Raziskovalni center za tehnologijo predelave težke nafte Cnooc (Qingdao), d.o.o.
Tehnologija vzdrževanja opreme, številka 32, 2021
Povzetek: Nenehen razvoj kitajske znanosti in tehnologije je spodbudil razvoj različnih sektorjev družbe. Hkrati je učinkovito okrepil tudi našo gospodarsko moč in splošno nacionalno moč. Kot pomemben del procesa proizvodnje jekla se igličasti koks uporablja predvsem pri proizvodnji grafitnih elektrod. Pomembno vlogo igra pri proizvodnji litijevih baterij, pa tudi v jedrski industriji in letalstvu. Z razvojem znanosti in tehnologije se nenehno optimizira in izboljšuje tehnologija proizvodnje jekla v električnih pečih, ustrezni standardi in zahteve za igličasti koks v raziskovalno-razvojnem in proizvodnem procesu pa se nenehno posodabljajo, da bi se izpolnile zahteve razvoja družbene proizvodnje. Zaradi različnih surovin, uporabljenih v proizvodnem procesu, se igličasti koks deli na naftni in premogov koks. Glede na specifične rezultate uporabe je razvidno, da ima naftni igličasti koks močnejšo kemično aktivnost kot premogov koks. V tem članku preučujemo trenutno stanje na trgu igelnih brizgalk iz nafte in težave v raziskovalnem in proizvodnem procesu ustrezne tehnologije ter analiziramo težave pri razvoju proizvodnje in s tem povezane tehnične težave igelnih brizgalk iz nafte.
I. Uvod
Iglast koks igra pomembno vlogo pri proizvodnji grafitnih elektrod. Glede na trenutne razvojne razmere so tuje razvite države, kot sta Združene države Amerike in Japonska, zgodaj začele z raziskavami, razvojem in proizvodnjo iglastega koksa, uporaba ustreznih tehnologij pa je bila običajno zrela in so obvladale osnovno tehnologijo proizvodnje naftnega iglastega koksa. V primerjavi s tem se neodvisne raziskave in proizvodnja iglastega koksa v naftni industriji začenjajo pozno. Toda z nenehnim razvojem našega tržnega gospodarstva, ki spodbuja celovito širitev različnih industrijskih področij, so raziskave in razvoj iglastega koksa v naftni industriji v zadnjih letih dosegle preboj in omogočile industrijsko proizvodnjo. Vendar pa še vedno obstajajo nekatere vrzeli v kakovosti in uporabnosti v primerjavi z uvoženimi izdelki. Zato je treba pojasniti trenutno stanje razvoja trga in tehnične težave v naftnem sistemu.
Ii. Uvod in analiza uporabe tehnologije igličastega koksa iz nafte
(1) Analiza trenutnega stanja razvoja igličastega koksa iz nafte doma in v tujini
Tehnologija igličastega koksa iz nafte izvira iz Združenih držav Amerike v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Toda naša država je uradno odprta
Raziskave tehnologije in proizvodnje igličastega koksa iz nafte so se začele v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Kitajski raziskovalni inštituti so s podporo nacionalne politike na področju tehnoloških raziskav in razvoja začeli izvajati različne teste igličastega koksa iz nafte ter nenehno raziskovali in razvijali različne preskusne metode. Poleg tega je naša država v devetdesetih letih prejšnjega stoletja izvedla številne eksperimentalne raziskave o pripravi igličastega naftnega sistema in prijavila ustrezne patentne zahteve za tehnologijo. V zadnjih letih so številne domače akademije znanosti in sorodna podjetja s podporo ustreznih nacionalnih politik investirala v raziskave in razvoj ter spodbujala razvoj proizvodnje in predelovalnih dejavnosti v industriji. Raven raziskav in razvoja tehnologije igličastega koksa iz nafte se prav tako nenehno izboljšuje. Glavni razlog za ta pojav je veliko domače povpraševanje po igličastem koksu iz nafte. Vendar pa domače raziskave in razvoj ter proizvodnja ne morejo zadostiti povpraševanju trga, saj velik del domačega trga zasedajo uvoženi izdelki. Glede na trenutne razvojne razmere, čeprav se trenutna osredotočenost in pozornost na raziskave in razvoj tehnologije ter proizvodnjo naftnih igel povečuje, obstajajo nekatere težave glede ravni tehnoloških raziskav in razvoja, ki otežujejo ustrezne tehnološke raziskave in razvoj, kar vodi v veliko vrzel med našo državo in razvitimi državami.
