कोक विलंबित कोकिंग संबंधी ज्ञान, संग्रहीत करने योग्य!

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विलंबित कोकिंग (Delayed Coking), यह एक थर्मल फ्रैक्चरेशन प्रक्रिया है। इसका मुख्य उद्देश्य, अधिक कार्बन वाले तेलों को हल्के तेलों में परिवर्तित करना है। इस उपकरण का उपयोग चक्रीय प्रक्रियाओं हेतु किया जा सकता है; अर्थात्, भारी तेलों के क्रैकिंग प्रक्रम से प्राप्त होने वाले भारी घटकों को “चक्रीय तेल” के रूप में उपयोग में लाया जाता है, एवं ऐसे तेलों को उपकरण में लंबे समय तक रखा जाता है। I. तकनीकी जानकारी: विलंबित कोकिंग, तेल के द्वितीयक संसाधन हेतु उपयोग में आने वाली एक तकनीक है। इसमें हाइड्रोजन-रहित भारी तेल को कच्चे माल के रूप में उपयोग में लाकर, उच्च तापमान (लगभग 500°C) पर गहन ऊष्मीय अपघटन एवं संयोजन अभिक्रियाओं के माध्यम से गैस, कच्चा पेट्रोल, डीजल, मोम तेल एवं कोक उत्पन्न किया जाता है। यह विश्व में कच्चे तेलों के गहन प्रसंस्करण हेतु प्रयोग में आने वाली प्रमुख विधियों में से एक है; कच्चे तेलों के प्रसंस्करण हेतु आवश्यक क्षमता में से एक-तिहाई क्षमता इसी विधि द्वारा ही प्राप “विलंब” से तात्पर्य इस बात से है कि कोकिंग ऑयल (कच्चा तेल एवं पुनर्चक्रित तेल) को हीटिंग फर्नेस में गर्म करके जल्दी ही कोकिंग अभिक्रिया हेतु आवश्यक तापमान तक पहुँचाया जाता है। इस प्रक्रिया में रिएक्शन ट्यूबों में कोई कोक नहीं बनता; बल्कि तेल को कोक टॉवर में भेजा जाता है, जहाँ कोकिंग अभिक्रिया होती है। इसी कारण इसे “विलंबित कोकिंग तकनीक” कहा जाता है। आम तौर पर, यहाँ एक ही हीटिंग फर्नेस एवं दो कोकिंग टॉवर होते हैं; या फिर दो हीटिंग फर्नेस एवं चार कोकिंग टॉवर होते हैं। हीटिंग फर्नेस में सतत रूप से कच्चा माल डाला जाता है, जबकि कोकिंग टॉवरों में कार्य बारी-बारी से किया जाता है। यह एक अर्ध-निरंतर प्रक्र कच्चा तेल (डी-प्रेशर अवशेष तेल, या अन्य भारी तेल जैसे ऑयल-रिमूव्ड एस्फाल्ट, क्लियर्ड ऑयल, या गंदा तेल) को 495–505°C तक गर्म करके कोक टॉवर में भेजा जाता है। कोक टॉवर में इस गर्म कच्चे तेल में कोकीकरण प्रक्रिया होती है; इस प्रक्रिया से बनने वाले हल्के उत्पाद ऊपर से निकलकर डिस्टिलेशन टॉवर में जाते हैं। वहाँ से हाइड्रोजन, कच्चा पेट्रोल, डीजल एवं भारी तेल अलग-अलग प्राप्त होते हैं। भारी आसवन तेल को आगे प्रसंस्करण हेतु भेजा जा सकता है (जैसे कि उत्प्रेरक विघटन/हाइड्रोजनीकरण हेतु कच्चे माल के रूप में), या इसे पूरी तरह या आंशिक रूप से कच्चे तेल प्रणाली में वापस भेजा जा सकता है। जब कोक धीरे-धीरे भर जाता है (थोड़ी जगह अवश्य छोड़नी आवश्यक है), तो कच्चा माल दूसरे कोक टॉवर में भेज दिया जाता है। कोक टॉवर में बचा हुआ कोक, जलीय विधि से निकाल दिया जाता है। कोक टॉवर को फिर से खाली करने के बाद ही गर्म कच्चा माल उसमें डाला जाता है। इस प्रक्रिया में कोक की उत्पादन दर, आम तौर पर कच्चे तेल के कॉन्स्टेंट-कोल रेसिड्यू (CCR) में होने वाले परिवर्तनों के अनुसार बदलती रहती है। गैसों का उत्पादन लगभग 10% (द्रव्यमान के हिसाब से) होता है (गैस उत्पादन दर = 7.8 + 0.144×CCR)। शेष मात्रा, चक्रण