گوگرد بالا در مقابل کم-کک نفتی سولفور: چگونه برای کاربردهای مختلف انتخاب کنیم؟

محتوای گوگرد کک نفتی شاخص اصلی برای اندازه گیری درجه کیفی و محدوده کاربرد آن است. طبق استانداردهای فعلی صنعت، کک نفتی با محتوای گوگرد کمتر از 1٪، کک گوگرد کم-کک (مرتبط با 1#، 2A)، با محتوای گوگرد بین 1٪ تا 3٪، کک گوگرد متوسط (مطابق با 2B، 2C، 3A، 3A، و بیشتر از 3ur3) نامیده می شود. به عنوان کک{14}}با گوگرد بالا طبقه بندی می شود. این طبقه بندی مستقیماً مقصد پایین دستی و قیمت بازار کک نفتی را تعیین می کند.

در کاربردهای عملی، استانداردهای طبقه بندی دقیق تری نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. طبق استاندارد کیفیت کک نفتی تاخیری چینی (ZBE44002-86)، کک خام به No. 1، No. 2 و No. 3 طبقه‌بندی می‌شود که هرکدام به کک A و B تقسیم می‌شوند. خیر. 1 یک کک دارای محتوای گوگرد بیش از 0.5٪، بدون. 1 کک B بیش از 0.8٪، نه{10}} یک کک بیش از 1.0٪، و No. 2 کک B بیش از 1.5٪ نیست. هرچه حرف زودتر و عدد کوچکتر باشد میزان گوگرد کمتر و کیفیت بهتری دارد.

شایان ذکر است که در حال حاضر استاندارد ملی برای کک نفتی با محتوای گوگرد 3 درصد یا بالاتر وجود ندارد. اگرچه استاندارد سازمانی که قبلاً توسط سینوپک صادر شده بود لغو شده است، اما همچنان در بازار کک{2}}با سولفور بالا استفاده می‌شود.

کک گوگرد کم-، با کیفیت برتر خود، به ماده اولیه ترجیحی برای محصولات-پر کربن تبدیل شده است، و نقشی بی‌بدیل در الکترودهای گرافیتی، مواد آند باتری لیتیوم- و آندهای پیش‌پخت{3}بالا دارد.

• الکترودهای گرافیتی

الکترودهای گرافیت یکی از مهمترین کاربردهای کک{0}}کم گوگرد است. ماده اولیه اصلی برای تولید الکترودهای گرافیتی کک نفتی است. می توان مقدار کمی کک پیچ را به الکترودهای گرافیتی با قدرت معمولی اضافه کرد، اما میزان گوگرد هم در کک نفتی و هم کک زمینی نمی تواند از 0.5 درصد تجاوز کند. برای تولید الکترودهای گرافیتی با-قدرت بالا یا فوق-قدرت-، کک سوزنی مورد نیاز است. محتوای گوگرد تأثیر بسیار مهمی بر عملکرد الکترودهای گرافیتی دارد-در طول فرآیند گرافیتی شدن{10}در دمای بالا، گوگرد نمی‌تواند به طور کامل آزاد شود. هنگامی که الکترود در معرض دمای بالاتر از 1500 درجه قرار می گیرد، گوگرد تجزیه می شود و باعث انبساط کریستال ها می شود. پس از خنک شدن، کریستال ها منقبض می شوند و منجر به ترک خوردن الکترود می شوند. این پدیده که به "انبساط گاز" معروف است، کیفیت و عملکرد الکترود گرافیتی را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.

الکترودهای گرافیتی بسیار{0}}با قدرت- نه تنها به مقاومت کم، بلکه به ضرایب انبساط حرارتی پایین، مقاومت اکسیداسیون خوب و مقاومت شوک حرارتی خوب پس از گرافیت شدن نیاز دارند. کک سوزنی با کارایی بالا برای تولید-الکترودهای گرافیتی با کیفیت بالا برای کوره‌های برقی با قدرت{{5} و فوق‌العاده{6}}قوی- استفاده می‌شود، در حالی که کک نفتی حاوی تقریباً 1٪ گوگرد عمدتاً در صنعت ذوب آلومینیوم برای تولید خمیر آند خودرو استفاده می‌شود.

• مواد آند باتری لیتیوم{0}}

در سال‌های اخیر، با رشد انفجاری وسایل نقلیه انرژی جدید و صنایع ذخیره‌سازی انرژی، استفاده از کک{0}}کم گوگرد در زمینه مواد آند باتری لیتیوم- به سرعت ظهور کرده است. کک گوگرد کم- دارای ضریب انبساط حرارتی کم، تخلخل کم، مقدار خاکستر و عناصر فلزی کم، رسانایی بالا است و به راحتی گرافیت می شود و آن را به یک ماده خام ایده آل برای تهیه مواد آند گرافیت مصنوعی تبدیل می کند.

