کک سازی

اندازه گیری دقیق و پایدار دما و فشار و حذف نویز سیگنال ها


کک (coke) چیست؟

درنتیجه تقطیر آرام زغال‌سنگ، ماده کک (coke) که یک سوخت جامد با عیار کربن بالا است تشکیل می شود. از کک های با عیار کربن 80 تا 90 به عنوان جایگزین زغال‌سنگ و سوخت مورد نیاز کوره ها استفاده می شود. از آنجایی که در فرآیند احیای آهن به روش غیر مستقیم، از کک برای جداسازی اکسیژن از اکسید آهن استفاده می شود، این ماده سوختنی را عامل احیاء کننده نیز می‌نامند. تمامی واکنش‌ها در کوره بلند با کمک سوختن کک و تولید درجه حرارت بالا انجام می شود.

تصویری از واحد کک سازی در کارخانه فولاد

واحد تولیدات کک و مواد شیمیایی

در کوره های بلند از کک به عنوان تامین کننده انرژی حرارتی و احیاء کننده اصلی استفاده می شود. یکی از مهمترین وظایف واحد تولیدات كك و مواد شیمیایی در فرآیند احیای غیرمستقیم فولاد، تولید کک می باشد. در این واحد گازهایی مانند گاز کک و سایر عناصر شیمیایی موجود در زغال‌سنگ نظیر گوگرد و فسفر تولید می شوند. برخی از این گازها باعث اختلال در فرایند احیای فولاد شده و برخی نیز در سایر قسمت های واحد مورد استفاده قرار می گیرند.

آشنایی با فرایند کک سازی

واحد کک سازی و مواد شیمیایی به ‌طورکلی شامل واحد های اصلی زیر است

  1. کارگاه زغال
  2. کارگاه کک
  3. کارگاه مواد شیمیایی

در این میان شاخه‌ی مواد شیمیایی، خود شامل بخش های زیر می باشد:

  • بخش بازیابی مواد
  • بخش اسید سولفوریک
  • پالایش بنزول
  • بخش انرژی بیوشیمی
نمایش گرافیکی فرایند کک سازی

کارگاه زغال

در کارگاه های زغال به منظور شارژ باتری های کک سازی زغال‌سنگ به‌وسیله‌ی واگن‌های ریلی و یا کامیون‌ها از معادن دریافت می شوند. تجهیزات مورد استفاده در این کارگاه به عبارت زیر است:

  • تجهیزات انباشت و برداشت زغال
  • خـردكـن
  • مخلوط کننده
  • سیلوهای ذخیره‌سازی

در این کارگاه، ابتدا محتوی واگن های زغال سنگ به داخل بونکر زغال که در زیر واگن ها قرار دارند تخلیه می شود. در مرحله بعدی، زغال سنگ های تخلیه شده در مرحله قبلی بوسیله نوار نقاله تعبیه شده در زیر بونکر به سمت دستگاه جداکننده مغناطیسی هدایت می شوند. وظیفه این دستگاه جدا کردن قطعات فلزی موجود در زغال سنگ است. بعد از این مرحله زغال‌سنگ به‌وسیله‌ی دستگاه آسیاب، خرد شده و نوار نقاله، آن را به سیلوهای ذخیره‌سازی (برای جلوگیری از حریق زغال‌سنگ دمای آن‌ها نباید از ۶۰ درجه سانتی‌گراد بیشتر شود) هدایت می کند. در آخرین مرحله، معمولا زغال سنگ های چند معدن مختلف برای ارتقا مشخصات با یکدیگر ترکیب شده و آسیاب چکشی  آنها را به ذرات صفر تا سه میلی‌متر خرد کرده و سپس رطوبت دهی و مخلوط می شوند تا روانه برج زغال شوند.

کارگاه کک

در کارگاه کک سلول‌های کک سازی با زغال‌سنگ آماده ‌شده در برج زغال شارژ و طی پنج مرحله در مدت زمان 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:

  1. تا دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد رطوبت موجود در زغال‌سنگ تبخیر می‌شود
  2. دمای ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد، مرحله خروج هیدروکربن‌ها
  3. ۳۵۰ تا ۴۸۰ درجه سانتی‌گراد، تبدیل توده زغال به حالت خمیری
  4. ۴۸۰ تا ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد، مرحله تبدیل توده خمیری به نیمه کک
  5. ۴۸۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد، مرحله تبدیل توده نیمه کک به حالت کک جامد

باتری های کک سازی، سازه هایی به شکل مکعب مستطیل اند که در درون آنها دیواره هایی عرضی تعبیه شده و این مکعب را به واحد های کوچکتری که سلول نام دارد تقسیم می کند. دو طرف سلول‌ها بوسیله سلول های گرمایی (که توسط گاز کک تصفیه‌شده گرم می‌شوند) احاطه شده و حرارت مورد نیاز برای تبدیل زغال‌سنگ به کک را تولید می کنند. نهایتا زغال‌سنگ ورودی در باتری‌های کک سازی که به کک و گاز کک تبدیل شده است در کوره بلند و واحد آگلومراسیون مورد استفاده قرار گرفته و گاز کک هم به واحد پالایش و بازیابی مواد شیمیایی ارسال می‌شود.

تصویر گرافیکی از سازه ریلی شارژ کردن باتری های کک سازی

کارگاه بازیابی و پالایش مواد

گاز کک تولید شده در واحد قبل به بخش بازیابی مواد شیمیائی فرستاده ‌شده و در این بخش مواد شیمیائی موجود، 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. به طوری که قبل از تصفیه شدن، در گاز کک خام مواد شیمیائی با ارزش 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 با ارزش 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

در این بخش، بنزول خام دریافتی از كارگاه بازیابی مواد، به محصولات بنزنی مانند بنزن، تولوئن، گسیلن و سولونت تبدیل می‌شوند.

