Cnooc (Qingdao) Heavy Oil Processing Engineering Technology Research Center 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 ini 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. Kokas jarum memainkan peran penting dalam produksi produk baterai lithium, serta dalam industri tenaga nuklir dan bidang penerbangan. Dengan adanya kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, optimalisasi dan peningkatan berkelanjutan teknologi pembuatan baja tungku listrik telah didorong, dan standar serta persyaratan kokas jarum yang sesuai dalam proses penelitian dan pengembangan serta produksi terus diperbarui, untuk memenuhi persyaratan perkembangan produksi sosial. Karena bahan baku yang berbeda yang digunakan dalam proses produksi, kokas jarum dibagi menjadi seri minyak bumi dan seri batubara. Menurut hasil aplikasi spesifik, dapat dilihat bahwa kokas jarum seri minyak bumi memiliki aktivitas kimia yang lebih kuat daripada seri batubara. Dalam makalah ini, kami mempelajari situasi terkini pasar jarum fokus minyak bumi dan permasalahan dalam proses penelitian dan produksi teknologi terkait, serta menganalisis kesulitan dalam pengembangan produksi dan kesulitan teknis terkait dari jarum fokus minyak bumi.
I. Pendahuluan
Kokas jarum memainkan peran penting dalam produksi elektroda grafit. Dari situasi perkembangan saat ini, negara-negara maju seperti Amerika Serikat dan Jepang memulai lebih awal dalam penelitian dan pengembangan serta produksi kokas jarum, dan penerapan teknologi terkait cenderung sudah matang, dan mereka telah menguasai teknologi manufaktur inti kokas jarum minyak bumi. Sebagai perbandingan, penelitian dan produksi kokas jarum secara mandiri di sektor minyak bumi dimulai terlambat. Namun dengan perkembangan ekonomi pasar kita yang berkelanjutan, yang mendorong perluasan komprehensif berbagai bidang industri, penelitian dan pengembangan kokas jarum di sektor minyak bumi telah mengalami 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 kokas jarum minyak bumi di dalam dan luar negeri
Teknologi kokas jarum minyak bumi berasal dari Amerika Serikat pada tahun 1950-an. Tetapi negara kita secara resmi terbuka.
Penelitian tentang teknologi dan pembuatan kokas jarum minyak bumi dimulai pada awal tahun 1980-an. Dengan dukungan kebijakan nasional tentang penelitian dan pengembangan teknologi, lembaga penelitian Tiongkok mulai melakukan berbagai pengujian pada kokas jarum minyak bumi dan terus mengeksplorasi serta meneliti berbagai metode pengujian. Selain itu, pada tahun 1990-an, negara kita telah menyelesaikan banyak penelitian eksperimental tentang pembuatan sistem kokas jarum minyak bumi, dan mengajukan paten teknologi terkait. 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 serta mendorong pengembangan produksi dan manufaktur dalam industri ini. Tingkat penelitian dan pengembangan teknologi kokas jarum minyak bumi juga terus meningkat. Alasan utama fenomena ini adalah adanya 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 dikuasai oleh produk impor. Melihat situasi perkembangan saat ini, meskipun fokus dan perhatian terhadap penelitian dan pengembangan serta pembuatan teknologi jarum fokus minyak bumi semakin meningkat, namun dari segi tingkat penelitian dan pengembangan teknologi, terdapat beberapa kesulitan yang menghambat penelitian dan pengembangan teknologi terkait, yang menyebabkan kesenjangan besar antara negara kita dan negara-negara maju.
(2) Analisis aplikasi teknis perusahaan kokas jarum minyak bumi domestik
Berdasarkan analisis kualitas produk domestik dan luar negeri serta efek aplikasinya, dapat dilihat bahwa perbedaan 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 manufaktur. Dikombinasikan dengan proses produksi dan metode spesifik 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 kokas jarum minyak bumi Jinzhou Petrochemical Company relatif matang, kapasitas pengolahan perangkat terus ditingkatkan, dan produk terkait yang dihasilkan dapat mencapai tingkat menengah dan tinggi di pasar, yang dapat digunakan untuk elektroda pembuatan baja daya tinggi atau daya ultra tinggi.
III. Analisis pasar kokas jarum minyak bumi domestik
(1) Dengan percepatan industrialisasi, permintaan akan kokas jarum meningkat setiap hari
Negara kita adalah negara penghasil industri terbesar di dunia, yang sebagian besar ditentukan oleh model struktur industri kita.
