原标题：延迟焦化焦炭塔装置密閉除焦技术现状及发展

作者：杨成炯1魏鑫2，朱华兴1李和杰1，汤红年1

（1.中石化洛阳工程有限公司；2.中国石油化工股份有限公司镇海炼化汾公司）

来源：《炼油技术与工程》/石化缘科技咨询

摘要：延迟焦化焦炭塔装置生产过程中的有害气体及石油焦粉尘对环境污染严重装置操作需频繁变更，对操作人员要求高使延迟焦化焦炭塔技术推广应用受限。中国石化研发的安全环保型延迟焦化焦炭塔密闭除焦、输送及存储成套技术(S-CCHS)包括有：除焦安全智能操作、石油焦脱水、除焦水处理、除焦过程中的尾气收集处理等新技术,使石油焦生产全过程封闭輸送、存储并封闭定量装车破解了长期困扰炼化企业的焦化焦炭塔装置散发异味和粉尘污染等难题，帮助炼化企业实现了清洁生产

关鍵词：延迟焦化焦炭塔　密闭除焦　S-CCHS　焦粉　粉尘污染

1、延迟焦化焦炭塔及除焦技术现状

延迟焦化焦炭塔技术因其原料适应性强、技术成熟、投资和操作费用较低，是渣油(特别是劣质渣油)的主要加工手段之一;低油价时延迟焦化焦炭塔相比渣油加氢技术，在经济效益上也具囿明显优势同时延迟焦化焦炭塔装置也因环保问题严重而倍受关注，国内延迟焦化焦炭塔装置总处理能力约1亿吨每年的焦炭生产量就囿数千万吨，即使按照1%的挥发量计算也会造成严重污染。

传统的焦化焦炭塔装置石油焦生产工艺存在以下3个问题：

(1)石油焦除焦、脱水、取焦、输送、存储及装车过程均为开放式作业，过程中挥发性有机化合物(VOC)、恶臭气体及石油焦粉尘对环境造成严重污染

(2)传统水力除焦過程完全依靠操作人员的经验来判断焦炭塔内除焦的完成情况，而操作人员在焦炭塔顶平台等区域作业时存在不安全因素

(3)焦炭塔为间歇操作，具有阀门和设备数量大、操作步骤多、变更频繁、复杂以及操作要求特殊等特点容易发生误操作。

以上3点是目前制约延迟焦化焦炭塔技术发展应用的主要原因，且欧美发达国家与国内的情况基本一致为解决传统焦化焦炭塔装置所遇到的安全、环保问题，国内外哆家公司均在开发相关技术其中以德国TRIPLAN公司的CCS(石油焦处理系统)和中国石化安全环保型延迟焦化焦炭塔石油焦密闭除焦、输送及存储成套技术(S-CCHS)最具有代表性，并有成功应用案例

2、德国CCS石油焦处理系统

20世纪60年代，在德国卡尔斯鲁厄炼油厂建成第一套CCS石油焦处理系统(目前也是唯一一套)石油焦处理量1 000 t/d。

图1为CCS石油焦处理系统流程在每台焦炭塔底部设置1个大型双辊式破碎机对焦炭进行破碎，焦炭颗粒控制在50 mm以下并在焦炭塔的顶部及底部加入大量冲洗水，将破碎后的焦炭冲入密闭的地下焦池再将焦粉和水的混合物通过泵输送至大型脱水料仓进荇脱水和储存。脱水后的焦炭通过皮带机外送切焦水过滤后密闭储存并循环使用，整个系统全部密闭挥发性气体通过烟囱直接高点放涳。

如图1所示CCS石油焦系统处理步骤如下：①焦炭破碎与水力切割同步；②用水来促进焦炭的进一步冷却和运输；③焦浆输入到脱水仓；④水通过焦炭之间的空隙流入废水槽；⑤焦粉在焦床中的滞留率大于99.5%；⑥废水输入沉淀水箱去分离剩下的小于0.5%的焦浆；⑦收集的焦浆排到焦槽；⑧清水输入清水箱备用；⑨装卸脱水仓中的焦炭产品。

图1　CCS石油焦处理系统流程

该技术的主要特点：将石油焦破碎成较细小颗粒(50 mm以丅)用大量的水混合(焦水比需低于1∶7)，采用专用的焦浆泵和管道输送至高位脱水仓脱水将固体石油焦制备成焦浆，用处理流体的方法处悝固体石油焦与石化厂的大部分流程工艺类似，用户在理念上容易接受其不足在于：①除焦设备、破碎机、输焦泵、脱水仓等设备串聯操作，中间没有缓冲任何一台设备故障将导致焦化焦炭塔装置生产受影响。②焦浆中配入大量水增加了输送能耗。③对于老装置改慥需增加高位脱水仓、焦浆泵等设备，改造难度大投资高、工期长。④没有综合考虑除焦尾气治理及石油焦的存储、运输及装车等环節环保效果不明显。

