Der Marktstatus und die produktionstechnischen Schwierigkeiten von Petroleumsystem-Nadelkoks

Cnooc (Qingdao) Forschungszentrum für Schwerölverarbeitungstechnik Co., LTD

Equipment Maintenance Technology, Ausgabe 32, 2021

Zusammenfassung: Die kontinuierliche Entwicklung von Wissenschaft und Technologie in China hat die Entwicklung verschiedener gesellschaftlicher Bereiche gefördert. Gleichzeitig hat sie unsere Wirtschaftskraft und die allgemeine Stärke unseres Landes effektiv gestärkt. Nadelkoks ist ein wichtiger Bestandteil der Stahlerzeugung und wird hauptsächlich zur Herstellung von Graphitelektroden verwendet. Er spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Lithiumbatterien sowie in der Kernenergieindustrie und der Luftfahrt. Vor dem Hintergrund der wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung wurde die kontinuierliche Optimierung und Verbesserung der Technologie zur Stahlerzeugung in Elektroöfen vorangetrieben. Die entsprechenden Standards und Anforderungen an Nadelkoks in Forschung, Entwicklung und Produktion wurden ständig aktualisiert, um den Anforderungen der gesellschaftlichen Produktionsentwicklung gerecht zu werden. Aufgrund der unterschiedlichen im Produktionsprozess verwendeten Rohstoffe wird Nadelkoks in Petroleum- und Kohlekoks unterteilt. Anhand der Ergebnisse spezifischer Anwendungen zeigt sich, dass Petroleum-Nadelkoks eine stärkere chemische Aktivität aufweist als Kohlekoks. In diesem Artikel untersuchen wir die aktuelle Situation des Marktes für Erdölnadelfokussierung und die Probleme im Forschungs- und Produktionsprozess der relevanten Technologie und analysieren die Schwierigkeiten bei der Produktionsentwicklung und die damit verbundenen technischen Schwierigkeiten der Erdölnadelfokussierung.

I. Einleitung

Nadelkoks spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Graphitelektroden. Ausgehend von der aktuellen Entwicklungssituation haben ausländische Industrieländer wie die USA und Japan früher mit der Forschung, Entwicklung und Produktion von Nadelkoks begonnen, die Anwendung relevanter Technologien ist tendenziell ausgereift, und sie beherrschen die Kerntechnologie zur Herstellung von Petroleumnadelkoks. Im Vergleich dazu begann die unabhängige Forschung und Produktion von Nadelkoks im Ölsektor erst spät. Mit der kontinuierlichen Entwicklung unserer Marktwirtschaft und der Förderung der umfassenden Expansion verschiedener Industriezweige hat die Forschung und Entwicklung von Nadelkoks im Ölsektor in den letzten Jahren jedoch Durchbrüche erzielt und die industrielle Produktion ermöglicht. Im Vergleich zu importierten Produkten bestehen jedoch noch gewisse Unterschiede in Qualität und Anwendungseffekt. Daher ist es notwendig, den aktuellen Marktentwicklungsstand und die technischen Schwierigkeiten im Erdölsystem zu erläutern.

II. Einführung und Analyse der Anwendung der Petroleumnadelkokstechnologie

(1) Analyse des aktuellen Entwicklungsstandes von Petroleumnadelkoks im In- und Ausland

Die Petroleumnadelkoks-Technologie entstand in den 1950er Jahren in den USA. Aber unser Land ist offiziell offen

Die Forschung zu Technologie und Herstellung von Petroleum-Nadelkoks begann Anfang der 1980er Jahre. Unterstützt durch die nationale Technologieforschungs- und -entwicklungspolitik begannen chinesische Forschungsinstitute mit der Durchführung verschiedener Tests an Petroleum-Nadelkoks und erforschten kontinuierlich verschiedene Testmethoden. In den 1990er Jahren wurden in China zudem zahlreiche experimentelle Untersuchungen zur Herstellung von nadelfokussiertem Petroleum durchgeführt und entsprechende Patente angemeldet. In den letzten Jahren haben zahlreiche chinesische Akademien der Wissenschaften und verwandte Unternehmen, unterstützt durch die entsprechende nationale Politik, in Forschung und Entwicklung investiert und die Entwicklung von Produktion und Fertigung innerhalb der Branche gefördert. Auch der Forschungs- und Entwicklungsstand der Petroleum-Nadelkoks-Technologie verbessert sich kontinuierlich. Der Hauptgrund dafür ist die große Inlandsnachfrage nach Petroleum-Nadelkoks. Inländische Forschung, Entwicklung und Fertigung können die Nachfrage jedoch nicht decken, sodass ein großer Teil des Inlandsmarktes von Importprodukten eingenommen wird. Angesichts der aktuellen Entwicklungssituation wird der Fokus und die Aufmerksamkeit zwar derzeit auf die Forschung und Entwicklung sowie die Herstellung von Technologien für Erdölnadeln gelegt, doch hinsichtlich des Niveaus der technologischen Forschung und Entwicklung gibt es einige Schwierigkeiten, die die entsprechende technologische Forschung und Entwicklung behindern, was zu einer großen Kluft zwischen unserem Land und den Industrieländern führt.

