Centrum Badań Technologii Inżynierii Przetwarzania Ciężkiego Oleju Cnooc (Qingdao) Co., LTD
Technologia konserwacji sprzętu, wydanie 32, 2021
Streszczenie: Ciągły rozwój chińskiej nauki i technologii sprzyjał rozwojowi różnych sektorów społeczeństwa. Jednocześnie skutecznie wzmocnił naszą siłę gospodarczą i ogólną siłę kraju. Jako ważny element procesu produkcji stali, koks igłowy jest wykorzystywany głównie do produkcji elektrod grafitowych. Odgrywa ważną rolę w produkcji baterii litowych, a także w energetyce jądrowej i lotnictwie. Dzięki rozwojowi nauki i technologii promowano ciągłą optymalizację i doskonalenie technologii produkcji stali w piecach elektrycznych, a odpowiednie normy i wymagania dotyczące koksu igłowego w procesie badawczo-rozwojowym i produkcyjnym były stale aktualizowane, aby sprostać wymogom społecznego rozwoju produkcji. Ze względu na różne surowce używane w procesie produkcji, koks igłowy dzieli się na serię naftową i serię węglową. Zgodnie z wynikami konkretnych zastosowań, koks igłowy serii naftowej charakteryzuje się większą aktywnością chemiczną niż seria węglowa. W tym artykule badamy obecną sytuację na rynku igieł ropnych oraz problemy w procesie badawczo-produkcyjnym odpowiedniej technologii, a także analizujemy trudności w rozwoju produkcji i związane z tym trudności techniczne w segmencie igieł ropnych.
I. Wprowadzenie
Koks igłowy odgrywa ważną rolę w produkcji elektrod grafitowych. Biorąc pod uwagę obecną sytuację rozwojową, rozwinięte kraje, takie jak Stany Zjednoczone i Japonia, rozpoczęły wcześniej badania, rozwój i produkcję koksu igłowego, a wdrażanie odpowiednich technologii było zazwyczaj dojrzałe, a kraje te opanowały podstawową technologię produkcji koksu igłowego naftowego. Dla porównania, niezależne badania i produkcja koksu igłowego w sektorze naftowym rozpoczęły się późno. Jednak wraz z ciągłym rozwojem naszej gospodarki rynkowej, promującym kompleksową ekspansję różnych dziedzin przemysłu, badania i rozwój koksu igłowego w sektorze naftowym dokonały przełomu w ostatnich latach, realizując produkcję przemysłową. Nadal jednak istnieją pewne luki w jakości i efekcie użytkowym w porównaniu z produktami importowanymi. Dlatego konieczne jest wyjaśnienie obecnego stanu rozwoju rynku i trudności technicznych w systemie naftowym.
II. Wprowadzenie i analiza zastosowania technologii koksu igłowego naftowego
(1) Analiza aktualnego stanu rozwoju koksu igłowego naftowego w kraju i za granicą
Technologia koksu igłowego naftowego powstała w Stanach Zjednoczonych w latach 50. XX wieku. Ale nasz kraj jest oficjalnie otwarty
Badania nad technologią i produkcją koksu naftowego do igłowania rozpoczęły się na początku lat 80. XX wieku. Dzięki wsparciu krajowej polityki badań i rozwoju technologicznego, chińskie instytuty badawcze rozpoczęły szereg testów koksu naftowego do igłowania oraz stale badały i testowały różnorodne metody testowe. Ponadto, w latach 90. XX wieku, nasz kraj zakończył wiele badań eksperymentalnych nad przygotowaniem systemu igłowego do igłowania nafty i złożył wnioski patentowe na odpowiednią technologię. W ostatnich latach, dzięki wsparciu odpowiedniej polityki krajowej, wiele krajowych Akademii Nauk i powiązanych przedsiębiorstw zainwestowało w badania i rozwój oraz promowało rozwój produkcji i wytwarzania w przemyśle. Poziom badań i rozwoju technologii koksu naftowego do igłowania również stale się poprawia. Główną przyczyną tego zjawiska jest duży popyt krajowy na koks naftowy do igłowania. Jednak krajowe badania, rozwój i produkcja nie są w stanie zaspokoić popytu rynkowego, a znaczną część rynku krajowego zajmują produkty importowane. Biorąc pod uwagę obecną sytuację rozwojową, chociaż zainteresowanie badaniami i rozwojem technologii i produkcji igieł naftowych wzrasta, to jednak istnieją pewne trudności, które utrudniają prowadzenie odpowiednich badań i rozwoju technologicznego. W rezultacie powstaje duża przepaść między naszym krajem a krajami rozwiniętymi.
