張健(中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256600)

1 延遲焦化裝置所產生的環(huán)保問題

1.1 露天焦池產生的廢氣問題

露天焦池產生的廢氣主要在焦炭塔放水冷焦與水力除焦期間。在焦炭塔溢流完改放水操作后，打開呼吸閥，關閉溢流閥。此時焦炭塔塔內的蒸汽與含有較高濃度的油、硫、酚、氰、重金屬、雜環(huán)和稠環(huán)芳烴等有毒有害物質被呼吸閥排出，其產生的廢氣含有硫化氫和揮發(fā)分等有害物質且會散發(fā)出惡臭，直接進入大氣嚴重污染周邊環(huán)境[1]。在水力除焦的過程中，焦炭塔中被高壓水切除的焦炭掉落至溜焦槽進入焦池時，會有攜帶著油氣、硫化物和焦粉的蒸汽排放至大氣。同時掉落的切焦水儲存在焦池中，其中一部分在儲焦池中浸泡焦炭，一部分由冷焦水提升泵抽至另一側儲水池進行沉淀后作為切焦水再次使用。兩部分冷焦水都由露天的焦池儲存，其中的揮發(fā)物也影響周邊環(huán)境。

1.2 密閉式處理工藝冷焦水儲水罐尾氣問題

冷焦水儲罐水封罐尾氣主要來自冷焦水。延遲焦化裝置冷焦水一直是裝置生產過程中的一個重要污染源。冷焦水是用來冷卻焦炭的循環(huán)用水。延遲焦化的原料均為劣質重油，原料油中的硫化物、氮化物、含氧化物、膠質等物質的含量均較高。這些雜質在焦化反應過程中分解為硫化氫、氨、酚等低分子量的化合物以及少量的硫醇和硫醚等惡臭物質。這些低分子量化合物大部分進入氣體產品，另一部分會隨大吹氣和冷焦放空的氣體進入放空塔，還有一部分通過冷焦溢流、冷焦放水和放空塔含硫污水進入冷焦水熱水罐。這些低分子量的硫醇和硫醚類化合物屬于有機硫化合物，沸點低，易于揮發(fā)，具有強烈的臭味，極易從冷焦水中逸出。

1.3 露天焦池區(qū)域粉塵問題

對于露天的焦池而言，焦炭經水力除焦除至焦池中，后經過行車轉運至運輸車輛，將產品運送出廠區(qū)。在這一過程中，在除焦過程中焦炭從底蓋處掉落至焦池期間會有焦炭粉塵飄散掉落至四周環(huán)境，在行車轉運以及裝車過程中也會有焦炭粉塵四散至周圍。平時未浸沒在水中的焦炭經大風吹，也會將粉塵帶入周邊環(huán)境。在未采取措施之前，焦池周邊粉塵濃度在8～10 mg/m3，焦池四周焦粉散落在地面的距離在15～20 m，運輸車輛對廠區(qū)路線與外部公路的污染距離在100 m 左右。

1.4 加熱爐燃燒的煙氣排放問題

在加熱爐提供熱量來源的同時，燃燒會產生煙氣。當加熱爐燃燒不好、熱效率低時，此時排出的煙氣質量也會大大降低。同時使用的燃料氣中若硫含量超標，也將直接影響煙氣的排放質量。而焦化自產干氣作為加熱爐燃料的一部分，其脫硫后的指標也一定要達到環(huán)保要求。在加熱爐燃燒系統(tǒng)未改造前，其煙氣氮氧化物排放濃度在130～155 mg/m3，當凈化干氣的H2S 含量大于20 mg/m3，加熱爐煙氣的SO2含量超過50 mg/m3。

2 延遲焦化裝置所產生的環(huán)保問題解決辦法

2.1 對露天焦池進行封閉式改造

針對目前采用露天焦池生產的裝置，在不改變主體生產工藝的前提下，可采用“焦池密閉+廢氣收集與處理+智能行車抓焦”的密閉除焦路線。在儲焦池內溜焦槽出口處頂部設置除焦廢氣收集口，結脫水后返回焦池。同時在切焦水池的頂部裝棚頂防止尾氣的散逸，并布設集氣管道，通過軸流風機收集焦池廢裝軸流風機進行抽氣，放水與除焦操作時溜焦槽處水汽含水量大，除焦廢氣抽出后經管道冷卻、聚氣后，一同進入廢氣脫硫塔，凈化處理后的廢氣送至加熱爐引風道進入加熱爐焚燒。廢氣脫硫采用胺液吸收脫硫，胺液自干脫硫的貧溶劑線接出，吸收后的富液經泵升壓后與干氣脫硫的富液合并送至溶劑集中再生裝置。此設備流程簡單，脫硫快，流量大，凈化度高，無二次污染，現場環(huán)境得到了有效改善[2]。

