التكويك (Coking) هو عملية تحويل الفحم الحجري إلى فحم كوك بتسخينه إلى درجات حرارة عالية بمعزل عن الهواء لمدة لا تقل عن عشر ساعات تقريبًا، وذلك لتقليل نسبة ما به من مواد متطايرة، أي أنها عملية تكرير تعمل على ترقية المواد التي تُسمى بالقيعان من عمود التقطير الجوي إلى منتجات ذات قيمة أعلى.

يُستخدم فحم الكوك كبترول في قطاعي الطاقة الكهربائية والصناعية، كمدخلات وقود أو لتصنيع مواد خام تُستخدم لإنتاج أقطاب لصناعة الصلب والألمنيوم.

يوجد نوعان من عمليات التكويك، فحم الكوك المتأخر وفحم الكوك السائل، وكلاهما عمليات فيزيائية تحدث عند ضغوط أعلى بقليل من الغلاف الجوي، وفي درجات حرارة أكبر من 900 درجة فهرنهايت، والتي تفصل المنتجات الخام حراريًا في منتجات مثل النفتا والمقطر، تاركة وراءها فحم البترول، واعتمادًا على درجات حرارة التكويك وطول المدة التي يتعرض لها للحرارة، يُباع فحم الكوك إما كوقود أو يخضع لعملية تسخين أو تكليس إضافة لإنتاج فحم بترولي من درجة الأنود.

بسبب إبقاء فحم الكوك لفترة طويلة أثناء تعرضه للحرارة، يُستخدم مفاعلان نوويان أو أكثر، يُسمى برميل فحم الكوك، وذلك لإبقاء المواد الخام الساخنة أثناء التكسير  الناتج عن الحرارة المُرتفعة، ثم يودع الفحم في اسطوانة فحم الكوك كمادة صُلبة، وبعد أن يتراكم فحم الكوك الصلب في اسطوانة الكوك يُزال عن طريق قطع الكوك هيدروليكيًا باستخدام الماء. ومن أجل تسهيل إزالة الكوك، تُحول التغذية الساخنة من اسطوانة فحم الكوك إلى أُخرى، وبعملية التناوب بين الاسطوانات بين إزالة الكوك والتكسير الذي يحدث أثناء عملية التكويك.

باستخدام فحم الكوك السائل تُشحن التغذية إلى مُفاعل ساخن، ثم يُكسر الفحم ويُنقل إلى سخان كمادة صلبة مميعة حيث يُحرق بعضه لتوفير الحرارة اللازمة لعملية التكسير، ثم يُجمع فحم الكوك المتبقي ليُباع.

يلعب فحم الكوك دورًا مُهمًا في اقتصاد مصفاة النفط اعتمادًا على نوع وتكاليف النفط الخام الذي تُنتجه المصفاة، ومع زيادة الطلب على وقود النقل، سيعمل فحم الكوك على تلبية متطلبات وقود النقل.

تتأثر جودة فحم الكوك إلى حد كبير بترتيب الفحم وتكوينه، ومحتواه المعدني والقدرة على التليين عند تسخينه لتتحول إلى كتلة متماسكة، وتسمى أنواع الفحم ذات الرتبة المُتطايرة العالية والمتوسطة والمنخفضة، بفحم البيتومينية.

يُطلب فحم الكوك عالي الجودة بشكل كبير من قبل منتجي الصلب، الذين يحتاجون لهذا الفحم لصنع فحم الكوك عالي الجودة لزيادة الإنتاج في عمليات أفران الصهر إلى أقصى حد، ويُعتبر سوق فحم الكوك الصيني أكبر مستهلك لفحم الكوك في العالم.

طورت عملية جديدة لفحم الكوك يمكنها قبول المواد الخام الثقيلة وتفريغ جزيئات البخار وجزيئات فحم البترول الجافة باستمرار (Sullivan – 2011)، فتعزز عملية الاسترداد السريع للمواد المتطايرة من البقايا مما يتيح استعادة المزيد من المواد المتطايرة، كما أنه يتسبب بتفاعلات كربنة بشكل أسرع، لينتج تركيبة موحدة وحجم موحد لجزيئات فحم الكوك التي تحتوي على محتوى متطاير منخفض.

