石油焦用途及延遲焦化裝置工藝路線的選定

邱四宏 黃偉

摘要：石油焦作為冶煉廠生產(chǎn)電池和燃料的重要原材料，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著一定的推動作用，其價格一般會根據(jù)質(zhì)量而有所不同，而且現(xiàn)階段全球每年生產(chǎn)石油焦的總量大致為70Mt。當(dāng)前我國國內(nèi)大部分的石油焦均是價格較為低廉的生產(chǎn)品，而本文基于充分發(fā)揮石油焦作用的條件上，提出了有效選定延遲焦化裝置的工藝路線，望能對國內(nèi)石油焦生產(chǎn)業(yè)有所裨益。

關(guān)鍵詞：石油焦；用途；延遲焦化

一、石油焦的用途分析

（一）作為電廠CFB鍋爐的主要燃料。為了更好地適應(yīng)進(jìn)口含硫原油加工工作需求與油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，石油焦生產(chǎn)加工企業(yè)要在國家沿?；蛘哐亟浇ㄔO(shè)石油焦的延遲焦化裝置，與此同時要充分使用該批硫含量較高、價格較低的石油焦，就務(wù)必要為之配置良好的生產(chǎn)流程與優(yōu)秀的硫化床技術(shù)，此外還需配置大量能夠?qū)⑹徒棺鳛樯a(chǎn)原材料的CFB鍋爐，從而有效地給電廠供給充足的生產(chǎn)流程所需的蒸汽、電力、氫氣。該做法不僅能夠消化硫含量高、價格便宜的石油焦，還能夠與企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展相適應(yīng)，還能夠減少燒油鍋爐的使用數(shù)量，有效地節(jié)約國家重油能源。

（二）作為冶煉廠生產(chǎn)電池的原材料。對于硫含量較低的石油焦（石油焦的硫含量范圍一般為0%～3%），冶煉廠能夠?qū)⑵渥鳛樯a(chǎn)電池的原材料，比如用于鋁廠生產(chǎn)過程所需的陽極糊、用于鋼鐵廠生產(chǎn)過程所需的石墨電極等，也由此可見石油焦內(nèi)部硫含量的高低直接關(guān)系到石油焦能否獲得充分的使用以及碳素產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量。尤其是對于鋼鐵廠石墨電極的生產(chǎn)項(xiàng)目，硫含量是尤其關(guān)鍵的衡量指標(biāo)，一般情況下硫含量低于1%且灰分低于0.5%的石油焦會作為生產(chǎn)普通功率石墨電極的原材料，而硫含量低于0.7%且灰分低于0.3%的石油焦則會作為生產(chǎn)超高功率石墨電極的原材料，關(guān)鍵的一點(diǎn)是如果石油焦硫含量一旦超標(biāo)，則會同時影響到鋼鐵廠生產(chǎn)的石墨電極與鋼鐵煉制的質(zhì)量。在高于500℃溫度的環(huán)境條件下，石墨電極內(nèi)部所包含的硫物質(zhì)會從石墨電極當(dāng)中分解出來，而所分解出來的硫物質(zhì)會導(dǎo)致電極晶體不斷膨脹、不斷產(chǎn)生裂紋，甚至?xí)苯訉?dǎo)致石墨電極報廢。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在鋼鐵廠生產(chǎn)石墨電極的過程中，石油焦的硫含量會直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的耗電量，正常情況下每噸含有1%硫的石油焦在生產(chǎn)石墨電極過程所要消耗的電能量，要比每噸含有0.5%硫的石油焦生產(chǎn)所要消耗的電能量多出9%，而且此現(xiàn)象在鋁廠生產(chǎn)陽極糊時也同樣存在。

二、石油焦的加工工藝

眾所周知，和煅燒焦、石墨電極相比，石油焦的價格較為低廉，為此不少的加工企業(yè)都會著手開展石油焦加工增值的工作項(xiàng)目。

（一）在生產(chǎn)煅燒石油焦方面。正常情況下，國外石油焦的煅燒全過程一般會發(fā)生在煉油廠內(nèi)，而且經(jīng)過煉油廠加工而得的石油焦能夠直接放置煅燒加工裝置當(dāng)中，從而持續(xù)性地落實(shí)石油焦煅燒工序。然而因?yàn)槲覈臒捰蛷S并沒有安裝關(guān)于石油焦煅燒的裝置設(shè)備，因此國內(nèi)煉油廠所生產(chǎn)出來的石油焦都會以較低的價格售出。到目前為止，我國國內(nèi)有關(guān)石油焦或者煤炭的煅燒工序一般都會在冶金行業(yè)開展（比如鋼鐵廠），而此做法就較容易導(dǎo)致工藝路線變得繁雜。事實(shí)上，煅燒石油焦在國內(nèi)具有較好的銷售市場，其主要被廣泛運(yùn)用至煉鋁行業(yè)，不過其即使在國外銷售市場也仍然擁有較好的發(fā)展前景，比如鎮(zhèn)江碳素廠，能夠一次性完成20Kt出口美國的煅燒石油焦，也由此可見煅燒石油焦必會是目前及未來石油焦發(fā)展的一大趨向。而且普通石油焦和煅燒石油焦相比，其每噸價格就會相差幾百元，因此煉油廠加大對煅燒石油焦的生產(chǎn)力度必定能夠大幅度提升焦化裝置的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，必定能夠增強(qiáng)煉油廠的核心競爭力。