2.2 密閉式處理工藝冷焦水儲水罐尾氣問題

2.2.1 冷焦水罐廢氣堿液脫臭技術應用

在密閉式處理工藝中，為了防止冷焦水熱水罐罐頂氣體的逸散，故采用水封系統(tǒng)隔絕空氣。罐頂氣采用水封、堿洗措施處理，將冷焦水處理過程中產生的廢氣引至堿洗脫硫罐，通過堿洗脫除廢氣中的硫化氫和硫醇后，排入大氣，堿洗液一般采用 20%～30%的NaOH 溶液，化學反應如下：

產生的堿渣排至硫磺回收裝置進行回收處理。

(1)在冷焦水熱水罐和冷焦水冷水罐頂的水封罐上，增加一個調節(jié)閥穩(wěn)定液位，保證水封的效果。同時在冷焦水緩沖罐上增加增壓設施，進罐前加上快速切斷閥，介質為氮氣(N2) 和1.0 MPa 蒸汽(備用)。在冷焦水罐壓力低于-0.47 kPa 時，切斷閥自動打開向罐內充氮氣(N2)，保證罐內微正壓，防止罐體抽負壓變形。當壓力高于1.49 kPa 時，快速切斷閥自動關閉。

(2)增加堿液罐，罐內介質為堿液(NaOH)。冷焦水罐頂的高硫化氫(H2S)氣體進入堿液罐下部，與堿液完全接觸進行堿液脫臭后排放大氣。底部增加堿渣回收系統(tǒng)，脫臭后的堿渣再回收到硫磺裝置進行處理。在操作過程中，對水封罐液位、冷焦水緩沖罐壓力密切關注，控制好堿液罐液位、濃度，避免堿液(NaOH)失效，有害氣體外排。實施效果：

冷焦水罐廢氣堿液脫臭技術應用后，該裝置冷焦水熱水罐壓力比較穩(wěn)定，處理后化驗分析廢氣中硫化氫(H2S)含量＜5 mg/L。脫臭系統(tǒng)正常投用后，周圍環(huán)境得到明顯改善，從投用分析結果來看，從除臭系統(tǒng)排出來的氣體H2S 已基本被脫除干凈，解決了焦化裝置改溢流、放水時產生的惡臭。

2.2.2 延長放水時間與放水速度

延長放水時間與放水速度其目的就是控制放水溫度和冷焦水罐的壓力。冷焦水熱水罐頂安裝了水封罐，熱水罐壓力控制在-50～2 000 Pa，放水時焦炭塔頂溫度應該控制不大于90 ℃。如果放水溫度過高，就會造成超壓沖水封，脫臭系統(tǒng)就失效。通常操作規(guī)程規(guī)定，改溢流時焦炭塔的壓力不大于0.1 MPa，塔頂溫度不超過140 ℃。按這個規(guī)定，改溢流會有很多廢氣排出，對環(huán)境污染很大，經過分析，可以通過優(yōu)化改溢流時間來減少廢氣向外排放。在焦炭塔設有中子料位計、塔壁溫度、揮發(fā)線溫度、塔頂壓力等儀表，可以通過這些儀表的數據來分析改溢流的時間，減少廢氣向冷焦水熱水罐排放，盡可能把更多的廢氣留在放空塔，同時還要避免冷焦水進入放空塔。

(1)一般中子料位計的第三點都設置在安全焦高之上，所以該點以上空間是凈空的。可以通過計算凈空的體積和冷焦水泵的流量，來確定改溢流的大概時間。凈空體積等于第三點料位計以上筒體體積加上封頭體積。由表1 得知，中子料位計顯示數值66%以上是水，所以冷焦時當料位計第三點數值到66%以上，說明冷焦水已經到這個位置，此時可以計算大概溢流時間了，計算式如下：大概溢流時間= (筒體體積+封頭體積)/冷焦水流量。

(2) 從第(1) 點得出的只是改溢流的大概時間，因為水到達料位計第三點后，由于焦層的溫度很高，仍有很多的水被氣化，所以按第一點的時間改溢流就過早了，而且焦層越高氣化量就越大，改溢流的時間就越推遲。這時除了要參考上周期的焦高還要利用塔壁溫度。塔壁溫度有三點，設置高度和中子料位計三點幾乎相同：第一點溫度通常下降較快；第三點位置高沒有焦層溫度下降也快；第二點最具參考價值。如果第二點溫度接近100 ℃，說明這一部位的焦層基本冷透，通常焦層高度不大于24 m，21 m 的位置冷透了那么水繼續(xù)蒸發(fā)的量就越小。此時根據第一點計算出的時間和塔壁溫度，再結合揮發(fā)線的溫度(低于110 ℃) 和塔頂壓力(低于0.03 MPa)基本可以確定溢流時間。