अनुपात के आधार पर भिन्न होती है; लेकिन ईंधन/वायु अनुपात 1 से अधिक होता है। विलंबित कोकिंग हेतु आवश्यक कच्चा माल, भारी तेल, डंप तेल, या यहाँ तक कि एस्फाल्ट भी हो सकता है। विलंबित कोकिंग प्रक्रिया से प्राप्त उत्पादों में गैस, पेट्रोल, डीजल, वैक्स ऑयल एवं कोक शामिल हैं। घरेलू रीसाइकल्ड तेल के मामले में, गैस का उत्पादन 7.0–10% है; कच्चे पेट्रोल का उत्पादन 8.2–16.0% है; डीजल का उत्पादन 22.0–28.66% है; वैक्सी ऑयल का उत्पादन 23.0–33.0% है; कोक का उत्पादन 15.0–24.6% है। अन्य अपशिष्ट तेलों का प्रतिशत 1–3.0% है। कोकिंग पेट्रोल एवं कोकिंग डीजल, डिले कोकिंग प्रक्रिया के मुख्य उत्पाद हैं; लेकिन इनकी गुणवत्ता कम होती है। कोकिंग पेट्रोल का ऑक्टेन मान बहुत कम होता है; आमतौर पर यह 51–64 (MON) होता है। वहीं, डीजल का ऑक्टेन मान अधिक होता है; आमतौर पर यह 50–58 होता है। लेकिन इन दोनों तेलों में एलीन्स की मात्रा अधिक होती है; सल्फर, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन जैसे अशुद्धियों की मात्रा भी अधिक होती है। इनकी स्थिरता कम होती है, इसलिए इन्हें केवल अर्ध-तैयार उत्पादों या मध्यवर्ती उत्पादों के रूप में ही उपयोग में लाया जा सकता है। शुद्धिकरण की प्रक्रिया के बाद ही इन्हें पेट्रोल एवं डीजल बनाने हेतु उपयोग में कोकिंग वैक्स ऑयल में सल्फर, नाइट्रोजन यौगिकों, जेलीय पदार्थों एवं कार्बन की मात्रा अधिक होती है; इस कारण यह द्वितीयक प्रसंस्करण हेतु उपयुक्त नहीं है। 2014 तक इसे आमतौर पर उत्प्रेरक या हाइड्रोक्रैकिंग प्रक्रियाओं में कच्चे माल के रूप में ही उपयोग में लाया जाता था। पेट्रोलियम कोक, विलंबित कोकिंग प्रक्रिया के महत्वपूर्ण उत्पादों में से एक है। इसकी गुणवत्ता के आधार पर इसका उपयोग इलेक्ट्रोड, धातुकर्म एवं ईंधन आदि के रूप में किया जा सकता है। कोकिंग गैस को सल्फर-मुक्त करने के बाद, इसका उपयोग हाइड्रोजन उत्पादन हेतु कच्चे माल के रूप में, या ईंधन नेटवर्क में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। द्वितीय, लाभ एवं कमियाँ: विलंबित कोकिंग विधि के द्वारा उच्च मात्रा में कार्बन एवं धातुओं वाले खराब गुणवत्ता वाले कच्चे माल को भी संसाधित किया जा सकता है। इस विधि से हल्के तेलों का उत्पादन बढ़ता है, एवं कार्बन निकालने की प्रक्रिया भी अधिक कुशल हो जाती है। इस विधि के लाभों में निरंतर संचालन, उच्च प्रसंस्करण क्षमता, अधिक लचीलापन, उच्च कार्बन-निकालने की दक्षता, एवं कम निवेश एवं संचालन लागत शामिल हैं। नुकसान यह है कि कम मूल्य वाले उत्पादों का उत्पादन अधिक होता है, एवं तरल उत्पादों की गुणवत्ता खराब होती है। तीन, विलंबित कोकिंग प्रक्रिया: विलंबित कोकिंग, थर्मल क्रैकिंग के समान ही है; लेकिन इसमें कच्चे माल को कोकिंग अभिक्रिया हेतु आवश्यक तापमान तक छोटे समय में ही गर्म किया जाता है। कच्चे माल में फ्यूजन अभिक्रिया लगभग नहीं होती, बल्कि यह अभिक्रिया विशेष रूप से निर्मित कोक टॉवरों में ही होती है। इसी कारण ही इसे “विलंबित कोकिंग” कहा जाता है। डिले फर्नेसिंग उपकरण मुख्य रूप से 8 भागों से मिलकर बना होता है: 1. फर्नेसिंग भाग – इसमें मुख्य उपकरण हीटिंग फर्नेस एवं कोक टॉवर हैं। ऐसे भी हैं जिनमें एक भट्ठी के साथ दो टावर होते हैं, या दो भट्ठियों के साथ चार टावर होते हैं। इसके अलावा, ऐसे भी हैं जो अन 2. विभाजन चरण: इस चरण में प्रमुख उपकरण “विभाजन टॉवर” होता है। डिले फोर्मिंग प्रक्रिया में आमतौर पर फीन-रिमूवर/कोक-रिस्ट्रेंट/लिक्विड-रिकवरी एजेंट जैसे रासायनिक पदार्थों का उपयोग किया जाता है। 