延迟焦化密闭除焦技术发展现状及展望

于亚飞

延迟焦化密闭除焦技术发展现状及展望

于亚飞

（洛阳涧光特种装备股份有限公司，河南 洛阳 471000）

随着国家环保政策日趋严格，传统污染大的延迟焦化装置严重急需改造。分析了德国CCS密闭除焦技术、中石化S-CCHS安全环保型密闭除焦技术和罐式密闭除焦技术的优缺点，根据我国国情提出了延迟焦化密闭除焦技术发展方向的见解。

延迟焦化； 密闭除焦技术； 石油焦； 粉尘污染

随着全球原油重质化劣质化不断加速，对轻质油的需求越来越大，延迟焦化作为重质渣油加工转化的作用日益突出，我国延迟焦化的生产能力世界第二，国内延迟焦化装置生产能力约1亿吨[1-4]。由于延迟焦化除焦过程为露天进行，所以污染问题非常严峻，排放量达百万吨级。国内原有装置除焦、输焦、脱水、装车过程为露天进行，在此过程中，大量有害物（VOC）及石油焦粉尘排放至大气，严重污染当地环境[5-7]。

由于污染问题严重，国内外相继研发了延迟焦化密闭输焦技术，实现延迟焦化除焦、输焦过程全密闭，减少污染物排放有效保护生态环境[8]。

1 国内延迟焦化除焦现状

延迟焦化装置由于技术成熟、渣油转化率高、原料适应性强、生产成本低，被炼化企业广泛用于重质渣油深加工，延迟焦化工艺已经成为重要的重质渣油加工技术之一。同时，延迟焦化装置也是环保部门重点关注的“排污大户”，该装置对环境污染问题是炼化企业长期存在的突出问题。该装置生产的石油焦为固体，其生产、运输和储存过程会产生大量粉尘和挥发性污染气体。除焦时烟雾滚滚、恶臭弥散，装车时粉尘飞扬，环境极其恶劣[9-11]。

现有焦化装置大多采用传统储焦池方式进行石油焦处理，水力除焦后的焦炭和切焦水从焦炭塔一起排入露天的储焦池，焦炭和切焦水在储焦池内分离。焦炭停留在储焦池，然后利用行车式抓斗装车运出。其除焦、脱水、存储及装车过程均为开放式作业，带来的问题主要体有：

1）除焦过程中，挥发性有机物（VOC）、水蒸发、异味气体直接排放大气，污染环境。焦炭在倒料、装车过程中焦粉形成扬尘污染，同时撒落在地面上的焦粉对周边环境造成污染。

2）除焦过程中介质、水蒸气温度较高，现场烟雾较大，工作环境差，操作人员易发生安全事故和误操作，安全性低[12-14]。

随着国家对环境保护的重视，延迟焦化技术目前面临严峻的挑战，完善和改进延迟焦化技术，提高延迟焦化工艺的生命力，充分发挥延迟焦化装置在炼油厂的作用，是当前非常迫切的任务之一[15]。

2 国外延迟焦化密闭除焦技术现状

国外密闭除焦系统在20世纪60年代已有实际工程上的应用，德国Triplan公司设计并建造了第一套CCS石油焦处理系统，其工艺流程是在每台焦炭塔底部设置一大型双辊式破碎机进行除焦时的焦炭破碎，将焦炭颗粒控制在50 mm以下，同时加大量的水将焦炭冲入密闭的除焦池，使水焦比大于7∶1，再将焦水混合物通过专用的焦浆泵输送至脱水仓进行脱水，脱水后的焦炭通过管带机外送，脱水仓沥出的水由水泵提升至沉淀罐，焦水在沉淀罐进一步分离，随后水被输送至清水箱循环利用，整个系统全部密闭，挥发性气体通过烟囱直接排放[16]。

该技术的主要特点：将石油焦破碎成50 mm以下的颗粒，用大量的水混合石油焦形成可输送的焦水，用专用的焦浆泵将焦水输送至脱水仓脱水，其除焦过程全密闭，污染小，切焦水循环利用。其缺点有：焦块粒径较小，造成质量偏差，降低经济效益。破碎机和焦浆泵功率均需300 kW以上，水焦配比水，能耗大。对于老装置改造，需增加脱水仓、焦浆泵等设备，改造难度大，投资高。没有综合考虑除焦尾气治理及石油焦的存储运输及装车等环节，环保效果不明显[16]。

3 国内延迟焦化密闭除焦技术现状

近年来，随着国家既要绿水青山也要金山银山发展理念的推广和新版环保政策和法规的落实，由于炼化企业为排污大户，其延迟焦化装置首当其冲，所以延迟焦化老装置改造迫在眉睫。目前已经推广的延迟焦化密闭除焦技术有两种，其各有利弊。

