Cnooc (Čingdao) sunkiųjų naftos perdirbimo inžinerijos technologijų tyrimų centras, LTD
Įrangos priežiūros technologijos, 32 leidimas, 2021 m.
Santrauka: Nuolatinis Kinijos mokslo ir technologijų vystymasis skatino įvairių visuomenės sektorių vystymąsi. Tuo pačiu metu jis veiksmingai sustiprino mūsų ekonominį ir bendrą nacionalinį pajėgumą. Adatinis koksas, kaip svarbi grandininio plieno gamybos proceso dalis, daugiausia naudojamas grafito elektrodų gamyboje. Jis atlieka svarbų vaidmenį ličio baterijų gaminių gamyboje, taip pat branduolinės energetikos pramonėje ir aviacijos srityse. Tobulėjant mokslo ir technologijų žinioms, buvo skatinamas nuolatinis elektrinių krosnių plieno gamybos technologijų optimizavimas ir tobulinimas, o atitinkami adatinio kokso standartai ir reikalavimai mokslinių tyrimų, plėtros ir gamybos procese buvo nuolat atnaujinami, siekiant atitikti socialinės gamybos plėtros reikalavimus. Dėl skirtingų gamybos procese naudojamų žaliavų adatinis koksas skirstomas į naftos ir anglies serijas. Remiantis konkrečiais pritaikymo rezultatais, matyti, kad naftos serijos adatinis koksas pasižymi stipresniu cheminiu aktyvumu nei anglies serija. Šiame straipsnyje nagrinėjame dabartinę naftos adatų fokusavimo rinkos situaciją ir atitinkamų technologijų tyrimų bei gamybos proceso problemas, analizuojame naftos adatų fokusavimo gamybos plėtros sunkumus ir susijusius techninius sunkumus.
I. Įvadas
Adatinis koksas vaidina svarbų vaidmenį grafito elektrodų gamyboje. Atsižvelgiant į dabartinę vystymosi situaciją, išsivysčiusios užsienio šalys, tokios kaip Jungtinės Valstijos ir Japonija, anksčiau pradėjo adatinio kokso tyrimus, plėtrą ir gamybą, o atitinkamų technologijų taikymas buvo brandus ir jos įvaldė pagrindines naftos adatinio kokso gamybos technologijas. Palyginimui, nepriklausomi naftos adatinio kokso tyrimai ir gamyba prasidėjo vėliau. Tačiau nuolat vystantis mūsų rinkos ekonomikai ir skatinant visapusišką įvairių pramonės sričių plėtrą, pastaraisiais metais adatinio kokso tyrimai ir plėtra naftos srityje padarė proveržį, realizuojant pramoninę gamybą. Tačiau vis dar yra tam tikrų kokybės ir naudojimo efektyvumo spragų, palyginti su importuotais produktais. Todėl būtina išsiaiškinti dabartinę rinkos plėtros būklę ir techninius sunkumus naftos sistemoje.
Ii. Naftos adatinio kokso technologijos taikymo įvadas ir analizė
(1) Dabartinės naftos adatinio kokso plėtros būklės analizė šalyje ir užsienyje
Naftos adatinio kokso technologija atsirado Jungtinėse Valstijose šeštajame dešimtmetyje. Tačiau mūsų šalis oficialiai atvira.
Naftos adatinio kokso technologijos ir gamybos tyrimai pradėti devintojo dešimtmečio pradžioje. Remiami nacionalinės technologijų tyrimų ir plėtros politikos, Kinijos tyrimų institutai pradėjo atlikti įvairius naftos adatinio kokso bandymus ir nuolat tyrinėjo bei tyrinėjo įvairius bandymų metodus. Be to, dešimtajame dešimtmetyje mūsų šalis atliko daug eksperimentinių tyrimų, skirtų adatinio kokso gamybai, ir pateikė paraiškas dėl atitinkamos patentinės technologijos. Pastaraisiais metais, remiant atitinkamą nacionalinę politiką, daugelis šalies mokslų akademijų ir susijusių įmonių investavo į mokslinius tyrimus ir plėtrą bei skatino gamybos ir apdirbamosios gamybos plėtrą pramonėje. Naftos adatinio kokso technologijos mokslinių tyrimų ir plėtros lygis taip pat nuolat gerėja. Pagrindinė šio reiškinio priežastis yra didelė naftos adatinio kokso paklausa šalyje. Tačiau vidaus moksliniai tyrimai, plėtra ir gamyba negali patenkinti rinkos paklausos, didelę vidaus rinkos dalį užima importuoti produktai. Atsižvelgiant į dabartinę vystymosi situaciją, nors dabartinis dėmesys naftos adatų technologijų tyrimams, plėtrai ir gamybai didėja, technologijų tyrimų ir plėtros lygio požiūriu yra tam tikrų sunkumų, kurie trukdo atitinkamiems technologijų tyrimams ir plėtrai, o tai lemia didelį atotrūkį tarp mūsų šalies ir išsivysčiusių šalių.
