Grafitiseret petroleumskoks er en proces, der omdanner biproduktet af olieraffinering, petroleumskoks, til et højtydende ledende materiale. Kernen i denne proces ligger i behandling af høj temperatur og strukturel optimering, der omarrangerer carbonatomerne i petroleumskoks fra en forstyrret tilstand til en ordnet grafitstruktur og derved forbedrer dens ledningsevne og mekaniske egenskaber. Nedenfor er de vigtigste trin og egenskaber ved denne proces:
Forbehandling af råmateriale
Petroleumskoks er et solidt produkt opnået fra kokken af petroleumsrester eller asfalt, primært sammensat af kulstof med små mængder brint, svovl, ilt og andre urenheder. Før grafitisering gennemgår petroleumskoks typisk kalcinering for at fjerne flygtige komponenter og nogle urenheder, hvilket forbedrer dens mekaniske styrke og kemiske stabilitet. Dette involverer kalcinering i en roterende ovn ved {{0}} grad for at reducere flygtigt indhold fra 8-12% til under 0,5%, hvilket eliminerer mikrokrakker forårsaget af porekrympning. Den sande tæthed af petroleumskoks skal overstige 2,05 g/cm³, og svovlindhold skal reduceres til under 2,5%.
| Parameter | Coke (ukalkineret) | Calcined Coke (CPC) |
|---|---|---|
| Flygtigt stof | 8-12% | ＜0.5% |
| Resistivitet (μΩ · m) | 8000 | 500-700 |
| Trykstyrke (MPA) | 15 | 35 |
Grafitiseringsproces
Grafitisering er kernetrinnet i omdannelse af petroleumskoks til et ledende materiale. Denne proces udføres typisk i en ømhedsovn eller den indre serieovn ved {{0}} grad, hvor høje temperaturer forårsager carbonatomer inden for petroleumskoks til omorganisation til en grafitstruktur. Dette inkluderer reorganisering af gitter, overgang fra en forstyrret turbostratisk struktur til en abab -grafit lagdelt struktur, hvilket øger grafitiseringsgraden til over 93%. Tilsætning af metalkatalysatorer såsom jern eller kobolt ved 0. 1-0. 5% kan reducere grafitiseringstiden med 30% og udvide kornstørrelsen til 50 um. Traditionelle grafitiseringsprocesser er for det meste batchbaseret, men kontinuerlig grafitiseringsteknologi er fremkommet i de senere år, hvilket forbedrer produktionseffektiviteten og reducerer energiforbruget.
Ydelse forbedring og ændring
Grafitiseret petroleumskoks udviser fremragende ledningsevne og lav resistivitet, hvilket gør det velegnet til avancerede applikationer såsom lithium-ion-batterianodematerialer og grafitelektroder. Derudover kan kemisk aktivering eller fysisk modifikation yderligere forbedre sit specifikke overfladeareal og porøsitet og forbedre dens ydeevne i energilagringsenheder.
Applikationer og værdi
På grund af sin fremragende ledningsevne og kemiske stabilitet er grafitiseret petroleumskoks blevet et afgørende materiale i den nye energisektor, især i lithium-ion-batterier og superkapacitorer. Dens produktionsproces opnår ikke kun udnyttelse af høj værdi af petroleumskoks, men giver også kritisk råmateriale support til den nye energisektor.
Fra "sort guld" til kernemateriale til ny energi
Produktionsprocessen for grafitiseret petroleumskoks kan sammenlignes med en form for "alkymi", der omdanner billig olieraffineringsbiprodukter til ledende materialer med høj værdi. Denne proces viser ikke kun fremme af moderne kemisk teknologi, men legemliggør også det bæredygtige udviklingsbegreb om genanvendelse af ressourcer.
Sammenfattende er produktionsprocessen for grafitiseret petroleumskoks en model for integrationen af moderne materialevidenskab og kemiteknik. Det leverer ikke kun nøglematerialer til den nye energisektor, men åbner også nye veje til den dybe udnyttelse af Petroleum Coke.
