Coque de petróleo con alto contenido de azufre o con bajo contenido de azufre: ¿cómo elegir para diferentes aplicaciones?

El contenido de azufre del coque de petróleo es el indicador principal para medir su grado de calidad y rango de aplicación. Según los estándares actuales de la industria, el coque de petróleo con un contenido de azufre inferior al 1% se denomina coque de bajo-azufre (correspondiente a 1#, 2A), con un contenido de azufre entre 1% y 3% se denomina coque de azufre medio- (correspondiente a 2B, 2C, 3A, 3B, 3C), y con un contenido de azufre superior al 3% se clasifica como coque de alto-azufre. coca. Esta clasificación determina directamente el destino final y el precio de mercado del coque de petróleo.

En aplicaciones prácticas, también se utilizan ampliamente estándares de clasificación más refinados. Según la norma china de calidad del coque de petróleo retardado (ZBE44002-86), el coque en bruto se clasifica en No. 1, No. 2 y No. 3, cada uno de los cuales se divide en coque A y coque B. El coque No. 1A tiene un contenido de azufre no superior al 0,5%, el coque No. 1B no más del 0,8%, el coque No. 2A no más del 1,0% y el coque No. 2B no más del 1,5%. Cuanto más temprana sea la letra y menor el número, menor será el contenido de azufre y mejor será la calidad.

Vale la pena señalar que actualmente no existe una norma nacional para el coque de petróleo con un contenido de azufre del 3% o superior. Aunque el estándar empresarial emitido anteriormente por Sinopec ha sido abolido, todavía se utiliza en el mercado del coque con alto-azufre.

El coque con bajo contenido de azufre-, con su calidad superior, se ha convertido en la materia prima preferida para productos de carbono de alta-extremidad, desempeñando un papel irremplazable en electrodos de grafito, materiales de ánodos de baterías de iones de litio-y ánodos precocidos de alta-extremidad.

• Electrodos de grafito

Los electrodos de grafito son una de las aplicaciones más importantes del coque con bajo contenido de azufre-. La principal materia prima para la producción de electrodos de grafito es el coque de petróleo. Se puede agregar una pequeña cantidad de coque de brea a los electrodos de grafito de potencia ordinarios, pero el contenido de azufre tanto del coque de petróleo como del coque de brea no puede exceder el 0,5%. Para la producción de electrodos de grafito de alta-potencia o ultra-alta-potencia, se requiere coque de aguja. El contenido de azufre tiene un impacto particularmente crítico en el rendimiento de los electrodos de grafito.-Durante el proceso de grafitización a alta-temperatura, el azufre no se puede liberar por completo. Cuando el electrodo se expone a temperaturas superiores a 1500 grados, el azufre se descompone y hace que los cristales se expandan. Al enfriarse, los cristales se contraen, lo que provoca el agrietamiento de los electrodos. Este fenómeno, conocido como "expansión del gas", afecta gravemente la calidad y el rendimiento del electrodo de grafito.

Los electrodos de grafito de potencia ultra-alta-no solo requieren baja resistividad sino también bajos coeficientes de expansión térmica, buena resistencia a la oxidación y buena resistencia al choque térmico después de la grafitización. El coque de aguja de alto-rendimiento se utiliza para producir electrodos de grafito de alta-calidad para hornos eléctricos de alta-potencia y ultra-alta-potencia, mientras que el coque de petróleo que contiene aproximadamente un 1 % de azufre se utiliza principalmente en la industria de fundición de aluminio para la producción de pasta de ánodo o ánodos de carbono.

• Materiales del ánodo de la batería de iones de litio-

En los últimos años, con el crecimiento explosivo de los vehículos de nueva energía y las industrias de almacenamiento de energía, ha surgido rápidamente la aplicación de coque con bajo contenido de azufre en el campo de los materiales de ánodos de baterías de iones de litio. El coque con bajo contenido de azufre-tiene un bajo coeficiente de expansión térmica, baja porosidad, bajo contenido de cenizas y elementos metálicos, alta conductividad y se grafitiza fácilmente, lo que lo convierte en una materia prima ideal para preparar materiales de ánodos de grafito artificial.

