گرافیت پر سولفور ( کک نفتی کلسینه شده ) همان کک نفتی خام است که در دمای ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه ی سانتی‌گراد تکلیس می شود. این کک، کک تکلیس شده نام دارد. کک کلسینه شده به طور گسترده به منظور گدازگری (ذوب و احیا) آلومینیوم در صنعت آلومینیوم، به عنوان عامل کربن ده در فولاد های با کربن بالا در ریخته گری، به عنوان یک پشت بند رسانا در محل استقرار الکترود و در تولید بسیاری از محصولات کربنی و گرافیتی به کار می رود.
نام صنعتی : کک نفتی کلسینه شده – گرافیت پر سولفور | Calcined Petroleum Coke – High-Sulfur Graphite
نام ها و انواع: کک نفتی کلسینه شده | کک کلسینه شده | گرافیت پر سولفور |
گرافیت پر سولفور چیست ؟
کک نفتی کلسینه شده که با نام گرافیت پر سولفور هم شناخته می‌شود ، از کک نفتی که معمولاً در یک کوره ی بوته ای دوار یا کوره ی دوار به منظور حذف رطوبت، حذف مواد فرار، افزایش چگالی ساختار کک، افزایش استحکام فیزیکی و افزایش هدایت الکتریکی ماده کلسینه می شود. (پخت در دما های بالا از ۱۲۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد صورت می گیرد.)
در نتیجه ی تکلیس، ماده ی کربنی سخت و چگالی (کک کلسینه شده) با مقدار هیدروژن کم و هدایت الکتریکی مناسب به نام گرافیت پر سولفور دست می آید. این خواص در کنار اجزای کم فلزی و خاکستر، کک نفتی تکلیس شده را به بهترین ماده ای که در حال حاضر برای ساخت آند ها در گدازگری آلومینا به آلومینیوم به کار می رود، بدل می کند.
کک نفتی کلسینه شده ساختار اسفنج مانندی دارد. این ساختار نقش مهمی در ساخت آند ها ایفا می کند. تخلخل ها به چسب اجازه می دهند تا از بین ذرات کک نفوذ کند و جامدی کربنی تشکیل دهد که از طریق آن گدازگر های آلومینیومی الکتریسیته را به ظرف های گدازگری (ذوب و احیا) هدایت می کنند.
در حال حاضر، هیچ جایگزین تجاری شناخته شده ای برای کک کلسینه شده به منظور تولید و به کارگیری آند های گدازگر آلومینیومی وجود ندارد.
گرافیت پر سولفور ماده ی خام اصلی مورد نیاز برای تولید آند های کربنی مورد استفاده در فرآیند ذوب آلومنیوم به شمار می رود.
کک سبز (کک خام) محصول واحد کک‌سازی در پالایش نفت خام است و باید حاوی مقدار کمی فلز باشد تا بتوان از آن به عنوان ماده ی آندی استفاده کرد.
کیفیت گرافیت پر سولفور نقشی حیاتی در کیفیت نهایی و عملکرد آند ها ایفا می کند. این مسئله در قیمت تولید فلز و خلوص نهایی فلز نیز موثر است.
انواع کک نفتی کلسینه شده کدامند ؟
گرافیت پر سولفور به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. این محصول با توجه به کاربردی که مورد نظر می‌باشد دارای دانه بندی و آنالیز متفاوت می‌باشد. از موارد مهمی که به آنها باید توجه کرد موارد زیر است .
- F.C : میزان کربن موجود ( Fixed Carbon )
- Ash : خاکستر
- Sulfur : سولفور
- V.M : مواد فرار ( Volatile matter )
- Moisture : رطوبت
- Size : دانه بندی
ویژگی های گرافیت پر سولفور ، خواص مد نظر کک نفتی کلسینه شده
ماده ی فرار (VM) در کک خام نفتی مانع از به کارگیری این کک در ساخت آند های کربنی با چگالی، استحکام و هدایت الکتریکی مناسب می شود. امکان تهیه ی اجسام کوچک کربنی برای برخی کاربرد ها از کک خام وجود دارد، اما این اتفاق تنها در صورت دقت بالا و نرخ حرارتی کم ممکن خواهد بود.
بنابراین، بیشتر کاربرد های گرافیت پر سولفور ، جدا از کاربرد های سوختی و گازی سازی (تبدیل کردن به گاز)، نیازمند کلسینه کردن کک خام به منظور بهبود خواص آن هستند.
