وضعیت بازار و مشکلات فناوری تولید کک سوزنی سیستم نفتی

شرکت مرکز تحقیقات فناوری مهندسی فرآوری نفت سنگین Cnooc (چینگدائو) با مسئولیت محدود

فناوری نگهداری تجهیزات، شماره ۳۲، ۲۰۲۱

چکیده: توسعه مداوم علم و فناوری چین، توسعه بخش‌های مختلف جامعه را ارتقا داده است. در عین حال، به طور مؤثر قدرت اقتصادی و قدرت کلی ملی ما را نیز افزایش داده است. کک سوزنی به عنوان بخش مهمی از فرآیند فولادسازی مداری، عمدتاً در تولید الکترودهای گرافیتی استفاده می‌شود. این ماده نقش مهمی در تولید محصولات باتری لیتیومی و همچنین در صنعت انرژی هسته‌ای و حوزه‌های هوانوردی ایفا می‌کند. با ارتقای پیشینه علم و فناوری، بهینه‌سازی و بهبود مداوم فناوری فولادسازی کوره الکتریکی ارتقا یافته و استانداردها و الزامات مربوط به کک سوزنی در فرآیند تحقیق و توسعه و تولید به طور مداوم به‌روزرسانی شده‌اند تا با الزامات توسعه تولید اجتماعی مطابقت داشته باشند. با توجه به مواد اولیه مختلف مورد استفاده در فرآیند تولید، کک سوزنی به سری نفتی و سری زغال‌سنگی تقسیم می‌شود. با توجه به نتایج کاربرد خاص، می‌توان مشاهده کرد که کک سوزنی سری نفتی فعالیت شیمیایی قوی‌تری نسبت به سری زغال‌سنگی دارد. در این مقاله، وضعیت فعلی بازار سوزن‌های نفتی و مشکلات موجود در فرآیند تحقیق و تولید فناوری مربوطه را بررسی می‌کنیم و مشکلات موجود در توسعه تولید و مشکلات فنی مرتبط با سوزن‌های نفتی را تجزیه و تحلیل می‌کنیم.

مقدمه

کک سوزنی نقش مهمی در تولید الکترود گرافیتی ایفا می‌کند. از وضعیت توسعه فعلی، کشورهای توسعه‌یافته خارجی مانند ایالات متحده و ژاپن زودتر تحقیق و توسعه و تولید کک سوزنی را آغاز کردند و کاربرد فناوری‌های مربوطه به بلوغ رسیده است و آنها بر فناوری اصلی تولید کک سوزنی نفتی تسلط یافته‌اند. در مقایسه، تحقیق و تولید مستقل کک سوزنی در مرکز نفت دیر آغاز شد. اما با توسعه مداوم اقتصاد بازار ما، ترویج گسترش جامع زمینه‌های مختلف صنعت، تحقیق و توسعه کک سوزنی در مرکز نفت در سال‌های اخیر پیشرفت‌هایی داشته و به تولید صنعتی دست یافته است. با این حال، هنوز در مقایسه با محصولات وارداتی، شکاف‌هایی در کیفیت و اثر استفاده وجود دارد. بنابراین، لازم است وضعیت فعلی توسعه بازار و مشکلات فنی در سیستم نفت روشن شود.

دوم. معرفی و تحلیل کاربرد فناوری کک سوزنی نفتی

(1) تجزیه و تحلیل وضعیت فعلی توسعه کک سوزنی نفتی در داخل و خارج از کشور

فناوری کک سوزنی نفتی در دهه 1950 در ایالات متحده سرچشمه گرفت. اما کشور ما رسماً ...