(2) Analiza tehnične uporabe domačih podjetij za proizvodnjo igličastega koksa iz nafte
Na podlagi analize kakovosti domačih in tujih izdelkov ter učinka uporabe je razvidno, da je razlika v kakovosti naftnega igličastega koksa predvsem posledica razlike v obeh indeksih, koeficientu toplotnega raztezanja in porazdelitvi velikosti delcev, kar odraža razliko v kakovosti izdelka [1]. To razliko v kakovosti povzročajo predvsem težave v proizvodnem procesu. V kombinaciji s specifičnim proizvodnim procesom in metodo, ki jo vsebuje naftni igličasti koks, je njegova osnovna proizvodna tehnologija namenjena predvsem predobdelavi surovin. Trenutno so množično proizvodnjo izvedli le Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) in Jinzhou Petrochemical. Nasprotno pa je proizvodni in proizvodni sistem naftnega igličastega koksa podjetja Jinzhou Petrochemical Company relativno zrel, predelovalna zmogljivost naprave se nenehno izboljšuje, proizvedeni sorodni izdelki pa lahko dosežejo srednjo in visoko raven na trgu, kar jih je mogoče uporabiti za elektrode za proizvodnjo jekla z visoko ali ultra visoko močjo.
Iii. Analiza domačega trga igličastega koksa iz nafte
(1) S pospeševanjem industrializacije se povpraševanje po iglastem koksu dnevno povečuje.
Naša država je največja industrijska proizvodna država na svetu, kar je v veliki meri odvisno od načina naše industrijske strukture.
Proizvodnja železa in jekla je prav tako ena od pomembnih panog za spodbujanje razvoja našega gospodarstva. V tem ozadju se povpraševanje po iglanju vsak dan povečuje. Vendar pa trenutno naša raven tehničnih raziskav in razvoja ter proizvodne zmogljivosti ne ustrezajo povpraševanju na trgu. Glavni razlog je, da je malo podjetij, osredotočenih na naftne igle, ki lahko dejansko proizvajajo kakovostne standarde, proizvodne zmogljivosti pa so nestabilne. Čeprav trenutno napredujejo ustrezne tehnološke raziskave in razvoj, obstaja velika vrzel pri doseganju visoke ali ultra visoke moči grafitnih elektrod, kar vodi do ovir pri nadzoru kakovosti izdelkov, osredotočenih na naftne igle. Trenutno je trg igličastega koksa razdeljen na naftni igličasti koks in premogov igličasti koks. Nasprotno pa je naftni igličasti koks nekoliko nižji od premogovega igličastega koksa tako po količini razvoja projektov kot po stopnji razvoja, kar je tudi eden glavnih razlogov za učinkovito širitev kitajskega naftnega igličastega koksa. Toda skupaj z nenehnim izboljševanjem ravni proizvodne tehnologije v jeklarski industriji se povečuje tudi povpraševanje po ultra visoki moči grafitnih elektrod v proizvodnji jekla in izdelavi jekla. To tudi poudarja, da bo z nenehnim izboljševanjem naše industrijske ravni razvoja in pospeševanjem procesa industrializacije povpraševanje po iglastem koksu vedno večje.
(2) Analiza trga s spremenljivo ceno iglastega koksa
Glede na trenutno raven industrijskega razvoja ter prilagajanje industrijske strukture in industrijske vsebine naše države je bilo ugotovljeno, da je naftna serija igličastega koksiranja za našo državo primernejša od serije igličastega koksiranja premoga, kar bo še poslabšalo domače stanje neravnovesja med ponudbo in povpraševanjem po igličastem koksiranju. Da bi rešili stanje neravnovesja med ponudbo in povpraševanjem v naftnem sistemu, se lahko zanesemo le na uvoz. Iz analize značilnosti nihanja cen uvoženih izdelkov v zadnjih letih je razvidno, da cena uvoženih izdelkov iz igličastega naftnega koksa od leta 2014 narašča. Zato bo za domačo industrijo, z naraščajočo vrzeljo v ponudbi in naraščajočimi uvoznimi cenami, igličasti naftni koks postal nova naložbena točka v kitajski industriji igličastega koksa [2].
