ТОВ «Науково-дослідний центр інженерних технологій переробки важкої нафти Cnooc (Циндао)»
Технологія технічного обслуговування обладнання, випуск 32, 2021
Анотація: Безперервний розвиток китайської науки і техніки сприяв розвитку різних секторів суспільства. Водночас, це також ефективно зміцнило нашу економічну міць та загальну національну могутність. Як важлива частина технологічного процесу виробництва сталі, голчастий кокс в основному використовується у виробництві графітових електродів. Він відіграє важливу роль у виробництві літієвих акумуляторів, а також у атомній енергетиці та авіації. З розвитком науково-технічного прогресу постійно оптимізується та вдосконалюється технологія виробництва сталі в електропечах, а відповідні стандарти та вимоги до голчастого коксу в процесі досліджень, розробок та виробництва постійно оновлюються, щоб відповідати вимогам розвитку суспільного виробництва. Через різну сировину, що використовується у виробничому процесі, голчастий кокс поділяється на нафтовий та вугільний. Відповідно до конкретних результатів застосування, можна побачити, що голчастий кокс нафтового ряду має сильнішу хімічну активність, ніж вугільний. У цій статті ми вивчаємо поточну ситуацію на ринку голкофокусних пристроїв для нафти та проблеми в процесі дослідження та виробництва відповідних технологій, а також аналізуємо труднощі в розробці виробництва та пов'язані з цим технічні труднощі голкофокусних пристроїв для нафти.
I. Вступ
Голчастий кокс відіграє важливу роль у виробництві графітових електродів. З огляду на поточну ситуацію, розвинені іноземні країни, такі як США та Японія, раніше розпочали дослідження, розробки та виробництво голчастого коксу, а застосування відповідних технологій, як правило, є зрілим, і вони опанували основні технології виробництва голчастого коксу з нафти. Для порівняння, незалежні дослідження та виробництво голчастого коксу в нафтовій галузі розпочалися пізно. Але з постійним розвитком нашої ринкової економіки, сприянням всебічному розширенню різних галузей промисловості, дослідження та розробки голчастого коксу в нафтовій галузі зробили прорив в останні роки, реалізуючи промислове виробництво. Однак, все ще існують деякі прогалини в якості та ефективності використання порівняно з імпортною продукцією. Тому необхідно чітко визначити поточний стан розвитку ринку та технічні труднощі в нафтовій системі.
II. Вступ та аналіз застосування технології голчастого коксування нафти
(1) Аналіз поточного стану розвитку виробництва голчастого нафтового коксу в країні та за кордоном
Технологія голчастого коксування нафти виникла у Сполучених Штатах у 1950-х роках. Але наша країна офіційно відкрита
Дослідження технології та виробництва голчастого нафтового коксу розпочалися на початку 1980-х років. За підтримки національної політики технологічних досліджень і розробок, китайські дослідницькі інститути почали проводити різні випробування голчастого нафтового коксу та постійно досліджують і досліджують різноманітні методи випробувань. Крім того, у 1990-х роках наша країна завершила багато експериментальних досліджень з підготовки голчастої нафтової системи та подала заявки на відповідну патентну технологію. В останні роки, за підтримки відповідної національної політики, багато вітчизняних академій наук та пов'язаних з ними підприємств інвестували в дослідження та розробки, сприяючи розвитку виробництва та виробництва в галузі. Рівень досліджень і розробок технології голчастого нафтового коксу також постійно підвищується. Основною причиною цього явища є великий внутрішній попит на голчастий нафтовий кокс. Однак вітчизняні дослідження, розробки та виробництво не можуть задовольнити попит ринку, значна частина внутрішнього ринку зайнята імпортною продукцією. З огляду на поточну ситуацію з розвитком, хоча нинішня увага до досліджень, розробок та виробництва в галузі технологій, орієнтованих на нафтові голки, зростає, з точки зору рівня технологічних досліджень та розробок, існують деякі труднощі, які створюють перешкоди для відповідних технологічних досліджень та розробок, що призводить до великого розриву між нашою країною та розвиненими країнами.
(2) Аналіз технічного застосування вітчизняних підприємств з виробництва голчастого нафтового коксу
На основі аналізу якості вітчизняної та імпортної продукції та впливу застосування можна побачити, що різниця між ними в якості голчастого нафтового коксу головним чином зумовлена різницею в двох показниках: коефіцієнті теплового розширення та розподілі частинок за розміром, що відображає різницю в якості продукції [1]. Ця різниця в якості головним чином спричинена виробничими труднощами у виробничому процесі. У поєднанні зі специфічним виробничим процесом та методом виробництва голчастого нафтового коксу, його основна технологія виробництва в основному полягає в попередньому обробленні сировини. Наразі лише Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Аньшань) та Jinzhou Petrochemical реалізували масове виробництво. Натомість система виробництва голчастого нафтового коксу компанії Jinzhou Petrochemical Company є відносно зрілою, переробні потужності обладнання постійно вдосконалюються, а вироблена супутня продукція може досягати середнього та високого рівня на ринку, що дозволяє використовувати її для виробництва високопотужних або надвисокопотужних сталеплавильних електродів.
