طرح تولید کک نفتی سبز

کک نفتی ماده جامد نهایی غنی از کربن است که از فرایند پالایش نفت حاصل می‌شود و گروهی از سوخت‌ها بشمار می‌آید که به عنوان کک‌ها شناخته می‌شوند. کک نفتی به‌طور خاص از یک فرایند نهایی کراکینگ حاصل می‌شود که از فرایندهای مهندسی شیمی بشمار می‌آید و هیدروکربن‌های زنجیره‌ای نفت را در بخشی بنام واحد کوکر، به زنجیره‌های کوتاه‌تر تقسیم می‌کند. عبارت دیگر، کک نفتی محصول کربونازیسیون برش‌های سنگین هیدروکربنی نفت با دمای جوش بالا است. همچنین در فرایند تولید نفت خام مصنوعی از بیتومن استخراج شده از ماسه‌های نفتی کانادا و میدان نفتی اورینوکوی ونزوئلا نیز کک نفتی تولید می‌شود.
کک نفتی میزان ارزش حرارتی بالاتری نسبت به کک متالورژی دارد. میزان خاکستر آن کمتر است. به علت شرایط بسیار شدید حرارتی که کک نفتی در آن تولید می شود، میزان بسیار کمی ماده فرار سوختنی دارد، در نتیجه این کک به علت میزان کم ماده فرار، بسیار سخت در حالت سوختن قرار می گیرد. کک نفتی به دست آمده که تکلیس نشده باشد، کک سبز نیز نامیده می­شود و بیشتر به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. در نهایت کک خام به کک کلسینه شده تبدیل می شود که دارای میزان کربن تثبیت شده بالا، خاکستر کم و گوگرد بسیار کم است.

به هر حال با انجام فرایندهای بر روی این هیدروکربنها می توان آنها را به فرآورده هایی که از لحاظ صنعتی ارزشمند هستند تبدیل نمود. از جمله فرایندهای کک سازی می توان به روش های تاخیری ، فلکسی و بستر سیال اشاره نمود. طی این فرایندها ضمن اینکه مایع ارزشمندی تولید میشود ترکیبی جامد ، سیاه رنگ و غنی از کربن، تحت عنوان پترولیوم کک نیز باقی می ماند.

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.
کک نفتی برای تولید آند در کارخانه‌های شمش آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد به‌طوری‌که برای هر تن شمش این فلز حدود ۵۰۰کیلوگرم کک نفتی (کلسینه) نیاز است. کارخانه‌های تولید آلومینیوم کشور در حال حاضر سالانه بیش از ۷۰میلیون دلار صرف واردات این ماده می‌کنند. علاوه بر آن در تولید فولاد خام به روش قوس الکتریکی،‌ کک نفتی برای تولید الکترود گرافیتی استفاده می‌شود. همچنین در فرآیند تولید تیتانیوم و حتی سیمان، کک نفتی استفاده می‌شود که در مجموع ۱۰۰میلیون دلار ارز از کشور برای واردات کک نفتی خارج می‌شود و حال با راه‌اندازی واحد صنعتی تولید کک نفتی در ایران انتظار می‌رود کک نفتی مورد نیاز صنایع آلومینیوم از این واحد تامین شود.

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
کک نفتی به همراه الکترود گرافیتی از مواد مورد نیاز برای صنعت فولاد است

عمده کاربردهای کک نفتی عبارتند از:

مصارف سوختی
صنعت فولادسازی
سیلیکون کاربید
صنایع برقی
پوشش عایق در کوره
صنایع آلومینیوم

انواع کک های نفتی عبارتند از :

1. کک نفتی سبز (کک نفتی خام)

کک سازی فرایندی متشکل از مراحل تجزیه حرارتی، پلیمریزاسیون و کندانسیون است که در آن ته مانده های سنگین نفتی (Petroleum Residue) به انواع گازها، مایعات و ماده جامد با درصد بالای کربن، به نام کک نفتی تبدیل می شود. کک نفتی به دست آمده، که تکلیس نشده باشد، کک سبز (کک نفتی خام) نیز نامیده می شود. بر اساس خوراک اولیه، کک های گوناگونی به دست می آید که عمدتاٌ به سه نوع: دانه ای (Shot Coke)، اسفنجی (Sponge Coke) و سوزنی (Needle Coke) تقسیم بندی می شوند. ساختار فیزیکی و میزان خلوص کک نفتی کاربرد آن را تعیین می نماید
کک ماده جامد و دیرگدازی است که از زغال سنگ، قیر، بازمانده ها و پسماندهی نفتی و سایر مواد کربنی پس از عمل کربنی کردن باقی می‌ماند. مواد تشکیل دهندۀ کک نفتی، رزینها، آسفالتها و آروماتیکها هستند. کک ها و همچنین کک نفتی سبز مرغوب باید دارای گوگرد کم، خاکستر و فلزات اندک، هدایت الکتریکی زیاد و ضریب انبساط حرارتی کم باشد.