(2) Vietinių naftos adatų kokso įmonių techninė taikymo analizė
Remiantis vietinių ir užsienio produktų kokybės bei pritaikymo poveikio analize, matyti, kad naftos adatinio kokso kokybės skirtumas daugiausia susijęs su dviejų rodiklių – šiluminio plėtimosi koeficiento ir dalelių dydžio pasiskirstymo – skirtumu, kuris atspindi produkto kokybės skirtumą [1]. Šį kokybės skirtumą daugiausia lemia gamybos proceso sunkumai. Kartu su specifiniu naftos adatinio kokso gamybos procesu ir metodu, pagrindinė jo gamybos technologija daugiausia skirta žaliavų išankstiniam apdorojimui. Šiuo metu masinę gamybą vykdo tik „Shanxi Hongte Chemical Co., LTD.“, „Sinosteel“ (Anshanas) ir „Jinzhou Petrochemical“. Tuo tarpu „Jinzhou Petrochemical Company“ naftos adatinio kokso gamybos sistema yra gana brandi, įrenginio perdirbimo pajėgumai nuolat tobulinami, o pagaminti susiję produktai gali pasiekti vidutinį ir aukštą rinkos lygį ir gali būti naudojami didelės arba itin didelės galios plieno gamybos elektrodams.
Iii. Vietinės naftos adatinio kokso rinkos analizė
(1) Spartėjant industrializacijai, adatinio kokso paklausa kasdien didėja
Mūsų šalis yra didžiausia pramonės gamybos šalis pasaulyje, kurią daugiausia lemia mūsų pramonės struktūros būdas.
Geležies ir plieno gamyba taip pat yra viena iš svarbių pramonės šakų, skatinančių mūsų ekonomikos plėtrą. Atsižvelgiant į tai, adatinio dengimo paklausa kasdien didėja. Tačiau šiuo metu mūsų techninių tyrimų ir plėtros lygis bei gamybos pajėgumai neatitinka rinkos paklausos. Pagrindinė priežastis yra ta, kad yra nedaug naftos adatinio dengimo įmonių, kurios iš tikrųjų gali pagaminti kokybės standartus, o gamybos pajėgumai yra nestabilūs. Nors šiuo metu vyksta atitinkami technologijų tyrimai ir plėtros darbai, tačiau norint patenkinti didelės galios arba itin didelės galios grafito elektrodų poreikius, yra didelis atotrūkis, dėl kurio kyla kliūčių naftos adatinio dengimo produktų kokybės kontrolei. Šiuo metu adatinio dengimo kokso rinka yra padalinta į naftos adatinį dengimo koksą ir anglies adatinį dengimo koksą. Priešingai, naftos adatinio dengimo kokso projektų plėtros kiekis ar plėtros lygis yra šiek tiek mažesnis nei anglies adatinio dengimo kokso, o tai taip pat yra viena iš pagrindinių priežasčių, trukdančių efektyviai plėsti Kinijos naftos adatinio dengimo kokso gamybą. Tačiau kartu su nuolatiniu plieno pramonės gamybos technologijų lygio tobulinimu, didėja ir itin didelės galios grafito elektrodų plieno gamybos ir gamybos paklausa. Tai taip pat pabrėžia, kad nuolat gerėjant mūsų pramonės plėtros lygiui ir spartėjant industrializacijos procesui, adatinio kokso paklausa vis didės.
(2) Adatinio kokso rinkos svyruojančios kainos analizė
Atsižvelgiant į dabartinį pramonės išsivystymo lygį ir mūsų šalies pramonės struktūros bei pramonės turinio koregavimą, nustatyta, kad mūsų šaliai labiau tinka adatinio koksavimo naftos serija nei adatinio koksavimo anglių serija, o tai dar labiau pablogins adatinio koksavimo pasiūlos ir paklausos disbalansą šalies viduje. Norint išspręsti naftos sistemos pasiūlos ir paklausos disbalansą, galime pasikliauti tik importu. Išanalizavus importuojamų produktų kainų svyravimo charakteristikas pastaraisiais metais, matyti, kad importuojamų naftos adatinio kokso produktų kaina nuo 2014 m. didėjo. Todėl vidaus pramonei, didėjant pasiūlos deficitui ir kylant importo kainoms, naftos adatinis koksas taps nauja investicijų priemone Kinijos adatinio kokso pramonėje [2].
