Schwäche in Stärke verwandeln: Das Comeback des chinesischen Nadelkoks

Der Nadelkoks des Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute ist das Vorzeigeprodukt erdölbasierter, hochwertiger Kohlenstoffmaterialien. Er ist ein essenzieller Bestandteil von Graphitelektroden, ein wichtiges leitfähiges Material für die emissionsarme Stahlherstellung und ein hochwertiger Rohstoff für die Produktion von Lithium-Ionen-Batterieanodenmaterialien mit hoher Kapazität. Die Entwicklung hochwertiger Kohlenstoffmaterialien, wie sie beispielsweise in Form von Nadelkoks zum Einsatz kommt, fördert die Verwirklichung des Ziels der „doppelten Kohlenstoffnutzung“ und die enge Integration der Entwicklung neuer, qualitativ hochwertiger Produkte. Sie stellt für petrochemische Unternehmen einen wichtigen Weg dar, um aus Erdöl Spezialprodukte und Werkstoffe zu gewinnen.
01 Technische Einführung
Das Dalian Institute (FRIPP) begann 2007 mit der Forschung und Entwicklung von Nadelkokstechnologie. Damals war die Qualität von Nadelkoks in China mangelhaft, und hochwertige Produkte waren stark von Importen abhängig. Dies stellte einen der Engpässe dar, der die rasante Entwicklung der chinesischen Stahlindustrie, der neuen Energiewirtschaft und anderer Branchen behinderte. Nach über zehn Jahren unermüdlicher Bemühungen gründete das Dalian Institute 2017 die „THTD-Technologie zur Herstellung von hochwertigem Nadelkoks“ mit eigenen Schutzrechten. Damit konnte das ausländische Technologiemonopol erfolgreich durchbrochen und Importe substituiert werden.

Im Jahr 2025 gewann die Technologie die Goldmedaille auf der Internationalen Erfinderausstellung in Genf.

02 Weiterführende Ausarbeitung
Die vom Dalian-Institut entwickelte Technologie zur Herstellung von hochwertigem Nadelkoks (THTD) löst die Probleme großer Betriebsschwankungen und instabiler Produktqualität im Produktionsprozess von Nadelkoks und verbessert dessen Anwendungseigenschaften und Stabilität signifikant. Basierend auf dem für Nadelkoks notwendigen Produktionsmodus mit variabler Temperatur und variablen Rohstoffen schlägt diese Technologie eine progressive Reaktionstechnologie mit Zonenheizung und Seriensteuerung vor, um eine stabile Temperatur am Ofenausgang und einen reibungslosen Betrieb der Einzelbeschickung zu gewährleisten. Gleichzeitig schafft diese Technologie, basierend auf der Theorie der Flüssigphasenverkokung und der Luftstromverkokung, durch Anpassung der Rohstoffeigenschaften und Steuerung der Betriebsbedingungen in den verschiedenen Phasen ein optimales Reaktionssystem, das den Anforderungen jeder thermischen Reaktionsphase gerecht wird und so die hohe Produktqualität des Nadelkoks sicherstellt. Im ersten Jahr des 15. Fünfjahresplans wird das Dalian-Institut die Entwicklung von mehrwertigem Spezialnadelkoks und dessen Anwendungsprüfung als nächsten Schwerpunkt verfolgen und eine Produktreihe von Nadelkoks mit hoher Qualität, stabiler Produktion und exzellenten Anwendungsmöglichkeiten anstreben. Das Forschungs- und Entwicklungsteam optimierte gezielt die gesamte Wertschöpfungskette – von den Rohstoffindikatoren über die Prozessparameter bis hin zu den Produktionsabläufen. Dabei verfolgte es die Strategie „ein Rohstoff, ein Prozess“ und steuerte die Reaktionswärmedifferenz zwischen den Materialien durch eine wissenschaftliche Abstimmung der Betriebsparameter präzise. So konnte die gezielte Entwicklung der Zwischenphase effektiv gesteuert werden. Parallel dazu wird die Anwendungsleistung des optimierten Produkts kontinuierlich überprüft, um die Optimierungsrichtung für weitere Prozessiterationen zu ermitteln.
03 Anwendungseffekt
1,15 Millionen Tonnen/Jahr High-End-Graphit-Industrieanlage

