کک سوزنی

برای تولید آزمایشگاهی کک‌سوزنی چه باید کرد؟

برای ساخت کک به روش آزمایشگاهی، پس از انتخاب خوراک مطلوب،اگر ماده شرایط مورد نظر را داشته باشد، واحد مرحله کک‌سازی می‌شویم.

پس از بررسی خوراک­‌های مختلف و امکان‌سنجی آن‌ها نهایتا قیر قطران زغال‌سنگ به عنوان خوراک مطلوب­‌تر انتخاب شد. مراحل پالایش و تولید از این خوراک به شرح زیر است:

در شکل زیر مراحل فنی پالایش ماده انتخابی اولیه برای رسیدن به خوراک مطلوب تشریح شده است. پس از انتخاب قیر قطران زغال‌سنگ، باید برای اعمال راه­‌های لازم تا رسیدن به خوراک مطلوب چاره‌اندیشی شود.
در این راه، باید درصد QI، نیتروژن و فلز موجود در ماده اولیه تنظیم شود. فرآیند پالایش با تلاش برای کاهش درصد QI آغاز می­‌شود. در این میان با توجه به هزینه‌­های بیشتر روش سانتريفیوژ، کار را با جداسازیQI به روش حلال پیش می­‌بریم. هدف ما رسیدن به کمتر از 5/0 درصد  QI است و اگر پس از بررسی آنالیز این موضوع تامین شود باید درصد نیتروژن و فلز آن مورد آنالیز قرار گیرد. اگر ماده در این مرحله شرط کمتر از ppm50 فلز و 5/0 درصد نیتروژن را برآورده کند، وارد مرحله کک­‌سازی خواهیم شد. اگر پس از بررسی درصد QI به میزان مطلوب برسیم؛ اما میزان فلزات و نیتروژن در حالت ایده‌­آل نباشند،لازم است تا مرحله دیگر تحت عنوان فلززدایی و نیتروژن‌زدایی صورت پذیرد تا به میزان مطلوب برسند. اگر پس از جداسازی  QIبه روش حلال به درصد مطلوب نرسیدیم، از روش سانتريفیوژ استفاده می­‌کنیم تا شرایط را برای کاهش درصد  QIماده بررسی کنیم. پس از بررسی درصد  QI و در صورت پاس کردن این مرحله، درصد مطلوب فلز و نیتروژن را بررسی می­‌کنیم که مراحل کنترل آن مانند روش جداسازی حلال است.

جداسازی QI به روش حلال

در شکل زیر، مراحل فنی روش جداسازی QI به روش حلال تشریح شده است. برای دو نوع ماده قیر قطران زغال‌سنگ که نقطه نرمی بالا یا متوسط دارند،مراحل گوناگونی تا رسیدن به درصد مطلوب QI طی می‌­شود. ابتدا دما را برای هر دو مورد به بالای نقطه نرمی آن‌ها یعنی بین 50 تا 150 درجه سانتی‌گراد می­‌رسانیم. مرحله بعدی افزودن حلال­‌های آروماتیک است، که شامل افزودن حلال‌های نفتالن و wash oil در نسبت­‌های مشخص و متفاوت است تا حالت‌­های مختلف مورد بررسی قرار گیرند. پس از این مرحله ترکیب، به مدت 5 دقیقه هم زده شده و پس از آن حلال آلیفاتیک به آن اضافه می‌شود. به ترتیب گذشته به نسبت­‌های مختلف حلال kerosene را به ترکیب اضافه می­‌کنیم و در دمای °C100 در زمان‌های مختلف 1 تا 3 ساعت عمل هم‌زدن را انجام می­‌دهیم. سپس ترکیب را تا دمای 50 تا 70 درجه سانتی‌گراد سرد کرده و به مدت 1 تا 2 ساعت در دمای °C 50 نگه می­‌داریم تا ترکیب ته­‌نشین شود.

در مرحله بعد، حلال را در فشار 1/0 اتمسفر و دمای °C 120 به مدت 3 ساعت تحت خلأ تبخیر می­‌کنیم. در این جا روش جداسازی QI به روش حلال پایان می‌­پذیرد و باید با بررسی میزان QI و در صورت كسب نتايج مطلوب از آنالیزهای مختلف که در شکل آمده است، وارد مرحله فرآیند کک‌­سازی شویم.

جداسازیQI به روش سانتریفوژ

در شکل بعد، مراحل فنی روش جداسازیQI به روش سانتريفیوژ تشریح شده است. در این روش ابتدا ماده را در دماهای 90-140 درجه سانتی‌گراد حرارت می­‌دهیم و حلال­‌های نفتالن و  wash oilرا به نسبت­‌های مشخص به ترکیب اضافه می‌کنیم. سپس ترکیب را در دمای 90-140درجه سانتی‌گراد به مدت  5دقیقه هم‌زده و ترکیب حاصل را وارد دستگاه سانتريفیوژ می‌کنیم. ترکیب را در زمان­‌های مختلف بین 10 تا  30 دقیقه در دمای 90 تا  140درجه سانتی‌گراد با دور 4000 دور بر دقیقه در دستگاه سانتريفیوژ می‌چرخانيم. پس از اتمام کار، حلال را به دو روش تحت خلأ و به کمک حرارت‌دهی تبخیر می‌کنیم.

در روش تحت خلأ از دمای  120 درجه سانتی‌گراد و فشار  1/0 اتمسفر به مدت 3 ساعت استفاده می­‌کنیم. در روش تبخیر با حرارت‌دهی نیز از دمای  240 درجه سانتی‌گراد و به مدت زمان  3ساعت استفاده می­‌کنیم. در این جا روش جداسازی  QIبه روش سانتريفیوژ پایان می­‌پذیرد و باید با بررسی میزان QI و در صورت كسب نتايج مطلوب از آنالیزهای مختلف که در شکل آمده است، وارد مرحله فرآیند کک­‌سازی شویم.

فرایند کک‌­سازی به روش آزمایشگاهی

در این شکل، فرآیند کک‌­سازی آزمایشگاهی تشریح شده است. پس از استحصال خوراک مطلوب از مرحله پالایش، فرآیند کک­‌سازی را در دماها، فشارها و زمان­‌های مختلف انجام می­‌دهیم تا شرایط بهینه برای رسیدن به کک با کیفیت را به دست آوریم. در این میان از دماهای 450 تا 500 درجه سانتی‌گراد، فشارهای 20-10 اتمسفر و زمان­‌های 40-24 ساعت استفاده می­‌کنیم. پس از این مرحله،مورفولوژی کک­‌های به دست آمده را زیر میکروسکوپ نوری پس از آماده‌سازی اولیه بررسی کرده و در صورت تاييد این مرحله و مشاهده ریزساختار مزوفاز و ساختار ناهمسان‌گرد کریستالی کربنی وارد مرحله بررسی­‌های نهایی می­‌شویم.

با توجه به ویژگی­‌های مورد نظر کک‌سوزنی در کاربرد عمده آن‌ها در الکترودگرافیتی، كميت­‌هايی از جمله ضریب انبساط حرارتی، مقاومت الکتریکی، میزان گوگرد، میزان فلزات گوناگون و جرم حجمی مورد نیاز پس از طی مرحله مورفولوژی، بررسی می­‌شوند تا مهر تاییدی برای کیفیت و عملکرد کک‌سوزنی نهایی باشد.

منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *