중국산유(칭다오) 중유가공공정기술연구센터 유한회사
장비 유지 보수 기술, 32호, 2021
초록: 중국 과학기술의 지속적인 발전은 사회 각 분야의 발전을 촉진했습니다. 동시에 경제력과 국가 전체의 국력을 효과적으로 향상시켰습니다. 회로 제강 공정의 중요한 구성 요소인 침상 코크스는 주로 흑연 전극 생산에 사용됩니다. 리튬 배터리 제품 생산뿐만 아니라 원자력 산업 및 항공 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 과학기술 발전 배경을 바탕으로 전기로 제강 기술의 지속적인 최적화 및 개선이 추진되었으며, 연구 개발 및 생산 공정에서 침상 코크스에 대한 표준 및 요구 사항은 사회 생산 발전의 요구를 충족하기 위해 지속적으로 업데이트되었습니다. 생산 공정에 사용되는 원료의 차이로 인해 침상 코크스는 석유계와 석탄계로 나뉩니다. 구체적인 응용 결과에 따르면 석유계 침상 코크스는 석탄계보다 화학적 활성이 더 강한 것으로 나타났습니다. 본 논문에서는 석유 니들포커스 시장의 현황과 관련 기술의 연구 및 생산 과정상의 문제점을 고찰하고, 석유 니들포커스 생산 개발상의 어려움과 이와 관련된 기술적 어려움을 분석한다.
I. 서론
침상 코크스는 흑연 전극 생산에 중요한 역할을 합니다. 현재 개발 상황을 볼 때, 미국, 일본 등 해외 선진국들은 침상 코크스 연구개발 및 생산을 일찍부터 시작하여 관련 기술의 적용이 성숙 단계에 접어들었고, 석유 침상 코크스의 핵심 제조 기술을 이미 확보했습니다. 이에 비해 석유 침상 코크스의 독자적인 연구개발 및 생산은 상대적으로 늦게 시작되었습니다. 그러나 우리나라 시장 경제의 지속적인 발전과 다양한 산업 분야의 전면적인 확장을 촉진하면서, 최근 몇 년간 석유 침상 코크스 연구개발은 획기적인 발전을 이루어 산업 생산을 실현했습니다. 그러나 수입 제품과 비교했을 때 품질과 사용 효과 면에서 여전히 일부 차이가 있습니다. 따라서 석유 시스템의 현재 시장 개발 현황과 기술적 어려움을 명확히 할 필요가 있습니다.
2. 석유침코크스 기술 응용의 소개 및 분석
(1) 국내외 석유침코크스 개발 현황 분석
석유 니들 코크스 기술은 1950년대 미국에서 시작되었습니다. 하지만 우리나라는 공식적으로
석유 니들링 코크스 기술 및 제조에 대한 연구는 1980년대 초에 시작되었습니다.국가 기술 연구개발 정책의 지원 하에 중국 연구 기관은 석유 니들링 코크스에 대한 다양한 시험을 실시하기 시작했으며 다양한 시험 방법을 끊임없이 탐색하고 연구했습니다.또한 1990년대에 우리나라는 니들 집중 석유 시스템 제조에 대한 많은 실험 연구를 완료하고 관련 특허 기술을 신청했습니다.최근 몇 년 동안 관련 국가 정책의 지원으로 많은 국내 과학 아카데미와 관련 기업이 연구 개발에 투자하고 산업 내 생산 및 제조 발전을 촉진했습니다.석유 니들링 코크스 기술의 연구 개발 수준도 지속적으로 향상되고 있습니다.이 현상의 주요 원인은 석유 니들링 코크스에 대한 국내 수요가 많기 때문입니다.그러나 국내 연구 개발 및 제조는 시장의 수요를 충족시킬 수 없으며 국내 시장의 상당 부분을 수입 제품이 차지하고 있습니다. 현재의 발전 상황을 볼 때, 현재 석유침침기술 연구개발 및 제조에 대한 관심과 주의가 높아지고 있지만, 기술 연구개발 수준 면에서는 관련 기술 연구개발을 방해하는 어려움이 존재하며, 이로 인해 우리나라와 선진국 사이에 큰 격차가 발생하고 있습니다.
