高硫石油焦清潔利用的實(shí)現(xiàn)及技術(shù)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(lái)原油劣質(zhì)化形勢(shì)不斷嚴(yán)峻，高硫石油焦的合理應(yīng)用也得到了全球化工生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)注與重視。從客觀上來(lái)看，高硫石油焦清潔利用技術(shù)的應(yīng)用與否，不但牽扯到基本的生產(chǎn)效益與可持續(xù)發(fā)展特征，同時(shí)也與我國(guó)的化工現(xiàn)代化生產(chǎn)戰(zhàn)略密不可分。為了進(jìn)一步探討高硫石油焦清潔利用技術(shù)的實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)，現(xiàn)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(zhì)化的時(shí)代背景下，延遲焦化成為重油輕質(zhì)化生產(chǎn)中的重要選擇，而該生產(chǎn)模式勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)品石油焦的產(chǎn)量異常增加。根據(jù)含硫量的差異，在實(shí)際生產(chǎn)中我們將高硫石油焦劃分為三個(gè)類別，其中含硫量超過(guò)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(shù)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(dāng)中往往也存在金屬含量偏高的問題，帶來(lái)一系列的生產(chǎn)阻礙，包括品質(zhì)下降、燃燒控制難度高等等，另外，企業(yè)的環(huán)保成本也會(huì)進(jìn)一步增加，引發(fā)更為嚴(yán)重的社會(huì)環(huán)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(xiàn)代化發(fā)展需要成為高硫石油焦未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)，通過(guò)開發(fā)合理科學(xué)的清潔使用技術(shù)，能夠顯著改善企業(yè)效益，提升環(huán)保技術(shù)水平，促進(jìn)石化企業(yè)的進(jìn)步與可持續(xù)發(fā)展。

2.高硫石油焦清潔利用技術(shù)的實(shí)現(xiàn)情況

高硫石油焦清潔利用技術(shù)的應(yīng)用分布在各個(gè)不同的領(lǐng)域，分別結(jié)合使用情況分析介紹如下。

(1)活性炭技術(shù)中的應(yīng)用

活性炭技術(shù)是高硫石油焦清潔利用技術(shù)中應(yīng)用較為普遍的技術(shù)類型，該技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)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(duì)高硫石油焦實(shí)施活性炭處理時(shí)，受到整體比表面積處理壓力的影響，容易出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量下降的問題。目前國(guó)內(nèi)在活性炭技術(shù)層面的應(yīng)用開發(fā)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(yōu)條件下進(jìn)行制備時(shí)，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(jìn)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(guò)由于含硫量的問題，環(huán)保不達(dá)標(biāo)的情況還需要進(jìn)一步改善。

(2)鋁用預(yù)焙陽(yáng)極中的應(yīng)用

鋁用預(yù)焙陽(yáng)極在現(xiàn)代鋁生產(chǎn)過(guò)程中具有廣泛的應(yīng)用，消費(fèi)量巨大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)每年的鋁用預(yù)焙陽(yáng)極需求總量超過(guò)800萬(wàn)噸，根據(jù)原材料的分析情況來(lái)看，石油焦也可以作為良好的生產(chǎn)材料。這個(gè)領(lǐng)域的高硫石油焦清潔利用技術(shù)主要以高硫石油焦為主，為了進(jìn)一步考察高硫石油焦的制備功能，中國(guó)鋁業(yè)分公司將高硫石油焦搭配低硫石油焦，根據(jù)一定的配置比例來(lái)作為生產(chǎn)原材料，根據(jù)生產(chǎn)的結(jié)果來(lái)看，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定合格，性能優(yōu)良。在實(shí)際使用過(guò)程中也存在一些問題，包括技術(shù)實(shí)施過(guò)程中環(huán)保指標(biāo)無(wú)法適應(yīng)未來(lái)行業(yè)發(fā)展的需求等，還需要進(jìn)一步對(duì)技術(shù)進(jìn)行改善。