از جمله تغییراتی که در خواص فیزیکی و شیمیایی کک نفتی در حین تکلیس رخ می دهد، می توان به کاهش ماده ی فرار، کاهش هیدروژن، کاهش اندک سولفور، کاهش مقاومت الکتریکی، کاهش واکنش پذیری هوا و دی اکسید کربن، کاهش فاصله ی بین لایه ای، افزایش چگالی، افزایش ضخامت کریستالی و افزایش اجزای فلزی (غلظت آن ها با توجه به حذف مواد فرار بیشتر می شود) اشاره کرد.
سولفور و فلزات؛ V، Ni، Si، Fe، Ca، Na
سولفور و اجزای فلزی با روش های XRF یا ICP به منظور حصول اطمینان از تطبیق مقدار آن ها در ماده ی خام و محصول تکلیس شده با GLC و مقدار مد نظر خریدار اندازه گیری می شوند.
در ذوب آلومینیوم، هرگونه مقدار اضافی فلزات در گرافیت پر سولفور به آلومینیوم انتقال می یابد، چرا که کک کلسینه شده (آند کربنی) در طی فرآیند مصرف می شود. برخی انواع آلومینیوم تنها به مقادیر کمی از فلزات خاص بسته به کاربرد مد نظر نیاز دارند.
سولفور و برخی فلزات همچنین می توانند بر واکنش پذیری هوا و دی اکسید کربن در کک نفتی کلسینه شده ، همان طور که پیشتر هم اشاره شد، اثر بگذارند.
فلزات در کک خام با توجه به تبخیر مواد فرار، هیدروژن، سولفور و نیتروژن در فرآیند تکلیس افزایش می یابند. در تکلیس تا دمای ۱۳۵۰ درجه‌ی سانتی گراد، معمولاً مقداری سولفور زدایی (۱۰ تا ۱۵ درصد) انجام می پذیرد. در کک هایی که سولفور بیشتری داشته باشند می تواند سولفور زدایی بیشتری نیز (بیشتر از ۱۵ درصد) رخ دهد.
همچنین کک هایی که سولفور کمی داشته باشند ممکن است تا دمای ۱۴۰۰ درجه ی سانتی گراد بی تغییر بمانند و کاهش سولفور آن ها بالاتر از دمای ۱۴۰۰ درجه ی سانتی گراد نیز بسیار اندک باشد.
در مقالات نشان داده شده که سولفور زدایی کامل در دمای ۱۶۰۰ درجه ی سانتی گراد اتفاق می افتد. محدودیت های امروزه ی تکنولوژی های تکلیس با توجه به منافع اقتصادی مانع از رسیدن به این دما های بالا می شوند؛ همچنین محصولی که کاملا سولفور زدایی شده باشد با توجه به چگالی کم ناشی از این مسئله کاربرد های محدودتری خواهد داشت.
فرآیند تولید گرافیت پر سولفور
محصول مد نظر با قرار دادن کک نفتی خام یا گرین کک با کیفیت بالا در کوره های دواری که تا دماهای ۱۲۰۰ الی ۱۳۵۰ (۲۱۹۲ تا ۲۴۶۰ فارنهایت) درجه ی سانتی گراد گرم شده اند ساخته می شود.
دما های بالا به حذف رطوبت اضافی، استخراج هیدروکربن های باقی مانده، بهبود ساختار کریستالی کک و در نتیجه محصولی چگال تر و با هدایت الکتریکی بالاتر می انجامد.
کک نفتی کلسینه شده از ۱۳۵۰ درجه ی سانتی گراد تا کمتر از ۲۰۰ درجه ی سانتی گراد سرد می شود، و به این ترتیب می توان گرافیت پر سولفور را به طور ایمن به سیلوهای ذخیره سازی منتقل کرد یا به طور مستقیم در مخازن کشتی ها، کامیون ها، ماشین آلات ریلی، بارکش های شناور یا محفظه های مربوطه قرار داد.
گرافیت پر سولفور و یا کک نفتی کلسینه شده (CPC) از کک نفتی سبز (GPC) به دست می‌آید و محصول جانبی پالایش نفت خام است. CPC می تواند با روش های مختلفی تولید شود، این روش ها کوره ی دوار ، کوره ی بوته ای دوار و تکنولوژی های شفت عمودی هستند. با این حال همه ی روش های تبدیل دما بالای کک سبز به کک کلسینه شده سه تغییر اساسی را در بر می گیرد:
- خشک کردن
- خروج هیدروکربن های باقی مانده
- چگال شدن
این سه مرحله در طی حرارت دادن به کک از دمای آغازین تا دمایی که چیزی در حدود ۱۳۵۰ درجه ی سانتی گراد است، اتفاق می افتد.