3. कोकिंग गैसों का पुनर्उपयोग एवं सल्फर हटाने हेतु मुख्य उपकरणों में अवशोषण टॉवर, विघटन टॉवर, स्थिरीकरण टॉवर, पुनः अवशोषण टॉवर आदि शामिल हैं। 4. जल-आधारित कोक-निष्कासन प्रक्रिया: भारी अवशेष तेलों में हाइड्रोकार्बनों का अनुपात अधिक होने के कारण, ऐसे तेलों में कोक बनने की संभावना बहुत अधिक होती है। इसी कारण, कच्चे तेल को तेज़ गति से उच्च तापमान (480–500°C) तक गर्म किया जाता है। इस प्रकार, भारी अवशेष तेल, ट्यूब-आकार के हीटिंग ओवन में ही अभिक्रिया करने से पहले ही एक खोखले टैंक में भेज दिया जाता है। वहाँ, गर्म तेल में विघटन/संयोजन अभिक्रियाएँ होती हैं। चूँकि गर्मी एवं कोक-निर्माण की प्रक्रियाएँ एक साथ नहीं होतीं, इसलिए इसे “विलंबित कोक-निर्माण” कहा जाता है। कोक टॉवर में होने वाली अपघटन प्रक्रिया के कारण 415℃ तापमान पर उत्पन्न होने वाला तेल-गैस मिश्रण, कोक टॉवर के ऊपरी हिस्से से बाहर निकलकर मुख्य विभाजन टॉवर के निचले हिस्से में जाता है। वहाँ, धोने वाली प्लेटों की मदद से उसमें मौजूद कोक कणों को हटा दिया जाता है; इसके बाद यह मिश्रण वाष्पीकरण चरण में जाकर वैक्स ऑयल संग्रहण टैंक में जाता है, जहाँ इसका विभाजन होकर गैस, पेट्रोल, डीजल एवं हल्का/भारी वैक्स ऑयल प्राप्त होता है। जबकि कोक टॉवर में होने वाली संयोजन प्रक्रिया के कारण उत्पन्न होने वाला कोक, वहीं ही रह जाता है। जब कोक टॉवर में कोक की मात्रा एक निश्चित सीमा तक पहुँच जाती है, तो उसे दूसरे कोक टॉवर में भेज दिया जाता है, ताकि वहाँ भी कोक बनना जारी रह सके; जबकि मूल कोक टॉवर में कोक को हटाने की प्रक्रिया शुरू हो जाती है। आम तौर पर, एक कोकिंग संयंत्र में 2 से 4 कोक टावरों का उपयोग किया जाता है। कोक को हटाने हेतु जल-आधारित विधि का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, कोक की परत के बीच में ड्रिल की मदद से एक छेद बनाया जाता है; फिर ऊपर से नीचे तक 12–30 MPa दबाव वाला उच्च-दबाव वाला पानी भेजा जाता है। पानी के इस दबाव के कारण कोक नीचे गिर जाता है, एवं नीचे से ही बाहर निकाला जाता है। उच्च दबाव वाले पानी को हाई-प्रेशर पंपों के द्वारा पंप किया जाता है; यह पानी वाटर लाइनों, होज़ों एवं ड्रिल रॉडों के माध्यम से हाइड्रोलिक कटर के नोज़ल तक पहुँचता है। कटर के नोज़ल से निकलने वाला उच्च दबाव वाला पानी एक शक्तिशाली जेट बनाता है, एवं इस जेट की शक्तिशाली ऊर्जा के द्वारा ही पेट्रोलियम कोक को काटा जाता है। ड्रिल रॉड लगातार ऊपर-नीचे एवं घूमता रहता है, जब तक कि सारा कोक नष्ट न हो जाए। 