(2) Analiza zastosowań technicznych krajowych przedsiębiorstw produkujących koks igłowy naftowy
Na podstawie analizy jakości produktów krajowych i zagranicznych oraz wpływu zastosowania, można zauważyć, że różnica między nimi w jakości koksu naftowego igłowego wynika głównie z różnicy dwóch indeksów współczynnika rozszerzalności cieplnej i rozkładu wielkości cząstek, co odzwierciedla różnicę w jakości produktu [1]. Ta luka jakościowa jest spowodowana głównie trudnościami produkcyjnymi w procesie wytwarzania. W połączeniu ze specyficznym procesem produkcyjnym i metodą zawartości koksu naftowego igłowego, jego główna technologia produkcji jest głównie na poziomie wstępnej obróbki surowców. Obecnie tylko Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) i Jinzhou Petrochemical zrealizowały produkcję masową. Natomiast system produkcji i wytwarzania koksu naftowego igłowego firmy Jinzhou Petrochemical jest stosunkowo dojrzały, wydajność przetwarzania urządzenia jest stale ulepszana, a wytwarzane produkty powiązane mogą osiągnąć średni i wysoki poziom na rynku, co może być wykorzystane do elektrod o dużej lub bardzo dużej mocy do produkcji stali.
III. Analiza krajowego rynku koksu igłowego naftowego
(1) Wraz z przyspieszeniem industrializacji zapotrzebowanie na koks igłowy rośnie z dnia na dzień
Nasz kraj jest największym producentem przemysłowym na świecie, o czym decyduje przede wszystkim nasza struktura przemysłowa.
Produkcja żelaza i stali jest również jedną z ważnych gałęzi przemysłu, sprzyjających rozwojowi naszej gospodarki. W związku z tym zapotrzebowanie na igłowanie rośnie z każdym dniem. Jednak obecnie nasz poziom badań technicznych i rozwoju oraz zdolności produkcyjne nie odpowiadają zapotrzebowaniu rynku. Głównym powodem jest niewielka liczba przedsiębiorstw specjalizujących się w igłach naftowych, które są w stanie zapewnić standardy jakości, a zdolności produkcyjne są niestabilne. Chociaż odpowiednie prace badawczo-rozwojowe w tej dziedzinie są obecnie zaawansowane, to jednak dążenie do spełnienia wymagań dotyczących elektrod grafitowych o dużej lub bardzo dużej mocy powoduje znaczną lukę, co utrudnia kontrolę jakości produktów igłowanych. Obecnie rynek koksu igłowego jest podzielony na koks naftowy i koks węglowy. Z kolei koks naftowy igłowy jest nieco tańszy od koksu węglowego igłowego, zarówno pod względem ilości, jak i poziomu rozwoju projektów, co jest również jednym z głównych powodów utrudniających skuteczną ekspansję chińskiego koksu igłowego. Jednak wraz z ciągłym doskonaleniem technologii produkcji w przemyśle stalowym, rośnie zapotrzebowanie na produkcję i wytwarzanie stali na elektrody grafitowe o ultrawysokiej mocy. To również wskazuje na to, że wraz z ciągłym doskonaleniem poziomu rozwoju przemysłu i przyspieszeniem procesu industrializacji, zapotrzebowanie na koks igłowy będzie coraz większe.
(2) Analiza rynku koksu igłowego o zmiennej cenie
Biorąc pod uwagę obecny poziom rozwoju przemysłu oraz dostosowanie struktury przemysłowej i zawartości przemysłowej naszego kraju, stwierdzono, że seria naftowa koksowania igłowego jest bardziej odpowiednia dla naszego kraju niż seria węglowa koksowania igłowego, co dodatkowo pogorszy krajową sytuację nierównowagi między podażą a popytem na koksowanie igłowe, aby rozwiązać sytuację nierównowagi między podażą a popytem w systemie naftowym, możemy polegać wyłącznie na imporcie. Z analizy charakterystyki wahań cen produktów importowanych w ostatnich latach wynika, że cena importowanych produktów koksu igłowego naftowego rośnie od 2014 r. Dlatego dla przemysłu krajowego, wraz ze wzrostem luki podażowej i rosnącą ceną importu, koks igłowy naftowy stanie się nowym gorącym punktem inwestycyjnym w chińskim przemyśle koksu igłowego [2].
