کک دانه‌ای در صنعت کشور چه جایگاهی دارد؟
بر اساس نوع خوراك واحد و جزئیات فرایند کک سازي،کک‌هاي متفاوتی به دست میآید.یکی از این نوع کک‌ها، کک دانه‌ای است؛ اما این نوع کک به دلایلی دارای مرغوبیت کافی برای کاربردهای متنوع نیست.
بر اساس نوع خوراك واحد و جزئیات فرایند کک سازي، کک‌هاي متفاوتی به دست میآید که یکی از این نوع کک‌ها، کک دانه‌ای است. درواقع، گاهی اوقات نوع سومی از کک به طور ناخواسته در فرایند کک‌سازی تاخیری تولید می‌شود. این کک، کک دانه‌ای نام دارد. چرا که به صورت خوشه‌هایی از حبه‌هایی به اندازه گلوله شکل می‌گیرد. این نوع کک معمولا به هنگام آشفتگی‌های عملیاتی یا فراوری باقیمانده‌های بسیار سنگین تولید می‌شود. کک‌دانه‌ای، نوع مرغوبی نیست چرا که اولا مساحت سطح آن زیاد نیست که از این لحاظ کک اسفنجی مرغوب‌تر است، ثانیا از خواص سودمند کک‌سوزنی برای ساخت الکترود برخوردار نیست.
کک دانه‌ای، نیاز به خوراکی با غلظت‌هاي زیاد آسفالتین و گوگرد، فشار پایین محفظه تاخیر و دماي زیاد محفظه دارد. خوراکی که محتوي اکسیژن زیادي باشد نیز می‌تواند سبب تولید کک دانه‌اي شود. هنگامی که محتوي آسفالتین خوراك در مقایسه با کربن کنرادسون آن بالا باشد، کک دانه‌اي تولید می‌شود. عموما خوراك‌هایی که از باقی مانده‌هاي تحت خلأ و ضایعات قسمت‌هاي مختلف پالایش به دست میآید، می‌تواند سبب تولید کک دانه‌اي شود. کک دانه‌ای ارزش تجاری کمی دارد یا فاقد ارزش تجاری است، خصوصا اگر دارای مقدار زیادی گوگرد باشد. کاهش محتوای گوگرد آن به طور قابل ملاحظه‌ای به ارزش اقتصادی آن به عنوان سوخت و یا برای ساخت آندهای آلومینیوم می‌افزاید.
هنگامی که هیدروکربن‌های سبک در ظرف فلش می‌شوند، گلوله‌های کوچکی از قیر در جریان گاز معلق می‌شوند که این ذرات در اثر حرارت تولیدی از پلیمریزاسیون آسفالیتن سریعا تبدیل به کک دانه‌ای شده و ته نشین می‌شوند؛ ابعاد آن‌ها نیز حدود 2 تا 5 میلی‌متر بوده و در برخی موارد که به هم بچسبند تا 25 سانتی‌متر می‌شوند.
تولید کک دانه‌ای
برای تولید کک دانه‌ای نیاز به خوراکی با غلظت‌های زیاد آسفالتین – ترکیبات کربنی حلقوی که دارای یک یا چند اتم گوگرد، نیتروژن و اکسیژن هستند و گوگرد است. این کک به شکل کروی است و کلسیناسیون نمی‌شود.
کک گرید سوختی با سایر سوخت‌ها، به طور کلی زغال سنگ، رقابت می‌كند. کک سوختی نسبت به زغال‌سنگ چندین مزیت و چند عیب اساسی دارد.
مزیت اول کک نفتی، بالاتر بودن ارزش حرارتی آن نسبت به زغال‌سنگ است. کک معمولا ارزش حرارتی Btu/lb14000دارد، درحالی‌که ارزش حرارتی زغال‌سنگ بین Btu/lb8000-12000 است. همان طور که انتظار می‌رود، مقدار خاکستر کک‌نفتی بسیار کمتر و معمولا بین 5/0 تا 1درصد جرمی است. زغال‌سنگ از منابع مختلف بین 2 تا 20 درصد جرمی خاکستر دارد. ترکیب شیمیایی خاکستر از آن‌جایی که می‌تواند شامل مقدار زیادی وانادیم نسبت به زغال‌سنگ باشد، ممکن است مشکل اصلی پیکربندی بویلر محسوب شود.