(2) Technische Anwendungsanalyse inländischer Petroleumnadelkoksunternehmen

Anhand der Analyse der Qualität in- und ausländischer Produkte sowie der Anwendungseffekte lässt sich erkennen, dass die Qualitätsunterschiede beim Petroleumnadelkoks hauptsächlich auf die Unterschiede bei den beiden Indizes Wärmeausdehnungskoeffizient und Partikelgrößenverteilung zurückzuführen sind, die wiederum die unterschiedliche Produktqualität widerspiegeln [1]. Diese Qualitätslücke ist hauptsächlich auf Produktionsschwierigkeiten im Herstellungsprozess zurückzuführen. Neben den spezifischen Herstellungsverfahren und -methoden von Petroleumnadelkoks liegt die Kernproduktionstechnologie hauptsächlich in der Vorbehandlung der Rohstoffe. Derzeit betreiben nur Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) und Jinzhou Petrochemical eine Massenproduktion. Demgegenüber ist das Produktions- und Fertigungssystem von Petroleumnadelkoks der Jinzhou Petrochemical Company relativ ausgereift, die Verarbeitungskapazität der Geräte wird kontinuierlich verbessert und die hergestellten Produkte können ein mittleres bis hohes Marktniveau erreichen und für die Herstellung von Elektroden für Hochleistungs- und Ultrahochleistungsstahl verwendet werden.

III. Analyse des inländischen Marktes für Petroleumnadelkoks

(1) Mit der Beschleunigung der Industrialisierung steigt die Nachfrage nach Nadelkoks täglich

Unser Land ist das Land mit der größten Industrieproduktion auf der Welt, was vor allem an der Art unserer Industriestruktur liegt.

Die Eisen- und Stahlproduktion ist ein wichtiger Wirtschaftszweig für unsere Wirtschaft. Vor diesem Hintergrund steigt die Nachfrage nach Nadelkoks täglich. Unser technisches Forschungs- und Entwicklungsniveau sowie unsere Produktionskapazitäten entsprechen derzeit jedoch nicht der Marktnachfrage. Der Hauptgrund dafür ist, dass es nur wenige auf Nadelkoks spezialisierte Unternehmen gibt, die tatsächlich Qualitätsstandards erfüllen können, und die Produktionskapazität instabil ist. Obwohl die entsprechende technologische Forschung und Entwicklung derzeit voranschreitet, besteht eine große Lücke bei der Nachfrage nach Hochleistungs- und Ultrahochleistungsgraphitelektroden, was zu Hindernissen bei der Qualitätskontrolle von Produkten aus Nadelkoks auf Erdölbasis führt. Der Markt für Nadelkoks ist derzeit in Petroleum-Nadelkoks und Kohle-Nadelkoks unterteilt. Im Gegensatz dazu ist Petroleum-Nadelkoks sowohl hinsichtlich der Projektentwicklungsmenge als auch des Entwicklungsniveaus etwas geringer als Kohle-Nadelkoks, was auch einer der Hauptgründe für die Hemmung einer effektiven Expansion des chinesischen Petroleum-Nadelkoksmarktes ist. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Produktionstechnologie in der Stahlindustrie steigt jedoch auch die Nachfrage nach ultrahochleistungsfähigen Graphitelektroden in der Stahlproduktion und -herstellung. Dies verdeutlicht auch, dass mit der kontinuierlichen Verbesserung unseres industriellen Entwicklungsniveaus und der Beschleunigung des Industrialisierungsprozesses die Nachfrage nach Nadelkoks immer größer wird.

(2) Analyse des schwankenden Preises auf dem Markt für Nadelkoks

Angesichts des aktuellen Stands der industriellen Entwicklung und der Anpassung der Industriestruktur und des Industrieanteils in China ist die Petroleum-Nadelkoksproduktion für China besser geeignet als die Kohle-Nadelkoksproduktion. Dies wird das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage im Inland bei der Nadelkoksproduktion weiter verschärfen. Um dieses Ungleichgewicht im Erdölsystem zu beheben, können wir nur auf Importe setzen. Eine Analyse der Preisschwankungen importierter Produkte in den letzten Jahren zeigt, dass der Preis für importierte Petroleum-Nadelkoksprodukte seit 2014 gestiegen ist. Angesichts der zunehmenden Angebotslücke und der steigenden Importpreise wird Petroleum-Nadelkoks für die chinesische Industrie zu einem neuen Investitionsschwerpunkt in der Nadelkoksindustrie werden [2].

