کلسیناسیون کک نفتی  از طریق کوره های حرارتی  ( دوّار )

Rotary hearth calcining of Petroleum Coke  

توسط ویلیام .ف. باراکلوگ

مقاله: بررسی روشهای تولید کک تکلیس شده

فرآیند کلسینه کردن ( کربونیزاسیون ، کلسیناسیون )

کک نفتی معمولا از باقیمانده ی مواد حاصل از کرکینگ و فرآیند تقطیر نفت در پالایشگاه ها حاصل میشود. این مواد باقیمانده طی فرآیندی ( در کوره های حرارتی )  با حرارت بیشتر و خردایش در کوره تبدیل به کک کلسینه میگردد .کک کلسینه کاربرد و مصارف متعددی دارد که متداولترین آن بعنوان سوخت جامد در بویلر های نیروگاه های برقی و کوره های سیمانی مصرف میشود. همچنین برای تولید بلوک های آند و کاتد در صنعت ذوب آلومینیوم و تولید الکترود برای فولاد سازی بکار میرود .

فرآیند کلسینه شدن شامل: خشک کردن رطوبت درون کک که بدنبال تخریب هیدروکربن های باقیمانده در کک خام صورت میپذیرد و در نهایتا کک کوچک و بسیار متراکم تولید میگردد و باعث میشود که کک خصوصیات الکتریکی مطلوب که مناسب برای تولید آند و الکترود است را بدست بیاورد.

انواع کوره های حرارتی جهت انجام فرآیند کلسیناسیون

1-کوره حرارتی شفت : .(Shaft Furnace)

 2- کوره دوّار سیلندری : ( Rotary Kiln ).

3-کوره دوّار حرارتی : (Rotary Hearth  ).

کوره شفت  (Shaft Furnace  )

این متد از قدیمی ترین روشهای کلسینه کردن کک میباشد و در کل چین از این روش استفاده میگردد. از این متد صد ها سال برای تولید کک کلسینه مورد استفاده گرفته است. مواد اولیه ( کک خام ) از  بالای کوره وارد شده و بوسیله نیروی جاذبه به قسمت تخلیه که در پایین کوره قرار دارد جریان مییابد. برای کلسینه نمودن کک، گازهای پر حرارت در جهت مخالف کک در دود کشهای عمودی جداگانه جریان دارد . حرارت از طریق انتقال از دیواره دودکش بداخل کوره کک میرود و بدلیل نرخ حرارتی کند در این متد، کوره به بخش های کوچکی تقسیم میگردد که باعث محدود شدن جریان حرارت در دیوار دودکش و بین بخشها میشود و کک بمدت 48 ساعت در کوره میماند.

( شکل Fig 1 )

کوره دوّار ( Rotary kiln )

کوره دوّار، یک سیلندر طولانی و دوّار افقی با پوشش داخلی نسوز میباشد. کک از یک انتها وارد میشود و در میان کوره به انتهای دیگر منتقل میشود. کوره بطرف پایین و در محل انتهای تخلیه زاویه دار است که به حرکت و جابجایی کک کمک میکند. سوخت و هوا بداخل کوره در موقعیت های مختلفی تزریق میشود که موجب رهاسازی مواد فرار در کک میگردد.

کک به داخل کوره منتقل و در اثر تماس با گازهای داغ که در جهت عکس جریان کک حرکت دارد، باعث سهولت در انتقال حرارت به ذرات کک میشود و همچنین کمک به شکسته شدن کک به قطعات کوچکتری مینماید ولی گرد و خاک بیشتری تولید نموده که یا داخل کوره میسوزند یا به سمت گازهای خروجی هدایت میگردند که نهایتا در قسمت دیگری ( که پس از حرارت نامیده میشود ) میسوزد (شکل2).

 کوره دوّار حرارتی  ( Rotary hearth )  

اولین بار این متد در سال 1960 توسط شرکت وایز - کول ( Wise Coal Company )  و ماراتن اویل (Marathon Oil  ) معرفی گردید. این دو شرکت فرآیند دوّار حرارت؛ فرآیند ماراتن – وایز ( Marathon-Wise Process )  را به همراه شرکت کوره سالم ( .Salem Furnace Co ) که اکنون بخشی از شرکت تنووا  (Tenova Inc.  ) را در اختیار دارد، برای کلسینه کردن ذغال و کک نفتی خودشان را توسعه دادند، به این ترتیب که یونیتی با قطر 8 متر بصورت در مقیاس آزمایشی و در شرکت راک اسپرینگ وایومینگ آمریکا (Rock Spring, Wyoming, USA ) را ساختند که برای آزمایش کلسیناسیون ذغال سنگ و کک نفتی استفاده میگردید. این فرآیند ( ماراتن – وایز ) در سال 1967 توسعه و تکمیل گردیده و حق ثبت اختراع توسط آن شرکت اخذ گردید. کل این فرآیند توسط شرکت تکینت ( Techint ) بدست آمد و در حال حاضر در اختیار شرکت  تنووا ( TENOVA )  بعنوان بخشی از شرکت  کوره سالم که در اواخر سال 1990 در هم ادغام گردیدند وجود دارد. ده ها واحد از این یونیت ها در سرتاسر جهان ساخته شده که از جمله ی آنها 5 یونیت در آمریکای شمالی احداث که هم برای صنایع ذغال سنگ و هم برای صنایع کک نفتی مورد استفاده قرار میگیرد. از  این واحدها برای تولید مواد اشتعال زا با کیفیت بالا و استخراج مواد کربنی از زیر مجموعه ذغالهای قیری و کک  گرید آندی و کک سوزنی استفاده میگردد.

دو واحد از جدیدترین یونیت های دوّار حرارتی با هدف تولید کک گرید آندی و کک گرید ویژه کک نفتی ساخته شده است. این واحدها در اوایل 2015 راه اندازی و شروع به تولید تجاری نموده اند. اپراتور و گرداننده ی کارخانه، این نوع کوره دوّار حرارتی را که دارای تکنولوژی کلسینه کردن بود، از میان گزینه های دیگری که سالها در همان منطقه ( شکل3 ) فعال و موفق عمل مینمود انتخاب کرد.