طرح توجیهی تولید مواد آستری و پوشش عایق لوله گاز

تولید مواد آستری و پوشش لوله ها به صورت مايع از مواد قيری (قيرهای حاصله از پالايش نفت خام، قيرهای طبيعی و قيرهای حاصله از قطران زغال سنگ) سابقه زيادی دارد.

ارزانترين پوشش برای محافظت لوله های زيرزمينی مواد قيری می باشد كه بصورت زير تهيه می شود :

1. حل كردن قير (با انواع قيرهای فوق الذكر) در حلال نفتی مناسب و تهيه مايعی روان به طوريكه بتوان با قلم مو و يا به صورت غوطه ور كردن لوله در آن سطح لوله را بپوشانند (اين مايع را اصطلاحاً پرايمر می گويند).
2. تهيه انامل يا بلوک های جامد قير در تولید مواد آستری كه معمولاً از امتزاج قير با پودرهای مختلف مثل كربنات كلسيم سيليس- سولفات باريم و يا فيلترهايی مثل پنبه نسوز و الياف پشم و پارچه تهيه می گردد.
3. تهيه نوارهای آغشته به قير (مثل مشمع و يا گونی) كه در نهايت پس از آنكه پرايمر و انامل را بكار بردند، اين نوارها را روی لوله می پيچيدند.

به مرور زمان با پيدايش تركيبات ديگری در تولید مواد آستری از قبيل: رزين های اپوكسی و يا نوارهای پلاستيكی (پلی اتيلن) مواد قيری از حالت يكه تازی ميدان خارج شده و رقبائی برای آن پيدا شده است. عيب اساسی پوشش های قيری در كم بودن قدرت چسبندگی آنهاست.

بدين معنی كه با سرد و گرم شدن بدنه لوله و در اثر ضربه هایيكه به علت جمع شدن مايعات گازی در لوله ايجاد می شود. نتيجتاً لايه قير از سطح بدنه جدا شده و راه برای نفوذ اكسيژن و رطوبت باز می گردد.قيرهای حاصله از قطران ذغال سنگ خاصيت چسبندگی بيشتر نسبت به قيرهای طبيعی و قيرهای حاصله از پالايش نفت داشته ولی چسبندگی آنها در حد ايده آل نمی باشد.

بنابراين برای اينكه قدرت چسبندگی قير را به سطح لوله اضافه كنند حدود 40 درصد اپوكسی رزين به قير حاصله از قطران زغال سنگ می افزايند و به اين وسيله سطح لوله را با اطمينان بيشتری عايق می نمايند. يكی ديگر از مواديكه چسبندگی زيادی بر روی فلز دارد و كاربرد آن متداول گرديده است پرايمرهائيست كه از تركيب لاستيک كلرينه شده و موادی قيری به دست می آيد.

در تولید مواد آستری و پوشش عایق لوله گاز، پرايمرها را قبل از آنكه پوشش های قيری (انامل) بكار برده شود روی لوله می مالند و چون به علت مواد لاستيكی خاصيت چسبندگی خوبی دارند به سرعت به سطح لوله چسبيده و بلافاصله خشک می شوند و چون مواد تشكيل دهنده انامل از قير تشكيل شده است.

قسمت اعظم مواد تشكيل دهنده پرايمر نيز قير است بنابراين انامل به خوبی روی پرايمر می چسبد و تشكيل يک لايه ضخيم كه باعث محافظت لوله می گردد می دهد. علاوه بر مواد شيميايی فوق الذكر در سالهای اخير روكش های پلاستيكی معمولاً از نوع پلی اتيلن به بازار عرضه شده كه سطح اين مواد را با چسب گرما ذوب پوشانده اند.

پس از آنكه نوار مذكور روی لوله پيچيده شد توسط شعله چسب را ذوب می كنند تا چسب به داخل خلل و خرج لوله نفوذ نمايد و پس از آنكه سرد شد جسم سخت و محكمی كه به راحتی از بدنه لوله جدا نمی شود بجا می ماند. نوع تكامل يافته اين پوشش های پلاستيكی يک نوع تيوب پلی اتيلنی است كه خاصيت جمع شدن دارند.

