کک سازی چیست؟
کک و فرآیند کک سازی
در این مقاله به چگونگی فرایند کک سازی می پردازیم. کک (coke) یک سوخت جامد با عیار کربن بالا است که درنتیجه تقطیر آرام زغال‌سنگ به وجود می‌آید. از کک با عیار کربن ۸۰ تا ۹۰ به‌عنوان سوخت و جایگزینی برای زغال‌سنگ استفاده می‌شود.
کک در فرآیند احیا آهن به روش غیرمستقیم عاملی است که اکسیژن را از اکسیدآهن جدا می‌کند. این ماده سوختنی را عامل احیاء کننده می‌نامند و کلیه‌ی واکنش‌های کوره بلند در درجه حرارت‌های بالا براثر سوختن کک اتفاق می‌افتد.
واحد تولیدات کک و مواد شیمیایی
مهم‌ترین وظيفه واحد تولیدات كك و مواد شیمیایی در فرآیند احیا غیرمستقیم فولاد، تولید عنصر كك به‌عنوان احیاء كننده اصلی و تأمین‌کننده انرژی حرارتی در کوره بلند است.
همچنین در این واحد گاز کک و سایر عناصر شیمیایی موجود در زغال‌سنگ نظیر گوگرد و فسفر که به‌نوعی در احیای فولاد اختلال ایجاد می‌کنند و برخی از آن‌ها در سایر بخش‌های تولید آهن و فولاد موردنیاز است، تولید و فرآوری می‌شود.
آشنایی با فرایند کک سازی
واحد کک سازی و مواد شیمیایی به‌طورکلی شامل سه زیرمجموعه اصلی است که شاخه‌ی مواد شیمیایی آن خود به ۴ زیرشاخه فرعی تقسیم می‌شود:
- کارگاه زغال
- کارگاه زغال
- کارگاه مواد شیمیایی
- بخش بازیابی مواد
- بخش اسید سولفوریک
- پالایش بنزول
- بخش انرژی بیوشیمی
کارگاه زغال
وظیفه‌ی كارگاه زغال دریافت زغال‌سنگ به‌وسیله‌ی واگن‌های ریلی و یا کامیون‌ها از معادن و همچنین ذخیره و آماده‌سازی زغال‌سنگ به‌منظور شـارژ باتری‌های كك سـازی است. تجهیزات مورداستفاده در این کارگاه به عبارت زیر است:
- تجهیزات انباشت و برداشت زغال
- خـردكـن
- مخلوط کننده
- سیلوهای ذخیره‌سازی
در ابتدای این کارگاه واگن‌های زغال‌سنگ به‌وسیله‌ی واگن برگردان از واگن‌ها خالی شده و به داخل بونکر زغال که زیر واگن برگردان قرار می‌گیرد منتقل می‌شود.
سپس زغال‌سنگ‌های ریخته شده در بونکر به‌وسیله نوار نقاله موجود در زیر بونکرها به سمت دستگاه جداکننده مغناطیسی هدایت می‌شود. جداکننده مغناطیسی وظیفه‌ی جدا کردن قطعات فلزی که ممکن است در زغال‌سنگ وجود داشته باشد را به عهده دارد.
پس از جداسازی مغناطیسی، زغال‌سنگ را به‌وسیله‌ی دستگاه آسیاب خردکرده و توسط نوار نقاله به سیلوهای ذخیره‌سازی (که برای جلوگیری از حریق زغال‌سنگ دمای آن‌ها نباید از ۶۰ درجه سانتی‌گراد تجاوز کند) منتقل می‌کنند.
در انتها زغال‌سنگ‌های چند معدن مختلف به‌منظور رساندن آن‌ها به مشخصات مناسب باهم ترکیب شده و به‌وسیله‌ی آسیاب‌های چکشی به ذرات صفر تا سه میلی‌متر خرد، مخلوط و رطوبت دهی شده و روانه برج زغال می‌شوند.