(3)石油焦制氫技術(shù)

石油焦制氫技術(shù)是一種以焦代油實(shí)現(xiàn)清潔能源生產(chǎn)的技術(shù)，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(guò)程可以更好的利用其自身的化學(xué)性能，采取直接燃燒的方式可以提升熱能的釋放量，過(guò)程中需要做好污染物的處理，充分利用好石油焦中的碳?xì)湓兀瑥亩@得更容易脫除的污染物質(zhì)。針對(duì)硫元素的釋放問題，可以采取硫磺回收的專用技術(shù)來(lái)獲得高質(zhì)量高純度的硫磺產(chǎn)品。

(4)CFB技術(shù)

CFB技術(shù)是一種基于蒸汽與電力生產(chǎn)需要出現(xiàn)的高硫石油焦清潔利用技術(shù)，該技術(shù)具有良好的技術(shù)穩(wěn)定性與脫硫效果，同時(shí)投資成本可控性較強(qiáng)，所以在國(guó)內(nèi)電廠、煉油廠都具有不錯(cuò)的應(yīng)用。結(jié)合工藝流程的應(yīng)用效果來(lái)看，相比于傳統(tǒng)的高硫石油焦清潔利用技術(shù)具有不少優(yōu)勢(shì)，包括可調(diào)節(jié)的范圍更高、綜合利用效率更強(qiáng)等等，整體設(shè)計(jì)更接近于煤粉爐，灰渣的用途更為廣泛。結(jié)合發(fā)展的情況來(lái)看，國(guó)際影響較大的制造商對(duì)于該技術(shù)都較為精通，可以直接學(xué)習(xí)借鑒其技術(shù)類型。

(5)POX技術(shù)

POX技術(shù)是一種固體氣化技術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)劣質(zhì)燃料在一定溫度壓力條件下轉(zhuǎn)換的方式來(lái)合成水煤氣。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程屬于不完全反應(yīng)，所以又被稱之為部分氧化工藝。該工藝類型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，石油焦進(jìn)入到氣化爐當(dāng)中，隨后與空分裝置的氧氣實(shí)現(xiàn)混合，高溫燃燒，與水蒸氣反應(yīng)后可以獲得粗合成氣，粗合成氣內(nèi)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(yīng)不同類型的化工產(chǎn)品需要。POX技術(shù)當(dāng)中，應(yīng)用最為廣泛的是國(guó)外典型氣流床氣化爐技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；膽?yīng)用，包括穩(wěn)定技術(shù)存在床氣化技術(shù)、流化床技術(shù)以及氣流床技術(shù)等，不同類型的技術(shù)適應(yīng)性各不相同，其中應(yīng)用效率最高、針對(duì)性最強(qiáng)的就是POX技術(shù)，GE氣化技術(shù)，該技術(shù)最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)的中期，隨后經(jīng)過(guò)渣油氣化生產(chǎn)改良后得到了普及應(yīng)用。該技術(shù)最大的特征是可以通過(guò)石油焦加水磨處理的方式予以強(qiáng)化，采取純氧氣化處理的模式，高溫高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)氣化反應(yīng)，具有良好的技術(shù)適應(yīng)性與可靠性。相比之下，Shell氣化技術(shù)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(lái)進(jìn)行加工，適應(yīng)性更強(qiáng)。

(6)IGCC技術(shù)

IGCC技術(shù)是整體氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)的簡(jiǎn)稱，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有不少的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其中最為突出的就是良好的發(fā)電效率。這是由于其本身采取了聯(lián)合循環(huán)的技術(shù)，將燃輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)搭配使用，發(fā)電效率可以達(dá)到50%左右，隨著近些年來(lái)高溫燃?xì)廨啓C(jī)性能不斷提升，發(fā)電的凈效率也得到了改善。環(huán)保性能是IGCC技術(shù)另外一個(gè)特殊的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，通過(guò)IGCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制后，能夠有效降低二氧化硫排量質(zhì)量50%以上，同時(shí)對(duì)于脫硝也具有一定的幫助。除此之外，該技術(shù)還具有燃料適應(yīng)性強(qiáng)、多聯(lián)產(chǎn)與多資源應(yīng)用前景廣闊等優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中對(duì)于水資源的依賴也不高，可以通過(guò)少量的水資源就達(dá)到良好的生產(chǎn)效果，所以在未來(lái)的高硫石油焦清潔利用技術(shù)應(yīng)用中具有一定的前景。

