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华丽转身:从过剩催化油浆到优质针状焦

2022年04月13日 来源: 中国石化报  作者: 孙宝翔 杜诗画
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申海平 集团公司高级专家、 石科院重油加工研究室主任
初人庆 大连院高级工程师

    主持人:

    本报记者 孔煜也

    主持人:目前,国内针状焦技术开发与工业应用发展情况如何?与国外顶尖水平相比,有哪些仍待提高的地方?

    申海平:1995年,采用石科院开发的针状焦技术,锦州石化建成我国第一套针状焦工业生产装置,针状焦(生焦)年产能力4万吨。2010年后,多家地方企业进入针状焦生产行业。特别是2016年后,随着市场需求快速增长,国内针状焦生产能力大幅提升。

    目前,国内高功率电极(直径650毫米及以下)用针状焦可以由国内企业供应,但直径700毫米以上的超高功率石墨电极及电极接头所用的高端针状焦还主要依赖进口,人造石墨负极材料用针状焦的克容量、充放电效率等关键性能也与国外高端产品存在一定差距。此外,国内针状焦产品在原料分类精制、生产过程控制、产品稳定性等方面都存在差距。

    初人庆:20世纪50年代,美国率先开发了油系针状焦生产技术。我国由于煤炭资源丰富,国内科研院所首先投入煤系针状焦技术开发,并实现工业稳定生产,但是油系针状焦研发进展较慢。近些年,受钢铁和新能源汽车行业影响,石墨电极和锂电池负极材料对针状焦的需求大增,尤其随着碳达峰碳中和相关工作快速推进,针状焦市场向好,国内新增产能逐渐释放,油系针状焦质量迅速提升,部分产品已经可以用于生产电极接头。整体上看,无论装置规模还是产品性能,国产针状焦与进口产品相比还存在一定差距,大部分电极接头和高性能锂电池负极材料用的高端针状焦仍然依赖进口。

    主持人:请谈谈中国石化针状焦技术的开发历程。过程中遇到了哪些困难?

    申海平:中国石化针状焦生产技术开发始于1979年。随着国内市场针状焦需求增加,为促进石油焦产品高端化、系列化,集团公司科技部组织石科院、工程建设公司、炼油销售公司,进行“劣质油浆生产优质针状焦技术开发及工业应用”十条龙项目攻关,于2016年在上海石化完成工业试验,并生产优质针状焦4000余吨,产品各项指标达到攻关目标,顺利“出龙”。

    然而,当时主要试验装置是炼厂现有装置改造而成,受投资限制没有达到针状焦生产的最佳条件。此外,受油浆精制单元处理能力的限制,工业装置没有长周期运行。工业试验完成后针状焦市场供大于求,针状焦价格一直在低位徘徊。直到2018年,针状焦产品的市场需求呈快速增长趋势,才有了建设大规模装置的市场基础。2021年8月,采用该技术的茂名石化10万吨/年针状焦生产装置投产,努力打造中国石化高端碳材料生产基地。

    初人庆:大连院当时主要面对的问题是,炼厂每年有大量催化油浆亟待处理,以稠环芳烃为主的催化油浆生产轻质燃料油经济性很低,却是生产针状焦的优质原料。所以我们在2004年开始针状焦技术开发,一方面实现炼厂过剩催化油浆高效环保利用,另一方面带动本地石墨电极相关产业链发展。

    “十三五”期间,国内针状焦需求缺口凸显,在总部支持下,大连院加快推进技术开发。生产针状焦的工艺参数要进行周期性变化,由于技术差异,国内尚无经验可以借鉴。通过共同努力,我们最终研发出THTD针状焦生产技术,采用该技术建成的15万吨/年针状焦工业装置于2021年1月在金陵石化投产,并实现连续稳定生产。

    主持人:下一步,中国石化针状焦技术的突破方向是什么?还需要做出哪些努力?

    初人庆:国外针状焦龙头企业实现产品分级销售,比如大型能源公司菲利普66公司,针状焦产品有若干个牌号。因此,进一步提升产品质量、开发多牌号专用针状焦,是下一步突破方向。这就要求技术攻关团队从原料指标、工艺参数到生产操作,都进一步优化,对标高端产品,集中力量攻克关键核心技术。

    申海平:需要继续优化生产过程,加强与下游用户服务交流,努力实现产品定制化,开发满足用户不同需求的系列化产品。

    一是优化原料资源管理,发挥中国石化炼油能力、生产及研发技术队伍强的优势,集中炼厂中高芳烃资源,统一调度分配。二是优化生产过程,研究单位与工程公司不断优化生产工艺流程、关键设备、操作条件,提升针状焦产品质量。三是建立科学的针状焦产品评价体系,为针状焦生产技术改进和下游用户提供科学指导。

    从更宏观的角度来讲,针状焦是碳材料的一种,碳材料生产对于中国石化低碳转型发展是一个较好的可选方案。建立中国石化碳材料中心将有利于发挥研究、生产及应用开发一体化优势,助力我们早日成为石油基碳材料的引领者。

    (孙宝翔 杜诗画 整理)       

 

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