محصولات پتروشیمیایی و صنایع نفتی همواره از صنایع استراتژیک کشور بوده و از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. کک نفتی و انواع آن یکی دیگر از مهم‌ترین ماده استراتژیک کشور بوده که صنایعی نظیر فولاد سازی به این ماده وابسته است. شرکت صنعت آفرین سامیار مفتخر است که بعنوان اولین شرکت در ایران، توانسته خط تولید کک سوزنی و دیگر انواع این ماده را توسط متخصصین خود بومی سازی نماید.
در ادامه به بررسی مفاهیم اولیه و روش های تولید کک سوزنی میپردازیم.
کک نفتی چیست؟
کک(PetroleumCoke،محصولی نفتی است که با کراکینگ محصولات باقیمانده تقطیر هیدروکربن‌ها و نفت خام، کک سوزنی را تولید میکند. تولید این ماده به سال 1930 میلادی بازمی‌گردد. رنگ کک نفتی خاکستری مایل به سیاه است.
این ماده حاوی هیدروکربن‌های سنگین با زنجیره و شاخه‌های بلند است. در فرایندهای تولید کک، مقادیر زیادی گوگرد و فلزات سنگین نظیر وانادیم و نیکل نیز در ترکیبات این ماده یافت میشود که نیاز به گوگردزدایی دارند. بدلیل وجود هیدروکربن‌های زیاد در این ماده، ارزش حرارتی کک نفتی بسیار بالا میباشد.
تولید کک و انواع روش های تولید
باقیمانده سنگین هیدروکربن‌ها از تقطیر اتمسفریک و یا تقطیر خلأ از مواد اولیه در تولید کک سوزنی میباشند.
انواع روش تولید
تاخیری
امروزه در صنعت، مهندسان از این روش برای باقی‌مانده‌های سنگین نفت به کار استفاده میکنند. این فرایند، یک کراکینگ گرمایی در دمای بالا میباشد که به منظور تبدیل باقی‌ماده‌ی سنگین مواد نفتی به کک و حتی هیدروکربن‌های سبک‌تر به کار میرود.
دمای مورد نیاز برای این فرایند، بین 485 الی 505 درجه سانتی‌گراد میباشد که خوراک نفت با شکست حرارتی، از لوله‌های با طول زیاد عبور میکند. زمان اقامت خوراک درون راکتور کوتاه است و تا زمانی که خوراک شروع به کک سازی کند ادامه پیدا میکند. برداشت کک از راکتور به صورت دوره‌ای انجام میشود و سپس راکتور دو مرتبه گرم شده و تولید کک از نو آغاز میشود.
فلکسی
این فرایند نسبت به روش‌های دیگر تولید کک سوزنی، حساسیت کمتری به خوراک دارد. نفت سنگین ورودی ابتدا تا دمای حدود 300 درجه پیش‌گرم میشود. سپس با ورود به راکتور، با یک بستر سیالی‌شده و دمای حدود 500 درجه که درون راکتور چرخش میکند، برمیخورد.
این جریان برگشتی از کک، گرمای لازم برای انجام واکنش شکست حرارتی را درون راکتور فراهم میکند. این فرایند، کک تولیدی را به صورت لایه‌ای نازک بر روی دانه‌های کک تشکیل میدهد. در انتهای راکتور، جریان هوا کک موجود را جدا میکند و محصول را پس از تصفیه به بستر‌های جداسازی برای جداکردن بخارهای احتمالی میفرستد که کک نفتی را همراه گاز خارج میکند.
سیالی
این روش در واقع نسخه ساده‌تری از فرایند قبلی میباشد. بدین صورت که کک سوزنی را در فاز گازی تولید نمیکند. اما به دلیل حالت پودری شکل ، کار با آن را دچار مشکل میکند. خوراک ورودی تا دمای 300 درجه پیش‌گرم میشود و در راکتور با بستر دما بالای کک برخورد میکند. قسمت اعظم کک اسفنجی تولیدی پس از رسیدن به این بستر داغ اتفاق میفتد. رسوبات ککی که تولید شده از ته راکتور خارج میشوند و بعد از سرد شدن با آب انبار میشوند.