هر چند برای آغاز فرآیند از سوخت هایی نظیر گاز طبیعی یا سوخت نفتی استفاده می شود، حرارتی که برای ادامه ی فرآیند لازم است از احتراق در محل هیدروکربن های ذاتی کک تأمین می گردد و تنها اکسیژن برای ابقای احتراق مورد نیاز است.
فرآیند کلسیناسیون
کک نفتی کلسینه شده در فرآیندی سه مرحله ای تعبیه می شود، این سه مرحله خشک کردن، حذف مواد فرار و چگال سازی هستند. فرآیند آماده سازی کک کلسینه شده تابع زمان و دماست و در اتمسفری فقیر از اکسیژن انجام می شود.
از جمله مهم ترین عوامل کنترل فرآیند می توان به نرخ حرارت دهی، نرخ اضافه شدن هوا و دمای نهایی تکلیس اشاره کرد. برای رسیدن به خواص مد نظر برای گرافیت پر سولفور در صنایع کربنی و گرافیتی، کک باید در معرض دما هایی از ۱۱۵۰ تا ۱۳۵۰ درجه‌ی سانتی گراد یا بالاتر از آن قرار بگیرد تا چگالی و هدایت مد نظر به دست آید.
کیفیت نهایی گرافیت پر سولفور به طور مستقیم به خواص ویژه و کیفیت کک سبز استفاده شده بستگی دارد. برخی محدودیت های ذاتی کک سبز در تکلیس بهبود پیدا نمی کنند، با این حال تکلیس نادرست می تواند به از دست رفتن برخی کیفیت های بالقوه نیز منجر گردد.
تکنولوژی و فرآیند مدرن تکلیس
دو روش اصلی برای تکلیس پیوسته ی کک نفتی وجود دارد، روش کوره ی بوته ای گردان و روش کوره ی گردان. در ادامه با ارائه ی جزئیات به توضیح این دو روش خواهیم پرداخت. تا جایی که می دانیم، امروزه تنها یک روش دیگر برای تکلیس کک استفاده می شود.
در روسیه، از نوعی شفت عمودی تکلیس با دیواره ی گرم شده استفاده می شود و گرافیت پر سولفور با چگالی مناسبی تولید می گردد. هزینه ی این عملیات از روش کوره ی بوته ای گردان و روش کوره ی گردان بیشتر است، اما نرخ حرارت دهی کمتر باعث می شود تا با استفاده از مقدار ماده ی فرار بیشتری در کک سبز به چگالی های مشابهی پس از تکلیس رسید.
جریان فرآیند تکلیس
کک نفتی خام کلوخه هایی با اندازه ای ۵۰ تا ۱۰۰ میلی متر را شامل و به عنوان خوراک خام سیلو استفاده می شود؛ آن گاه به کوره ی دوار (از بخش بالایی) به واسطه ی یک چمچه یا از طریق یک لوله ی تغذیه (در واحد های قدیمی تر) انتقال می یابد.
کوره شیبی رو به پایین به سمت خروجی شارژ با شیبی از ۱۳ تا ۱۹ میلی متر بر حسب ۳۰۰ میلی متر (۰.۵ تا ۰.۷۵ اینچ بر حسب فوت) دارد. با پایین رفتن کک با جریان غیر هم سوی کوره ی گردان به سمت گاز های احتراقی، دما در ۱۳ تا ۲۰ متر مانده به خروجی شارژ به بیشترین حد خود می رسد.
پس از ورود به کوره، رطوبت کک در ناحیه ی گرم شده ی کوره (Heat-Up Zone) حذف می شود. حذف مواد فرار غالباً در محدوده ی دمایی ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه ی سانتی گراد در ناحیه ی تکلیس (Calcining Zone) اتفاق می افتد.
این فرآیند با هیدروژن زدایی، مقداری سولفور زدایی و انقباض ساختاری کک (چگال شدن) در ناحیه ی کک تکلیس شده (Calcined Coke Zone) در محدوده ی دمایی ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه ی سانتی‌گراد صورت می پذیرد.
کک در مدت ۴۰ الی ۶۰ دقیقه در کوره حرکت می کند، از خروجی شارژ بیرون می آید و به سرسره ی نسوز و پس از آن سرد کننده ی چرخان وارد می شود.
کاربردهای گرافیت پر سولفور
کاربرد اصلی کک نفتی کلسینه شده (CPC) در ساخت آند های کربنی در صنعت آلومینیوم است. CPC همچنین در ساخت الکترود های گرافیتی در کوره های قوس، دی اکسید تیتانیوم، پلاستیک های پلی کربناتی، فولاد ها (به منظور افزایش مقدار کربن)، آجرهای نسوز کربنی برای کوره بلند، شبکه ی فشرده برای کوره های پخت آند و نیز مواد به کار رفته برای حفاظت کاتدی از خطوط لوله کاربرد دارد.
