انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

مطالب پر بازدید

انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

 انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

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. در شکل ۱ انواع کک نفتی با توجه به گرید، شکل فیزیکی و همچنین کاربرد طبقه بندی شده اند.

 

انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

 

تمامی کک های تولیدی از واحدهای کک سازی، کک سبز نامیده می شوند که حاوی مقدار بسیار کمی هیدروکربن های سنگین (مقداری هیدروژن باقیمانده) می باشند که به عنوان کک سوختی به فروش می رسند.

منتها برای تولید کک مورد مصرف در آندهای فرایند تولید آلومینیوم یا الکترودهای مربوط به تولید فولاد نیاز است که کک در دمای ۹۸۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد تکلیس شود تا واکنش های تقطیر تخریبی به طور کامل انجام شود و مواد فرار موجود کاهش یابد.

قسمت اعظم کک تاخیری تولیدی به صورت قطعات سخت، متخلخل و با شکل های نامنظم است. این نوع کک به دلیل شباهت به اسفنج سیاه به کک اسفنجی شهرت دارد.

دومین شکل کک نفتی که تولید آن نیز از اهمیت بسیار زیادی در زنجیره تولید فولاد برخوردار است، به کک سوزنی (Needle Coke) شناخته می شود. کک سوزنی نام خود را از شکل بلند و بسیار ریز و با سختار بلورین خود گرفته است.

کک سوزنی به طور معمول از منابع خوراک غنی از هیدروکربن های آروماتیکی تحت فشار نسبتا زیاد و با نسبت بازروانی بالا در واحد کک سازی تاخیری تولید می شود.

برای تولید الکترود، کک سوزنی به دلیل مقاومت الکتریکی پایین تر و ضریب انبساط گرمایی کوچک تر، به کک اسفنجی ترجح دارد.

گاهی اوقات نوع سومی از کک به طور ناخواسته در فرایند کک سازی تاخیری تولید می شود، این کک، کک گلوله ای نامیده می شود چرا که به صورت خوشه هایی از حبه های به اندازه گلوله شکل می گیرد.

این نوع کک معمولا به هنگام آشفتگی­های عملیاتی یا فراوری باقیمانده های بسیار سنگین تولید می شود.

کک گلوله ای کک موغوبی نیست چرا که اولا مساحت سطح آن زیاد نیست که از این لحاظ کک اسفنجی  مرغوب تر است، ثانیا از خواص سودمند کک سوزنی برای ساخت الکترود نیز برخوردار نیست.

از عمده مصارف کک نفتی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • سوخت
  • ساخت آندها برای کاهش سلول الکترولیتی آلومین
  • استفاده مستقیم به عنوان کربن شیمیایی برای تولید فسفر عنصری، کلسیم کاربید و سیلیسیم کاربید
  • ساخت الکترود برای به کارگیری در کوره های الکتریکی
  • تولید گرافیت

 انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

با توجه به اهمیت موضوع تولید کک سوزنی در کشور عزیزمان ایران در ادامه به صورت خاص به چگونگی تولید کک سوزنی و مشخصات خوراک مورد نیاز اشاره می شود.

در صورتی که از برش های آروماتیکی برای تولید کک نفتی استفاده شود، کک سوزنی به دست می آید. هدایت حرارتی و الکتریکی کک سوزنی بسیار بالاست.

در مقایسه با کک آندی، کک سوزنی گوگرد و محتوای خاکستر کم تری داشته ولی دانسیته بالاتری دارد.

همان طور که اشاره شد، کک سوزنی برای تولید الکترودهای گرافیتی صنایع فولاد به کار می رود. مشخصات کک سوزنی که برای تولید الکترودهای گرافیتی به کار می رود در جدول ۱ ارائه شده است.

شرایط تولید

به طور کلی خوراکی که برای تولید کک اسفنجی مورد استفاده قرار می گیرد باقیمانده برج تقطیر در خلا است. این در حالی است که برای تولید کک سوزنی از هر خوراکی نمی توان استفاده کرد.

