مسیر اقتصاد/ استفاده بیش از حد منابع نفتی در سال‌هاي اخیر، موجب افزایش مقادیر پسماندهاي پالایشی شده است. بنابراین به منظور حفظ محیط زیسـت، اسـتفاده از پسـماند پالایشـی و کـاهش مقادیر آن بسیار اهمیت دارد. البته تفاوت قیمت بین نفت سبک و نفت سنگین هم موجـب مـورد توجـه قـرار گرفتن تبدیل پسماند پالایشی به محصولات با ارزش شده است. پسماند پالایشی علاوه بر این‌که یـک مـاده مضر براي محیط زیست به شمار می‌آید، به یک هزینه گزاف براي انبار و نگهداري نیاز دارد. از این جهـت تبدیل آن به محصولاتی نظیر کک نفتی، ضروری و سودمند است[۱].
نقش اساسی کک نفتی کلسینه شده در صنایع فولاد و آلومینیوم
کک نفتی یکی از محصولات حاصل از پالایش نفت خام محسوب می‌شود. در واقع کک نفتی یک محصول فرعی حاصله از پالایش نفت خام است که عمدتاً از کربن تشکیل شده و دارای مقدار زیادی گوگرد و فلزات سنگین مانند نیکل و وانادیم است. کک نفتی کلسینه شده در صنایع آلومینیوم، آند سازی، صنایع فولاد، صنایع ریخته‌گری، حفاظت کاتدی و غیره کاربرد فراوان دارد.
در فرآیند تولید کک نفتی، ماده اولیه یعنی وکیوم باتوم پالایشگاهی، به مواد با ارزش‌تر نظیر کک نفتی و محصولات مایع همچون نفتا، گازوئیل و گاز مایع تبدیل می‌شود. مقدار نیاز فعلی صنعت آلومینیوم کشور به کک، سالانه ۲۰۰ هزار تن است که در حال حاضر بخش زیادی از آن از طریق واردات تأمین می‌شود و با توجه به رشد تولید آلومینیوم در کشور، نیاز به کک نیز در حال افزایش است.
در صنعت فولاد که تولید آن در حال حاضر حدود ۱۵ میلیون تن در سال است، سالانه به حدود ۴۵ هزار تن کک سبز نیاز است که این رقم برای افق ۱۴۰۴ که ظرفیت تولید فولاد ۵۵ میلیون تن پیش‌بینی شده، حدود ۱۳۵ هزار تن در سال خواهد شد. باید توجه کرد که با تولید این ماده در کشور، از خروج سالانه نزدیک به ۱۰۰ میلیون دلار ارز از کشور جلوگیری خواهد شد[۲].
انواع فرآیند‌های تولید کک نفتی
کک‌سازي فرآیندي متشکل از مراحل تجزیه حرارتی[۳]، پلیمریزاسیون[۴] و چگالش[۵] است که در آن پسماندهاي سنگین نفتی به انواع گازها، مایعات و مـاده جامد با درصد بالاي کربن به نام کک نفتی[۶] تبدیل می‌شود. عمدتاً فرآیند کک‌سازي به دو صورت زیر انجام می‌شود:
- کک‌سازي تأخیري
- کک‌سازي در بستر سیال
فرآیند تولید کک‌سازي تأخیري و کاربردهای آن در صنایع
یکی از مهم‌ترین روش‌هاي تولید کک نفتی روش کک‌سازي تأخیري است. کک‌سازي تأخیري فرآیندي نیمه‌پیوسته به شمار می‌رود[۷]. نماي کلی فرآیند در شکل زیر[۸] آورده شده است.
تولید کک به مقدار زیاد یکی از مشکلات فرآیند کک‌سازي تأخیري محسوب می‌شود که باید از کک تولیـدي این فرآیند استفاده نمود. کک نفتی کلسـینه شـده[۹] بـراي سـاخت آنـد در تولیـد آلومینیـوم و محصـولات مختلف کربنی یا گرافیتی به کار می‌رود. ساختار فیزیکی و میزان خلـوص کـک نفتـی، کـاربرد آن را تعیـین می‌نماید. کک مورد نیاز براي ساخت این محصولات کربنی باید محتـوي مقـدار کـم مـواد معـدنی و گـوگرد باشد. اگر کک داراي گوگرد، خاکستر و وانادیوم زیاد باشد به عنوان سوخت مورد استفاده قرار مـی گیـرد[۱۰].
