延遲焦化密閉除焦技術現狀

于亞飛 劉志平 霍文斌 宋鵬華 鄭少峰

（洛陽澗光特種裝備股份有限公司）

延遲焦化裝置是煉化企業采用的一種重質油再加工裝置， 由于延遲焦化工藝技術成熟、渣油轉化率高、原料適應性強、生產成本低，投資較低，在加工劣質原油方面具有獨特的優勢，隨著全球對輕質油和化工原料的需求越來越大，被廣泛用于重質油深加工，延遲焦化工藝已經成為重要的重質油加工技術之一［1，2］。 目前，我國延遲焦化的產能世界第二，國內延遲焦化裝置總產能約1.3 億噸，石油焦產量約2 500 萬噸。 國內延遲焦化裝置除焦、輸焦、脫水、裝車過程均在露天進行，該過程中，石油焦中含有的大量有毒有害氣體、有機物及石油焦粉塵排放至大氣，嚴重污染當地環境［3］。

以鄉情促進和諧。發揮代表接地氣、人脈廣，講話有分量的優勢，引入人大代表參與司法調解，代表們在充分掌握當事人的家庭情況之后，悉心教導、努力勸解，已調解鄰里矛盾39件。

其次，客人的需求信息具有模糊性、多樣性、隱蔽性的特點[10]，其信息量龐大而又冗雜，一是無法全面覆蓋，準確把握重點，二是無法獲得快速的解析，缺乏具體模塊展示客戶需求，對其進行精準定位的針對性的客戶服務及營銷，而遭受忽略，浪費了客戶資源的增值機會。

由于污染問題嚴重，國內外相繼開發了延遲焦化密閉除焦、脫水、儲運技術，實現延遲焦化除焦、脫水、儲運過程全密閉，減少有毒物質和污染物排放，有效保護生態環境［4］。

1 國內延遲焦化除焦技術現狀

國內常見的延遲焦化除焦技術為水力除焦加除焦池技術，由于除焦池結構簡單、造價低、操作維護簡單，因此所有國內現存延遲焦化除焦裝置基本為水力除焦加除焦池形式， 但其除焦、脫水、裝車運輸均為露天進行［5～7］。

現有延遲焦化裝置除焦的工藝流程為水力除焦后，焦水混合物經溜焦槽進入除焦池，待焦炭瀝干水后使用抓斗進行轉運或裝車。 沉淀池除焦水在重力作用下與焦炭分離自流進入沉淀池，除焦水在沉淀池沉降后，上層除焦水由泵送至澄清水罐， 下層焦粉由抓斗送至除焦池再次脫水，澄清水罐除焦水經沉降后，上層焦水泵送至切焦水罐，下層焦泥送至沉淀池過濾，切焦水罐切焦水待除焦時可循環使用［8，9］。

除焦后采用重力式脫水倉進行脫水，石油焦脫水后采用密閉輸送機輸送， 使石油焦在切焦、脫水、 輸送和除焦水凈化等全過程密閉操作，無有害氣體、粉塵外逸。 除焦與脫水系統可同步運行，生產效率高，全過程智能化程度高，勞動強度低，操作簡單，火災和事故的危險性低，能耗低，動設備少，系統的可靠性高，有利于延遲焦化裝置穩定運行。 該技術與Foster Wheeler 公司技術相比增加了熱風系統和尾氣處理系統，更加環保安全，采用二次過濾技術，取消了污泥槽，使脫水效率更高，有害尾氣排放少，減少占地面積。

隨著國家“碳達峰、碳中和”發展戰略的提出、 市場需求的變化和國家對環境保護的重視，延遲焦化除焦技術目前面臨嚴峻挑戰，完善和發展新型延遲焦化除焦技術，提高延遲焦化工藝的生命力， 充分發揮延遲焦化裝置在煉廠的作用，是當前非常緊迫的任務之一［13，14］。

2 國外延遲焦化密閉除焦技術現狀

德國Triplan 公司在20 世紀60 年代設計建造了第1 套CCSS 石油焦密閉處理系統， 其工藝流程如圖1 所示，每臺焦炭塔底部設有一大型雙輥式破碎機進行除焦時的焦炭破碎，破碎機將焦炭顆粒破碎到50 mm 以下，同時破碎機底部溜焦槽入口加大量的循環水，焦炭隨水進入密閉的焦漿池，水焦比7:1 左右，隨后焦水混合物通過專用的焦漿泵輸送至脫水倉開始脫水和儲存，脫水后的焦炭通過脫水倉底部輸送機裝車或進入下步工序。 脫水倉瀝出的水和少量焦粉自流至排水池，隨后排水池內的焦水被輸送至污水罐進一步分離，分離后污水罐上層的清水被輸送至清水罐循環利用，下層的焦泥污水被輸送至焦漿池隨后進入脫水倉脫水，整個除焦系統全部密閉。 焦漿池等裝置的揮發性氣體通過煙囪直接高點放空或焚燒［17，18］。

