ما هو فحم الكوك البترولي؟
كما ذكرنا أعلاه، يعد فحم الكوك-منتجًا ثانويًا لعملية تكرير النفط. وهي مادة غنية بالكربون-وبعض المواد الثقيلة الأخرى مثل الكبريت والهيدروجين.
إنه ينتمي هيكليًا إلى عائلة كوكا كولا. يتم استخدام فحم الكوك بشكل عام في عمليات التصنيع المختلفة مثل الصهر وإنتاج أسود الكربون والعمليات الصناعية الأخرى التي تتطلب -تنشيطًا بدرجة حرارة عالية.
ويمكن أيضًا الحصول على فحم الكوك من بعض المصادر غير التقليدية. ومن هذه المصادر تصنيع ومعالجة البيتومين (الاسفلت) المستخرج من الرمال النفطية في المصافي. ومع ذلك، كشخص مهتم بهذا المجال، يمكنك معرفة المزيد عن المصادر المختلفة للمشتقات النفطية من خلال التسجيل في الدورات التدريبية للنفط والغاز في دبي.
بدأ إنتاج فحم الكوك البترولي في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. وبعد ذلك بدأت مجالات استخدامه بالظهور على مستوى العالم. تم استخدامه في المقام الأول كمصدر للوقود الصناعي للغلايات والأفران. وقد توسع استخدامه ليشمل مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى، بدءًا من التطبيقات الصناعية إلى التطبيقات الموجهة للمستهلكين-.
وهو اليوم مصدر وقود لمحطات الطاقة والغلايات بسبب محتواه العالي من الطاقة.
ويمكن استخدامه أيضًا في إنتاج الأسمنت كمادة مضافة أو مادة رابطة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام فحم الكوك لإنتاج الجرافيت، الذي يستخدم في منتجات مختلفة، بما في ذلك أقلام الرصاص والبطاريات.
كيف يتم إنتاج ومعالجة فحم الكوك؟
يتم إنتاج فحم الكوك البترولي من عملية تكرير البترول. المرحلة الأولى هي استخراج المواد الخام (النفط الخام) من الأرض بعد حفر بئر النفط. أما المرحلة الثانية فهي نقل هذه المواد إلى مصفاة النفط.
تعمل مصافي النفط على تنقية هذه الهيدروكربونات الخام وتحويلها إلى منتجات قابلة للاستخدام في السوق-على سبيل المثال، الزيوت البترولية والبنزين والديزل والكيروسين ومشتقات أخرى.
يشمل تكرير الهيدروكربونات البترولية المعدات والمراحل والتقنيات والتفاعلات الكيميائية للحصول على المنتج النهائي.
في هذه المرحلة، يتم تسخين المواد الخام إلى درجات حرارة عالية للغاية في أبراج التقطير ويتم ضغطها لضغوط عالية. ثم ينفصل كل مركب هيدروكربوني عند ضغط ودرجة حرارة معينة.
وتبقى بقايا هذه المشتقات على شكل سوائل بترولية. وهنا يتم نقل تلك السوائل إلى وحدات خاصة تسمى "وحدات التكويك" لإتمام عملية الترشيح. ثم تتم معالجة هذه السوائل عند درجة حرارة وضغط محددين لإنتاج فحم الكوك البترولي على شكل مواد صلبة بعد تطهيرها من كافة الغازات والمواد المتطايرة. وأخيرًا، يتم فصل جميع الزيوت الخفيفة والثقيلة المتبقية.
ويسمى فحم الكوك البترولي الناتج في هذه المرحلة بفحم الكوك البترولي الأخضر (CVP). باختصار، لا يزال يتعين معالجتها. يمكن استخدام الكوك البترولي هنا في بعض التطبيقات، لكن البعض الآخر يتطلب المزيد من المعالجة ويسمى "فحم الكوك المكلس". وتعني هذه العملية نقل فحم الكوك البترولي إلى فرن دوار لإزالة بقايا الهيدروكربون المتطايرة المتبقية.
يمكن معالجة فحم الكوك المكلس بشكل أكبر في فرن خبز الأنود. وتنتج فحم الكوك الذي يستخدم بشكل رئيسي في صناعة الصلب أو الألومنيوم.
للتخزين والنقل، مثل الفحم، يتم تخزين فحم الكوك البترولي في أكوام كبيرة في أكياس أو صوامع. يمكن للناقلات وأحزمة القادوس والعربات نقلها بسهولة.
نظرًا لأن فحم الكوك البترولي غني بالكربون-، فيجب تخزينه في بيئة جافة.
وسوف يشكل مادة صلبة تسمى "فحم الكوك الرطب" إذا كانت مبللة. وهي مادة صعبة يصعب إزالتها. غالبًا ما يمكن كسره أو إزالته بسهولة من خلال استخدام الكسارة، وهي عبارة عن خرطوم مياه عالي الضغط-.
