Pusat Penelitian Teknologi Rekayasa Pengolahan Minyak Berat CNOOC (Qingdao) Co., LTD
Teknologi Pemeliharaan Peralatan, Edisi 32, 2021
Abstrak: Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi Tiongkok yang berkelanjutan telah mendorong perkembangan berbagai sektor masyarakat. Pada saat yang sama, hal itu juga secara efektif meningkatkan kekuatan ekonomi dan kekuatan nasional kita secara keseluruhan. Sebagai bagian penting dari proses pembuatan baja sirkuit, kokas jarum terutama digunakan dalam produksi elektroda grafit. Ini memainkan peran penting dalam produksi produk baterai litium, serta dalam industri tenaga nuklir dan bidang penerbangan. Dengan promosi latar belakang ilmu pengetahuan dan teknologi, pengoptimalan dan peningkatan berkelanjutan teknologi pembuatan baja tungku listrik telah dipromosikan, dan standar serta persyaratan kokas jarum yang sesuai dalam proses penelitian dan pengembangan dan produksi telah terus diperbarui, untuk memenuhi persyaratan pengembangan produksi sosial. Karena bahan baku yang berbeda digunakan dalam proses produksi, kokas jarum dibagi menjadi seri minyak bumi dan seri batu bara. Menurut hasil aplikasi spesifik, dapat dilihat bahwa kokas jarum seri minyak bumi memiliki aktivitas kimia yang lebih kuat daripada seri batu bara. Dalam makalah ini, kami mempelajari situasi terkini pasar fokus jarum minyak bumi dan berbagai masalah dalam proses penelitian serta produksi teknologi terkait, serta menganalisis kesulitan dalam pengembangan produksi dan kesulitan teknis terkait fokus jarum minyak bumi.
I. Pendahuluan
Kokas jarum memainkan peran penting dalam produksi elektroda grafit. Dari situasi perkembangan saat ini, negara-negara maju asing seperti Amerika Serikat dan Jepang memulai lebih awal dalam penelitian dan pengembangan serta produksi kokas jarum, dan penerapan teknologi yang relevan cenderung matang, dan mereka telah menguasai teknologi manufaktur inti kokas jarum minyak bumi. Sebagai perbandingan, penelitian dan produksi independen dari fokus jarum dalam minyak dimulai terlambat. Namun dengan perkembangan berkelanjutan ekonomi pasar kita, yang mendorong perluasan komprehensif berbagai bidang industri, penelitian dan pengembangan fokus jarum dalam minyak telah membuat terobosan dalam beberapa tahun terakhir, mewujudkan produksi industri. Namun, masih ada beberapa kesenjangan dalam kualitas dan efek penggunaan dibandingkan dengan produk impor. Oleh karena itu, perlu untuk memperjelas status perkembangan pasar saat ini dan kesulitan teknis dalam sistem perminyakan.
Ii. Pendahuluan dan analisis penerapan teknologi kokas jarum minyak bumi
(1) Analisis status perkembangan terkini kokas jarum minyak bumi di dalam dan luar negeri
Teknologi kokas jarum minyak bumi berasal dari Amerika Serikat pada tahun 1950-an. Namun negara kita secara resmi terbuka
Penelitian tentang teknologi dan pembuatan kokas jarum minyak bumi dimulai pada awal tahun 1980-an. Di bawah dukungan kebijakan nasional tentang penelitian dan pengembangan teknologi, lembaga penelitian Tiongkok mulai melakukan berbagai pengujian pada kokas jarum minyak bumi dan terus-menerus mengeksplorasi dan meneliti berbagai metode pengujian. Selain itu, pada tahun 1990-an, negara kita telah menyelesaikan banyak penelitian eksperimental tentang persiapan sistem minyak bumi yang berfokus pada jarum, dan mengajukan permohonan teknologi paten yang relevan. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan dukungan kebijakan nasional yang relevan, banyak Akademi Ilmu Pengetahuan dalam negeri dan perusahaan terkait telah berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan dan mempromosikan pengembangan produksi dan manufaktur dalam industri tersebut. Tingkat penelitian dan pengembangan teknologi kokas jarum minyak bumi juga terus meningkat. Alasan utama untuk fenomena ini adalah bahwa ada permintaan domestik yang besar untuk kokas jarum minyak bumi. Namun, penelitian dan pengembangan serta manufaktur dalam negeri tidak dapat memenuhi permintaan pasar, sebagian besar pasar domestik ditempati oleh produk impor. Mengingat situasi perkembangan saat ini, meskipun fokus dan perhatian saat ini untuk penelitian dan pengembangan serta manufaktur teknologi yang berfokus pada jarum minyak bumi semakin meningkat, dalam hal tingkat penelitian dan pengembangan teknologi, ada beberapa kesulitan yang menimbulkan hambatan penelitian dan pengembangan teknologi yang relevan, yang menyebabkan kesenjangan besar antara negara kita dan negara-negara maju.
