاهی و … در مقیاس کوچک و متوسط (با توجه به دستورالعمل استقرار صنایع) می تواند کارشناسان سازمان محیط زیست را جهت اهدای مجوز قانع نماید، گزارش طرح توجیهی زیست محیطی است.

ضوابط و استانداردهای زیست محیطی تولید قیر

برای جلوگیری از آلودگی و تخریب محیط زیست، قوانین و آئین نامه های بسیاری تدوین شده ودر حال اجرا می باشد، لیکن اجرای قوانین و آئین نامه های مذکور ،در بسیاری از موارد ملزم به تعیین ضوابط و استانداردها است. ضوابط زیست محیطی ، مجموعه‌ای از مقررات خاص است که به منظور پیشگیری از آلودگی و تخریب و انجام فعالیتهای اقتصادی دوستدار محیط زیست تدوین می‌شود، نظیر ضوابط استقرار صنایع، الگوی ارزیابی زیست محیطی و نظایر آن.

استانداردهای زیست محیطی، معیارهای برای برای حفاظت محیط زیست از آلودگی و تخریب بشمار می رود. اینگونه استانداردها برای تشخیص آلودگی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی که میزان آلاینده‌ها از منابع مختلف صفر نمی باشد، لذا تعیین اینکه مقدار خروجی باعث آلودگی محیط زیست می شود یا نه ؟ نیاز به تعیین استاندارد ها بدلیل تنوع منابع آلاینده است.

منابع مختلف آلاینده های هوا ،آب ، خاک، صدا نیاز به استانداردهای مختص به خود دارد. مثلا در قانون جلوگیری از آلودگی هوا ، استاندارد خروجی از اگزوز وسایل نقلیه موتوری با استاندارد خروجی از دودکش با کارخانجات بکلی متفاوت است و حتی در بین وسایل نقلیه موتوری نیز بر حسب اینکه آیا در دست استفاده شده است یا فقط از خط تولید کارخانه خارج شده است دارای استاندارد گوناگون می باشند.

ضوابط و استانداردها پویا هستند، زیرا با گذشت زمان، دو اتفاق بوقوع می پیوندد، یکی اینکه نتایج تحقیقات و پژوهش‌های علمی داخل و خارج کشور ،استانداردهای جدیدی را تعریف می‌کنند که شامل حدود جدید یا مواد جدید می‌باشند، دوم اینکه انجام پایش های زیست محیطی، نتایج حاصل از اجرای ضوابط و استانداردهای مورد عمل را در مکان مورد نظر ارزیابی نموده و باز خور آن ممکن است تغییر آنها را الزامی نماید.

بنابراین دو خاصیت متداول در خصوص ضوابط و استانداردها ،یعنی تنوع و پویایی ، باعث می شود که مجموعه مورد عمل ، هر چند وقت یکبار (معمولاً هر سال) مورد تجدید نظر قرار گیرد و بدین لحاظ مجموعه ضوابط و استانداردهای زیست محیطی موقعی معتبر است که مربوط به سال مورد عمل باشد، هر چند که تغییر نکرده باشد.

استاندارد زیست محیطی تولید قیر

قیرهای نفتی از پالایش نفت خام در برج ‌های تقطیر به دست می‌آید  و نهایتاً آنچه که در ته برج تقطیر باقی می‌ماند قیر خالص نفتی است. قیرهای بـا درجه سفتی متفـاوت بـرای مصـارف مختلـف راه سازی (در شرایط آب و هوایی و اقلیمی مختلف) را می‌توان با تنظیم درجه حرارت و فشار داخل برج‌های تقطیر، به دست آورد.

پسمانده خلاء به دست آمده برج تقطیر پالایشگاه معمولا گرانروی بسیار پایین و درجه نفوذ بسیار بالا400-300 دهم میلیمتر دارد. این محصول آسفالتن پایینی داشته و قابل استفاده برای راهسازی در مناطق گرمسیر و معتدل نمی باشد. برای اینکه بتوان این پسمانده قیر شکل را به قیری با خواص فیزیکی مناسب تبدیل کرد باید در طی فرایندی مولکول‌های سنگین مانند آسفالتن ها را در آن افزایش داد.

برای انجام اینکار از هوا که مخلوطی از گازهای مختلف مانند اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن و غیره است را به کمک یک کمپرسور فشرده می سازند و در بالاتر از 200 C از پایین به درون یک برج حاوی قیر مذاب تزریق می‌کنند. این فرایند می تواند پیوسته یا ناپیوسته باشد.