پالایش قطران 

در این بخش، قطران دریافتی از كارگاه بازیابی مواد، به قطران جهت فرآورده‌های نسوز دولومیتی و روغن جاذب تبدیل می‌شود.

تولید فنل

در این بخش، فنلات سدیم از کارگاه بازیابی مواد دریافت شده و به فنل تبدیل می‌شود.

كارگاه اسیدسولفوریک

وظیفه این كارگاه تولید اسیدسولفوریک به وسیله‌ی كاتالیزور پنتااكسید وانادیوم و تصفیه نهایی گاز كك است. 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.

پیشنهاد های برگ برای فرایند کک سازی

در واحد کک سازی معمولا نقل و انتقالات سنگین با استفاده از نیروی فشار هیدرولیکی انجام می شود. در این حالت نظارت بر فشار و دما و همچنین سطح روغن هیدرولیک بسیار ضروری است. برای اندازه گیری دقیق فشار روغن هیدرولیک، ترانسمیتر های فشار Quantum پیشنهاد می شود. برای مشاهده جزییات بیشتر روی تصویر کلیک کنید.

ترانسمیترهای فشار Quantum

برای اندازه گیری دقیق و پایدار دما، ایزولاتور – مبدل های PR Electronics پیشنهاد می شوند. این تجهیزات دارای ایزولاسیون بالا بوده و قابلیت حذف نویز های محیط و حفاظت از تجهیزات کنترل و اتوماسیون در برابر سیگنال های مزاحم و ناخواسته را دارا می باشند. برای مشاهده جزییات بیشتر روی تصویر کلیک کنید.

تجهیزات Signal Conditioning برند PR دانمارک

برای حفاظت از فن های خنک کننده که دمای روغن هیدرولیک را پایین می آورند، می توان از ترانسمیترهای PR 4116 استفاده نمود. با استفاده از این ترانسمیتر، سیگنال سنسور لرزش به سیگنال استاندارد جریان یا ولتاژ تبدیل شده و نویز های آن نیز حذف می گردد.

تصویر گرافیکی از سنسور لرزش نصب شده روی موتور فن خنک کننده

ماژول PR 4116 همچنین دارای یک رله می باشد که با تعریف ست پوینت مناسب در تنظیمات آن، در صورت بالا رفتن میزان لرزش، سوییچ رله این ماژول فعال (یا غیر فعال) خواهد شد.  برای مشاهده جزییات بیشتر روی تصویر زیر کلیک کنید.

ترانسمیتر و رله کنترلر یونیورسال PR 4116

برای مشاهده دمای فرایند در محل کارگاه کک سازی، نمایشگرهای صنعتی دیجیتال PR 5715 پیشنهاد می شوند که دارای پوشش مخصوص و استاندارد های حفاظتی و عملکردی لازم برای کار در محیط های نامساعد هستند. این نمایشگر ها دارای خروجی آنالوگ و خروجی رله نیز هستند و با کمک آن می توان دمای فرایند را به سیگنال استاندارد آنالوگ تبدیل کرد. همچنین می توان برای رله نمایشگر، ست پوینت دمایی تعریف کرد، تا با رسیدن دمای کوره به آستانه غیر مجاز، رله نمایشگر فعال شود. برای مشاهده جزییات بیشتر روی تصویر زیر کلیک کنید.

نمایشگر – رله کنترلر PR 5715

جمعی از مصرف کنندگان تجهیزات PR Electronics و Quantum در صنایع کشور:

آلومینیوم پارس:  مبدل یونیورسال مدل PR 4114 و مبدل – تقویت کننده یونیورسال PR 4184
فولاد امیرکبیر کاشان: ایزولاتور – ریپیتر جریان مدل PR 3103 و ترانسمیتر دمای HART مدل PR 5337D و ترانسمیتر دما مدل PR 5333A و نمایشگر – رله کنترلر PR 5714
آلومینای ایران: رله کنترلر یونیورسال مدل PR 4131 و ترانسمیتر و مبدل دما مدل PR 5331A و ترانسمیتر ضد انفجار دما مدل PR 5335D
فولاد سیرجان ایرانیان: بریر و رله کنترلر مدل PR 9116B
گسترش معادن و صنایع معدنی طلای زرشوران: ترانسمیتر فشار تفاضلی TASMP800-DST و ترانسمیتر فشار گیج TASMP130
فولاد اسفراین: ترانسمیتر فشار تفاضلی TADMP300-DST
فولاد غرب آسیا: پرشر سوپیچ TAPS130 و ترانسمیتر و مبدل دما مدل PR 5331A و شیر سلونوئیدی پلانجری Burkert 6014 و شیر کنترلی نیوماتیک Burkert 8802 و ست تجهیزات جانبی Burkert 2518
مجتمع فولاد گیلان: ترانسمیتر فشار تفاضلی TADMP300-DST
مجتمع فولاد آلیاژی اصفهان: ترانسمیتر فشار گیج TADMP300-TST-S
خطوط لوله و مخابرات نفت ایران منطقه شمال: نمایشگر – رله کنترلر PR 5714
بهره برداری نفت و گاز کارون: نمایشگر – رله کنترلر PR 5714 و  نمایشگر – رله کنترلر PR 5715

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *