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清潔生產技術措施在延遲焦化裝置中的應用

文檔作者：徐先財許真銘陳凱薛蓮文檔來源：中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠		更新日期： 2026年05月09日	點擊數：
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92
石油與天然氣化工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 2016
清潔生產技術措施在延遲焦化裝置中的應用
徐先財許真銘陳凱薛蓮
中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠
摘要介紹了中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠1.2 X 106 t / a 延遲焦化裝置采用的清潔生產技
術措施。主要從節能降耗和污染物治理兩方面出發，通過采用先進工藝技術、管理減排、操作優化和技
術改造等一系列措施，在治理本裝置生產中產生的污染物的同時，利用其工藝特點，處理煉廠生產過程
中的污染物，達到了節能降耗、減污增效的目的，實現了裝置清潔生產。
關鍵詞延遲焦化清潔生產節能降耗污染物治理
中圖分類號：TE624. 3+ 2 文獻標志碼：A D O I： 10. 3969/j. issn. 1007-3426. 2016. 04. 020
Application of cleaner production technology in delayed coking unit
Xu Xiancai, Xu Zhenming, Chen Kai, Xue Lian
(Urumqi Petrochemical Company Refinery ■, CNPC, Urumqi 830019, China)
Abstract： Technical m easures for cleaner production used in 1. 2 X 1 0 6 t/a delayed coking unit of
U rum qi petrochem ical refinery w ere introduced in this paper. T he m easures w ere m ainly considered
from the energy saving and pollutants treatm ent aspects, through adopting advanced technologies,
reducing the em ission, optim izing the operation, and reform ing the technologies. T he pollutants
generated from the production of device could be treated as well as those from the refinery production
processing according to the process characteristics. In this w ay, not only the aim s of saving energy,
reducing pollution and im proving efficiency w ere reached, but also the cleaner production of unit w ere
realized.
Key words： delayed coking, cleaner production, saving energy and reducing consum ption,
pollution control
國家環境保護總局于2 0 0 3 年發布的標準H J /T
125 — 2003《清潔生產標準石油煉制業》為煉油廠開展
清潔生產提供了技術支持和導向[1]。如何充分利用企
業內部現有裝置，減少污染物的生成量和加強對產生
污染物的處理，是實現清潔生產的重要途徑&amp;amp; 3]。中國