يعنی اگر قطر اوليه يک تيوب پانزده سانتيمتر باشد، در اثر گرم كردن قطر آنها كم شده و به یک سوم قطر اوليه مثلاً پنج سانتيمتر می رسد. داخل اين تيوب ها را با چسب مخصوص پوشانده اند.

وقتی لوله داخل اين تيوب قرار می گيرد چنانچه روی تيوب را توسط شعله حرارت دهند علاوه بر آنكه چسب ذوب شده و داخل خلل و خرج لوله فرو می رود قطر تيوب نيز كم می شود و در نتيجه با فشار خيلی زياد به بدنه لوله چسبيده و آن را از ورود اكسيژن محافظت می نمايد.

چنانچه ملاحظه می شود اين تيوب ها از لحاظ چسبندگی بر انواع ديگر پوششها ترجيح دارد و از نظر محافظت لوله در مقابل عوامل جوی بر قير و يا مخلوط قير و اپوكسی برتری دارند. عيب اساسی پوششهای جديد گرانی قيمت آنها نسبت به پوششهای تهيه شده از مواد قيری می باشد.

اين گرانی قيمت موجب شده است كه استقبال كمی در ايران از آنها بشود. بديهی است تصميم گيری و قضاوت درباره اينكه مواد گران قيمت كه از نقطه نظر چسبندگی به سطح لوله ضعيف می باشند به عهده شركت ملی گاز می باشد.

كد آیسیک و تعرفه گمرکی
محصول بررسی شده در اين طرح مواد آستری و پوشش عايق لوله های گاز با كد شناسایی كالا (كد آيسيک) ٢٣٢٠١٤٢٣ می باشد. بر اساس سيستم طبقه بندی آيسيک، عدد ٢٣ مربوط به كک و فرآورده های حاصل از نفت، ٢٣٢٠ مربوط به تولید فراورده های نفتی تصفيه شده و ٢٣٢٠١٤٢٣ شامل بيتومن انامل می باشد.

تعرفه گمركی برای بيتومن انامل كه محصول مورد بحث اين طرح می باشد، 2715/0010 بوده که کد تعرفه اصلی ٢٧١٥ شامل مخلوط های قيری بر اساس آسفالت طبيعی، قير طبيعی، قير نفتی، و قطران معدنی يا بر اساس زفت قطران معدنی (مثل ماستیک قیری)است.

موارد مصرف و كاربرد مواد عایق آستری

كالای مورد بحث در طرح خط تولید آستر ، بصورت مايع پرايمر، انامل به صورت خمير بيتكس جهت عايق و پوشش لوله های گاز مورد استفاده قرار می گيرد. موارد كاربرد اين مواد به شرح زير است:

1. بيتكس به صورت جامد در قالب های كيكی مواد پوشش دهنده جهت مصارف ايزولاسيون و آسفالت گرم و به صورت مايع نيز جهت توليد رنگهای تيره مورد استفاده قرار می گيرد.
2. پرايمر به صورت مايع بوده و جز مواد پوشش دهنده است كه با فيلترهای خاص می تواند به عنوان درزگير و ضد رطوبت در تولید مواد آستری مورد استفاده قرار گيرد.
3. انامل به صورت مايع بوده و جهت عايق لوله های گاز در برابر اكثر عوامل خارجی كاربرد دارد.

بررسی كالاهای جايگزين محصول

مواد آستری و پوشش عایق لوله های گاز به دليل قيمت مناسب بيشتر مورد استفاده قرار می گيرند. نوع پيشرفته اين پوششها يک نوع تيوب پلی اتيلنی است كه خاصيت جمع شوندگی دارد. همچنين روكشهای پلاستيكی از جنس پلی اتيلن نيز در اين زمينه مصرف كاربرد دارند.