ما هي أهم المواصفات الكيميائية والفيزيائية للكوك البترولي؟
تختلف المواصفات الفيزيائية والكيميائية لفحم الكوك البترولي حسب طريقة الإنتاج والمنتج النهائي. تتضمن بعض المواصفات الأكثر شيوعًا لفحم الكوك الخاص بالحيوانات الأليفة ما يلي:
الكيمياء: يتكون معظم فحم البيتوك من الكربون بنسبة 85 إلى 99%، والهيدروجين بتركيزات تتراوح بين 3.0- 4.0%. يحتوي فحم الكوك الخام (أو الأخضر) على 0.5-1% نيتروجين و0.2- 6.0% كبريت، والتي تصبح انبعاثات عندما يتم تكليس فحم الكوك.
القيمة الحرارية: فحم الكوك البترولي قابل للاحتراق بدرجة عالية وله قيمة تسخين عالية، غالبًا ما تتراوح بين 8000 و10000 وحدة حرارية بريطانية/رطل.
الحجم: تتراوح أحجام جزيئات فحم البيتيك عادة بين 0-50 ملم.
الرماد: اعتمادًا على أصل فحم الكوك البترولي، قد يتراوح من 0.5 إلى 1%.
الرطوبة: يختلف محتوى الرطوبة داخل جزيئات فحم الكوك باختلاف مكان التعدين؛ وقد تتراوح من أقل من 1% إلى أكثر من 10%.
محتوى المادة المتطايرة: يختلف تركيز المادة المتطايرة في فحم الكوك حسب مكان التعدين، حيث توجد عادة بنسب أقل من 10%.
الصلابة: هناك نوعان مختلفان من فحم البيتكوك: المكلس وغير المكلس. يعتبر البيتكوك المكلس أكثر تعقيدا وأكثر كثافة من البيتكوك العادي بسبب زيادة تركيز الكربون فيه.
محتوى الكبريت: يمكن أن يختلف محتوى كبريت فحم البيتوك من 0.2% إلى 6%، اعتمادًا على نوع فحم البيتوك وعملية التكرير المستخدمة.
المحتوى المعدني: إجمالي المحتوى المعدني عادة ما يكون أقل من 0.5%. المعادن الموجودة في البيتكوك هي الألومنيوم والكوبالت والحديد والكروم والكالسيوم وغيرها.
الكربون الثابت: عادةً ما يكون محتوى الكربون المختار في فحم البيتكوك أكثر من 85% ويمكن أن يصل إلى 99%.
تتراوح الكثافة المطلقة عادة من 0.8 إلى 1.0 جم / سم 3.
ما هي الأنواع الرئيسية لفحم الكوك البترولي؟
هناك عدة أنواع من فحم الكوك البترولي، والتي تختلف حسب طريقة المعالجة والتكرير. ومن أهم هذه الأنواع:
سبونج كوكا
وهو عبارة عن فحم الكوك البترولي يتم إنتاجه من بقايا المواد الخام الثقيلة عن طريق الانحلال الحراري في طبقة مميعة. يرجع سبب تسميتها بالإسفنجة إلى مساميتها العالية وكثافتها المنخفضة.
يستخدم فحم الكوك الإسفنجي بشكل رئيسي لإنتاج الأقطاب الكهربائية لصناعة الألومنيوم. يعتبر فحم الكوك الإسفنجي مثاليًا للأنودات نظرًا لنقاوته العالية ومحتوى الكبريت المنخفض والتوصيل الكهربائي الجيد. كما أنها شديدة المقاومة للصدمات الحرارية ولها معامل تمدد حراري منخفض.
كما يستخدم فحم الكوك كوقود في الغلايات الصناعية وأفران الأسمنت. يؤدي محتواه المنخفض من الكبريت إلى إنتاج كمية أقل من انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت عند حرقه.
شوت كوكا
يتم إنتاج هذا النوع أثناء عملية التكويك المتأخرة. يتم تبريد جزيئات فحم الكوك بسرعة، مما يسبب عدم انتظام في بنيتها. وبناء على ذلك، يصبح من الصعب التعامل معه وغير مقبول لتطبيقات خاصة بفحم الكوك. على سبيل المثال، يتطلب إنتاج الأنود فحم الكوك عالي النقاء ومنخفض المسامية.
ويمكن استخدامه أيضًا كوقود في العمليات الصناعية المختلفة، بما في ذلك أفران الأسمنت ومحطات الطاقة. مساميته العالية تجعله يوفر خصائص احتراق جيدة ويقلل من الانبعاثات.
إبرة الكوك
ويتم إنتاجه حصريًا من زيت صب التكسير التحفيزي للسوائل (FCC) أو طبقة قطران الفحم.
إن هيكله الفريد ونقائه العالي يجعله مثاليًا لإنتاج-أقطاب جرافيت عالية الجودة، وهي ضرورية لتصنيع بطاريات السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة الأخرى.
ختاماً،
على الرغم من أن فحم الكوك يعد موردًا قيمًا، إلا أنه قد يشكل أيضًا تهديدًا- للحياة. ومن الضروري اتخاذ احتياطات السلامة اللازمة عند التعامل مع فحم الكوك، بما في ذلك ارتداء الملابس الواقية، وتجنب ملامسة الجلد، واستخدام التهوية المناسبة.
بالإضافة إلى ذلك، ينبغي إجراء صيانة منتظمة للمعدات المستخدمة في إنتاج فحم البيتوكين لتقليل مخاطر الحوادث أو التعرض للمواد الخطرة.