تحقیقات در مورد فناوری و تولید کک سوزنی نفتی از اوایل دهه 1980 آغاز شد. تحت حمایت سیاست ملی تحقیق و توسعه فناوری، مؤسسات تحقیقاتی چین شروع به انجام آزمایش‌های مختلف بر روی کک سوزنی نفتی کردند و دائماً در حال بررسی و تحقیق در مورد انواع روش‌های آزمایش بودند. علاوه بر این، در دهه 1990، کشور ما تحقیقات تجربی زیادی در مورد تهیه سیستم نفتی متمرکز بر سوزن انجام داده و برای فناوری ثبت اختراع مربوطه درخواست داده است. در سال‌های اخیر، با حمایت سیاست‌های ملی مربوطه، بسیاری از آکادمی‌های علوم داخلی و شرکت‌های مرتبط در تحقیق و توسعه سرمایه‌گذاری کرده‌اند و توسعه تولید و ساخت در صنعت را ارتقا داده‌اند. سطح تحقیق و توسعه فناوری کک سوزنی نفتی نیز به طور مداوم در حال بهبود است. دلیل اصلی این پدیده این است که تقاضای داخلی زیادی برای کک سوزنی نفتی وجود دارد. با این حال، تحقیق و توسعه و تولید داخلی نمی‌تواند تقاضای بازار را برآورده کند، بخش بزرگی از بازار داخلی توسط محصولات وارداتی اشغال شده است. با توجه به وضعیت توسعه فعلی، اگرچه تمرکز و توجه فعلی برای تحقیق و توسعه و تولید فناوری سوزن نفتی رو به افزایش است، اما از نظر سطح تحقیق و توسعه فناوری، مشکلاتی وجود دارد که تحقیق و توسعه فناوری مربوطه را با موانعی مواجه می‌کند و منجر به شکاف بزرگی بین کشور ما و کشورهای توسعه‌یافته می‌شود.

(2) تجزیه و تحلیل کاربرد فنی شرکت‌های کک سوزنی نفتی داخلی

بر اساس تجزیه و تحلیل کیفیت محصولات داخلی و خارجی و تأثیر کاربرد، می‌توان مشاهده کرد که تفاوت بین آنها در کیفیت کک سوزنی نفتی عمدتاً به دلیل تفاوت در دو شاخص ضریب انبساط حرارتی و توزیع اندازه ذرات است که نشان دهنده تفاوت در کیفیت محصول است [1]. این شکاف کیفیت عمدتاً ناشی از مشکلات تولید در فرآیند تولید است. همراه با فرآیند تولید خاص و محتوای روش کک سوزنی نفتی، فناوری اصلی تولید آن عمدتاً برای سطح پیش تصفیه مواد اولیه است. در حال حاضر، فقط شرکت شیمیایی شانشی هونگته، سینوستیل (آنشان) و پتروشیمی جینژو به تولید انبوه دست یافته‌اند. در مقابل، سیستم تولید و ساخت کک سوزنی نفتی شرکت پتروشیمی جینژو نسبتاً بالغ است، ظرفیت پردازش دستگاه به طور مداوم در حال بهبود است و محصولات مرتبط تولید شده می‌توانند به سطح متوسط ​​و بالا در بازار برسند که می‌توانند برای الکترودهای ساخت فولاد با قدرت بالا یا فوق قدرت بالا استفاده شوند.

III. تحلیل بازار داخلی کک سوزنی نفتی

(1) با شتاب گرفتن صنعتی شدن، تقاضا برای کک سوزنی روزانه در حال افزایش است.

کشور ما بزرگترین کشور تولیدکننده صنعتی در جهان است که این امر عمدتاً با توجه به شیوه ساختار صنعتی ما تعیین می‌شود.

