Cnooc (Qingdao) Heavy Oil Processing Engineering Technology Research Center Co., LTD
Tecnologia per la manutenzione delle apparecchiature, numero 32, 2021
Abstract: Il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia cinese ha promosso lo sviluppo di vari settori della società. Allo stesso tempo, ha anche rafforzato efficacemente la nostra forza economica e la forza nazionale complessiva. Il coke aghiforme, componente importante del processo di produzione dell'acciaio per circuiti, viene utilizzato principalmente nella produzione di elettrodi di grafite. Svolge un ruolo importante nella produzione di batterie al litio, nonché nell'industria nucleare e nel settore aeronautico. Con il progresso della scienza e della tecnologia, è stata promossa la continua ottimizzazione e il miglioramento della tecnologia di produzione dell'acciaio in forni elettrici, e i relativi standard e requisiti del coke aghiforme, sia nella ricerca e sviluppo che nel processo produttivo, sono stati costantemente aggiornati, al fine di soddisfare le esigenze dello sviluppo della produzione sociale. A causa delle diverse materie prime utilizzate nel processo produttivo, il coke aghiforme si divide in serie petrolifera e serie carbonifera. In base ai risultati di specifiche applicazioni, si può osservare che il coke aghiforme della serie petrolifera presenta una maggiore attività chimica rispetto a quello della serie carbonifera. In questo articolo, studiamo la situazione attuale del mercato dei dispositivi di focalizzazione ad ago per il petrolio e i problemi relativi al processo di ricerca e produzione della tecnologia in questione, analizzando le difficoltà nello sviluppo della produzione e le relative problematiche tecniche dei dispositivi di focalizzazione ad ago per il petrolio.
I. Introduzione
Il coke aghiforme svolge un ruolo importante nella produzione di elettrodi di grafite. Dall'attuale situazione di sviluppo, si evince che paesi stranieri sviluppati come gli Stati Uniti e il Giappone hanno iniziato prima la ricerca, lo sviluppo e la produzione di coke aghiforme, e l'applicazione delle relative tecnologie tende ad essere matura, avendo acquisito padronanza delle tecnologie di produzione fondamentali del coke aghiforme derivato dal petrolio. Al contrario, la ricerca e la produzione indipendente di coke aghiforme derivato dal petrolio sono iniziate più tardi. Tuttavia, con il continuo sviluppo della nostra economia di mercato e la promozione dell'espansione globale di vari settori industriali, la ricerca e lo sviluppo del coke aghiforme derivato dal petrolio hanno compiuto progressi significativi negli ultimi anni, arrivando alla produzione industriale. Ciononostante, permangono alcune lacune in termini di qualità ed efficacia rispetto ai prodotti importati. Pertanto, è necessario chiarire l'attuale stato di sviluppo del mercato e le difficoltà tecniche nel sistema petrolifero.
II. Introduzione e analisi dell'applicazione della tecnologia del coke di petrolio aghiforme
(1) Analisi dello stato attuale dello sviluppo del coke di petrolio aghiforme in patria e all'estero
La tecnologia del coke di petrolio aghiforme ha avuto origine negli Stati Uniti negli anni '50. Ma il nostro paese è ufficialmente aperto
La ricerca sulla tecnologia e la produzione di coke di petrolio aghiforme è iniziata nei primi anni '80. Grazie al sostegno delle politiche nazionali di ricerca e sviluppo tecnologico, gli istituti di ricerca cinesi hanno iniziato a condurre vari test sul coke di petrolio aghiforme e a esplorare e studiare costantemente diverse metodologie di prova. Inoltre, negli anni '90, il nostro Paese ha completato numerose ricerche sperimentali sulla preparazione di sistemi petroliferi aghiformi e ha depositato la relativa domanda di brevetto. Negli ultimi anni, con il supporto delle politiche nazionali pertinenti, molte accademie delle scienze e imprese correlate hanno investito in ricerca e sviluppo e promosso lo sviluppo della produzione e della lavorazione all'interno del settore. Anche il livello di ricerca e sviluppo della tecnologia del coke di petrolio aghiforme è in continuo miglioramento. La ragione principale di questo fenomeno è l'elevata domanda interna di coke di petrolio aghiforme. Tuttavia, la ricerca, lo sviluppo e la produzione nazionali non riescono a soddisfare la domanda del mercato, che è in gran parte occupato da prodotti importati. Alla luce dell'attuale situazione di sviluppo, sebbene l'attenzione e la ricerca sulla tecnologia di estrazione del petrolio e sulla produzione siano in aumento, a livello di ricerca e sviluppo tecnologico permangono alcune difficoltà che costituiscono ostacoli, creando un notevole divario tra il nostro Paese e i Paesi sviluppati.