2.1 德國CCSS 石油焦密閉處理系統

國外延遲焦化密閉除焦技術發展較早，技術成熟。 早在20 世紀60 年代已實現工程應用，除焦、輸送及脫水等過程全密閉，僅在焦漿池或脫水倉處設置排氣孔，環保效果較傳統除焦池形式大幅改善，使用專用脫水倉脫水，脫水效率更高，但其尾氣僅收集后集中排放， 沒有進行處理，仍然存在污染環境問題，同時沒有設置密閉裝車裝置，有少量粉塵污染［15，16］。

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疼痛調查:用McGi11疼痛問答法(MPQ)把疼痛共分為5級:0級無疼痛;1級:有疼痛感覺,但是不嚴重;2級:有輕微的疼痛,不舒服;3級:疼痛,很痛苦;4級:疼痛較為劇烈,有恐懼感;5級:劇痛。其中將1級、2級為歸為輕度疼痛,3級為中度疼痛,4級、5級為重度疼痛。[1]對兩組患者進行疼痛比較。

2.2 美國Foster Wheeler 石油焦密閉處理系統

該技術方案的主要技術特點是：直接在焦炭塔下布置脫水倉， 脫水倉下布置石油焦輸送設備，利用重力脫去石油焦中的水，石油焦可直接裝車或進入下級設備，總體工藝簡單，動設備少，能耗低，維護簡單，除焦過程密閉，污染小，切焦水循環利用。 缺點有：由于脫水倉在焦炭塔下方，所以焦炭塔較高，建設費用較高，不適用老舊設備改造，只有尾氣收集裝置，沒有尾氣處理系統，環保效果有待提高。

圖2 重力式脫水倉石油焦密閉處理技術工藝流程圖

美國Foster Wheeler 公司在20 世紀80 年代設計了重力式脫水倉石油焦密閉處理技術，實現石油焦密閉除焦、脫水、輸送等過程，該技術工藝流程（圖2）為每臺焦炭塔下設置一臺破碎機， 破碎機連接四通閥， 四通閥對應4 個脫水罐， 水力除焦后的石油焦經破碎機破碎至合適大小，與除焦水一同進入脫水倉，在重力作用下水和少量焦粉匯集在脫水倉底部并經管道自流到水槽內， 脫水倉內的石油焦脫水后進行裝車或輸送至下一設備繼續處理。 水槽內的焦水經提升泵提升至污水箱，焦水經靜置沉淀后，上層的清水由泵輸送至清水箱， 清水箱內的清水供切焦器循環使用，污水箱內下層的焦泥污水被輸送至污泥槽進一步分離，分離出的焦泥污水經泵輸送至脫水倉進行脫水，其余焦水進入水槽進行循環［19，20］。

3 國內延遲焦化密閉除焦技術現狀

近年來，隨著國家環保政策和法規的出臺以及綠色發展理念不斷普及， 污染問題亟待解決，由于煉化企業為傳統排污大戶，延遲焦化裝置首當其沖，因此改造現有污染嚴重的延遲焦化裝置迫在眉睫。 目前國內推廣應用的延遲焦化密閉除焦技術有5 種。

3.1 中石化（S-CCHS）安全環保型密閉除焦技術

箱式輸送機密閉除焦脫水技術由洛陽澗光特種裝備股份有限公司開發，該技術新開發了箱式板鏈輸送機，其結構密閉，同時具有脫水和輸送功能。 焦水混合物進入箱式板鏈輸送機后同時進行初脫水和輸送作業，石油焦被送至刮板輸送機后進入密閉堆場進行終脫水，沉淀池需增加移動密閉罩，新建密閉石油焦堆場或儲焦罐，新增尾氣處理系統，其余利用原裝置。