تولید آهن و فولاد نیز یکی از صنایع مهم برای ارتقای توسعه اقتصاد ما است. در این زمینه، تقاضا برای سوزن‌کوبی هر روز در حال افزایش است. اما در حال حاضر، سطح تحقیق و توسعه فنی و ظرفیت تولید ما با تقاضای بازار مطابقت ندارد. دلیل اصلی این است که تعداد کمی از شرکت‌های متمرکز بر سوزن‌های نفتی وجود دارند که می‌توانند استانداردهای کیفیت را تولید کنند و ظرفیت تولید ناپایدار است. اگرچه در حال حاضر کارهای تحقیق و توسعه فناوری مربوطه در حال پیشرفت است، اما می‌خواهیم به الکترود گرافیتی با توان بالا یا فوق توان بالا دست یابیم و شکاف بزرگی وجود دارد که منجر به موانعی در کنترل کیفیت محصولات متمرکز بر سوزن‌های نفتی می‌شود. در حال حاضر، بازار کک سوزنی به کک سوزنی نفتی و کک سوزنی زغال‌سنگ تقسیم می‌شود. در مقابل، کک سوزنی نفتی چه از نظر کمیت توسعه پروژه و چه از نظر سطح توسعه، کمی پایین‌تر از کک سوزنی زغال‌سنگ است که این نیز یکی از دلایل اصلی مانع گسترش مؤثر کک سوزنی نفتی چین است. اما همزمان با بهبود مستمر سطح فناوری تولید در صنعت فولاد، تقاضای تولید و ساخت فولاد برای الکترود گرافیتی با توان فوق‌العاده بالا رو به افزایش است. این موضوع همچنین نشان می‌دهد که با بهبود مستمر سطح توسعه صنعتی ما و تسریع روند صنعتی شدن، تقاضا برای کک سوزنی بیشتر و بیشتر خواهد شد.

(2) تحلیل قیمت شناور بازار کک سوزنی

با توجه به سطح فعلی توسعه صنعتی و تنظیم ساختار صنعتی و محتوای صنعتی کشور ما، مشخص شده است که سری نفتی کک سوزنی برای کشور ما مناسب‌تر از سری زغال‌سنگ کک سوزنی است که این امر وضعیت داخلی عدم تعادل بین عرضه و تقاضای کک سوزنی را تشدید می‌کند. برای حل وضعیت عدم تعادل بین عرضه و تقاضای سیستم نفتی، فقط می‌توانیم به واردات تکیه کنیم. از تجزیه و تحلیل ویژگی‌های نوسان قیمت محصولات وارداتی در سال‌های اخیر، می‌توان دریافت که قیمت محصولات کک سوزنی نفتی وارداتی از سال 2014 رو به افزایش بوده است. بنابراین، برای صنعت داخلی، با افزایش شکاف عرضه و افزایش قیمت واردات، کک سوزنی نفتی به یک کانون سرمایه‌گذاری جدید در صنعت کک سوزنی چین تبدیل خواهد شد [2].

چهار، تمرکز سوزن روغن ما بر تحقیق و توسعه و تجزیه و تحلیل مشکلات فناوری تولید

(1) تجزیه و تحلیل مشکلات پیش تصفیه مواد اولیه

با تجزیه و تحلیل کل فرآیند تولید و ساخت کک سوزنی نفتی، می‌توان دریافت که برای پیش‌فرآوری مواد اولیه، نفت خام ماده اولیه اصلی است، به دلیل خاص بودن منابع نفتی، نفت خام باید از معادن زیرزمینی استخراج شود و نفت خام نفتی در کشور ما در فرآیند استخراج و فرآوری از کاتالیزورهای مختلفی استفاده می‌کند، به طوری که مقدار مشخصی ناخالصی در فرآورده‌های نفتی وجود خواهد داشت. این روش پیش‌فرآوری اثرات نامطلوبی بر تولید کک سوزنی نفتی خواهد داشت. علاوه بر این، ترکیب خود نفت خام عمدتاً هیدروکربن آلیفاتیک است، محتوای هیدروکربن آروماتیک آن کم است که این امر به دلیل ویژگی‌های منابع نفتی موجود است. لازم به ذکر است که تولید کک سوزنی نفتی با کیفیت بالا، الزامات سختگیرانه‌ای برای مواد اولیه با نسبت بالای محتوای هیدروکربن آروماتیک دارد و گوگرد، اکسیژن، آسفالتین و سایر مواد نفتی کم را به عنوان مواد اولیه انتخاب می‌کند و مستلزم آن است که کسر جرمی گوگرد کمتر از 0.3٪ و کسر جرمی آسفالتین کمتر از 1.0٪ باشد. با این حال، بر اساس تشخیص و تجزیه و تحلیل ترکیب اصلی، مشخص شده است که بیشتر نفت خام فرآوری شده در کشور ما متعلق به نفت خام با گوگرد بالا و کمبود نفت مناسب برای تولید کک سوزنی با محتوای هیدروکربن آروماتیک بالا است. حذف ناخالصی‌های موجود در نفت یک مشکل فنی بزرگ است. در همین حال، پتروشیمی جینژو، که در حال حاضر در تحقیق و توسعه و تولید بالغ‌تر است، در فرآیند تولید و فرآوری کک سوزنی نفتی به مواد اولیه مناسب برای تولید کک سوزنی نیاز دارد. کمبود مواد اولیه و بی‌ثباتی کیفیت یکی از عوامل اصلی محدود کننده پایداری کیفیت کک سوزنی است [3]. شرکت مواد جدید شاندونگ ییدا، پیش تصفیه مواد اولیه را برای واحد تولید کک سوزنی نفتی طراحی و اتخاذ کرده است.

