焦化工艺路线的绿色发展思考

孙冰

【摘 要】焦化是石油炼化常用的七大工艺流程之一，在生产的过程中，会产生各种硫化物、烯烃化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物以及焦炭粉尘等，此外还存在着高温、热辐射以及噪音等。不仅对人体造成一定的危害，导致职业病的发生，还会对周围环境造成一定的污染。在绿色发展理念下，石油焦化工艺应进行绿色发展。本文就对此进行了详细的探讨。

【关键词】石油焦化;工艺路线;绿色发展

前言：

石油是当前世界经济发展最主要的资源。近年来，随着我国社会经济的快速发展，对石油资源的需求与日俱增，石油进口量已经占据我国石油消耗总量的一半以上。而且因为我国自产的原油大都是重质原油，在进口时，也大都进口重质原油，这种原油普遍含硫量较高，这也成为我国炼油行业普遍面临的问题。因为原油含硫量大，对石油焦化产物的质量具有很大的影响，其所生产的汽油和柴油很不稳定，且含较多的杂质，必须进一步精制。

一、石油焦化工艺概述

石油焦化生产工艺是以贫氢重质残油，例如减压渣油、裂化渣油以及沥青等作为原料，在400～500℃的高温下，进行深度的热裂化反应，使渣油中的一部分转化为气体烃和轻质油品，在经过缩合反应，使渣油中的另一部分转化为焦炭。随着全球石油资源的开采，优质原油的产量逐渐减少，为了更好地应用重质原油，延迟焦化工艺获得了飞速的发展。

早期的石油焦化装置一般都是釜式焦化装置与平炉焦化装置。原料进入到焦化釜或者焦化平炉后，在设备的外部进行加热。目前，这种装置已经被淘汰了。在上世纪30年代，炼油企业开发出了延迟焦化技术，到了50年代，又开发出了流化焦化技术。延迟焦化和流化焦化技术都极大改进了石油焦化供热的条件。其中延迟焦化工艺是当前全球范围内应用最广的装置。这种焦化技术对原料的适应性较强，且技术已经十分成熟，在投资和操作方面的费用较低，是渣油，特别是劣质渣油主要的加工手段之一。而在我国，上世纪40年代建成了釜式焦化装置。50年代，通过试验，成功在焦化釜中通入了少量的空气，开发了在设备内部燃烧供热的氧化焦化技术。发展到60年代中期，我国已经建成了延迟焦化装置，并在后续的生产中，在延迟焦化装置中生产出了晶形焦。到了80年代，我国各个炼油厂普遍采用了延迟焦化技术，但也有部分炼油企业采用了流化焦化与焦炭气化结合而成的灵活焦化生产方式。

二、延迟焦化装置产生的污染分析

石油延迟焦化装置工艺流程在日常生产中会产生废气、废水及固废。其中，废气主要是燃烧产生的废气，一般出现在加热炉;而废水主要包括含硫废水、含油废水和含盐废水三种，其中，含硫废水主要产生于分馏塔顶油水分离器和接触塔顶油水分离罐，含油废水则产生于冷焦水处理系统冷焦水储罐、切焦水处理系统切焦水储罐以及机泵冷却排水，含盐废水则产生于蒸汽发生器当中;固废污染主要包括污油和废粉焦。