خوراک مورد استفاده در واحدهای کک سازی تاخیری برای تولید کک سوزنی می بایست شامل محتوای آروماتیکی بالایی باشد. معمولا از جریانات پالایشگاهی زیر برای تولید کک سوزنی استفاده می شود:

۱. نفت چرخشی واحد های کراکینگ بستر سیال  (FCC (Slurry Oil

۲. جریان آروماتیکی استخراج شده از واحدهای روغن سازی

۳. نفت تار تولیدی در واحدهای کراکینگ با بخار

مشخصات خوراک نفتی برای تولید کک سوزنی در جدول ۲ ارائه شده است:

انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

در ایران هر سه جریان فرآیندی فوق الذکر موجود است. نکته قابل تامل آن است که مشخصات جریان های موجود می بایست منطبق بر شرایط جدول ۲ باشد.

برای مثال در خصوص نفت چرخشی واحدهای کراکینگ کاتالیستی، خوراک واحد FCC پالایشگاه آبادان ۲.۵% وزنی و خوراک واحد RFCC پالایشگاه اراک ۱% گوگرد دارد؛

در نتیجه  نفت چرخشی این واحدها به طور مستقیم نمی تواند به عنوان خوراک واحدهای کک سازی تاخیری جهت تولید کک سوزنی مورد استفاده قرار گیرد؛ زیرا میزان گوگرد مجاز در خوراک می بایست کم تر از ۰.۵% وزنی باشد.

در حال حاضر در پالایشگاه آبادان ۲۷۰۰ بشکه در روز و در پالایشگاه اراک ۱۰۰۰۰ بشکه در روز نفت دوغابی تولید می شود.

در صورتی که نفت دوغابی تولید شده در واحدهای کراکینگ کاتالیستی این دو پالایشگاه تحت عملیات گوگردزدایی قرار گیرد با لحاظ شرایطی که در ادامه ارائه می شود، می توان از آن ها به عنوان خوراک واحدهای کک سازی تاخیری جهت تولید کک سوزنی استفاده کرد.

نفت دوغابی می بایست در فلش درام به دو جریان سبک و سنگین تفکیک شود. پس از عملیات فلش، ۱۰ تا ۱۵ درصد از خوراک، تبدیل به برش سنگین خروجی از پائین درام و ۸۵ تا ۹۰ درصد آن تبدیل به برش سبک خروجی از بالای درام می شود.

میزان کربن کنرادسون در جریان سبک نباید بیش از ۳% وزنی باشد.

پس از آن جریان سبک به واحد گوگردزدایی ارسال می شود و جریان خروجی از واحد گوگردزدایی با برش سنگین خروجی از فلش درام مخلوط شده و به عنوان خوراک واحد کک سازی تاخیری جهت تولید کک سوزنی مورد استفاده قرار می گیرد. (شکل ۲)

انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

در صورتی که بخواهیم از نفت دوغابی تولیدی در واحد RFCC پالایشگاه اراک به عنوان خوراک واحد کک سازی تاخیری استفاده کنیم می بایست این نکته را مد نظر قرار داد که میزان کربن کنرادسون در برش سبک خروجی از فلش درام کم تر از ۳% وزنی باشد.

در پایان خاطر نشان می سازد برای تصمیم گیری قطعی در خصوص این موضوع نیاز به ترکیبی از فعالیت های زیر می باشد:

  • شبیه سازی فرآیند
  • امکان سنجی فنی و اقتصادی
  • نمونه گیری و تست های آزمایشگاهی

انجام تست پایلوت (پایلوت بتواند در فشارهای بالاتر از فشار عملیاتی مورد نیاز جهت تولید کک اسفنجی کار کند و همچنین بتوان خوراک تصفیه شده مناسب برای پایلوت جهت تولید کک سوزنی فراهم شود)

مرکز مطالعات زنجیره ارزش معتقد است که تولید کک سوزنی حلقه ای از زنجیره تولید الکترود گرافیتی در کشور است. از طرف دیگر اهمیت، ضرورت و اولویت تامین پایدار الکترود گرافیت در زنجیره تولید صنعت فولاد بر کسی پوشیده نیست.

منتها تاکنون این مهم منجر به نتیجه نشده است و طی دهه ­های گذشته این محصول استراتژیک صد درصد وارداتی بوده است. این واقعیت با سیاست­ های کلان حوزه اقتصادی کشور قطع به یقین همراستا نیست.

