خط تولید کک متالورژی
کک نفتی یا همان Petcoke یکی از محصولات مجتمع های پالایش نفت محسوب می شود. بسته به نوع کیفیت و شکل فیزیکی به نام های مختلفی شناخته می شود.
با توجه به فرایندهای به کارگیری شده، شرایط عملیاتی و خواص خوراک به کارگیری شده کک تولیدی متفاوت خواهد بود.
تکنولوژی خط تولید کک(کک سازی) متالورژی، برای اولین بار در ایران توسط شرکت صنعت آفرین سامیار بومی سازی شده است. این شرکت هم اکنون قادر به احداث خط تولید این ماده در مقیاس صنعتی برای صنتعگران عزیز می باشد.
در ادامه ابتدا به بررسی انواع کک ها و کک متالوژی میپردازیم.
انواع کک ها و تفاوت آنها
به طور کلی کک ها به 3 دسته ی کک متالوژی،سوزنی و اسنفنجی تقسیم میشوند.کک سوزنی به عنوان ماده اولیه برای الکترودهای گرافیتی در کوره الکتریکی استفاده می شود.این کک از قطران زغال سنگ تولید می شود که کک سوزنی تولید شده از زغال سنگ نسبت به ککی که از نفت تولید میشود دارای مزیت هایی مانند ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت الکتریکی کم، همراه با پوسته شدن کمتر و شکستگی کمتر است. سطح آن بصورت راه راه است و هنگامی که شکسته می شود، بیشتر قطعات به شکل سوزن های دراز است. ساختار فیبری آن را می توان در زیر میکروسکوپ مشاهده کرد، بنابراین به آن کک سوزنی می گویند.
کک اسفنجی یک کک نفتی است که به صورت منسجم دیده میشود و دارای ساختارپیوسته است. برای تولید خمیر زغال سنگ، آلومینیوم الکترولیتی، در صنعت کربن، الکترود گرافیت، سیلیکون مورد استفاده در صنعت ذوب، سوخت و غیره از این کک استفاده می شود.
کک متالورژیکی از تقطیرزغال سنگ در کوره های کک تولید می شود. زغال سنگ آماده شده “کک” می شود به این صورت که زغال سنگ بدون اکسیژن گرم می شود تا زمانی که تمام اجزای فرار در زغال سنگ تبخیر شوند. مواد باقی مانده را کک می نامند. برای ساختن فولاد در کوره بلند ابتدا زغال سنگ باید به کک تبدیل شود. تولید کک متالورژی نقش دوگانه ای در فرآیند فولادسازی دارد. اول، گرمای لازم برای ذوب سنگ معدن را فراهم می کند، و دوم، زمانی که می سوزد اکسیژن را از سنگ آهن جدا میکند و آهن خالص را تولید میکند.
کک متالورژی چیست؟
تمامی کک های تولیدی از واحدهای کک سازی، کک سبز نامیده می شوند. این کک‌ها حاوی مقدار بسیار کمی از رطوبت بوده و در مصارف سوختی مورد استفاده قرار می گیرند. کک متالورژی نوع دیگری در بین کک های تولیدی است. شکل ظاهری این محصول متخلخل تیره رنگ است که این تیرگی بخاطر درصد کربن بالای آن است. این نوع از کک، محصول دیگری از واحدهای کک سازی است که خوراک این واحد، باقیمانده برج تقطیر یا وکیوم باتم است. این ماده یک ماده خام مهم در صنایع تولید فولاد و آهن است.
