Cnooc (Qingdao) Centre de recherche et d'ingénierie en traitement du pétrole lourd Co., Ltd.
Technologie de maintenance des équipements, numéro 32, 2021
Résumé : Le développement continu des sciences et technologies chinoises a favorisé le développement de divers secteurs de la société. Parallèlement, il a efficacement renforcé notre puissance économique et la puissance nationale globale. Élément essentiel du processus de fabrication de l'acier, le coke en aiguilles est principalement utilisé dans la production d'électrodes en graphite. Il joue un rôle important dans la production de batteries au lithium, ainsi que dans l'industrie nucléaire et l'aéronautique. Grâce à la promotion des sciences et technologies, l'optimisation et l'amélioration continues de la technologie de fabrication de l'acier au four électrique ont été encouragées. Les normes et exigences relatives au coke en aiguilles, tant en recherche et développement qu'en production, ont été constamment mises à jour afin de répondre aux exigences du développement de la production sociale. En raison des différentes matières premières utilisées dans le processus de production, le coke en aiguilles est divisé en deux catégories : pétrole et charbon. Les résultats d'application spécifiques montrent que le coke en aiguilles de pétrole présente une activité chimique plus forte que celle du charbon. Dans cet article, nous étudions la situation actuelle du marché des aiguilles à pétrole et les problèmes dans le processus de recherche et de production de la technologie concernée, et analysons les difficultés dans le développement de la production et les difficultés techniques liées aux aiguilles à pétrole.
I. Introduction
Le coke en aiguilles joue un rôle important dans la production d'électrodes en graphite. Compte tenu de la situation actuelle, les pays développés comme les États-Unis et le Japon ont commencé plus tôt la recherche, le développement et la production de ce produit. L'application des technologies correspondantes tend à être mature et ils maîtrisent désormais la technologie de base de fabrication du coke en aiguilles de pétrole. En revanche, la recherche et la production indépendantes de coke en aiguilles dans le pétrole ont démarré tardivement. Cependant, grâce au développement continu de notre économie de marché et à l'expansion globale de divers secteurs industriels, la recherche et le développement de ce produit ont réalisé des percées ces dernières années, permettant ainsi une production industrielle. Cependant, des écarts subsistent en termes de qualité et d'efficacité par rapport aux produits importés. Il est donc nécessaire de clarifier l'état actuel du développement du marché et les difficultés techniques du secteur pétrolier.
Ii. Introduction et analyse de l'application de la technologie du coke de pétrole en aiguilles
(1) Analyse de l'état actuel du développement du coke de pétrole en aiguilles au pays et à l'étranger
La technologie du coke de pétrole en aiguilles est née aux États-Unis dans les années 1950. Mais notre pays est officiellement ouvert.
La recherche sur la technologie et la fabrication du coke de pétrole aiguilleté a débuté au début des années 1980. Soutenus par la politique nationale de recherche et développement technologique, les instituts de recherche chinois ont entrepris divers essais sur le coke de pétrole aiguilleté et ont constamment exploré et étudié diverses méthodes d'essai. Par ailleurs, dans les années 1990, notre pays a mené de nombreuses recherches expérimentales sur la préparation du système pétrolier aiguilleté et déposé des demandes de brevet pour la technologie correspondante. Ces dernières années, grâce au soutien des politiques nationales, de nombreuses académies des sciences chinoises et entreprises apparentées ont investi dans la recherche et le développement et ont stimulé le développement de la production et de la fabrication au sein de l'industrie. Le niveau de recherche et développement sur la technologie du coke de pétrole aiguilleté est également en constante amélioration. La principale raison de ce phénomène est l'importante demande intérieure de coke de pétrole aiguilleté. Cependant, la recherche, le développement et la fabrication nationaux ne parviennent pas à répondre à la demande du marché, une grande partie du marché intérieur étant occupée par des produits importés. Compte tenu de la situation actuelle de développement, bien que l'attention et la concentration actuelles sur la recherche et le développement de la technologie axée sur les aiguilles pétrolières et la fabrication augmentent, en termes de niveau de recherche et de développement technologique, il existe certaines difficultés qui font obstacle à la recherche et au développement de la technologie concernée, ce qui conduit à un grand écart entre notre pays et les pays développés.
