محصول موردنظر طرح توجیهی حاضر ، تولید کک زغال سنگ (coke) می باشد. کک ماده ای متخلخل است و در کوره بلند به کار می رود که یکی از مصارف عمده کک در صنایع متالورژیکی می باشد.
خلاصه مالی و اقتصادی طرح توجیهی تولید کک زغال سنگ
| ظرفیت تولید | 200000 تن سالانه |
| کل سرمایه گذاری طرح | 923406 میلیون ریال |
| سرمایه ثابت طرح | 868515 میلیون ریال |
| سرمایه در گردش | 54891 میلیون ریال |
| فروش سالیانه | 550000 میلیون ریال |
| سود ناخالص سالیانه | 181767 میلیون ریال |
| زمین موردنیاز | 30000 مترمربع |
| اشتغالزایی | 145 نفر |
| عمده مواد اولیه مصرفی | زغال سنگ |
| مصرف سالیانه آب | 14000 مترمکعب |
| مصرف برق | 300 کیلووات |
| سوخت (گازوییل) | 600000 لیتر |
کک در کوره بلند نقش های مختلف تأمین انرژی ، احياء كانه های آهن ، ایجاد تخلخل برای عبور گازهای احیاء کننده و کربوره کردن چدن را دارا می باشد. در کوره کوپل نیز کک بعنوان سوخت و عامل احیاء کننده مصرف می شود. لازم به ذکر است که کک در صنایع ریخته گری نیز کاربرد دارد.
زغال های خاصی جهت تولید کک متالوژیکی بکار می روند و خواص زغال سنگ تعیین کننده خواص کک تولیدی است. مواد غیر آلی زغال سنگ موسوم به استریل بوده و در کک بصورت خاکستر باقی می ماند و تاثیراتی بر عملکرد کوره بلند می گذارد. وجود خاکستر در یک سبب افزایش مصرف کک و سنگ آهک در کوره بلند و کاهش ظرفیت تولید باطری های کک سازی می شود.
معرفی کک
کک دارای درصدی از گوگرد و فسفر است در نتیجه مهمترین عامل ورود گوگرد و فسفر به فرآیند تولید فولاد ، کک می باشد. گوگرد و فسفر جزء عناصر مضر در فولادها می باشند. کک یکی از مواد اولیه اصلی در تولید فولاد و آلومینیوم است.
مصرف این ماده بازاء توليد هر تن فولاد ۵۸۰ کیلو گرم و در مورد آلومینیوم ۱۰۰ کیلو گرم است. نقش کک در فرایند تولید این فلزات ، به عنوان منبع انرژی و احیاء کننده اصلی در کوره بلند است و به همین دلیل است که کک به عنوان یکی از دو ماده اولیه اصلی تولید فولاد ، یک محصول تجاری بین المللی محسوب می شود.
کک را می توان با استفاده از دو روش تولید کرد. روش اول استفاده از زغال سنگ و روش دوم استفاده از پسماند های نفتی. لذا کک حاصل را در حالت اول کک زغال و در حالت دوم کک نفتی می نامند. در این طرح توجیهی،هدف تولید کک زغال است که در آن از زغال سنگ به عنوان مواد اولیه استفاده می گردد.
کد آیسیک کک زغال سنگ
کک از دو ماده اولیه که شامل زغال سنگ و پسماندهای نفتی است ، تولید می گردد. از اینرو در طبقه بندی وزارت صنایع و معادن نیز کدهای آیسیک جداگانه ای برای آنها به ثبت رسیده است.
| محصول | کد ISIC |
| فرآورده های کک از زغال سنگ | 23101110 |
| کک نفتی از قطران و سایر فراورده های پسماند | 23201430 |
| کک نفتی کلینه شده | 23201435 |
شماره تعرفه گمرکی
| کک و نیمه کک از لیگنیت | 27040020 |
| کک زفت | 27082000 |
بررسی موارد مصرف و کاربرد
کک به عنوان یکی از مواد اولیه در تولید فولاد مورد استفاده قرار می گیرد . نقش این ماده در فرایند تولید فولاد ، به عنوان منبع انرژی و احیاء کننده اصلی در کوره بلند می باشد. کک همچنین در فرایند تولید آلومینیوم نیز مصرف می گردد که در فرایند نیز نقش نسبتا مشابه با فرایند فولاد را دارد.
میزان مصرف این ماده به ازاء تولید هر تن فولاد ۵۸۰ کیلو گرم و در مورد آلومينيوم ۱۰۰ کیلوگرم است. از اینرو با توجه براینکه صنایع تولید فولاد و آلومینیوم از جمله صنایع مادر کشور محسوب می گردند ، لذا اهمیت و حساسیت تولید کک نیز در صنعت کشور کاملا مشخص می باشد.
بررسی کالاهای جایگزینی
همانطوریکه بیشتر نیز ذکر گردید ، کک به عنوان احیا کننده و انرژی ده در صنایع فولاد و آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد. لذا با بررسی خواص شیمیایی آن می توان گفت که تاکنون هیچگونه ماده جایگزین برای کک معرفی نشده است و لذا می توان گفت که کک بدون ماده جایگزین است.
