کک نفتی با فراریت بالا در طول کلسیناسیون مستعد ترک خوردن یا سرباره شدن است.

تحلیل مکانیسم:

پدیده انفجار (ترکیدن):

• خروج سریع مواد فرار: هنگامی که محتوای فرار در کک نفتی زیاد باشد، با افزایش دما در مرحله اولیه کلسیناسیون، مواد فرار به سرعت خارج می‌شوند. اگر سرعت خروج خیلی سریع باشد، فشار بخار قابل توجهی در داخل ذرات کک نفتی ایجاد می‌شود که منجر به ترکیدن آن می‌گردد.
• کنترل نامناسب دما: حداکثر مقدار مواد فرار در دمای کلسیناسیون بین ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد خارج می‌شود. اگر دما در این مرحله خیلی سریع افزایش یابد، مواد فرار به شدت خارج می‌شوند و پدیده ترکیدن را تشدید می‌کنند.

پدیده سرباره گیری:

• احتراق ناقص مواد فرار: در طول کلسیناسیون کک نفتی با فراریت بالا، احتراق ناقص مواد فرار مقدار زیادی کربن سیاه و ذرات نسوخته تولید می‌کند.
• ذوب خاکستر: خاکستر موجود در کک نفتی در دماهای بالا ذوب می‌شود و با ذرات نسوخته ترکیب شده و مخلوط‌های یوتکتیک با نقطه ذوب پایین تشکیل می‌دهد که به دیواره‌های کوره یا تجهیزات می‌چسبند و منجر به سرباره می‌شوند.
• دمای بیش از حد: هنگامی که دمای کلسیناسیون از دمای نرم شدن خاکستر بیشتر شود، خاکستر ذوب شده و به هم می‌چسبد و سرباره تشکیل می‌دهد.

اقدامات پیشگیرانه:

کنترل دمای کلسیناسیون و نرخ گرمایش:

• گرمایش قطعه‌ای: در طول مرحله اولیه کلسیناسیون، نرخ گرمایش پایین‌تری را اتخاذ کنید تا مواد فرار به آرامی خارج شوند و از فشار بخار داخلی بیش از حد جلوگیری شود. به عنوان مثال، گرمایش آهسته قبل از 900 درجه سانتیگراد می‌تواند بازده واقعی را بهبود بخشد.
• کنترل دمای مرحله دمای بالا: در دماهای بالا (مثلاً ۱۲۴۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد)، نرخ گرمایش را به طور مناسب کاهش دهید تا به بهبود چگالی واقعی و مقاومت در برابر اکسیداسیون کک کلسینه شده کمک کرده و خطر سرباره شدن را کاهش دهید.

بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات کلسیناسیون:

• سطح مواد را پایین نگه دارید: در کوره‌های دیگی، سطح مواد را پایین نگه دارید تا کک نفتی اضافه شده به سرعت مواد فرار را خارج کند، زمان ماندن آن در کوره کاهش یابد و احتمال سرباره شدن کم شود.
• افزایش فشار منفی: فشار منفی را بالا نگه دارید تا خروج روان مواد فرار تسهیل شده و از تجمع آنها در داخل کوره جلوگیری شود.
• مرتباً محل‌های خروج مواد فرار را تمیز کنید: مرتباً محل‌های خروج مواد فرار و کانال‌های جمع‌آوری را تمیز کنید تا از انسداد جلوگیری شود و از خروج بدون مانع مواد فرار اطمینان حاصل شود.

تنظیم نسبت مواد اولیه:

• کلسیناسیون مخلوط: کک نفتی کم فرار یا کک کلسینه شده را به کک نفتی پرفرار اضافه کنید تا محتوای فرار کلی کاهش یابد. از نسبت‌های دقیق و اختلاط یکنواخت اطمینان حاصل کنید تا از محتوای فرار بالای موضعی جلوگیری شود.
• کنترل اندازه ذرات مواد اولیه: مواد با اندازه بزرگ و ناخالصی‌های فلزی را حذف کنید تا محتوای معدنی کاهش یابد و منابع سرباره به حداقل برسند.

بهبود پارامترهای فرآیند:

• کنترل صحیح میزان اکسیژن: میزان اکسیژن را در حد مناسبی حفظ کنید تا از کاهش اتمسفرهایی که نقطه ذوب خاکستر را پایین می‌آورند، جلوگیری شود. به عنوان مثال، هنگامی که میزان اکسیژن کمتر از 5٪ باشد، نقطه ذوب خاکستر 100 تا 150 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد و خطر سرباره شدن را افزایش می‌دهد.
• بهینه سازی توزیع هوا: نسبت توزیع هوا را مطابق با مرحله کلسیناسیون تنظیم کنید تا احتراق کامل مواد فرار تضمین شود و تولید کربن سیاه و ذرات نسوخته کاهش یابد.

اصلاح و نگهداری تجهیزات:

• اصلاح تجهیزات کلسیناسیون: برای کک نفتی با فراریت بالا، کوره‌های دوار یا کوره‌های دیگی را به طور خاص اصلاح کنید، مانند اضافه کردن کانال‌های تخلیه مواد فرار و بهینه‌سازی توزیع جریان هوای داخلی، تا با الزامات کلسیناسیون مواد با فراریت بالا سازگار شوند.
• بازرسی‌های منظم تجهیزات: از عملکرد عادی تجهیزات اطمینان حاصل کنید تا از گرمای بیش از حد موضعی یا جریان هوای ضعیف که می‌تواند منجر به سرباره شود، جلوگیری شود. به عنوان مثال، مشعل‌ها و کانال‌های آتش را بررسی کنید و خاکستر و سرباره انباشته شده را فوراً تمیز کنید.