Standarde de clasificare a cocsului de petrol
Conținutul de sulf al cocsului de petrol este indicatorul de bază pentru măsurarea gradului său de calitate și a domeniului de aplicare. Conform standardelor actuale ale industriei, cocsul de petrol cu un conținut de sulf mai mic de 1% se numește cocs cu sulf-scăzut (corespunzător cu 1#, 2A), cu un conținut de sulf între 1% și 3% se numește cocsul cu sulf mediu{-(corespunzător cu 2B, 2C, 3A, 3B, un conținut de sulf mai mare decât 3%) și este clasificat ca și cu conținut de sulf mai mare decât 3% cocs-cu sulf. Această clasificare determină direct destinația în aval și prețul de piață al cocsului de petrol.
În aplicațiile practice, standardele de clasificare mai rafinate sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă. Conform standardului chinezesc de calitate a cocsului de petrol întârziat (ZBE44002-86), cocsul brut este clasificat în No. 1, No. 2 și No. 3, fiecare împărțit în continuare în cocs A și cocs B. Nu. 1 Un cocs are un conținut de sulf de cel mult 0,5%, No. 1 B cocs nu mai mult de 0,8%, No{. 2 Un cocs nu mai mult de 1,0% și No{. 2 B nu mai mult de 1,5%. Cu cât litera este mai devreme și numărul este mai mic, cu atât conținutul de sulf este mai mic și calitatea este mai bună.
Este de remarcat faptul că în prezent nu există un standard național pentru cocsul de petrol cu un conținut de sulf de 3% sau mai mare. Deși standardul de întreprindere emis anterior de Sinopec a fost abolit, acesta este încă folosit pe piața cocsului cu conținut ridicat de-sulf.
Domenii de aplicare și cerințe tehnice ale cocsului cu conținut scăzut de-sulf
Cocsul cu sulf cu conținut scăzut de-, cu calitatea sa superioară, a devenit materia primă preferată pentru produsele cu carbon-de gamă superioară, jucând un rol de neînlocuit în electrozii de grafit, materialele pentru anozi pentru baterii cu litiu-ion și anozi precopt-de înaltă calitate.
- Electrozi de grafit
Electrozii de grafit sunt una dintre cele mai importante aplicații ale cocsului cu conținut scăzut de-sulf. Principala materie primă pentru producerea electrozilor de grafit este cocsul de petrol. O cantitate mică de cocs de smoală poate fi adăugată la electrozii de grafit obișnuiți, dar conținutul de sulf atât al cocsului de petrol, cât și al cocsului de smoală nu poate depăși 0,5%. Pentru producerea de electrozi de grafit de-putere mare sau ultra-putere ultra-, este necesar cocs-ac. Conținutul de sulf are un impact deosebit de critic asupra performanței electrozilor de grafit-în timpul procesului de grafitizare-la temperatură ridicată, sulful nu poate fi eliberat complet. Când electrodul este expus la temperaturi de peste 1500 de grade, sulful se descompune, determinând extinderea cristalelor. La răcire, cristalele se contractă, ducând la crăparea electrodului. Acest fenomen, cunoscut sub numele de „expansiune a gazului”, afectează grav calitatea și performanța electrodului de grafit.
Electrozii de grafit de ultra-înaltă-putere necesită nu numai rezistivitate scăzută, ci și coeficienți de dilatare termică scăzuti, rezistență bună la oxidare și rezistență bună la șocuri termice după grafitizare. Cocsul cu ac de{3}}performanță înaltă este folosit pentru a produce electrozi de grafit de-calitate înaltă pentru cuptoare electrice de-putere mare și ultra-de putere-înaltă, în timp ce cocsul de petrol care conține aproximativ 1% sulf este utilizat în principal în industria de topire a aluminiului pentru producerea de pastă anodică sau de carbon.
- Materiale pentru anodul bateriei cu litiu-ion
În ultimii ani, odată cu creșterea explozivă a vehiculelor cu energie noi și a industriilor de stocare a energiei, a apărut rapid aplicarea cocsului cu conținut scăzut de-sulf în domeniul materialelor anodici pentru baterii cu litiu-ion. Cocsul cu sulf scăzut are un coeficient scăzut de dilatare termică, porozitate scăzută, conținut scăzut de cenușă și elemente metalice, conductivitate ridicată și este ușor de grafitizat, făcându-l o materie primă ideală pentru prepararea materialelor anodici din grafit artificial.