(2) 국내 석유침상코크스 기업 기술 응용 분석
국내외 제품 품질 및 응용 효과 분석을 바탕으로, 석유 침상 코크스의 품질 차이는 주로 열팽창 계수와 입자 크기 분포의 두 가지 지표의 차이로 인한 것으로, 이는 제품 품질의 차이를 반영합니다[1]. 이러한 품질 차이는 주로 제조 공정의 생산 어려움으로 인해 발생합니다. 석유 침상 코크스의 구체적인 생산 공정 및 방법 함량과 결합하여 핵심 생산 기술은 주로 원료의 전처리 수준을 위한 것입니다. 현재 산시 홍터 화학(주), 시노스틸(안산), 진저우 석유화학만이 대량 생산을 실현했습니다. 이와 대조적으로 진저우 석유화학의 석유 침상 코크스 생산 및 제조 시스템은 비교적 성숙되어 있으며 장치의 처리 능력이 지속적으로 향상되고 있으며 생산된 관련 제품은 시장에서 중고 수준에 도달할 수 있어 고출력 또는 초고출력 제강 전극에 사용할 수 있습니다.
iii. 국내 석유 니들코크스 시장 분석
(1) 산업화의 급속한 진전으로 침상코크스 수요는 날로 증가하고 있다.
우리나라는 세계 최대의 공업 생산국인데, 이는 주로 우리나라의 공업 구조 방식에 의해 결정됩니다.
철강 생산 또한 우리 경제 발전을 촉진하는 중요한 산업 중 하나입니다. 이러한 배경에서 니들링(침강) 수요는 날로 증가하고 있습니다. 그러나 현재 우리의 기술 연구개발 수준과 생산 능력은 시장 수요를 따라가지 못하고 있습니다. 주된 이유는 품질 기준을 충족할 수 있는 석유 니들링 전문 기업이 적고 생산 능력이 불안정하기 때문입니다. 관련 기술 연구개발은 현재 활발히 진행되고 있지만, 고출력 또는 초고출력 흑연 전극봉의 요구와 큰 격차가 존재하여 석유 니들링 전문 제품의 품질 관리에 어려움을 겪고 있습니다. 현재 니들링 코크스 시장은 석유 니들링 코크스와 석탄 니들링 코크스로 크게 나뉩니다. 반면 석유 니들링 코크스는 프로젝트 개발 수량이나 개발 수준 모두에서 석탄 니들링 코크스보다 다소 낮은데, 이는 중국 석유 니들링 코크스의 효과적인 성장을 저해하는 주요 요인 중 하나입니다. 철강 산업 생산 기술 수준의 지속적인 향상과 함께 초고출력 흑연 전극에 대한 철강 생산 및 제조 수요도 증가하고 있습니다. 이는 산업 발전 수준의 지속적인 향상과 산업화 과정의 가속화에 따라 침상 코크스에 대한 수요도 더욱 증가할 것임을 시사합니다.
(2) 침탄코크스 시장 변동가격 분석
현재 산업 발전 수준과 우리나라 산업 구조 및 산업 함량의 조정에 따라, 석유 계열의 침상 코크스가 석탄 계열의 침상 코크스보다 우리나라에 더 적합한 것으로 나타났으며, 이는 국내 침상 코크스의 수급 불균형 상황을 더욱 악화시킬 것입니다. 석유 시스템의 수급 불균형 상황을 해결하기 위해서는 수입에 의존할 수밖에 없습니다. 최근 몇 년간 수입 제품의 가격 변동 특성을 분석한 결과, 수입 석유 침상 코크스 제품 가격은 2014년 이후 상승세를 보이고 있습니다. 따라서 국내 산업의 경우 공급 격차가 커지고 수입 가격이 상승함에 따라 석유 침상 코크스는 중국 침상 코크스 산업의 새로운 투자 핫스팟이 될 것입니다[2].
