CNOOC（青島）重質油処理エンジニアリング技術研究センター株式会社
設備保守技術、2021年第32号
要約：中国の科学技術の継続的な発展は、社会各分野の発展を促進し、同時に経済力と国力全体を効果的に高めました。ニードルコークスは、回路製鋼プロセスの重要な部分として、主にグラファイト電極の製造に使用されます。リチウム電池製品の製造、原子力産業、航空分野で重要な役割を果たしています。科学技術の背景の促進に伴い、電気炉製鋼技術の継続的な最適化と改善が推進され、ニードルコークスの研究開発と生産プロセスにおける対応する基準と要求が絶えず更新され、社会の生産発展の要件を満たしています。生産プロセスで使用される原料の違いにより、ニードルコークスは石油系と石炭系に分けられます。具体的な応用結果によると、石油系ニードルコークスは石炭系よりも化学活性が強いことがわかります。本稿では、石油針焦点市場の現状と関連技術の研究・生産プロセスにおける問題点を研究し、石油針焦点の生産開発における困難と関連する技術的困難を分析した。
I. はじめに
ニードルコークスは黒鉛電極の生産において重要な役割を果たしている。現在の発展状況から見ると、米国や日本などの海外先進国はニードルコークスの研究開発と生産に早くから着手しており、関連技術の応用も成熟傾向にあり、石油ニードルコークスの中核製造技術を習得している。それに比べて、石油焦点におけるニードルコークスの自主的な研究開発は遅れて始まった。しかし、我が国の市場経済の継続的な発展、産業各分野の総合的な拡大の促進に伴い、近年、石油焦点におけるニードルコークスの研究開発は飛躍的な進歩を遂げ、工業生産を実現している。しかし、輸入品と比較すると、品質と使用効果にはまだいくつかの差がある。そのため、石油システムの現在の市場発展状況と技術的困難を明らかにする必要がある。
II. 石油ニードルコークス技術の応用の紹介と分析
（１）国内外の石油ニードルコークスの開発現状分析
石油ニードルコークス技術は1950年代にアメリカで誕生しました。しかし、我が国は公式に
石油ニードリングコークスの技術と製造に関する研究は、1980年代初めに始まりました。国の技術研究開発政策の支援を受けて、中国の研究機関は石油ニードリングコークスに関するさまざまな試験を実施し、さまざまな試験方法を絶えず模索・研究してきました。また、1990年代には、我が国はニードルに焦点を当てた石油システムの製造に関する多くの実験研究を完了し、関連する特許技術を申請しました。近年、国の関連政策の支援を受けて、多くの国内科学院と関連企業が研究開発に投資し、業界内の生産製造の発展を促進してきました。石油ニードリングコークス技術の研究開発レベルも継続的に向上しています。このような現象の主な理由は、石油ニードリングコークスに対する国内の需要が大きいことです。しかし、国内の研究開発と製造は市場の需要を満たすことができず、国内市場の大部分は輸入品で占められています。現在の発展状況を見ると、石油針焦点技術の研究開発と製造に対する注目度は高まっているものの、技術研究開発のレベルという面では、関連技術の研究開発を阻害するいくつかの困難があり、我が国と先進国との間に大きな格差が生じています。
（2）国内石油ニードルコークス企業の技術応用分析
国内外の製品品質と応用効果の分析に基づくと、石油ニードルコークスの品質の差は、主に熱膨張係数と粒度分布という2つの指標の差によるものであり、製品品質の差を反映していることがわかる[1]。 この品質格差は、主に製造工程における生産上の難しさによって引き起こされる。 石油ニードルコークスの具体的な製造工程と方法の内容と相まって、その中核となる生産技術は主に原料の前処理レベルに集中している。 現在、量産を実現しているのは山西紅徳化工有限公司、中鋼（鞍山）、錦州石油化工のみである。 これに対し、錦州石油化工公司の石油ニードルコークスの生産製造システムは比較的成熟しており、装置の処理能力は継続的に向上しており、生産される関連製品は市場で中高級レベルに達しており、高出力または超高出力製鋼電極に使用できる。