(2) Analisis aplikasi teknis perusahaan kokas jarum minyak bumi dalam negeri
Berdasarkan analisis kualitas produk dalam dan luar negeri serta efek aplikasi, dapat dilihat bahwa perbedaan di antara keduanya dalam kualitas kokas jarum minyak bumi terutama disebabkan oleh perbedaan dua indeks koefisien ekspansi termal dan distribusi ukuran partikel, yang mencerminkan perbedaan kualitas produk [1]. Kesenjangan kualitas ini terutama disebabkan oleh kesulitan produksi dalam proses pembuatan. Dikombinasikan dengan proses produksi spesifik dan kandungan metode kokas jarum minyak bumi, teknologi produksi intinya terutama untuk tingkat pra-perlakuan bahan baku. Saat ini, hanya Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) dan Jinzhou Petrochemical yang telah mewujudkan produksi massal. Sebaliknya, sistem produksi dan manufaktur Perusahaan Petrokimia Jinzhou untuk kokas jarum minyak bumi relatif matang, kapasitas pemrosesan perangkat terus ditingkatkan, dan produk terkait yang diproduksi dapat mencapai tingkat menengah dan tinggi di pasar, yang dapat digunakan untuk elektroda pembuatan baja berdaya tinggi atau berdaya sangat tinggi.
III. Analisis pasar kokas jarum minyak bumi dalam negeri
(1) Dengan percepatan industrialisasi, permintaan kokas jarum meningkat setiap hari
Negara kita merupakan negara produksi industri terbesar di dunia, yang terutama ditentukan oleh bentuk struktur industrinya.
Produksi besi dan baja juga merupakan salah satu industri penting untuk mendorong perkembangan ekonomi kita. Dengan latar belakang ini, permintaan untuk jarum meningkat setiap hari. Namun saat ini, tingkat penelitian dan pengembangan teknis serta kapasitas produksi kita tidak sesuai dengan permintaan pasar. Alasan utamanya adalah hanya ada sedikit perusahaan yang berfokus pada jarum minyak bumi yang benar-benar dapat menghasilkan standar kualitas, dan kapasitas produksinya tidak stabil. Meskipun pekerjaan penelitian dan pengembangan teknologi yang relevan sedang maju saat ini, tetapi ingin memenuhi elektroda grafit daya tinggi atau daya sangat tinggi dan ada kesenjangan yang besar, yang mengarah pada hambatan dalam pengendalian kualitas produk yang berfokus pada jarum minyak bumi. Saat ini, pasar kokas ukuran jarum dibagi menjadi kokas ukuran jarum minyak bumi dan kokas ukuran jarum batu bara. Sebaliknya, kokas ukuran jarum minyak bumi sedikit lebih rendah daripada kokas ukuran jarum batu bara baik dalam jumlah pengembangan proyek atau tingkat pengembangan, yang juga merupakan salah satu alasan utama untuk menghambat perluasan efektif kokas ukuran jarum minyak bumi Tiongkok. Namun seiring dengan peningkatan berkelanjutan dari tingkat teknologi produksi industri baja, permintaan produksi dan manufaktur baja untuk elektroda grafit daya sangat tinggi meningkat. Hal ini juga menyoroti bahwa dengan peningkatan berkelanjutan dari tingkat pengembangan industri kita dan percepatan proses industrialisasi, permintaan untuk kokas jarum akan semakin besar.
