高硫石油焦清洁利用的实现及技术探索

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

引言

随着近些年来原油劣质化形势不断严峻，高硫石油焦的合理应用也得到了全球化工生产领域的关注与重视。从客观上来看，高硫石油焦清洁利用技术的应用与否，不但牵扯到基本的生产效益与可持续发展特征，同时也与我国的化工现代化生产战略密不可分。为了进一步探讨高硫石油焦清洁利用技术的实现趋势，现就高硫石油焦的定义与特征分析如下。

1.高硫石油焦概述

在原油劣质化的时代背景下，延迟焦化成为重油轻质化生产中的重要选择，而该生产模式势必会导致副产品石油焦的产量异常增加。根据含硫量的差异，在实际生产中我们将高硫石油焦划分为三个类别，其中含硫量超过3%的类型称为高硫石油焦，含量在0.8%～3%的则为中硫石油焦，低于0.8%为低硫石油焦。不同类型的石油焦在综合利用的技术成本上存在不小的差异，相比于低硫石油焦而言，含硫量更高的高硫石油焦当中往往也存在金属含量偏高的问题，带来一系列的生产阻碍，包括品质下降、燃烧控制难度高等等，另外，企业的环保成本也会进一步增加，引发更为严重的社会环境问题。由此可见，降低成本，提升高硫石油焦清洁效率，满足现代化发展需要成为高硫石油焦未来发展的主要趋势，通过开发合理科学的清洁使用技术，能够显著改善企业效益，提升环保技术水平，促进石化企业的进步与可持续发展。

2.高硫石油焦清洁利用技术的实现情况

高硫石油焦清洁利用技术的应用分布在各个不同的领域，分别结合使用情况分析介绍如下。

(1)活性炭技术中的应用

活性炭技术是高硫石油焦清洁利用技术中应用较为普遍的技术类型，该技术在国外已经有几十年的历史，其原材料的选择主要以低硫石油焦为主要材料。针对高硫石油焦实施活性炭处理时，受到整体比表面积处理压力的影响，容易出现产品质量下降的问题。目前国内在活性炭技术层面的应用开发依然存在不小的问题，比表面积的提升潜力依然巨大。在最优条件下进行制备时，可以获得天然气粉体吸附性能改善的效果，含硫量与原材料相比具有明显的下降效果，这也进一步证明了高硫石油焦作为高性能天然气吸附剂的功能，不过由于含硫量的问题，环保不达标的情况还需要进一步改善。

(2)铝用预焙阳极中的应用

铝用预焙阳极在现代铝生产过程中具有广泛的应用，消费量巨大。根据相关统计结果显示，我国每年的铝用预焙阳极需求总量超过800万吨，根据原材料的分析情况来看，石油焦也可以作为良好的生产材料。这个领域的高硫石油焦清洁利用技术主要以高硫石油焦为主，为了进一步考察高硫石油焦的制备功能，中国铝业分公司将高硫石油焦搭配低硫石油焦，根据一定的配置比例来作为生产原材料，根据生产的结果来看，产品质量稳定合格，性能优良。在实际使用过程中也存在一些问题，包括技术实施过程中环保指标无法适应未来行业发展的需求等，还需要进一步对技术进行改善。

(3)石油焦制氢技术

石油焦制氢技术是一种以焦代油实现清洁能源生产的技术，为炼厂氢资源的获取开辟了新的道路。相比于直接燃烧，石油焦气化过程可以更好的利用其自身的化学性能，采取直接燃烧的方式可以提升热能的释放量，过程中需要做好污染物的处理，充分利用好石油焦中的碳氢元素，从而获得更容易脱除的污染物质。针对硫元素的释放问题，可以采取硫磺回收的专用技术来获得高质量高纯度的硫磺产品。

(4)CFB技术

CFB技术是一种基于蒸汽与电力生产需要出现的高硫石油焦清洁利用技术，该技术具有良好的技术稳定性与脱硫效果，同时投资成本可控性较强，所以在国内电厂、炼油厂都具有不错的应用。结合工艺流程的应用效果来看，相比于传统的高硫石油焦清洁利用技术具有不少优势，包括可调节的范围更高、综合利用效率更强等等，整体设计更接近于煤粉炉，灰渣的用途更为广泛。结合发展的情况来看，国际影响较大的制造商对于该技术都较为精通，可以直接学习借鉴其技术类型。