مجموع تولید تمام انواع کک نفتی خام یا سبز چیزی در حدود ۴۴ میلیون (MM) تن در سال (TPY) است. مجموع تولید گرافیت پر سولفور ۱۰ میلیون تن در سال است. از این مقدار ۷ میلیون تن در سال به ذوب آلومینیوم اختصاص می یابد.
تقریباً ۱ میلیون تن کک سوزنی تکلیس شده در سال برای ساخت الکترود گرافیتی استفاده می شود. ۲ میلیون تن کک در سال نیز در سایر کاربرد ها از جمله ساخت دی اکسید تیتانیوم، فولاد (به منظور افزایش مقدار کربن) و مونو اکسید کربن برای پلاستیک های پلی کربناتی مصرف می شود.
کارخانه های کک کلسینه می توانند در پالایشگاه های نفت، کارخانه های ذوب آلومینیوم و کارخانه های تجاری واقع شوند.
علاوه بر کاربرد های شناخته شده ی کک کلسینه در صنایع آلومینیوم و دی اکسید تیتانیوم (TiO2) و صنایع دیگر کاربرد دارند ، همچنین کاربردهای خاصی نیز پیدا می‌کند که برای نمونه میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
- حفاظت کاتدی و اتصال برای سازه های زیرزمینی
- مواد فشرده در آند ها حین فرآیند پخت
- مواد کربن ده در صنعت فولاد
- الکترود ها برای بازیافت فولاد
کک نفتی کلسینه در صنایع فولاد
صنعت فولاد همچنین از کک نفتی کلسینه به منظور حذف ناخالصی ها از فولاد بازیافت شده با دمش آن به کوره های قوس بهره می برد. بسیاری از این کاربرد ها به طور مستقیم به ماندگاری عمر محصول مربوط و به انرژی نیازمندند. دمای بالای تولید شده در حین فرآیند تکلیس فرصت مطلوبی را برای حفاظت و بازیابی انرژی فراهم می آورد.
کک نفتی کلسینه شده جزئی ضروری در تولید آلومنیوم است. در حقیقت، در هر تن آلومینیوم به حدود ۰.۴ تن کک نفتی کلسینه نیاز است، همین مسئله باعث شده تا کربن عامل پیوند بین پالایشگاه ها و صنعت آلومینیوم باشد. نیاز به گرافیت پر سولفور همچنین در تولید دی اکسید تیتانیوم (TiO2) درخور توجه است.
گرید و فروش گرافیت پر سولفور به چه صورت است ؟
فروش گرافیت پر سولفور به دو صورت آزمایشگاهی و صنعتی موجود می‌باشد. نوع صنعتی این محصول در بشکه و نوع آزمایشگاهی آن بصورت گرمی به فروش می‌رسد.
کک نفتی کلسینه شده این شرکت در گریدهای مختلف عرضه شده و با توجه به نیاز مشتری قابل ارائه است.
- گرافیت پر سولفور
- کک نفتی کلسینه شده
- کک کلسینه شده
قیمت گرافیت پر سولفور چقدر است ؟
قیمت گرافیت پر سولفور و در کل بسیاری دیگر از مواد معدنی کاملا بستگی به این دارد که شما چه گرید و خلوص از این محصول را برای استفاده نیاز دارید.
محصولات این شرکت هم به صورت وارداتی، از کشورهای شناخته شده در این صنعت بوده و هم بصورت داخلی موجود می‌باشد که با توجه به کیفیتی که شما نیاز دارید ارسال می‌گردد.
لذا برای خرید کک کلسینه بهتر است قبل از هرچیز کیفیت مورد نیاز خود را مشخص کنید.
ریسک خرید کک نفتی کلسینه بی کیفیت چیست ؟
اگر در هنگام خرید گرافیت پر سولفور نسبت به خصوصیات و ویژگیهای لازم آنها آگاهی لازم را دارید و همچنین بر کاربرد هر کدام اشراف کامل دارید ریسکی در خرید شما وجود نخواهد داشت. از طرفی بی دقتی در انتخاب و استفاده از محصول بی کیفیت، منجر به هدر رفتن سرمایه شما شده و بازده کاری شما را پایین خواهد آورد.
چگونه میتوان این محصول را سفارش داد ؟
با توجه به کاربردهای گسترده و تنوع فروش کک نفتی کلسینه شما میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر و رسیدن به درخواست خود با شرکت پایا گستر برزین در تماس باشید تا با توجه به نیاز خود، با کیفیت ترین و مناسب ترین محصول را با قیمتی مناسب در اختیار شما دهیم.