(3)正常情況下塔頂壓力在水接近溢流時會有變化的，當水接近滿的時候，塔頂的壓力會先上升，然后下降，然后水就會溢流。所以根據這些現象避免水進入放空塔。

(4) 放空塔入口溫度和液面變化也是判斷冷焦是否接近溢流的參考之一。當放空塔入口溫度接近110 ℃，說明從焦炭塔過來的蒸汽量已經很少了，塔底液面會逐步上升此時應該改溢流了。

(5)原料性質不同，焦層的結構就會不同，冷焦的速度就會不同。另外，上周期焦高和本周期的預測焦高也很有參考價值。

將以上五點內容靈活組合應用，精確改溢流的時間，就可以把更多的廢氣留在放空塔，減少冷焦水熱水罐的污染源，也可以避免因過早改溢流而加大冷卻水的用量和熱水罐壓力高沖水封導致除臭系統(tǒng)失效。

2.2.3 對露天焦池粉塵的防治措施

當儲焦池內的焦炭堆積過高時，部分焦炭易風化成焦粉而隨風飄移，對周圍環(huán)境形成污染。為防止焦粉污染環(huán)境，可以采取以下措施：對儲焦池四周增設防塵網與地溝，及時轉運焦炭，保持儲焦池內的冷焦水高水位等方式[3]。除了常規(guī)圍堵的方式外，為了防止轉運過程中車輛出現遺撒，可以在儲焦池旁邊的道路出口處架設焦粉沖洗場所。當車輛行駛至沖洗處，車輛兩邊有水槍對車輛車身與輪胎進行沖洗。在架設初期，用于沖洗的水為硫磺回收裝置處理過的脫硫凈化水，但脫硫凈化水仍然有少量異味存在，影響周邊環(huán)境，故改為新鮮水沖洗。沖洗產生的污水由兩側的排水渠流向儲焦池旁的雨水收集池，在經過沉淀過濾后再經泵抽至儲焦池進行二次利用。經過沖洗的車輛再次出廠后極大改善了攜帶的焦粉對環(huán)境與道路的影響[4]。

通過上述改進措施，焦池周邊粉塵濃度控制在了2～4 mg/m3，焦池四周焦粉散落在地面的距離控制在3～5 m，運輸車輛對廠區(qū)路線與外部公路的污染距離則減少至20～30 m。

2.2.4 對于加熱爐燃燒的煙氣排放問題

加熱爐排放的煙氣是大氣主要污染源。因此，采用低硫燃料是減輕SO2對大氣污染的根本措施。在實際操作中，加熱爐所用的燃料為清潔的天然氣或經脫硫后的干氣，因延遲焦化裝置自產干氣量較大，且脫硫后的干氣可做加熱爐燃料氣。所以對干氣的含硫量要嚴格控制。在干氣的脫硫過程中，定期監(jiān)控凈化干氣中的含硫化氫含量，保證硫化氫的含量小于20 mg/m3，在貧液吸收條件允許的情況下，盡可能地降低硫化氫的含量。當提高原料處理量，原料性質發(fā)生變化時，干氣量與硫化氫的含量也發(fā)生變化，此時應及時加大脫硫用的貧液量，保證干氣的質量。

通過加強加熱爐的燃燒效率，采用低NOx火嘴使燃料最大程度完全燃燒。使氮氧化物、不完全燃燒產物等污染物生成量少，減少煙氣排放量和污染物含量。再通過優(yōu)化操作，降低排煙溫度；適當降低加熱爐過剩空氣系數；減少爐壁散熱損失；使爐膛氧含量控制在2%～4%、負壓控制在-20～-40 Pa，從而控制煙氣中的氧含量不大于5%，一氧化碳不大于100 mL/m，加熱爐過剩空氣系數在1.2 左右，熱效率可達90%，從而減少了加熱爐煙氣排放量[5]。控制好燃料氣中的含硫量。加熱爐煙氣中SO2總排放濃度小于50 mg/m3，氮氧化物小于100 mg/m3，煙塵小于20 mg/m3，最后排放[6]。滿足GB 9078—1996 《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》[7]標準中排放要求。

3 結語

現行延遲焦化裝置多存在露天焦池產生的廢氣問題，密閉式處理工藝冷焦水儲水罐尾氣問題，露天焦池區(qū)域粉塵問題以及加熱爐燃燒的煙氣排放問題。可通過工藝優(yōu)化與技術改造，對造成的環(huán)境問題得到極大改善。但隨著環(huán)保要求越來越嚴格，工藝與設備越來越完善的情況下，密閉除焦工藝將取代傳統(tǒng)除焦工藝。