申海平 郭鑫 陈子佩

※随着新能源汽车、绿能储存和废钢循环利用等产业蓬勃发展，对高品质针状焦的需求呈现爆发性增长

※高端针状焦在国内外都属于稀缺产品。国际市场被美国、日本公司把持，价格一路攀升；国内仅有少数企业能够稳定生产油系高端针状焦，产品长期供不应求，严重依赖进口，制约了我国新能源汽车等行业的发展

※中石化石油化工科学研究院有限公司（简称“石科院”）通过攻关核心技术取得突破，劣质油浆生产优质针状焦技术达到国内领先水平。今年，茂名石化采用石科院高硫劣质催化油浆生产针状焦工艺技术，在10万吨/年高端碳材料联合装置成功产出Ⅰ类针状焦产品，针状焦克容量大于等于355毫安时/克，石墨化度大于等于94.97%，最高值分别达到360毫安时/克和96.42%，达到国内领先水平，打破了国外对高能量密度锂电池负极用优质针状焦产品的垄断

※整体而言，我国针状焦产品在原料分类精制、生产过程控制、产品稳定性等方面距全球领先水平尚存在一定差距，国内600毫米以上大规格超高功率石墨电极及电极接头用优质针状焦原料、负极材料能量密度大于355毫安时/克的优质针状焦原料仍严重依赖进口，每年大约需进口15万吨

在石油炼制过程中，原油的氢含量在11%—13%，而石油产品的氢含量在13%—15%左右，因此，石油炼制多为脱碳或加氢过程。如何高价值利用石油中“过剩的碳资源”？发展高端碳材料是一个可行答案。

碳材料生产是一个降碳过程，同时碳材料产品又可应用于废钢循环行业和新能源行业，发展以高端油系针状焦产品为代表的碳材料可以推动实现“双碳”目标与发展新质生产力的高度融合，已成为石化企业“油转特”“油转材”的重要途径之一。

劣质油浆“点石成金”变身高端碳材料

高端油系针状焦是一种典型的碳材料，它是一种以低价值的催化裂化油浆为原料生产的人造石墨材料，有明显纤维状或针状纹理走向，因此得名“针状焦”。

针状焦具有低热膨胀系数、低硫、低灰分、低金属含量及易石墨化等一系列优点，是国家战略新型材料。根据产品质量指标，锂离子电池石墨类负极材料用针状焦可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，其中Ⅰ类为最高等级。

图为茂名石化针状焦产品。    柯裕清 / 摄

针状焦作为锂离子电池的人造石墨负极优质原料，生产的负极具有比容量高、寿命长、安全性高的特点；作为制造高功率和超高功率电极的优质材料，用针状焦制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。此外，针状焦还在国防、冶金等行业中广泛应用。

随着新能源汽车、绿能储存和废钢循环利用等产业蓬勃发展，对高品质针状焦的需求呈现爆发性增长。据国际能源署（IEA）预测，到2030年，全球新能源汽车销量将占到汽车总销量的30%以上，这将直接推动对高性能负极材料需求的增长。预计2025年全球负极材料总需求约290万吨、2028年约550万吨、2032年约900万吨以上，市场对针状焦需求旺盛，发展空间广阔。

但由于生产难度高，高端针状焦在国内外都属于稀缺产品。国际市场被美国、日本公司把持，价格一路攀升；国内仅有少数企业能够稳定生产油系高端针状焦，产品长期供不应求，严重依赖进口，制约了我国新能源汽车等行业的发展。

针状焦产品高端化转型面临挑战

目前，我国石化行业已进入高质量发展的创新转型关键期，正处在结构调整、能源转型、创新增效的关键阶段。我国针状焦产品向高端化、产业化迈进时，也面临着石化行业转型发展中的普遍难题，主要体现在以下几个方面：

一是技术水平需不断提升。目前，我国石化行业部分技术仍面临国外封锁，主要体现在“造不出来”“市场不认”“质量不行”，需不断提高技术和创新水平，缩小差距，追赶先进技术。以高端针状焦为例，其产品被日本、美国企业垄断，为推动国产石油焦产品高端化、系列化，中石化石油化工科学研究院有限公司（以下简称“石科院”）攻关核心技术并取得突破，中国石化劣质油浆生产优质针状焦技术达到国内领先水平。今年，茂名石化采用石科院高硫劣质催化油浆生产针状焦工艺技术，在10万吨/年高端碳材料联合装置成功产出Ⅰ类针状焦产品，针状焦克容量大于等于355毫安时/克，石墨化度大于等于94.97%，最高值分别达到360毫安时/克和96.42%，达到国内领先水平，与同类产品相比，具有能量密度高、杂质含量少、质量稳定等优势，打破了国外对高能量密度锂电池负极用优质针状焦产品的垄断。产品一经面世便受到市场的广泛欢迎，为提高我国针状焦质量、扩大我国针状焦产量起到积极作用，将为我国新能源电池原材料加工、转型及电炉炼钢行业发展提供可靠原料保证。

但整体而言，我国针状焦产品在原料分类精制、生产过程控制、产品稳定性等方面距全球领先水平尚存在一定距离，国内600毫米以上大规格超高功率石墨电极及电极接头用优质针状焦原料、负极材料能量密度大于355毫安时/克的优质针状焦原料仍严重依赖进口，每年大约需进口15万吨。