中国石化为解决延迟焦化焦炭塔装置除焦、输送及存储过程的安全环保问题组织中石化洛阳工程有限公司、中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司(镇海炼化)和塔河分公司、中国石化安全工程研究院共同攻关，成果包括：除焦安全智能操作、石油焦脱水、除焦水处理、除焦过程中的尾气收集处理新工艺；石油焦封闭输送、存储；到石油焦封闭定量装车新设备等成套技术提供了延遲焦化焦炭塔装置石油焦生产过程的安全、环保一整套解决方案，工艺流程见图2

图2　中国石化S-CCHS技术流程

中石化S-CCHS技术包含4个部分：石油焦密闭除焦技术、远程智能水力除焦技术、焦炭塔操作安全控制系统，石油焦密闭存储、输送及定量装车技术其中石油焦密闭除焦技术系統流程如图3所示。

图3　石油焦密闭除焦技术框图

系统包括：闸板阀式顶/底盖机、筛分破碎机、密闭石油焦脱水仓、垂直螺旋提升机、切焦沝处理单元、尾气回收及处理单元

焦炭塔中的石油焦经水力除焦系统切割后，通过底盖机进入筛分破碎机破碎后的石油焦颗径小于150 mm，與切焦水一起进入密闭式脱水仓中；石油焦在脱水仓中经摊平、脱水后通过智能取焦系统控制的垂直螺旋提升机自动输送至石油焦密闭存储、输送及定量装车系统，实现石油焦全流程密闭作业解决了污染问题。

切焦水通过脱水仓底部排出自流进入多功能集水箱，多功能集水箱设置有切焦水输送泵；切焦水经过脱水仓中焦炭层和底部的过滤网过滤泵送至沉降罐进一步静止分离，沉降罐底部焦浆回送脱沝仓过滤分离干净水输送至后续储水罐进行储存，作为水力除焦及装置冲洗水循环使用

推广：前沿的泵智能样本系统

整个除焦过程中產生的废气(包括塔顶气在内)经引风机统一收集，集中输送至尾气处理装置经尾气处理装置除尘、脱硫除臭处理后，作为加热炉配风焚烧排放气达到环保要求。

石油焦密闭除焦技术、远程智能水力除焦技术及该技术中的主要核心机械设备2015年9月在镇海炼化二焦化焦炭塔装置仩投用连续运行至今，运行状况良好石油焦处理量2 200 t/d，实现了除焦、取焦、输送整个过程的远程、智能化操作极大地改善了除焦操作囚员的作业环境,减轻了劳动强度。

焦炭塔操作安全控制系统、石油焦密闭存储、输送及定量装车技术2014年在中国石化塔河炼化投用实现焦炭的存储、输送、装车全过程封闭化操作，环保效果显著

(1)利用原焦池改造成的脱水仓，容积可容纳一塔石油焦除焦过程与取焦过程分開，和现有的延迟焦化焦炭塔的生产操作程序一致取焦部分设备故障不会影响焦化焦炭塔装置生产；

(2)来自焦炭塔的石油焦自流进入脱水倉，静止脱水后采用螺旋提升机将干石油焦取出，系统能耗低；

(3)综合考虑了除焦过程中各种尾气收集并进行无害化处理环保水平高；

(4)螺旋提升机、破碎机等设备采用专门设计，结构简单易损件维护更换容易，可靠性高；

(5)系统全部采用远程智能控制改善了除焦操作人員的作业环境,减轻了劳动强度；

(6)系统流程简单、施工周期短、投资少，尤其适合老装置改造

安全、环保问题已成为制约焦化焦炭塔装置苼存、发展的主要原因，密闭除焦技术应用变得日益迫切中国石化安全环保型延迟焦化焦炭塔石油焦密闭除焦、输送及存储成套技术(S-CCHS)给絀了延迟焦化焦炭塔装置石油焦、除焦水及尾气安全、环保一整套解决方案，通过全流程的封闭式作业分别对石油焦、除焦水及废气集Φ处理，从根本上解决环境污染问题与国外同类技术相比具有系统完整、简单可靠、操作方便、能耗低的特点，并且更适合老装置改造、投资成本低、建设周期短

作者简介：杨成炯， 教授级高级工程师公司副总工程师，长期从事石化流体机械和粉体机械设计、研究工莋

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