5. जल-आधारित कोक-हटाने हेतु प्रमुख उपकरणों में (उच्च-दबाव वाले पानी के पंप), (कोक-हटाने हेतु नियंत्रण वाल्व), तेल-सप्लाई प्रणाली, वायवीय वाल्व, वीन एवं पुली-समूह, (नए प्रकार की कोक-हटाने हेतु ट्यूबें), (जल-टर्बाइन डिस्कनेक्टर), (स्वचालित रूप से काम करने वाला ड्रिलिंग/कोक-हटाने हेतु उपकरण), (टावर की ऊपरी एवं निचली सतहों पर उपकरण लगाने/हटाने हेतु उपकरण), (लिफ्ट), (ड्रिलिंग रॉड संबंधी उपकरण) एवं (क्रेन) शामिल हैं। 6. कोक का जलनिकासन एवं भंडारण/परिवहन – कोक से जल हटाने की प्रक्रिया, एवं इसका भंडारण/परिवहन। 7. वेंटिलेशन/एयर-रिलीज़ सिस्टम – वायु को बाहर निकालने हेतु प्रयोग में आने वाला स 8. वाष्प उत्पन्न करने वाला हिस्सा – वाष्प उत्पन्न करने हेतु आमतौर पर डिस्टिलेशन टॉवर की साइड लाइनों से प्राप्त डीजल, भारी मोमयुक्त तेल, एवं टॉवर के तल से प्राप्त चक्रीय तेल का उपयोग किया जाता है। 9. कोक भट्ठी वाला भाग – कोक को भूनने हेतु प्रयोग में आने वाला भाग। घरेलू स्तर पर, भट्टी के निकास तापमान को 495–500°C निर्धारित किया गया है; जबकि कोक टॉवर के ऊपरी हिस्से में दबाव 0.15–0.2 Mpa है। चौथा, तेज़ विकास – विलंबित कोकिंग के उपरोक्त लाभों के कारण ही चीन में इसका तेज़ विकास हुआ। इसके मुख्य कारण हैं: (1) विलंबित कोकिंग, ईंधन एवं डीज़ल की मांग एवं आपूर्ति के बीच के अंतर को दूर करने हेतु एक प्रभावी उपाय है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि चीन में पाया जाने वाला कच्चा तेल आम तौर पर भारी होता है, एवं इसमें मोम की मात्रा अधिक होती है; इस कारण डीजल उत्पादन की दर कम हो जाती है। घरेलू कच्चे तेल से डीजल उत्पादन की दर, विदेशी कच्चे तेल की तुलना में औसतन 5–7 प्रतिशत कम होती है। इसलिए, वर्ष 2014 तक चीन हर साल लगभग 80×10 टन डीजल आयात करता रहा; साथ ही, देश में आपूर्ति एवं मांग के बीच संतुलन बनाए रखने हेतु उसे 30×10 टन पेट्रोल निर्यात करना पड़ता रहा। दूसरा कारण यह है कि चीनी तेल शोधन कंपनियाँ द्वितीयक प्रसंस्करण हेतु मुख्य रूप से कैटलिटिक फ्रैक्चरेशन विधि का ही उपयोग करती हैं; इस कारण डीजल एवं पेट्रोल का अनुपात कम होता है (डिले फ्रैक्चरेशन में यह अनुपात 1.94 है, जबकि कैटलिटिक फ्रैक्चरेशन में यह 0.56 है)। इसलिए, डिले फ्रैक्चरेशन विधि का विकास, डीजल एवं पेट्रोल की मांग एवं आपूर्ति के बीच के अंतर को दूर करने एवं डीजल के उत्पादन को बढ़ाने हेतु ए ⑵हाइड्रोक्रैकिंग की तुलना में, डिले फोर्किंग में हल्के तेल उत्पादों की स्थिरता कम होने की समस्या है; लेकिन इसकी संचालन लागत कम होने के कारण (प्रसंस्करण लागत हाइड्रोक्रैकिंग की तुलना में लगभग 1/2 से 1/3 होती है), यह अधिक प्रतिस्पर्धी है। चूँकि डिले फोर्किंग में निवेश कम होता है, संचालन लागत कम होती है, एवं रूपांतरण की दर अधिक होती है; इसलिए डिले फोर्किंग, थ्रेड को हल्का बनाने हेतु सबसे प्रमुख प्रसंस्करण विधियों में से एक बन गई है। इसलिए, 2014 तक चीन में धन की कमी थी, एवं हल्के तेल उत्पादों, खासकर डीजल एवं पेट्रोल की आपूर्ति एवं मांग के बीच बड़ा अंतर था। ऐसी स्थिति में, विलंबित कोकिंग इस समस्या को हल करने हेतु एक उपयुक्त उपाय है। यह लेख इंटरनेट से लिया गया है; यदि कहीं कोई त्रुटि है, तो कृपया उसे सुधार दें। (संकलन: शिहुआ युआन; पुनः प्रकाशन हेतु कृपया स्रोत उल्लेख करें।)