Produksi besi dan baja juga merupakan salah satu industri penting yang mendorong perkembangan ekonomi kita. Dalam konteks ini, permintaan akan kokas jarum meningkat setiap hari. Namun saat ini, tingkat penelitian dan pengembangan teknologi serta kapasitas produksi kita tidak sesuai dengan permintaan pasar. Alasan utamanya adalah sedikitnya perusahaan yang berfokus pada kokas jarum berbahan bakar minyak yang benar-benar mampu menghasilkan standar kualitas, dan kapasitas produksinya tidak stabil. Meskipun penelitian dan pengembangan teknologi terkait saat ini sedang maju, namun masih terdapat kesenjangan besar dalam memenuhi kebutuhan elektroda grafit berdaya tinggi atau ultra tinggi, yang menyebabkan hambatan dalam pengendalian kualitas produk kokas jarum berbahan bakar minyak. Saat ini, pasar kokas jarum terbagi menjadi kokas jarum berbahan bakar minyak dan kokas jarum berbahan bakar batubara. Sebaliknya, kokas jarum berbahan bakar minyak sedikit lebih rendah daripada kokas jarum berbahan bakar batubara baik dalam kuantitas pengembangan proyek maupun tingkat pengembangan, yang juga merupakan salah satu alasan utama yang menghambat ekspansi efektif kokas jarum berbahan bakar minyak di Tiongkok. Namun seiring dengan peningkatan berkelanjutan tingkat teknologi produksi industri baja, permintaan produksi dan manufaktur baja akan elektroda grafit daya ultra tinggi semakin meningkat. Hal ini juga menunjukkan bahwa dengan peningkatan berkelanjutan tingkat perkembangan industri kita dan percepatan proses industrialisasi, permintaan akan kokas jarum akan semakin besar.
(2) Analisis harga mengambang pasar kokas jarum
Berdasarkan tingkat perkembangan industri saat ini dan penyesuaian struktur industri serta kandungan industri negara kita, ditemukan bahwa kokas jarum seri minyak bumi lebih cocok untuk negara kita daripada kokas jarum seri batubara, yang akan semakin memperburuk situasi ketidakseimbangan antara penawaran dan permintaan kokas jarum di dalam negeri. Untuk mengatasi situasi ketidakseimbangan antara penawaran dan permintaan sistem minyak bumi, kita hanya dapat mengandalkan impor. Dari analisis karakteristik fluktuasi harga produk impor dalam beberapa tahun terakhir, terlihat bahwa harga produk kokas jarum minyak bumi impor terus meningkat sejak tahun 2014. Oleh karena itu, bagi industri dalam negeri, dengan meningkatnya kesenjangan pasokan dan kenaikan harga impor, kokas jarum minyak bumi akan menjadi pusat investasi baru di industri kokas jarum Tiongkok [2].
Keempat, fokus kami pada penelitian dan pengembangan jarum minyak serta analisis kesulitan teknologi produksi.
(1) Analisis kesulitan praperlakuan 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 di negara kita akan menggunakan berbagai katalis dalam proses penambangan dan pengolahan, sehingga akan ada sejumlah pengotor dalam produk minyak bumi. Metode pra-perlakuan ini akan membawa dampak 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 minyak bumi dengan kandungan sulfur, oksigen, aspalten dan lainnya yang rendah sebagai bahan baku, dengan persyaratan bahwa fraksi massa sulfur kurang dari 0,3%, dan fraksi massa aspalten kurang dari 1,0%. Namun, berdasarkan deteksi dan analisis komposisi aslinya, ditemukan bahwa sebagian besar minyak mentah yang diproses di negara kita termasuk minyak mentah dengan kandungan sulfur tinggi, dan kurangnya minyak yang cocok untuk produksi kokas jarum dengan kandungan hidrokarbon aromatik tinggi. Menghilangkan pengotor dalam minyak merupakan kesulitan teknis yang besar. Sementara itu, Jinzhou Petrochemical, yang saat ini lebih matang dalam R&D dan manufaktur, membutuhkan bahan baku yang sesuai untuk produksi kokas jarum dalam proses produksi dan pengolahan kokas jarum minyak bumi. Kekurangan bahan baku dan ketidakstabilan kualitas merupakan salah satu faktor utama yang membatasi stabilitas kualitas kokas jarum [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. merancang dan menerapkan pra-perlakuan bahan baku untuk unit produksi kokas jarum minyak bumi.
Pada saat yang sama, berbagai metode diterapkan untuk menghilangkan partikel padat. Selain memilih minyak berat yang sesuai untuk produksi kokas jarum, zat berbahaya dalam bahan baku dihilangkan sebelum proses pengkokasan.
