延遲焦化密閉除焦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

于亞飛

延遲焦化密閉除焦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

于亞飛

（洛陽(yáng)澗光特種裝備股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

隨著國(guó)家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)污染大的延遲焦化裝置嚴(yán)重急需改造。分析了德國(guó)CCS密閉除焦技術(shù)、中石化S-CCHS安全環(huán)保型密閉除焦技術(shù)和罐式密閉除焦技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)我國(guó)國(guó)情提出了延遲焦化密閉除焦技術(shù)發(fā)展方向的見解。

延遲焦化； 密閉除焦技術(shù)； 石油焦； 粉塵污染

隨著全球原油重質(zhì)化劣質(zhì)化不斷加速，對(duì)輕質(zhì)油的需求越來(lái)越大，延遲焦化作為重質(zhì)渣油加工轉(zhuǎn)化的作用日益突出，我國(guó)延遲焦化的生產(chǎn)能力世界第二，國(guó)內(nèi)延遲焦化裝置生產(chǎn)能力約1億噸[1-4]。由于延遲焦化除焦過(guò)程為露天進(jìn)行，所以污染問(wèn)題非常嚴(yán)峻，排放量達(dá)百萬(wàn)噸級(jí)。國(guó)內(nèi)原有裝置除焦、輸焦、脫水、裝車過(guò)程為露天進(jìn)行，在此過(guò)程中，大量有害物（VOC）及石油焦粉塵排放至大氣，嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境[5-7]。

由于污染問(wèn)題嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)外相繼研發(fā)了延遲焦化密閉輸焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)延遲焦化除焦、輸焦過(guò)程全密閉，減少污染物排放有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境[8]。

1 國(guó)內(nèi)延遲焦化除焦現(xiàn)狀

延遲焦化裝置由于技術(shù)成熟、渣油轉(zhuǎn)化率高、原料適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低，被煉化企業(yè)廣泛用于重質(zhì)渣油深加工，延遲焦化工藝已經(jīng)成為重要的重質(zhì)渣油加工技術(shù)之一。同時(shí)，延遲焦化裝置也是環(huán)保部門重點(diǎn)關(guān)注的“排污大戶”，該裝置對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題是煉化企業(yè)長(zhǎng)期存在的突出問(wèn)題。該裝置生產(chǎn)的石油焦為固體，其生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量粉塵和揮發(fā)性污染氣體。除焦時(shí)煙霧滾滾、惡臭彌散，裝車時(shí)粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境極其惡劣[9-11]。

現(xiàn)有焦化裝置大多采用傳統(tǒng)儲(chǔ)焦池方式進(jìn)行石油焦處理，水力除焦后的焦炭和切焦水從焦炭塔一起排入露天的儲(chǔ)焦池，焦炭和切焦水在儲(chǔ)焦池內(nèi)分離。焦炭停留在儲(chǔ)焦池，然后利用行車式抓斗裝車運(yùn)出。其除焦、脫水、存儲(chǔ)及裝車過(guò)程均為開放式作業(yè)，帶來(lái)的問(wèn)題主要體有：

1）除焦過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、水蒸發(fā)、異味氣體直接排放大氣，污染環(huán)境。焦炭在倒料、裝車過(guò)程中焦粉形成揚(yáng)塵污染，同時(shí)撒落在地面上的焦粉對(duì)周邊環(huán)境造成污染。

2）除焦過(guò)程中介質(zhì)、水蒸氣溫度較高，現(xiàn)場(chǎng)煙霧較大，工作環(huán)境差，操作人員易發(fā)生安全事故和誤操作，安全性低[12-14]。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，延遲焦化技術(shù)目前面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，完善和改進(jìn)延遲焦化技術(shù)，提高延遲焦化工藝的生命力，充分發(fā)揮延遲焦化裝置在煉油廠的作用，是當(dāng)前非常迫切的任務(wù)之一[15]。

2 國(guó)外延遲焦化密閉除焦技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外密閉除焦系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代已有實(shí)際工程上的應(yīng)用，德國(guó)Triplan公司設(shè)計(jì)并建造了第一套CCS石油焦處理系統(tǒng)，其工藝流程是在每臺(tái)焦炭塔底部設(shè)置一大型雙輥式破碎機(jī)進(jìn)行除焦時(shí)的焦炭破碎，將焦炭顆?？刂圃?0 mm以下，同時(shí)加大量的水將焦炭沖入密閉的除焦池，使水焦比大于7∶1，再將焦水混合物通過(guò)專用的焦?jié){泵輸送至脫水倉(cāng)進(jìn)行脫水，脫水后的焦炭通過(guò)管帶機(jī)外送，脫水倉(cāng)瀝出的水由水泵提升至沉淀罐，焦水在沉淀罐進(jìn)一步分離，隨后水被輸送至清水箱循環(huán)利用，整個(gè)系統(tǒng)全部密閉，揮發(fā)性氣體通過(guò)煙囪直接排放[16]。

