ما هو البيتومين

البيتومين مادة سوداء أو داكنة اللون (صلبة ، شبه صلبة ، لزجة) ، غير متبلورة ، أسمنتية يمكن العثور عليها بأشكال مختلفة ، مثل الأسفلت الصخري ، والبيتومين الطبيعي ، والقطران ، والبيتومين المشتق من الزيت ، والذي يشار إليه باسم القار النفطي.

من أجل فهم كيفية تكوين البيتومين في الطبيعة ، نحتاج إلى العودة إلى أكثر من 360 مليون سنة مضت.

تشكل الوقود الأحفوري خلال العصر الكربوني ، عندما سيطرت غابات المستنقعات العملاقة على أجزاء كثيرة من الأرض.

عاشت العديد من الكائنات المجهرية وماتت وتحللت في هذه الغابات وشكلت الأساس لإنتاج رواسب الفحم. مع تراكم طبقات الرواسب وتحولها التدريجي تحت الحرارة والضغط على مدى سنوات عديدة ، تم إنشاء حقول فحم بيتومينية كبيرة.

هذه الرواسب القديمة هي الآن مصدر القار الطبيعي في مختلف البلدان ، بما في ذلك كندا وفنزويلا وعمان. تُعرف الرواسب ، المعروفة أيضًا باسم الرمال الزيتية ، بأنها خليط من الرمل والطين والماء ، مشبعة بقار كثيف ولزج للغاية.

يمثل الطلب العالمي على القار اليوم أكثر من 100 مليون طن سنويًا أي ما يقرب من 700 مليون برميل من البيتومين يتم استهلاكها سنويًا. يشار عادة إلى البيتومين البترولي باسم البيتومين أو الأسفلت. في أوروبا على سبيل المثال القار يعني المادة الرابطة السائلة. في أمريكا الشمالية ، من ناحية أخرى ، يشار إلى المادة اللاصقة السائلة بالإسفلت ، أو الأسمنت الإسفلتي. المنشأ بشكل عام ، يستخدم مصطلح "المواد البيتومينية" للإشارة إلى المواد التي يوجد فيها البيتومين أو التي يمكن اشتقاقها منها. تتكون المواد البيتومينية بشكل أساسي من القار والقطران.

يحدث البيتومين في الطبيعة بعدة أشكال:

يوجد القار المنهار في الأسفلت الصخري ومواد أكثر ليونة ولزوجة موجودة في رمال القطران و "بحيرات" الأسفلت.

الطريقة الأخرى التي يمكن من خلالها الحصول على البيتومين هي من خلال معالجة البترول بهذه الطريقة ، يعتبر البيتومين أساسًا البقايا الناتجة عن عملية تقطير البترول. على الرغم من أن البيتومين يمكن العثور عليه في شكل طبيعي ، فإن العالم يعتمد حاليًا في جميع الأغراض على البترول. من ناحية أخرى ، يحدث القطران في الطبيعة. يشتق القطران كمكثفات من معالجة الفحم (عند درجات حرارة عالية جدًا) أو البترول أو الصخر الزيتي أو الخشب أو المواد العضوية الأخرى.

يتم إنتاج الملعب عندما يتم تقطير القطران جزئيًا بحيث تتبخر المكونات المتطايرة. في كثير من الأحيان يتم الخلط بين قطران الفحم والبيتومين ولكنهما منتجان مختلفان كيميائيًا تمامًا ويجب عدم الخلط بينهما.

كيف يتم إنتاج البيتومين؟

يتم إنتاج البيتومين عن طريق تقطير النفط الخام ، أو يوجد ببساطة في الطبيعة. البيتومين مادة بترولية تستخدم في تجليد الأحجار والرمال وإنتاج الأسفلت لبناء الطرق. في العملية العادية لمصفاة النفط ، يتم تسخين الزيت الخام في عمود التقطير الجوي. سيؤدي ذلك إلى فصل أجزاء مختلفة من النفط الخام وفقًا لوزنها الجزيئي. الجزء الأثقل من الزيت الذي يبقى في أسفل عمود التقطير ، يسمى فراغ القاع ويشكل المادة الخام لإنتاج البيتومين المكرر.

بناءً على المصدر ، قد تختلف الخصائص الفيزيائية للبيتومين مثل الاتساق والصلابة واللزوجة والالتصاق والمتانة. لذلك ، من المهم أن تصبح أكثر دراية بوجود البيتومين في الطبيعة والبيتومين كمنتج ثانوي للنفط الخام. البيتومين مادة لاصقة تتكون من هيدروكربونات معقدة. تحتوي هذه المادة عالية اللزوجة على عناصر مثل الكالسيوم والحديد والكبريت والأكسجين. يتمتع البيتومين بقدرة ملحوظة على التغيير مع تغيرات درجات الحرارة. في درجات الحرارة المنخفضة ، تكون هذه المادة صلبة وهشة ، في درجة حرارة الغرفة ، تكون مرنة ، في درجات حرارة أعلى يتدفق البيتومين.

تم استخدام البيتومين لأول مرة في لصق الأخشاب بالأدوات الحجرية منذ حوالي 40 ألف عام (بواسطة إنسان نياندرتال الأوسط من العصر الحجري القديم). بعد ذلك ، تم استخدام البيتومين كمواد لاصقة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.

يتميز البيتومين أيضًا بكثافة ولزوجة فريدة مقارنة بالمنتجات الثانوية الأخرى للنفط الخام.نظرًا لوجود جزيئات هيدروكربونية كبيرة تُعرف باسم الأسفلتين والراتنجات ، والتي توجد في الزيوت الخفيفة ولكنها مركزة بدرجة عالية في القار ، أصبح البيتومين مادة مفيدة في ربط الأحجار والرمال لبناء الطرق.