مشکل اصلی کک نفتی نسبت به زغال‌سنگ، مقدار زیاد گوگرد، مقدار کم مواد فرار و برخی موارد و سختی زیاد است. کک تولید شده نفت‌های خام گوگرددار، معمولا بین 4 تا 7 درصد گوگرد دارند درحالی‌که زغال‌سنگ بازار، گوگرد کمتر از 2 درصد دارد. بسته به تجهیزات حذف گوگرد نصب شده در نیروگاه برق، مقدار گوگرد بیشتر، استفاده از کک را محدود مي‌کند. علاوه بر این، طراحی مشعل نيروگاه ممکن است به گونه‌ای باشد كه به جامدهای فرار بیشتری برای حفظ پایداری شعله نیاز داشته باشد. همچنین، تجهیزات شکستن، ممکن است نسبت به سختی سوخت جامدی که می‌تواند در یک تجهیز خاص بسوزد، محدودیت‌هایی داشته باشد. سختی نسبی با توجه به شاخص HG تعیین می‌شود.
استفاده مهم دیگری که از کک گرید سوختی می‌شود، در کوره‌های سیمان است. آهک استفاده شده برای تولید سیمان می‌تواند گوگرد و فلزات را جذب کند؛ بنابراین حساسیت کمتری نسبت به این آلوده کننده‌ها در کک‌سوختی نسبت به نیروگاه برق وجود دارد. عامل محدودکننده برای کاربرد در کوره سیمان، معمولا توانایی تجهیزات تراشکاری واحد برای پودر کردن کک است.
مزای و معایب کک دانه‌ای
برای تولید کک‌دانه‌ای از خوراکی با غلظت‌های زیاد آسفالتین و گوگرد استفاده می‌شود. کک‌دانه‌ای با زغال‌سنگ رقابت می‌کند. کک سوختی نسبت به زغال‌سنگ چندین مزیت و عیب اساسی دارد.
اولین مزیت، بالا بودن ارزش حرارتی نسبت به زغال‌سنگ است. میانگین ارزش حرارتی but/Ib 1400 دارد. ارزش حرارتی زغال سنگ Btu/lb8000 12000 است.
دومین مزیت، مقدار خاکستر کک‌دانه‌ای کمتر است. زغال‌سنگ بین ۲ الی ۲۰ درصد جرمی خاکستر دارد.
معایب و مشکل اصلی کک دانه‌ای داشتن بیش از حد از گوگرد به نسبت زغال‌سنگ است؛ بین ۴ الی ۷ درصد آن را گوگرد تشکیل داده است. زغال‌سنگ به نسبت این ماده گوگرد کمتری دارد.
کاربردهای کک دانه‌ای
ساختار نامنظم کک دانه‌ای، کار با آن‌را دشوار کرده است و نسبت به کک اسفنجی دارای هر نوع استفاده خاصی نیست؛ اما، کاربرد مهم این ماده در کوره‌های سیمان است. آهک‌های استفاده شده در سیمان می‌تواند گوگرد و دیگر فلزات موجود در آن را جذب کند. بنابراین، حساسیت کمتری نسبت به این آلوده‌کننده‌ها در کک سوختی نسبت به نیروگاه برق وجود دارد. عامل محدودکننده برای کاربرد در کوره سیمان، معمولا توانایی تجهیزات تراشکاری واحد پودر کردن کک است.
همچنین با افزایش تقاضاها در صنعت آلومینیوم برای کک نفتی با درجه آند، استفاده از کک افزایش یافته است. کک دانه‌ای، در حجم زیادی موجود است و در حال حاضر برای کاربردهای سوخت و Tio2 (دی اکسید تیتانیوم) استفاده می‌شود.
منبع:
برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی
