«دوده سیاه»، یکی از محصولات پرکاربرد در صنایع مختلف است، پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد حجم بازار کربن سیاه یا «دوده سیاه» از ۱۷میلیارد دلار کنونی تا سه سال آینده به ۲۷میلیارد دلار خواهد رسید، درحال‌حاضر ظرفیت تولید دوده صنعتی در کشور ما ۱۶۶هزار تن است که ۳۶ درصد حجم تولید، متعلق به شرکت «دوده صنعتی فام» است. دکتر سید علیرضا مصطفوی، عضو هیات‌علمی گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک، در دوره فرصت مطالعاتی صنعتی در شرکت صنعتی «دوده فام»، طرح توجیهی ایجاد نیروگاه تولید برق از گازهای خروجی فرآیند تولید دوده صنعتی را ارایه کرده است که جزئیات این طرح را می‌خوانیم:
کربن سیاه چیست؟
اگرچه دوده، از قدیمی‌ترین محصولات تولیدشده ازسوی بشر است که تاریخچه استفاده از آن به قرن‌ها پیش و زمانی که چینی‌ها و هندی‌ها از این ماده به‌عنوان رنگدانه در جوهر استفاده می‌کردند اما «کربن‌سیاه» یا «دوده صنعتی»، ماده‌ای است که در اثر احتراق ناقص یا تجزیه حرارتی هیدروکربن‌های گازی یا مایع در «شرایط کنترل‌شده» تولید می‌شود و به این دلیل، دوده صنعتی با دوده معمولی که در گذشته استفاده می‌شد، متفاوت است.
به‌طور خلاصه دوده صنعتی، تحت شرایط کنترل‌شده و برای مصارف خاصی تولید می‌شود و بیش از ۹۷ درصد از ترکیب آن عنصر کربن است، درحالی‌که دوده معمولی، یک فرآورده جانبی ناخواسته است.
این ماده نرم و ریز، دارای قطری حدود ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ انگسترم است و شامل حدود ۹۵ درصد کربن و درصد کمی اکسیژن و هیدروژن است.
رایج‌ترین روش تولید دوده صنعتی، روش کوره‌ای است که در شرکت «دوده صنعتی فام» هم مورد استفاده است.
خواص دوده صنعتی
خاصیت رنگ‌دهی به مواد، افزایش خاصیت رسانایی و هدایت الکتریکی، افزایش خاصیت استحکام‌بخشی و جلوگیری از شکست، افزایش خاصیت ارتجاعی و جلوگیری از پارگی، مقاومت در برابر فرسایش، سایش و خراشیدگی، محافظت در برابر نور و محافظت در برابر حرارت و اشعه ماوراءبنفش ازجمله خواص مهم کربن سیاه است.
چه کاربردی دارد؟
کربن سیاه (carbon black) بنا به ترکیب شیمیایی، خواص رنگ‌دهی، اندازه ذرات و خواص کلونیدی آن، در صنایع مختلف مخصوصاً صنعت لاستیک به‌طور گسترده و وسیع کاربرد دارد و حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد وزن لاستیک را کربن تشکیل می‌دهد.
بیشترین استفاده این ماده پس از صنعت لاستیک‌سازی که ۶۸ درصد مصرف دوده را در جهان شامل می‌شود، در صنایع ساخت قطعات لاستیکی خودرو، مستریج جوهرسازی و رنگ است. همچنین کربن پلک، کاربرد زیادی به‌عنوان فیلر (پرکننده برای تغییر خواص مکانیکی الکتریکی) و عبوردهی نور در محیط‌هایی دارد که به آن‌ها افزوده می‌شود و درنتیجه نقش مهمی در خواص الاستومرها، پلاستیک‌ها، رنگ، جوهر و لاستیک دارد.
