Pusat Penyelidikan Teknologi Kejuruteraan Pemprosesan Minyak Berat Cnooc (Qingdao) Sdn. Bhd.
Teknologi Penyelenggaraan Peralatan, Isu 32, 2021
Abstrak: Perkembangan berterusan sains dan teknologi China telah menggalakkan pembangunan pelbagai sektor masyarakat. Pada masa yang sama, ia juga telah meningkatkan kekuatan ekonomi dan kekuatan negara secara keseluruhan. Sebagai bahagian penting dalam proses pembuatan keluli litar, kok jarum digunakan terutamanya dalam pengeluaran elektrod grafit. Ia memainkan peranan penting dalam pengeluaran produk bateri litium, serta dalam industri kuasa nuklear dan bidang penerbangan. Dengan promosi latar belakang sains dan teknologi, pengoptimuman dan penambahbaikan berterusan teknologi pembuatan keluli relau elektrik telah dipromosikan, dan piawaian dan keperluan kok jarum yang sepadan dalam penyelidikan dan pembangunan serta proses pengeluaran telah sentiasa dikemas kini, untuk mematuhi keperluan pembangunan pengeluaran sosial. Disebabkan oleh bahan mentah yang berbeza yang digunakan dalam proses pengeluaran, kok jarum dibahagikan kepada siri petroleum dan siri arang batu. Mengikut keputusan aplikasi khusus, dapat dilihat bahawa kok jarum siri petroleum mempunyai aktiviti kimia yang lebih kuat daripada siri arang batu. Dalam kertas kerja ini, kami mengkaji situasi semasa pasaran fokus jarum petroleum dan masalah dalam proses penyelidikan dan pengeluaran teknologi yang berkaitan, serta menganalisis kesukaran dalam pembangunan pengeluaran dan kesukaran teknikal berkaitan fokus jarum petroleum.
I. Pengenalan
Kok jarum memainkan peranan penting dalam pengeluaran elektrod grafit. Berdasarkan situasi pembangunan semasa, negara maju asing seperti Amerika Syarikat dan Jepun telah memulakan penyelidikan dan pembangunan serta pengeluaran kok jarum lebih awal, dan aplikasi teknologi yang berkaitan cenderung matang, dan mereka telah menguasai teknologi pembuatan teras kok jarum petroleum. Sebagai perbandingan, penyelidikan dan pengeluaran bebas untuk fokus jarum dalam minyak bermula lewat. Tetapi dengan perkembangan berterusan ekonomi pasaran kita, yang menggalakkan pengembangan komprehensif pelbagai bidang industri, penyelidikan dan pembangunan fokus jarum dalam minyak telah mencapai kejayaan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, merealisasikan pengeluaran perindustrian. Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa jurang dalam kualiti dan kesan penggunaan berbanding dengan produk import. Oleh itu, adalah perlu untuk menjelaskan status pembangunan pasaran semasa dan kesukaran teknikal dalam sistem petroleum.
II. Pengenalan dan analisis aplikasi teknologi kokas jarum petroleum
(1) Analisis status perkembangan semasa petroleum needle coke di dalam dan luar negara
Teknologi kokas jarum petroleum berasal dari Amerika Syarikat pada tahun 1950-an. Tetapi negara kita secara rasminya terbuka
Penyelidikan mengenai teknologi dan pembuatan kok jarum petroleum bermula pada awal 1980-an. Di bawah sokongan dasar negara mengenai penyelidikan dan pembangunan teknologi, institut penyelidikan China mula menjalankan pelbagai ujian pada kok jarum petroleum dan sentiasa meneroka dan menyelidik pelbagai kaedah ujian. Di samping itu, pada tahun 1990-an, negara kita telah menyelesaikan banyak penyelidikan eksperimen mengenai penyediaan sistem petroleum berfokus jarum, dan memohon teknologi paten yang berkaitan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan sokongan dasar negara yang berkaitan, banyak Akademi Sains domestik dan perusahaan berkaitan telah melabur dalam penyelidikan dan pembangunan dan mempromosikan pembangunan pengeluaran dan pembuatan dalam industri. Tahap penyelidikan dan pembangunan teknologi kok jarum petroleum juga terus meningkat. Sebab utama fenomena ini adalah kerana terdapat permintaan domestik yang besar untuk kok jarum petroleum. Walau bagaimanapun, penyelidikan dan pembangunan dan pembuatan domestik tidak dapat memenuhi permintaan pasaran, sebahagian besar pasaran domestik diduduki oleh produk import. Memandangkan situasi pembangunan semasa, walaupun tumpuan dan perhatian semasa terhadap penyelidikan dan pembangunan teknologi serta pembuatan berfokus jarum petroleum semakin meningkat, dari segi tahap penyelidikan dan pembangunan teknologi, terdapat beberapa kesukaran yang menjadikan penyelidikan dan pembangunan teknologi yang berkaitan menjadi halangan, yang membawa kepada jurang yang besar antara negara kita dan negara maju.