(5)POX技术

POX技术是一种固体气化技术，该技术可以通过劣质燃料在一定温度压力条件下转换的方式来合成水煤气。整个生产过程属于不完全反应，所以又被称之为部分氧化工艺。该工艺类型实验过程中，石油焦进入到气化炉当中，随后与空分装置的氧气实现混合，高温燃烧，与水蒸气反应后可以获得粗合成气，粗合成气内部具有脱硫除尘的功能，选择一氧化碳搭配氢气作为净化气，能够很好的解决氢纯度不足的问题，可以用于加工氢气的需求，更可以适应不同类型的化工产品需要。POX技术当中，应用最为广泛的是国外典型气流床气化炉技术，该技术已经实现了规模化的应用，包括稳定技术存在床气化技术、流化床技术以及气流床技术等，不同类型的技术适应性各不相同，其中应用效率最高、针对性最强的就是POX技术，GE气化技术，该技术最早出现于上个世纪的中期，随后经过渣油气化生产改良后得到了普及应用。该技术最大的特征是可以通过石油焦加水磨处理的方式予以强化，采取纯氧气化处理的模式，高温高压环境下实现气化反应，具有良好的技术适应性与可靠性。相比之下，Shell气化技术主要采取渣油作为原材料，选择石油焦或者其他类型的煤原材料来进行加工，适应性更强。

(6)IGCC技术

IGCC技术是整体气化联合循环技术的简称，该技术在实际应用中具有不少的技术优势，其中最为突出的就是良好的发电效率。这是由于其本身采取了联合循环的技术，将燃轮机、内燃机搭配使用，发电效率可以达到50%左右，随着近些年来高温燃气轮机性能不断提升，发电的净效率也得到了改善。环保性能是IGCC技术另外一个特殊的优势，根据相关统计结果显示，通过IGCC技术实现生产控制后，能够有效降低二氧化硫排量质量50%以上，同时对于脱硝也具有一定的帮助。除此之外，该技术还具有燃料适应性强、多联产与多资源应用前景广阔等优势，实际应用过程中对于水资源的依赖也不高，可以通过少量的水资源就达到良好的生产效果，所以在未来的高硫石油焦清洁利用技术应用中具有一定的前景。

3.高硫石油焦清洁利用技术的发展趋势

根据高硫石油焦清洁利用技术的发展现状来看，国内对于活性炭技术的研究已经取得了阶段性的成果，但是依然没有实现大规模的工业化要求。在低硫石油焦混杂的情况下进行阳极生产技术，能够完善质量控制的标准，但是这个过程中难以实现环保的目标与要求。CFB燃烧技术作为高硫石油焦清洁利用技术中应用最为高效的技术之一，具有其他利用技术所不具备的优势，包括良好的负荷调整能力与环保性能，除此之外，运行稳定性良好也使得该技术匹配使用环境，不过该技术在应用过程中根据实际使用的情况如出现脱硫不足的问题，此时应用范围就会受到影响。POX技术作为高硫石油焦清洁利用技术中较为独特的技术类型，具有良好的环保性能，适应于环保发展的趋势，即使未来环保事业进入到更高的层次，提出更为苛刻的要求，该技术依然能够适应发展的需要，所以可以通过POX技术重点发展的方式来解决重复利用问题。IGCC技术具有发电效率高、经济效益突出的特征，在实际使用过程中存在工艺结构复杂化的问题，所以要求做好精细化的控制。在运行分析过程中要求做好运行可靠性设置，避免投资回报率下降的问题，结合单位投资成本的控制技术不断发展现状来看，未来该技术也具有良好的应用前景。石油焦制氢技术的应用能够同时满足石油焦清洁处理的客观需要以及综合经济效益的改善要求。开发高硫石油焦制氢，能够很好的突出石油焦自身的优势与价值，体现热值高的特征。在降低加氢成本的同时，也有助于解决蒸汽、用电层面上的缺口。清洁燃烧石油焦技术是一种针对循环流化床锅炉减少系统排放量的技术，该技术的特征为燃料适应性强、混合后劣质煤处理效率高等，CFB本身存在的问题包括操作波动控制难度高、燃烧焦的质量分数难以控制以及对石灰石的消耗量较大等，所以需要做好二次污染的防范工作，确保飞灰含碳量能够得到合理的解决。

4.总结

综上所述，高硫石油焦清洁利用技术作为一种基于原油劣质化背景下开发出的综合能源重复利用技术，不但弥补了高硫石油焦重复利用不足的问题，同时也解决了环境污染与保护之间的矛盾关系，提升了技术的延展性与经济性。为了进一步改善技术应用的效果，除了做好综合利用技术的改善工作，还需要进一步推进高硫石油焦清洁利用技术的开发与应用，综合应用CFB，POX以及IGCC，石油焦制氢等先进技术，开发更适应于中国国情的高硫石油焦清洁利用技术，为行业的稳定高速发展创造良好的条件。