(2) Analisis kesulitan teknis dalam proses kokas tunda kokas jarum minyak bumi
Operasi produksi kokas jarum relatif rumit, dan terdapat persyaratan tinggi pada pengendalian perubahan suhu lingkungan dan tekanan operasi dalam proses pengolahan spesifik. Salah satu kesulitan dalam proses kokasifikasi produksi kokas jarum adalah apakah tekanan, waktu, dan suhu kokas dapat benar-benar dikendalikan secara ilmiah dan rasional, sehingga waktu reaksi dapat memenuhi persyaratan standar. Pada saat yang sama, optimalisasi dan penyesuaian parameter proses kokasifikasi dan standar operasi spesifik yang lebih baik juga dapat memainkan peran penting dalam optimalisasi 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 lingkungan dapat mencapai parameter yang dibutuhkan. Sebenarnya, proses perubahan suhu bertujuan untuk mendorong reaksi kokasifikasi agar dapat berlangsung dalam lingkungan suhu rendah dan lambat, sekaligus menunda reaksi kokasifikasi, sehingga mencapai kondensasi aromatik, memastikan susunan molekul yang teratur, memastikan molekul dapat terorientasi dan mengeras di bawah tekanan, serta meningkatkan stabilitas keadaan. Tungku pemanas merupakan operasi penting dalam keseluruhan proses produksi kokas jarum minyak bumi, dan terdapat persyaratan dan standar tertentu untuk parameter rentang suhu spesifik, 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 adalah 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 lainnya berubah, sehingga kokas yang dihasilkan setelah menara kokas tidak merata, dengan kualitas sedang dan rendah. Bagaimana cara efektif mengatasi masalah keseragaman kualitas kokas jarum juga merupakan salah satu masalah yang harus dipertimbangkan dalam produksi kokas jarum.
5. Analisis arah pengembangan kokas jarum minyak bumi di masa depan
(a) Mendorong peningkatan kualitas kokas jarum sistem perminyakan domestik secara berkelanjutan
Teknologi dan pasar kokas jarum telah didominasi oleh Amerika Serikat dan Jepang. Saat ini, dalam produksi kokas jarum di Tiongkok, masih terdapat beberapa masalah, seperti kualitas yang tidak stabil, kekuatan kokas yang rendah, dan banyak kokas bubuk. Meskipun kokas jarum yang dihasilkan telah digunakan dalam produksi elektroda grafit berdaya tinggi dan ultra-tinggi dalam jumlah besar, kokas tersebut belum dapat digunakan dalam produksi elektroda grafit ultra-tinggi berdiameter besar dalam jumlah besar. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian dan pengembangan kokas jarum kami tidak berhenti, dan kualitas produk akan terus meningkat. Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal mengukur kokas jarum, dan Jinzhou Petrochemical Co., LTD. unit kokas jarum seri minyak telah mencapai skala 40.000-50.000 ton/tahun, dan dapat beroperasi secara stabil, serta terus meningkatkan kualitasnya.
(2) Permintaan domestik untuk kokas jarum minyak bumi terus meningkat
Perkembangan 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 meningkat pesat, diperkirakan sekitar 250.000 ton per tahun. Produksi baja tanur listrik di Tiongkok kurang dari 10%, sedangkan rata-rata produksi baja tanur listrik dunia telah mencapai 30%. Stok baja bekas kita telah mencapai 160 juta ton. Menurut situasi saat ini, dalam jangka panjang, perkembangan baja tanur listrik tidak dapat dihindari, dan kekurangan pasokan kokas jarum juga akan terjadi. Oleh karena itu, langkah-langkah harus diambil untuk meningkatkan sumber bahan baku dan memperbaiki metode manufaktur untuk memenuhi kebutuhan produksi.
(3) Perluasan permintaan pasar mendorong peningkatan tingkat teknologi penelitian dan pengembangan dalam negeri
Kesenjangan kualitas dan peningkatan permintaan kokas jarum memerlukan percepatan pengembangan kokas jarum. Selama pengembangan dan produksi kokas jarum, para peneliti semakin menyadari kesulitan dalam produksinya, meningkatkan upaya penelitian, dan membangun fasilitas uji coba skala kecil dan percontohan untuk memperoleh data eksperimental guna memandu produksi. Teknologi pengolahan kokas jarum terus ditingkatkan untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat. Dari perspektif bahan baku dan metode manufaktur, kelangkaan minyak dunia dan peningkatan kandungan sulfur membatasi pengembangan kokas jarum sistem minyak. Fasilitas produksi industri pengolahan awal bahan baku baru untuk kokas jarum seri minyak telah dibangun dan dioperasikan di Shandong Yida New Material Co., LTD., dan bahan baku unggul untuk kokas jarum seri minyak telah diproduksi, yang secara efektif akan meningkatkan kualitas dan hasil produksi kokas jarum seri minyak.
Waktu posting: 07-Des-2022