넷째, 우리 오일니들 연구개발 및 생산기술 난제 분석에 집중합니다
(1) 원료 전처리 난이도 분석
석유 침상 코크스의 생산 및 제조 전 과정을 분석해 보면, 원료 전처리에는 석유가 주요 원료임을 알 수 있습니다. 석유 자원의 특수성으로 인해 원유는 지하에서 채굴해야 하며, 우리나라의 석유 원유는 채굴 및 가공 과정에서 다양한 촉매를 사용하기 때문에 석유 제품에 일정량의 불순물이 존재합니다. 이러한 전처리 방식은 석유 침상 코크스 생산에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한, 석유 자체의 구성 성분은 대부분 지방족 탄화수소이고 방향족 탄화수소의 함량이 낮은데, 이는 기존 석유 자원의 특성 때문입니다. 고품질 석유 침상 코크스 생산은 원료에 대한 엄격한 요구 사항을 가지고 있으며 방향족 탄화수소 함량 비율이 높으며 저유황, 산소, 아스팔텐 및 기타 석유를 원료로 선택하여 유황의 질량 분율이 0.3% 미만, 아스팔텐의 질량 분율이 1.0% 미만이어야 한다는 점에 유의해야 합니다.그러나 원래 구성의 검출 및 분석을 기반으로 우리나라에서 처리되는 대부분의 원유는 고유황 원유에 속하며 방향족 탄화수소 함량이 높은 침상 코크스 생산에 적합한 원유가 부족한 것으로 나타났습니다.원유의 불순물을 제거하는 것은 큰 기술적 어려움입니다.한편, 현재 R&D 및 제조가 더 성숙한 Jinzhou Petrochemical은 석유 침상 코크스의 생산 및 가공 과정에서 침상 코크스 생산에 적합한 원료가 필요합니다.원료 부족과 품질 불안정성은 침상 코크스 품질 안정성을 제한하는 주요 요인 중 하나입니다[3]. 산둥 이다 신소재 유한회사는 석유 침상 코크스 생산 단위의 원료 전처리를 설계 및 도입했습니다.
동시에, 고형 미립자 물질을 제거하기 위해 다양한 방법이 채택되었습니다. 침상 코크스 생산에 적합한 중질유를 선택하는 것 외에도, 코크스화 전에 원료에 함유된 유해 물질을 제거했습니다.
(2) 석유계 침상코크스의 지연코킹 공정의 기술적 어려움 분석
침상 코크스의 생산 작업은 비교적 복잡하며, 특정 공정에서는 환경 온도 변화 및 운전 압력 제어에 대한 요구 사항이 높습니다. 침상 코크스 생산의 코킹 공정에서 어려운 점 중 하나는 코크스의 압력, 시간, 온도를 과학적이고 합리적으로 제어하여 반응 시간을 표준 요구 사항에 맞출 수 있는지 여부입니다. 동시에, 코킹 공정 변수와 특정 운전 표준의 최적화 및 조정 또한 전체 침상 코크스 생산의 최적화 및 품질 향상에 중요한 역할을 할 수 있습니다.