三、石油延迟焦化装置工艺路线的绿色发展思考

（一）提高延迟焦化装置的环保性能

当前，在绿色发展理念下，炼油系统的延迟焦化装置因存在着较为严重的环保问题而倍受各界的关注，为了实现延迟焦化生产过程的清洁化，我国各大生产企业纷纷在延迟焦化工艺工程设计方面进行了深入的研究，如：为了回收焦炭塔吹汽冷焦时所产生的蒸汽和油气而采用的塔式二段密闭放空系统。目前，我国部分企业还在全密闭放空系统的放空塔底部增设了塔釜温度控制的塔底油循环加热器，保证了塔釜油的脱水和除焦粉。在实际生产中这样可以实现污油的会用，降低污油排放和污染，酸性水去可切焦水或冷焦水罐回用，輕烃气实现密闭利用，蜡油馏分可以去分馏塔。此外，还能避免塔板和管线的堵塞，避免水进入到分馏塔突沸现象的发生，并使塔顶和无忧系统的蜡最小;为了缓和结焦并减少冷焦水油的含量，减轻对隔油池环境的污染而采用的浸泡式冷焦工艺。此外，还有部分企业借鉴了国外先进的经验，采用了密闭的石油焦破碎、筛分、皮带运输和焦仓贮存设施，都极大提升了延迟焦化装置生产工艺的环保性能。在具体的操作中，以中国石油克拉玛依石化公司为代表的部分炼油企业，优化了加热炉系统，对其进行了余热回收技术改造，以高压脱氧水为传热介质，实现了热烟气和冷空气之间的热量交换，极大地提高了加热炉的热效率。针对生产中产生的废水，通过对下水系统进行改造，实行污水分类分流，将机泵冷却水等具有较高品质的废水进行回收，用于焦炭冷焦，极大地加上你好了装置新水的补水量，针对含盐废水，采用了电脱盐技术，将其转化为净化水，也进一步减少了对新水的消耗。

（二）加强对石油焦的清洁利用

在炼油系统延迟焦化生产过程中，主要的产品分别是蜡油、柴油、焦碳、粗汽油和部分气体，这些产品各自的比重分别为：蜡油约占23%～33%之间，柴油产量约为22%～29%之间，焦碳产量约在20%～30%之间，粗汽油产量约为8%～16%之间，气体产量约在7%～10%之间，外甩油产量约在1%～3%之间。其中石油焦产品中有效利用硫含量是石油焦重要的质量指标。在对高硫原油进行焦化加工时，其所产出的石油焦硫含量往往会比原料油最初的含量高，成为制约高硫石油焦出路的主要因素。

一般来说，对于含硫量低于3%的石油焦，经过煅烧处理后，可作作为制铝用的电极焦，或者是针状焦的原料。这两者中附加值最高的是针状焦。但就目前我国石油延迟焦化生产工艺而言，针状焦的产能相对较低。而且，随着我国国内对炼钢电极焦需求的不断增长，国内的煤系针状焦及石油系针状焦的产量，远远无法满足国内的需求。因此，发展优质石油焦的生产势在必行。

针对硫质量分数大于3%的高硫石油焦而言，这种石油焦可以应用在水泥生产行业及碳素生产行业当中，但项目发展却受到较大的限制。此外，高硫石油焦还可以当做燃料或者造气原料，但必须对其进行脱硫处理。高硫石油焦作为制气原料制造氢气时，其生产工艺与煤碳制氢的工艺基本相似，主流程都包括气化→变换→低温甲醇洗→PSA氢提纯等，差别主要在于气化的工艺部分。因此，利用高硫石油焦制气，从本质上讲，可以将其当做煤化工向炼油工业的延伸。目前，全球各国采用的煤气化工业技术很多，根据相关统计数据显示，当前全球已经安装了近300套POX气化装置。而我国也有部分企业已经引进了POX气化装置，实现了高硫石油焦的制气生产。

结束语：

综上所述，延迟焦化生产是炼油系统七大生产工艺之一，该技术具有原料适应性强、技术成熟，且投资与操作的费用较低等优势，成为渣油，特别是劣质渣油主要的加工手段之一。在当前绿色可持续发展理念下，炼油企业在延迟焦化工艺路线方面，应采用焦化装置大型化、加热炉整改以及增添放空系统，采用清洁生产技术和密闭除焦技术手段等，降低生产的能耗，减少污染排放，实现自身的绿色发展。

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（作者单位：抚顺石化公司石油二厂焦化车间）