انواع کک

برای تولید کک دانه‌ای نیاز به خوراکی با غلظت‌های زیاد آسفالتین (ترکیبات کربنی حلقوی که دارای یک یا چند اتم گوگرد، نیتروژن و اکسیژن هستند) و گوگرد است. این کک به شکل کروی است و کلسیناسیون نمی‌شود.
کک گرید سوختی، با سایر سوخت‌ها، به‌طورکلی زغال‌سنگ، رقابت می‌کند. کک سوختی نسبت به زغال‌سنگ چندین مزیت و چند عیب اساسی دارد.
مزیت اول کک نفتی، بالاتر بودن ارزش حرارتی آن نسبت به زغال‌سنگ است. کک معمولاً ارزش حرارتی ۱۴,۰۰۰ Btu/lb. دارد، درحالی‌که ارزش حرارتی[۱] زغال‌سنگ بین ۸,۰۰۰ – ۱۲,۰۰۰ Btu/lb. است. همان‌طور که انتظار می‌رود، مقدار خاکستر کک نفتی بسیار کمتر است، معمولاً بین ۰.۵ تا ۱ درصد جرمی. زغال‌سنگ از منابع مختلف بین ۲ تا ۲۰ درصد جرمی خاکستر دارد. ترکیب شیمیایی خاکستر ازآنجایی‌که می‌تواند شامل مقدار زیادی وانادیم نسبت به زغال‌سنگ باشد، ممکن است مشکل اصلی پیکربندی بویلر محسوب شود.
مشکل اصلی کک نفتی نسبت به زغال‌سنگ، مقدار زیاد گوگرد، مقدار کمتر مواد فرار و برخی موارد، سختی زیادتر است. کک تولیدشده نفت‌های خام گوگرددار، معمولاً بین ۴ تا ۷ درصد گوگرد دارند، درحالی‌که زغال‌سنگ بازار، گوگرد کمتر از ۲ درصد دارد. بسته به تجهیزات حذف گوگرد نصب‌شده در نیروگاه برق، مقدار گوگرد بیشتر، استفاده از کک را محدود کند. علاوه بر این، طراحی مشعل ممکن است به جامدهای فرار بیشتری برای حفظ پایداری شعله نیاز داشته باشد. همچنین، تجهیزات شکستن، ممکن است نسبت به‌سختی سوخت جامدی که می‌تواند در یک تجهیز خاص بسوزد، محدودیت‌هایی داشته باشد. سختی نسبی با توجه به شاخص HGI[۲] تعیین می‌شود.
استفاده مهم دیگری که از کک گرید سوختی می‌شود، در کوره‌های سیمان است. آهک استفاده‌شده برای تولید سیمان می‌تواند گوگرد و فلزات را جذب کند؛ بنابراین حساسیت کمتری نسبت به این آلوده‌کننده‌ها در کک سوختی نسبت به نیروگاه برق وجود دارد. عامل محدودکننده برای کاربرد در کوره سیمان، معمولاً توانایی تجهیزات تراشکاری واحد برای پودر کردن کک است.

[۱] heating value

[۲] Hardgrove Grindability Index (HGI)

هر چه HGI کمتر باشد، ذغال سنگ سخت‌تر و کمتر قابل سایش است. اگر شاخص کمتر از ۵۰ باشد، معمولا سایش و پودر کردن آن دشوار در نظر گرفته می‌شود.

این نوع کک به خاطر ظاهر شبیه اسفنج به این نام خوانده می‌شود و از ماده اولیه‌ای که محتوی آسفالتین ۳۰ تا ۴۰ درصد، گوگرد ۱.۵ تا ۳ درصد و فلزات ppm 300 -200 است، تولید می‌گردد. یکی از بهترین استفاده‌ها از کک اسفنجی فرآیند ذوب آلومینیوم [۱] است. کک کلسینه شده با قیرترکیب‌شده و به‌صورت آند برای تجزیه الکترولیت آلومینیوم از آلومینا (Al2O3) به کار می‌رود. کربن در فرآیند ذوب از طریق ترکیب با اکسیژن آزادشده مصرف‌شده و کربن دی‌اکسید تشکیل می‌دهد. وجود فلزات سبب ایجاد آلودگی در محصول آلومینیم به‌دست‌آمده می‌شود. معمولاً کک‌ها را از منابع مختلف ترکیب می‌کنند تا به مشخصات مشتریان شرکت‌های آلومینیومی برسد. در جدول۱، ستون “خواص مرسوم”، خلوص تخمینی خوراک موردنیاز کلسیناسیون را برای ساخت کک کلسینه شده‌ی قابل‌قبول نشان می‌دهد. ستون “خواص بیشینه تخمینی”، تقریبی از بیشینه ناخالصی است که می‌توان آن را با کک‌های با خلوص بالاتر برای ساخت محصول موردپذیرش ترکیب کرد. مقدار بیشینه واقعی ناخالصی مجاز برای یک آند خاص، بستگی به توانایی مشتری آلومینیومی و خلوص سایر کک‌های موجود در کلسینه سازی (برای ترکیب) دارد.

[۱] aluminum smelting process

همچنین کک اسفنجی کلسینه شده در کاهش سرباره تیتانیوم در فرآیند کلراید برای تولید TiO2 مصرف می‌شود. TiO2 رنگ‌دانه‌ای سفید است که کاربردهایی نظیر تولید رنگ و تولید دیواره سفید در تایر دارد. بین ۷۰۰ تا ۸۰۰ هزار تن در سال کک مورد استفاده در تولید TiO2 در سرتاسر جهان تولید می‌شود. کک کلسینه شده مورداستفاده در این کاربرد، محدودیت‌های کمتری ازنظر مقدار فلز دارد. همه کک‌های نفتی باید مشخصه مقدار فلز را پاس کنند.
غلظت‌های پایین‌تر گوگرد و هیدروژن برای کک مطلوب است. برخی کک‌های نفتی ممکن است سایز لازم برای پلنت‌های TiO2 را بعد از کلسیناسیون داشته باشند، درحالی‌که بقیه نیاز به شکستن و غربال‌گری یا هردو را دارند. مقدار گوگرد مرسوم در حدود ۴.۵ درصد است.

این ماده، محصول ویژه فرایندهای کک سازی است. ظاهری سوزنی و ساختاری با کریستال‌های کشیده دارد. خوراک مورد نیاز برای تولید این کک دارای ترکیبات آروماتیکی -ترکیبات کربنی حلقوی- بالای ۷۰ درصد، ترکیبات آسفالتینی و گوگرد ناچیز است. به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت الکتریکی آن، کک سوزنی برای ساخت الکترودهای گرافیتی مورداستفاده در کوره‌های قوس الکتریکی به کار می‌روند.