該技術(shù)的主要特點(diǎn)：將石油焦破碎成50 mm以下的顆粒，用大量的水混合石油焦形成可輸送的焦水，用專用的焦?jié){泵將焦水輸送至脫水倉(cāng)脫水，其除焦過(guò)程全密閉，污染小，切焦水循環(huán)利用。其缺點(diǎn)有：焦塊粒徑較小，造成質(zhì)量偏差，降低經(jīng)濟(jì)效益。破碎機(jī)和焦?jié){泵功率均需300 kW以上，水焦配比水，能耗大。對(duì)于老裝置改造，需增加脫水倉(cāng)、焦?jié){泵等設(shè)備，改造難度大，投資高。沒有綜合考慮除焦尾氣治理及石油焦的存儲(chǔ)運(yùn)輸及裝車等環(huán)節(jié)，環(huán)保效果不明顯[16]。

3 國(guó)內(nèi)延遲焦化密閉除焦技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著國(guó)家既要綠水青山也要金山銀山發(fā)展理念的推廣和新版環(huán)保政策和法規(guī)的落實(shí)，由于煉化企業(yè)為排污大戶，其延遲焦化裝置首當(dāng)其沖，所以延遲焦化老裝置改造迫在眉睫。目前已經(jīng)推廣的延遲焦化密閉除焦技術(shù)有兩種，其各有利弊。

3.1 中石化（S-CCHS）安全環(huán)保型密閉除焦技術(shù)

2015年中石化洛陽(yáng)工程有限公司牽頭開發(fā)了安全環(huán)保型延遲焦化石油焦密閉除焦、輸送及存儲(chǔ)成套技術(shù)，為延遲焦化裝置提供了整套解決方案。

中石化S-CCHS技術(shù)工藝流程如下：

1）石油焦：石油焦經(jīng)水力除焦后通過(guò)底蓋機(jī)進(jìn)入破碎機(jī)，破碎后顆徑小于150 mm，石油焦與切焦水自流進(jìn)入密閉脫水倉(cāng)中，脫水后石油焦通過(guò)垂直螺旋提升機(jī)、皮帶機(jī)等輸送至石油焦密閉存儲(chǔ)、輸送及定量裝車系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存和裝車。

2）水：切焦水通過(guò)脫水倉(cāng)底部排出，自流進(jìn)入集水箱，切焦水泵將集水箱水泵送至沉降罐進(jìn)一步分離，沉降罐底部焦?jié){送至脫水倉(cāng)二次分離，沉降后的水輸送至儲(chǔ)水罐，供切焦裝置循環(huán)使用。

3）尾氣：整個(gè)除焦、脫水過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣（包括塔頂、脫水倉(cāng)等）集中收集輸送至尾氣處理裝置，經(jīng)除塵、脫硫、除臭后配風(fēng)焚燒使排放達(dá)到環(huán)保要求。石油焦裝車、儲(chǔ)存實(shí)現(xiàn)密閉作業(yè)，減少粉塵污染，使粉塵達(dá)到環(huán)保要求[16]。

該技術(shù)的主要持點(diǎn)：該技術(shù)可利舊原焦池改造為脫水倉(cāng)，除焦過(guò)程與取焦過(guò)程分開和現(xiàn)有延遲焦化的生產(chǎn)操作程序一致。破碎機(jī)和提升機(jī)功率比CCS技術(shù)降低約一半，系統(tǒng)能耗低，石油焦品質(zhì)更好。綜合考慮了除焦過(guò)程中尾氣收集并進(jìn)行無(wú)害化處理，環(huán)保水平高。采用遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，改善作業(yè)環(huán)境好，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。該技術(shù)適合新建裝置和老裝置改造，改造施工周期較短、投資較少[17]。

3.2 罐式密閉除焦脫水技術(shù)

2020年洛陽(yáng)澗光特種裝備股份有限公司開發(fā)了延遲焦化罐式密閉除焦脫水技術(shù)，該技術(shù)主要由石油焦除焦破碎、脫水及輸送單元、水處理單元、尾氣處理單元、自動(dòng)控制單元五個(gè)單元組成，主要由底蓋機(jī)、破碎機(jī)、脫水罐、出料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、沉降罐、提升泵、澄清罐、切焦水罐、尾氣處理設(shè)備及電氣控制設(shè)備等組成。除焦系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)PLC直接控制，也可由DCS系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。