اهميت استراتژيكی كالا

امروزه در کشور ما به دليل رونق صنعت، ساخت انواع كالای مصرفی و نهايی نيز با رشد روز افزونی روبرو است. به دليل نفت در داخل كشور امكان تولید مواد آستری و پوشش عایق لوله های گاز از اين موارد فراهم شده است.

بيتومن ها لايه های سنگين و ضخيم هيدروکربوری هستند که نسبت به آب از وزن مخصوص بيشتری برخوردار بوده و وسکوزيته بالايی دارند بيشتر هيدرو کربورهای موجود در بيتومن ها از پنتان سنگين تر بوده و در حدود نيمی از آنها از مولکول هايی سنگين تشکيل گرديده اند که دارای نقطه جوشی بالاتر از 525 درجه سانتيگراد می باشند.

مشتقات سبک حاصل از پالايش بيتومن در تهيه گازوئيل و نيز در صنايع پتروشيمی کاربرد دارند و مشتقات سنگين تر آن در تهيه آسفالت بيتومن همچنين شامل 5 سولفور و مقدار کمتری اکسيژن و فلزات سنگين می باشد در مقايسه با نفت خام بيتومن دارای مقادير بيشتری کربن و مقادير کمتری هيدروژن می باشد اکثر ذخاير بيتومن شامل مخلوطی از بيتومن، ماسه، آب و مقدار کمی فلزات سنگين و می باشد.

قير طبيعی از مشتقات نفت خام بوده كه در اثر راهيابی به سطح زمين و جايگيری در يک فضای مناسب خشک شده به ماده سختی به نام قير طبيعی تبديل می گردد.به عبارت ديگر مواد هيدروكربوری از سنگ مخزن از طريق شكستگی ها به سمت بالا صعود كرده تا به سطح زمين برسند.

اگر به سطح زمين برسند تشكيل چشمه های نفتی را می دهند و اگر در زير و نزديک سطح زمين مانده و به تدريج جامد و اكسيد شود به ماده ای سخت و محكم به نام قير طبيعی تبديل می گردد. ايران كشوری است دارای ذخاير غنی نفت و به تبع آن استفاده از مشتقات نفتی اهميت بسزايی در رشد و شكوفايی كشور خواهد داشت.

كشورهای عمده توليد كننده و مصرف كننده

به دليل اينكه ارائه آمار توليد بيتومن و انامل در كشورهای مختلف مقدور نبوده است، آمار صادرات كشورهای عمده صادركننده اين محصول تحت تعرفه اصلی 2715/00 مدنظر قرار گرفته است. کشورهای اروپایی مانند فرانسه، آلمان، انگلستان، هلند، بلژيک،اتريش اسپانيا و كشورهای امريکايی مانند كانادا و ايالات متحده امريکا، از توليد كنندگان عمده بيتومن و انامل در جهان به شمار ميروند.

شرايط صادرات

صادرات بيتومن و انامل از هرگونه تعهد و پيمان ارزی معاف می باشد. بر طبق قانون معافيت صادرات كالا و خدمات از پرداخت عوارض، تصويب شده در تاريخ 1379/12/27 صادرات كالا و خدمات از پرداخت هر گونه عوارض معاف است و هيچ يک از وزارتخانه ها، سازمانها، نهادها، دستگاههای اجرايی، شهرداری ها و شوراهای محلی كه بر طبق قوانين و مقررات حق وضع و اخذ عوارض را دارند، مجاز نيستند از كالاها و خدماتی كه صادر می شوند عوارض اخذ نمايند.

تكنولوژی و روشهای توليد و عرضه

پرايمر يا مواد آستری محلول قير در حلال سبک نفتی است و در دمای معمول بسيار شل است به طوری که پس از آماده سازی و زنگ بری سطح لوله (توسط شن پاشی و يا روشهای متداول ديگر) اين محلول مانند رنگ توسط اسپری يا قلم مو، بر روی لوله زده می شود و به راحتی سطح لوله را آغشته و چسبنده می کند و به عنوان آستری يا زير رنگ لايه های بعدی استفاده می شود.

