石油系针状焦的市场现状与生产技术难点

曹传奇

摘 要：我国科学技术的不断发展有利地推动了社会各行业领域发展水平的提升，同时也有效增强了我国的经济实力和综合国力。系针状焦作为电路炼钢环节的重要组成部分，重要是用于生产石墨电极，在锂电池产品生产制造，以及在核电产业和航空领域方面能够发挥重要作用。而随着科技时代背景的推动下，促进了电炉炼钢技术的不断优化和完善，与之相应的针状焦在研发和生产过程中的标准和要求也在不断更新，旨在顺应社会生产发展的要求。针状焦因生产过程中使用原料的不同，所以分为石油系和煤系两种，根据具体应用效果可以看出，石油系针状焦相比煤系而言化学活性更强。本文针对石油系针状焦市场现状和以及相关技术研发和生产制造过程所出现的问题进行研究，分析阻碍我国石油系针状焦的生产发展和相关技术难点。

关键词：石油系针状焦;生产制造;国内市场现状;技术难点分析

一、引言

针状焦对于石墨电极生产方面具有重要作用。从当前发展状况上看，国外发达国家例如美国、日本针对针状焦的研发和生产制造起步较早，相关技术运用已趋于成熟，且掌握着石油系针状焦核心制造技术。相比之下，我国关于石油针状焦的自主研发和生产制造起步较晚，但随着我国市场经济的不断发展，促进了各个领域行业的全面拓展，近年来我国针状焦研发获得突破性进展，实现了工业化生产。但在品质和使用效果方面与进口产品相比还存在一定的差距。因此，需要明确我国在石油系针状焦目前市场发展现状和技术难点。

二、石油系针状焦技术应用介绍与分析

（一）石油系针状焦在国内外发展现况分析

石油系针状焦技术起源于20世纪50年代的美国。而我国正式开始对石油系针状焦技术和生产制造方面的研究开始于20世纪80年代初，在国家着重于技术研发政策扶持下，我国科学研究院开始着手于进行石油系针状焦进行各项试验并不断探索和研究多种测试方法。此外，20实际90年代开始，我国又完成了许多关于石油系来制备针状焦的实验研究，研发并申请了相关的专利技术。近几年在国家相关政策的支持下，促使国内很多科学院和相关企业进行研发投入并促进了行业内的生产制造发展，我国关于石油系针状焦技术研发水平也在不断提升，出现这种现象的最主要原因当前国内关于石油系针状焦的需求较大，但国内研发和生产制造力量无法满足市场需求，国内市场由很大一部分份额被进口产品所占据。从当前发展态势来看，虽然当前针对石油系针状焦技术研发和制造的关注和重视度在不断提升，但是就技术研发水平来说，还存在一定难点使得相关技术研发存在阻碍，导致我国与发达国家相比仍存在较大差距。

（二）国内石油系针状焦企业技术应用分析

结合国内外产品品质和使用效果进行分析可以看出，二者关于石油系针状焦品质出现的差距主要是在热膨胀系数和粒度分布两个指标值上存在的不同，体现出产品品质差异[1]。造成这种品质差距出现的原因主要是针对生产制造工艺中所存在的生产难点而等造成的。结合石油系针状焦具体的生产工艺和方法内容来看，其核心生产技术主要是针对原料预处理水平。目前真正实现量产的企业只有山西宏特化工有限公司、中钢集团（鞍山）和锦州石化3个企业。相比之下，锦州石化公司的石油系针状焦生产制造体系是较为成熟的，装置加工能力水平不断提升，产出的相关成品在市场上也可以达到中高档水平，可以用于高功率或超高功率炼钢用电极。

三、國内关于石油系针状焦市场分析

（一）工业化进程的加快对针状焦的需求量每日愈增

我国是全球工业生产大国，这主要是我国产业结构模式所决定的。钢铁生产也是促进我国经济发展的重要产业之一。在这一背景下，我国对针状焦的需求每日愈增。但目前我国关于针状焦的技术研发水平以及生产产能与市场需求之间不相匹配。主要原因就是我国真正能生产出符合质量标准的石油系针状焦企业少之又少，生产产能不稳定，相关的技术研发工作就目前看来虽然在不断推进，但想满足高功率或超高功率石墨电极还有较大的差距，这就导致了我国关于石油系针状焦产品质量控制方面存在障碍。目前针状焦市场分为石油系针状焦和煤系针状焦，相比之下，石油系针状焦无论是在项目发展数量上还是在发展水平上，都略低与煤系针状焦，这也是阻碍我国石油系针状焦有效拓展的主要原因之一。而随着我国炼钢行业生产技术水平的不断提升，钢业生产制造对对超高功率石墨电极的需求不断增大。由此也彰显出，我国工业发展水平的不断提升以及工业化进程的加快，对针状焦的需求量会越来越大。

（二）针状焦市场价格浮动分析

针对我国当前工业发展水平和以及相关产业结构调整和产业内容等等进行分析，发现石油系针状焦相比煤系针状焦更适用于我国，这将进一步加剧了国内针状焦供需失衡的局面，目前为了解决石油系针状焦供需失衡局面，只能依赖进口。而从进口产品近几年价格浮动特点进行分析可以看出，进口的石油系针状焦产品从2014年开始价格就一直呈上升趋势。因此对于国内行业来说，供给缺口加大以及进口价格的不断上升，石油系针状焦将成为中国针状焦行业新的投资热点[2]。

