فحم الكوك المنزلي مقابل الفحم: ما الفرق بينهما؟

في النظام العالمي للطاقة والصناعة، يعتبر كل من الفحم وفحم الكوك البترولي من المواد الخام الكربونية الهامة. فالفحم له تاريخ طويل وهو مادة خام مهمة لإمدادات الطاقة. أما فحم الكوك البترولي فهو منتج ثانوي في عملية تكرير البترول، وقد توسع استخدامه تدريجيًا مع التطور في السنوات الأخيرة. ويوجد بين الاثنين أوجه تشابه واختلاف في العديد من الجوانب، وتحليل الاختلافات بينهما له أهمية كبيرة.

الخصائص الأساسية

التعريف والتكوين

فحم الكوك البترولي هو المنتج الناتج الناتج عن التكسير الحراري للنفط الثقيل بعد تقطير النفط الخام لفصل النفط الخفيف عن النفط الثقيل. بعد اكتمال التفاعل، يشكل فحم الكوك البترولي في النهاية كتلًا أو حبيبات سوداء، مصحوبة بتوليد منتجات ثانوية مثل الغاز والزيت الخفيف. ووفقًا للخصائص المختلفة للنفط الخام وتقنيات المعالجة، يمكن تصنيف فحم الكوك البترولي إلى أنواع. وترتبط جودته ارتباطًا وثيقًا بمحتوى الكبريت والمحتوى المعدني الثقيل للمواد الخام البترولية.

الفحم هو معدن صلب قابل للاحتراق يتكون من تغيرات كيميائية حيوية وفيزيائية كيميائية معقدة في النباتات القديمة. ويتأثر بعوامل مثل البيئة الرسوبية والضغط ودرجة الحرارة، ويتحول تدريجياً إلى أنواع مختلفة من الفحم مثل الفحم الحجري والفحم القاري والأنثراسايت.

الخصائص الفيزيائية

المظهر والشكل

إن مظهر فحم الكوك البترولي هو مادة صلبة سوداء أو رمادية داكنة تشبه قرص العسل ذات بريق معدني، والتي عادة ما تكون في شكل كتل أو حبيبات. يتميز الفحم بمجموعة متنوعة من ألوان المظهر، بدءاً من اللون البني للفحم الحجري إلى الأسود للأنثراسايت. وتشمل أشكاله الكتل والمسحوق، وغالباً ما يكون للفحم القاري قوام شبيه بالشريط.

الكثافة والصلابة

وتبلغ كثافة فحم الكوك البترولي بشكل عام 1.3-1.9 جم/سم مكعب، والذي يتميز بصلابة عالية نسبيًا وقوام صلب. تختلف كثافة الفحم اختلافًا كبيرًا باختلاف أنواعه. على سبيل المثال، تبلغ كثافة الفحم الحجري حوالي 0.9-1.2 جم/سم مكعب، بينما يمكن أن تصل كثافة فحم الأنثراسايت إلى 1.4-1.9 جم/سم مكعب. كما أن صلابته الكلية أقل من صلابة فحم الكوك البترولي، خاصةً الفحم الحجري الذي يتميز بقوامه الناعم نسبيًا.

الخواص الكيميائية

التركيب العنصري

يتكون فحم الكوك البترولي بشكل أساسي من الكربون، بمحتوى يتراوح بين 80% إلى 97%، والذي يحتوي أيضًا على كميات صغيرة من الهيدروجين والكبريت والنيتروجين والأكسجين وعناصر أخرى. ويمكن أن يصل محتوى الكبريت في فحم الكوك البترولي عالي الكبريت إلى أكثر من 5%. على الرغم من أن التركيب العنصري للفحم هو الكربون بشكل أساسي، إلا أن هناك اختلافات كبيرة بين أنواع الفحم المختلفة. يحتوي الفحم الليغنيت على محتوى كربوني يتراوح بين 60% إلى 77%، بينما يحتوي الأنثراسايت على محتوى كربوني يتجاوز 90%، والذي يحتوي أيضًا على كمية معينة من المعادن.

القيمة الحرارية ومحتوى الرماد

القيمة الحرارية لفحم الكوك البترولي مرتفعة نسبيًا، والتي تتراوح عمومًا من 28 إلى 35 ميجا جول/كجم. ويحتوي على محتوى منخفض نسبيًا من الرماد، وعادة ما يكون أقل من 1%. وتتذبذب القيمة الحرارية للفحم بشكل كبير، فعلى سبيل المثال، تبلغ القيمة الحرارية للفحم الحجري حوالي 10-20 ميجا جول/كجم، ويمكن أن تصل القيمة الحرارية لفحم الأنثراسايت إلى 25-35 ميجا جول/كجم. ومحتواه من الرماد مرتفع نسبيًا، ويتراوح عمومًا من 10% إلى 30%، وبالنسبة لبعض الفحم الرديء يكون أعلى من ذلك.

مجالات التطبيق

فحم الكوك الأليف

مجال الطاقة

التدفئة الصناعية

فيما يتعلق بالتسخين الصناعي، يمكنك استخدام فحم الكوك النفطي كوقود للغلايات الصناعية. ويمكنه توفير الطاقة الحرارية لصناعات مثل الصلب والأسمنت.

وقود لتوليد الطاقة

وفي بعض المناطق، يتم خلطه وحرقه مع الفحم لتوليد الطاقة لتعزيز كفاءة توليد الطاقة.

الصناعة المعدنية

إنتاج القطب الكهربائي

في إنتاج الأقطاب الكهربائية، يعتبر فحم الكوك البترولي عالي الجودة مادة خام رئيسية لتصنيع أقطاب الجرافيت عالية الطاقة وفائقة الطاقة من الجرافيت. وبفضل التوصيل الكهربائي الممتاز ومقاومة درجات الحرارة العالية، يمكنه تلبية متطلبات استخدام الأقطاب الكهربائية.