انامل از قير دميده و مواد پرکننده معدنی ساخته می شود که در دمای بالا و به صورت مذاب روی جداره لوله که قبلا پرايمر زده شده است توسط ماشين مخصوص اندود می شود. توليد پرايمر و انامل در ديگ پخت انجام می گيرد. اين ديگ يک ظرف دردار از جنس فولاد معمولی است که توسط حرارت شعله مستقيم مشعل در زير آن تا حدود 250-200 درجه سیلسیوس گرم می شود.

ممکن است ديگ بخار به صورت دوجداره ساخته شود و توسط حرارت بخار آب يا روغن حرارتی گرم شود. اين ظرف مجهز به همزن مکانيک دور کم، کنترل کننده و نشان دهنده دما و نيز کانال تهويه بخارات حاصل می باشد و کليه مواد قبل از تخليه به دخل ديگ دقيقا وزن می شود.

جهت ساخت انامل ابتدا قير دميده را به داخل ديگ می اندازن و دمای آن را به تدريج تا 200 درجه سیلسیوس افزایش می دهند. سپس ضمن همزدن قير مذاب به مقدار 35-25 درصد پودر کربنات کلسيم يا تالک با دانه بندی ريز اضافه می کنند تا کاملا باهم مخلوط شوند.

متناسب با نوع قير دميده ،ممکن است جهت حصول نتيجه دلخواه مقداری روغنهای معدنی يا خشک شونده به مخلوط اضافه گردد. در پايان جهت اندازه گيری مشخصات استاندارد محصول نمونه ای به آزمايشگاه ارسال می شود و در صورت تاييد محصول به مخازن بسته بندی تخليه می شود.

برای توليد پرايمر یا مواد آستری نياز به حرارت نمی باشد، چراکه حلال دارای دمای اشتعال پايین می باشد. بدين لحاظ ابتدا قير را خرد کرده، ضمن همزدن به داخل ديگ حاوی حلال ميريزند و پس از اينکه کاملا در يکديگر حل شدند.

قير شل يا روغن خشک شونده يا رزينهای مصنوعی را به مقدار لازم اضافه می کنند و پس از همزدن به مقدار کافی، نمونه ای جهت تاييد مشخصات لازم به آزمايشگاه ارسال می شود و در صورت تاييد محصول به مخازن بسته بندی تخليه می شود.

جهت ساخت ماستيک از مخلوط کردن انامل و شن و ماسه استفاده می شود. اين کار به روش معمول برای ساخت آسفالت جاده صورت می گيرد و معمولا 15-10 درصد انامل را با شن و ماسه گرم شده در زير حرارت مستقيم شعله مخلوط می کنند.

اين کار در محل اجرای اندود کاری روی خط لوله انجام می شود. ممکن است جهت بهبود خواص مکانيکی پوشش نهايی به جای ماستيک از مخلوط انامل و پشم سنگ يا پشم شيشه استفاده گردد. اين روش توليد بچ می باشد.

روش توليد با استفاده از بيتومين به لحاظ اقتصادی بودن و وجود معادن غنی در ايران مناسب ترين روش تشخيص داده شده است و روش های توليد حاصل از پالايش نفت به دليل حجم سرمايه گذاری زياد مطرح نشده است. روش توليد محصولات به شرح زير می باشد:

1- توليد بتيكس : ابتدا گازوئيل و پودر بيتومن جداگانه با كمک پمپ انتقال و پس از توزين به ديگ پخت حمل می گردد. بعد از ٤ ساعت عمل پخت با حرارت ٧٠ درجه سانتيگراد به پايان می رسد و بتيكس مايع به داخل قالب های فلزی كيک بتيكس حمل می گردد و بعد از 24 ساعت كيک بتيكس آماده عرضه به بازار می گردد. البته كيک بيتكس تا ٣٥ درجه سانتيگراد بدون هيچ گونه تغييری قابل حمل و نقل بوده و بهتر است در كارتن بسته بندی گردد.

