高硫石油焦清潔利用的實現及技術探索

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

引言

隨著近些年來原油劣質化形勢不斷嚴峻，高硫石油焦的合理應用也得到了全球化工生產領域的關注與重視。從客觀上來看，高硫石油焦清潔利用技術的應用與否，不但牽扯到基本的生產效益與可持續發展特征，同時也與我國的化工現代化生產戰略密不可分。為了進一步探討高硫石油焦清潔利用技術的實現趨勢，現就高硫石油焦的定義與特征分析如下。

1.高硫石油焦概述

在原油劣質化的時代背景下，延遲焦化成為重油輕質化生產中的重要選擇，而該生產模式勢必會導致副產品石油焦的產量異常增加。根據含硫量的差異，在實際生產中我們將高硫石油焦劃分為三個類別，其中含硫量超過3%的類型稱為高硫石油焦，含量在0.8%～3%的則為中硫石油焦，低于0.8%為低硫石油焦。不同類型的石油焦在綜合利用的技術成本上存在不小的差異，相比于低硫石油焦而言，含硫量更高的高硫石油焦當中往往也存在金屬含量偏高的問題，帶來一系列的生產阻礙，包括品質下降、燃燒控制難度高等等，另外，企業的環保成本也會進一步增加，引發更為嚴重的社會環境問題。由此可見，降低成本，提升高硫石油焦清潔效率，滿足現代化發展需要成為高硫石油焦未來發展的主要趨勢，通過開發合理科學的清潔使用技術，能夠顯著改善企業效益，提升環保技術水平，促進石化企業的進步與可持續發展。

2.高硫石油焦清潔利用技術的實現情況

高硫石油焦清潔利用技術的應用分布在各個不同的領域，分別結合使用情況分析介紹如下。

(1)活性炭技術中的應用

活性炭技術是高硫石油焦清潔利用技術中應用較為普遍的技術類型，該技術在國外已經有幾十年的歷史，其原材料的選擇主要以低硫石油焦為主要材料。針對高硫石油焦實施活性炭處理時，受到整體比表面積處理壓力的影響，容易出現產品質量下降的問題。目前國內在活性炭技術層面的應用開發依然存在不小的問題，比表面積的提升潛力依然巨大。在最優條件下進行制備時，可以獲得天然氣粉體吸附性能改善的效果，含硫量與原材料相比具有明顯的下降效果，這也進一步證明了高硫石油焦作為高性能天然氣吸附劑的功能，不過由于含硫量的問題，環保不達標的情況還需要進一步改善。

(2)鋁用預焙陽極中的應用

鋁用預焙陽極在現代鋁生產過程中具有廣泛的應用，消費量巨大。根據相關統計結果顯示，我國每年的鋁用預焙陽極需求總量超過800萬噸，根據原材料的分析情況來看，石油焦也可以作為良好的生產材料。這個領域的高硫石油焦清潔利用技術主要以高硫石油焦為主，為了進一步考察高硫石油焦的制備功能，中國鋁業分公司將高硫石油焦搭配低硫石油焦，根據一定的配置比例來作為生產原材料，根據生產的結果來看，產品質量穩定合格，性能優良。在實際使用過程中也存在一些問題，包括技術實施過程中環保指標無法適應未來行業發展的需求等，還需要進一步對技術進行改善。

(3)石油焦制氫技術

石油焦制氫技術是一種以焦代油實現清潔能源生產的技術，為煉廠氫資源的獲取開辟了新的道路。相比于直接燃燒，石油焦氣化過程可以更好的利用其自身的化學性能，采取直接燃燒的方式可以提升熱能的釋放量，過程中需要做好污染物的處理，充分利用好石油焦中的碳氫元素，從而獲得更容易脫除的污染物質。針對硫元素的釋放問題，可以采取硫磺回收的專用技術來獲得高質量高純度的硫磺產品。

(4)CFB技術

CFB技術是一種基于蒸汽與電力生產需要出現的高硫石油焦清潔利用技術，該技術具有良好的技術穩定性與脫硫效果，同時投資成本可控性較強，所以在國內電廠、煉油廠都具有不錯的應用。結合工藝流程的應用效果來看，相比于傳統的高硫石油焦清潔利用技術具有不少優勢，包括可調節的范圍更高、綜合利用效率更強等等，整體設計更接近于煤粉爐，灰渣的用途更為廣泛。結合發展的情況來看，國際影響較大的制造商對于該技術都較為精通，可以直接學習借鑒其技術類型。