În prezent, cocsul de petrol disponibil comercial, folosit în cantități mari, este cocs cu conținut scăzut de-sulf, iar aprovizionarea redusă cu cocs cu conținut scăzut de-sulf duce la costuri ridicate. În structura cererii de cocs cu conținut scăzut de-sulf, anozii de baterie cu-litiu reprezintă 29%, iar efectul de excludere-săi asupra cererii din domeniile tradiționale devine din ce în ce mai proeminent. Companiile de materiale pentru anozi își mențin ritmul de expansiune, iar cererea de cocs cu conținut scăzut de-sulf continuă să crească bine.
- Anozi precopt-de înaltă calitate
Anozii precoapți sunt componente cheie în celulele de electroliză din aluminiu, conduc curentul și participă la reacții electrochimice și sunt cruciale în producția de electroliză a aluminiului. Anozii cu emisii reduse folosesc cocs de petrol cu un control mai strict asupra conținutului de sulf și a indicatorilor de oligoelemente, care pot reduce eficient emisiile de dioxid de carbon în operațiunile de electroliză a aluminiului, contribuind la conservarea energiei și la reducerea emisiilor în conformitate cu obiectivele „carbon dublu” ale industriei electrolizei aluminiului. Cocsul de petrol utilizat pentru anozi precoapți necesită de obicei un conținut de sulf sub 1,5%.
- Alte aplicații{0}}de ultimă generație
În domeniul generatoarelor de carbon, industria de turnătorie necesită de obicei un conținut extrem de scăzut de sulf, folosind adesea cocs de petrol „semi-grafitizat” sau „complet grafitizat” cu un conținut fix de carbon de peste 98% și un conținut de sulf sub 0,05%. În plus, producția de produse din grafit de-puritate ridicată necesită ca conținutul de cenușă de materie primă să fie cât mai scăzut posibil (de exemplu, sub 0,15%).
Domenii de aplicare și considerații tehnice ale cocsului cu conținut ridicat de-sulf
Deși cocsul cu conținut ridicat de-sulf are un conținut mai mare de sulf, este semnificativ competitiv în ceea ce privește costul și scara de producție și joacă în continuare un rol important în anumite domenii de aplicare.
- Anozi precoapți
Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei aluminiului electrolitic, utilizarea cocsului cu conținut ridicat de-sulf în producția de anozi precoapți pentru aluminiu prezintă o tendință de creștere. Datorită aprovizionării strânse cu cocs cu conținut scăzut de-sulf, multe fabrici de carbon au fost nevoite să utilizeze cocs de petrol cu conținut ridicat de-sulf, ceea ce duce la o creștere a conținutului de sulf al blocurilor de carbon anodic precopt, care la rândul său expune procesul de electroliză a aluminiului la riscul depășirii standardelor de emisie de dioxid de sulf.
La nivel tehnic, utilizarea cocsului de petrol amestecat cu diferite conținuturi de sulf a devenit un mijloc important pentru producătorii de anozi de aluminiu pentru a echilibra calitatea anodului, consumul anodului și performanța de mediu. Printr-un proces de amestecare rezonabil, cerințele de mediu pot fi îndeplinite în timp ce se controlează costurile.
- În sectorul combustibililor,
Cocsul cu conținut ridicat de-sulf a fost în mod tradițional utilizat pe scară largă ca combustibil în fabricile de ciment și centralele electrice. Cu toate acestea, odată cu politicile de mediu din ce în ce mai stricte, aplicarea cocsului cu conținut ridicat de-sulf ca combustibil se confruntă cu restricții semnificative. „Planul de acțiune pentru conservarea energiei și reducerea emisiilor de carbon” stipulează în mod explicit că cocsul cu mult-sulf nu poate fi folosit drept combustibil. Impulsat de politicile de reducere a emisiilor de carbon, cocsul cu-sulf ridicat se confruntă cu o presiune de substituție în aplicații precum fabricarea combustibililor și a sticlei.