این فرایند که به نام فرایند نیمه هوادهی شناخته می شود به تولید قیرهای نیمه دمیده با درجه نفوذ و نقطه نرمی مناسب (100/85 یا 70/60)  منجر می شود که در کاربردهای راهسازی و عایق رطوبتی ساختمانی استفاده می شوند. در صورتی که در همان واحد یا واحد هوادهی بعدی فرایند هوادهی ادامه داده شود به تدریج درجه نفوذ قیر کاهش و نقطه نرمی آن افزایش می یابد.

نتیجه قیرهای دمیده سفت می باشند به درجه نفوذهای بسیار پایین و نقطه نرمی های بسیار بالا 10/100، 15/90 و 25/85. این نوع قیرها کاربردهای ساختمانی داشته و به عنوان مواد افزودنی در عایق رطوبتی استفاده می شوند.

به طور کلی خصوصیات قیرهای نفتی تابع نوع و جنس نفت خام، کمیت و کیفیت هیـدرو کربورهای تشکیل دهنده و روش تقطیر است. قیرهای مصرفی در صنعت راه سازی ، بـا توجـه بـه نـوع و شـرایط آن در راه سازی به شرح زیر تقسیم می‌شود:

مواد اولیه مورد استفاده در تولید قیر

الف) مواد اولیه جهت تولید، قیری است که پسمانده نفت خام می باشد و ته ماند برج پالایشگاه نفت می‌توان آن را تهیه کرد . اجزاء سازنده آن نیز همانند نفت خام می باشد. تنها تفاوت درصد این ترکیبات یا اجزاء در قیر در مقایسه با نفت خام می باشد. دلیل آن این است که فرایند پالایش نفت خام تنها یک فرایند جداسازی فیزیکی به دلیل اختلاف نقطه جوش اجزاء نفت خام می‌باشد. از طرفی مرحله دوم تقطیر نفت خام نیز در فشار پایین انجام می شود تا از دماهای بالا که باعث تخریب و تغییر ساختار نفت خام می شود جلوگیری شود. در این فرایند احتمال انجام واکنش‌های شیمیایی بسیار پایین می باشد.

در نفت خام سه دسته از مواد بطور کلی وجود دارند:

• پارافین ها: هیدروکربن‌های اشباع خطی یا شاخه ای بدون ساختار حلقه‌ای
• نفتن‌ها: هیدروکربن‌های اشباع یک یا چند حلقه‌ای با یک یا چند شاخه فرعی پارافینی که هیدروکربنهای آلیسیکلیک نیز نامیده می‌شوند.
• آروماتیک ها: هیدروکربن‌های دارای یک یا چند حلقه آروماتیک بنزنی، نفتالنی و فنانترونی که توسط حلقه های نفتنی یا شاخه‌های پارافینی به یکدیگر متصل شده‌اند.

معموال مواد هیدروکربنی کشف شده در طبیعت بیشتر از ترکیبات پارفینی تشکیل شده و مقداری نیز آرواتیک داشته باشند در زمره نفت خام معمولی قرار می گیرند. اگر بصورت مخلوطی یکسان از هر سه دسته باشد نفت سنگین نامیده می شود. اگر هیدروکربن استخراجی عمدتا از ترکیبات نفتنی تشکیل شده باشد آن را قیر یا زفت می نامند.

در مورد نفت خام اینگونه مواد موجود در آن به صورت چهار جزء ترکیبات اشباع ها، آروماتیکها، رزین ها و آسفالتن‌ها (Saturates, Aromatics, Resins and Asphaltenes, SARA) تعریف می‌شوند.

همانطورکه از نام این مواد انتظار می رود اشباع‌ها شامل هیدروکربن‌های سیر شده می‌باشند، و آروماتیکها دارای حلقه‌های ساده می‌باشند. در مورد رزین‌ها و آسفالتن‌ها شرایط تا اندازه‌ای متفاوت می‌باشد. این دو دسته از مواد دارای ساختارهای شیمیایی مشابه بوده و رزینها قابل تبدیل به آسفالتن می‌باشند. در واقع، رزینها قابلیت تبدیل به منومرهای آسفالتنی می‌باشند و منومرهای آسفالتنی نیز قادر به تجمع با یکدیگر و تشکیل خوشه های آسفالتنی می باشند. بسته به اینکه درصد مواد در نفت خام چگونه باشد نوع نفت خام تعریف می شود و بطور مسلم نوع قیر مربوطه نیز متفاوت خواهد بود. این ترکیب درصدها از آن جهت اهمیت دارد که بر چسبندگی مواد قیر به مصالح سنگی و خواص آسفالت نهایی اثر شایانی دارد.

