Роль чистой каменноугольной смолы в «зеленых» технологиях? 

Если вы слышите каменноугольную смолу и экологически чистые технологии в одном предложении, большинство людей в отрасли либо насмехаются, либо выглядят совершенно сбитыми с толку. Я понимаю. На протяжении десятилетий каменноугольный пек, связующее вещество, основа традиционного производства углерода, был грязной тайной — неизбежным злом для анодов и электродов. В основе повествования лежит отказ от предшественников на основе ископаемых. Но вот что мы часто упускаем из виду при таком упрощенном взгляде: роль Чистая угольная смола дело не в том, что само сырье является экологически чистым; речь идет об эффективности, сокращении отходов и производительности, которые она обеспечивает в последующих технологиях, которые однозначно являются частью перехода к «зеленой» технологии. Это нюанс, который теряется в пиар-говорении.

Непонятый предшественник

Давайте внесем ясность. Мы не говорим о сырой, многокомпонентной смоле. Ключевое слово Чистая угольная смола, специально рафинированный каменноугольный пек (КТП) с контролируемым составом. Распространенной ошибкой является объединение всех предшественников углерода в одну кучу. Биопек многообещающи, но их консистенция и коксуемость? Это все еще авантюра в промышленном масштабе. Нефтяной пек имеет свою нестабильность и проблемы с поставками. CTP высокой чистоты представляет собой известную и надежную отправную точку. Его молекулярная структура, эта ароматичность, на самом деле является преимуществом для создания упорядоченных углеродных решеток, необходимых, скажем, для графитовых анодов для аккумуляторов электромобилей. Зеленая часть начинается, когда вы рассматриваете альтернативу: менее эффективный процесс, который требует больше энергии, большего количества брака и, в конечном итоге, большего углеродного следа на единицу производительности.

Я помню проект пятилетней давности, в котором пытались заменить часть CTP новым связующим веществом биологического происхождения для графитовых электродов. Результаты лабораторных исследований были прекрасны. Масштабирование пробного запуска на партнерском предприятии обернулось катастрофой. Цикл выпечки стал непредсказуемым, плотность конечного продукта была неравномерной, и в итоге мы получили 40% брака. Энергия, потраченная на выпекание этих дефектных заготовок, вероятно, на долгие годы свела на нет всю экологическую пользу от биоматериала. Это был тяжелый урок общесистемной эффективности. Иногда более экологичное сырье приводит к более грязному процессу в целом.

Именно здесь на помощь приходят компании с глубоким опытом в области материаловедения. Я просмотрел спецификации таких давних производителей, как Хэбэй Яофа Карбон Ко., Лтд. (их подробную информацию вы можете найти на https://www.yaofatansu.com). Их внимание к углеродные добавки и графитовых электродов зависит от консистенции прекурсора. Компания Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., как крупный производитель углерода с более чем 20-летним опытом работы, понимает, что чистота и стабильность используемого каменноугольного пека напрямую влияет на производительность конечного продукта — меньшее вспучивание во время графитации, лучшая проводимость, более длительный срок службы. Такая долговечность сталеплавильной ЭДП или литий-ионной батареи является прямым преимуществом устойчивого развития.

Скрытая зависимость зеленых технологий

Посмотрите на два крупнейших драйвера «зеленых» технологий: электрификация транспорта и хранение возобновляемой энергии. Оба в значительной степени опираются на передовые углеродные материалы. Рынок графитовых анодов стремительно развивается. Но откуда берется этот синтетический графит? Основной путь — графитизация игольчатого кокса, который сам производится из… как вы уже догадались, рафинированного угольная смола или нефтяные потоки. Стремление к большей емкости и более быстрой зарядке оказывает огромное давление на микроструктуру анода. Более чистый и стабильный кокс, полученный из пека, может иметь меньше дефектов и лучшую кинетику интеркаляции ионов лития. Это вспомогательный материал, а не заголовок.

Есть и менее гламурная сторона: проводящая. углеродные добавки. Такие вещи, как технический углерод для литий-ионных катодов или проводящие вещества для суперконденсаторов. Некоторые из наиболее эффективных из них получены в результате специализированной переработки смолы. Они улучшают проводимость при минимальных нагрузках, а значит, вы используете меньше активного материала, увеличиваете плотность энергии. Опять же, это множитель эффективности зеленого устройства. Я видел, как производители аккумуляторных элементов одержимы источником лития, но относятся к углеродной добавке как к товару. Большая ошибка. Изменение структуры присадки на 2% может сократить срок службы.