3.1 中石化（S-CCHS）安全环保型密闭除焦技术

2015年中石化洛阳工程有限公司牵头开发了安全环保型延迟焦化石油焦密闭除焦、输送及存储成套技术，为延迟焦化装置提供了整套解决方案。

中石化S-CCHS技术工艺流程如下：

1）石油焦：石油焦经水力除焦后通过底盖机进入破碎机，破碎后颗径小于150 mm，石油焦与切焦水自流进入密闭脱水仓中，脱水后石油焦通过垂直螺旋提升机、皮带机等输送至石油焦密闭存储、输送及定量装车系统进行储存和装车。

2）水：切焦水通过脱水仓底部排出，自流进入集水箱，切焦水泵将集水箱水泵送至沉降罐进一步分离，沉降罐底部焦浆送至脱水仓二次分离，沉降后的水输送至储水罐，供切焦装置循环使用。

3）尾气：整个除焦、脱水过程中产生的废气（包括塔顶、脱水仓等）集中收集输送至尾气处理装置，经除尘、脱硫、除臭后配风焚烧使排放达到环保要求。石油焦装车、储存实现密闭作业，减少粉尘污染，使粉尘达到环保要求[16]。

该技术的主要持点：该技术可利旧原焦池改造为脱水仓，除焦过程与取焦过程分开和现有延迟焦化的生产操作程序一致。破碎机和提升机功率比CCS技术降低约一半，系统能耗低，石油焦品质更好。综合考虑了除焦过程中尾气收集并进行无害化处理，环保水平高。采用远程智能控制系统，改善作业环境好，降低劳动强度。该技术适合新建装置和老装置改造，改造施工周期较短、投资较少[17]。

3.2 罐式密闭除焦脱水技术

2020年洛阳涧光特种装备股份有限公司开发了延迟焦化罐式密闭除焦脱水技术，该技术主要由石油焦除焦破碎、脱水及输送单元、水处理单元、尾气处理单元、自动控制单元五个单元组成，主要由底盖机、破碎机、脱水罐、出料机、皮带输送机、沉降罐、提升泵、澄清罐、切焦水罐、尾气处理设备及电气控制设备等组成。除焦系统可实现现场PLC直接控制，也可由DCS系统进行自动控制。

罐式密闭除焦脱水技术工艺流程为：除焦时，从焦炭塔底部排出的石油焦与水的混合物，经破碎机破碎到适当的粒度（小于250 mm），进入脱水仓内进行脱水，脱水后的石油焦通过密闭给料机及输送机被送到装车系统装车，保证整个输送过程的密闭。经脱水仓脱出来的除焦水与细焦粉混合物进入沉降罐，随后污水泵把含有细焦粉的污水送入脱水仓二次过滤，滤掉其中的细焦粉及其它固体杂质，将二次脱水送入沉降罐内，由清水泵再将经两次过滤的除焦水送入切焦水罐，供下次除焦工序循环利用。在焦炭塔、脱水仓、沉降罐、切焦水罐等设备处均设有尾气收集口，尾气通过集气风机送至尾气处理系统，经处理后可送至加热炉或排空[18-20]。

该技术的主要持点：该技术除焦后采用脱水罐进行脱水，石油焦脱水后采用封闭式输送机输送，使石油焦在切焦、输送、脱水及除焦水净化等全过程密闭进行，无气体、粉尘外逸。除焦与脱水系统同步连续运行，生产效率高，全过程智能化程度高，劳动强度小，火灾和事故的发生率低，系统功率消耗低于S-CCHS，动设备少，系统的可靠性高，有利于延迟焦化装置稳定运行。该技术脱水罐设在焦炭塔下方，空间利用率高，不适用老装置改造[18]。

4 延迟焦化密闭除焦技术展望

目前我国延迟焦化装置有一百多套，中石化S-CCHS技术已成功改造并投产应用30套左右，罐式密闭除焦技术已投产应用两套，目前均运行良好，中石化S-CCHS技术适用于老装置改造项目，罐式密闭除焦技术适用于新建延迟焦化项目，由于老装置技术设备和布局不尽相同，针对老装置改造项目仍需开发多样化的环保型密闭除焦技术。

未来高端化、绿色化、智能化、数字化是延迟焦化技术发展的主要趋势[21]，可开发石油焦专用密闭输送、脱水运输机，将石油焦和水一同送进输送机，输送机内部设过滤网，石油焦在输送过程中边提升边沥水，脱水后的石油焦经刮板机输送至堆场或脱水罐，沥出的水通过机体内的排水口离开运输机泵送至储水罐，经二次过滤、沉降等工序处理后，可作为除焦水继续循环使用。机体上部设尾气集气口，除焦过程中的有害气体通过收集口去往尾气处理系统，实现除焦过程的密闭化。专用密闭输送、脱水运输机可直接安装在原焦池内，也可安装在焦炭塔焦池对面实现不停工切换，该技术在改造老装置具有改造周期短或不停工改造、改造费用低等优势，是未来延迟焦化密闭除焦老装置改造的趋势。

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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

于亚飞（1992-），男，初级工程师，硕士，河南省洛阳市人，2018年毕业于河南科技大学农业工程专业，研究方向：从事石油焦输送机械技术工作。

TE991.1

A

1004-0935（2023）01-0135-03