四、我国石油针状焦研发和生产技术难点分析

（一）原料预处理难点分析

通过对石油系针状焦生产制造全过程进行分析可以看出，针对原料预处理方面，石油作为主要原料，因石油资源本身具有特殊性，原油需要通过地下开采，并且我国的石油原油在开采和加工过程中会使用各种催化剂，使得石油产品中会存在一定量的杂质，这种预处理方式对于石油系针状焦的生产会带来不利影响。此外，我国石油原因本身所含的成分大部分为脂肪烃，芳香烃含量低，这是我国现有石油资源特点所造成的。需要注意的是，优质石油系针状焦的生产对于原料的要求标准方面较为严格，对芳香烃的含量有着高比例的要求，并选择硫、氧、沥青质等含量低的石油来作为原料，要求硫质量分数低于0.3%，沥青质质量分数低于1.0%。但是就我国目前原有成分进行检测分析发现，我国加工的原油大部分属于高硫原油，缺少适合生产针状焦的芳香烃含量高的油，针对石油中的杂质去除有较大的技术难度;同时，我国目前研发和生产制造较为成熟的锦州石化针对石油系针状焦生产加工过程中要求使用适合生产针状焦的原料进行生产，原料不足和质量不稳定是制约针状焦质量稳定的主要因素之一[3]。山东益大新材料有限公司针对石油系针状焦生产装置，设计采取了原料预处理工艺的同时，采取了各种脱除固体颗粒物的方式方法，，除选择适合生产针状焦的重油外，并在焦化之前脱除原料当中的有害物质。

（二）石油系针状焦的延迟焦化过程存在的技术难点分析

针状焦的生产操作工序较为复杂，在具体加工过程中对环境温度变化和操作压力控制上有较高的要求，针对焦化的压力、时间、温度能否真正做到科学合理的控制，来使反应时间能够达到标准要求是针状焦生产焦化工艺的难点之一。同时，焦化工艺参数和以及具体操作标准能够做到更好的优化调整对整个针状焦生产优化和质量提升也能够起到重要作用。

1.规范加热炉的变温操作

采用加热炉进行变温操作主要针对的是针状焦生产过程中按照標准来进行规范操作使环境温度能够达到要求的参数。变温的过程其实就是为促进焦化反应能够在慢速、低温的环境下进行的同时延迟焦化反应，以达到芳烃缩合，保证分子的有序排列，以保证其在压力作用下能够定向、固化，促使状态稳定。整个石油系针状焦生产过程中加热炉是必不可少的一项工序操作，针对具体的温度范围变化参数来说也是有一定的要求和标准的，不能低于476℃下限，也不能超过上限500℃。同时也要注意的是，变温炉是一个大的设备设施，要关注每一塔针状焦质量的均匀性问题：每一焦化塔在进料过程当中，由于温度、压力、空塔气速等因素是变化的，所以焦化塔成焦后上、中、下质量是不均匀的。怎样有效地解决针状焦质量的均匀性问题，也是针状焦生产应该考虑的问题之一。

五、未来石油系针状焦发展方向分析

（一）促进国内石油系针状焦质量的不断提升

针状焦的技术和市场一直由美国、日本等垄断。目前国内针状焦实际生产中，还存在着质量不够稳定，焦炭强度低及粉焦多等问题。生产的针状焦虽然已批量用于高功率和超高功率石墨电极生产，还不能大批量用于大直径超高功率石墨电极生产。近几年我国对针状焦研发一直没有停止，产品质量将不断提高。山西宏特煤化工有限公司、中钢集团煤系针状焦，锦州石化公司油系针状焦装置均已达到4万～5万吨/年的规模，并能稳定运行，不断改进质量。

（二）国内对于石油系针状焦需求不断增长

钢铁工业的发展需要大量的超高功率电极和高功率电极。在这种背景下，用于超高功率电极和高功率电极生产的针状焦的需求快速增长，估计每年需25万吨左右。我国电炉钢产量比例不足10%，世界电炉钢平均产量已经达到30%。我国废钢量已经达到1.6亿吨。按现在状况从长远来看，电炉钢发展是必然的，针状焦供给不足将不可避免。因此要采取措施，增加原料来源，改进制造方法，以满足生产的需要。

（三）市场需求的扩大推动国内研发技术水平的提升

针状焦质量上的差距和需求上的增长要求加快我国针状焦的研发速度，在研制和生产针状焦时，研发人员越来越意识到针状焦生产的难度，不断加大研发力度，建设小试、中试装置获得实验数据指导生产。针状焦的加工技术正在不断进行改进，以满足日益增长的需求。从原料和制造方式上看，目前世界性石油紧缺及含硫量越来越高，制约油系针状焦的发展。油系针状焦新的原料预处理工业生产装置在山东益大新材料有限公建成投产，并生产出优良的针状焦原料，将有力提升油系针状焦质量和产量。

参考文献

[1]徐芹.针状焦行业情况及技术应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2020，No.302（09）：162-162

[2]牟宗平，付公燚.我国针状焦生产技术现状与发展方向述评[J].化工技术与开发，2019，048（009）：32-36.

[3]李双娟.针状焦的生产及发展前景分析[J].中氮肥，2019，000（003）：1-6.