Ende 2020 wurde die erste Anlage zur Herstellung von hochwertigem Graphitmaterial mit einer Kapazität von 150.000 Tonnen pro Jahr, die auf der vom Dalian Institute eigenständig entwickelten THTD-Technologie zur katalytischen Ölschlammproduktion basiert, erfolgreich in Betrieb genommen und läuft seit der Übernahme durch Jinling Petrochemical stabil. Dies ermöglichte Sinopec einen Durchbruch in der kontinuierlichen und stabilen Produktion von hochwertigem Nadelkoks und bestätigte den führenden Vorteil und die zuverlässige Effizienz der Nadelkoks-Technologie des Dalian Institute. Zudem wurde eine ultrahochleistungsfähige Graphitelektrode mit Nadelkoks entwickelt.

Das Dalian-Institut führt weiterhin Spitzenforschung im Bereich von Nadelkoksprodukten für Hochleistungsgraphitelektroden durch. Dank der Technologie des Dalian-Instituts wird Jinling kalzinierten Nadelkoks im Jahr 2024 in die industrielle Produktion von 600-mm-Hochleistungsgraphitelektroden aufnehmen und diese in Stahlwerken einsetzen. Damit wird die Importsubstitution realisiert – ein Novum für Sinopec. Dieselbe Charge industrieller Nadelkoksprodukte hat erstmals die Bewertung durch internationale Fachinstitute bestanden und den Qualitätsstandard für hochwertigen Nadelkoks erreicht. Im Jahr 2025 lieferte die Nantong Yangzi Carbon Company die aus Jinling-Schmiedenadelkoks hergestellten 700-mm-Hochleistungsgraphitelektroden erfolgreich aus und verifizierte deren Einsatz in Stahlwerken. Nach den Prüfungen erfüllen die Indikatoren der Graphitelektroden die technischen Spezifikationen gemäß YB/T4090-2015. Dies markiert einen Meilenstein für die Nadelkoksprodukte von Sinopec im High-End-Bereich der Graphitelektrodenanwendung. 03 Nadelkoksentwicklung für Verbindungen: Im Vergleich zu Nadelkoks für Graphitelektrodenkörper unterliegt die Herstellung von Nadelkoks für Verbindungen strengeren Anforderungen. Dank der Technologie des Dalian-Instituts wird eine stabile Massenproduktion von Verbindungskoks erreicht. Die industrielle Fertigung von Elektrodenverbindungen mit einem Durchmesser von 450–500 mm und deren Anwendung in nachgelagerten Stahlwerken wird 2025 erstmals abgeschlossen sein. Nach den Prüfungen erfüllen alle Indikatoren die Anforderungen der technischen Spezifikationen gemäß YB/T 4910-2021. 04 Entwicklung von Nadelfokussierungen für Anodenmaterialien mit hoher Kapazität

Das Forschungs- und Entwicklungsteam entwickelte erfolgreich die „spezielle Nadelkoks-Herstellungstechnologie für Anodenmaterialien mit hoher Kapazität“ und realisierte die Produktion von Nadelkoks mit hoher Kapazität. Im Jahr 2024 werden die auf der Technologie des Dalian-Instituts basierenden Nadelkoksprodukte für Anodenmaterialien von führenden Anodenherstellern evaluiert. Die spezifische Entladekapazität wird dabei erstmals 359,6 mAh/g erreichen und ist damit vergleichbar mit importierten Produkten mit hoher Kapazität. Dies unterstreicht, dass die Nadelkoksprodukte von Sinopec im Bereich der Lithium-Ionen-Batterie-Anodenmaterialien zu den Spitzenprodukten gehören.