Ketvirta, mūsų naftos adatų tyrimų ir plėtros bei gamybos technologijų sunkumų analizė
(1) Žaliavų išankstinio apdorojimo sunkumų analizė
Išanalizavus visą naftos adatinio kokso gamybos ir gamybos procesą, matyti, kad žaliavų išankstiniam apdorojimui nafta yra pagrindinė žaliava. Dėl naftos išteklių ypatumų žalia nafta turi būti išgaunama po žeme, o mūsų šalyje naftos žaliavos kasybos ir perdirbimo procese naudojami įvairūs katalizatoriai, todėl naftos produktuose bus tam tikras kiekis priemaišų. Šis išankstinio apdorojimo metodas neigiamai paveiks naftos adatinio kokso gamybą. Be to, pačios naftos sudėtis daugiausia yra alifatiniai angliavandeniliai, aromatinių angliavandenilių kiekis yra mažas, o tai lemia esamų naftos išteklių savybės. Reikėtų pažymėti, kad aukštos kokybės naftos adatinio kokso gamybai keliami griežti žaliavų reikalavimai, nes joje yra daug aromatinių angliavandenilių, o žaliavoms parenkama mažai sieros, deguonies, asfalteno ir kitų rūšių nafta, reikalaujanti, kad sieros masės dalis būtų mažesnė nei 0,3 %, o asfalteno masės dalis – mažesnė nei 1,0 %. Tačiau, remiantis pradinės sudėties nustatymu ir analize, nustatyta, kad didžioji dalis mūsų šalyje perdirbamos žalios naftos yra sieros turinti žalia nafta, ir trūksta naftos, tinkamos adatinio kokso su dideliu aromatinių angliavandenilių kiekiu gamybai. Pašalinti priemaišas iš naftos yra labai techniškai sunku. Tuo tarpu „Jinzhou Petrochemical“, kuri šiuo metu yra labiau išvystyta mokslinių tyrimų ir plėtros bei gamybos srityse, naftos adatinio kokso gamybos ir perdirbimo procese reikalingos žaliavos, tinkamos adatinio kokso gamybai. Žaliavų trūkumas ir kokybės nestabilumas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, ribojančių adatinio kokso kokybės stabilumą [3]. „Shandong Yida New Material Co., Ltd.“ suprojektavo ir pritaikė žaliavų išankstinį apdorojimą naftos adatinio kokso gamybos įrenginiui.
Tuo pačiu metu buvo taikomi įvairūs kietųjų dalelių šalinimo metodai. Be to, kad buvo pasirinktas adatinio kokso gamybai tinkamas mazutas, prieš koksavimą buvo pašalintos kenksmingos medžiagos iš žaliavų.
(2) Techninių sunkumų, kylančių uždelsto naftos adatinio kokso koksavimo procese, analizė
Adatinio kokso gamybos procesas yra gana sudėtingas, todėl konkrečiame apdorojimo procese keliami aukšti aplinkos temperatūros pokyčių ir darbinio slėgio kontrolės reikalavimai. Vienas iš sunkumų adatinio kokso gamybos procese yra tai, ar kokso slėgį, laiką ir temperatūrą galima iš tikrųjų kontroliuoti moksliškai ir pagrįstai, kad reakcijos laikas atitiktų standartinius reikalavimus. Tuo pačiu metu geresnis kokso proceso parametrų ir konkrečių eksploatavimo standartų optimizavimas ir koregavimas taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį optimizuojant ir gerinant visą adatinio kokso gamybą.