2. کک نفتی گرافیتی (گرافیت پترولیوم کک)

کک نفتی گرافیتی با انجام عملیات سولفورزدایی بر روی کک نفتی کلسینه تولید میشود. میتوان گفت یکی از مهمترین فاکتورها در این محصول، میزان سولفور موجود در آن است. در کک نفتی گرافیتی مقدار سولفور از۰.۰۳% تا ۰.۰۵% متغیر است. به این نوع کک در اصطلاح پترولیوم کک کم سولفور نیز گفته میشود. عمده مصرف کک نفتی گرافیته در صنایع ریخته گری چدنی، افزودنی به عنوان کربن ده، صنایع لاستیک و پلاستیک میباشد.

3. کک نفتی کلسینه شده

کک نفتی یک محصول فرعی حاصل از پالایش نفت خام است که ماده اصلی تشکیل دهنده آن کربن می باشد و دارای مقدار زیادی گوگرد و فلزات سنگین مانند نیکل و وانادیم است. کک نفتی کلسینه شده از طریق انجام عملیات کلسینه کردن بر روی کک خام بدست می آید. در طی این فرایند، بخشی از مواد فرار و رطوبت موجود در کک خام از ماده خارج شده و در نتیجه درصد وزنی کربن افزایش می یابد.کک نفتی کلسینه شده در صنایع آلومینیوم، آند سازی، صنایع فولاد، صنایع ریخته گری، حفاظت کاتدی و… کاربرد فراوان دارد. به این محصول در اصطلاح پترولیوم کک پر سولفور نیز گفته می شود.
این نوع کک از محصولات جانبی تقطیر نفت خام می باشد که در انتهای برج تقطیر بدست می آید. در نهایت طی فرایند تولید، کک خام به کک کلسینه شده تبدیل می شود که دارای میزان کربن تثبیت شده بالا و خاکستری کم و گوگرد بسیار کم است.کک نفتی مقدار ارزش حرارتی بالاتری نسبت به کک متالورژی دارد و ضریب جذب کک نفتی بسیار بیشتر از کک متالورژی است (حدود ۴۰ درصد). مقدار خاکستر آن نیز کمتر است. به علت شرایط حرارتی بسیار بالایی که کک نفتی در آن تولید می شود، مقدار بسیار کمی ماده فرار سوختنی دارد. در نتیجه این کک به علت مقدار کم ماده فرار، به سختی در حالت سوختن قرار می گیرد.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید کک نفتی سبز

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطه شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
کد آیسیک انواع کک نفتی 2320312455
کد ایسیک کک نفتی خام 2320412456
کد آیسیک کک نفتی کلسینه شده 2320412457

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید کک نفتی سبز

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
کد تعرفه گمرکی تولید کک نفتی سبز 27131100 و 27131200 میباشد.

