Научно-исследовательский центр по разработке технологий переработки тяжелой нефти CNOOC (Циндао), ООО
Технология технического обслуживания оборудования, выпуск 32, 2021 г.
Аннотация: Непрерывное развитие китайской науки и техники способствовало развитию различных секторов общества. В то же время это эффективно укрепило нашу экономическую мощь и общую национальную силу. Игольчатый кокс, как важная часть процесса производства печатной стали, в основном используется в производстве графитовых электродов. Он играет важную роль в производстве литиевых батарей, а также в атомной энергетике и авиации. С развитием науки и техники постоянно ведется оптимизация и совершенствование технологии электропечного производства стали, а соответствующие стандарты и требования к игольчатому коксу в процессе исследований и разработок и производства постоянно обновляются в соответствии с требованиями развития общественного производства. В связи с различными видами сырья, используемого в процессе производства, игольчатый кокс делится на нефтяной и угольный. Согласно результатам конкретного применения, можно заметить, что игольчатый кокс нефтяного ряда обладает более высокой химической активностью, чем угольный. В данной работе мы изучаем текущее состояние рынка игольчатых фокусирующих устройств для нефтяной промышленности, проблемы в процессе исследований и производства соответствующих технологий, а также анализируем трудности в развитии производства и связанные с этим технические сложности, касающиеся игольчатых фокусирующих устройств для нефтяной промышленности.
I. Введение
Игольчатый кокс играет важную роль в производстве графитовых электродов. В настоящее время развитые страны, такие как США и Япония, начали исследования, разработки и производство игольчатого кокса раньше других, и применение соответствующих технологий достигло зрелости, освоив основные технологии производства нефтяного игольчатого кокса. В сравнении с ними, самостоятельные исследования и производство игольчатого кокса в нефтедобывающей отрасли начались позже. Однако с непрерывным развитием нашей рыночной экономики и всесторонним расширением различных отраслей промышленности, исследования и разработки игольчатого кокса в нефтедобывающей отрасли в последние годы совершили прорыв, достигнув промышленного производства. Тем не менее, по сравнению с импортной продукцией все еще существуют некоторые недостатки в качестве и эффективности использования. Поэтому необходимо четко обозначить текущее состояние развития рынка и технические трудности в нефтедобывающей отрасли.
II. Введение и анализ применения технологии получения нефтяного игольчатого кокса.
(1) Анализ текущего состояния развития игольчатого нефтяного кокса в стране и за рубежом
Технология производства игольчатого кокса из нефти зародилась в Соединенных Штатах в 1950-х годах. Но наша страна официально открыта.
Исследования в области технологии и производства игольчатого нефтяного кокса начались в начале 1980-х годов. При поддержке национальной политики в области научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ китайские научно-исследовательские институты начали проводить различные испытания игольчатого нефтяного кокса и постоянно изучали и исследовали различные методы испытаний. Кроме того, в 1990-х годах в нашей стране было проведено множество экспериментальных исследований по созданию игольчатой системы из нефтяного кокса, и поданы заявки на соответствующие патенты. В последние годы, при поддержке соответствующей национальной политики, многие отечественные академии наук и смежные предприятия инвестировали в исследования и разработки и способствовали развитию производства и изготовления в отрасли. Уровень исследований и разработок в области технологии игольчатого нефтяного кокса также постоянно повышается. Основная причина этого явления заключается в большом внутреннем спросе на игольчатый нефтяной кокс. Однако отечественные исследования и разработки и производство не могут удовлетворить спрос рынка, большая часть внутреннего рынка занята импортной продукцией. Ввиду текущей ситуации в области развития, несмотря на то, что в настоящее время уделяется все больше внимания исследованиям, разработкам и производству технологий, ориентированных на нефтяные иглы, на уровне этих технологий существуют определенные трудности, создающие препятствия для соответствующих разработок, что приводит к значительному отставанию нашей страны от развитых стран.
(2) Технический анализ применения отечественных предприятий по производству игольчатого нефтяного кокса
На основе анализа качества и эффективности применения отечественной и зарубежной продукции видно, что разница в качестве нефтяного игольчатого кокса в основном обусловлена различием двух показателей: коэффициента теплового расширения и гранулометрического состава, что отражает разницу в качестве продукции [1]. Этот разрыв в качестве в основном вызван трудностями производства в процессе изготовления. В сочетании со специфическим процессом и методами производства нефтяного игольчатого кокса, его основная технология производства в основном сосредоточена на предварительной обработке сырья. В настоящее время только компании Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) и Jinzhou Petrochemical осуществили массовое производство. В отличие от них, система производства и обработки нефтяного игольчатого кокса в компании Jinzhou Petrochemical относительно зрелая, технологическая мощность оборудования постоянно повышается, а производимая продукция может достигать среднего и высокого уровня на рынке и использоваться в качестве электродов для высоковольтных или сверхвысоковольтных сталеплавильных установок.