Мы также экспериментировали с использованием переработанных потоков смолы из других отраслей промышленности. Идея заключалась в золоте круговой экономики. Реальность представляла собой кошмар фильтрации и очистки от металлических примесей, которые могли бы отравить аккумулятор. Стоимость доведения его до чистоты была выше, чем при использовании чистого, контролируемого сырья. Эту пилюлю сложно проглотить, но не каждый путь переработки сразу технически или экономически целесообразен. Приоритетом должна быть производительность и надежность экологически чистых технологий.

Практические препятствия в цепочке поставок

Говоря о Чистая угольная смола это не просто химическая проблема; это загадка логистики и снабжения. Предложение ужесточается. В связи с сокращением производства традиционного коксования в некоторых регионах обеспечение стабильного потока высококачественной смолы становится серьезной проблемой. Эта нестабильность, конечно, стимулирует инновации, но она также рискует снизить качество. У меня были поставки, в которых содержание нерастворимых в хинолине (QI) не соответствовало техническим требованиям, и это приводило к срыву всего процесса пропитки партии электродов UHP. Потеряно несколько дней производственного времени.

Вот почему так важны вертикальная интеграция или очень тесные отношения с поставщиками. Производитель, который контролирует или глубоко понимает свое сырье на этапе коксовой печи, имеет огромное преимущество. Они могут раньше осуществлять проверки качества, корректировать параметры переработки и гарантировать, что Чистая угольная смола результат действительно соответствует своему назначению. Это не то, что вы можете просто купить на спотовом рынке, если вы стремитесь к высокому классу. графитовые электроды или премиум углеродные добавки рынок. На веб-сайте Hebei Yaofa Carbon упоминается более чем 20-летний опыт производства. В этом контексте этот опыт, вероятно, означает, что они преодолели многочисленные кризисы поставок и стабилизировали свои трубопроводы прекурсоров, что не подлежит обсуждению для надежных поставок материалов для экологически чистых технологий.

Еще одна головная боль – выбросы при выпечке. ЛОС из пека во время карбонизации представляют собой законную экологическую проблему. Роль «зеленых» здесь смещается от самой смолы к технологии, которая удерживает и очищает эти выбросы. Усовершенствованные системы улавливания и сжигания дыма, превращающие отходящее тепло обратно в технологическую энергию — вот в чем обоснованное экологическое внимание процессов на основе смолы. Это трудоемкая, но критическая эволюция.

Будущее: мост, а не пункт назначения

Итак, Чистая угольная смола будущее экологически чистых материалов? Нет, и я не знаю никого из отдела исследований и разработок, кто бы так думал. Это критический мост. Его роль заключается в предоставлении надежных, высокоэффективных углеродных материалов, необходимых сегодня для масштабирования таких технологий, как электромобили и энергосистемы, в то время как следующее поколение полностью устойчивых прекурсоров (биологического происхождения, переработанный углерод и т. д.) разрабатывается и, что особенно важно, апробируется в масштабах миллионов тонн.

Исследование является интенсивным. Пек, полученный из лигнина из отходов пластмасс путем пиролиза. Но каждый раз, когда я смотрю на технические характеристики, вопросы одни и те же: можете ли вы производить 10 000 тонн этого продукта с одинаковыми характеристиками каждый месяц? Какова стоимость тонны по сравнению с повышением производительности? Вносит ли он новые примеси? Мы еще не там. Отказ от нынешней системы до того, как будет готова новая, затормозит сам переход к зеленой экономике.

Поэтому наиболее прагматичной зеленой стратегией на данный момент является максимизация эффективности на каждом этапе существующей угольная смолапроизводственная цепочка «-к углероду». Это означает инвестирование в нефтепереработку для получения чистейшего сырья, оптимизацию печей обжига и графитации для повышения энергоэффективности и максимальное сокращение срока службы продуктов. Электрод UHP, который служит на 20% дольше в дуговой печи, экономит огромное количество энергии и сырья на тонну произведенной стали. Это ощутимый экологический эффект, обусловленный материалом, который мы часто слишком быстро очерняем.

Завершение без поклона

Здесь нет четкого вывода. Это грязно. Роль противоречивая на первый взгляд, но логичная на первый взгляд. Чистая угольная смола, этот устаревший промышленный материал, в настоящее время является незаменимым инструментом для тех самых технологий, которые стремятся заменить устаревшие промышленные системы. Его экологическая ценность носит косвенный и системный характер и проявляется в эффективности и производительности, которые он обеспечивает конечному применению. Игнорирование этого нюанса, настаивание на преждевременной его замене на основе одной только оптики может принести темпам инноваций больше вреда, чем пользы. Основное внимание должно быть уделено ответственному выбору поставщиков, неустанной оптимизации процессов и обращению с этими углеродными материалами не как с товаром, а как с высокоточными компонентами нашего будущего «зеленых» технологий. Работа, как всегда, кроется в мельчайших деталях.