اين قير در فرآيند تقطير در برج خلاء به دست ميآيد كه ته ماندة برج تقطير در خلاء (V.B) نام داشته و تحت تاثير دو متغير تقطير و نفت خام قرار دارد. اين ته‌مانده، پاية ساخت قيرهاي مختلف ميباشد كه در برخي موارد به طور مستقيم قيري با مشخصات قيرهاي راهسازي به دست مي‌آيد ولي در عمدة موارد، موجب توليد قيري مي گردد كه بسيار نرم بوده و براي تهية قيرهاي مناسب راهسازي و بام ساختمان‌ها، نيازمند بالا بردن نقطة نرمي از طرق مختلف نظير هوادهي مي باشد. در فرايند هوادهي كه اكسيداسيون نيز خوانده مي شود، مجموعه‌اي از فعل و انفعالات پيچيدة شيميايي، نظير هيدوروژن‌زدايي، پليمريزاسيون و كنداوسيون صورت مي پذيرد كه بالابردن نسبت كربن به هيدورژن، قير رقيق را به تدريج سفت تر ساخته و امكان ساخت قيرهاي مختلف را مي دهد.
اقسام قير مصرفي

قير را از حيث نوع مصرف به دو نوع قيرهاي راهسازي يا قير رقيق و قيرهاي ساختماني و (عايق بام) يا قير سفت تقسيم بندي مي نمايند. حدود 90 درصد از قيرهاي توليدي در راهسازي و 10 درصد آن براي مصارف عايق‌كاري به كار برده مي شود. در كشور ما، عمدة مصرف قير توسط وزارت راه و ترابري جهت ساختن جاده ها و همچنين شهرداري‌ها به منظور روكش خيابان‌ها صورت مي¬گيرد.
قيرهاي راهسازي را معمولاً بر اساس درجة نفوذ يا نفوذپذيري (Penetration) دسته بندي مي¬نمايند. درجة نفوذ يك مادة قيري، بيانگر قوام و استحكام آن مي باشد كه به صورت تعداد واحد نفوذ (يك دهم ميليمتر) يك سوزن استاندارد قائم در يك نمونة قير و در شرايط معيني از زمان و وزن روي سوزن و دما تعريف مي گردد. معمولاً درجة نفوذپذيري قيرها را 25 درجة سانتي گراد با وزنة 100 گرمي و در مدت 5 ثانيه اندازه گيري مي نمايند. قيرهاي راهسازي كه در ايران ساخته مي شود، "60 به 70" و "85 به 100" مي باشد كه اين اعداد بيانگر محدودة درجة نفوذ قيرها مي باشد.
قیر و مراحل تولید
به طور كلی قیر را به 3 طریق می توان تهیه كرد كه عبارتند از:
1. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینكه به وسیله روشهای فیزیكی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
2. قیرهای طبیعی : كه در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
3. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات كوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اكسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.
تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعكس بهترین نفت خام (سبك ترین)
آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه كه در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است كه چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم كه تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا كه قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می كند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می كنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود كه حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسكوزیته قیر می شود و به آن حالت شكنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.
كاربردهای قیر زغال سنگی
برای احیاء آهن از اكسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اكسیژن ( پیرولیز) به كك تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ كه تحت این حرارت قرار گیرد به كك تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد كه به اینها Core Coke Pitch می گویند.
Pitch: به هیدروكربوری گفته می شود كه بدون حضور اكسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
در ایـن واحـد هـم كارهـای تحقیقـاتـی و هـم كارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشكلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
قیرها دارای مشخصاتی هستند كه به آنها Penetration grade گفته می شود.
قیرهایی كه بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند كه براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا كرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است كه قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.
انواع emulsifier
1. ionic
2. noniomc
3. cationic
4. رسی
ترکیب شیمیایی : هر قدر كه در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یك محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروكربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها كاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای 19 مولكول باشد، كه این مولكولها همگی مختلفند، ممكنست خواص فیزیكی این مولكولها یكسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.
نظرات مختلف در مورد مواد تشكیل دهنده قیر:
دو نظریه در این مورد وجود دارد:
نظریه اول :
Resin و Asphaltene
نظریه دوم :
Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene
برای هركدام از اینها یك مشخصات خاصی وجود دارد كه باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
یكی دیگر از كاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین كه مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.
آسفالتن: مولكولی است كه حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.
برای پمپاژ كردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
ارزیابی قیر هایی كه در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.
(80% قیر برای راهسازی استفاده می شود).
1. Pain grade
2. Viscosity grade
3. Performance grading
بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است كه برای تهیه هیدروكربورهای سبك كاربرد دارد. در آمریكا 15 پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد كه قیر از طریق شكستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می كرد. مردم از آن به عنوان 2 وسیله اصلی و عمده استفاده می كردند كه عبارتند از:
1. چسبندگی زیاد
2. ضد زنگ بودن
از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت كربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی تركیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع تركیبات آروماتیك افزایش می یابد.
در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولكولهای خیلی زیادی هستند.
قیرهای قدیمی ایران منشاء طبیعی داشته اند و از حوالی كردستان تهیه می شده اند.