این ماده محافظت در برابر اشعه ماوراءبنفش را در پلاستیک‌ها افزایش می‌دهد، در پلیمرهای ترموپلاستیک، رسانای خوبی است و زمانی که به‌عنوان فیلر یا پرکننده در لاستیک‌ها استفاده می‌شود، پارامترهایی نظیر فرسایش، ساییدگی، خراشیدگی و شکست را بهبود می‌بخشد.
به‌طورکلی از نظر کاربرد، دوده صنعتی به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود: دوده مورد استفاده در صنعت تایر و لاستیک و دوده مورد استفاده در صنایع غیرلاستیکی که این نوع دوده‌ها با عنوان «دوده‌های خاص» نیز نامیده می‌شوند و از نظر مورفولوژی و سطح شیمیایی با دوده‌های مورد‌استفاده در صنایع لاستیکی متفاوت هستند.
طرح ایجاد نیروگاه تولید برق از گازهای خروجی فرآیند تولید دوده صنعتی چیست؟
در فرآیند تولید دوده صنعتی، گازهای خروجی و اتلافی این فرآیند، دارای ارزش حرارتی هستند، به این معنا که می‌توان از حرارت موجود و تلف‌شده این فرآیند، با تولید برق، خلق ارزش کرد.
این عمل، علاوه‌بر صرفه‌جویی در انرژی و کسب سود برای واحدهای تولیدی، منجر به بهره‌وری بیشتر مجموعه خواهد شد. روش‌های مختلفی برای بازیایی گرمای اتلافی و تولید برق از آن وجود دارد که از متداول‌ترین آن‌ها، استفاده از مولدهای بخار بازیاب گرماست، در این روش، تولید برق بر مبنای «چرخه رانگین» صورت می‌گیرد، این روش، به‌علت کمتر بودن هزینه‌ها و بازدهی مناسب، گزینه مناسبی برای نصب و راه‌اندازی در شرکت «دوده صنعتی فام» است.
طبق آنچه در گزارش این فرصت مطالعاتی از روند تولید دوده صنعتی ارایه شده، بیان شده است که دود خروجی از این فرآیند، شامل ترکیبات و گازهای قابل‌اشتعال هستند و لذا ارزش حرارتی حاصل از سوختن آن‌ها می‌تواند در راستای تولید برق به‌واسطه ایجاد یک واحد نیروگاهی براساس عملکرد چرخه بخار، مورد استفاده قرار گیرد. این عمل درواقع بازیافت انرژی گرمایی هدررفته در تولید این ماده است.
در گزارشی که در این تحقیق فراهم شده، توجیه علمی و اقتصادی تولید برق از گرمای اتلافی و حاصل از سوزاندن دود خروجی از این فرآیند، مورد بررسی قرار گرفته است که با بررسی فرآیند شیمیایی تولید دوده و محاسبه حجم دود خروجی و ارزش حرارتی ایجادشده از سوزاندن دود خروجی، میزان توان قابل ایجاد برای تولید برق محاسبه شده است.
۱۱۰ مگاوات برق
در این بررسی با استفاده از داده‌های موجود و طبق معادلات شیمیایی، محاسبات مربوط به ارزش حرارتی با استفاده از نرم‌افزار Hysys انجام گرفته است، طبق این محاسبات و براساس آنالیز انجام‌شده ازسوی شرکت دوده صنعتی فام، توانی در حدود ۱۱۰ مگاوات از دود خروجی موجود قابل‌استخراج خواهد بود که ارزشی چندمیلیاردی دارد.
در این مطالعه، علاوه‌بر سود حاصله از فروش برق، میزان عوارض محیط‌زیستی و خسارات ناشی از آن نیز که شرکت باید بپردازد محاسبه شده و بر این مسئله تاکید شده است که به‌این‌ترتیب، اجرای این طرح توجیه اقتصادی دارد.
در انتها نیز پیشنهادهایی برای اجرا در شرکت صنعتی دوده فام ارایه شده است.
دیدگاهتان را بنویسید