石油烏魯木齊石化公司煉油廠（以下簡稱為烏石化煉
油廠）1. 2 X 1 0 6 t / a 延遲焦化裝置在治理自身產生的
污染物的同時，利用其工藝特點處理煉廠生產過程中
污染物，達到了節能降耗、減污增效的目的，實現了裝
置清潔生產。
1 技術背景
烏石化煉油廠1. 2 X 1 0 6 t / a 延遲焦化裝置采用
“ 一爐兩塔”工藝路線，主要由焦化、吸收穩定、脫硫脫
硫醇3 個部分組成。設計裝置資源能源利用指標和污
染物產生指標都滿足H J /T 125 — 2 0 0 3 中延遲焦化裝
作者簡介：徐先財（1987 —），男，20 10年畢業于中國石油大學（北京）化學工程與工藝專業，現就職于中國石油烏魯木齊石化公
司煉油廠，從事生產工藝技術管理和安全環保管理工作。E-m ail:xuxcws@ petrochina. com. cn
第4 5卷第4 期徐先財等清潔生產技術措施在延遲焦化裝置中的應用
置的一級標準。但裝置自開工后，去除脫硫脫硫醇部
分能耗，裝置焦化和吸收穩定部分綜合能耗高達31. 91
k g 標油/t ，超出設計指標3. 77 k g 標油/t ，超出HJ/T
125 — 2 0 0 3中關于焦化裝置清潔生產資源能源利用一
級指標中綜合能耗< 3 0 k g 標油/t 的要求[1];裝置分
餾塔塔頂含硫污水常出現乳化帶油問題，嚴重時含硫
污水中的? (油）高達3 % ?5 % 。含硫污水指標也超
出清潔生產中污染物產生一級指標（? ( 含硫污水石油
類）< 4 0 0 噸/g);裝置焦炭塔預熱產生凝縮油及焦炭
塔吹汽冷焦過程產生的放空污油產量約3. 91 X 104 t/a，
不僅降低裝置產品收率，而且還增加了污油處理環節
中的二次污染。以上均反映出該裝置在清潔生產方面
存在很大需要優化改進的地方。
2 清潔生產技術措施
2 . 1 節能降耗
延遲焦化裝置能耗主要包括燃料氣、蒸汽、電及水
等。其中，燃料氣消耗在裝置能耗中占主導地位，其次
是電和蒸汽的消耗。因此，裝置節能降耗應從降低燃
料氣、蒸汽、電等方面出發。
2 .1 .1 降低燃料氣消耗量
( 1 ) 應用加熱爐在線清焦技術。通過加熱爐在線
清焦技術應用和不斷優化，實現了加熱爐長周期運行，
同時降低了加熱爐燃料氣消耗量。實踐證明，通過監
控加熱爐爐管結焦情況，及時進行在線清焦可降低加
熱爐燃料氣消耗量約1〇 % ?12 % 。
( 2 ) 加強加熱爐日常維護和運行管理。在檢修期
間對加熱爐保溫襯里維護，確保加熱爐外壁溫度不超
過55 SC ;通過加強加熱爐運行管理，在操作中控制爐
膛氧體積分數為1. 5 % ?3 % ; 確保加熱爐無漏風；計
算煙氣露點腐蝕溫度，合理降低排煙溫度等措施，加熱
爐熱效率由90. 4 % 提高至91. 2 % ，降低了燃料氣消耗
里。
( 3 ) 優化換熱流程，提高渣油換熱終溫。原設計
原料渣油經與穩定汽油-渣油換熱器和蠟油-渣油換熱
器換熱后進人分餾塔底，換熱終溫為295 C 。經過對
換熱流程分析，認為側線蠟油仍有很大的優化利用空
間。利用裝置檢修期間新增加兩臺蠟油-渣油換熱器，
提高了渣油換熱終溫，分餾塔塔底溫度由295 C 提高
至308 SC ，提升了 13 SC 。加熱爐負荷降低約6 % ，降
低了燃料氣消耗量。
2 .1 .2 降低蒸汽消耗量
( 1 ) 降低1.0 M Pa蒸汽消耗量。本裝置1.0 MPa
蒸汽主要用于焦炭塔吹汽、防結焦蒸汽、防凍伴熱。在
保證焦炭揮發分和冷焦操作不產生影響的情況下，通
過對焦炭塔吹汽量進行優化，將小吹汽量5 t/h 降低
為3 t/h ，時間由2 h 降至1. 5 h，大吹汽量由18 t/h 降
低至14 t/h ;通過對焦炭塔安全閥、壓力表等防結焦蒸
汽進行限量，無結焦現象且達到了降低蒸汽耗量的目
的；另外，蒸汽伴熱是裝置在冬季生產中的蒸汽消耗大
戶，通過車間評審，切除了裝置內部分蒸汽伴熱。同
時，利用柴油的低溫余熱為放空塔塔頂空冷器做伴熱，
代替蒸汽伴熱。消除了該空冷器在冬季運行中蒸汽伴
熱水擊的問題，同時也降低了蒸汽耗量和柴油冷卻環
節中循環水的消耗量，一舉多得。
( 2 ) 降低3. 5 M Pa蒸汽消耗量。本裝置3. 5 MPa
蒸汽主要用于加熱爐爐管注汽和穩定塔塔底重沸器。
其中加熱爐注汽消耗量最大，加熱爐為“三級”注汽，分
別為:對流人口、輻射人口和輻射管出口倒數第6 根爐
