دستیابی به کک سوزنی کلسینه در کشور چگونه امکانپذیر است؟ | بررسی کک سبز

کک نفتی کلسینه شده از طریق انجام عملیات کلسینه کردن بر روی کک خام بدست می­آید. در طی این فرایند، بخشی از مواد فرار و رطوبت موجود در کک خام از ماده خارج شده و در وقع، درصد وزنی کربن افزایش می­‌یابد. کک نفتی کلسینه شده یا کک نفتی پرسولفور جز مواد با خواص کربن بسیار بالاست که از طریق گرم کردن کک نفتی خام و انجام عملیان کلسینه کردن بدست می­آید.

کلسیناسیون

کلسیناسیون، فرایندی است که به موجب آن، کک نفتی تحت دمای زیاد (حدود ºC1300) برای تجزیه گروه‌­های متیل و هیدروژنی که به حلقه‌­های آروماتیک چسبیده‌­اند، قرار می‌­گیرد. کک کلسینه شده، از کربن تقریبا خالص و مقدار بسیار کم هیدروژن تولید می­‌شود. این کک چگال، خواص مطلوبی برای کاربردهای صنعتی دارد. کلسیناسیون، رطوبت و مواد فرار کک را کاهش داده و خواص فیزیکی کک را بهبود می­‌بخشد. کک اگر به صورت مناسب کلسینه شده باشد، مقاومت فیزیکی و رسانایی الکتریکی بالایی خواهد داشت. این دو خاصیت فیزیکی، برای استفاده در صنایع آلومینیوم و فولاد بسیار مهم هستند.

کلسیناسیون باعث تغییرات عمیقی در ساختار و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد اولیه کربنی می­‌شود که عمدتا در بهبود چگالی کک، مقاومت مکانیکی، هدایت، بهبود پایداری شیمیایی کک و خواص آنتی اکسیدانی موثر است که پایه و اساس فرآیند بعدی را ایجاد می­کند.

تکلیس[1] کک در ایران

تکلیس در حال حاضر در صنایع مختلفی انجام می­‌شود. اما تکلیس کک همراه با فرایند خنک سازی و در عدم حضور اکسیژن است. به همین دلیل چالش‌­هایی همراه این فناوری وجود دارد که باید حل شوند.

کلسینه­‌سازی به منظور تولید کک مطلوب برای واحدهای الکترود سازی منجر به تولید یا بهبود فناوری تکلیس کک به منظور تولید کک مطلوب برای واحدهای آند سازی در کارخانجات آلومینیوم سازی خواهد بود. همچنین فراورده‌­های مربوط به دنیا بیشتر تکلیس نشده یا سبز هستند خرید محصولات به صورت تکلیس شده آن هم توسط کشوری که از نعمت انرژی‌های فسیلی فراوان برخوردار است باعث از بین رفتن ارز کشور می­‌شود.

با تقویت فناوری تکلیس می­‌توان حداقل تا زمانی که کک نفتی در کشور تولید می­‌شود از واردات کک سبز اجتناب کرد. هر چند یک واحد تکلیس در کک سبز خرمشهر ساخته شده اما هنوز عملیاتی نیست که یکی از دلایل آن عدم آشنایی با فرایند تکلیس است. موضوعات مهمی در تکلیس و فناوری آن وجود دارد که از آن جمله بازدهی قابل قبول آن است. طراحی و ساخت خطوط تکلیس با توجه به انرژی بری بالای آن­‌ها می‌­تواند به عنوان یک کسب و کار در مناطق جنوبی کشور باشد به این صورت که به عنوان یک راه تکلیس محصولات در حال انتقال در دنیا مطرح خواهد بود.

کک سبز در ایران

در کشور ایران تلاش‌هایی برای تولید کک سبز صورت گرفته که به آن پرداخته می­‌شود. درسال 1394، شرکت پخت کک سبز در شهر صنعتی خرمشهر به منظور کلسیناسیون کک اسفنجی با حضور معاون اول رئیس جمهور، راه اندازی شد و پس از دو ماه  به دلیل  عدم امکان واردات مواد اولیه متوقف شد. در سال‌های 1397 و اوایل سال 1398، پژوهشگاه نفت اعلام کرد که به تکنولوژی تولید کک سوزنی در مقیاس آزمایشگاهی دست یافته است. در دی ماه 1397، تفاهمنامه سه‌جانبه‌ای میان شرکت‌های فولاد خراسان، فولاد مبارکه و شرکت دانش‌بنیان پیشرو پژوهان کربن ققنوس منعقد شد تا براساس آن و با نظارت عالی معاون علمی و فناوری ریاست‌جمهوری، تولید کک سوزنی به‌عنوان ماده اولیه تولید الکترود گرافیتی بومی‌سازی شود.