Cztery, nasze badania i rozwój w zakresie igły olejowej oraz analiza trudności w technologii produkcji
(1) Analiza trudności wstępnej obróbki surowca
Analizując cały proces produkcji i wytwarzania koksu naftowego igłowego, można zauważyć, że głównym surowcem do wstępnej obróbki surowców jest ropa naftowa. Ze względu na specyfikę zasobów ropy naftowej, ropa naftowa musi być wydobywana pod ziemią, a jej wydobycie i przetwarzanie w naszym kraju wiąże się z wykorzystaniem różnych katalizatorów, co powoduje obecność zanieczyszczeń w produktach naftowych. Ta metoda wstępnej obróbki będzie miała negatywny wpływ na produkcję koksu naftowego igłowego. Ponadto skład samej ropy naftowej składa się głównie z węglowodorów alifatycznych, a zawartość węglowodorów aromatycznych jest niska, co wynika z charakterystyki istniejących zasobów ropy naftowej. Należy zauważyć, że produkcja wysokiej jakości koksu naftowego igłowego ma surowe wymagania dotyczące surowców o wysokiej zawartości węglowodorów aromatycznych i wybiera surowce o niskiej zawartości siarki, tlenu, asfaltenów i innych produktów naftowych jako surowce, wymagając, aby ułamek masowy siarki był mniejszy niż 0,3%, a ułamek masowy asfaltenów mniejszy niż 1,0%. Jednakże, na podstawie wykrycia i analizy pierwotnego składu, stwierdzono, że większość ropy naftowej przetwarzanej w naszym kraju należy do ropy o wysokiej zawartości siarki, a brak ropy naftowej odpowiedniej do produkcji koksu igłowego o wysokiej zawartości węglowodorów aromatycznych. Usunięcie zanieczyszczeń z ropy naftowej stanowi duże wyzwanie techniczne. Tymczasem Jinzhou Petrochemical, który jest obecnie bardziej dojrzały w zakresie badań, rozwoju i produkcji, potrzebuje surowców odpowiednich do produkcji koksu igłowego w procesie produkcji i przetwarzania koksu naftowego igłowego. Niedobór surowców i niestabilność jakości to jedne z głównych czynników ograniczających stabilność jakości koksu igłowego [3]. Firma Shandong Yida New Material Co., Ltd. zaprojektowała i wdrożyła proces wstępnej obróbki surowców dla jednostki produkcyjnej koksu igłowego naftowego.
Jednocześnie zastosowano szereg metod usuwania cząstek stałych. Oprócz doboru oleju ciężkiego odpowiedniego do produkcji koksu igłowego, przed koksowaniem usunięto szkodliwe substancje z surowców.
(2) Analiza trudności technicznych w procesie opóźnionego koksowania koksu igłowego naftowego
Proces produkcji koksu igłowego jest stosunkowo skomplikowany, a wymagania dotyczące kontroli zmian temperatury otoczenia i ciśnienia roboczego w konkretnym procesie technologicznym są wysokie. Jednym z problemów w procesie koksowania koksu igłowego jest to, czy ciśnienie, czas i temperatura koksu mogą być rzeczywiście kontrolowane w sposób naukowy i racjonalny, tak aby czas reakcji spełniał wymagania norm. Jednocześnie lepsza optymalizacja i dostosowanie parametrów procesu koksowania oraz określonych norm operacyjnych może również odegrać istotną rolę w optymalizacji i poprawie jakości całej produkcji koksu igłowego.