خواص فیزیکی و شیمیایی
شاخص های مهندسی و دقیقی وجود دارند که میزان سختی و آسانی تولید مواد شیمیایی را پایش می کنند. از جمله‌ی این شاخص ها، شاخص Nelson Index است. هر چه فرایند تولید ماده‌ای پیچیده تر باشد، عدد مربوط به Nelson Index آن نیز بیشتر است. میزان سختی در واحدهای تولید کک نفتی بر اساس این شاخص عدد 6 می باشد. این نکته نیز حائز اهمیت است که پیچیده‌ترین فرایندی که در کشور در حال عملیات و تولید محصول می باشد، واحد FCC مرتبط با پالایشگاه نفت اراک است. شاخص Nelson Index، میزان سختی این فرایند را عدد 9 اعلام نموده است. یعنی با احداث واحد کک سازی، این واحد پس از پالایشگاه نفت اراک، در رتبه دوم کشوری از لحاظ پیچیده و حرفه‌ای بودن فرایند تولید قرار می گیرد.
خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده وابسته به واکنش های کاتالیستی‌ای است که در درام کک صورت می گیرد. اگر این واکنش ها تحت شرایط مناسب و به درستی صورت پذیرند، فرایند تولید کک نیز روند بهتری را طی خواهد کرد و محصول مرغوب تری تولید خواهد شد.
آنالیز کک متالورژی
از آنجایی که غالب مصرف کک در کشور مصارف سوختی است، لذا این ماده می بایست ارزش حرارتی بالایی داشته باشد و بتواند از طریق سوختن، حرارت بیشتری را آزاد نماید. برای اینکه کک بتواند از طریق سوختن حرارت بیشتری تولید کند می بایست میزان درصد کربن آن بیشتر باشد.
همچنین هر چه میزان درصد رطوبت کمتر باشد حرارتی که آزاد میشود بیشتر خواهد بود.
آنالیز کک متالورژی تولید شده توسط شرکت سانیار حاوی مقادیر زیر میباشد.سپس به واحدهای کک سازی فرستاده می شوندسپس به واحدهای کک سازی فرستاده می شوند تا کک متالورژی یا دیگر
کاربرد کک متالورژی
کک عمدتاً برای ساخت آهن استفاده می شود که به نوبه خود به عنوان عنصر اصلی در فولاد استفاده می شود. انجمن جهانی زغال سنگ فرآیند ساخت آهن را تقریباً به شرح زیر بیان می کند. در طی یک روش معمولی ساخت آهن، سنگ آهن، کک و مقادیر کمی از مواد معدنی مورد استفاده برای جداسازی ناخالصی ها در کوره بلند قرار می گیرند. سپس هوای فوق گرم به داخل کوره دمیده می شود و باعث سوختن کک می شود. سوزاندن مونوکسید کربن – که با سنگ آهن واکنش می دهد – تولید می کند و برای ذوب آهن گرما ایجاد می کند. یک شیر در پایین کوره به آهن مذاب و همچنین ناخالصی ها اجازه می دهد تا از کوره خارج شوند. تولید کک متالورژی اهمیت خاصی برای صنایع فولاد و آلومینیوم دارد.
انواع کک در درام کک تشکیل شود.سپس به واحدهای کک سازی فرستاده می شوند تا کک متالورژی یا دیگر انواع کک در درام کک تشکیل شود.بر اساس تکنولوژی شرکت سانیار این خوراک ها در ابتدا به واحدهای گوگردزدایی و آسفالتین زدایی می روند. برای احداث خط تولید کک متالورژی، سوزنی و اسفنجی تحت دانش انحصاری شرکت سامیار و مشاوره مهندسی، می توانید با ما در ارتباط باشید.
اهمیت تولید کک متالورژی
کک، سوخت بهتری نسبت به زغال سنگ است زیرا کک در هنگام سوختن گرمای بیشتری نسبت به زغال سنگ تولید می کند. همچنین کک ارزش حرارتی بالاتری نسبت به زغال سنگ دارد. هنگامی که توده های مساوی از کک و زغال سنگ می سوزند، کک گرمای بیشتری تولید می کند. به همین دلیل، تولید کک متالورژی نقش حیاتی در صنعت فولاد ایفا میکند.
کاربردها و مزایای تولید کک
کک های سوزنی، اسفنجی و متالورژی از محصولات استراتژیک کشور می باشد. ایران هم در خصوص خرید دانش تولید و هم واردات این ماده، می بایست از سدی به اسم تحریم ها عبور کند.
