مقایسه کک نفتی و زغال سنگ: کدام سوخت در صنعت بهتر است؟
کک نفتی (پتکک) در مقابل زغال سنگ: یک مقایسه با ارزش حرارتی بالا. تفاوتهای اساسی در محتوای انرژی، باقیمانده خاکستر و تأثیرات زیستمحیطی بین کک نفتی—یک محصول جانبی غنی از کربن حاصل از پالایش فرآوردههای نفتی—و زغال سنگ سنتی را کشف کنید. پتکک دارای درصد کربن ثابت استثنایی (82-97٪) و محتوای خاکستر بسیار پایین (معمولاً <1\%) است، که آن را به یک سوخت صنعتی قدرتمند (اما اغلب دارای گوگرد بالا) در برابر زغال سنگ (55-90٪ کربن، 10-30٪ خاکستر) تبدیل میکند.
کک نفتی در مقابل زغال سنگ: مقایسه دقیق برای مصارف صنعتی
هنگام انتخاب یک سوخت جامد برای کاربردهای صنعتی مانند تولید برق، ساخت سیمان یا تولید فولاد، اغلب انتخاب به دو رقیب اصلی محدود میشود: زغال سنگ و کک نفتی (پتکک). به عنوان یک محصول جانبی اصلی پالایش فرآوردههای نفتی سنگین مانند بنزین، قیر، و نفت سفید، پتکک یک جایگزین پر انرژی برای زغال سنگ ارائه میدهد. درک تفاوتهای اصلی بین این سوختها برای بهینهسازی کارایی، هزینه و انطباق با مقررات زیستمحیطی محلی حیاتی است.
کک نفتی چیست؟
کک نفتی یک ماده جامد کربنی است که از آخرین فرآیند حرارتی (ککسازی) روغنهای سنگین باقیمانده پس از تقطیر و کراکینگ نفت خام به دست میآید. این یک گام اساسی در تولید سوختهای سبکتر است. ترکیب آن دارای خلوص بالایی از کربن است، که آن را به یک سوخت با چگالی انرژی استثنایی تبدیل میکند.
زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ یک سنگ رسوبی سیاه یا مایل به سیاه، قابل احتراق است که به طور طبیعی از مواد گیاهی باستانی تشکیل شده است. این یک ماده ناهمگن است که از نظر کیفیت (مانند لیگنیت، بیتومینه، آنتراسیت) به طور قابل توجهی متفاوت است و در سراسر جهان به عنوان منبع اصلی تولید برق و سایر فرآیندهای صنعتی استفاده میشود.
کدام بهتر است، کک نفتی یا زغال سنگ؟
سوخت “بهتر” کاملاً به کاربرد صنعتی خاص، خروجی انرژی مورد نیاز و مقررات زیستمحیطی محلی بستگی دارد.
-
کک نفتی به طور کلی از نظر چگالی انرژی (ارزش حرارتی بالاتر) و محتوای خاکستر (باقیمانده بسیار کمتر) بهتر است. این ویژگیها آن را برای فرآیندهایی که نیاز به گرمای شدید دارند، مانند کورههای سیمان و برخی بویلرهای نیروگاهی، بسیار کارآمد میسازد. با این حال، پتکک اغلب درصد قابل توجهی بالاتر از گوگرد را در خود دارد، که منجر به انتشار بیشتر دیاکسید گوگرد (SO2) میشود و نیاز به فنآوریهای کاهش انتشار پرهزینه دارد.
-
زغال سنگ معمولاً فراوانتر و ارزانتر از پتکک است. انواع کم گوگرد آن میتوانند از نظر انتشار SO2 سازگارتر با محیط زیست باشند و برخی از زغالهای با رتبه بالا (مانند آنتراسیت) میتوانند با محتوای انرژی پتکک رقابت کنند. خواص احتراق آن به طور کلی بهتر شناخته شده و مدیریت آن در نیروگاههای متعارف آسانتر است.
جدول مقایسه کک نفتی و زغال سنگ: مزایا و معایب
| ویژگی | کک نفتی (پتکک) | زغال سنگ (بیتومینه/آنتراسیت) |
| ارزش حرارتی | بالاتر (معمولاً 28-35 مگاژول/کیلوگرم) | پایین تا متوسط (معمولاً 25-35 مگاژول/کیلوگرم برای زغال با رتبه بالا) |
| محتوای کربن ثابت | بسیار بالا (82-97%) | متوسط تا بالا (55-90%) |
| محتوای خاکستر | بسیار پایین (معمولاً <1\%) | بالا (10-30%) |
| محتوای گوگرد | اغلب بالا (میتواند بیش از 5-7٪ باشد) | پایین تا متوسط (معمولاً 0.5-3.0٪) |
| منبع | محصول جانبی پالایش نفت خام (فرآوردههای نفتی) | منبع طبیعی استخراج شده |
| هزینه | معمولاً بالاتر از زغال سنگ (اما به دلیل کارایی مقرون به صرفه است) | عموماً پایینتر و نوسانپذیرتر |
| انتشار (به ازای جرم) | CO2 بالاتر (به دلیل کربن بالا) و SO2 بالاتر | CO2 پایینتر (به ازای جرم) و SO2 پایینتر (برای زغال کم گوگرد) |
| کاربرد اصلی صنعتی | سیمان، آندها (کک کلسینه)، تولید برق | تولید برق، فولاد، گرما |
آیا کک نفتی سریعتر از زغال سنگ میسوزد؟
به طور کلی، بله، کک نفتی معمولاً سریعتر از زغال سنگ میسوزد، اما این امر به طور قابل توجهی به نوع زغال سنگ و فنآوری احتراق مورد استفاده بستگی دارد.
پتکک اغلب محتوای مواد فرار کمتری نسبت به اکثر زغالها دارد. مواد فرار جزئی هستند که به راحتی برای شروع احتراق مشتعل میشوند. با این حال، محتوای کربن ثابت بسیار بالا و چگالی ذرات پایینتر پتکک به این معنی است که پس از رسیدن به احتراق، باقیمانده کربن جامد (چار) با سرعت بیشتری میسوزد. این امر منجر به نرخ حرارتدهی بالاتر میشود، که میتواند منجر به احتراق کارآمدتر و کاملتر در بویلرهای تخصصی با دمای بالا شود، یا برعکس، در هنگام سوزاندن همزمان با زغال سنگ در بویلرهای متعارف، میتواند به مشکلاتی در زمینه کربن نسوخته در خاکستر منجر شود. بنابراین، فنآوری تخصصی، مانند بویلرهای بستر سیال گردشی (CFB)، اغلب برای احتراق کارآمد پتکک ترجیح داده میشود.
با توجه به درصد کربن بالای پترولیوم کک، آیا استفاده از آن در صنعت فولادسازی به صرفهتر از زغالسنگ آنتراسیت است؟
بله، از نظر ارزش حرارتی و کربن تثبیت شده، پترولیوم کک بازدهی بالاتری دارد. اما به دلیل گوگرد بالا، در صنعت فولاد بیشتر از کک سوزنی یا کلسینه شده برای ساخت الکترودها استفاده میشود تا کیفیت فولاد حفظ شود.