محصولات فرآیند کک‌سازی تأخیری بر اساس خوراک متفاوت است
محصولات فرآیند کک سازي تاخیري بر مبناي خوراك آن (ته‌مانده برج خلاء) عبارتند از:
- گاز: ترکیباتی شامل هیدروژن، هیدروژن‌سولفید، پنتان و هیدروکربن‌هاي سبک‌تر است.
- محصولات تقطیر میانی: این محصول شامل نفتا و گازوئیل است.
- کک سبز: کک نفتی خام (کلسینه نشده) که داراي کیفیتی مناسب باشد.
هدف واحدهاي کک‌سازي تأخیري این است که بـازده کـک را کـاهش و کیفیـت آن را افـزایش دهنـد و تـا آن‌جایی که ممکن است محصولات با ارزش تقطیر شده به دست آورند.
فرآیند کک‌سازی بستر سیال برای فرآوری خوراک‌های سنگین مناسب است
فرآیند کک‌سازي بستر سیال، فرآیند پیوسته‌اي است که براي فرآوري خوراك‌هاي سـنگین مناسـب اسـت. خوراك سنگین به درون راکتور با بستر سیال کک داغ پاشیده شده و تجزیه می‌گردد، این بستر امکان انجـام واکنش‌هاي تولید کک را در دماهاي بالاتر و زمان‌هاي مجاورت کوتـاه‌تـر در مقایسـه بـا فرآینـد کـک‌سـازي تأخیري امکان‌پذیر می‌کند[۱۱].
بنابراین با توجه به تفاوت قیمت بین نفت سبک و سنگین، مضر بودن پسماند‌های پالایشی براي محیط زیست و هزینه گزاف انبار و نگهداري محصولات سنگین حاصل از نفت خام از یکسو و از سوی دیگر برنامه‌های توسعه‌ای حاکی از افزایش تولید آلومینیوم و فولاد در کشور به منظور تأمین امنیت زنجیره تأمین آن، اجرای طرح‌های ارتقاء کمیت و کیفیت پالایشگاه‌های کشور به منظور تولید کک سوزنی و اسفجی ضروری است.
پی‌نوشت:
[۱] Sawarkar A.N., Pandit A.B., Joshi J.B., “Studies in coking of Arabian mix vacuum residue”. Chemical Engineering Research and Design, Vol.85, 2007, pp 481–۴۹۱.
[۲] سازمــان توسعـه و نوســـازی معادن و صنایع معدنی ایران، (IMIDRO)
[۳] Thermal decomposition
[۴] Polymerization
[۵] Condensation
[۶] Petroleum coke
[۷] Ibrahim H.A., “Characterisation and thermal treatment of Syrian petcoke fines”. American
V-king Scientific Publishing, 2014.
[۸] Sawarkar A.N., Pandit A.B., Samant S.D., Joshi J.B., “Petroleum residue upgrading via delayed coking: A Review”. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol.85, 2007, pp 1–۲۴.
[۹] Calcined coke
[۱۰] Sawarkar A.N., Pandit A.B., Samant S.D., Joshi J.B., “Petroleum residue upgrading via delayed coking: A Review”. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol.85, 2007, pp 1–۲۴.
[۱۱] کامران قاسم زاده، جعفرصادق مقدس، طاهر یوسفی امیري، «تولید آزمایشگاهی و ارزیابی کیفی کک نفتی حاصل از پسماندهاي برج تقطیر مجتمع پتروشیمی تبریز»، فصلنامه فرآیند نو، ۱۳۸۷ ،شماره ۱۶ ،ص ۴۲ – ۳۵.
انتهای پیام/ انرژی