Četrtič, naša analiza težav pri raziskavah in razvoju ter proizvodni tehnologiji se osredotoča na raziskave in razvoj naftnih igel
(1) Analiza težav pri predobdelavi surovin
Z analizo celotnega procesa proizvodnje in izdelave naftnega igličastega koksa je razvidno, da je nafta glavna surovina za predobdelavo surovin. Zaradi posebnosti naftnih virov je treba surovo nafto kopljeti pod zemljo, pri čemer se v procesu rudarjenja in predelave surove nafte v naši državi uporabljajo različni katalizatorji, zaradi česar bo v naftnih derivatih določena količina nečistoč. Ta metoda predobdelave bo negativno vplivala na proizvodnjo naftnega igličastega koksa. Poleg tega je sestava same nafte večinoma alifatski ogljikovodik, vsebnost aromatskih ogljikovodikov pa je nizka, kar je posledica značilnosti obstoječih naftnih virov. Treba je opozoriti, da ima proizvodnja visokokakovostnega naftnega igličastega koksa stroge zahteve glede surovin, z visokim deležem aromatskih ogljikovodikov, in da se kot surovine izbere nafta z nizko vsebnostjo žvepla, kisika, asfaltena in drugih surovin, pri čemer mora biti masni delež žvepla manjši od 0,3 %, masni delež asfaltena pa manjši od 1,0 %. Vendar pa je bilo na podlagi odkrivanja in analize prvotne sestave ugotovljeno, da večina surove nafte, predelane v naši državi, spada med surove nafte z visoko vsebnostjo žvepla, pri čemer primanjkuje nafte, primerne za proizvodnjo igličastega koksa z visoko vsebnostjo aromatskih ogljikovodikov. Odstranjevanje nečistoč iz nafte je velika tehnična težava. Medtem Jinzhou Petrochemical, ki je trenutno bolj zrel na področju raziskav in razvoja ter proizvodnje, v procesu proizvodnje in predelave igličastega koksa iz nafte potrebuje surovine, primerne za proizvodnjo igličastega koksa. Pomanjkanje surovin in nestabilnost kakovosti sta eden glavnih dejavnikov, ki omejujeta stabilnost kakovosti igličastega koksa [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. je zasnoval in uvedel predobdelavo surovin za proizvodno enoto igličastega koksa iz nafte.
Hkrati so bile uporabljene različne metode za odstranjevanje trdnih delcev. Poleg izbire težkega olja, primernega za proizvodnjo iglastega koksa, so bile pred koksanjem odstranjene tudi škodljive snovi v surovinah.
(2) Analiza tehničnih težav pri postopku zakasnjenega koksiranja igličastega koksa iz nafte
Proizvodni postopek igličastega koksa je relativno zapleten in obstajajo visoke zahteve glede nadzora sprememb temperature okolja in delovnega tlaka v specifičnem procesu predelave. Ena od težav pri procesu koksanja igličastega koksa je, ali je mogoče tlak, čas in temperaturo koksa resnično znanstveno in razumno nadzorovati, tako da reakcijski čas ustreza zahtevam standardov. Hkrati lahko boljša optimizacija in prilagoditev parametrov procesa koksanja ter specifičnih delovnih standardov igra pomembno vlogo pri optimizaciji in izboljšanju kakovosti celotne proizvodnje igličastega koksa.