Iii. Аналіз внутрішнього ринку голчастого нафтового коксу
(1) Зі прискоренням індустріалізації попит на голчастий кокс зростає щодня.
Наша країна є найбільшою промисловою державою у світі, що головним чином визначається типом нашої промислової структури.
Виробництво чавуну та сталі також є однією з важливих галузей промисловості для сприяння розвитку нашої економіки. На цьому тлі попит на голкообробку зростає з кожним днем. Однак наразі рівень наших технічних досліджень і розробок, а також виробничі потужності не відповідають ринковому попиту. Основна причина полягає в тому, що існує небагато підприємств, що спеціалізуються на голкообробці нафтових електродів, які можуть фактично виробляти якісні стандарти, а виробничі потужності нестабільні. Хоча відповідні технологічні дослідницькі та розробницькі роботи наразі просуваються, існує великий розрив у прагненні задовольнити потреби високопотужних або надвисокопотужних графітових електродів, що призводить до перешкод у контролі якості голкообробленої нафтової продукції. Наразі ринок голкоподібного коксу поділяється на голкоподібний нафтовий кокс та голкоподібний вугільний кокс. Натомість, голкоподібний нафтовий кокс дещо поступається вугільному голкоподібному коксу як за обсягом розробки проектів, так і за рівнем розробки, що також є однією з основних причин, що перешкоджає ефективному розширенню виробництва голкоподібного нафтового коксу в Китаї. Але разом із постійним удосконаленням рівня технологій виробництва в сталеливарній промисловості, попит на надпотужні графітові електроди у виробництві сталі та виробництва зростає. Це також підкреслює, що з постійним покращенням рівня нашого промислового розвитку та прискоренням процесу індустріалізації, попит на голчастий кокс буде дедалі більшим.
(2) Аналіз плаваючої ціни на ринку голчастого коксу
Відповідно до сучасного рівня промислового розвитку та коригування промислової структури й промислового змісту нашої країни, виявлено, що нафтова серія голчастого коксування є більш придатною для нашої країни, ніж вугільна серія голчастого коксування, що ще більше погіршить внутрішню ситуацію дисбалансу між попитом та пропозицією голчастого коксування. Для вирішення ситуації дисбалансу між пропозицією та попитом у нафтовій системі ми можемо покладатися лише на імпорт. З аналізу характеристик коливань цін на імпортовану продукцію за останні роки видно, що ціна на імпортовану голчасту коксопродукцію з нафтової промисловості зростає з 2014 року. Таким чином, для вітчизняної промисловості, зі збільшенням дефіциту пропозиції та зростанням імпортних цін, голчастий нафтовий кокс стане новою інвестиційною гарячою точкою в китайській голчастій коксохімічній промисловості [2].
По-четверте, наша нафтова голка зосереджена на дослідженнях та розробках, а також аналізі труднощів технології виробництва
(1) Аналіз труднощів попередньої обробки сировини
Аналізуючи весь процес виробництва та виготовлення голчастого нафтового коксу, можна побачити, що для попередньої обробки сировини основною сировиною є нафта. Через особливості нафтових ресурсів сиру нафту потрібно видобувати під землею, а в нашій країні в процесі видобутку та переробки нафти використовуються різні каталізатори, що призводить до певної кількості домішок у нафтопродуктах. Такий метод попередньої обробки негативно впливає на виробництво голчастого нафтового коксу. Крім того, склад самої нафти переважно складається з аліфатичних вуглеводнів, вміст ароматичних вуглеводнів низький, що зумовлено характеристиками існуючих нафтових ресурсів. Слід зазначити, що виробництво високоякісного голчастого нафтового коксу має суворі вимоги до сировини, з високим вмістом ароматичних вуглеводнів, і як сировина використовується низькосірчана, киснева, асфальтенова та інша нафта, масова частка сірки має бути менше 0,3%, а масова частка асфальтенова – менше 1,0%. Однак, на основі виявлення та аналізу початкового складу, було виявлено, що більша частина сирої нафти, що переробляється в нашій країні, належить до сирої нафти з високим вмістом сірки, і бракує нафти, придатної для виробництва голчастого коксу з високим вмістом ароматичних вуглеводнів. Видалення домішок з нафти є великою технічною складністю. Тим часом, Jinzhou Petrochemical, яка наразі має більш розвинений досвід у дослідженнях і розробках та виробництві, потребує сировини, придатної для виробництва голчастого коксу в процесі виробництва та переробки нафтового голчастого коксу. Дефіцит сировини та нестабільність якості є одними з основних факторів, що обмежують стабільність якості голчастого коксу [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. розробила та впровадила попередню обробку сировини для виробничої установки голчастого коксу з нафти.
Водночас було застосовано різноманітні методи видалення твердих частинок. Окрім відбору важкої нафти, придатної для виробництва голчастого коксу, перед коксуванням видаляли шкідливі речовини з сировини.
