Графиттелген мұнай коксының соңғы сапасын қамтамасыз ету үшін өндіріс процесінде қандай негізгі параметрлерді қатаң бақылау қажет?

Графиттелген мұнай коксын өндіру процесінде соңғы өнімнің сапасын қамтамасыз ету үшін шикізатты таңдаудан бастап, алдын ала өңдеуден бастап, графиттеу процесінен кейінгі өңдеуге дейінгі келесі негізгі параметрлерді қатаң бақылау қажет:

I. Шикізатты таңдау және алдын ала өңдеу

Күкірт құрамы

• Бақылау стандарты: Шикі мұнай коксының күкірт мөлшері ≤0,5% болуы керек. Жоғары күкіртті кокс графиттеу кезінде газдың кеңеюіне әкеліп соғуы мүмкін, бұл өнімнің жарылуына әкеледі.
• Әсері: Күкірт мөлшерінің әрбір 0,1%-ға төмендеуі өнімнің жарылу жылдамдығын 15%-20%-ға төмендетеді және кедергіні 5%-8%-ға төмендетеді.

Күл құрамы

• Бақылау стандарты: Күл мөлшері ≤0,3% болуы керек, бастапқы қоспалар темір, кремний және кальций сияқты металл оксидтері болуы керек.
• Әсері: Күл мөлшерінің әрбір 0,1%-ға артуы өнімнің кедергісін 10%-15%-ға арттырады және механикалық беріктікті 8%-10%-ға төмендетеді.

Бөлшектердің өлшемінің таралуы

• Бақылау стандарты: Түйіршікті кокс ≥80%, ал ұнтақ кокс (бөлшектердің өлшемі <0,5 мм) ≤20% болуы керек.
• Әсері: Ұнтақталған кокаиннің шамадан тыс көп болуы күйдіру кезінде жабысып қалуына әкелуі мүмкін, бұл ұшпа заттардың жойылуына әсер етеді; түйіршікті кокаиннің біркелкілігінің жақсаруы графиттеу энергиясын тұтынуды 5%-10%-ға төмендетеді.

Кальцийлеу процесі

• Температура: 1200-1400°C, 8-12 сағат.
• Функциясы: Ұшқыш заттарды кетіреді (8%-15%-дан <1%-ға дейін) және шынайы тығыздықты арттырады (1,9 г/см³-ден ≥2,05 г/см³-ге дейін).
• Бақылау нүктесі: Күйдіруден кейінгі шынайы тығыздық ≥2,08 г/см³ болуы керек; әйтпесе, графиттеу қиындығы артады және кедергісі артады.

II. Графиттеу процесі

Температураны бақылау

• Негізгі параметр: 2800-3000°C, 48-72 сағат бойы ұсталады.
• Әсері:
  • Температураның әрбір 100°C жоғарылауы кристалдықты 5%-8%-ға арттырады және кедергіні 3%-5%-ға төмендетеді.
  • Температураның жеткіліксіздігі (<2700°C) өнімнің кедергісі >15 мкОм·м болатын аморфты көміртегі қалдығына әкеледі; шамадан тыс температура (>3100°C) көміртегі құрылымының бұзылуына әкелуі мүмкін.

Температураның біркелкілігі

• Басқару стандарты: Пештің өзегі мен шеті арасындағы температура айырмашылығы ≤150°C, термопара аралығы ≤30 см.
• Әсері: Температура айырмашылығының әрбір 50°C жоғарылауы жергілікті кедергінің өзгеруін 10%-15%-ға арттырады және өнім өнімділігін 5%-8%-ға төмендетеді.

Қыздыру жылдамдығы

• Басқару стандарты:
  • 25-800°C сатысы: ≤3°C/сағ (термиялық кернеудің жарылуын болдырмау үшін).
  • 800-1250°C сатысы: ≤5°C/сағ (реттелген көміртек құрылымының түзілуін ынталандыру үшін).
• Әсері: Шамадан тыс қыздыру жылдамдығы өнім көлемінің 15%-дан асып кетуіне әкеліп соғады, бұл жарықшақтардың пайда болуына әкеледі.

Қорғаныс атмосферасы

• Басқару стандарты: азот ағынының жылдамдығы 0,8-1,2 м³/сағ немесе аргон/вакуумдық ортаны пайдалану.
• Функциясы: Тотығудың алдын алу және қоспа мөлшерін азайту (мысалы, оттегі мөлшері 0,5%-дан <0,1%-ға дейін төмендейді).

III. Емдеуден кейінгі және тазарту

Салқындату жылдамдығы

• Басқару стандарты: Графиттеуден кейін баяу салқындату жылдамдығы ≤20°C/сағ.
• Әсері: Жылдам салқындату қалдық термиялық кернеуді тудырады, бұл өнімнің термиялық соққыға төзімділігін 30%-50%-ға төмендетеді.

Ұсақтау және сүзу

• Бақылау стандарты: D50 бөлшектерінің өлшемі 10-20 мкм аралығында бақыланады, беткі жабынның (мысалы, шайыр немесе химиялық будың тұндырылуы) қалыңдығының біркелкілігі ≤5%.
• Функциясы: Бөлшектердің морфологиясын оңтайландырады және өнімнің көлемдік тығыздығын арттырады (0,8 г/см³-ден ≥1,2 г/см³-ге дейін).

Тазартуды емдеу

• Галогенді тазарту: Cl₂ газы 1900-2300°C температурада 24 сағат бойы әрекеттеседі, бұл қоспаның мөлшерін ≤50 ppm дейін төмендетеді.
• Вакуумдық тазарту: 10⁻³ Па вакуумда 50 сағат бойы ұсталады, жалпы қоспа мөлшері ≤10 ppm құрайды (жоғары деңгейлі қолданбалар үшін).

IV. Негізгі бақылау нүктелерінің қысқаша мазмұны

V. Технологиялық үрдістер және оңтайландыру бағыттары

Ультра жұқа құрылымды басқару: Изотропияны жақсарту және кедергіні <5 мкОм·м дейін төмендету үшін 0,1-1 мкм кокс ұнтағын дайындау технологиясын әзірлеу.
Ақылды өндіріс жүйелері: өнімділікті 95%-ға дейін арттыру үшін цифрлық егізге негізделген температура өрісінің динамикалық басқару жүйелерін енгізу.
Жасыл процестер: CO₂ шығарындыларын азайту үшін сутекті тотықсыздандырғыш ретінде пайдаланыңыз; энергия тұтынуды 10%-15%-ға төмендету үшін қалдық жылуды қалпына келтіру технологиясын қолданыңыз.

Осы параметрлерді қатаң бақылау арқылы графиттелген мұнай коксы көміртегі құрамы ≥99,9%, кедергісі 5-7 мкΩ·м және жылулық кеңею коэффициенті 1,5-2,5 × 10⁻⁶/°C жетуі мүмкін, бұл жоғары деңгейлі өнеркәсіптік қолданбалардың талаптарын қанағаттандырады.