قیر به دست آمده از نفت خام ماده هیدروکربنی است که از 88%-82% کربن، 11%-8% هیدروژن، 6%-0 گوگرد، 5/1%-1 اکسیژن و 1%-0 نیتروژن تشکیل شده است. این درصد عناصر کلا از هر چهار جزء قیر نتیجه می‌شوند.

ب) علاوه بر قیر اولیه جهت تولید گریدهای مختلف قیر ، جهت بسته بندی آن از بشکه ، کارتن و کیسه استفاده می گردد

میزان آلایندگی و نحوه مدیریت آن

خروجی های اصلی از فرآیندهای قیر که مستلزم کنترل می باشند، بو، سولفید هیدروژن، ترکیبات ارگانیک فرار و دیگر ذرات ریز هستند.

همانگونه که قبلا بیان گردید، طی فرآیند هوادهی یا اکسیداسیون ، هوا از داخل قیر عبور کرده و اکسیژن آن با مولکولهای قیر وارد فعل و انفعال می گردد. بخارات حاصل از این فرآیند[1] شامل کمتر از 10% اکسیژن و ترکیبات متنوعی مانند بخار آب، CO،CO2 ، اکسیدهای نیتروژن، نیتروژن، ترکیبات گوگردی (SO2,H2S) و در نهایت “هیدروکربن‌های روغنی نفتی” می‌باشد.

این هیدروکربن‌ها به واسطه جریان شدید هوای دمیده ، یا بصورت بخار و یا مایع همراه با هوا  از برج خارج می شوند و بخشی از آنها در مراحل بعدی کندانس می شوند. این هیدروکربنها به نام “روغنهای فرآیند” نامیده می شوند.

بخارات این فرآیند هوادهی بطور معمول توسط مجموعه‌ای از دستگاههای جداسازی شده مورد تصفیه قرار می گیرند تا روغنهای همراه (و یا بعدا کندانس شده) جداسازی شده و سپس بخارات سوزانده می شوند. میزان درصد تالف خوراک در فرآیند هوادهی معمولا بین (2/0-1/0)% وزنی متغیر می باشد، این میزان به عوامل متعددی از جمله ویسکوزیته خوراک، دما، زمان هوادهی و … بستگی دارد.

قسمت اعظم بخارات فرایند شامل این اتلاف می‌باشد. رهایی از معضلات مربوط به بخارات فرآیند مشکلی است که معمولا با توجه به استقرار صحیح و استاندارد و استفاده از چند فیلتر، می‌توان تا حد زیادی این بخارات که بوی نامطبوعی نیز دارند که ناشی از ترکیبات ایجاد شده در فرآیند اکسیداسیون می باشند را کاهش داد.

بخش روغنهای همراه شامل هیدروکربنهای فرار تر موجود در خوراک می باشند. جهت روغن زدایی نسبی از گازهای خروجی برج هوادهی ، یک  Drum Out Knokساده و یا تله بخار لازم می باشد. در برخی مواقع Drum Out Knok  به اسپری آب مجهز می باشد که باعث روغن زدایی بیشتر خواهد شد که اصطلاحا به چگالنده تماسی معروف می‌باشد.

در برخی موارد دیگر به روش‌هایی از قبیل برگشت بخارات به دمنده استفاده می شود. روش دیگر ، در مواقعی که فضای کافی وجود داشته باشد ، بکارگیری سیستم ساده زیر است:

بخارات از کندانسور (مبدل حرارتی) هوایی افقی و طویلی عبور کرده و در این مسیر قسمت اعظم روغنهای همراه جدا می شود و بخارات باقیمانده برای سوزاندن به یک کوره عمودی هدایت می گردد. فرآیند تولید قیر به صورت سیکلی می باشد و روغن‌های همراه جداسازی شده به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند. دارای پساب صنعتی نمی باشد.

از مواد اولیه مصرفی که قیر و مواد جهت بسته بندی می باشد که قیر به صورت دائم در مخزن خوراک تغذیه می شود و بشکه‌های جهت بسته‌بندی در صورت داشتن نقص و غیر قابل استفاده بودن به صورت ضایعات برگشت داده می شود و یا به بخش های ضایعاتی تحویل داده می شود .

در ادامه نتایج آزمایش آلودگی هوای طرح آورده شده است.

[1] Process Fumes

[2] Entrainment

[3] Condense

[4] Oils Process

[5] Oils Entrained

[6] Trap Vapor

[7] Condenser Contact

[8] Blower