وجود چنین گلوگاهی منجر به کاهش تاب­ آوری این صنعت شده است و در صورت عدم تامین این محصول کل زنجیره صنعت فولاد با مشکل جدی مواجه خواهد شد.

هر چند طرح احداث خط تولید الکترود گرافیتی در کشور در سال­ های گذشته برنامه ­ریزی شده است، منتها به دلایل متعدد این مهم منجر به نتیجه نشده است.

شاید دلیل اصلی آن را باید در مجری ­گری بخش دولتی دانست. با توجه به عدم توان و تمایل کافی و کاربردی در بخش­ های دولتی این مهم با رویکرد مناسبی مورد پی­گیری قرار نگرفته است.

از طرف دیگر این مهم را باید مد نظر داشت که با فرض طراحی و راه ­اندازی کامل خط تولید الکترود گرفیتی در کشور باید گفت که باز هم محدودیت دیگری در تامین کک سوزنی به عنوان خوراک مورد نیاز تولید الکترود گرافیتی در کشور باقی خواهد ماند

. لذا صرفا ماهیت گلوگاه تغییر پیدا می­ کند و از الکترود گرافیت به کک سوزنی ختم می ­شود!

انواع کک نفتی و بررسی فرایند تولید کک سوزنی

صنعت پالایش نفت کشور نیز با منطق سوخت محوری و نه سود محوری متاسفانه بلوغ لازم را جهت تولید کک سوزنی در کشور نداشته است.

صنعت پالایش نفت کشور مریضِ رو به موت است و این مهم نیز نشات گرفته از اجرای غلط سیاست­ های اصل ۴۴ و سیاست ­های حاکم در وزارت نفت است!

حال اگر بخواهیم راه حلی برای برون رفت از وضعیت موجود پیشنهاد داده شود به نظر می­ رسد نیاز است که موارد ذیل مورد توجه قرار گیرد:

  • ضرورت وجود یک نگرش سیستمی (جامع نگری و آینده نگری) و هماهنگ بین ذی­نفعان کلیدی (وزارت صمت، ایمیدرو، وزارت نفت و بخش های فعال در صنعت فولاد)
  • ضرورت مجری­گری بخش کاملا خصوصی جهت طراحی و راه­ اندازی واحد تولید الکترود گرافیتی در کشور (گویا این مهم نیز در دستور کار ایمیدرو است، امیدواریم که بخش کاملا خصوصی به عنوان مجری انتخاب شود.)
  • تجزیه و تحلیل فرایند تولید الکترود گرافیتی و طراحی یک مدل کسب و کار منطبق با شرایط کشور
  • معتقد بودن (باور داشتن) به این موضوع که تکنولوژی ساخت الکترود گرافیت به کشور داده نمی­ شود بلکه باید گرفته شود (در واقع ما نیازمند رفتاری بالغانه در تعامل با کشورهای صاحب فناوری جهت اخذ/جذب فناوری هستیم)
  • لزوم ورود اجرایی و فعال وزارت نفت و شرکت ملی پالایش و پخش جهت تولید کک سوزنی مورد نیاز تولید الکترود گرافیتی در کشور (در واقع باید خود را متولی بداند در واقع وزارت نفت متولی است و نه مجری!)

این مهم را باید در ذهن داشت که با توجه به اهمیت این موضوع، به نظر می­رسد که مجموعه­ های مختلفی در سال ­های گذشته در کشور هر یک از زاویه خود این موضوع را مورد بحث و بررسی قرار داده ­اند.

منتها به دلیل نبود اشرافیت این مجموعه ­ها از یک دیگر و نبود یک نخ تسبیح در راستای هم افزایی، این مهم منجر به نتیجه نشده است.

لذا طبیعی به نظر می ­رسد که هر گونه تجویز اجرایی جهت برون رفت از وضعیت موجود نیازمند تجزیه و تحلیل وضعیت کلیه ذی­ نفعان این مهم می ­باشد.

منبع: https://vcmstudy.ir/%D8%A8%D8%B1%D8%B1%D8%B3%DB%8C-%D8%B2%D9%86%D8%AC%DB%8C%D8%B1%D9%87-%D8%AA%D8%A7%D9%85%DB%8C%D9%86-%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%A7%DA%A9-%DA%A9%DA%A9-%D8%B3%D9%88%D8%B2%D9%86%DB%8C/