管。通過操作優化，在不同處理量時及時調整合適的
注汽比，并對三級注汽量進行優化分配，降低了加熱爐
蒸汽消耗量。另外，吸收穩定單元穩定塔塔底設計為
雙重沸器，分別以蠟油和3. 5 M Pa蒸汽為熱源。經過
對穩定塔參數優化，已經完全切除3. 5 M Pa蒸汽重沸
器，對產品質量無影響，節省3. 5 MPa蒸汽約8. 1 t/h。
2 .1 .3 降低電耗量
( 1 ) 采用變頻控制器。生產中受物料互供頻繁化和裝置自身間歇性操作的影響，決定了裝置生產中
部分設備負荷變化較大。裝置原料栗、加熱爐風機、空
冷器和壓縮機等大功率用電設備或操作變化頻繁的設
備采用變頻控制器，避免了“大馬拉小車”的現象。實
現了裝置運行平穩和節能優化的目的。
( 2 ) 優化操作。通過對壓縮機防喘振線優化，作優化關閉了反飛動閥，避免部分瓦斯氣體循環，降低
壓縮機電耗；通過優化除焦水水質，并且定期對除焦系
統設備維護，降低除焦系統設備故障率，提高了除焦效
率，縮短了高壓水栗運行時間。平均每月可避免2 次
因故障拖延除焦時間，合計約4 h ，高壓水栗功率為
4 000 kW ，故每月可節省耗電量約1.6X 104 kW ? h。
石油與天然氣化工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 2016
( 3 )技術改造。裝置蠟油側線設蠟油栗和蠟油產
品栗兩臺，后者為前者的“接力栗”。通過運行分析，蠟
油栗的揚程完全能夠滿足所有需求，蠟油產品栗可切
除。對此，在裝置檢修期間對蠟油產品栗進出口管線
增加跨線。實際運行表明，蠟油栗完全可以滿足生產
需求。蠟油產品栗功率為45 kW，全年節省電量約
37_ 8 X 104 kW . h。
2. 1 .4 降低新鮮水耗量
裝置設計冷切焦水系統補水使用新鮮水，每月新
鮮水耗量約5 500 t 以上。通過回用凈化污水，每年節
省新水約6. 6 X 104 t 。裝置內新鮮水耗量小于0. 01 t
水/t 原料。
2 . 2 污染物防治
延遲焦化裝置在生產過程中的“三廢”有廢水、廢
氣、噪聲及焦炭粉塵和污油等。由于焦化廢水、廢氣中
含有硫化氫、硫醇、硫醚等惡臭污染物，這些惡臭物質
在非常低的濃度時仍能表現出很強的氣味特征，在發
生跑、冒、滴、漏的同時會產生惡臭污染[4]。
2 .2 . 1 廢水治理
( 1 )含硫污水除油破乳劑應用。隨著加工原料的
劣質化，焦化含硫污水因含大量的硫醇、酚、環烷酸等
物質，致使分餾塔塔頂含硫污水乳化嚴重[5]。受原料
影響，裝置含硫污水出現乳化現象，嚴重時含硫污水中
? (油）高達3 % ?5 % ，不僅造成輕油損失，而且對下游
污水汽提裝置操作造成影響。通過對破乳劑篩選和應
用陽離子破乳劑，含硫污水中的^石油類）降至170
mg/L 以下，平均除油率達99. 6 % ，治理了污水乳化帶
油嚴重的問題。含硫污水水質分析見表1 。
表1 加注破乳劑前后含硫污水水質變化
Table 1 Change of sour water qualities before and after
filling emulsion breaker
項目p H 值
， 石油類）/
(m g ? L -1 )
COD 值/
( m g ? L —1) 外觀特征
加注前
加注后
6. 7
6. 9
40 176
170
3 980
3 358
奶黃色乳化液
清澈
( 2 )含油污水減量達標排放。裝置含油污水主要
來自部分機栗填料冷卻用水和日常生產打掃衛生用
水。生產中通過采用各設備設施檢修前密閉吹掃處
理，強化人員環保意識管理，杜絕亂排亂放等措施，確
保了外排含油污水達內控指標（見表2 )。
表2 含油污水水質分析
Table 2 Quality analysis of oily wastewater
項目p H 值
COD 值/
( m g ? L — 1 )
^ ( 氨氮）/
( m g ? L - 1 )
， 石油類）/
( m g ? L — 1 )
內控指標6 - 9 < 2 0 0 0 < 8 0 < 3 0 0
2 0 1 4 年7 ?8 < 3 1 0 < 1 8 < 1 3 1
2 0 1 5 年7 ?8 < 2 8 5 < 2 0 < 9 5
( 3 )治理R F C C煙氣脫硫單元高氨氮污水。煉油