على الرغم من وجود خزانات طبيعية كبيرة من البيتومين في أجزاء كثيرة من العالم ، فإن معظم القار المنتج في العالم مشتق من النفط الخام. يعتبر استخراج البيتومين الطبيعي أكثر تعقيدًا من تكرير البيتومين ، وبالتالي سيكلف المنتجين أكثر. من المثير للاهتمام أيضًا معرفة أن البيتومين الطبيعي يحتوي على ما يصل إلى 5٪ من الكبريت والمعادن الثقيلة والشوائب الأخرى التي يجب تكريرها.

لمعالجة قاع الفراغ وإنتاج البيتومين ، نقوم بنقله إلى مصفاة أخرى. هناك ، نستخدم طرقًا مختلفة لمعالجة VB ، بما في ذلك النفخ ، والمزج ، وخلط قاع الفراغ بالماء أو المذيبات ، وتعديله بالبوليمرات ، حتى نتمكن من تزويد سوق البيتومين بأنواع ودرجات مختلفة من البيتومين.

تبدأ عملية فصل البيتومين عن النفط الخام في عمود التقطير الجوي ، تليها عملية تسخين يتبخر فيها الزيت الخام. يبرد البخار المتطاير ويصبح سائلًا مرة أخرى. ستعزز صواني التقطير في العمود عملية فصل السائل وفقًا للوزن الجزيئي. الجزء الأثقل من الزيت الذي يبقى في أسفل عمود التقطير ، يسمى الفراغ السفلي ، ويشكل المادة الخام لإنتاج البيتومين المكرر. تعتمد خصائص وجودة البيتومين بشكل أساسي على النفط الخام المستخدم في عملية التصنيع.

يمكن معالجة البيتومين بشكل أكبر عن طريق نفخ الهواء خلاله في درجات حرارة مرتفعة. لهذا الغرض ، يتم نقل قاع الفراغ إلى عمود التقطير الفراغي ، ليخضع لعملية النفخ. يتم استخدام درجة معتدلة من نفخ الهواء بشكل شائع لإجراء تعديلات طفيفة على الخصائص الفيزيائية لقاع الفراغ ، مثل تقليل تغلغل البيتومين. في هذه المرحلة ، يتم إنتاج أنواع مختلفة من البيتومين التي تحتوي على المزيد من الأسفلتين والوزن الجزيئي ، مع قيمة اختراق أعلى.

يعتبر إنتاج البيتومين عن طريق تكرير النفط الخام اقتصاديًا للغاية. في عملية تقطير النفط الخام ، وهو أمر ضروري لإنتاج البنزين والديزل والوقود عالي الأوكتان والبنزين ، يتم ترك البيتومين في الخلف ويمكن استخدامه بسهولة بعد المعالجة.

ما الفرق بين البيتومين والقطران والأسفلت؟

يوجد العديد من أوجه التشابه بين القار والأسفلت والقطران. لذلك ، يستخدمها بعض الأشخاص بالتبادل. ومع ذلك ، فإن هذه المواد الثلاث مختلفة تمامًا عن بعضها البعض. يكمن الاختلاف الرئيسي بين البيتومين والقطران في حقيقة أن كل مادة مشتقة من مصادر مختلفة.

القطران هو سائل لزج بني غامق أو أسود من الهيدروكربونات والكربون الحر ، يتم الحصول عليه من مجموعة متنوعة من المواد العضوية من خلال التقطير المدمر. يمكن إنتاج القطران من الفحم أو الخشب أو البترول أو الخث.

يمكن أيضًا إنتاج المنتجات الشبيهة بالقطران من أشكال أخرى من المواد العضوية ، مثل الخث.

يمكن إنتاج المنتجات المعدنية التي تشبه القطران من الهيدروكربونات الأحفورية ، مثل البترول.

يتم إنتاج قطران الفحم من الفحم كمنتج ثانوي لإنتاج فحم الكوك.

البيتومين هو شكل سائل لزج ، أسود ، شديد اللزوجة أو شبه صلب من البترول. يمكن العثور عليها في الرواسب الطبيعية أو قد تكون منتجًا مكررًا. يتم تقطير البيتومين من النفط الخام ، بينما يتم إنتاج القطران من الفحم أو الخشب.

البيتومين عبارة عن سائل لزج عند درجات حرارة متوسطة إلى عالية ومادّة صلبة هشة عند درجات حرارة منخفضة. يتم قياس اتساقها على أنها لزوجة وصلابة ، والتي يتم تعريفها على أنها إجهاد مطبق مقسومًا على الإجهاد المقابل ، لمناطق درجة الحرارة هذه ، على التوالي.

تعتبر العلاقة بين الاتساق ودرجة الحرارة علاقة مهمة للغاية ، لأن استخدام البيتومين يتطلب أن يكون في حالة سائلة للخلط مع الركام المعدني وحالة أكثر صلابة إلى حد ما للضغط بواسطة الأسطوانة لتشكيل طبقة طريق والعمل كمادة صلبة لدورها أثناء الخدمة في درجات الحرارة المحيطة.

البيتومين مادة لزجة مرنة ، وتتأثر خصائصها ليس فقط بدرجة الحرارة ولكن أيضًا بمعدل التحميل.

يمكن تصنيف البيتومين إلى أنواع الدرجات التالية:

  • درجة اختراق البيتومين
  • درجات البيتومين المؤكسد
  • Cut Back البيتومين
  • مستحلب البيتومين
  • البيتومين المعدل بالبوليمر
TOP