(2) Analisis harga mengambang pasar kokas jarum
Menurut tingkat perkembangan industri saat ini dan penyesuaian struktur industri dan konten industri negara kita, ditemukan bahwa seri minyak bumi dari kokas ukuran jarum lebih cocok untuk negara kita daripada seri batu bara dari kokas ukuran jarum, yang selanjutnya akan memperburuk situasi domestik ketidakseimbangan antara pasokan dan permintaan kokas ukuran jarum, untuk menyelesaikan situasi ketidakseimbangan antara pasokan dan permintaan sistem minyak bumi, kita hanya dapat mengandalkan impor. Dari analisis karakteristik fluktuasi harga produk impor dalam beberapa tahun terakhir, dapat dilihat bahwa harga produk kokas jarum minyak bumi impor telah meningkat sejak 2014. Oleh karena itu, untuk industri dalam negeri, dengan meningkatnya kesenjangan pasokan dan meningkatnya harga impor, kokas jarum minyak bumi akan menjadi hotspot investasi baru di industri kokas jarum Tiongkok [2].
Keempat, fokus penelitian dan pengembangan jarum minyak kami serta analisis kesulitan teknologi produksi
(1) Analisis kesulitan pretreatment bahan baku
Melalui analisis seluruh proses produksi dan pembuatan kokas jarum minyak bumi, dapat dilihat bahwa, untuk pra-perlakuan bahan baku, minyak bumi merupakan bahan baku utama, karena kekhususan sumber daya minyak bumi, minyak mentah perlu ditambang di bawah tanah, dan minyak mentah minyak bumi di negara kita akan menggunakan berbagai katalis dalam proses penambangan dan pemrosesan, sehingga akan ada sejumlah kotoran dalam produk minyak bumi. Metode pra-perlakuan ini akan membawa efek buruk pada produksi kokas jarum minyak bumi. Selain itu, komposisi minyak bumi itu sendiri sebagian besar adalah hidrokarbon alifatik, kandungan hidrokarbon aromatik rendah, yang disebabkan oleh karakteristik sumber daya minyak bumi yang ada. Perlu dicatat bahwa produksi kokas jarum minyak bumi berkualitas tinggi memiliki persyaratan ketat untuk bahan baku, dengan proporsi kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi, dan memilih sulfur, oksigen, aspalten, dan minyak bumi lainnya yang rendah sebagai bahan baku, yang mensyaratkan bahwa fraksi massa sulfur kurang dari 0,3%, dan fraksi massa aspalten kurang dari 1,0%. Namun, berdasarkan deteksi dan analisis komposisi asli, ditemukan bahwa sebagian besar minyak mentah yang diproses di negara kita termasuk dalam minyak mentah sulfur tinggi, dan kurangnya minyak yang cocok untuk produksi kokas jarum dengan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi. Merupakan kesulitan teknis yang besar untuk menghilangkan kotoran dalam minyak. Sementara itu, Jinzhou Petrochemical, yang lebih matang dalam R&D dan manufaktur saat ini, membutuhkan bahan baku yang cocok untuk produksi kokas berorientasi jarum dalam proses produksi dan pemrosesan kokas berorientasi jarum minyak bumi. Kekurangan bahan baku dan ketidakstabilan kualitas merupakan salah satu faktor utama yang membatasi stabilitas kualitas kokas berorientasi jarum [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. merancang dan mengadopsi praperlakuan bahan baku untuk unit produksi kokas jarum minyak bumi
Pada saat yang sama, berbagai metode diadopsi untuk menghilangkan partikel padat. Selain memilih minyak berat yang cocok untuk produksi kokas jarum, zat berbahaya dalam bahan baku dihilangkan sebelum kokas.
(2) Analisis Kendala Teknis Proses Kokas Tertunda pada Kokas Jarum Minyak Bumi
Operasi produksi kokas jarum relatif rumit, dan terdapat persyaratan tinggi pada kontrol perubahan suhu lingkungan dan tekanan operasi dalam proses pemrosesan tertentu. Salah satu kesulitan dalam proses kokas produksi kokas jarum adalah apakah tekanan, waktu, dan suhu kokas dapat benar-benar dikontrol secara ilmiah dan wajar, sehingga waktu reaksi dapat memenuhi persyaratan standar. Pada saat yang sama, pengoptimalan dan penyesuaian parameter proses kokas dan standar operasi tertentu yang lebih baik juga dapat memainkan peran penting dalam pengoptimalan dan peningkatan kualitas seluruh produksi kokas jarum.