(2) Analyse de l'application technique des entreprises nationales de coke de pétrole en aiguilles
L'analyse de la qualité des produits nationaux et étrangers et de leur application montre que la différence de qualité du coke de pétrole en aiguilles est principalement due à la différence entre les deux indices de coefficient de dilatation thermique et de granulométrie, ce qui reflète la différence de qualité du produit [1]. Cet écart de qualité est principalement dû aux difficultés de production. Outre la spécificité du procédé et des méthodes de production du coke de pétrole en aiguilles, sa technologie de production principale repose principalement sur le prétraitement des matières premières. À l'heure actuelle, seules Shanxi Hongte Chemical Co., LTD., Sinosteel (Anshan) et Jinzhou Petrochemical ont réalisé une production de masse. En revanche, le système de production et de fabrication de coke de pétrole en aiguilles de Jinzhou Petrochemical Company est relativement mature, la capacité de traitement des équipements est en constante amélioration et les produits fabriqués atteignent des niveaux de qualité intermédiaire et supérieure sur le marché, ce qui permet de les utiliser pour la fabrication d'électrodes en acier de haute et très haute puissance.
III. Analyse du marché intérieur du coke de pétrole en aiguilles
(1) Avec l’accélération de l’industrialisation, la demande de coke en aiguilles augmente quotidiennement
Notre pays est le plus grand pays de production industrielle au monde, ce qui est principalement déterminé par le mode de notre structure industrielle.
La production sidérurgique est également un secteur clé pour le développement de notre économie. Dans ce contexte, la demande d'aiguilletage augmente de jour en jour. Cependant, notre niveau de recherche et développement technique et nos capacités de production ne répondent pas à la demande du marché. La principale raison est la rareté des entreprises spécialisées dans les aiguilles de pétrole capables de produire selon les normes de qualité, et l'instabilité des capacités de production. Malgré les avancées technologiques actuelles, la recherche et développement pour répondre aux besoins des électrodes en graphite haute et ultra-haute puissance présente un important retard, ce qui complique le contrôle qualité des produits à base d'aiguilles de pétrole. Le marché actuel du coke aiguilleté se divise en deux catégories : le coke aiguilleté de pétrole et le coke aiguilleté de charbon. En revanche, le coke aiguilleté de pétrole est légèrement inférieur à celui du coke aiguilleté de charbon, que ce soit en termes de volume ou de niveau de développement, ce qui constitue l'un des principaux freins à l'expansion du coke aiguilleté de pétrole en Chine. Cependant, parallèlement à l'amélioration continue des technologies de production de l'industrie sidérurgique, la demande de production et de fabrication d'électrodes en graphite de très haute puissance augmente. Cela montre également qu'avec l'amélioration continue de notre niveau de développement industriel et l'accélération du processus d'industrialisation, la demande de coke en aiguilles va croître.
(2) Analyse du prix flottant du marché du coke en aiguilles
Français Selon le niveau actuel de développement industriel et l'ajustement de la structure industrielle et du contenu industriel de notre pays, il s'avère que la série pétrolière de coke à aiguille est plus adaptée à notre pays que la série charbon de coke à aiguille, ce qui aggravera encore la situation intérieure de déséquilibre entre l'offre et la demande de coke à aiguille. Afin de résoudre la situation de déséquilibre entre l'offre et la demande du système pétrolier, nous ne pouvons compter que sur les importations. L'analyse des caractéristiques de fluctuation des prix des produits importés ces dernières années montre que le prix des produits de coke à aiguille de pétrole importés est en hausse depuis 2014. Par conséquent, pour l'industrie nationale, avec l'élargissement du déficit d'offre et la hausse des prix à l'importation, le coke à aiguille de pétrole deviendra un nouveau pôle d'investissement dans l'industrie chinoise du coke à aiguille [2].