تستخدم هذه العملية الجديدة العجن والخلط للكشف المستمر عن السطح المتبقي الجديد إلى مساحة البخار وتتسبب في إزالة كاملة للمواد المتطايرة من فحم البترول المنتج.

أكمل القراءة

التكويك coking

فحم الكوك هو فحم ينتج من عملية تسخين الفحم الحجري إلى درجة حرارة 600° بانعدام وجود الأكسجين، ويستغرق ذلك مدة عشر ساعات لينتج “فحم الكوك”. ويعد فحم الكوك مادة صلبة تتكون بالكامل تقريبًا من الهيدروكربونات بسبب مساميتها العالية من الكربون. كما يعتبر أكثر نظافة وأقل شوائب وأكثر سخونة من الفحم الحجري العادي.

هناك طلب كبير على فحم الكوك عالي الجودة من قبل منتجي الصلب اللذين يحتاجون هذه الأنواع ذات الجودة العالية لزيادة إنتاجية عمليات الأفران العالية، ويعتبر سوق كوك الفحم الصيني أكبر مستهلك لفحم الكوك، حيث يبلغ متوسط حجم الفرن العالي 1000 متر مكعب وكلما كان فرن الصهر أكبر كانت جودة صهر فحم الكوك أكبر.

عند حرق كيلو غرام من فحم الكوك يعطي حرارة أكبر من حرق ذات الكمية من الفحم الأصلي لذلك يكون مثاليًا للاستخدام في أفران الصهر. ونستطيع القول أن عمليات التكويك coking هي عمليات تُحلل فيها المادة الأولية حراريًا إلى منتجات ذات درجة غليان أقل. وطبعًا لدينا عدة أنواع لعملية التكويك.

أنواع عملية التكويك

التكويك coking هو سمة من سمات تفاعل درجات الحرارة المرتفعة التي تشمل المواد الأولية الهيدروكربونية. لعملية التكويك نوعان، وكلاهما عمليات فيزيائية يحدثان ضمن شروط ضغط أعلى بقليل من الضغط الجوي وعند درجات حرارة أعلى من 900 درجة فهرنهايت، حيث تكسر المواد الأولية حراريًا إلى منتجات ثانوية مثل النافثا ونواتج التقطير ثم فحم البترول (فحم الكوك).

نوعا عملية التكويك:

  • التكويك المتأخر: يتم استخدام مفاعلين أو أكثر من المفاعلات الكبيرة تسمى براميل فحم الكوك.
  • فحم الكوك بالسوائل: يتم شحن التغذية إلى مفاعل ساخن ويحدث التكسير، ويتم نقل الكوك المتشكل إلى السخان كمادة صلبة مميعة، حيث يتم حرق جزء منه لتوفير الحرارة اللازمة لعملية التكسير يتم جمع فحم الكوك المتبقي ثم بيعه.

استخدامات فحم الكوك

  • يعد أحد المدخلات الرئيسية لإنتاج الفولاذ.
  • يستخدم في القطاع الصناعي كمدخلات وقود.
  • يستخدم في قطاع الطاقة الكهربائية كوسيلة لإنتاج أقطاب كهربائية لصناعات الصلب والألمنيوم.
  • يستخدم في أفران الصهر وعمليات الحدادة.
  • يعتبر عامل مهم في اقتصاد مصفاة النفط حسب نوع وتكاليف النفط الخام الذي تنتجه المصفاة، حيث تتأثر جودة فحم الكوك بتكوينه، ومحتواه المعدني، والقدرة على التليين والتسخين.

مزايا فحم الكوك 

يفضل أغلب الحدادين التعامل مع فحم الكوك بسبب المزايا التي يوفرها وهي كالتالي:

  • يعتبر وقود من دون دخان، حيث عند تسخينه يحترق نظيف ولا يعطي غازات ذات رائحة بشعة كالفحم الحجري العادي.
  • نسبة الانبعاثات تكون أقل، أي نسبة الشوائب والمواد المتطايرة أقل.
  • فيه نسبة عالية من الكربون لذلك هو أكثر كفاءة بالاحتراق أي طاقة حرارية أعلى.
  • الوهج المركزي لفحم الكوك أقل من الفحم العادي وبالطبع هذا لا يعني عدم الحذر واستخدام نظارات واقية للحماية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما معنى التكويك coking"؟