(5)POX技術

POX技術是一種固體氣化技術，該技術可以通過劣質燃料在一定溫度壓力條件下轉換的方式來合成水煤氣。整個生產過程屬于不完全反應，所以又被稱之為部分氧化工藝。該工藝類型實驗過程中，石油焦進入到氣化爐當中，隨后與空分裝置的氧氣實現混合，高溫燃燒，與水蒸氣反應后可以獲得粗合成氣，粗合成氣內部具有脫硫除塵的功能，選擇一氧化碳搭配氫氣作為凈化氣，能夠很好的解決氫純度不足的問題，可以用于加工氫氣的需求，更可以適應不同類型的化工產品需要。POX技術當中，應用最為廣泛的是國外典型氣流床氣化爐技術，該技術已經實現了規模化的應用，包括穩定技術存在床氣化技術、流化床技術以及氣流床技術等，不同類型的技術適應性各不相同，其中應用效率最高、針對性最強的就是POX技術，GE氣化技術，該技術最早出現于上個世紀的中期，隨后經過渣油氣化生產改良后得到了普及應用。該技術最大的特征是可以通過石油焦加水磨處理的方式予以強化，采取純氧氣化處理的模式，高溫高壓環境下實現氣化反應，具有良好的技術適應性與可靠性。相比之下，Shell氣化技術主要采取渣油作為原材料，選擇石油焦或者其他類型的煤原材料來進行加工，適應性更強。

(6)IGCC技術

IGCC技術是整體氣化聯合循環技術的簡稱，該技術在實際應用中具有不少的技術優勢，其中最為突出的就是良好的發電效率。這是由于其本身采取了聯合循環的技術，將燃輪機、內燃機搭配使用，發電效率可以達到50%左右，隨著近些年來高溫燃氣輪機性能不斷提升，發電的凈效率也得到了改善。環保性能是IGCC技術另外一個特殊的優勢，根據相關統計結果顯示，通過IGCC技術實現生產控制后，能夠有效降低二氧化硫排量質量50%以上，同時對于脫硝也具有一定的幫助。除此之外，該技術還具有燃料適應性強、多聯產與多資源應用前景廣闊等優勢，實際應用過程中對于水資源的依賴也不高，可以通過少量的水資源就達到良好的生產效果，所以在未來的高硫石油焦清潔利用技術應用中具有一定的前景。

3.高硫石油焦清潔利用技術的發展趨勢

根據高硫石油焦清潔利用技術的發展現狀來看，國內對于活性炭技術的研究已經取得了階段性的成果，但是依然沒有實現大規模的工業化要求。在低硫石油焦混雜的情況下進行陽極生產技術，能夠完善質量控制的標準，但是這個過程中難以實現環保的目標與要求。CFB燃燒技術作為高硫石油焦清潔利用技術中應用最為高效的技術之一，具有其他利用技術所不具備的優勢，包括良好的負荷調整能力與環保性能，除此之外，運行穩定性良好也使得該技術匹配使用環境，不過該技術在應用過程中根據實際使用的情況如出現脫硫不足的問題，此時應用范圍就會受到影響。POX技術作為高硫石油焦清潔利用技術中較為獨特的技術類型，具有良好的環保性能，適應于環保發展的趨勢，即使未來環保事業進入到更高的層次，提出更為苛刻的要求，該技術依然能夠適應發展的需要，所以可以通過POX技術重點發展的方式來解決重復利用問題。IGCC技術具有發電效率高、經濟效益突出的特征，在實際使用過程中存在工藝結構復雜化的問題，所以要求做好精細化的控制。在運行分析過程中要求做好運行可靠性設置，避免投資回報率下降的問題，結合單位投資成本的控制技術不斷發展現狀來看，未來該技術也具有良好的應用前景。石油焦制氫技術的應用能夠同時滿足石油焦清潔處理的客觀需要以及綜合經濟效益的改善要求。開發高硫石油焦制氫，能夠很好的突出石油焦自身的優勢與價值，體現熱值高的特征。在降低加氫成本的同時，也有助于解決蒸汽、用電層面上的缺口。清潔燃燒石油焦技術是一種針對循環流化床鍋爐減少系統排放量的技術，該技術的特征為燃料適應性強、混合后劣質煤處理效率高等，CFB本身存在的問題包括操作波動控制難度高、燃燒焦的質量分數難以控制以及對石灰石的消耗量較大等，所以需要做好二次污染的防范工作，確保飛灰含碳量能夠得到合理的解決。

4.總結

綜上所述，高硫石油焦清潔利用技術作為一種基于原油劣質化背景下開發出的綜合能源重復利用技術，不但彌補了高硫石油焦重復利用不足的問題，同時也解決了環境污染與保護之間的矛盾關系，提升了技術的延展性與經濟性。為了進一步改善技術應用的效果，除了做好綜合利用技術的改善工作，還需要進一步推進高硫石油焦清潔利用技術的開發與應用，綜合應用CFB，POX以及IGCC，石油焦制氫等先進技術，開發更適應于中國國情的高硫石油焦清潔利用技術，為行業的穩定高速發展創造良好的條件。