III. Анализ внутреннего рынка игольчатого нефтяного кокса.
(1) С ускорением индустриализации спрос на игольчатый кокс ежедневно растет.
Наша страна является крупнейшим в мире производителем промышленного продукции, что в основном определяется структурой нашей промышленности.
Производство железа и стали также является одной из важных отраслей, способствующих развитию нашей экономики. В этих условиях спрос на игольчатые электроды растет с каждым днем. Однако в настоящее время уровень наших технических исследований и разработок, а также производственные мощности не соответствуют рыночному спросу. Основная причина заключается в том, что существует мало предприятий, специализирующихся на производстве игольчатых электродов из нефтяного сырья, которые действительно могут производить продукцию, соответствующую стандартам качества, и производственные мощности нестабильны. Хотя в настоящее время ведется работа по разработке соответствующих технологий, существует большой разрыв в достижении высоких или сверхвысоких мощностей графитовых электродов, что создает препятствия в контроле качества продукции, производимой из игольчатых электродов из нефтяного сырья. В настоящее время рынок игольчатого кокса делится на игольчатый кокс из нефтяного сырья и игольчатый кокс из угольного сырья. При этом рынок игольчатого кокса из нефтяного сырья несколько уступает рынку игольчатого кокса из угольного сырья как по объему, так и по уровню развития проектов, что также является одной из основных причин, препятствующих эффективному расширению китайского рынка игольчатого кокса из нефтяного сырья. Однако наряду с непрерывным повышением уровня технологий производства в сталелитейной промышленности, растёт и спрос на сверхмощные графитовые электроды для производства и обработки стали. Это также подчёркивает, что с непрерывным повышением уровня промышленного развития и ускорением процесса индустриализации спрос на игольчатый кокс будет всё больше расти.
(2) Анализ плавающей цены рынка игольчатого кокса
В соответствии с текущим уровнем промышленного развития и корректировкой промышленной структуры и промышленного содержания нашей страны, установлено, что нефтяная серия игольчатого кокса более подходит для нашей страны, чем угольная серия игольчатого кокса, что еще больше усугубит ситуацию с дисбалансом спроса и предложения на игольчатый кокс внутри страны. Для решения проблемы дисбаланса спроса и предложения в нефтяной системе мы можем полагаться только на импорт. Анализ характеристик колебаний цен на импортную продукцию за последние годы показывает, что цены на импортный нефтяной игольчатый кокс растут с 2014 года. Следовательно, для отечественной промышленности, с увеличением разрыва в предложении и ростом цен на импорт, нефтяной игольчатый кокс станет новым перспективным направлением инвестиций в китайской игольчатой коксовой промышленности [2].
Четвертый раздел посвящен анализу трудностей, связанных с технологиями производства и исследованиями в области разработки и производства нефтяных игл.
(1) Анализ трудностей предварительной обработки сырья
Анализ всего процесса производства и изготовления нефтяного игольчатого кокса показывает, что для предварительной обработки сырья основным является нефть. Из-за особенностей нефтяных ресурсов, сырая нефть добывается подземным способом, а в процессе добычи и переработки в нашей стране используются различные катализаторы, что приводит к определенному содержанию примесей в нефтепродуктах. Такой метод предварительной обработки оказывает негативное влияние на производство нефтяного игольчатого кокса. Кроме того, состав самой нефти в основном состоит из алифатических углеводородов, содержание ароматических углеводородов низкое, что обусловлено особенностями имеющихся нефтяных ресурсов. Следует отметить, что для производства высококачественного нефтяного игольчатого кокса предъявляются строгие требования к сырью, обладающему высоким содержанием ароматических углеводородов, и выбираются нефтепродукты с низким содержанием серы, кислорода, асфальтенов и других примесей, при этом массовая доля серы должна быть менее 0,3%, а массовая доля асфальтенов — менее 1,0%. Однако, на основе обнаружения и анализа исходного состава установлено, что большая часть перерабатываемой в нашей стране сырой нефти относится к высокосернистой нефти, и существует недостаток нефти, пригодной для производства игольчатого кокса с высоким содержанием ароматических углеводородов. Удаление примесей из нефти представляет собой большую техническую трудность. Между тем, компания Jinzhou Petrochemical, которая в настоящее время имеет более развитые научно-исследовательские и производственные мощности, нуждается в сырье, пригодном для производства игольчатого кокса, в процессе производства и переработки нефтяного игольчатого кокса. Нехватка сырья и нестабильность качества являются одними из основных факторов, ограничивающих стабильность качества игольчатого кокса [3]. Компания Shandong Yida New Material Co., Ltd. разработала и внедрила предварительную обработку сырья для установки производства нефтяного игольчатого кокса.