- Noi încercări în materialele anodurilor bateriei cu litiu-ion
Deși cocsul cu conținut scăzut de-sulf rămâne alegerea principală pentru anozii de baterii cu-ion litiu, cocsul cu-sulf ridicat, cu avantajele sale de costuri ale materiilor prime mai ieftine și volumul de producție mai mare, atrage mulți producători de grafit să exploreze aplicațiile sale în domeniul materialului anodic. Cu toate acestea, conținutul excesiv de sulf în cocsul cu-sulf ridicat duce la o serie de probleme: în timpul grafitizării, sulful scapă sub formă gazoasă, crescând porozitatea grafitului și suprafața specifică; simultan, sulful împiedică creșterea continuă a grafitului, determinând micșorarea cristalelor, reducând anizotropia grafitului și ducând la o scădere semnificativă a densității de compactare, a capacității și a eficienței coulombice inițiale. În prezent, industria dezvoltă tehnologii, cum ar fi materialele compozite cu anozi de grafit, încercând să depășească limitările inerente ale cocsului cu conținut ridicat de-sulf prin formularea materiilor prime și optimizarea procesului.
- Producția chimică
Cocsul brut obișnuit cu conținut ridicat de-sulf poate fi utilizat în producția chimică, cum ar fi fabricarea carburii de calciu și a carburii de siliciu, sau ca combustibil în turnarea metalelor și fabricarea sticlei.
Cadrul de decizie de selecție a aplicației
Pe baza analizei de mai sus, selecția cocsului de petrol pentru diferite scenarii de aplicare poate fi rezumată după cum urmează:
Electrozi de grafit: Electrozii obișnuiți de grafit de putere necesită un conținut de sulf de cocs de petrol care nu depășește 0,5%; Electrozii de grafit de-putere mare și ultra-de putere-înaltă necesită cocs cu ac, cu cerințe și mai stricte privind conținutul de sulf.
Materiale pentru anodul bateriei cu litiu-ion: în prezent, principalul material comercial este cocsul cu conținut scăzut de-sulf (conținut de sulf mai mic de 1%), iar materialele anodice de-înaltă calitate au un control extrem de strict al conținutului de sulf.
Anozi precoapți: Conținutul de sulf este de obicei necesar să fie sub 1,5%; Anozii cu emisii reduse-au cerințe și mai stricte, fiind nevoie să îndeplinească standardele de mediu în conformitate cu obiectivul „dual carbon”.
Carbonizatoare: Carbonizatoarele de calitate-de turnare necesită un conținut de sulf extrem de scăzut (mai mic sau egal cu 0,05%), necesitând utilizarea cocsului de petrol „semi-grafitizat” sau „complet grafitizat”.
Producția chimică și combustibil: cocsul brut obișnuit cu conținut ridicat de-sulf poate fi utilizat în producția chimică, dar utilizarea sa ca combustibil este strict limitată.
Atunci când se selectează cocsul de petrol, în plus față de conținutul de sulf ca indicator de bază, factori precum conținutul de cenușă, densitatea reală, rezistența la șoc termic și morfologia trebuie luați în considerare cuprinzător. Conținutul de cenușă împiedică cristalizarea și afectează performanța produsului; densitatea adevărată reflectă gradul de cristalinitate; iar morfologia determină aplicabilitatea cocsului de petrol în aplicații specifice. Consensul industriei este: utilizarea intenționată determină selecția calității-pentru anozi electrolitici din aluminiu sau produse-de grafit de ultimă generație, se preferă cocs de gradul A; pentru produse sau combustibil cu emisii reduse de carbon, se pot selecta gradul B și mai jos.
Concluzie
Pe fundalul progresului continuu al obiectivelor „dual carbon” și al dezvoltării rapide a noii industrii energetice, pozițiile pe piață a cocsului cu conținut scăzut de-sulf și a cocsului cu conținut ridicat de-sulf sunt supuse ajustărilor profunde. Cocsul cu conținut scăzut de-sulf, cu rolul său de neînlocuit în aplicațiile-de ultimă generație, se confruntă cu o cerere în continuă creștere; în timp ce cocsul cu conținut ridicat de-sulf se confruntă cu constrângeri de mediu din ce în ce mai stricte și are nevoie urgent de progrese în îmbunătățirile tehnologice și extinderea aplicațiilor. Pentru practicienii din industrie, înțelegerea cu precizie a cerințelor de calitate ale cocsului de petrol pentru diferite scenarii de aplicare și luarea deciziilor științifice bazate pe modelele cererii și ofertei pieței și pe tendințele prețurilor vor fi esențiale pentru obținerea unui avantaj pe piața din ce în ce mai diferențiată a cocsului de petrol.