2- توليد پرايمر (مواد آستری) : ابتدا قير به نسبت ٦٠ % و ام سی به نسبت ٣٠ % و بنزين به نسبت ١٠ % از توزين به ديگ پخت هدايت می گردد. پخت اوليه به مدت ٤ ساعت انجام و پخت ثانويه نيز جهت يكنواختی ويسكوزيته پرايمر ادامه خواهد داشت. پرايمر با پمپ تخليه به داخل ظروف فلزی يا پلی اتيلن جهت بسته بندی حمل می گردد.

ولی جهت توليد انامل پرايمر را به نسبت ٩٠ % و پودر تالک به نسبت 10 % به داخل ميكسر حمل تا به مدت نيم ساعت عمليات مخلوط به پايان برسد. سپس انامل در داخل ظروف مذكور بسته بندی می گردد.

تعيين نقاط قوت و ضعف

طراحی و احداث واحد صنعتی تولید مواد آستری نيازمند شناخت مبانی تئوری و برخورداری از ديدگاههای تجربی و عملی متناسب با شرايط اقتصادی به منظور نيل به اهداف توليد می باشد. مطالعات فنی ايجاد صنايع، مجموعه ای از تحقيقات در خصوص ماهيت مواد و محصولات، شناخت فرايندهای مختلف تولید و تكنولوژی های موجود و بررسی سيستمها، تجهيزات و ماشين آلات مورد نياز می باشد.

اين بررسيها در راستای نيل به هدف توسعه، تولید و افزايش كيفيت محصولات توليدی صورت می گيرد كه با بهبود بافت فنی واحدهای جديد التاسيس در داخل كشور، پاسخگويی به نياز بازار و رقابت با ساير توليدكنندگان جهانی را امكان پذير می سازد. روش تولید مواد آستری با استفاده از بيتومين به لحاظ اقتصادی بودن و وجود معادن غنی در ايران مناسب ترين روش تشخيص داده شده است و روش های توليد حاصل از پالايش نفت به دليل حجم سرمايه گذاری زياد مطرح نشده است.

تجهيزات و ماشين آلات اصلی مورد نياز

به کارگيری ماشين آلات و دستگاههای مناسب از اساسی ترين ارکان طراحی واحدهای صنعتی می باشد. دستگاهها و تجهيزات خط توليد مواد آستری ، پوشش عايق لوله های گاز باتوجه به فرآيند منتخب عبارتند از:

رديف	نام ماشین آلات	مشخصات فنی	تعداد
1	ديگ مخصوص پخت مجهز به توزين	2 تن قدرت 25 کیلووات	8
2	تانک مخصوص قير مجهز به پمپ	٤٠ تن الكتروموتور 7/5 کیلووات	4
3	تانک مواد نفتی مجهز به پمپ	100 تن الكتروموتور 2/5 کیلووات	16
4	سيلو با هزينه به ارتفاع ٦ متر	١٥ تن 3 کیلووات	4
5	پمپ ميكسر	6 کیلووات	4
6	پمپ تخليه پرايمر	1 کیلووات	4
7	قالب بيتكس فلزی	20 کیلویی	2000

مواد اوليه مورد نياز و محل تامين آن

رديف	مواد اوليه	مشخصات فنی ،نقش و كاربرد	واحد	محل تأمين
1	نفت كوره	مواد كمكی جهت توليد پرايمر و انامل	تن	داخلی
2	قیر 60/70	جهت توليد پرايمر و انامل	تن	داخلی
3	حلال ويژه يا بنزين سوپر	مواد كمكی جهت توليد پرايمر و انامل	تن	داخلی
4	قير طبيعی	بيتومين جهت توليد بيتكس	تن	داخلی
5	پودر تالک	مواد كمكی جهت توليد پرايمر	تن	داخلی
6	ظروف بسته بندی	بيست كيلویی	عدد	داخلی
7	كارتن از مقوا آماده	بيست كيلویی	عدد	داخلی