Quatre, notre recherche et développement sur les aiguilles à huile et l'analyse des difficultés technologiques de production
(1) Analyse des difficultés de prétraitement des matières premières
L'analyse de l'ensemble du processus de production et de fabrication du coke de pétrole en aiguilles révèle que le pétrole est la principale matière première pour le prétraitement des matières premières. En raison de la spécificité des ressources pétrolières, le pétrole brut doit être extrait sous terre. L'extraction et le traitement du pétrole brut en Chine nécessitent divers catalyseurs, ce qui entraîne la présence d'impuretés dans les produits pétroliers. Ce prétraitement a des effets néfastes sur la production de coke de pétrole en aiguilles. De plus, le pétrole lui-même est principalement composé d'hydrocarbures aliphatiques, avec une faible teneur en hydrocarbures aromatiques, due aux caractéristiques des ressources pétrolières existantes. Il convient de noter que la production de coke de pétrole en aiguilles de haute qualité exige des exigences strictes en matière de matières premières, avec une forte teneur en hydrocarbures aromatiques, et privilégie des matières premières à faible teneur en soufre, en oxygène, en asphaltènes et autres pétroles, exigeant une fraction massique de soufre inférieure à 0,3 % et une fraction massique d'asphaltènes inférieure à 1,0 %. Cependant, la détection et l'analyse de la composition initiale révèlent que la majeure partie du pétrole brut traité dans notre pays est à haute teneur en soufre, et qu'il manque de pétrole adapté à la production de coke en aiguilles à forte teneur en hydrocarbures aromatiques. L'élimination des impuretés du pétrole représente une grande difficulté technique. Parallèlement, Jinzhou Petrochemical, plus mature en R&D et en fabrication, a besoin de matières premières adaptées à la production de coke en aiguilles orientées pour sa production et son traitement. La pénurie de matières premières et l'instabilité de la qualité sont parmi les principaux facteurs limitant la stabilité de la qualité du coke en aiguilles orientées [3]. Shandong Yida New Material Co., Ltd. a conçu et mis en œuvre le prétraitement des matières premières pour son unité de production de coke en aiguilles orientées.
Parallèlement, diverses méthodes ont été adoptées pour éliminer les particules solides. Outre la sélection d'huiles lourdes adaptées à la production de coke en aiguilles, les substances nocives présentes dans les matières premières ont été éliminées avant la cokéfaction.
(2) Analyse des difficultés techniques dans le processus de cokéfaction différée du coke de pétrole en aiguilles
La production de coke en aiguilles est relativement complexe et requiert un contrôle rigoureux des variations de température ambiante et de la pression de fonctionnement. L'une des difficultés du procédé de cokéfaction réside dans la maîtrise scientifique et rationnelle de la pression, du temps et de la température du coke, afin que le temps de réaction soit conforme aux exigences normatives. Parallèlement, une meilleure optimisation et un meilleur ajustement des paramètres du procédé de cokéfaction, ainsi que des normes d'exploitation spécifiques, peuvent également jouer un rôle important dans l'optimisation et l'amélioration de la qualité de la production de coke en aiguilles.