بررسی اهمیت استراتژیکی
محصول مورد بررسی در صنایع فولاد و آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد. صنعت فولاد در درجه اول و پس از آن نیز آلومینیوم در فهرست صنایع مادر و استراتژیک کشور قرار دارند و لذا تولید آنها سبب حرکت چرخ های اقتصادی کشور می گردد. کک به عنوان یکی از مواد اولیه مصرفی در تولید فولاد و آلومینیوم بدون کالای جایگزین در این صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
از اینرو این ماده را نیز می توان در ردیف صنایع مادر و استراتژیک کشور قرار داد. بنابراین قابل نتیجه گیری است که توسعه تولید داخل این ماده سبب تداوم صنایع فولاد و آلومينوم خواهد گردید. وضعیت کک در سایر کشورهای جهان نیز به مشابه وضعیت ذکر شده در مورد کشورمان است و در بسیاری از آنها این ماده در ردیف کالاهای استراتژیک قرار دارد.
کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده کک زغال
محصول مورد بررسی در ردیف محصولات صنعتی استراتژیک طبقه بندی گردید. بنابر این کشورهایی که از معادن ذغال سنگ و با مواد نفتی مناسبی برخوردار هستند ، تولید کننده مطرح کک نیز می باشند.
همچنین از نظر مصرف نیز می توان گفت که کشورهای تراز اول در تولید فولاد ، به عنوان عمده کشورهای مصرف کننده کک متالورژی نیز محسوب می گردند. در ادامه فهرست این کشورها آمده است :
کشورهای عمده تولیدکننده کک زغال به ترتیب حجم تولید
- چین
- لهستان
- روسیه
- ژاپن
- کره جنوبی
- آمریکا
- پرو
- شیلی
منبع این فهرست سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران است.
کشورهای عمده مصرف کننده کک زغال به ترتیب حجم مصرف
- چین
- ژاپن
- آمریکا
- روسیه
- هند
- کره جنوبی
- آلمان
- اوکراین
- برزیل
- ایتالیا
- ترکیه
- تایوان
بررسی اجمالی تکنولوژی و روش تولید کک زغال (کک متالورژی)
فرآیند تولید کک از زغال سنگ به صورت زیر می باشد:
بیشتر انواع زغال سنگ ها ، در دمای حدود ۱۰۰ درجه سانتی گراد رطوبت خود را از دست می دهند و تا دمای 400 درجه سانتی گراد تجزیه می شوند و مقداری مواد روغنی و گازی شکل تولید می شود. پس از خروج مواد فرار ، باقی مانده به صورت کک خواهد بود که حاوی درصد بالائی از کربن است.
یک فرایند تولید کک از سه کارگاه جداگانه تشکیل شده است که شامل :
1_ کارگاه زغال
کارگاه زغال وظیفه دریافت زغال از معادن ذخیره سازی و تهیه شارژ مناسب جهت باتری های کک سازی را به عهده دارد. این کارگاه متشکل از تجهیزات انباشت و برداشت زغال ، خردکن ، مخلوط کننده و سیلو جهت ذخیره سازی زغال می باشد.
2_ کارگاه کک
وظیفه این کارگاه تولید کک از زغال سنگ و ارسال آن به بخش های کوره بلند و آگلومراسیون می باشد. کارگاه کک متشکل از دو باطری با سلول های متناسب با ظرفیت تولید کارخانه است.
این کارگاه زغال سنگ موردنیاز خود را از کارگاه زغال دریافت نموده و سپس به وسیله ماشین شارژ متناسب با ظرفیت سلول های پخت ، زغال از برج زغال تحویل و در سلول های کک شارژ می نماید. آنگاه در مدت زمان ۱۵ تا ۱۹ ساعت فرایند تبدیل زغال به کک صورت می گیرد. ذیلا نمایی از کوره های پخت کک نشان داده شده است.
3_ کارگاه بازیابی مواد
وظیفه کارگاه بازیابی مواد ، تصفيه مقدماتی گاز کک ایجاد شده از باتری ها به منظور استفاده در پروسه تولید می باشد. در این کارگاه از گاز کک ، قطران ، سولفات آمونیوم ، بنزول خام و فنلات سدیم و استحصال شده و آماده برای ارسال به بازار می نماید.
مقایسه روش تولید کک زغال در کشورمان با دیگر کشورهای جهان
فرآیند تولید کک ذغال در قسمت قبل نشان داده شد بنابراین در صورتی که این روش تولید با روش های تولید مورد استفاده در سایر کشورها مورد مقایسه قرار گیرد نتایج زیر حاصل خواهد شد :
تکنولوژی و روش تولید کک از ذغال سنگ در سایر کشورها همان روشی است که در کشور ما انجام می گیرد و تاکنون روش دیگری برای این کار در نقاط دیگر جهان معرفی نشده است.