Actualmente, el coque de petróleo disponible comercialmente que se utiliza en grandes cantidades es coque con bajo-azufre, y la escasa oferta de coque con bajo-azufre genera altos costos. En la estructura de la demanda de coque con bajo contenido de azufre-, los ánodos de baterías de iones de litio- representan el 29%, y su efecto de desplazamiento-sobre la demanda de los campos tradicionales se está volviendo cada vez más prominente. Las empresas de materiales anódicos mantienen su ritmo de expansión y la demanda de coque bajo-azufre sigue creciendo a buen ritmo.

• Ánodos precocidos de alta-gama

Los ánodos precocidos son componentes clave en las celdas de electrólisis de aluminio, conducen corriente y participan en reacciones electroquímicas, y son cruciales en la producción de electrólisis de aluminio. Los ánodos de bajas-emisiones utilizan coque de petróleo con un control más estricto sobre el contenido de azufre y los indicadores de oligoelementos, lo que puede reducir eficazmente las emisiones de dióxido de carbono en las operaciones de electrólisis de aluminio, contribuyendo a la conservación de energía y la reducción de emisiones según los objetivos de "carbono dual" de la industria de la electrólisis de aluminio. El coque de petróleo utilizado para los ánodos precocidos normalmente requiere un contenido de azufre inferior al 1,5%.

• Otras aplicaciones-de gama alta

En el campo de los generadores de carbono, la industria de la fundición normalmente requiere un contenido de azufre extremadamente bajo, y a menudo utiliza coque de petróleo "semi{0}}grafitizado" o "completamente grafitizado" con un contenido de carbono fijo superior al 98 % y un contenido de azufre inferior al 0,05 %. Además, la producción de productos de grafito de alta-pureza requiere que el contenido de cenizas de la materia prima sea lo más bajo posible (por ejemplo, inferior al 0,15%).

Aunque el coque con alto contenido de azufre-tiene un mayor contenido de azufre, es significativamente competitivo en términos de costo y escala de producción, y aún desempeña un papel importante en áreas de aplicación específicas.

• Ánodos precocidos

Con el rápido desarrollo de la industria del aluminio electrolítico, el uso de coque con alto contenido de azufre-en la producción de ánodos precocidos para aluminio está mostrando una tendencia creciente. Debido a la escasez de suministro de coque con bajo contenido de azufre-, muchas plantas de carbono han tenido que utilizar coque de petróleo con alto contenido de azufre-, lo que ha provocado un aumento en el contenido de azufre de los bloques de carbono de ánodo precocidos, lo que a su vez expone el proceso de electrólisis del aluminio al riesgo de exceder los estándares de emisión de dióxido de azufre.

A nivel técnico, el uso de coque de petróleo mezclado con diferentes contenidos de azufre se ha convertido en un medio importante para que los fabricantes de ánodos de aluminio equilibren la calidad de los ánodos, su consumo y su desempeño ambiental. A través de un proceso de mezcla razonable, se pueden cumplir los requisitos medioambientales y al mismo tiempo controlar los costes.

• En el sector de los combustibles,

El coque con alto contenido de azufre se ha utilizado tradicionalmente como combustible en plantas de cemento y centrales eléctricas. Sin embargo, con políticas ambientales cada vez más estrictas, la aplicación de coque con alto contenido de azufre-como combustible enfrenta restricciones significativas. El "Plan de acción de conservación de energía y reducción de carbono" estipula explícitamente que el coque con alto contenido de azufre-no puede utilizarse como combustible. Impulsado por políticas de reducción de emisiones de carbono, el coque con alto contenido de azufre-enfrenta presiones de sustitución en aplicaciones como la fabricación de combustible y vidrio.