سرانه مصرف کک نفتی در کشور حدود 515 هزار تن می باشد که این محصول فقط از طریق واردات در کشور یافت می شود. دانش تولید این ماده انحصارا در اختیار 6 شرکت بزرگ نفتی آمریکایی و ژاپنی قرار دارد.
شرکت صنعت آفرین سامیار با افتخار اعلام می دارد که توسط متخصصین خود توانسته است برای اولین بار، فرایند تولید کک را در کشور طراحی نماید.با بی نیاز شدن از واردات کک، میزان ارز خروجی
از کشور به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت.صنایعی نظیر فولاد سازی سالانه بیش از 1 میلیارد دلار برای واردات این ماده هزینه می کند. صنایع آلومینیم سازی، تولید باتری های لیتیومی و دیگر صنایع مرتبط از بازارهای مصرف کک متالورژی می باشد.
روش تولید کک متالورژی
کک از گرم کردن زغال سنگ متالورژیکی تا حدود 2000 درجه فارنهایت ایجاد می شود. طبق گفته انجمن جهانی زغال سنگ، فرآیند کک سازی حدود 12 تا 36 ساعت در دمای بالا به طول می انجامد. پس از بیرون آوردن از کوره، کک با آب یا هوا خنک می شود تا قبل از اینکه در انبار قرار گیرد یا مستقیماً در کوره بلند قرار گیرد. به گفته اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، محصول نهایی حدود دو سوم وزن ماده اولیه اولیه است.
تولید کک متالورژی از ذغال سنگ
زغال سنگ متالورژیک نوع خاصی از زغال سنگ است که برای تولید کک متالورژی استفاده می شود. دو نوع زغال سنگ متالورژیکی برای تولید کک مورد استفاده قرار می‌گیرد: زغال سنگ کک‌ساز سخت و زغال سنگ کک‌سازی نیمه نرم. به گفته Grande Cache Coal، این نوع زغال‌سنگ‌ها برای کک ایده‌آل هستند، زیرا وقتی در کوره‌های فوق گرم قرار می‌گیرند، ذوب میشوند، متورم میشوند و دوباره جامد میشوند. این نوع زغال‌سنگ‌ها نیز دارای ناخالصی پایینی هستند. نوع سوم زغال سنگ متالورژیکی، PCI، گاهی اوقات در ساخت فولاد یا آهن برای جایگزینی کک گرانتر استفاده می شود.
کک متالورژی یک محصول کربن تصفیه شده است که از نوع خاصی از زغال سنگ ساخته شده است. با استفاده از دماهای بسیار بالا، زغال سنگ می تواند به کک تبدیل شود – که سپس در فرآیندهای ساخت آهن و فولاد استفاده می شود. یکی از مهمترین مراحل در فرآیند تولید کک متالورژی، انتخاب زغال سنگ مناسب برای استفاده به عنوان ماده خام است.
خط تولید کک متالورژی
در ادامه ی تقطیر هیدروکربن‌های سنگین و تبدیل آن به برش‌های سبکتر نفتی، جریان سنگینی از هیدورکربن‌های غیر قابل تقطیر، از پایین برج به سمت واحدهای کک سازی هدایت می شوند. این جریانات پس از رسیدن به حرارت مطلوب وارد درام های کک می شوند. پس از نشستن بر روی کاتالیست ها و انجام واکنش های کاتالیستی، کک متالورژی تولید خواهد شد. کک های تولید شده تحت روش های مکانیزه از درام های کک خارج و به واحدهای ذخیره سازی ارسال می شوند. کاتالیست های مورد استفاده در این فرایند نوع خاصی از کاتالیست بر پایه آلومیناست. این کاتالیست برای اولین بار در جهان توسط شرکت سامیار، تولید و سنتز شده است که واکنش هایی را که منجر به کک می شوند را به صورت بهینه‌ای به سمت محصول، سوق می دهد.