همزمان، روش‌های متنوعی برای حذف ذرات جامد به کار گرفته شد. علاوه بر انتخاب نفت سنگین مناسب برای تولید کک سوزنی، مواد مضر موجود در مواد خام قبل از کک‌سازی حذف شدند.

(2) تجزیه و تحلیل مشکلات فنی در فرآیند کک سازی تأخیری کک سوزنی نفتی

عملیات تولید کک سوزنی نسبتاً پیچیده است و الزامات بالایی برای کنترل تغییرات دمای محیط و فشار عملیاتی در فرآیند پردازش خاص وجود دارد. یکی از مشکلات فرآیند کک‌سازی تولید کک سوزنی این است که آیا فشار، زمان و دمای کک را می‌توان به طور علمی و منطقی کنترل کرد تا زمان واکنش بتواند الزامات استاندارد را برآورده کند. در عین حال، بهینه‌سازی و تنظیم بهتر پارامترهای فرآیند کک‌سازی و استانداردهای عملیاتی خاص نیز می‌تواند نقش مهمی در بهینه‌سازی و بهبود کیفیت کل تولید کک سوزنی داشته باشد.

هدف اصلی استفاده از کوره گرمایشی برای عملیات تغییر دما، انجام عملیات استاندارد مطابق با استاندارد در فرآیند تولید کک سوزنی است تا دمای محیط بتواند به پارامترهای مورد نیاز برسد. در واقع، فرآیند تغییر دما برای پیشبرد واکنش کک‌سازی در محیطی با دمای پایین و آهسته و در عین حال به تأخیر انداختن واکنش کک‌سازی است تا بتوان به تراکم آروماتیک دست یافت، ترتیب منظم مولکول‌ها را تضمین کرد، جهت‌گیری و جامد شدن آنها را تحت فشار تضمین کرد و پایداری حالت را ارتقا داد. کوره گرمایشی یک عملیات ضروری در کل فرآیند تولید کک سوزنی نفتی است و الزامات و استانداردهای خاصی برای پارامترهای محدوده دمایی خاص وجود دارد که نمی‌توانند از حد پایین ۴۷۶ درجه سانتیگراد پایین‌تر و از حد بالای ۵۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر باشند. در عین حال، باید توجه داشت که کوره دمای متغیر، تجهیزات و تأسیسات بزرگی است، بنابراین باید به یکنواختی کیفیت هر برج کک سوزنی توجه کنیم: هر برج در فرآیند تغذیه، به دلیل دما، فشار، سرعت هوا و سایر عوامل تغییر می‌کند، بنابراین برج کک پس از کک ناهموار، با کیفیت متوسط ​​و پایین‌تر است. چگونگی حل مؤثر مشکل یکنواختی کیفیت کک سوزنی نیز یکی از مشکلاتی است که باید در تولید کک سوزنی در نظر گرفته شود.