Tujuan utama penggunaan tungku pemanas untuk operasi perubahan suhu adalah untuk melakukan operasi standar sesuai dengan standar dalam proses produksi kokas jarum sehingga suhu sekitar dapat mencapai parameter yang diperlukan. Faktanya, proses perubahan suhu adalah untuk mendorong reaksi kokas dapat dilakukan dalam lingkungan suhu yang lambat dan rendah sambil menunda reaksi kokas, sehingga mencapai kondensasi aromatik, memastikan susunan molekul yang teratur, untuk memastikan bahwa mereka dapat diorientasikan dan dipadatkan di bawah aksi tekanan, dan meningkatkan stabilitas keadaan. Tungku pemanas merupakan operasi penting dalam seluruh proses produksi kokas jarum minyak bumi, dan ada persyaratan dan standar tertentu untuk parameter kisaran suhu tertentu, yang tidak boleh lebih rendah dari batas bawah 476℃ dan tidak boleh melebihi batas atas 500℃. Pada saat yang sama, perlu juga dicatat bahwa tungku suhu variabel merupakan peralatan dan fasilitas yang besar, kita harus memperhatikan keseragaman kualitas setiap menara kokas jarum: setiap menara dalam proses pengumpanan, karena suhu, tekanan, kecepatan udara dan faktor-faktor lainnya berubah, sehingga menara kokas setelah kokas tidak merata, kualitasnya sedang dan rendah. Cara efektif untuk memecahkan masalah keseragaman kualitas kokas jarum juga merupakan salah satu masalah yang harus dipertimbangkan dalam produksi kokas jarum.
5. Analisis arah pengembangan masa depan kokas jarum minyak bumi
(a) Mendorong peningkatan berkelanjutan kualitas kokas jarum sistem perminyakan dalam negeri
Teknologi dan pasar needle focus telah didominasi oleh Amerika Serikat dan Jepang. Saat ini, dalam produksi aktual needle coke di Tiongkok, masih terdapat beberapa masalah, seperti kualitas yang tidak stabil, kekuatan kokas rendah, dan banyak bubuk kokas. Meskipun needle coke yang diproduksi telah digunakan dalam produksi elektroda grafit berdaya tinggi dan berdaya sangat tinggi dalam jumlah besar, namun tidak dapat digunakan dalam produksi elektroda grafit berdaya sangat tinggi berdiameter besar dalam jumlah besar. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian dan pengembangan needle focus kami tidak berhenti, dan kualitas produk akan terus meningkat. Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal mengukur needle coke, Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Unit needle coke seri minyak telah mencapai skala 40.000-50.000 ton/tahun, dan dapat berjalan dengan stabil, terus meningkatkan kualitas.
(2) Permintaan domestik terhadap kokas jarum minyak bumi terus meningkat
Pengembangan industri besi dan baja membutuhkan sejumlah besar elektroda daya ultra tinggi dan elektroda daya tinggi. Dalam konteks ini, permintaan kokas jarum untuk produksi elektroda daya ultra tinggi dan elektroda daya tinggi tumbuh pesat, diperkirakan sekitar 250.000 ton per tahun. Output baja tanur listrik di Tiongkok kurang dari 10%, dan output rata-rata dunia baja tanur listrik telah mencapai 30%. Sisa baja kita telah mencapai 160 juta ton. Menurut situasi saat ini dalam jangka panjang, pengembangan baja tanur listrik tidak dapat dihindari, kekurangan pasokan kokas jarum tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, tindakan harus diambil untuk meningkatkan sumber bahan baku dan meningkatkan metode manufaktur untuk memenuhi kebutuhan produksi.
(3) Meningkatnya permintaan pasar mendorong peningkatan tingkat teknologi R&D dalam negeri
Kesenjangan kualitas dan peningkatan permintaan needle-scorch membutuhkan percepatan dalam pengembangan needle-scorch. Selama pengembangan dan produksi needle-scorch, para peneliti menjadi semakin sadar akan kesulitan dalam produksi needle-scorch, meningkatkan upaya penelitian, dan membangun fasilitas uji coba skala kecil dan percontohan untuk mendapatkan data eksperimen guna memandu produksi. Teknologi pemrosesan needle coke terus ditingkatkan untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat. Dari perspektif bahan baku dan metode manufaktur, kekurangan minyak dunia dan meningkatnya kandungan sulfur membatasi pengembangan needle coke sistem minyak. Fasilitas produksi industri pra-perlakuan bahan baku baru dari needle coke seri minyak telah dibangun dan dioperasikan di Shandong Yida New Material Co., LTD., dan bahan baku yang sangat baik dari needle coke seri minyak telah diproduksi, yang secara efektif akan meningkatkan kualitas dan output needle coke seri minyak.
Waktu posting: 07-Des-2022