二是资源管理需不断优化。供应端、生产端、产品端等环节协同发力是石化产品稳定供应、有序发展的基础。供应端需有效应对原料种类及价格波动和供应链中断风险，生产端需优化工艺流程以提高效率和降低成本，产品端则需制定产品标准及下游产业对产品的要求。但跨企业、跨产业链的资源管理调度对于企业数量庞大、地域分散的石化行业存在一定挑战。

我国针状焦生产企业在以上方面均面临一定困境。在原料端，我国针状焦生产企业普遍面临“没饭吃”的困境，我国催化裂化油浆常被炼厂用于生产低硫船燃，导致可用于生产针状焦的油浆原料供应短缺；在生产端，我国针状焦生产企业普遍面临“吸收差”的困境，用于生产的原料油浆多为劣质油浆，生产高端针状焦须对原料进行精制处理，而在精制过程中又会损失许多生产针状焦的理想组分；在产品端，我国针状焦生产企业普遍缺乏权威的技术指标和石墨化定量评价方法，现有的检测方法有较多不可控因素，高端分析仪器匮乏，质量评价准确性和针对性较差，多依赖下游用户主观感受。目前，石科院正致力于构建一套科学、系统的针状焦产品评价体系，该体系旨在全面评估针状焦的品质、性能和应用潜力，为相关行业提供更为精准和权威的评价标准，从而推动针状焦产业健康发展。

三是市场配套需完善。石化行业作为关系国计民生的重要工业，链接众多上游行业，对接众多下游配套产业，比如针状焦产品的下游产业锂离子电池和负极材料均属于“蓝海”产业，不同的生产工艺和产品型号对针状焦产品的质量和规格都有不同要求，随着技术革新与迭代速度加快，这些需求标准也在快速变化。由于市场需求变化快、要求高，研发及生产单位要密切连通市场，以市场为导向，确保产品的多样化以满足不同下游产业需求。而这些实际情况与目前我国企业生产通用型针状焦的现状存在一定矛盾，需求企业不得不通过个性化定向采购方式获取针状焦产品。目前，我国石化行业与上下游行业之间还没有非常行之有效的沟通机制和协调平台。

产销研用结合实现高端针状焦生产技术突破

中国石化在组织高端针状焦生产技术研发攻关时，采用“十条龙”攻关模式，组织石科院、上海石化、工程建设有限公司（SEI）、炼油销售公司等产销研力量开展联合攻关，取得了良好成效，这种做法可以作为我国石化行业的有益借鉴，通过加强产销研用结合加速实现高端化突破。

在研发端，集中优势力量攻克关键技术。在高端针状焦研发方面，石科院已取得突破性成果，可以满足石化行业基础需求，部分实现国产化替代，但距离世界先进水平还有提升空间。我国石化行业要想在全球逐浪弄潮，必须锚定世界先进水平不断突破。要鼓励研究单位、企业、工程公司等加大研发力度，开发高效催化油浆脱固技术，以及深入研究油浆加氢脱硫与芳烃饱和转化规律、催化剂级配方案设计、工艺技术优化等，实现杂质的高效脱除和有效芳烃的高选择性保留。积极调研摸排行业现状，深入研究针状焦影响石墨电极和负极材料应用性能的主要参数，尽快制定针状焦结构组成、关键指标的快速评价方法，关联针状焦的颗粒强度、热膨胀系数、能量密度等性能，建立“原料—产品—应用”全过程质量控制体系。研究建立针状焦结构与电极和负极材料应用性能的构效关系，固化生产工艺参数，实现装置运行和产品稳定。

在生产端，优化资源配置与管理。要进一步增强行业内部合作，优化资源管理，提升原料供应与管理效率，坚持标准引领，以高质量国标、行标、团标凝聚业内共识，引领全行业心往一处想、劲往一处使。进一步协调生产效率与质量，提升产品生产与市场响应灵活性。目前，中国石化正发力高端针状焦资源管理，集中炼厂中高芳烃资源，统一调度分配，保障高端针状焦生产。同时，发挥自身炼油能力及研发生产队伍强的优势，积极调研摸排行业现状，制定针状焦结构组成、关键指标的快速评价方法，建立科学的针状焦产品评价体系。

在销售端，以市场为导向实现生产与应用融合。进一步完善市场配套服务，建立有效的上下游产业信息交流平台，紧密关注市场需求，缩短产品从实验室到生产再到市场的周期，确保创新成果能够及时满足高端针状焦市场需求。目前，石科院正积极推动产销研用深度融合，加强与下游用户服务交流，收集用户使用意见，解答用户问题，引导形成“针状焦生产—石墨电极/锂离子电池负极材料生产—终端企业应用”全产业链信息共享机制，通过网络、会议、走访等多种形式加大宣传和推广力度，扩大用户群体，打通生产与应用断点，解决信息不对称问题，消除行业壁垒，做大销售量。同时，组织成立专业团队开展负极材料产业延伸研究，牵头研究制定落实负极材料品牌建设措施，研究行业或国家标准的申报方案，建立与负极材料行业接轨、产业链配套融合的应用服务解决方案，为炼油转型提供市场驱动力。

第一作者系中国石化集团公司高级专家