（二）在生產(chǎn)石墨電極方面。為了提高石油焦所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，能夠通過提高石油焦的附加價值來實(shí)現(xiàn)，即對石油焦開展煅燒工序，從而有效地提升煅燒石油焦的實(shí)際售賣價格，而在國內(nèi)外石油焦市場該做法時常發(fā)生。例如蘭州的碳素廠，其通過使用國內(nèi)較為優(yōu)質(zhì)的石油焦，并結(jié)合大顆粒配方與先進(jìn)的加工技術(shù)與流程，研究與開發(fā)出具有較強(qiáng)功率的石墨電極，而且事實(shí)上如果工作人員能夠較好地控制住加工技術(shù)力度與工藝落實(shí)程度，也能夠?qū)倮股a(chǎn)成為石墨電極。但是煉油廠工作人員值得注意的一點(diǎn)是，若石油焦硫含量超過0.8%則會在一定程度上造成石墨電極出現(xiàn)龜裂問題，因此其不太適用于石墨電極的生產(chǎn)過程。

三、石油焦的生產(chǎn)工藝

（一）科學(xué)合理地選擇重油催化裂化/延遲焦化雙向的生產(chǎn)工藝路線。隨著經(jīng)濟(jì)不斷地蓬勃發(fā)展，國內(nèi)原油的利用率在不斷地上升，輕質(zhì)油品的需求市場也在不斷增大，由此可見加快落實(shí)重質(zhì)油品的輕質(zhì)化工作已經(jīng)成為現(xiàn)階段煉油行業(yè)最為關(guān)鍵的工作環(huán)節(jié)。例如石家莊煉油廠就選擇了重油催化裂化/延遲焦化雙向的石油焦生產(chǎn)工藝路線，并且結(jié)合適當(dāng)?shù)募庸?shù)量，將全廠的原油逐一逐一轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品，從而不斷適應(yīng)社會需求市場的變化要求。

（二）恰當(dāng)?shù)剡x擇減壓渣油摻合油漿的形式來生產(chǎn)質(zhì)量較好的石油焦。減壓渣油所包含的芳烴較少，所以在石油焦進(jìn)行焦化期間，熱轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的溫度比較低，因此難以產(chǎn)生具備各向異性的中間相小球，此外因?yàn)橛推吩阱仩t管道當(dāng)中極其容易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，所以其非常不利于延遲焦化裝置的長時間使用。而若選擇通過減壓渣油摻和油漿的形式來加工石油焦，則能夠在一定程度上提高減壓渣油芳烴的具體含量，進(jìn)而有效地改變石油焦中間相的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而逐步生產(chǎn)出高質(zhì)量、高效率的石油焦。

（三）能夠同時生產(chǎn)兩種不同類型石油焦的工藝路線。有效結(jié)合我國石油焦的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、石油焦延遲焦化裝置設(shè)置現(xiàn)狀、煉油廠針狀石油焦數(shù)量較少問題、針狀石油焦生產(chǎn)需要特殊加工條件等情況，當(dāng)代煉油廠能夠科學(xué)合理地引入我國石油化工科學(xué)研究院所研究與開發(fā)的、新型的兩路進(jìn)料系統(tǒng)支撐的石油焦延遲焦化工藝路線。該系統(tǒng)所設(shè)置的主進(jìn)料線路主要是放置減壓渣油或者相似的渣油，而副進(jìn)料線路則主要是放置澄清油或者其余能夠生產(chǎn)出針狀石油焦的原材料。因?yàn)閲鴥?nèi)煉油廠所擁有的針狀石油焦材料較少，并且其會頻繁出現(xiàn)變化，而以上的兩路進(jìn)料系統(tǒng)卻具備較大的靈活性質(zhì)，能夠有效地通過該系統(tǒng)裝置來生產(chǎn)出輔助針狀石油焦的原材料，因此煉油廠能夠通過該工藝路線來增加本廠針狀石油焦的生產(chǎn)總量。與此同時因?yàn)樵撓到y(tǒng)主副兩條進(jìn)料線路是共享一個分餾塔的，因此能夠在一定程度上降低溫度變化對操作穩(wěn)定性的負(fù)面影響，也由此可見合理地將該兩線路進(jìn)料系統(tǒng)滲透至針狀石油焦生產(chǎn)過程顯得尤其關(guān)鍵、可行。除此以外，基于低壓、超低循環(huán)比的生產(chǎn)條件前提下，生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用該新型的石油焦延遲焦化裝置工藝能夠在較大限度上所生產(chǎn)10%的重焦化蠟油，有效地提升液體產(chǎn)物的生產(chǎn)效率，加強(qiáng)延遲焦化裝置的加工性能，從而讓更新?lián)Q代的石油焦延遲焦化裝置工藝能夠在整個煉油過程中得到較大的合理性、適應(yīng)性、可行性。而且煉油廠工作人員值得注意的一點(diǎn)是，在原油性質(zhì)、加工工藝、處理?xiàng)l件等出現(xiàn)差異時，石油焦含有的烴類所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會出現(xiàn)不同的表現(xiàn)，因此務(wù)必要依據(jù)實(shí)際石油焦的生產(chǎn)特點(diǎn)與實(shí)際需求，科學(xué)恰當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)中的一項(xiàng)或者兩項(xiàng)，從而較好地通過石油焦延遲焦化裝置來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的輕質(zhì)油。

現(xiàn)階段我國石油焦供需市場狀況主要表現(xiàn)為：硫含量較高的石油焦作為主要燃料，硫含量較少的石油焦則被廣泛運(yùn)用至冶金或者出口，而較為高級的石油焦則會直接被運(yùn)送出口。為此，工作人員在選擇延遲焦化工藝路線時，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合石油焦的主要用途以及經(jīng)濟(jì)問題，適當(dāng)?shù)膶κ徒惯M(jìn)行增加附加值的加工工序，從而讓其在滿足基本生產(chǎn)需求的同時也能全面地提高石油焦的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

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