(2) Аналіз технічних труднощів у процесі уповільненого коксування голчастого нафтового коксу
Виробництво голчастого коксу є відносно складним процесом, і існують високі вимоги до контролю змін температури навколишнього середовища та робочого тиску в конкретному процесі обробки. Однією з труднощів у процесі коксування голчастого коксу є те, чи можна дійсно науково та обґрунтовано контролювати тиск, час та температуру коксу, щоб час реакції відповідав стандартним вимогам. Водночас, краща оптимізація та коригування параметрів процесу коксування та конкретних робочих стандартів також може відігравати важливу роль в оптимізації та покращенні якості всього виробництва голчастого коксу.
Основною метою використання нагрівальної печі для зміни температури є виконання стандартної операції відповідно до стандарту у процесі виробництва голчастого коксу, щоб температура навколишнього середовища досягала необхідних параметрів. Фактично, процес зміни температури спрямований на стимулювання реакції коксування, яку можна проводити в повільному середовищі з низькою температурою, одночасно затримуючи реакцію коксування, щоб досягти конденсації ароматичних сполук, забезпечити впорядковане розташування молекул, забезпечити їхню орієнтацію та затвердіння під дією тиску, а також сприяти стабільності стану. Нагрівальна піч є важливою операцією в усьому процесі виробництва голчастого нафтового коксу, і існують певні вимоги та стандарти щодо специфічних параметрів температурного діапазону, які не можуть бути нижчими за нижню межу 476℃ та не можуть перевищувати верхню межу 500℃. Водночас слід зазначити, що піч зі змінною температурою є великим обладнанням, тому слід звертати увагу на рівномірність якості голчастого коксу в кожній вежі: у процесі подачі в кожній вежі змінюються температура, тиск, швидкість повітря та інші фактори, тому кокс після коксування має нерівномірну, середню та нижчу якість. Ефективне вирішення проблеми рівномірності якості голчастого коксу також є однією з проблем, яку слід враховувати при виробництві голчастого коксу.
5. Аналіз майбутнього напрямку розвитку голчастого коксу з нафти
(a) Сприяти постійному покращенню якості голчастого коксу вітчизняної нафтогазової системи
Технологія та ринок голчастого коксу домінують у Сполучених Штатах та Японії. Наразі у фактичному виробництві голчастого коксу в Китаї все ще існують деякі проблеми, такі як нестабільна якість, низька міцність коксу та велика кількість порошкового коксу. Хоча отриманий голчастий кокс використовується у великих кількостях для виробництва високопотужних та надвисокопотужних графітових електродів, його не можна використовувати у великих кількостях для виробництва надпотужних графітових електродів великого діаметра. В останні роки наші дослідження та розробки голчастого коксу не припиняються, і якість продукції продовжуватиме покращуватися. Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal measure голчастий кокс, Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Установки голчастого коксу для нафтової серії досягли потужності 40 000-50 000 тонн на рік і можуть працювати стабільно, постійно покращуючи якість.
(2) Внутрішній попит на голчастий кокс з нафти продовжує зростати
Розвиток чорної металургії вимагає великої кількості електродів надвисокої потужності та високої потужності. У цьому контексті попит на голчастий кокс для виробництва електродів надвисокої потужності та високої потужності швидко зростає, оцінюючись приблизно в 250 000 тонн на рік. Виробництво електросталеплавильної сталі в Китаї становить менше 10%, а середньосвітове виробництво електросталеплавильної сталі досягло 30%. Наш сталевий брухт досяг 160 мільйонів тонн. Згідно з поточною ситуацією, у довгостроковій перспективі розвиток електросталеплавильної промисловості неминучий, а також неминуча нестача голчастого коксу. Тому слід вжити заходів для збільшення джерел сировини та вдосконалення методів виробництва для задоволення потреб виробництва.
(3) Розширення ринкового попиту сприяє підвищенню рівня вітчизняних технологій досліджень та розробок
Розрив у якості та зростання попиту на голчастий кокс вимагають прискорення розвитку голчастого коксу. Під час розробки та виробництва голчастого коксу дослідники дедалі більше усвідомлюють труднощі у виробництві голчастого коксу, збільшують дослідницькі зусилля та будують невеликі та пілотні випробувальні установки для отримання експериментальних даних для управління виробництвом. Технологія переробки голчастого коксу постійно вдосконалюється, щоб задовольнити зростаючий попит. З точки зору сировини та методів виробництва, світовий дефіцит нафти та зростання вмісту сірки обмежують розвиток голчастого коксу нафтової системи. Новий промисловий об'єкт попередньої обробки сировини для голчастого коксу нафтової серії був побудований та введений в експлуатацію в Shandong Yida New Material Co., LTD., і було отримано чудову сировину для голчастого коксу нафтової серії, що ефективно покращить якість та вихід голчастого коксу нафтової серії.
Час публікації: 07 грудня 2022 р.