国内石油ニードルコークス市場の分析
（１）工業化の加速に伴い、ニードルコークスの需要は日々増加している。
我が国は世界でも有数の工業生産国ですが、それは主に我が国の産業構造の様式によって決まります。
鉄鋼生産は我が国経済の発展を促進する重要な産業の一つです。こうした背景から、ニードルコークスの需要は日々高まっています。しかし現在、我が国の技術研究開発レベルと生産能力は市場の需要に追いついていません。その主な原因は、実際に品質基準を満たす石油ニードルコークスを生産できる企業が少なく、生産能力が不安定なことです。現在、関連技術の研究開発作業は進んでいるものの、高出力または超高出力の黒鉛電極の要件を満たすには大きなギャップがあり、石油ニードルコークス製品の品質管理に支障をきたしています。現在、ニードルコークス市場は石油ニードルコークスと石炭ニードルコークスに分かれています。一方、石油ニードルコークスは、プロジェクト開発量または開発レベルにおいて石炭ニードルコークスをわずかに下回っており、これも中国の石油ニードルコークスの有効な拡大を妨げる主な原因の一つとなっています。しかし、鉄鋼業界の生産技術レベルの継続的な向上に伴い、超高出力黒鉛電極に対する鉄鋼生産および製造需要は増加しています。これは、産業発展レベルの継続的な向上と工業化プロセスの加速に伴い、ニードルコークスの需要がますます大きくなることを示しています。
（２）ニードルコークス市場の変動価格分析
我が国の現在の産業発展レベルと産業構造及び産業含有量の調整により、石油系ニードルコークスは石炭系ニードルコークスより我が国に適していることが判明しており、これは国内のニードルコークスの需給不均衡状況をさらに悪化させ、石油系統の需給不均衡状況を解決するためには輸入に頼るしかない。近年の輸入品の価格変動特性の分析から、輸入石油ニードルコークス製品の価格は2014年以来上昇傾向にあることがわかる。そのため、国内産業にとって、供給ギャップの拡大と輸入価格の上昇により、石油ニードルコークスは中国のニードルコークス産業における新たな投資ホットスポットとなるだろう[2]。
4、私たちのオイルニードルの焦点の研究開発と生産技術の難しさの分析
（１）原材料前処理の難しさの分析
石油ニードルコークスの生産・製造プロセス全体を分析すると、原料の前処理において石油が主な原料となっていることがわかります。石油資源の特殊性から、原油は地下から採掘する必要があり、我が国の石油原油は採掘・加工の過程で様々な触媒を使用しているため、石油製品に一定量の不純物が含まれています。この前処理方法は、石油ニードルコークスの生産に悪影響を及ぼします。また、石油自体の成分は主に脂肪族炭化水素であり、芳香族炭化水素の含有量は低く、これは既存の石油資源の特性によるものです。高品質の石油系ニードルコークスの生産には、原料に対する厳しい要求があり、芳香族炭化水素の含有量が高く、低硫黄、酸素、アスファルテンなどの石油を原料として選び、硫黄の質量分率は0.3％未満、アスファルテンの質量分率は1.0％未満であることが要求されることに注意する必要があります。 しかし、元の成分の検出と分析に基づくと、我が国で処理される原油の大部分は高硫黄原油に属し、芳香族炭化水素含有量の高いニードルコークスの製造に適した油が不足していることがわかりました。油中の不純物を取り除くのは大きな技術的困難です。 一方、現在、研究開発と製造においてより成熟している錦州石油化工は、石油系ニードルコークスの製造と加工の過程で、ニードルコークスの製造に適した原料を必要としています。原料不足と品質の不安定さは、ニードルコークスの品質安定性を制限する主な要因の一つである[3]。山東イーダ新材料有限公司は、石油ニードルコークスの製造ユニットの原料前処理を設計・採用した。
同時に、固形粒子状物質を除去するための様々な手法が採用されました。ニードルコークスの製造に適した重質油を選定するとともに、コークス化前に原料中の有害物質を除去しました。
（２）石油ニードルコークスの遅延コーキングプロセスにおける技術的困難性の分析