Одновременно с этим были приняты различные методы удаления твердых частиц. Помимо отбора тяжелого масла, пригодного для производства игольчатого кокса, перед коксованием были удалены вредные вещества из сырья.
(2) Анализ технических трудностей в процессе замедленного коксования нефтяного игольчатого кокса
Процесс производства игольчатого кокса достаточно сложен, и к контролю изменений температуры окружающей среды и рабочего давления в конкретном технологическом процессе предъявляются высокие требования. Одна из трудностей в процессе коксования игольчатого кокса заключается в том, чтобы научно и рационально контролировать давление, время и температуру кокса, обеспечивая при этом соответствие времени реакции стандартным требованиям. В то же время, более точная оптимизация и корректировка параметров процесса коксования и конкретных рабочих стандартов также могут сыграть важную роль в оптимизации и улучшении качества всего производства игольчатого кокса.
Основная цель использования нагревательной печи для изменения температуры заключается в проведении стандартных операций в соответствии со стандартами в процессе производства игольчатого кокса, чтобы температура окружающей среды достигала требуемых параметров. Фактически, процесс изменения температуры способствует протеканию реакции коксования в медленной и низкотемпературной среде, замедляя при этом саму реакцию коксования, тем самым обеспечивая конденсацию ароматических соединений, упорядоченное расположение молекул, их ориентацию и затвердевание под действием давления, а также повышая стабильность состояния. Нагревательная печь является важной операцией во всем процессе производства нефтяного игольчатого кокса, и к параметрам конкретного температурного диапазона предъявляются определенные требования и стандарты, при этом температура не должна быть ниже 476℃ и не должна превышать 500℃. В то же время следует отметить, что печь с регулируемой температурой — это крупное оборудование и сооружения, поэтому необходимо уделять внимание однородности качества игольчатого кокса в каждой башне: в процессе подачи материала в каждую башню из-за изменения температуры, давления, скорости воздуха и других факторов, кокс в башне после обработки получается неравномерным, среднего и низкого качества. Эффективное решение проблемы однородности качества игольчатого кокса также является одной из проблем, которые следует учитывать при его производстве.
5. Анализ перспективных направлений развития нефтяного игольчатого кокса.
(а) Содействовать непрерывному улучшению качества игольчатого кокса отечественной нефтяной системы.
Технология и рынок игольчатого кокса доминируют США и Япония. В настоящее время в Китае в реальном производстве игольчатого кокса все еще существуют некоторые проблемы, такие как нестабильное качество, низкая прочность кокса и большое количество порошкообразного кокса. Хотя производимый игольчатый кокс в больших количествах используется для производства высоковольтных и сверхвысоковольтных графитовых электродов, он не может использоваться в больших количествах для производства графитовых электродов большого диаметра сверхвысоковольтных электродов. В последние годы наши исследования и разработки в области игольчатого кокса не прекращаются, и качество продукции будет продолжать улучшаться. Установки по производству игольчатого кокса Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal measure needle cokes и Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Oil series needle cokes достигли масштабов 40 000-50 000 тонн в год и работают стабильно, постоянно улучшая качество.
(2) Внутренний спрос на игольчатый нефтяной кокс продолжает расти.
Развитие металлургической промышленности требует большого количества сверхмощных и высокомощных электродов. В этом контексте спрос на игольчатый кокс для производства сверхмощных и высокомощных электродов быстро растет и оценивается примерно в 250 000 тонн в год. Объем производства электрохимической стали в Китае составляет менее 10%, а среднемировой показатель достиг 30%. Объем нашего стального лома достиг 160 миллионов тонн. В долгосрочной перспективе, учитывая текущую ситуацию, развитие электрохимической стали неизбежно, и дефицит игольчатого кокса также неизбежен. Поэтому необходимо принять меры по увеличению источников сырья и совершенствованию методов производства для удовлетворения потребностей отрасли.
(3) Расширение рыночного спроса способствует повышению уровня отечественных НИОКР.
Разрыв в качестве и растущий спрос на игольчатый кокс требуют ускорения его разработки. В процессе разработки и производства игольчатого кокса исследователи все больше осознают сложности его производства, наращивают исследовательские усилия и создают небольшие и опытные испытательные установки для получения экспериментальных данных, необходимых для оптимизации производства. Технология переработки игольчатого кокса постоянно совершенствуется для удовлетворения растущего спроса. С точки зрения сырья и методов производства, мировой дефицит нефти и растущее содержание серы ограничивают развитие игольчатого кокса для нефтепромысловых систем. На предприятии Shandong Yida New Material Co., LTD. построен и введен в эксплуатацию новый завод по предварительной обработке сырья для производства игольчатого кокса нефтепромысловых систем, что позволило получить высококачественное сырье для его производства и эффективно повысить качество и объемы выпуска игольчатого кокса.
Дата публикации: 07.12.2022