Głównym celem stosowania pieca grzewczego do zmiany temperatury jest przeprowadzenie standardowej operacji zgodnie z normą w procesie produkcji koksu igłowego, tak aby temperatura otoczenia mogła osiągnąć wymagane parametry. W rzeczywistości proces zmiany temperatury ma na celu przyspieszenie reakcji koksowania. Można go przeprowadzić w powolnym i niskim środowisku, jednocześnie opóźniając reakcję koksowania, aby uzyskać kondensację aromatyczną, zapewnić uporządkowany układ cząsteczek, zapewnić ich orientację i zestalenie pod wpływem ciśnienia oraz promować stabilność stanu. Piec grzewczy jest niezbędną operacją w całym procesie produkcji koksu igłowego naftowego, a istnieją określone wymagania i normy dotyczące parametrów w określonym zakresie temperatur, które nie mogą być niższe niż dolna granica 476°C i nie mogą przekraczać górnej granicy 500°C. Jednocześnie należy zauważyć, że piec o zmiennej temperaturze to duże urządzenie i instalacja, dlatego należy zwrócić uwagę na równomierność jakości każdej wieży koksu igłowego: każda wieża w procesie podawania, ze względu na zmieniającą się temperaturę, ciśnienie, prędkość powietrza i inne czynniki, charakteryzuje się nierównomierną, średnią i niską jakością koksu w wieży. Skuteczne rozwiązanie problemu równomierności jakości koksu igłowego to jeden z problemów, które należy rozważyć podczas produkcji koksu igłowego.
5. Analiza przyszłych kierunków rozwoju koksu igłowego naftowego
(a) Promować ciągłe doskonalenie jakości koksu igłowego krajowego systemu naftowego
Technologia i rynek koksu igłowego były zdominowane przez Stany Zjednoczone i Japonię. Obecnie, w rzeczywistej produkcji koksu igłowego w Chinach, nadal występują pewne problemy, takie jak niestabilna jakość, niska wytrzymałość koksu i duża ilość koksu proszkowego. Chociaż produkowany koks igłowy był wykorzystywany do produkcji elektrod grafitowych dużej i bardzo dużej mocy w dużych ilościach, nie może być stosowany do produkcji elektrod grafitowych o dużej średnicy i bardzo dużej mocy w dużych ilościach. W ostatnich latach nasze badania i rozwój koksu igłowego nie ustały, a jakość produktów będzie nadal poprawiana. Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal mierzą koks igłowy, Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Jednostki koksu igłowego serii Oil osiągnęły skalę 40 000-50 000 ton/rok i mogą pracować stabilnie, stale poprawiając jakość.
(2) Krajowy popyt na koks igłowy naftowy nadal rośnie
Rozwój hutnictwa żelaza i stali wymaga dużej liczby elektrod ultrawysokiej mocy i elektrod o wysokiej mocy. W tym kontekście popyt na koks igłowy do produkcji elektrod ultrawysokiej mocy i elektrod o wysokiej mocy gwałtownie rośnie, szacowany na około 250 000 ton rocznie. Produkcja stali do pieców elektrycznych w Chinach wynosi mniej niż 10%, a średnia światowa produkcja stali do pieców elektrycznych osiągnęła 30%. Nasz złom stalowy osiągnął 160 milionów ton. Biorąc pod uwagę obecną sytuację, w dłuższej perspektywie rozwój stali do pieców elektrycznych jest nieunikniony, a niedobór podaży koksu igłowego będzie nieunikniony. Dlatego należy podjąć działania w celu zwiększenia źródeł surowców i udoskonalenia metod produkcji, aby sprostać potrzebom produkcyjnym.
(3) Rozwój popytu rynkowego sprzyja poprawie poziomu krajowej technologii badawczo-rozwojowej
Niedobór jakości i rosnące zapotrzebowanie na koks igłowy wymagają przyspieszenia rozwoju tej technologii. W trakcie rozwoju i produkcji koksu igłowego naukowcy coraz bardziej zdawali sobie sprawę z trudności związanych z jego produkcją, zwiększając wysiłki badawcze i budując małe i pilotażowe obiekty testowe w celu uzyskania danych eksperymentalnych, które posłużą do ukierunkowania produkcji. Technologia przetwarzania koksu igłowego jest stale udoskonalana, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu. Z punktu widzenia surowców i metod produkcji, światowy niedobór ropy naftowej i rosnąca zawartość siarki ograniczają rozwój koksu igłowego do systemów olejowych. W Shandong Yida New Material Co., LTD. zbudowano i uruchomiono nowy zakład przemysłowej obróbki wstępnej surowca do produkcji koksu igłowego do systemów olejowych, który zapewni doskonały surowiec do produkcji koksu igłowego, co skutecznie poprawi jakość i wydajność koksu igłowego do systemów olejowych.
Czas publikacji: 07-12-2022