فرآیند تولید کک های نفتی

کک سازی فرایندی متشکل از مراحل تجزیه حرارتی، پلیمریزاسیون و کندانسیون است که در آن ته مانده های سنگین نفتی (Petroleum Residue) به انواع گازها، مایعات و ماده جامد با درصد بالای کربن، به نام کک نفتی تبدیل می شود. کک نفتی به دست آمده، که تکلیس نشده باشد، کک سبز نیز نامیده می شود. بر اساس خوراک اولیه، کک های گوناگونی به دست می آید که عمدتا به سه نوع: دانه ای (Shot Coke)، اسفنجی (Sponge Coke) و سوزنی (Needle Coke) تقسیم بندی می شوند. ساختار فیزیکی و میزان خلوص کک نفتی کاربرد آن را تعیین می نماید[۱]. در این مقاله به بررسی کک نفتی و میزان تولید آن در جهان پرداخته شده و به دنبال آن انواع کک نفتی و کاربردهای آن در صنایع گوناگون آورده شده است. با توجه به بررسی انجام شده، افزایش روزافزون تقاضای نفت، تولید زیاد مواد سنگین نفتی در کشور، مشکلات نگهداری ته مانده های سنگین نفتی، آلودگی ناشی از آنها، وارداتی بودن کک نفتی و اکثر فراورده های مورد نیاز آن در کشور سرمایه گذاری در جهت راه اندازی واحد کک سازی تاخیری در کشور ضروری به نظر می رسد. لازم به ذکر است در ادامه این گزارش در بخش دوم به بررسی جزئیات فرایند کک سازی تاخیری و پارامترهای طراحی فرایند پرداخته خواهد شد و در بخش سوم نیز واکنش های شیمیایی، که در حین فرایند کک سازی صورت می گیرند، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
طرح کلی فرایند به این صورت است که ته مانده های سنگین برج خلاء به کوره تزریق شده و تا دمای ۴۸۰ حرارت داده می شوند. خروجی این کوره به برج های کک ساز با محدوده دمایی ۴۶۶-۴۹۰ فشار psi 35 فرستاده می شوند. در این برج ها فرایند کراکینگ انجام شده و محصولات سبک از بالا و کک تولیدی پس از اتمام فرایند از پایین برج استخراج می گردد. دمای تولید کک، میزان کک شوندگی و محتوای گوگرد و خاکستر کک بسته به نوع خوراک متفاوت خواهد بود کک نفتی فوق به همین شکل قابل استفاده نبوده و در مرحله بعد میبایست کلسینه گردد.

بررسی بازار جهانی کک نفتی 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 مذکور 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 ، پنج درصد در صنعت فولاد و بقیه در سایر صنایع است.
طرح تولید پترولیوم کک به عنوان یکی از طرح های دانش بنیان کشور است که با هدف دستیابی به فناوری مربوطه و به منظور تامین بخش مهمی از نیاز صنایع تولید آلومینیوم و فولاد کشور اجرا شده است.
تولید کک از مواد سنگین نفتی روشی است که برای نخستین بار در کشور با اتکا به فناوری بومی انجام می شود. در این طرح میزان گوگرد و فلزات سنگین در خوراک واحد کک سازی که تاثیر اساسی در کیفیت محصول نهایی دارند با تدابیر ویژه به صورت مناسبی حل شده است.
در فرایند تولید کک نفتی، ماده اولیه (وکیوم باتوم پالایشگاهی)، به مواد با ارزش تر نظیر کک نفتی و محصولات مایع (نفتا ، گازوئیل ، LPG ) تبدیل می شود. نیاز فعلی صنعت آلومینیوم کشور به کک، سالانه 200 هزار تن است که در حال حاضر بخش زیادی از آن از طریق واردات تامین می شود و با توجه به رشد تولید آلومینیوم در کشور، نیاز به کک نیز افزایش خواهد یافت.
در صنعت فولاد که تولید آن در حال حاضر حدود 15 میلیون تن در سال است ، سالانه به حدود 45 هزار تن کک سبز نیاز است که این رقم برای افق 1404 که ظرفیت تولید فولاد 55 میلیون تن پیش بینی شده، حدود 135 هزار تن در سال است.
افزایش تولید آلومینیوم و فولاد در برنامه های توسعه کشور، نشان می دهد که توسعه بخشی از زنجیره تامین مواد در صنایع مهم کشور به شدت به کک نفتی وابسته است .
از طرفی با تولید این ماده در کشور از خروج سالانه نزدیک به 100 میلیون دلار ارز از کشور جلوگیری خواهد شد.

وضعیت واحد های فعال تولید کک نفتی سبز

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید کک نفتی سبز کشور به تفکیک استان آمده است .

وضعیت واردات و صادرات تولید کک نفتی سبز

نمودار واردات و صادرات تولید کک نفتی سبز در کشور به تفکیک سال در شکل زیر آمده است.

خلاصه بررسی فنی، مالی و بازار طرح تولید کک نفتی سبز

ظرفیت تولید سالیانه : 800 هزار تن
نرخ برابری دلار : 16000 تومان
مساحت زمین موردنیاز : 65000 مترمربع
زیربنای کل : 32000 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : 245 نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : 380 میلیارد تومان
ارزش ماشين آلات و تجهيزات : 250 میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی : 37 درصد

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: