焦化工藝路線的綠色發(fā)展思考

孫冰

【摘 要】焦化是石油煉化常用的七大工藝流程之一，在生產(chǎn)的過程中，會產(chǎn)生各種硫化物、烯烴化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物以及焦炭粉塵等，此外還存在著高溫、熱輻射以及噪音等。不僅對人體造成一定的危害，導(dǎo)致職業(yè)病的發(fā)生，還會對周圍環(huán)境造成一定的污染。在綠色發(fā)展理念下，石油焦化工藝應(yīng)進(jìn)行綠色發(fā)展。本文就對此進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

【關(guān)鍵詞】石油焦化;工藝路線;綠色發(fā)展

前言：

石油是當(dāng)前世界經(jīng)濟發(fā)展最主要的資源。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對石油資源的需求與日俱增，石油進(jìn)口量已經(jīng)占據(jù)我國石油消耗總量的一半以上。而且因為我國自產(chǎn)的原油大都是重質(zhì)原油，在進(jìn)口時，也大都進(jìn)口重質(zhì)原油，這種原油普遍含硫量較高，這也成為我國煉油行業(yè)普遍面臨的問題。因為原油含硫量大，對石油焦化產(chǎn)物的質(zhì)量具有很大的影響，其所生產(chǎn)的汽油和柴油很不穩(wěn)定，且含較多的雜質(zhì)，必須進(jìn)一步精制。

一、石油焦化工藝概述

石油焦化生產(chǎn)工藝是以貧氫重質(zhì)殘油，例如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等作為原料，在400～500℃的高溫下，進(jìn)行深度的熱裂化反應(yīng)，使渣油中的一部分轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品，在經(jīng)過縮合反應(yīng)，使渣油中的另一部分轉(zhuǎn)化為焦炭。隨著全球石油資源的開采，優(yōu)質(zhì)原油的產(chǎn)量逐漸減少，為了更好地應(yīng)用重質(zhì)原油，延遲焦化工藝獲得了飛速的發(fā)展。

早期的石油焦化裝置一般都是釜式焦化裝置與平爐焦化裝置。原料進(jìn)入到焦化釜或者焦化平爐后，在設(shè)備的外部進(jìn)行加熱。目前，這種裝置已經(jīng)被淘汰了。在上世紀(jì)30年代，煉油企業(yè)開發(fā)出了延遲焦化技術(shù)，到了50年代，又開發(fā)出了流化焦化技術(shù)。延遲焦化和流化焦化技術(shù)都極大改進(jìn)了石油焦化供熱的條件。其中延遲焦化工藝是當(dāng)前全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的裝置。這種焦化技術(shù)對原料的適應(yīng)性較強，且技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在投資和操作方面的費用較低，是渣油，特別是劣質(zhì)渣油主要的加工手段之一。而在我國，上世紀(jì)40年代建成了釜式焦化裝置。50年代，通過試驗，成功在焦化釜中通入了少量的空氣，開發(fā)了在設(shè)備內(nèi)部燃燒供熱的氧化焦化技術(shù)。發(fā)展到60年代中期，我國已經(jīng)建成了延遲焦化裝置，并在后續(xù)的生產(chǎn)中，在延遲焦化裝置中生產(chǎn)出了晶形焦。到了80年代，我國各個煉油廠普遍采用了延遲焦化技術(shù)，但也有部分煉油企業(yè)采用了流化焦化與焦炭氣化結(jié)合而成的靈活焦化生產(chǎn)方式。

二、延遲焦化裝置產(chǎn)生的污染分析

石油延遲焦化裝置工藝流程在日常生產(chǎn)中會產(chǎn)生廢氣、廢水及固廢。其中，廢氣主要是燃燒產(chǎn)生的廢氣，一般出現(xiàn)在加熱爐;而廢水主要包括含硫廢水、含油廢水和含鹽廢水三種，其中，含硫廢水主要產(chǎn)生于分餾塔頂油水分離器和接觸塔頂油水分離罐，含油廢水則產(chǎn)生于冷焦水處理系統(tǒng)冷焦水儲罐、切焦水處理系統(tǒng)切焦水儲罐以及機泵冷卻排水，含鹽廢水則產(chǎn)生于蒸汽發(fā)生器當(dāng)中;固廢污染主要包括污油和廢粉焦。

三、石油延遲焦化裝置工藝路線的綠色發(fā)展思考

（一）提高延遲焦化裝置的環(huán)保性能

當(dāng)前，在綠色發(fā)展理念下，煉油系統(tǒng)的延遲焦化裝置因存在著較為嚴(yán)重的環(huán)保問題而倍受各界的關(guān)注，為了實現(xiàn)延遲焦化生產(chǎn)過程的清潔化，我國各大生產(chǎn)企業(yè)紛紛在延遲焦化工藝工程設(shè)計方面進(jìn)行了深入的研究，如：為了回收焦炭塔吹汽冷焦時所產(chǎn)生的蒸汽和油氣而采用的塔式二段密閉放空系統(tǒng)。目前，我國部分企業(yè)還在全密閉放空系統(tǒng)的放空塔底部增設(shè)了塔釜溫度控制的塔底油循環(huán)加熱器，保證了塔釜油的脫水和除焦粉。在實際生產(chǎn)中這樣可以實現(xiàn)污油的會用，降低污油排放和污染，酸性水去可切焦水或冷焦水罐回用，輕烴氣實現(xiàn)密閉利用，蠟油餾分可以去分餾塔。此外，還能避免塔板和管線的堵塞，避免水進(jìn)入到分餾塔突沸現(xiàn)象的發(fā)生，并使塔頂和無憂系統(tǒng)的蠟最小;為了緩和結(jié)焦并減少冷焦水油的含量，減輕對隔油池環(huán)境的污染而采用的浸泡式冷焦工藝。此外，還有部分企業(yè)借鑒了國外先進(jìn)的經(jīng)驗，采用了密閉的石油焦破碎、篩分、皮帶運輸和焦倉貯存設(shè)施，都極大提升了延遲焦化裝置生產(chǎn)工藝的環(huán)保性能。在具體的操作中，以中國石油克拉瑪依石化公司為代表的部分煉油企業(yè)，優(yōu)化了加熱爐系統(tǒng)，對其進(jìn)行了余熱回收技術(shù)改造，以高壓脫氧水為傳熱介質(zhì)，實現(xiàn)了熱煙氣和冷空氣之間的熱量交換，極大地提高了加熱爐的熱效率。針對生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，通過對下水系統(tǒng)進(jìn)行改造，實行污水分類分流，將機泵冷卻水等具有較高品質(zhì)的廢水進(jìn)行回收，用于焦炭冷焦，極大地加上你好了裝置新水的補水量，針對含鹽廢水，采用了電脫鹽技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化為凈化水，也進(jìn)一步減少了對新水的消耗。

（二）加強對石油焦的清潔利用

在煉油系統(tǒng)延遲焦化生產(chǎn)過程中，主要的產(chǎn)品分別是蠟油、柴油、焦碳、粗汽油和部分氣體，這些產(chǎn)品各自的比重分別為：蠟油約占23%～33%之間，柴油產(chǎn)量約為22%～29%之間，焦碳產(chǎn)量約在20%～30%之間，粗汽油產(chǎn)量約為8%～16%之間，氣體產(chǎn)量約在7%～10%之間，外甩油產(chǎn)量約在1%～3%之間。其中石油焦產(chǎn)品中有效利用硫含量是石油焦重要的質(zhì)量指標(biāo)。在對高硫原油進(jìn)行焦化加工時，其所產(chǎn)出的石油焦硫含量往往會比原料油最初的含量高，成為制約高硫石油焦出路的主要因素。

一般來說，對于含硫量低于3%的石油焦，經(jīng)過煅燒處理后，可作作為制鋁用的電極焦，或者是針狀焦的原料。這兩者中附加值最高的是針狀焦。但就目前我國石油延遲焦化生產(chǎn)工藝而言，針狀焦的產(chǎn)能相對較低。而且，隨著我國國內(nèi)對煉鋼電極焦需求的不斷增長，國內(nèi)的煤系針狀焦及石油系針狀焦的產(chǎn)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足國內(nèi)的需求。因此，發(fā)展優(yōu)質(zhì)石油焦的生產(chǎn)勢在必行。

針對硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3%的高硫石油焦而言，這種石油焦可以應(yīng)用在水泥生產(chǎn)行業(yè)及碳素生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)中，但項目發(fā)展卻受到較大的限制。此外，高硫石油焦還可以當(dāng)做燃料或者造氣原料，但必須對其進(jìn)行脫硫處理。高硫石油焦作為制氣原料制造氫氣時，其生產(chǎn)工藝與煤碳制氫的工藝基本相似，主流程都包括氣化→變換→低溫甲醇洗→PSA氫提純等，差別主要在于氣化的工藝部分。因此，利用高硫石油焦制氣，從本質(zhì)上講，可以將其當(dāng)做煤化工向煉油工業(yè)的延伸。目前，全球各國采用的煤氣化工業(yè)技術(shù)很多，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前全球已經(jīng)安裝了近300套POX氣化裝置。而我國也有部分企業(yè)已經(jīng)引進(jìn)了POX氣化裝置，實現(xiàn)了高硫石油焦的制氣生產(chǎn)。

結(jié)束語：

綜上所述，延遲焦化生產(chǎn)是煉油系統(tǒng)七大生產(chǎn)工藝之一，該技術(shù)具有原料適應(yīng)性強、技術(shù)成熟，且投資與操作的費用較低等優(yōu)勢，成為渣油，特別是劣質(zhì)渣油主要的加工手段之一。在當(dāng)前綠色可持續(xù)發(fā)展理念下，煉油企業(yè)在延遲焦化工藝路線方面，應(yīng)采用焦化裝置大型化、加熱爐整改以及增添放空系統(tǒng)，采用清潔生產(chǎn)技術(shù)和密閉除焦技術(shù)手段等，降低生產(chǎn)的能耗，減少污染排放，實現(xiàn)自身的綠色發(fā)展。

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（作者單位：撫順石化公司石油二廠焦化車間）