۵. تحلیل مسیر توسعه آینده کک سوزنی نفتی

(الف) ارتقای مستمر کیفیت کک سوزنی سیستم نفت داخلی

فناوری و بازار کک سوزنی تحت سلطه ایالات متحده و ژاپن بوده است. در حال حاضر، در تولید واقعی کک سوزنی در چین، هنوز مشکلاتی مانند کیفیت ناپایدار، استحکام پایین کک و کک پودری زیاد وجود دارد. اگرچه کک سوزنی تولید شده در مقادیر زیاد در تولید الکترودهای گرافیتی با قدرت بالا و فوق قدرت بالا استفاده شده است، اما نمی‌توان از آن در تولید الکترودهای گرافیتی با قطر بزرگ فوق قدرت بالا در مقادیر زیاد استفاده کرد. در سال‌های اخیر، تحقیق و توسعه ما در مورد کک سوزنی متوقف نشده است و کیفیت محصول همچنان رو به بهبود خواهد بود. شرکت شیمیایی زغال سنگ شانشی هونگته، کک سوزنی زغال سنگ سینوستیل، شرکت پتروشیمی جینژو. واحدهای کک سوزنی سری نفتی به مقیاس 40000 تا 50000 تن در سال رسیده‌اند و می‌توانند به طور پایدار کار کنند و کیفیت را به طور مداوم بهبود بخشند.

(2) تقاضای داخلی برای کک سوزنی نفتی همچنان رو به رشد است

توسعه صنعت آهن و فولاد به تعداد زیادی الکترود فوق پرقدرت و الکترودهای پرقدرت نیاز دارد. در این زمینه، تقاضا برای کک سوزنی برای تولید الکترود فوق پرقدرت و الکترود پرقدرت به سرعت در حال رشد است و حدود ۲۵۰ هزار تن در سال تخمین زده می‌شود. تولید فولاد کوره الکتریکی در چین کمتر از ۱۰ درصد است و میانگین تولید جهانی فولاد کوره الکتریکی به ۳۰ درصد رسیده است. قراضه فولاد ما به ۱۶۰ میلیون تن رسیده است. با توجه به شرایط فعلی در درازمدت، توسعه فولاد کوره الکتریکی اجتناب‌ناپذیر است و کمبود عرضه کک سوزنی اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. بنابراین، باید اقداماتی برای افزایش منبع مواد اولیه و بهبود روش تولید برای برآوردن نیازهای تولید انجام شود.

(3) گسترش تقاضای بازار، بهبود سطح فناوری تحقیق و توسعه داخلی را ارتقا می‌دهد.

شکاف کیفیت و افزایش تقاضا برای کک سوزنی، نیاز به تسریع در توسعه کک سوزنی را ایجاب می‌کند. در طول توسعه و تولید کک سوزنی، محققان بیش از پیش از مشکلات تولید کک سوزنی آگاه شده‌اند، تلاش‌های تحقیقاتی خود را افزایش داده‌اند و تأسیسات آزمایشی کوچک و پایلوت را برای به دست آوردن داده‌های تجربی جهت هدایت تولید ساخته‌اند. فناوری فرآوری کک سوزنی به طور مداوم در حال بهبود است تا بتواند تقاضای رو به رشد را برآورده کند. از منظر مواد اولیه و روش‌های تولید، کمبود نفت در جهان و افزایش محتوای گوگرد، توسعه کک سوزنی سیستم روغنی را محدود می‌کند. تأسیسات جدید تولید صنعتی پیش تصفیه مواد اولیه کک سوزنی سری نفتی در شرکت مواد جدید شاندونگ ییدا با مسئولیت محدود ساخته و راه‌اندازی شده است و مواد اولیه عالی کک سوزنی سری نفتی تولید شده است که به طور مؤثر کیفیت و خروجی کک سوزنی سری نفتی را بهبود می‌بخشد.