(2) Analisi dell'applicazione tecnica delle imprese nazionali di produzione di coke aghiforme di petrolio
Sulla base dell'analisi della qualità del prodotto nazionale ed estero e dell'effetto applicativo, si può osservare che la differenza tra di essi nella qualità del coke di petrolio aghiforme è dovuta principalmente alla differenza nei due indici del coefficiente di espansione termica e della distribuzione granulometrica, che riflette la differenza nella qualità del prodotto [1]. Questo divario qualitativo è causato principalmente dalle difficoltà di produzione nel processo di fabbricazione. Combinato con il contenuto specifico del processo di produzione e del metodo del coke di petrolio aghiforme, la sua tecnologia di produzione principale riguarda principalmente il livello di pretrattamento delle materie prime. Attualmente, solo Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) e Jinzhou Petrochemical hanno realizzato la produzione di massa. Al contrario, il sistema di produzione e fabbricazione del coke di petrolio aghiforme della Jinzhou Petrochemical Company è relativamente maturo, la capacità di lavorazione del dispositivo è in continuo miglioramento e i relativi prodotti possono raggiungere il livello medio e alto nel mercato, che può essere utilizzato per elettrodi per la produzione di acciaio ad alta o altissima potenza.
III. Analisi del mercato interno del coke di petrolio aghiforme
(1) Con l'accelerazione dell'industrializzazione, la domanda di coke d'ago aumenta quotidianamente
Il nostro Paese è il maggiore produttore industriale al mondo, un primato determinato principalmente dal modello della nostra struttura industriale.
La produzione di ferro e acciaio è uno dei settori più importanti per lo sviluppo della nostra economia. In questo contesto, la domanda di aghi per elettrodi è in costante aumento. Tuttavia, al momento, il nostro livello di ricerca e sviluppo tecnologico e la capacità produttiva non sono all'altezza della domanda del mercato. La ragione principale risiede nel fatto che sono poche le aziende specializzate in aghi per elettrodi petroliferi in grado di produrre secondo gli standard qualitativi richiesti e la loro capacità produttiva è instabile. Sebbene la ricerca e lo sviluppo tecnologico in questo ambito stiano progredendo, esiste ancora un notevole divario tra la produzione di elettrodi di grafite ad alta o altissima potenza e quella di elettrodi ad altissima potenza, il che rappresenta un ostacolo al controllo qualità dei prodotti specifici per gli aghi per elettrodi petroliferi. Attualmente, il mercato del coke per elettrodi è suddiviso in coke per elettrodi petroliferi e coke per elettrodi di carbone. Il mercato del coke per elettrodi petroliferi è leggermente inferiore a quello del coke per elettrodi di carbone, sia in termini di quantità di progetti sviluppati che di livello di sviluppo, e questo è uno dei principali ostacoli all'effettiva espansione del mercato cinese del coke per elettrodi petroliferi. Tuttavia, parallelamente al continuo miglioramento del livello tecnologico di produzione dell'industria siderurgica, aumenta anche la domanda di elettrodi di grafite ad altissima potenza da parte della produzione e della lavorazione dell'acciaio. Ciò evidenzia inoltre che, con il continuo miglioramento del nostro livello di sviluppo industriale e l'accelerazione del processo di industrializzazione, la domanda di coke aghiforme diventerà sempre maggiore.
(2) Analisi del prezzo fluttuante del mercato del coke d'ago
Secondo l'attuale livello di sviluppo industriale e l'adeguamento della struttura industriale e del contenuto industriale del nostro paese, si è constatato che la serie di coke aghiforme derivato dal petrolio è più adatta al nostro paese rispetto alla serie di coke aghiforme derivato dal carbone, il che aggraverà ulteriormente la situazione interna di squilibrio tra domanda e offerta di coke aghiforme. Per risolvere la situazione di squilibrio tra domanda e offerta del sistema petrolifero, possiamo solo fare affidamento sulle importazioni. Dall'analisi delle caratteristiche di fluttuazione dei prezzi dei prodotti importati negli ultimi anni, si può vedere che il prezzo dei prodotti di coke aghiforme di petrolio importati è in aumento dal 2014. Pertanto, per l'industria nazionale, con il crescente divario tra domanda e offerta e l'aumento del prezzo delle importazioni, il coke aghiforme di petrolio diventerà un nuovo punto focale di investimento nell'industria cinese del coke aghiforme [2].