(2) Analisis aplikasi teknikal perusahaan kok jarum petroleum domestik
Berdasarkan analisis kualiti produk domestik dan asing serta kesan aplikasi, dapat dilihat bahawa perbezaan antara kedua-duanya dalam kualiti kok jarum petroleum terutamanya disebabkan oleh perbezaan dalam dua indeks pekali pengembangan haba dan taburan saiz zarah, yang mencerminkan perbezaan dalam kualiti produk [1]. Jurang kualiti ini terutamanya disebabkan oleh kesukaran pengeluaran dalam proses pembuatan. Digabungkan dengan proses pengeluaran khusus dan kandungan kaedah kok jarum petroleum, teknologi pengeluaran terasnya terutamanya untuk tahap prarawatan bahan mentah. Pada masa ini, hanya Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) dan Jinzhou Petrochemical yang telah merealisasikan pengeluaran besar-besaran. Sebaliknya, sistem pengeluaran dan pembuatan kok jarum petroleum Syarikat Jinzhou Petrochemical agak matang, kapasiti pemprosesan peranti sentiasa diperbaiki, dan produk berkaitan yang dihasilkan boleh mencapai tahap pertengahan dan tinggi di pasaran, yang boleh digunakan untuk elektrod pembuatan keluli berkuasa tinggi atau ultra tinggi.
Iii. Analisis pasaran kok jarum petroleum domestik
(1) Dengan pecutan perindustrian, permintaan untuk kok jarum semakin meningkat setiap hari
Negara kita merupakan negara pengeluaran perindustrian terbesar di dunia, yang sebahagian besarnya ditentukan oleh cara struktur perindustrian kita.
Pengeluaran besi dan keluli juga merupakan salah satu industri penting untuk menggalakkan pembangunan ekonomi kita. Di bawah latar belakang ini, permintaan untuk jarum semakin meningkat setiap hari. Tetapi pada masa ini, tahap penyelidikan dan pembangunan teknikal serta kapasiti pengeluaran kita tidak sepadan dengan permintaan pasaran. Sebab utamanya ialah terdapat beberapa perusahaan yang berfokus pada jarum petroleum yang benar-benar boleh menghasilkan piawaian kualiti, dan kapasiti pengeluaran tidak stabil. Walaupun kerja penyelidikan dan pembangunan teknologi yang berkaitan sedang maju pada masa ini, tetapi ingin memenuhi elektrod grafit berkuasa tinggi atau ultra tinggi dan terdapat jurang yang besar, yang membawa kepada halangan dalam kawalan kualiti produk yang berfokus pada jarum petroleum. Pada masa ini, pasaran kok jarum terbahagi kepada kok jarum petroleum dan kok jarum arang batu. Sebaliknya, kok jarum petroleum sedikit lebih rendah daripada kok jarum arang batu sama ada dalam kuantiti pembangunan projek atau tahap pembangunan, yang juga merupakan salah satu sebab utama yang menghalang pengembangan kok jarum petroleum Cina yang berkesan. Tetapi seiring dengan peningkatan berterusan tahap teknologi pengeluaran industri keluli, permintaan pengeluaran dan pembuatan keluli untuk elektrod grafit berkuasa ultra tinggi semakin meningkat. Ini juga menekankan bahawa dengan peningkatan berterusan tahap pembangunan perindustrian kita dan pecutan proses perindustrian, permintaan untuk kok jarum akan menjadi semakin besar.
(2) Analisis harga terapung pasaran kokas jarum
Mengikut tahap pembangunan perindustrian semasa dan pelarasan struktur perindustrian serta kandungan perindustrian negara kita, didapati bahawa siri petroleum coking sukat jarum lebih sesuai untuk negara kita berbanding siri arang batu coking sukat jarum, yang akan memburukkan lagi keadaan domestik ketidakseimbangan antara penawaran dan permintaan coking sukat jarum. Untuk menyelesaikan keadaan ketidakseimbangan antara penawaran dan permintaan sistem petroleum, kita hanya boleh bergantung pada import. Daripada analisis ciri-ciri turun naik harga produk import dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dapat dilihat bahawa harga produk kokas jarum petroleum yang diimport telah meningkat sejak tahun 2014. Oleh itu, bagi industri domestik, dengan jurang penawaran yang semakin meningkat dan harga import yang semakin meningkat, kokas jarum petroleum akan menjadi tumpuan pelaburan baharu dalam industri kokas jarum China [2].