가열로를 이용한 온도 변화 운전의 주요 목적은 침상 코크스 생산 공정에서 표준 운전을 수행하여 주변 온도가 필요한 매개변수에 도달할 수 있도록 하는 것입니다. 실제로, 온도 변화 과정은 코킹 반응을 촉진하기 위한 것으로, 코킹 반응을 지연시키면서 느리고 낮은 온도 환경에서 코킹 반응을 진행시켜 방향족 축합을 달성하고 분자의 정렬된 배열을 보장하며, 압력 작용 하에서 분자가 배향되고 응고될 수 있도록 하고 상태 안정성을 향상시킵니다. 가열로는 석유 침상 코크스의 전체 생산 공정에서 필수적인 운전이며, 특정 온도 범위 매개변수에 대한 특정 요구 사항과 표준이 있으며, 하한값은 476℃보다 낮을 수 없고 상한값은 500℃를 초과할 수 없습니다. 동시에, 가변 온도로는 대규모 설비 및 시설을 갖추고 있으므로, 니들 코크스 각 타워의 품질 균일성에 주의를 기울여야 합니다. 각 타워는 공급 과정에서 온도, 압력, 공기 속도 등의 요인에 따라 변화하기 때문에, 코크스 이후의 코크스 타워는 균일하지 않고 중간 및 낮은 품질을 갖게 됩니다. 니들 코크스의 품질 균일성 문제를 효과적으로 해결하는 방법 또한 니들 코크스 생산에서 고려해야 할 문제 중 하나입니다.
5. 석유침코크스의 미래 발전 방향 분석
(가) 국내 석유계 침상코크스 품질의 지속적 개선을 추진한다.
니들 포커스 기술과 시장은 미국과 일본이 주도해 왔습니다. 현재 중국에서 니들 코크스를 실제로 생산하는 데는 품질 불안정, 코크스 강도 저하, 분체 코크스 과다 등의 문제가 여전히 존재합니다. 생산된 니들 코크스는 고출력 및 초고출력 흑연 전극의 대량 생산에는 사용되었지만, 대구경 초고출력 흑연 전극의 대량 생산에는 사용할 수 없습니다. 최근 몇 년 동안 당사의 니들 포커스 연구 개발은 중단되지 않았으며 제품 품질은 지속적으로 향상될 것입니다. 산시 홍터 석탄 화학 유한회사, 시노스틸 석탄 계량 니들 코크스, 진저우 석유 화학 유한회사의 석유 계열 니들 코크스 유닛은 연간 4만~5만 톤 규모에 도달했으며, 안정적으로 가동되고 품질을 지속적으로 개선하고 있습니다.
(2) 국내 석유침코크스 수요는 지속적으로 증가하고 있다
철강 산업의 발전은 초고출력 전극 및 고출력 전극의 대량 수요를 요구합니다. 이러한 맥락에서 초고출력 전극 및 고출력 전극 생산에 필요한 침상 코크스 수요는 연간 약 25만 톤으로 빠르게 증가하고 있습니다. 중국의 전기로 강 생산량은 10%에도 미치지 못하며, 세계 평균은 30%에 달합니다. 철스크랩은 1억 6천만 톤에 달합니다. 현재 상황을 고려할 때, 장기적으로 전기로 강 개발은 불가피하며, 침상 코크스 공급 부족 또한 불가피할 것입니다. 따라서 생산 수요를 충족하기 위해 원료 확보 및 제조 공정 개선을 위한 대책이 필요합니다.
(3) 시장수요 확대는 국내 연구개발 기술수준 향상을 촉진한다
니들스코치의 품질 격차와 수요 증가는 니들스코치 개발 가속화를 요구합니다. 니들스코치 개발 및 생산 과정에서 연구자들은 니들스코치 생산의 어려움을 점점 더 인식하게 되었고, 연구 노력을 늘리고 소규모 및 파일럿 테스트 시설을 구축하여 생산을 안내할 실험 데이터를 얻었습니다. 니들코크스의 가공 기술은 증가하는 수요를 충족하기 위해 끊임없이 개선되고 있습니다. 원자재 및 제조 방법의 관점에서 볼 때, 세계 석유 부족과 유황 함량 증가는 오일계 니들코크스 개발에 제약을 가하고 있습니다. 산둥 이다 신소재 유한회사에 오일계 니들코크스의 새로운 원료 전처리 산업 생산 시설이 건설 및 가동되었으며, 오일계 니들코크스의 우수한 원료가 생산되어 오일계 니들코크스의 품질과 생산량을 효과적으로 향상시킬 것입니다.
게시 시간: 2022년 12월 7일