廠R FC C裝置由于其燒焦再生工藝原因，導致其煙氣
脫硫單元洗滌產生的含鹽污水中^氨氮）高達3 500
mg/L ，直接排放至污水系統對下游污水凈化處理裝置
產生較大沖擊。考慮到煙氣脫硫污水中(固體懸浮
物）高達1 000 mg/L ，直接送污水汽提裝置處理會造
成塔盤、重沸器等沉積堵塞問題，則將煙氣脫硫高氨氮
污水引人焦化做冷焦水，利用焦炭塔內焦炭的熱量將
冷焦水中氨氮汽提;利用焦炭塔泡沫層的吸附作用，將
污水中的固體部分吸附；汽提濃縮蒸發出的高氨氮污
水經放空系統冷凝后送污水汽提裝置處理。
2 .2 .2 廢氣治理
( 1 ) 降低煙氣中污染物濃度。加熱爐共有1 3 6套
燃燒器，均采用低氧化氮扁平焰氣體燃燒器，其特點就
是具有良好的燃燒效果，保證燃料最大程度地完全燃
燒，同時降低燃燒產生的氮氧化物。使用低N0 X 燃
燒器，加熱爐燃燒產生煙氣中的氮氧化物可穩定達到
G B 315 7 0 — 2 015《石油煉制工業污染物排放標準》特
別排放限值要求[6]。排放煙氣參數見表3 。
表3 加熱爐排放煙氣檢測數據
Table 3 Detection data of furnace flue gas
時間
滬( 〇2 ) /
%
^ ( S0 2)/
(m g ? m - 3 )
^ ( N O x)/
( mg ? m -3 )
^ ( 煙塵）/
(m g ? m- 3 )
2 0 1 3 年3. 9 15 31 13
2 0 1 4 年4. 1 10 45 14
2 0 1 5 年3. 7 14 29 10
( 2 ) 密閉處理冷焦水技術。由于焦化裝置設計為
煉制劣質高硫油，焦炭塔泡焦后排放的冷焦熱水溫度
一般在9(K C 左右，冷焦水蒸發廢氣中含有大量惡臭氣
體，嚴重污染周圍環境。采用密閉處理冷焦水技術，可
將冷焦熱水蒸發廢氣中大量惡臭氣體經M D E A溶劑
洗滌吸收后排放。冷焦水罐區周圍空氣無明顯異味。
第4 5卷第4 期徐先財等清潔生產技術措施在延遲焦化裝置中的應用
分餾塔
焦過程產生的放空污油，廢油產量約3. 91 X 104 t/a。
不僅降低裝置產品收率，而且增加了污油處理環節中
的二次污染。原設計裝置可通過放空系統加熱或利用
焦炭塔放空高溫油氣余熱，加熱焦炭塔預熱初期產生
的凝縮油和焦炭塔吹汽、冷焦過程產生的放空污油（見
圖1)。
Figure 1
實際運行中，
放空塔塔頂油汽線并人放空系統冷卻后排放，在焦炭
塔非吹汽、冷焦放空期間，乏汽會因放空塔側壓力低，
部分乏汽流人放空塔內；另一方面，由于放空塔內污油
水含量高，且放空塔塔底污油經1 臺蒸汽加熱器不能
夠將塔底油中的水蒸發溢出。這兩方面的原因造成機
栗汽蝕抽空。通過技術改造，一方面將乏汽改至放空
塔塔頂空冷與水冷之間，放空塔塔頂空冷器位于水冷
器上方。這樣即使部分乏汽倒流進人空冷器，也會在
空冷器中冷凝，受重力作用流進水冷器，避免了乏汽倒
流現象;另一方面將裝置蠟油低溫余熱作為熱源，增加
1 臺蠟油-污油換熱器。為保證能夠處理更為復雜的
污油，又增加了 1 臺蒸汽加熱器，3 臺換熱器串聯對放
空塔塔底污油進行加熱(見圖2 )。
實際運行表明，本項技術改造在充分利用低溫熱
的基礎上，解決了放空系統運行中機泵經常性抽空的
問題，而且實現了裝置內污油全回煉，對放空系統瓦斯
起到了凈化作用，減緩了放空塔塔頂空冷器焦粉堵塞
問題。經統計，回煉本裝置內污油后，裝置輕油收率上
空
塔
1*蒸汽
加熱器
( 分液罐1 ) 4油y
L y 污泉
d^ ：---- ->
分餾塔
焦炭塔
3 1 放空系統流程圖
Flow chart of emptying system
-方面由于裝置凝結水灌頂乏汽在
冷焦水罐區環境監測數據：硫化氫未檢出二硫化
物_)<0? 01 mg/m3 # 揮發分_)<0? 09 mg/m3。
2 . 2 . 3 廢渣治理
( 1 ) 冷切焦水系統沉積焦泥及粉塵治理。在冷切
焦水處理過程中，由于冷切焦水攜帶的焦粉沉積在罐
底和池底，形成焦泥，其主要成分是焦粉，可隨焦炭一
起出售。生產中定期啟動冷切焦水罐底攪拌器，對冷
切焦水罐進行排污，將罐底沉積焦泥排人一次沉降池，
并定期通過天車對一、二次沉降池池底沉積焦泥抓撈，
摻人焦炭。裝置內粉塵污染主要是由于儲焦池和焦炭
裝運過程風吹而揚起造成的。通過加強管理，及時拉
運儲焦池焦炭和清理地面灑落焦粉，并采用凈化水對
現場進行噴淋，大大降低了粉塵污染。