کارگاه کک
در کارگاه کک سلول‌های کک سازی با زغال‌سنگ آماده‌شده در برج زغال شارژ و طی پنج مرحله در مدت‌زمان معینی با درجه حرارت ۱۰۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و در شرایط عدم وجود هوا به کک تبدیل می‌شود . این ۵ مرحله به شرح زیر است:
- تا دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد رطوبت موجود در زغال‌سنگ تبخیر می‌شود
- دمای ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد، مرحله خروج هیدروکربن‌ها
- ۳۵۰ تا ۴۸۰ درجه سانتی‌گراد، تبدیل توده زغال به حالت خمیری
- ۴۸۰ تا ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد، مرحله تبدیل توده خمیری به نیمه کک
- ۴۸۰ تا ۱۰۰۰درجه سانتی‌گراد، مرحله تبدیل توده نیمه کک به حالت کک جامد
باتری‌های کک ساز شامل یک مکعب مستطیل است که درون آن توسط دیواره‌های عرضی به واحدهای کوچک‌تر که سلول نام دارد تقسیم شده است.
هر سلول از دو طرف توسط سلول‌های گرمایی (که توسط گاز کک تصفیه‌شده گرم می‌شوند) احاطه شده است و حرارت موردنیاز برای تبدیل زغال‌سنگ به کک را تأمین می‌کند.
در انتهای این مرحله زغال‌سنگ ورودی به باتری‌های کک سازی به کک و گاز کک تبدیل می‌شود تا کک‌های تولیدی جهت استفاده در کوره بلند و واحد آگلومراسیون مورداستفاده قرار گیرد و گاز کک هم به واحد پالایش و بازیابی مواد شیمیایی ارسال می‌شود.
کارگاه بازیابی و پالایش مواد
گاز کک تولیدشده در واحد قبل به بخش بازیابی مواد شیمیائی فرستاده‌شده و در این بخش مواد شیمیائی موجود در آن با روش‌های مخصوص از آن جداسازی می‌شوند.
گاز کک به دلیل ارزش حرارتی بالا (حدود ۴۰۰۰ کیلوکالری بر مترمکعب) و ارزش شیمیایی حائز اهمیت بالایی است. بطوریکه قبل از تصفیه شدن، در گاز کک خام مواد شیمیائی باارزش زیر وجود دارد:
- قطران
- آمونیاک
- هیدروکربن‌های بنزولی
- هیدروژن سولفوره
- نفتالین
- اسید سیانیدریک
وظیفه اصلی كارگاه بازیابی مواد، تصفیه اولیه گاز كك به‌منظور استفاده در پروسه تولید کک و تأمین انرژی سایر واحدها است. در این واحد مواد شیمیایی باارزش از گاز کک جداسازی شده و برای تصفیه نهایی این گاز را به كارگاه تولید اسیدسولفوریک می‌فرستند.
كارگاه پالایش بنزول
كارگاه پالایش بنزول به سه قسمت پالایش بنزول خام، پالایش قطران و تولید فنل تقسیم می‌شود. وظیفه‌ی هرکدام به شرح زیر است:
پالایش بنزول خام: بنزول خام دریافتی از كارگاه بازیابی مواد را به محصولات بنزنی مانند بنزن، تولوئن، گسیلن و سولونت تبدیل می‌کند.
پالایش قطران: قطران دریافتی از كارگاه بازیابی مواد را به قطران جهت فرآورده‌های نسوز دولومیتی و روغن جاذب تبدیل می‌کند.
تولید فنل: فنلات سدیم را از کارگاه بازیابی مواد دریافت نموده و به فنل تبدیل می‌کند.
كارگاه اسیدسولفوریک
وظیفه این كارگاه تولید اسیدسولفوریک به‌وسیله‌ی كاتالیزور پنتااكسید وانادیوم و تصفیه نهایی گاز كك است که اسیدسولفوریک تولیدی حاصل جداسازی هیدروژن سولفـوره از گـاز كك می‌باشد.
گاز کک تصفیه‌شده در انتهای این پروسه را در باتری‌های واحد کک سازی، نیروگاه کارخانه، کوره‌های واحد نورد، تولیدات نسوز و واحد آگلومراسیون استفاده می‌کنند.
كارگاه انرژی و بیوشیمی
در كارگاه انرژی و بیوشیمی، آب و بخارآب موردنیاز سایر واحدها تولید و تصفیه پس آب‌های صنعتی از فنل به روش بیوشیمیایی انجام می‌شود.
درنهایت باید گفت که اگرچه در تبدیل زغال‌سنگ به کک و پالایش گاز آن منافع زیادی وجود دارد، اما از ابعاد زیست‌محیطی (آلودگی هوا و مصرف بالای آب) در این فرآیند و در ادامه‌ی آن (کوره‌ی بلند) معایب بسیاری نهفته است.
http://www.foolad24.com/fa/Coking