Empat, fokus jarum minyak kami dalam penyelidikan dan pembangunan serta analisis kesukaran teknologi pengeluaran
(1) Analisis kesukaran prarawatan bahan mentah
Melalui analisis keseluruhan proses pengeluaran dan pembuatan petroleum needle-coke, dapat dilihat bahawa, untuk pra-rawatan bahan mentah, petroleum adalah bahan mentah utama, kerana kekhususan sumber petroleum, minyak mentah perlu dilombong di bawah tanah, dan minyak mentah petroleum di negara kita akan menggunakan pelbagai pemangkin dalam proses perlombongan dan pemprosesan, sehingga akan ada sejumlah bendasing dalam produk petroleum. Kaedah pra-rawatan ini akan membawa kesan buruk terhadap pengeluaran petroleum needle coke. Di samping itu, komposisi petroleum itu sendiri kebanyakannya hidrokarbon alifatik, kandungan hidrokarbon aromatik adalah rendah, yang disebabkan oleh ciri-ciri sumber petroleum sedia ada. Perlu diingatkan bahawa pengeluaran petroleum needle coke berkualiti tinggi mempunyai keperluan bahan mentah yang ketat, dengan kadar kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi, dan memilih sulfur, oksigen, asfaltena dan petroleum lain yang rendah sebagai bahan mentah, yang memerlukan pecahan jisim sulfur kurang daripada 0.3%, dan pecahan jisim asfaltena kurang daripada 1.0%. Walau bagaimanapun, berdasarkan pengesanan dan analisis komposisi asal, didapati bahawa kebanyakan minyak mentah yang diproses di negara kita tergolong dalam minyak mentah sulfur tinggi, dan kekurangan minyak yang sesuai untuk pengeluaran kok jarum dengan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi. Ia merupakan satu kesukaran teknikal yang besar untuk membuang bendasing dalam minyak. Sementara itu, Jinzhou Petrochemical, yang lebih matang dalam R&D dan pembuatan pada masa ini, memerlukan bahan mentah yang sesuai untuk pengeluaran kok berorientasikan jarum dalam proses pengeluaran dan pemprosesan kok berorientasikan jarum petroleum. Kekurangan bahan mentah dan ketidakstabilan kualiti adalah salah satu faktor utama yang menyekat kestabilan kualiti kok berorientasikan jarum [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. mereka bentuk dan menerima pakai prarawatan bahan mentah untuk unit pengeluaran kok jarum petroleum.
Pada masa yang sama, pelbagai kaedah telah digunakan untuk menyingkirkan bahan zarahan pepejal. Selain memilih minyak berat yang sesuai untuk pengeluaran kok jarum, bahan berbahaya dalam bahan mentah telah disingkirkan sebelum proses koking.
(2) Analisis kesukaran teknikal dalam proses koking tertangguh bagi koking jarum petroleum
Operasi pengeluaran kok jarum agak rumit, dan terdapat keperluan yang tinggi untuk mengawal perubahan suhu persekitaran dan tekanan operasi dalam proses pemprosesan tertentu. Salah satu kesukaran dalam proses koking pengeluaran kok jarum ialah sama ada tekanan, masa dan suhu kok boleh dikawal secara saintifik dan munasabah, supaya masa tindak balas dapat memenuhi keperluan standard. Pada masa yang sama, pengoptimuman dan pelarasan parameter proses koking yang lebih baik dan piawaian operasi tertentu juga boleh memainkan peranan penting dalam pengoptimuman dan peningkatan kualiti keseluruhan pengeluaran kok jarum.