Viertens konzentrieren wir uns auf Forschung und Entwicklung sowie auf die Analyse der Schwierigkeiten bei der Produktionstechnologie für Ölnadeln

(1) Analyse der Schwierigkeiten bei der Vorbehandlung von Rohstoffen

Die Analyse des gesamten Produktions- und Herstellungsprozesses von Petroleumnadelkoks zeigt, dass Petroleum der wichtigste Rohstoff für die Vorbehandlung ist. Aufgrund der Besonderheiten der Erdölressourcen muss Rohöl unterirdisch gefördert werden. Bei der Förderung und Verarbeitung von Erdöl in China werden verschiedene Katalysatoren eingesetzt, wodurch die Erdölprodukte mit einer gewissen Menge an Verunreinigungen behaftet sind. Diese Vorbehandlung wirkt sich negativ auf die Produktion von Petroleumnadelkoks aus. Zudem besteht das Erdöl selbst hauptsächlich aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, der Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist gering, was auf die Eigenschaften der vorhandenen Erdölressourcen zurückzuführen ist. Die Herstellung von hochwertigem Petroleumnadelkoks stellt hohe Anforderungen an die Rohstoffe mit einem hohen Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe. Als Rohstoffe werden schwefelarme, sauerstoffarme, asphaltenarme und andere Erdöle verwendet. Der Schwefelanteil muss unter 0,3 % und der Asphaltenanteil unter 1,0 % liegen. Die Bestimmung und Analyse der ursprünglichen Zusammensetzung zeigt jedoch, dass der Großteil des in China verarbeiteten Rohöls schwefelreich ist und es an geeignetem Öl für die Herstellung von Nadelkoks mit hohem aromatischen Kohlenwasserstoffanteil mangelt. Die Entfernung von Verunreinigungen aus dem Öl ist technisch sehr aufwendig. Jinzhou Petrochemical hingegen, dessen Forschung, Entwicklung und Produktion bereits fortgeschritten sind, benötigt für die Herstellung und Verarbeitung von Petroleumnadelkoks geeignete Rohstoffe. Rohstoffknappheit und Qualitätsinstabilität sind die Hauptfaktoren, die die Qualitätsstabilität von Nadelkoks einschränken [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. hat die Vorbehandlung von Rohstoffen für die Produktionseinheit für Petroleumnadelkoks entwickelt und übernommen

Gleichzeitig wurden verschiedene Methoden zur Entfernung fester Partikel eingesetzt. Neben der Auswahl von Schweröl, das für die Herstellung von Nadelkoks geeignet ist, wurden vor dem Verkoken auch Schadstoffe aus den Rohstoffen entfernt.

(2) Analyse der technischen Schwierigkeiten beim Delayed-Coking-Prozess von Petroleumnadelkoks

Die Herstellung von Nadelkoks ist relativ komplex und stellt hohe Anforderungen an die Kontrolle von Umgebungstemperaturschwankungen und Betriebsdruck im jeweiligen Verarbeitungsprozess. Eine der Herausforderungen im Verkokungsprozess der Nadelkoksproduktion besteht darin, Druck, Zeit und Temperatur des Kokses wissenschaftlich und sinnvoll zu kontrollieren, damit die Reaktionszeit den Standardanforderungen entspricht. Gleichzeitig kann eine bessere Optimierung und Anpassung der Verkokungsprozessparameter und spezifischer Betriebsstandards einen wichtigen Beitrag zur Optimierung und Qualitätsverbesserung der gesamten Nadelkoksproduktion leisten.

