解决高硫石油焦出路的措施分析
综述与专论
刘建锟，杨涛，郭蓉，方向晨
（中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001）
摘要：随着我国石油对外依存度和加工进口高硫原油的激增，高硫石油焦总量将越来越大，加之环保法规的日益严格，解决高硫石油焦的出路问题已提上日程。本文从源头控制前处理、过程控制、终端后处理、拓展应用途径等方面涵盖整个石油焦全过程链条的角度综合考虑，简述了目前石油焦的形势，详细介绍了有针对性的措施和方法，通过对现有手段各自的优缺点和适用范围的分析，提出了解决高硫石油焦出路的建议。针对高硫石油焦的出路问题，需设置近期规划与远期规划统筹安排。近期规划需要改善和优化生产、销售环节，焦化装置掺炼低硫原料、增产高附加值产品等；远期规划要通过增设沸腾床渣油加氢、灵活焦化、石油焦煅烧和气化等新技术、新装置，全面解决高硫石油焦的出路问题。
石油焦是以原油经常减压蒸馏后的重油或其他重油为原料，高流速通过500℃加热炉，使裂解和缩合反应在焦炭塔内进行，再经生焦到一定时间冷焦、除焦生产出的产品。石油焦主要的元素组成为碳，占80%以上，其余为氢、氧、氮、硫和金属元素。根据硫含量的不同，石油焦可分为高硫焦 （硫＞3%）和低硫焦（硫＜3%）。低硫焦可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。其中，高品质的低硫焦（硫＜0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂；一般品质的低硫焦（硫＜1.5%）常用于生产预焙阳极；低品质低硫石油焦主要用于冶炼工业硅和生产阳极糊；而高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂的燃料。
2015年8月29日通过的《中华人民共和国大气污染防治法》二次修订案中规定，2016年将禁止进口、销售和燃用不符合品质标准的石油焦。如果石油焦禁止进口的标准设在3%，硫含量3%以上的不许进口，国产的高硫焦将按固体废物处理，相关企业也将受到影响。目前延迟焦化面临的最大问题是石油焦的出路问题，如何低成本、高清洁利用高硫石油焦，降低污染气体排放，提高企业的经济效益，成为石化企业的重要研究课题。
为此，本文主要从源头控制前处理、过程控制、终端后处理方面，详细介绍了一些措施和方法，为解决高硫石油焦的出路问题寻求良策。
1 石油焦形势和概况
表1 2015年中国石油焦产量统计
表2 石油焦消费结构
2 源头控制前处理
2.1 加氢
2.1.1 沸腾床
表3 原料和石油焦硫含量对比
2.1.2 固定床
表4 加氢脱硫渣油与直馏渣油性质比较
表5 两种不同原料油焦化产品的质量
2.1.3 悬浮床
2.2 油品氧化脱硫
2.3 低硫油品稀释
图1 FlexDS工艺的原理示意
图2 FlexDS工艺流程
表6 油浆与减压渣油性质对比
表7 掺炼前后物料平衡对比
2.4 其他途径
如增产沥青等
3 过程控制
3.1 优化焦化装置操作和运行
3.2 灵活焦化
4 终端后处理
图4 不同煅烧温度的脱硫率
5 应用途径
5.1 高硫石油焦气化作化工原料 或燃料
5.2 石油焦作为气化联合发电装置IGCC原料
5.3 石油焦制氢
5.4 清洁燃烧石油焦技术
5.5 其他途径
6 结论
随着我国原油对外依存度的增加，加工中东进口高硫原油的激增，将会产生越来越大的高硫石油焦比例，其出路问题已提上日程，解决此问题也是一项任务艰巨、困难紧迫的系统工程。需要从源头控制前处理、过程控制、终端后处理、拓展应用途径这个石油焦的全过程链条综合考虑。
针对高硫石油焦的出路问题，需设置近期规划与远期规划统筹安排。近期规划主要从生产、销售的改善和优化着手，做好两个方面的提升：焦化装置掺炼低硫原料、增产特色产品如沥青，降低焦化原料渣油的数量，从而降低石油焦的产量；远期规划要通过沸腾床渣油加氢、灵活焦化、石油焦煅烧、石油焦气化等新技术、新装置的实施，全面解决高硫石油焦的出路问题。
DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2419
文章来源：《化工进展》2017年第36卷第7期：2417-2427