در حال حاضر، کک نفتی موجود در بازار که در مقادیر زیاد استفاده می‌شود، همگی دارای-کک کم گوگرد است و عرضه کم-کک گوگرد کم منجر به هزینه‌های بالا می‌شود. در ساختار تقاضای کک{3}}کم گوگرد، آندهای باتری لیتیوم{{4} یون 29 درصد را تشکیل می‌دهند و تأثیر ازدحام- آن بر تقاضای مزارع سنتی به طور فزاینده‌ای برجسته می‌شود. شرکت‌های تولید مواد آند سرعت توسعه خود را حفظ می‌کنند و تقاضا برای کک{8}}کم گوگرد همچنان به خوبی رشد می‌کند.

• آندهای از قبل پخته-بالا

آندهای از پیش پخته اجزای کلیدی در سلول های الکترولیز آلومینیوم هستند، جریان را هدایت می کنند و در واکنش های الکتروشیمیایی شرکت می کنند و در تولید الکترولیز آلومینیوم بسیار مهم هستند. آندهای کم انتشار از کک نفتی با کنترل دقیق‌تر بر محتوای گوگرد و شاخص‌های عناصر کمیاب استفاده می‌کنند، که می‌تواند به طور موثری انتشار دی اکسید کربن را در عملیات الکترولیز آلومینیوم کاهش دهد و به حفظ انرژی و کاهش انتشار تحت اهداف "کربن دوگانه" صنعت الکترولیز آلومینیوم کمک کند. کک نفتی مورد استفاده برای آندهای از پیش پخته شده معمولاً به میزان گوگرد کمتر از 1.5٪ نیاز دارد.

• سایر برنامه‌های پیشرفته-

در زمینه تولیدکننده‌های کربن، صنعت ریخته‌گری معمولاً به محتوای گوگرد بسیار کم نیاز دارد، که اغلب از کک نفتی «نیمه-گرافیت‌شده» یا «کاملاً گرافیتی‌شده» با محتوای کربن ثابت بیش از 98 درصد و محتوای گوگرد زیر 0.05 درصد استفاده می‌کند. علاوه بر این، تولید محصولات گرافیتی با خلوص{4} بالا نیاز دارد که میزان خاکستر مواد خام تا حد ممکن کمتر باشد (مثلاً زیر 0.15%).

اگرچه کک{0}}گوگردی بالا دارای محتوای گوگرد بالاتری است، اما از نظر هزینه و مقیاس تولید به طور قابل توجهی رقابتی است و همچنان نقش مهمی در زمینه های کاربردی خاص دارد.

• آندهای از پیش پخته شده

با توسعه سریع صنعت آلومینیوم الکترولیتی، استفاده از کک{0}}با گوگرد بالا در تولید آندهای از پیش پخته شده برای آلومینیوم روند رو به افزایشی را نشان می‌دهد. به دلیل عرضه کم-کک گوگرد کم، بسیاری از کارخانه‌های کربن مجبور به استفاده از کک نفتی با-سولفور بالا شده‌اند که منجر به افزایش محتوای گوگرد بلوک‌های کربنی آند از پیش پخته شده می‌شود که به نوبه خود فرآیند الکترولیز آلومینیوم را در معرض خطر فراتر رفتن از استانداردهای انتشار دی اکسید گوگرد قرار می‌دهد.

در سطح فنی، استفاده از کک نفتی مخلوط با محتویات مختلف گوگرد به وسیله ای مهم برای تولیدکنندگان آند آلومینیوم برای متعادل کردن کیفیت آند، مصرف آند و عملکرد محیطی تبدیل شده است. از طریق یک فرآیند اختلاط معقول، می‌توان ضمن کنترل هزینه‌ها، الزامات محیطی را برآورده کرد.

• در بخش سوخت،

کک{0}}پر گوگرد به طور سنتی به طور گسترده به عنوان سوخت در کارخانه های سیمان و نیروگاه ها استفاده می شود. با این حال، با سیاست‌های سخت‌گیرانه‌تر زیست‌محیطی، استفاده از کک{2}}با سولفور بالا به‌عنوان سوخت با محدودیت‌های قابل توجهی مواجه است. "برنامه اقدام صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن" به صراحت تصریح می کند که کک{4}}با گوگرد بالا نمی تواند به عنوان سوخت استفاده شود. با توجه به سیاست‌های کاهش انتشار کربن، کک-گوگرد بالا در کاربردهایی مانند تولید سوخت و شیشه با فشار جایگزینی مواجه است.