ニードルコークスの製造工程は比較的複雑であり、具体的な処理工程における環境温度変化や操作圧力の制御に対する要求は高い。ニードルコークス製造におけるコークス化工程の難しさの一つは、コークスの圧力、時間、温度を科学的かつ合理的に制御し、反応時間を標準要求を満たすことができるかどうかである。同時に、コークス化工程パラメータと具体的な操作基準をより適切に最適化・調整することも、ニードルコークス製造全体の最適化と品質向上に重要な役割を果たす。
加熱炉を用いて温度変更操作を行う主な目的は、ニードルコークスの製造工程において標準に従って標準操作を行い、周囲温度が必要なパラメータに達するようにすることです。実際には、温度変更のプロセスはコークス化反応を促進するためのものであり、コークス化反応を遅らせながらゆっくりとした低温環境で実行することで、芳香族の凝縮を実現し、分子の秩序ある配列を確保し、圧力の作用下で配向して固化できるようにし、状態の安定性を促進します。加熱炉は石油ニードルコークスの全製造プロセスにおいて不可欠な操作であり、特定の温度範囲パラメータには一定の要件と標準があり、下限は476℃を下回ってはならず、上限は500℃を超えてはなりません。同時に、可変温度炉は大規模な設備であるため、各塔のニードルコークスの品質均一性にも注意を払う必要があります。各塔への供給工程では、温度、圧力、風速などの要因によって変化するため、供給後のコークス塔の品質は不均一になり、中程度または低品質になります。ニードルコークスの品質均一性の問題をいかに効果的に解決するかも、ニードルコークスの製造において考慮すべき課題の一つです。
5.石油ニードルコークスの今後の発展方向の分析
（a）国内石油系ニードルコークスの品質の継続的な改善を推進する
ニードルフォーカスの技術と市場は、米国と日本が主導権を握っています。現在、中国におけるニードルコークスの実際の生産においては、品質が不安定、コークス強度が低い、粉コークスが多いなどの問題が依然として残っています。生産されたニードルコークスは、高出力および超高出力黒鉛電極の大量生産に使用されていますが、大径の超高出力黒鉛電極の大量生産には使用できません。近年、当社のニードルフォーカスの研究開発は止まらず、製品の品質は向上し続けています。山西紅徳石炭化工有限公司、中鋼炭鉱ニードルコークス、錦州石油化工有限公司の石油シリーズニードルコークスユニットは4万～5万トン/年の規模に達しており、安定的に稼働し、品質を継続的に向上させています。
（２）石油ニードルコークスの国内需要は引き続き増加している
鉄鋼業の発展には、大量の超高出力電極と高出力電極が必要です。このような状況下で、超高出力電極と高出力電極生産用のニードルコークスの需要は急速に増加しており、年間約25万トンと推定されています。中国の電炉鋼の生産量は10％未満ですが、世界の平均電炉鋼生産量は30％に達しています。我が国の鉄スクラップは1億6000万トンに達しています。現状から判断すると、長期的には電炉鋼の発展は避けられず、ニードルコークスの供給不足は避けられません。そのため、生産ニーズを満たすために、原料源の増加と製造方法の改善のための対策を講じる必要があります。
（３）市場需要の拡大は国内の研究開発技術レベルの向上を促進する
ニードルスコーチの品質格差と需要増加は、ニードルスコーチの発展を加速させることを要求しています。ニードルスコーチの開発と生産の過程で、研究者はニードルスコーチの生産の難しさをますます認識するようになり、研究努力を増やし、生産を導くための実験データを得るため、小型パイロットテスト施設を建設しました。ニードルコークスの加工技術は、高まる需要に応えるため、絶えず改善されています。原料と製造方法の面から見ると、世界的な石油不足と硫黄含有量の増加は、石油系ニードルコークスの発展を制限しています。山東イーダ新材料有限公司では、石油系ニードルコークスの原料前処理産業生産施設を新たに建設し、稼働させました。これにより、優れた石油系ニードルコークスの原料が生産され、石油系ニードルコークスの品質と生産量を効果的に向上させます。
投稿日時: 2022年12月7日