ليكن باید گفت که کک معمولا با استفاده از دو ماده اولیه تولید می گردد که شامل ذغال سنگ و پس ماند مواد نفتی می باشد. از اینرو در اینجا بهتر دیده شده است که نگاهی نیز به روش تولید کک از مواد نفتی انداخته شود .
روش تولید کک با استفاده از پسماندهای نفتی
کک نفتی یکی از محصولات حاصل از پالایش نفت خام محسوب می شود. یکی از پر اهمیت ترین فرایندها برای تبدیل ته مانده های نفتی به فرآورده های مفید ، کک سازی به روش تاخیری است. طرح کلی فرایند به این صورت است که ته مانده های سنگین برج خلاء به كوره تزریق شده و تا دمای C 480 حرارت داده می شوند.
خروجی این کوره به برج های کک ساز با محدوده دمایی 490 – 416 C و فشار ۳۰psig 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 گو گرد و خاکستر کک بسته به نوع خوراک متفاوت خواهد بود.
توضیح : روش تولید کک از پسماندهای نفتی در نتایج تحقیقاتی که در دوازدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی که در سال ۱۳۸۷ برگزار شده است ، ارائه شده است. در مقاله منتشر شده امکان تولید کک از پس مانده های نفتی برج تقطیر خلاء مجتمع پتروشیمی تبریز در یک سیستم آزمایشگاهی بررسی شده است.
از بین دو نمونه خوراک استفاده شده در این تحقیق ، خوراک 0.C . F راندمان کک شوندگی بالاتری نسبت به خوراک SMTAR نشان داده است ، کک تولید شده از این نوع خوراک نیز مرغوب تر بوده است . همچنین برخی از خواص فیزیکی کک نفتی تولید شده با خواص نمونه های خارجی مقایسه شده اند.
بررسی نقاط قوت و ضعف تکنولوژی های مرسوم در فرایند تولید کک زغال
دو روش تولید ذکر شده در مورد تولید کک ، دو روشی است که با استفاده از مواد اولیه مختلف اقدام به تولید می نمایند. لذا شرح نقاط قوت و ضعف در مورد آنها موضوعیت نداشته و کشورها بر حسب سهولت دسترسی به ماده اولیه ، اقدام به انتخاب آن و در نتیجه روش تولید متناسب می نمایند.
مواد اولیه عمده موردنیاز تولید کک زغال و محل تامین آن
معرفی نوع ماده اولیه عمده
ماده اولیه مصرفی طرح ذغال سنگ است که از بازارهای داخلی تامین خواهد شد. ذغال سنگ ماده معدنی است که از تغییرات بیولوژیکی ناشی از افزایش فشار و بالا رفتن دما بر روی گیاهان از روزگاران بسیار دور به وجود آمده است.
کربن موجود در ذغال سنگ به صورت ترکیب های مختلف آلی از جمله اسیدهای کربوکسیلیک متراکم شده و به صورت ترکیبات آروماتیک با حلقه های ناجور (که علاوه بر کربن ، شامل هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد نیز می باشند) در آمده است. ذغال سنگ از معادن آن استخراج و مورد استفاده قرار می گیرد.
معرفی محل تأمین مواد اولیه
ذغال سنگ از معادن آن استخراج و مورد استفاده قرار می گیرد که بخش عمده و اقتصادی این معادن در استان های خراسان جنوبی ، سمنان ، آذربایجان شرقی ، کرمان ، مازندران و گلستان قرار دارد.
کشورها و شرکتهای سازنده ماشین آلات مورد استفاده در تولید کک زغال
فرایند تولید کک نیازمند استفاده از ماشین آلات زیر می باشد . همچنین با انجام جستجوهای لازم ، کشورها و شرکت های سازنده آنها نیز در جدول زیر جمع آوری شده است.
فهرست ماشین آلات تولید کک زغال
| فهرست ماشین آلات تولید کک ذغال | |||
| ردیف | نام ماشین آلات | شرکت سازنده | کشور |
| 1 | سیلو ذخیره ذغال سنگ | جهاد سیلوها | ایران |
| 2 | آسیاب چکشی | ماشین سازی پدرامسازنده صنعتی ایران | ایران |
| 3 | آسیاب غلتکی | ||
| 4 | کانوایرهای انتقال | شرکت ارس دوام | ایران |
| 5 | مخازن نگهداری محصولات جانبی | کلیه سازندگان مخزن در کشور | |
| 6 | باتری ( کوره ) کک سازی | – | چین ، ژاپن، کره جنوبی ، آلمان |
| 7 | سیستم کامل جمع آوری محصولات جانبی از کوره | ||
در میان ماشین آلات تولید کک ، باتری ( کوره ) کک سازی و سیستم کامل جمع آوری محصولات جانبی از کوره به عنوان اصلی ترین قسمت تولید و در واقع قلب فرایند تولید را تشکیل می دهد. این قسمت از خط تولید چه از نظر ساخت و چه از نگاه راهبری نیازمند استفاده از دانش فنی می باشد که برای تامین آن لازم است از شرکت های مجرب خارجی استفاده گردد.