کاربرد کک سوزنی و انواع دیگر آن
کک‌های نفتی کاربردهای مختلفی دارند که میتوان آنها را بر اساس پارامترهای وابسته به مشتریان نظیر جغرافیا، گرید و ماده اولیه دسته‌بندی کرد.
ساخت الکترود گرافیتی در صنعت فولاد، ساخت آند در صنعت آلومینیم، باتری لیتیومی و صنایع هسته‌ای نمونه‌ای از کاربردهای استفاده کک سوزنی میباشد.
تولید فولاد در کشور نیازمند داشتن الکترود گرافیتی در کوره‌های قوس الکتریکی و پاتیلی است. همچنین تولید فلز سیلیکون، تولید آلیاژهای آهنی و فرایندهای ذوب وابستگی بسیاری به وجود این ماده در فرایند تولید دارد.
با توجه پیشرفت تکنولوژی، نیاز جهان به تجهیزات هیبریدی نظیر اتومبیل‌ها و باتری‌های لپتاب و گوشی‌ها روز به روز درحال افزایش است. با افزایش تولید سرانه کک، تولید این دسته از مواد نیز سرعت بیشتری به خود خواهد گرفت.
خط تولید کک سوزنی
طبق بررسیهای صورت گرفته توسط پژوهشگران و متخصصین شرکت صنعت آفرین سامیار، تولید کک سوزنی نیازمند راکتور و کاتالیست منحصر بفردی است. کاتالیست در این فرایند بر پایه آلومینا توسط شرکت سامیار تولید و سنتز گردیده است. عملیات کک سازی نیز می‌بایست تحت شرایط خاصی در راکتور صورت پذیرد تا کک تولید شده بتواند کیفیت و خواص مطلوب را دارا باشد. همچنین کک تولید شده می‌بایست توسط فرایندهای منظم و دقیقی از راکتورها خارج و ذخیره‌سازی شوند.
آنالیز کک سوزنی
محصولات شیمیایی برای استفاده در فرایندهای مختلف می‌بایست دارای خواص بخصوص و متناسب با آن فرایند باشند تا بتوانند مورد استفاده قرار بگیرند. کک سوزنی و انواع دیگر کک نیز از این امر مستثنی نیستند و برای استفاده در صنعت باید از خواص فیزیکی و شیمیایی متناسب مطلوبی دارا باشند. برای سنجش کیفیت و میزان مطلوب بودن کیفیت کک، شاخص واحدی وجود ندارد.
بلکه می‌بایست مجموعه‌ای از
شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی دارای
مقادیر صحیحی باشند تا بتوان به درستی به مقدار کیفیت کک شناخت پیدا کرد. این خواص شامل:
ضریب انبساط حرارتی
استحکام
میزان سولفور و نیتروژن
دانستیه
میزان گرافیته شدن
و مواردی از این قبیل میباشد. کاربردهای مختلف این ماده بر روی نحوه فرایند و خط تولید کک سوزنی تأثیرگذار است. با توجه به بازار مصرف، هر کدام از این خاصیت‌ها می‌بایست دارای مقادیر بخصوصی باشند.
راه اندازی خط تولید
با وجود تحریم‌های چندین ساله در کشور، این ماده بصورت وارداتی در کشور یافت میشود و دانش فنی آن در اختیار کشورهای توسعه یافته است تلاش و پشتکار فراوان متخصصین شرکت صنعت آفرین سامیار، منجر به دستیابی به دانش فنی خط تولید کک سوزنی و دیگر انواع آن برای اولین بار در ایران شده است.
شرکت صنعت آفرین سامیار برای اولین بار توانسته دانش خط تولید کک سوزنی را در ایران بومی سازی کند. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره می‌توانید با متخصصین سامیار در ارتباط باشید