Quattro, la nostra ricerca e sviluppo focalizzata sull'ago petrolifero e l'analisi delle difficoltà della tecnologia di produzione
(1) Analisi delle difficoltà di pretrattamento delle materie prime
Dall'analisi dell'intero processo di produzione e lavorazione del coke di petrolio, emerge che, per il pretrattamento delle materie prime, il petrolio rappresenta la materia prima principale. A causa delle peculiarità delle risorse petrolifere, il petrolio greggio deve essere estratto dal sottosuolo e, nel nostro Paese, durante l'estrazione e la lavorazione, vengono utilizzati diversi catalizzatori, il che comporta la presenza di una certa quantità di impurità nei prodotti petroliferi. Questo metodo di pretrattamento ha effetti negativi sulla produzione di coke di petrolio. Inoltre, la composizione del petrolio stesso è costituita principalmente da idrocarburi alifatici, con un basso contenuto di idrocarburi aromatici, a causa delle caratteristiche delle risorse petrolifere esistenti. Va notato che la produzione di coke aghiforme di petrolio di alta qualità ha requisiti rigorosi per le materie prime, con un'alta proporzione di contenuto di idrocarburi aromatici, e sceglie petrolio a basso contenuto di zolfo, ossigeno, asfalteni e altri come materie prime, richiedendo che la frazione di massa di zolfo sia inferiore allo 0,3% e la frazione di massa di asfalteni sia inferiore all'1,0%. Tuttavia, sulla base del rilevamento e dell'analisi della composizione originale, si è scoperto che la maggior parte del petrolio greggio lavorato nel nostro paese appartiene al petrolio greggio ad alto contenuto di zolfo e la mancanza di petrolio adatto alla produzione di coke aghiforme con un alto contenuto di idrocarburi aromatici rappresenta una grande difficoltà tecnica per rimuovere le impurità dal petrolio. Nel frattempo, Jinzhou Petrochemical, che attualmente è più matura in termini di ricerca e sviluppo e produzione, richiede materie prime adatte alla produzione di coke aghiforme nel processo di produzione e lavorazione del coke aghiforme di petrolio. La carenza di materie prime e l'instabilità della qualità sono uno dei principali fattori che limitano la stabilità della qualità del coke aghiforme [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. ha progettato e adottato il pretrattamento delle materie prime per l'unità di produzione di coke aghiforme di petrolio
Allo stesso tempo, sono stati adottati diversi metodi per rimuovere il particolato solido. Oltre alla selezione di olio pesante adatto alla produzione di coke aghiforme, le sostanze nocive presenti nelle materie prime sono state rimosse prima del processo di cokizzazione.
(2) Analisi delle difficoltà tecniche nel processo di cokizzazione ritardata del coke di petrolio aghiforme
Il processo di produzione del coke aghiforme è relativamente complesso e richiede un controllo rigoroso delle variazioni di temperatura ambientale e della pressione operativa. Una delle difficoltà principali nella produzione di coke aghiforme risiede nella capacità di controllare in modo scientifico e razionale la pressione, il tempo e la temperatura del coke, in modo che il tempo di reazione rispetti i requisiti standard. Allo stesso tempo, una migliore ottimizzazione e regolazione dei parametri del processo di coke e degli standard operativi specifici può svolgere un ruolo importante nell'ottimizzazione e nel miglioramento della qualità dell'intera produzione di coke aghiforme.