中石化S-CCHS 技術工藝流程如圖3 所示。石油焦： 焦炭塔中的石油焦經水力切焦后通過底蓋機進入破碎機，破碎后的石油焦顆粒小于150 mm， 石油焦與切焦水通過溜焦槽自流進入密閉脫水倉，石油焦脫水后通過垂直螺旋提升機、皮帶機等自動輸送至石油焦密閉堆場， 堆場內可進行石油焦的裝車或儲存。 水：除焦水通過脫水倉底部排出，除焦水和少量焦粉自流進入集水池，水泵將集水池內焦水送至澄清罐進一步靜置沉淀，沉降后澄清罐底部焦漿送至脫水倉過濾分離， 澄清罐上層清水輸送至切焦水罐進行儲存， 作為切焦裝置或沖洗水循環使用。 尾氣：整個除焦、脫水過程中塔頂、 脫水倉等產生的廢氣集中收集后由風機送至尾氣處理系統， 經尾氣處理裝置除塵、脫硫、除臭等工藝處理達到環保要求后排放。 石油焦裝車、存儲在密閉堆場進行，實現密閉作業，可有效降低粉塵污染，達到環保要求［21～23］。

圖3 中石化S-CCHS 密閉除焦技術工藝流程圖

該技術的主要特點：部分設備可利舊，脫水倉為原焦池改造，除焦過程、取焦過程與現有延遲焦化的生產操作程序一致。 破碎機、提升機功率較小，系統總能耗低，石油焦品質更好。 收集并處理除焦過程中各種尾氣，環保水平高。 采用遠程智能控制系統，智能化程度高，改善了工作人員的工作環境，減輕了勞動強度。 該技術適合新建裝置和老裝置改建， 老裝置改建施工周期較短、投資較少。

3.2 罐式密閉除焦脫水技術

2020 年洛陽澗光特種裝備股份有限公司設計開發了延遲焦化罐式密閉除焦脫水技術，該技術主要根據Foster Wheeler 公司重力式脫水倉石油焦密閉處理系統進行改進開發，主要由石油焦除焦破碎系統、脫水及輸送系統、水處理系統、尾氣處理系統、自動控制系統5 部分組成。

1.1 油茶產量資料及質量控制 數據為江西省宜春市袁州區油茶局提供的1954—2010年單位面積油茶產量，轉化成單位為kg/hm2[20]，并對油茶產量資料進行了標準化處理：

罐式密閉除焦脫水技術工藝流程（圖4）為：水力切焦產生的焦炭和切焦水經焦炭塔底部進入破碎機后，大顆粒石油焦被破碎到150 ～250 mm 的粒度， 隨后焦水混合物進入脫水倉內進行脫水，熱風系統與脫水倉下部的熱風進口連通， 可對二次過濾后脫水倉內的焦炭進行干燥，干燥后得到的石油焦通過密閉式給料機及封閉式輸送機輸送到裝車系統裝車外運或送到后續工段進一步處理。 經脫水倉脫水后除焦水和少量石油焦細粉的混合物先排入沉降池內，由污水泵將沉降池內含有石油焦細粉的除焦水再次送入脫水倉內進一步過濾濾掉其中的細焦粉，由清水泵將經兩次過濾的除焦水送入切焦水罐，靜置后切焦水罐底部少量焦泥被送入沉降池后進入脫水倉脫水，下次切焦過程中利用切焦水泵將切焦水罐上層清水送入切焦器循環利用。 焦炭塔、脫水倉、沉降池、除焦水罐排出的有害氣體送至尾氣吸收塔進行處理，有害氣體經凈化處理達到要求后送至加熱爐或至安全處排空［24，25］。

圖4 罐式密閉除焦脫水技術工藝流程圖

目前除焦過程的除焦、脫水、存儲和裝車過程均為開放式作業，主要有如下問題：在焦炭塔除焦過程中，揮發性有機化合物（VOCs）、水蒸氣、異味氣體直接排放大氣，污染周圍環境；焦炭在轉運、裝車過程中焦粉易形成揚塵污染，污染周邊環境；延遲焦化除焦過程中介質、水蒸氣溫度高，現場煙霧較大，現場環境能見度低，容易發生安全事故，安全性差，設備智能化程度低；現場操作人員工作環境和衛生差，工作強度大，操作程序復雜容易發生誤操作，造成經濟損失［10～12］。

3.3 智能抓斗密閉除焦脫水技術

智能抓斗密閉除焦脫水技術由洛陽澗光特種裝備股份有限公司開發實施，該技術利用三維成像技術開發了智能抓斗，可實現自動識別焦炭進行抓取裝車等操作，安全環保，節省人工，主要用于改造舊裝置。

循環前后不同顆粒粒徑下sandwich形加筋土筋土界面單調直剪特性··············································劉飛禹 張端陽 王 軍 (3,456)