Tujuan utama penggunaan relau pemanasan untuk operasi perubahan suhu adalah untuk menjalankan operasi standard mengikut piawaian dalam proses pengeluaran kok jarum supaya suhu ambien dapat mencapai parameter yang diperlukan. Malah, proses perubahan suhu adalah untuk menggalakkan tindak balas koking yang boleh dijalankan dalam persekitaran suhu yang perlahan dan rendah sambil melambatkan tindak balas koking, untuk mencapai pemeluwapan aromatik, memastikan susunan molekul yang teratur, untuk memastikan ia boleh berorientasikan dan dipejalkan di bawah tindakan tekanan, dan menggalakkan kestabilan keadaan. Relau pemanasan merupakan operasi penting dalam keseluruhan proses pengeluaran kok jarum petroleum, dan terdapat keperluan dan piawaian tertentu untuk parameter julat suhu tertentu, yang tidak boleh lebih rendah daripada had bawah 476℃ dan tidak boleh melebihi had atas 500℃. Pada masa yang sama, perlu juga diperhatikan bahawa relau suhu berubah-ubah adalah peralatan dan kemudahan yang besar, kita harus memberi perhatian kepada keseragaman kualiti setiap menara kok jarum: setiap menara dalam proses penyuapan, disebabkan oleh suhu, tekanan, kelajuan udara dan faktor lain berubah, jadi menara kok selepas kok tidak sekata, berkualiti sederhana dan rendah. Cara menyelesaikan masalah keseragaman kualiti kok jarum dengan berkesan juga merupakan salah satu masalah yang harus dipertimbangkan dalam pengeluaran kok jarum.
5. Analisis hala tuju pembangunan masa depan kok jarum petroleum
(a) Menggalakkan penambahbaikan berterusan kualiti sistem petroleum domestik menggunakan jarum kok
Teknologi dan pasaran fokus jarum telah dikuasai oleh Amerika Syarikat dan Jepun. Pada masa ini, dalam pengeluaran sebenar kok jarum di China, masih terdapat beberapa masalah, seperti kualiti yang tidak stabil, kekuatan kok yang rendah dan banyak kok serbuk. Walaupun kok jarum yang dihasilkan telah digunakan dalam pengeluaran elektrod grafit berkuasa tinggi dan ultra tinggi dalam kuantiti yang banyak, ia tidak boleh digunakan dalam pengeluaran elektrod grafit berkuasa ultra tinggi berdiameter besar dalam kuantiti yang banyak. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan dan pembangunan fokus jarum kami tidak berhenti, dan kualiti produk akan terus bertambah baik. Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Kok jarum ukuran Sinosteel Coal, Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Unit kok jarum siri minyak telah mencapai skala 40,000-50,000 tan/tahun, dan boleh berjalan dengan stabil, sentiasa meningkatkan kualiti.
(2) Permintaan domestik untuk petroleum needle coke terus meningkat
Perkembangan industri besi dan keluli memerlukan sejumlah besar elektrod berkuasa ultra tinggi dan elektrod berkuasa tinggi. Dalam konteks ini, permintaan untuk kok jarum untuk pengeluaran elektrod berkuasa ultra tinggi dan elektrod berkuasa tinggi berkembang pesat, dianggarkan sekitar 250,000 tan setahun. Output keluli relau elektrik di China adalah kurang daripada 10%, dan purata output keluli relau elektrik dunia telah mencapai 30%. Skrap keluli kita telah mencapai 160 juta tan. Mengikut situasi semasa dalam jangka masa panjang, pembangunan keluli relau elektrik tidak dapat dielakkan, kekurangan bekalan kok jarum tidak dapat dielakkan. Oleh itu, langkah-langkah perlu diambil untuk meningkatkan sumber bahan mentah dan menambah baik kaedah pembuatan bagi memenuhi keperluan pengeluaran.
(3) Perkembangan permintaan pasaran menggalakkan peningkatan tahap teknologi R&D domestik
Jurang kualiti dan peningkatan permintaan untuk jarum-korok memerlukan pecutan dalam pembangunan jarum-korok. Semasa pembangunan dan pengeluaran jarum-korok, para penyelidik semakin menyedari kesukaran dalam pengeluaran jarum-korok, meningkatkan usaha penyelidikan, dan membina kemudahan ujian kecil dan rintis untuk mendapatkan data eksperimen bagi membimbing pengeluaran. Teknologi pemprosesan kok jarum sentiasa diperbaiki untuk memenuhi permintaan yang semakin meningkat. Dari perspektif bahan mentah dan kaedah pembuatan, kekurangan minyak dunia dan peningkatan kandungan sulfur menyekat pembangunan kok jarum sistem minyak. Kemudahan pengeluaran perindustrian prarawatan bahan mentah baharu untuk kok jarum siri minyak telah dibina dan beroperasi di Shandong Yida New Material Co., LTD., dan bahan mentah yang sangat baik untuk kok jarum siri minyak telah dihasilkan, yang akan meningkatkan kualiti dan output kok jarum siri minyak dengan berkesan.
Masa siaran: 07 Dis-2022