یک سال بعد این شرکت دانش بنیان توانست تولید کک سوزنی را از مرحله آزمایشگاهی به مرحله نیمه‌صنعتی برساند. در 27 آذر ماه 98‌، رئیس جمهور آمریکا، صادرات کک نفتی که ماده اولیه کک سوزنی است را به کشور ایران تحریم کرد. پس از اقدام آمریکا و تحریم الکترود گرافیتی با هدف زمین زدن صنعت فولاد (اواخر دی‌ ماه) بلافاصله نشستی با این محور در دفتر (مقام معظم رهبری) تشکیل شد و بر دستیابی به تکنولوژی تولید کک سبز تاکید شد.

در تاریخ بیست و پنجم دی ماه 1398‌، شرکت گسترش فناوری خوارزمی، توانست کمتر از 6 ماه به تولید یک تن در روز کک سوزنی در مقیاس پایلوت دست پیدا کند. در تاریخ دوازدهم بهمن 1398، طرح تولید کک سوزنی در قالب فاز سوم توسعه پتروشیمی تخت جمشید و با همت هلدینگ دانش بنیان HNT با ظرفیت 10 هزار تن در سال در مرحله اول و قابلیت افزایش تا 20 هزارتن در سال در مراحل بعدی، کلنگ زنی شد.

در تاریخ 21 بهمن 1398، تفاهم‌نامه تولید کک‌ اسفنجی و سوزنی در پالایشگاه‌های بندرعباس و امام خمینی (ره) شازند، بین شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران و سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو) به ارزش یک میلیارد یورو امضا شد. در دی ماه 1398 شرکت اروندکک ایرانیان با مشارکت شرکت‌های فولاد خوزستان‌، معدنی و صنعتی چادرملو، ایده‌پردازان صنعت فولاد، گروه توسعه فراگیر خوزستان، معدنی و صنعتی گل گهر با سرمایه اولیه ده میلیارد ریال و با موضوع فعالیت مشاوره، طراحی، ساخت، نصب، راه اندازی کارخانجات کک سوزنی و کک اسفنجی و صنایع مرتبط و تولید کک سوزنی و اسفنجی تاسیس شد.

کک سبز

کک نفتی به دست آمده که تکلیس نشده باشد، کک سبز نامیده می­‌شود و بیشتر بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می­‌گیرد.

تمامی کک­‌های تولیدی از واحدهای کک سازی، کک سبز نامیده می­‌شود که حاوی مقدار بسیار کمی هیدروکربن­‌های بسیار سبک (مقداری هیدروژن باقی‌مانده) هستند که بعنوان کک سوختی به فروش می­‌رسند. منتها برای تولید کک مورد مصرف در آندهای فرایند تولید آلومینیوم یا الکترودهای مربوط به تولید فولاد نیاز است که کک در دمای 980 تا 1300 درجه سانتی­گراد تکلیس شود تا واکنش‌­های تقطیر تخریبی به طور کامل انجام شود و مواد فرار موجود کاهش یابد.

بازار جهانی کک سبز

تولید کک نفتی در جهان در سال 2014 میلادی، 24 میلیون و 700 هزار تن بود که کشور چین به تنهایی 49 درصد تولید دنیا را به خود اختصاص داد. در خاورمیانه نیز در سال 2014، 950 هزار تن کک نفتی تولید شد که کشور کویت رتبه نخست منطقه را داشت. مصرف کک نفتی در جهان به میزان 76 درصد در صنعت آلومینیوم، 5 درصد در صنعت فولاد و بقیه در سایر صنایع است.

[1] calcination

منابع:

• https://cantiamo-amersfoort.nl/06-27+18235.html#nogo
• https://www.ksc.ir/fa/news
• https://etarh.com
• کتاب از نفت تا گرفت | از سری مطالعات تحلیلی نقشه هوایی راه حل بومی الکترود گرافیتی