Lo scopo principale dell'utilizzo di un forno di riscaldamento per le operazioni di variazione di temperatura è quello di eseguire un'operazione standard in conformità con gli standard del processo di produzione del coke aghiforme, in modo che la temperatura ambiente possa raggiungere i parametri richiesti. In effetti, il processo di variazione di temperatura serve a promuovere la reazione di cokizzazione, consentendo che avvenga in un ambiente a bassa temperatura e a velocità ridotta, ritardando al contempo la reazione stessa, in modo da ottenere la condensazione aromatica, garantire la disposizione ordinata delle molecole, assicurando che possano orientarsi e solidificarsi sotto l'azione della pressione e promuovendo la stabilità dello stato. Il forno di riscaldamento è un'operazione essenziale nell'intero processo di produzione del coke aghiforme di petrolio e esistono requisiti e standard specifici per i parametri dell'intervallo di temperatura, che non può essere inferiore al limite inferiore di 476 °C e non può superare il limite superiore di 500 °C. Allo stesso tempo, va anche notato che il forno a temperatura variabile è un'apparecchiatura e un impianto di grandi dimensioni, e dobbiamo prestare attenzione all'uniformità della qualità di ogni torre di coke aghiforme: in ogni torre, durante il processo di alimentazione, a causa di temperatura, pressione, velocità dell'aria e altri fattori, il coke prodotto nella torre risulta disomogeneo, con una qualità medio-bassa. Come risolvere efficacemente il problema dell'uniformità qualitativa del coke aghiforme è un altro aspetto da considerare nella produzione di questo materiale.
5. Analisi della futura direzione di sviluppo del coke aghiforme di petrolio
(a) Promuovere il miglioramento continuo della qualità del coke aghiforme del sistema petrolifero nazionale
La tecnologia e il mercato del coke aghiforme sono stati dominati da Stati Uniti e Giappone. Attualmente, nella produzione effettiva di coke aghiforme in Cina, persistono alcuni problemi, come la qualità instabile, la bassa resistenza del coke e l'elevata presenza di polvere. Sebbene il coke aghiforme prodotto sia stato utilizzato in grandi quantità nella produzione di elettrodi di grafite ad alta e altissima potenza, non può essere impiegato nella produzione di elettrodi di grafite ad altissima potenza di grande diametro in grandi quantità. Negli ultimi anni, la nostra ricerca e sviluppo nel campo del coke aghiforme non si è fermata e la qualità del prodotto continuerà a migliorare. Gli impianti di produzione di coke aghiforme della Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., della Sinosteel Coal e della Jinzhou Petrochemical Co., LTD. Oil hanno raggiunto una scala di 40.000-50.000 tonnellate/anno e possono operare stabilmente, migliorando costantemente la qualità.
(2) La domanda interna di coke di petrolio aghiforme continua a crescere
Lo sviluppo dell'industria siderurgica richiede un gran numero di elettrodi ad altissima potenza e ad alta potenza. In questo contesto, la domanda di coke aghiforme per la produzione di elettrodi ad altissima potenza e ad alta potenza è in rapida crescita, stimata intorno alle 250.000 tonnellate all'anno. La produzione di acciaio in forno elettrico in Cina è inferiore al 10%, mentre la produzione media mondiale ha raggiunto il 30%. Le nostre scorte di rottami di acciaio hanno raggiunto i 160 milioni di tonnellate. Data la situazione attuale, a lungo termine lo sviluppo dell'acciaio in forno elettrico è inevitabile, e di conseguenza anche la carenza di coke aghiforme. Pertanto, è necessario adottare misure per incrementare le fonti di materie prime e migliorare i metodi di produzione al fine di soddisfare le esigenze produttive.
(3) L'espansione della domanda di mercato promuove il miglioramento del livello tecnologico nazionale di ricerca e sviluppo
Il divario qualitativo e l'aumento della domanda di coke aghiforme richiedono un'accelerazione nello sviluppo di questo materiale. Durante lo sviluppo e la produzione di coke aghiforme, i ricercatori sono diventati sempre più consapevoli delle difficoltà nella sua produzione, intensificando gli sforzi di ricerca e costruendo piccoli impianti pilota per ottenere dati sperimentali utili a guidare la produzione. La tecnologia di lavorazione del coke aghiforme viene costantemente migliorata per soddisfare la crescente domanda. Dal punto di vista delle materie prime e dei metodi di produzione, la scarsità mondiale di petrolio e l'aumento del contenuto di zolfo limitano lo sviluppo del coke aghiforme derivato dal petrolio. Presso la Shandong Yida New Material Co., LTD. è stato costruito e messo in funzione un nuovo impianto industriale per la produzione di coke aghiforme derivato dal petrolio, che produce materie prime di eccellente qualità, migliorandone efficacemente la qualità e la produzione.
Data di pubblicazione: 7 dicembre 2022