مضافات الكربون

يمكنك استخدامه في عمليات صناعة الصلب والصب لزيادة محتوى الكربون في الصلب والحديد الزهر بشكل فعال.

الصناعة الكيميائية

إنتاج المواد الخام

كمادة خام للإنتاج، يتم استخدامه لإنتاج منتجات كيميائية مثل كربيد الكالسيوم وكربيد السيليكون.

تحضير مادة الكربون

في إعداد مواد الكربون، يمكنك معالجتها بشكل أكبر لتصنيع مواد الكربون المتقدمة مثل ألياف الكربون عالية الأداء وأنابيب الكربون النانوية.

تطبيقات أخرى

تصنيع الكربون المنشط

يمنح هيكل مسامها المتطور بشكل جيد الكربون المنشط بأداء امتصاص ممتاز، لذا يمكنك استخدامه لتصنيع الكربون المنشط.

إضافات الوقود

يمكن أن يؤدي استخدامه كمادة مضافة للوقود إلى تحسين أداء احتراق الوقود.

الفحم

مجال الطاقة

توليد الطاقة الحرارية

يلعب الفحم دورًا مهمًا في توليد الطاقة الحرارية ويتم توليد معظم الكهرباء في العالم من الوحدات التي تعمل بالفحم.

تدفئة مركزية

ويوفر مصدرًا حراريًا مهمًا للتدفئة في فصل الشتاء في المناطق الشمالية، وهو يطبق على نطاق واسع خاصة في المدن الصغيرة والمتوسطة الحجم والمناطق الريفية.

الصناعة المعدنية

إنتاج فحم الكوك

وباعتباره التطبيق الأساسي للفحم في صناعة المعادن، تتم معالجة فحم الكوك إلى فحم الكوك من خلال التقطير الجاف بدرجة حرارة عالية ويستخدم في صناعة الحديد في الفرن العالي.

الحقن عالي المداخن

في هذه العملية، من خلال حقن مسحوق الفحم المطحون ناعماً في الفرن العالي ليحل محل جزء من فحم الكوك، يمكن تقليل تكلفة الإنتاج.

الصناعة الكيميائية

كيماويات الفحم

تُعد صناعة الفحم الكيميائية، بما في ذلك تحويل الفحم إلى ميثانول وتحويل الفحم إلى أوليفينات، وما إلى ذلك، وسيلة مهمة للاستخدام النظيف والفعال للفحم.

معالجة قطران الفحم

يمكن أن ينتج عن معالجة قطران الفحم مجموعة متنوعة من المواد الخام الكيميائية، مثل البنزين والتولوين والفينولات، إلخ.

تطبيقات أخرى

إنتاج مواد البناء

يمكنك استخدام الفحم لحرق الأسمنت والجير وما إلى ذلك. ويمكن استخدام رماده وخبثه كمواد خام أو مواد تعبئة للمساعدة في تحسين أداء وإنتاج مواد البناء.

مواد الكربون الجديدة

ومن خلال الابتكار التكنولوجي، يمكن استخدامه أيضًا لتحضير أنواع جديدة من المواد الكربونية، مثل الجرافين.

الأثر البيئي

انبعاثات الكربون

احتراق فحم الكوك النفطي والفحم كلاهما ينتج كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، وهما مصدران مهمان لانبعاثات الكربون المسببة للاحتباس الحراري. ولكن نظرًا لارتفاع محتوى الكربون في فحم الكوك البترولي، فإن كمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة لكل وحدة كتلة من الاحتراق أعلى من ذلك.

الملوثات

يولد احتراق فحم الكوك البترولي ملوثات مثل ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والجسيمات. وبالإضافة إلى توليد الملوثات المذكورة أعلاه، يطلق احتراق الفحم أيضًا كمية كبيرة من الملوثات المعدنية الثقيلة. لذا فإنه يتسبب في تلوث الغلاف الجوي والتربة والمياه.

تحليل السوق والتحليل الاقتصادي

العرض والطلب في السوق

يتأثر العرض والطلب في سوق الفحم بعوامل مثل الوضع الاقتصادي العالمي وسياسات الطاقة. وعلى الرغم من تباطؤ معدل نمو الطلب على الفحم، إلا أنه لا يزال هناك طلب كبير في البلدان النامية. يرتبط العرض والطلب في سوق فحم الكوك البترولي ارتباطًا وثيقًا بحجم تكرير البترول. وبسبب التوسع في صناعة البتروكيماويات، يتزايد إنتاج فحم الكوك البترولي باستمرار. كما أصبحت المنافسة في السوق شرسة بشكل متزايد.

تقلبات الأسعار

ويتأثر سعر الفحم بعوامل مثل المنشأ والجودة وتكاليف النقل وتنظيم السياسات، ويتقلب سعره بشكل كبير. بينما يرتبط سعر فحم الكوك البترولي ارتباطًا وثيقًا بسعر البترول والعلاقة بين العرض والطلب. فإذا انخفض سعر البترول، غالبًا ما ينخفض سعر فحم الكوك البترولي تبعًا لذلك.

الخاتمة

هناك أوجه تشابه واختلاف بين فحم الكوك البترولي والفحم في العديد من الجوانب، وكلاهما من المواد الخام الهامة للطاقة والصناعة. وفي ظل خلفية "الكربون المزدوج"، من الضروري تعزيز التحول والارتقاء على التوالي. وتقديم دعم أفضل لتطوير الطاقة والصناعة من خلال الابتكار.