• Nuevos intentos en materiales de ánodo de batería de iones de litio-

Aunque el coque con bajo-azufre sigue siendo la opción principal para los ánodos de baterías de-iones de litio, el coque con alto-azufre, con sus ventajas de costos de materias primas más baratas y un mayor volumen de producción, está atrayendo a muchos fabricantes de grafito a explorar su aplicación en el campo de los materiales de ánodo. Sin embargo, un contenido excesivamente alto de azufre en el coque con alto contenido de azufre-lleva a una serie de problemas: durante la grafitización, el azufre se escapa en forma gaseosa, aumentando la porosidad del grafito y la superficie específica; Al mismo tiempo, el azufre dificulta el crecimiento continuo del grafito, lo que hace que los cristales se encojan, lo que reduce la anisotropía del grafito y produce una disminución significativa en la densidad de compactación, la capacidad y la eficiencia coulómbica inicial. Actualmente, la industria está desarrollando tecnologías como materiales compuestos de ánodo de grafito, intentando superar las limitaciones inherentes del coque con alto contenido de azufre-mediante la formulación de materias primas y la optimización de procesos.

• Producción química

El coque crudo ordinario con alto contenido de azufre se puede utilizar en la producción química, como la fabricación de carburo de calcio y carburo de silicio, o como combustible en la fundición de metales y la fabricación de vidrio.

Con base en el análisis anterior, la selección de coque de petróleo para diferentes escenarios de aplicación se puede resumir de la siguiente manera:

Electrodos de grafito: Los electrodos de grafito de potencia ordinaria requieren un contenido de azufre de coque de petróleo que no exceda el 0,5%; Los electrodos de grafito de alta-potencia y ultra-alta-potencia requieren coque de aguja, con requisitos de contenido de azufre aún más estrictos.

Materiales del ánodo de la batería de iones de litio-: Actualmente, el material comercial principal es el coque con bajo-azufre (contenido de azufre inferior al 1%), y los materiales de ánodo de alta-calidad tienen un control extremadamente estricto del contenido de azufre.

Ánodos precocidos: Normalmente se requiere que el contenido de azufre sea inferior al 1,5 %; Los ánodos de bajas-emisiones tienen requisitos aún más estrictos y deben cumplir con los estándares ambientales bajo el objetivo de "carbono dual".

Carbonizadores: Los carbonizadores de grado-de fundición requieren un contenido de azufre extremadamente bajo (menor o igual al 0,05%), lo que requiere el uso de coque de petróleo "semi-grafitizado" o "completamente grafitizado".

Producción química y combustible: el coque crudo ordinario con alto-azufre se puede utilizar en la producción química, pero su uso como combustible está estrictamente limitado.

Al seleccionar coque de petróleo, además del contenido de azufre como indicador principal, se deben considerar exhaustivamente factores como el contenido de cenizas, la densidad real, la resistencia al choque térmico y la morfología. El contenido de cenizas dificulta la cristalización y afecta el rendimiento del producto; la densidad verdadera refleja el grado de cristalinidad; y la morfología determina la aplicabilidad del coque de petróleo en aplicaciones específicas. El consenso de la industria es: el uso previsto determina la selección del grado-para ánodos de aluminio electrolítico o productos de grafito-de alta gama, se prefiere el coque de grado A; para productos o combustibles con bajo contenido de carbono-se puede seleccionar Grado B e inferiores.

En el contexto del avance continuo de los objetivos de "carbono dual" y el rápido desarrollo de la nueva industria energética, las posiciones de mercado del coque con bajo-azufre y alto-azufre están experimentando profundos ajustes. El coque con bajo contenido de azufre-, con su papel irremplazable en aplicaciones de alto nivel-, está experimentando una demanda en continuo aumento; mientras que el coque con alto-azufre enfrenta limitaciones ambientales cada vez más estrictas y necesita urgentemente avances en actualizaciones tecnológicas y expansión de aplicaciones. Para los profesionales de la industria, comprender con precisión los requisitos de calidad del coque de petróleo para diferentes escenarios de aplicación y tomar decisiones científicas basadas en los patrones de oferta y demanda del mercado y las tendencias de precios será clave para obtener una ventaja en el mercado cada vez más diferenciado del coque de petróleo.