L'objectif principal de l'utilisation d'un four de chauffage pour le changement de température est de réaliser un fonctionnement standard, conformément aux normes, dans le processus de production de coke en aiguilles, afin que la température ambiante atteigne les paramètres requis. En effet, le changement de température vise à favoriser la réaction de cokéfaction. Il peut être réalisé dans un environnement lent et à basse température, tout en la retardant, afin d'obtenir une condensation aromatique, d'assurer l'agencement ordonné des molécules, de garantir leur orientation et leur solidification sous pression, et de favoriser la stabilité de l'état. Le four de chauffage est une opération essentielle dans l'ensemble du processus de production de coke en aiguilles de pétrole. Des exigences et des normes spécifiques s'appliquent quant aux paramètres de la plage de température, qui ne peut être inférieure à 476 °C et supérieure à 500 °C. Il convient également de noter que le four à température variable est un équipement et des installations de grande taille. Il convient donc de veiller à l'uniformité de la qualité de chaque tour de coke en aiguilles. En effet, la température, la pression, la vitesse de l'air et d'autres facteurs varient d'une tour à l'autre lors de l'alimentation, ce qui entraîne une qualité inégale, moyenne ou inférieure. La résolution efficace du problème de l'uniformité de la qualité du coke en aiguilles est également un problème à prendre en compte lors de la production de ce produit.
5. Analyse de l'orientation future du développement du coke de pétrole en aiguilles
(a) Promouvoir l'amélioration continue de la qualité du coke en aiguilles du système pétrolier national
La technologie et le marché du coke en aiguilles ont été dominés par les États-Unis et le Japon. Actuellement, la production de coke en aiguilles en Chine pose encore des problèmes, tels qu'une qualité instable, une faible résistance du coke et une quantité importante de coke en poudre. Bien que le coke en aiguilles produit ait été utilisé en grandes quantités pour la production d'électrodes en graphite de haute et très haute puissance, il ne peut être utilisé en grandes quantités pour la production d'électrodes en graphite de grand diamètre et de très haute puissance. Ces dernières années, nos activités de recherche et développement sur le coke en aiguilles se sont poursuivies et la qualité de nos produits continuera de s'améliorer. Les unités de production de coke en aiguilles de Shanxi Hongte Coal Chemical Co., LTD., Sinosteel Coal et Jinzhou Petrochemical Co., LTD., série pétrolière, ont atteint une capacité de production de 40 000 à 50 000 tonnes par an et fonctionnent de manière stable, avec une qualité en constante amélioration.
(2) La demande intérieure de coke de pétrole continue de croître
Le développement de l'industrie sidérurgique nécessite un grand nombre d'électrodes de très haute et de haute puissance. Dans ce contexte, la demande de coke en aiguilles pour la production d'électrodes de très haute et de haute puissance croît rapidement, estimée à environ 250 000 tonnes par an. La production d'acier pour fours électriques en Chine est inférieure à 10 %, tandis que la production mondiale moyenne atteint 30 %. Notre production de ferraille atteint 160 millions de tonnes. Compte tenu de la situation actuelle, le développement de l'acier pour fours électriques est inévitable à long terme, et une pénurie de coke en aiguilles le sera également. Par conséquent, des mesures doivent être prises pour accroître les sources d'approvisionnement en matières premières et améliorer les méthodes de fabrication afin de répondre aux besoins de production.
(3) L’expansion de la demande du marché favorise l’amélioration du niveau technologique de la R&D nationale
L'écart de qualité et la demande croissante de coke en aiguilles nécessitent une accélération du développement de ce produit. Au cours du développement et de la production de ce produit, les chercheurs ont pris conscience des difficultés de production. Ils ont intensifié leurs efforts de recherche et construit des installations pilotes et de petite taille afin d'obtenir des données expérimentales pour orienter la production. La technologie de traitement du coke en aiguilles est constamment améliorée pour répondre à la demande croissante. Du point de vue des matières premières et des méthodes de fabrication, la pénurie mondiale de pétrole et l'augmentation de la teneur en soufre freinent le développement du coke en aiguilles. Une nouvelle usine de prétraitement des matières premières pour le coke en aiguilles de la série pétrolière a été construite et mise en service chez Shandong Yida New Material Co., LTD., et une excellente matière première a été produite, ce qui améliorera considérablement la qualité et le rendement de ce produit.
Date de publication : 07/12/2022