• تلاش های جدید در مواد آند باتری لیتیوم{0} یون

اگرچه کک{0}}کم گوگرد همچنان انتخاب اصلی برای آندهای باتری لیتیوم{{1} یون است، کک-گوگرد بالا، با مزیت‌های هزینه آن در مواد خام ارزان‌تر و حجم تولید بالاتر، بسیاری از تولیدکنندگان گرافیت را برای کشف کاربرد آن در زمینه مواد آند جذب می‌کند. با این حال، محتوای بیش از حد گوگرد در کک-گوگردی بالا منجر به یک سری مشکلات می‌شود: در حین گرافیت‌سازی، گوگرد به شکل گازی خارج می‌شود، تخلخل گرافیت و سطح ویژه افزایش می‌یابد. به طور همزمان، گوگرد از رشد مداوم گرافیت جلوگیری می کند، باعث انقباض کریستال ها، کاهش ناهمسانگردی گرافیت و در نتیجه کاهش قابل توجهی در تراکم تراکم، ظرفیت و راندمان کولمبی اولیه می شود. در حال حاضر، صنعت در حال توسعه فن آوری هایی مانند مواد آند گرافیت کامپوزیت است و تلاش می کند از طریق فرمولاسیون مواد خام و بهینه سازی فرآیند بر محدودیت های ذاتی کک{6} با گوگرد بالا غلبه کند.

• تولید مواد شیمیایی

کک خام معمولی با گوگرد بالا-را می توان در تولیدات شیمیایی، مانند ساخت کاربید کلسیم و کاربید سیلیکون، یا به عنوان سوخت در ریخته گری فلز و تولید شیشه استفاده کرد.

بر اساس تحلیل فوق، انتخاب کک نفتی برای سناریوهای کاربردی مختلف را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

الکترودهای گرافیتی: الکترودهای گرافیتی توان معمولی به محتوای گوگرد کک نفتی بیش از 0.5٪ نیاز دارند. الکترودهای گرافیتی با-قدرت بالا و-قدرت-با قدرت بالا، نیاز به کک سوزنی دارند، حتی الزامات سخت گیرانه تری برای محتوای گوگرد.

مواد آند باتری لیتیوم{0}}: در حال حاضر، مواد تجاری اصلی -کک گوگرد کم (محتوای گوگرد کمتر از 1%) است و مواد آند با کیفیت- دارای کنترل بسیار دقیق محتوای گوگرد هستند.

آندهای از پیش پخته شده: میزان گوگرد معمولاً باید کمتر از 1.5٪ باشد. آندهای با انتشار کم-حتی الزامات سخت گیرانه تری دارند و باید استانداردهای زیست محیطی را تحت هدف "کربن دوگانه" برآورده کنند.

کربن سازها: کربن‌سازهای درجه-ریخته‌گری به محتوای گوگرد بسیار کم (کمتر یا مساوی ۰.۰۵%) نیاز دارند که استفاده از کک نفتی «نیمه-گرافیت‌شده» یا «کاملاً گرافیتی‌شده» را ضروری می‌سازد.

تولید مواد شیمیایی و سوخت: کک خام معمولی با گوگرد بالا-را می توان در تولید مواد شیمیایی استفاده کرد، اما استفاده از آن به عنوان سوخت کاملاً محدود است.

هنگام انتخاب کک نفتی، علاوه بر محتوای گوگرد به عنوان شاخص اصلی، عواملی مانند محتوای خاکستر، چگالی واقعی، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مورفولوژی باید به طور جامع در نظر گرفته شوند. محتوای خاکستر مانع تبلور می شود و بر عملکرد محصول تأثیر می گذارد. چگالی واقعی نشان دهنده درجه بلورینگی است. و مورفولوژی کاربرد کک نفتی را در کاربردهای خاص تعیین می کند. اجماع صنعت این است: استفاده مورد نظر انتخاب درجه را تعیین می‌کند-برای آندهای آلومینیومی الکترولیتی یا محصولات گرافیت{3}بالا، کک درجه A ترجیح داده می‌شود. برای محصولات یا سوخت کم کربن، درجه B و زیر را می توان انتخاب کرد.

در پس زمینه پیشرفت مستمر اهداف "کربن دوگانه" و توسعه سریع صنعت انرژی جدید، موقعیت‌های بازار کک-کم گوگرد و-کک گوگرد بالا در حال تعدیل‌های عمیق هستند. کک{3}}کم گوگرد، با نقش بی بدیل خود در کاربردهای بالا-، به طور مداوم در حال افزایش تقاضا است. در حالی که کک{5}}با سولفور بالا با محدودیت‌های زیست‌محیطی فزاینده‌ای مواجه است و نیاز فوری به پیشرفت‌هایی در ارتقای فناوری و گسترش کاربرد دارد. برای دست اندرکاران صنعت، درک دقیق الزامات کیفی کک نفتی برای سناریوهای کاربردی مختلف و تصمیم گیری علمی بر اساس الگوهای عرضه و تقاضا در بازار و روند قیمت، کلیدی برای کسب مزیت در بازار متمایز فزاینده کک نفتی خواهد بود.