Pagrindinis kaitinimo krosnies, skirtos temperatūros keitimui, naudojimo tikslas – vykdyti standartinį darbą adatinio kokso gamybos procese, kad aplinkos temperatūra pasiektų reikiamus parametrus. Tiesą sakant, temperatūros keitimo procesas yra skirtas skatinti koksavimo reakciją, kurią galima vykdyti lėtai ir žemoje temperatūroje, tuo pačiu ją sulėtinant, kad būtų pasiekta aromatinė kondensacija, užtikrintas tvarkingas molekulių išsidėstymas, kad jos galėtų būti orientuotos ir sukietėjusios veikiant slėgiui, ir skatinamas būsenos stabilumas. Kaitinimo krosnis yra esminė viso naftos adatinio kokso gamybos proceso operacija, todėl yra tam tikrų reikalavimų ir standartų konkretiems temperatūros diapazono parametrams, kurie negali būti žemesni nei apatinė 476 ℃ riba ir negali viršyti viršutinės 500 ℃ ribos. Tuo pačiu metu reikėtų atkreipti dėmesį ir į tai, kad kintamos temperatūros krosnis yra didelė įranga ir įrenginiai, todėl turėtume atkreipti dėmesį į kiekvieno adatinio kokso bokšto kokybės vienodumą: kiekvienas bokštas padavimo procese keičiasi dėl temperatūros, slėgio, oro greičio ir kitų veiksnių, todėl kokso bokštas po kokso yra nevienodos, vidutinės ir žemesnės kokybės. Kaip efektyviai išspręsti adatinio kokso kokybės vienodumo problemą, taip pat yra viena iš problemų, į kurias reikėtų atsižvelgti gaminant adatinį koksą.
5. Naftos adatinio kokso būsimos plėtros krypties analizė
a) Skatinti nuolat gerinti buitinės naftos sistemos adatinio kokso kokybę
Adatinio fokusavimo technologijų ir rinkos srityje dominuoja Jungtinės Valstijos ir Japonija. Šiuo metu Kinijoje gaminant adatinį koksą vis dar kyla problemų, tokių kaip nestabili kokybė, mažas kokso stiprumas ir didelis kokso miltelių kiekis. Nors pagamintas adatinis koksas buvo naudojamas dideliais kiekiais gaminant didelės galios ir itin didelės galios grafito elektrodus, jis negali būti naudojamas dideliais kiekiais gaminant didelio skersmens itin didelės galios grafito elektrodus. Pastaraisiais metais mūsų adatinio fokusavimo tyrimai ir plėtra nesustojo, o produkto kokybė ir toliau gerės. „Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD.“, „Sinosteel“ anglies matavimo adatinis koksas, „Jinzhou Petrochemical Co., LTD.“ Naftos serijos adatinio kokso įrenginiai pasiekė 40 000–50 000 tonų per metus našumą ir gali veikti stabiliai, nuolat gerindami kokybę.
(2) Naftos adatinio kokso vidaus paklausa toliau auga
Geležies ir plieno pramonės plėtrai reikalingas didelis kiekis itin didelės galios elektrodų ir didelės galios elektrodų. Atsižvelgiant į tai, itin didelės galios elektrodų ir didelės galios elektrodų gamybai skirto adatinio kokso paklausa sparčiai auga ir siekia apie 250 000 tonų per metus. Elektrinių krosnių plieno gamyba Kinijoje sudaro mažiau nei 10 %, o vidutinė pasaulinė elektrinių krosnių plieno gamyba pasiekė 30 %. Mūsų plieno laužo kiekis pasiekė 160 milijonų tonų. Remiantis dabartine situacija, ilgalaikėje perspektyvoje elektrinių krosnių plieno plėtra neišvengiama, o adatinio kokso tiekimo trūkumas neišvengiamas. Todėl reikėtų imtis priemonių žaliavų šaltiniui padidinti ir gamybos metodui tobulinti, kad būtų patenkinti gamybos poreikiai.
(3) Rinkos paklausos plėtra skatina vidaus mokslinių tyrimų ir plėtros technologijų lygio gerėjimą
Dėl kokybės skirtumo ir išaugusios adatinio kokso paklausos reikia paspartinti jo kūrimą. Kuriant ir gaminant adatinį koksą, tyrėjai vis labiau suvokia adatinio kokso gamybos sunkumus, didina mokslinių tyrimų pastangas ir stato mažas bei bandomąsias bandymų laboratorijas, kad gautų eksperimentinius duomenis gamybai vadovauti. Adatinio kokso perdirbimo technologija nuolat tobulinama, siekiant patenkinti augančią paklausą. Žaliavų ir gamybos metodų požiūriu, pasaulinis naftos trūkumas ir didėjantis sieros kiekis riboja naftos sistemos adatinio kokso plėtrą. Šandongo „Yida New Material Co., LTD.“ pastatytas ir pradėtas eksploatuoti naujas naftos serijos adatinio kokso žaliavų išankstinio apdorojimo pramoninis gamybos įrenginys, kuriame pagaminta puiki naftos serijos adatinio kokso žaliava, kuri veiksmingai pagerins naftos serijos adatinio kokso kokybę ir produkciją.
Įrašo laikas: 2022 m. gruodžio 7 d.