Der Hauptzweck des Einsatzes von Heizöfen für Temperaturwechselvorgänge besteht darin, den Standardbetrieb im Herstellungsprozess von Nadelkoks gemäß den Standards durchzuführen, damit die Umgebungstemperatur die erforderlichen Parameter erreichen kann. Tatsächlich soll der Prozess der Temperaturänderung die Verkokungsreaktion fördern und kann in einer langsamen Umgebung mit niedriger Temperatur durchgeführt werden, während die Verkokungsreaktion verzögert wird, um eine aromatische Kondensation zu erreichen, die geordnete Anordnung der Moleküle sicherzustellen, ihre Ausrichtung und Verfestigung unter Druck zu gewährleisten und die Zustandsstabilität zu fördern. Der Heizofen ist ein wesentlicher Vorgang im gesamten Herstellungsprozess von Petroleumnadelkoks. Es gibt bestimmte Anforderungen und Standards für die spezifischen Temperaturparameter, die die Untergrenze von 476 °C nicht unterschreiten und die Obergrenze von 500 °C nicht überschreiten dürfen. Gleichzeitig ist zu beachten, dass ein Ofen mit variabler Temperatur eine große Anlage ist. Daher ist auf die gleichmäßige Qualität des Nadelkokses in jedem Turm zu achten: Während des Beschickungsprozesses jedes Turms ändern sich Temperatur, Druck und Luftgeschwindigkeit, sodass die Koksqualität nach und nach ungleichmäßig und von mittlerer bis geringerer Qualität ist. Die effektive Lösung des Problems der gleichmäßigen Qualität von Nadelkoks ist ebenfalls eines der Probleme, die bei der Herstellung von Nadelkoks berücksichtigt werden müssen.

5. Analyse der zukünftigen Entwicklungsrichtung von Petroleumnadelkoks

(a) Förderung der kontinuierlichen Verbesserung der Qualität des Nadelkokses im heimischen Erdölsystem

Die Technologie und der Markt für Nadelkoks werden von den USA und Japan dominiert. Bei der aktuellen Produktion von Nadelkoks in China treten derzeit noch einige Probleme auf, wie z. B. instabile Qualität, geringe Koksstärke und viel Kokspulver. Obwohl der produzierte Nadelkoks in großen Mengen zur Herstellung von Hochleistungs- und Ultrahochleistungsgraphitelektroden verwendet wird, kann er nicht in großen Mengen zur Herstellung von Ultrahochleistungsgraphitelektroden mit großem Durchmesser verwendet werden. Unsere Forschung und Entwicklung im Bereich Nadelkoks hat in den letzten Jahren nicht aufgehört, und die Produktqualität wird sich weiter verbessern. Die Nadelkoksanlagen der Ölserien von Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal Measure Needle Coke und Jinzhou Petrochemical Co., LTD. haben eine Kapazität von 40.000–50.000 Tonnen/Jahr erreicht, laufen stabil und verbessern ständig die Qualität.

(2) Die Inlandsnachfrage nach Petroleumnadelkoks wächst weiter

Die Entwicklung der Eisen- und Stahlindustrie erfordert eine große Anzahl von Ultrahochleistungs- und Hochleistungselektroden. In diesem Zusammenhang wächst der Bedarf an Nadelkoks für die Produktion von Ultrahochleistungs- und Hochleistungselektroden rasant und wird auf rund 250.000 Tonnen pro Jahr geschätzt. Die Produktion von Elektroofenstahl in China beträgt weniger als 10 %, während die weltweite durchschnittliche Produktion von Elektroofenstahl bei 30 % liegt. Unser Stahlschrott hat 160 Millionen Tonnen erreicht. Nach der gegenwärtigen Situation ist die Entwicklung von Elektroofenstahl langfristig unvermeidlich, und es wird zu einer Verknappung der Nadelkoksversorgung kommen. Daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Rohstoffquellen zu erweitern und die Herstellungsverfahren zu verbessern, um den Produktionsbedarf zu decken.

(3) Die Ausweitung der Marktnachfrage fördert die Verbesserung des inländischen FuE-Technologieniveaus

Die Qualitätslücke und die steigende Nachfrage nach Nadelkoks erfordern eine beschleunigte Entwicklung. Während der Entwicklung und Produktion von Nadelkoks sind sich die Forscher zunehmend der Schwierigkeiten bei der Herstellung von Nadelkoks bewusst geworden. Sie haben ihre Forschungsanstrengungen intensiviert und kleine Pilotanlagen gebaut, um experimentelle Daten als Produktionssteuerung zu erhalten. Die Verarbeitungstechnologie von Nadelkoks wird ständig verbessert, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden. Aus Sicht der Rohstoffe und Herstellungsverfahren schränken der weltweite Ölmangel und der steigende Schwefelgehalt die Entwicklung von Nadelkoks für die Ölindustrie ein. Die neue industrielle Produktionsanlage zur Rohstoffvorbehandlung von Nadelkoks für die Ölindustrie wurde bei Shandong Yida New Material Co., LTD. gebaut und in Betrieb genommen. Es wurde der hervorragende Rohstoff Nadelkoks für die Ölindustrie hergestellt, was die Qualität und den Ertrag von Nadelkoks für die Ölindustrie effektiv verbessern wird.