罐式密閉除焦脫水技術(shù)工藝流程為：除焦時(shí)，從焦炭塔底部排出的石油焦與水的混合物，經(jīng)破碎機(jī)破碎到適當(dāng)?shù)牧６龋ㄐ∮?50 mm），進(jìn)入脫水倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行脫水，脫水后的石油焦通過(guò)密閉給料機(jī)及輸送機(jī)被送到裝車系統(tǒng)裝車，保證整個(gè)輸送過(guò)程的密閉。經(jīng)脫水倉(cāng)脫出來(lái)的除焦水與細(xì)焦粉混合物進(jìn)入沉降罐，隨后污水泵把含有細(xì)焦粉的污水送入脫水倉(cāng)二次過(guò)濾，濾掉其中的細(xì)焦粉及其它固體雜質(zhì)，將二次脫水送入沉降罐內(nèi)，由清水泵再將經(jīng)兩次過(guò)濾的除焦水送入切焦水罐，供下次除焦工序循環(huán)利用。在焦炭塔、脫水倉(cāng)、沉降罐、切焦水罐等設(shè)備處均設(shè)有尾氣收集口，尾氣通過(guò)集氣風(fēng)機(jī)送至尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后可送至加熱爐或排空[18-20]。

該技術(shù)的主要持點(diǎn)：該技術(shù)除焦后采用脫水罐進(jìn)行脫水，石油焦脫水后采用封閉式輸送機(jī)輸送，使石油焦在切焦、輸送、脫水及除焦水凈化等全過(guò)程密閉進(jìn)行，無(wú)氣體、粉塵外逸。除焦與脫水系統(tǒng)同步連續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)效率高，全過(guò)程智能化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，火災(zāi)和事故的發(fā)生率低，系統(tǒng)功率消耗低于S-CCHS，動(dòng)設(shè)備少，系統(tǒng)的可靠性高，有利于延遲焦化裝置穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)脫水罐設(shè)在焦炭塔下方，空間利用率高，不適用老裝置改造[18]。

4 延遲焦化密閉除焦技術(shù)展望

目前我國(guó)延遲焦化裝置有一百多套，中石化S-CCHS技術(shù)已成功改造并投產(chǎn)應(yīng)用30套左右，罐式密閉除焦技術(shù)已投產(chǎn)應(yīng)用兩套，目前均運(yùn)行良好，中石化S-CCHS技術(shù)適用于老裝置改造項(xiàng)目，罐式密閉除焦技術(shù)適用于新建延遲焦化項(xiàng)目，由于老裝置技術(shù)設(shè)備和布局不盡相同，針對(duì)老裝置改造項(xiàng)目仍需開發(fā)多樣化的環(huán)保型密閉除焦技術(shù)。

未來(lái)高端化、綠色化、智能化、數(shù)字化是延遲焦化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)[21]，可開發(fā)石油焦專用密閉輸送、脫水運(yùn)輸機(jī)，將石油焦和水一同送進(jìn)輸送機(jī)，輸送機(jī)內(nèi)部設(shè)過(guò)濾網(wǎng)，石油焦在輸送過(guò)程中邊提升邊瀝水，脫水后的石油焦經(jīng)刮板機(jī)輸送至堆場(chǎng)或脫水罐，瀝出的水通過(guò)機(jī)體內(nèi)的排水口離開運(yùn)輸機(jī)泵送至儲(chǔ)水罐，經(jīng)二次過(guò)濾、沉降等工序處理后，可作為除焦水繼續(xù)循環(huán)使用。機(jī)體上部設(shè)尾氣集氣口，除焦過(guò)程中的有害氣體通過(guò)收集口去往尾氣處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)除焦過(guò)程的密閉化。專用密閉輸送、脫水運(yùn)輸機(jī)可直接安裝在原焦池內(nèi)，也可安裝在焦炭塔焦池對(duì)面實(shí)現(xiàn)不停工切換，該技術(shù)在改造老裝置具有改造周期短或不停工改造、改造費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)延遲焦化密閉除焦老裝置改造的趨勢(shì)。

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Technological Status and Development Prospect of Closed-loop Decoking Process for Delayed Coking

（Luoyang Jianguang Special Equipment Co., Ltd., Luoyang Henan 471000, China）

With the increasingly strict national environmental protection policy, the traditional delayed coking unit with high pollution needs to be rebuilt urgently. In this paper, the advantages and disadvantages of CCS closed-loop decoking technology in Germany, Sinopec S-CCHS safe and environment-friendly closed-loop decoking technology, and tank closed-loop decoking technology were analyzed. According to the conditions of our country, the development direction of delayed coking closed-loop decoking technology are put forward.

Delayed coking; Closed-loop decoking technology; Petroleum coke; Coke fine pollution

2022-04-12

于亞飛（1992-），男，初級(jí)工程師，碩士，河南省洛陽(yáng)市人，2018年畢業(yè)于河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)，研究方向：從事石油焦輸送機(jī)械技術(shù)工作。

TE991.1

A

1004-0935（2023）01-0135-03