智能抓斗密閉除焦脫水技術工藝流程（圖5）為：水力除焦后，焦炭經破碎機破碎后與水進入密閉脫水倉，原除焦池上方增加鋼結構形成密閉的脫水倉， 焦水混合物在脫水倉內進行脫水，脫水倉內部設多處攝像裝置，通過攝像和掃描經計算機處理后形成石油焦三維圖像，根據三維信息指引抓斗進行石油焦抓取作業后裝車或輸送至堆場儲存。 水處理系統利用原有系統，脫水倉內水焦分離后， 除焦水進入沉淀池進行沉降過濾，隨后除焦水被送至澄清罐進一步過濾，最后除焦水被送至切焦水罐進行循環使用，澄清罐底部焦泥輸送至沉淀池，沉淀池沉積焦泥由抓斗抓至脫水倉脫水。 焦炭塔、脫水倉排出的有害氣體送至尾氣吸收塔進行處理，達到要求后送至加熱爐或至安全處排空［25～27］。

圖5 智能抓斗密閉除焦脫水技術工藝流程圖

該技術主要特點： 最大限度利用原除焦設備，水處理系統，只對除焦池進行密閉處理，增加智能抓斗裝置、 尾氣處理系統和智能控制系統，該技術主要用于老舊裝置改造，改造少、周期短，投資費用少，智能化程度高，有害尾氣排放少，安全環保，但三維成像技術有誤差需提升精度。

3.4 池中池密閉除焦脫水技術

池中池密閉除焦脫水技術由洛陽澗光特種裝備股份有限公司開發，該技術在原除焦池內靠近溜焦槽位置新建脫水池，脫水池容量大于焦炭塔單塔生焦量，脫水池上方設移動罩和尾氣收集口，方便焦炭脫水后轉移至除焦池，原除焦池采用鋼結構密閉，其余裝置利舊。

池中池密閉除焦脫水技術工藝流程 （圖6）為：水力除焦后焦炭與水的混合物經溜焦槽進入密閉脫水池內初脫水，石油焦初脫水后脫水池移動罩打開， 抓斗將石油焦抓至除焦池進一步脫水，待石油焦脫水后，抓斗進行裝車或轉運。 水處理系統利用原有系統， 脫水池內水焦分離后，除焦水通過管道進入沉淀池，除焦池內石油焦脫出的水自流進入沉淀池進行沉降過濾，隨后除焦水被送至澄清罐進一步過濾，最后除焦水被送至切焦水罐進行循環使用，澄清罐底部焦泥輸送至沉淀池， 沉淀池沉積焦泥由抓斗抓至除焦池脫水。焦炭塔、脫水池和除焦池排出的有害氣體送至尾氣吸收塔進行處理，達到要求后送至加熱爐或至安全處排空［28］。

圖6 池中池密閉除焦脫水技術工藝流程圖

該技術主要特點： 最大限度利用原除焦設備，水處理系統，只對除焦池進行密閉處理，新建脫水池及移動罩，增加尾氣處理系統和智能控制系統，該技術主要用于老舊裝置改造，改造周期短、費用少、有害尾氣排放少、安全環保。

該技術方案的主要特點：將石油焦破碎到50 mm 以下的小顆粒，石油焦混合足量的循環水形成可輸送的焦水，采用專用的焦漿泵和管道將混合后焦水輸送至脫水倉脫水，其除焦、脫水等過程全密閉，污染較小，切焦水循環利用。 缺點有：由于焦塊粒徑較小，造成焦炭質量偏差，經濟效益低；破碎機和焦漿泵功率較大，且水焦比大，能耗較大；沒有綜合考慮焦漿池、脫水倉等裝置尾氣治理環節，環保效果不明顯［18］。

3.5 箱式板鏈輸送機密閉除焦脫水技術

2015 年中石化洛陽工程有限公司設計開發了安全環保型延遲焦化石油焦密閉除焦、輸送和儲存成套技術，為延遲焦化裝置石油焦除焦全過程提供了安全、環保的整套技術方案。

“秀姐是咱村里的百靈鳥，會唱山歌，后來又參加了鄉花鼓戲劇團，是臺柱子。哎！偏偏找個男人，自已在外五搞六搞，卻不準秀姐到外面演戲，硬是把她的戲服全部燒了，關在家里做保姆一樣。”