Glavni namen uporabe grelne peči za spreminjanje temperature je izvajanje standardnega delovanja v skladu s standardom v proizvodnem procesu iglastega koksa, tako da temperatura okolice doseže zahtevane parametre. Pravzaprav je postopek spreminjanja temperature namenjen spodbujanju reakcije koksanja, ki se lahko izvaja v počasnem in nizkotemperaturnem okolju, hkrati pa se reakcija koksanja upočasni, da se doseže aromatska kondenzacija, zagotovi urejena razporeditev molekul, da se lahko pod vplivom tlaka usmerijo in strdijo ter spodbudi stabilnost stanja. Grelna peč je bistvena operacija v celotnem proizvodnem procesu iglastega koksa iz nafte in obstajajo določene zahteve in standardi za specifične parametre temperaturnega območja, ki ne smejo biti nižji od spodnje meje 476 ℃ in ne smejo preseči zgornje meje 500 ℃. Hkrati je treba opozoriti, da je peč s spremenljivo temperaturo velika oprema in objekt, zato moramo biti pozorni na enakomernost kakovosti igličastega koksa v vsakem stolpu: v vsakem stolpu se zaradi spreminjanja temperature, tlaka, hitrosti zraka in drugih dejavnikov kakovost koksa po koksu spreminja, zato je kakovost koksnega stolpa po koksu neenakomerna, srednje in nižje kakovosti. Pri proizvodnji igličastega koksa je treba upoštevati tudi vprašanje enakomernosti kakovosti igličastega koksa.
5. Analiza prihodnje smeri razvoja igličastega koksa iz nafte
(a) Spodbujati nenehno izboljševanje kakovosti iglastega koksa domačega naftnega sistema
Tehnologija in trg iglični koks sta prevladovali v Združenih državah Amerike in Japonski. Trenutno se pri dejanski proizvodnji iglični koks na Kitajskem še vedno pojavljajo nekatere težave, kot so nestabilna kakovost, nizka trdnost koksa in veliko koksa v prahu. Čeprav se proizvedeni iglični koks uporablja v velikih količinah za proizvodnjo grafitnih elektrod z visoko in ultra visoko močjo, ga ni mogoče uporabiti za proizvodnjo grafitnih elektrod z ultra visoko močjo velikega premera v velikih količinah. V zadnjih letih se naše raziskave in razvoj iglični koks niso ustavile, kakovost izdelkov pa se bo še naprej izboljševala. Enote za proizvodnjo iglični koks za nafto Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal measure iglični koks, Jinzhou Petrochemical Co., LTD. so dosegle zmogljivost 40.000–50.000 ton na leto in lahko delujejo stabilno ter nenehno izboljšujejo kakovost.
(2) Domače povpraševanje po iglastem koksu iz nafte še naprej narašča
Razvoj železarske in jeklarske industrije zahteva veliko število ultra visokozmogljivih elektrod in visokozmogljivih elektrod. V tem kontekstu povpraševanje po iglastem koksu za proizvodnjo ultra visokozmogljivih elektrod in visokozmogljivih elektrod hitro narašča in znaša približno 250.000 ton na leto. Proizvodnja elektropečnega jekla na Kitajskem je manjša od 10 %, svetovna povprečna proizvodnja elektropečnega jekla pa je dosegla 30 %. Količina odpadnega jekla v naši industriji je dosegla 160 milijonov ton. Glede na trenutne razmere je dolgoročno razvoj elektropečnega jekla neizogiben, pomanjkanje iglastega koksa pa bo neizogibno. Zato je treba sprejeti ukrepe za povečanje virov surovin in izboljšanje proizvodnih metod, da bi zadostili potrebam proizvodnje.
(3) Širitev tržnega povpraševanja spodbuja izboljšanje domače ravni tehnologije raziskav in razvoja
Razlika v kakovosti in naraščajoče povpraševanje po iglastem koksu zahtevata pospešitev razvoja iglastega koksu. Med razvojem in proizvodnjo iglastega koksu so se raziskovalci vse bolj zavedali težav pri njegovi proizvodnji, zato so povečali raziskovalna prizadevanja in zgradili majhne in pilotne testne obrate za pridobivanje eksperimentalnih podatkov za usmerjanje proizvodnje. Tehnologija predelave iglastega koksu se nenehno izboljšuje, da bi zadostili naraščajočemu povpraševanju. Z vidika surovin in proizvodnih metod svetovno pomanjkanje nafte in naraščajoča vsebnost žvepla omejujeta razvoj iglastega koksu iz naftnega sistema. V podjetju Shandong Yida New Material Co., LTD. je bil zgrajen in zagnan nov industrijski obrat za predobdelavo surovin za iglasti koks iz naftnega koksu, s čimer je bila proizvedena odlična surovina za iglasti koks iz naftnega koksu, ki bo učinkovito izboljšala kakovost in proizvodnjo iglastega koksu iz naftnega koksu.
Čas objave: 7. dec. 2022