3.高硫石油焦清潔利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)高硫石油焦清潔利用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)內(nèi)對(duì)于活性炭技術(shù)的研究已經(jīng)取得了階段性的成果，但是依然沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化要求。在低硫石油焦混雜的情況下進(jìn)行陽(yáng)極生產(chǎn)技術(shù)，能夠完善質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，但是這個(gè)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目標(biāo)與要求。CFB燃燒技術(shù)作為高硫石油焦清潔利用技術(shù)中應(yīng)用最為高效的技術(shù)之一，具有其他利用技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)，包括良好的負(fù)荷調(diào)整能力與環(huán)保性能，除此之外，運(yùn)行穩(wěn)定性良好也使得該技術(shù)匹配使用環(huán)境，不過(guò)該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中根據(jù)實(shí)際使用的情況如出現(xiàn)脫硫不足的問題，此時(shí)應(yīng)用范圍就會(huì)受到影響。POX技術(shù)作為高硫石油焦清潔利用技術(shù)中較為獨(dú)特的技術(shù)類型，具有良好的環(huán)保性能，適應(yīng)于環(huán)保發(fā)展的趨勢(shì)，即使未來(lái)環(huán)保事業(yè)進(jìn)入到更高的層次，提出更為苛刻的要求，該技術(shù)依然能夠適應(yīng)發(fā)展的需要，所以可以通過(guò)POX技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展的方式來(lái)解決重復(fù)利用問題。IGCC技術(shù)具有發(fā)電效率高、經(jīng)濟(jì)效益突出的特征，在實(shí)際使用過(guò)程中存在工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題，所以要求做好精細(xì)化的控制。在運(yùn)行分析過(guò)程中要求做好運(yùn)行可靠性設(shè)置，避免投資回報(bào)率下降的問題，結(jié)合單位投資成本的控制技術(shù)不斷發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，未來(lái)該技術(shù)也具有良好的應(yīng)用前景。石油焦制氫技術(shù)的應(yīng)用能夠同時(shí)滿足石油焦清潔處理的客觀需要以及綜合經(jīng)濟(jì)效益的改善要求。開發(fā)高硫石油焦制氫，能夠很好的突出石油焦自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，體現(xiàn)熱值高的特征。在降低加氫成本的同時(shí)，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(shù)是一種針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐減少系統(tǒng)排放量的技術(shù)，該技術(shù)的特征為燃料適應(yīng)性強(qiáng)、混合后劣質(zhì)煤處理效率高等，CFB本身存在的問題包括操作波動(dòng)控制難度高、燃燒焦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)難以控制以及對(duì)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(jié)

綜上所述，高硫石油焦清潔利用技術(shù)作為一種基于原油劣質(zhì)化背景下開發(fā)出的綜合能源重復(fù)利用技術(shù)，不但彌補(bǔ)了高硫石油焦重復(fù)利用不足的問題，同時(shí)也解決了環(huán)境污染與保護(hù)之間的矛盾關(guān)系，提升了技術(shù)的延展性與經(jīng)濟(jì)性。為了進(jìn)一步改善技術(shù)應(yīng)用的效果，除了做好綜合利用技術(shù)的改善工作，還需要進(jìn)一步推進(jìn)高硫石油焦清潔利用技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，綜合應(yīng)用CFB，POX以及IGCC，石油焦制氫等先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)更適應(yīng)于中國(guó)國(guó)情的高硫石油焦清潔利用技術(shù)，為行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。