箱式輸送機密閉除焦脫水技術工藝流程（圖7）為：水力除焦后焦炭經破碎機破碎至適當粒徑后與除焦水經溜焦槽進入密閉的箱式板鏈輸送機， 石油焦在箱體內由刮板帶動向出口運動，隨后進入刮板輸送機， 最后進入堆場或脫水罐，待終脫水后進行裝車。 箱式板鏈輸送機內的除焦水和少量焦粉透過濾網后匯集到箱體集水箱內，焦粉和除焦水由污水泵送至沉淀池，堆場或脫水罐里的石油焦靜置脫水后自流進入沉淀池，除焦水在沉淀池內沉降后，上層除焦水由泵送至澄清水罐，下層焦粉由抓斗抓至箱式板鏈輸送機，除焦水在澄清罐內沉降后，上層清水泵送至切焦水罐循環利用，下層焦泥送至沉淀池沉降。 箱式板鏈輸送機、沉淀池移動罩和堆場上部設置尾氣吸收口，除焦時產生的尾氣被風機抽至尾氣處理系統凈化后送至加熱爐或排空［25，29，30］。

筆者之所以先要求學生自己判斷贈絹者為誰，是筆者認為教師應該在教學過程中創造機會讓學生“丟臉”，迫使他們在此過程中盡可能地將自己的錯誤和各種問題暴露出來。畢竟，有時候“沒有錯誤、沒有問題”才是最大的錯誤和問題，因為這時候沒有發現錯誤和問題并不等于它們不存在，而說明我們沒能將它們從被掩蓋的地方及時發現。日后一旦機緣巧合讓這些錯誤和問題忽然爆發出來，其后果往往比平時就已經暴露還要嚴重。

圖7 箱式輸送機密閉除焦脫水技術工藝流程圖

該技術主要特點： 最大限度利用原除焦設備，水處理系統，只對沉淀池進行密閉處理，新建堆場或脫水罐， 增加尾氣處理系統和控制系統，該技術改造量最小、投資費用低、周期短，主要用于老舊裝置改造，密閉空間小、尾氣處理量少、能耗低。

4 國內外延遲焦化密閉除焦技術總結

筆者介紹了7 種延遲焦化密閉除焦技術，由于國外延遲焦化密閉除焦技術發展較早，環保要求低， 因此德國CCSS 石油焦密閉處理和美國的重力式脫水倉石油焦密閉處理技術只對尾氣進行收集后放空，沒有設置尾氣處理系統，環保效果欠佳，國內開發的5 種延遲焦化密閉除焦技術均設置了尾氣收集治理系統和密閉裝車系統，環保效果好。 美國的重力式脫水倉石油焦密閉處理技術和我國罐式密閉除焦脫水技術由于脫水罐設置在焦炭塔下方，所以焦炭塔較高，空間利用率高，占地面積小，只適合新建項目。 德國CCSS石油焦密閉處理技術、 中石化S-CCHS 密閉除焦技術可利用部分原有裝置，所以適合大多數新建或改造項目。 池中池密閉除焦脫水技術、智能抓斗密閉除焦脫水技術、箱式輸送機密閉除焦脫水技術由于只對除焦池或沉淀池進行密閉，其他原有設備利舊，增加尾氣處理系統等設備，改造量小、周期短，所以適合舊裝置改造。 由于罐式密閉除焦脫水技術密閉空間小， 所以尾氣處理量小，尾氣處理系統成本和能耗低。 箱式板鏈輸送機密閉除焦脫水技術中其核心設備箱式板鏈輸送機可一塔一機也可兩塔一機，除焦、脫水、輸送同步進行，除焦、脫水效率高，尾氣只有板鏈機箱體、沉淀池等處，尾氣處理量小，系統運行成本低，投資低，所以箱式板鏈輸送機密閉除焦脫水技術在老舊裝置改造方面潛力巨大，值得推廣。

5 結束語

隨著國家要在21 世紀中葉實現碳達峰、碳中和的目標，對環保的要求也日趨嚴格，焦化裝置由于能耗高、 污染嚴重及碳排放量大等問題，焦化裝置技術改造和發展勢在必行， 未來高端化、智能化、綠色化、數字化發展是延遲焦化技術發展的主要趨勢。

目前我國延遲焦化裝置有一百多套，中石化S-CCHS 技術已成功改造并投產應用三十套左右， 罐式密閉除焦技術新建并投產應用兩套，目前均運行良好。

由于我國老舊延遲焦化裝置較多，未來應開發改造周期短、投資費用低適用于老舊延遲焦化系統的密閉除焦技術， 保證煉廠最大經濟效益。由于石油焦和尾氣中含有硫化氫等有害氣體，開發新型智能控制系統，自動控制除焦過程，減少操作人員，提高智能化水平，另外避免操作人員長期暴露在危險環境中。 開發智能檢測系統，實現設備實時檢測，通過分析數據及時預測設備故障，降低事故發生率，保護設備免受損傷。