( 2 ) 煉廠“三泥”處理。石油加工產生的污水在處
理過程中產生大量含油污泥，主要包括隔油池底泥、浮
渣、活性污泥以及油罐底部沉積的油泥等，通常簡稱為
“三泥”[7—s]。
通過技術改造，將凈化水廠產生的“三泥”送人焦
化焦炭塔作為冷焦小給水冷卻高溫焦炭，利用焦炭塔
內焦炭的熱量將“三泥”中的水和輕油汽化，重質油被
焦化，并利用焦炭塔泡沫層的吸附作用，將“三泥”中的
固體部分吸附。蒸發出來的水、油汽去放空塔，經分
離、冷卻后，污水排往含硫污水汽提裝置進行凈化處
理，油品進行回收利用。通過該技術措施，裝置每塔焦
炭在冷焦期間可處理“三泥”約40 t ，對裝置生產操作
無影響，焦炭產品質量影響很小，摻煉前后數據見表
4 。如此，既消除了含油污泥排放對環境的污染，實現
含油污泥無害化處理，又保護了環境，節約了水資源，
而且提高了后續產品的利用價值，并增加了經濟效益。
表4 摻煉前后焦炭質量變化
Table 4 Changes of coke quality before and after blending
項目揮發分灰分硫
摻煉前12. 575 0. 869 0. 951
三泥1. 309 0. 031 0. 104
摻煉后12.921 0. 893 1.236
焦炭指標20. 0 1.2 3. 0
2. 2. 4 廢油治理
延遲焦化裝置廢油主要源于焦炭塔預熱初期（凝
縮油溫度在200 r 以下）產生凝縮油及焦炭塔吹汽冷
去低壓
水冷器
甩油罐
96
石油與天然氣化工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 2016
升了 3. 0 9 % ，損失率下降了 3. 1 9 % ，裝置損失率降至
0 . 1 1 % (見表5 )。同時，可將0.6乂106 1/&amp;amp; 延遲焦化
裝置放空污油及隔油池污油進行回煉。
表5 污油回煉前后裝置產品收率變化
Table 5 Y ield variation of the device before and
after the waste oil recovery %
項目外甩全回煉差值
汽油收率12. 02 13. 01 0. 99
柴油收率33. 05 35. 15 2. 10
蠟油收率18. 55 18.40 -0. 15
L P G 收率5. 85 5. 96 0. 11
干氣收率6.01 6. 07 0. 06
焦炭收率21.22 2 1 . 30 0. 08
輕油收率45.07 48.16 3. 09
總收率96. 70 99. 89 3. 19
3 清潔生產效果
通過實施一系列技術措施，裝置綜合能耗顯著下
降，達到并低于設計能耗指標。從表6 可以看出，延遲
焦化裝置綜合能耗由31. 91 k g 標油/t 降至26. 24 kg
標油/t ，降低了 5.67 k g 標油/t 。通過技術改造，延遲
焦化裝置各項指標達到HJ/T 125 — 2 0 0 3 中一級清潔
生產水平[1]。裝置在治理自身污染物的同時，充分利
用裝置余熱資源，減少污染物的生成量和加強對產生
污染物的處理，實現了清潔生產。
表6 技術措施實施前后裝置能耗對比
Table 6 Energy consumption comparison of the device
after the im plem ent of the technical measures
項目
一級清潔
生產指標
設計值2013年2014年2015年
綜合能耗/
(kg 標油? t_1)
30 28.14 31.91 26.59 26.24
4 結語
延遲焦化裝置通過實施一系列技術改造措施，取
得了好的經濟和環保效益，達到了節能降耗、減污增效
的目的，實現了清潔生產。清潔生產是一項長期工程，
雖然裝置在清潔生產上取得了較好的成果，但仍有可
以改進的余地，如裝置凝結水罐頂乏汽的回收利用；采
用旋流分離技術去除含硫污水中焦粉，減小對下游污
水汽提裝置的影響；采取防塵措施治理焦炭池粉塵污
染等。
參考文獻
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收稿日期=2016-01-19;編輯：鐘國利

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