延迟焦化装置环保治理技术的应用与改进

一、引言

随着国家 “双碳” 目标的推进及环保法规的日趋严格，炼化行业的环保治理已从 “达标排放”向 “超低排放”“资源化利用” 升级。延迟焦化装置作为炼化企业的高能耗、高污染环节，其污染物排放具有成分复杂、毒性强、处理难度大等特点：加热炉烟气含硫氧化物 (SO₂) ）、氮氧化物 (NO_x) ）；焦炭塔操作过程中释放挥发性有机物（VOCs）和硫化氢（H₂S）；废水含油、酚、氰化物等有毒物质；固废则包括废催化剂、油泥等危险废物。传统环保技术存在处理效率低、能耗高、二次污染风险等问题，难以满足新形势下的环保要求。因此，研究延迟焦化装置环保治理技术的应用与改进，对推动炼化行业绿色低碳发展具有重要现实意义。

二、延迟焦化装置主要污染源及治理难点

2.1 废气污染源及治理难点

延迟焦化装置的废气主要来自三个环节：一是加热炉燃烧产生的烟气，其中 SO₂源于燃料油 /气中的硫分，NOₓ则由高温下氮气与氧气反应生成，传统燃烧方式下 NOₓ浓度可达 300-500mg/m³ ，脱硫效率受燃料硫含量波动影响显著；二是焦炭塔周期性操作中的放散气，包括生焦结束后的大吹汽、小吹汽阶段排放的气体，含有大量 VOCs（非甲烷总烃浓度可达 1000-3000mg/m³ ）、H₂S 及少量轻质油雾，间歇排放特性导致收集处理难度大；三是除焦过程中的粉尘，高压水射流切割焦炭时会产生焦粉扬尘，粒径多在 10-100μm ，无组织排放易造成局部空气污染。

2.2 废水污染源及治理难点

废水主要包括三类：分馏塔顶冷凝水，含高浓度硫化物（ 500-1000mg/L ）、氨氮（ 200-500mg/L ）及酚类（ 100-300mg/L ），水质波动大；除焦废水，含有焦粉（ 2000-3000mg/L ）、石油类（500-1000mg/L）及少量氰化物，悬浮物含量高且难以沉降；地面冲洗水及初期雨水，受跑冒滴漏影响，油含量波动大 (50-500mg/L) 。现有处理工艺中，隔油 - 气浮 - 生化组合工艺对难降解有机物（如多环芳烃）去除率不足 60% ，导致出水 COD 仍高于 100mg/L，无法满足回用要求。

2.3 固废污染源及治理难点

固废主要包括：石油焦（合格品可作为燃料或电极原料，劣质焦因硫含量高 (>3%) 、重金属超标难以利用）；废催化剂（含镍、钒等重金属）；生化处理产生的油泥（含油率 10%-30%) ）。传统处置方式以填埋或焚烧为主，不仅浪费资源，还存在重金属渗漏风险。某炼厂数据显示，每吨原料加工会产生 0.1-0.15 吨固废，其中危险废物占比达 30% ，处置成本高达 2000-3000 元 / 吨。

三、现有环保治理技术的应用现状

3.1 废气治理技术应用

3.1.1 烟气脱硫脱硝技术

加热炉烟气处理多采用 “选择性催化还原（SCR） + 湿法脱硫” 组合工艺：SCR 系统在 300-400℃条件下，通过钒钛催化剂将 NOₓ还原为 N₂，脱硝效率可达 80%-90% ；湿法脱硫采用氨法或石灰石 - 石膏法，SO₂去除率 >95%_⨀⨀ 。某炼厂应用该技术后，烟气中 SO₂浓度降至 35mg/m³ 以下， NO_x <50mg/m³ ，满足超低排放标准。

3.1.2 VOCs 与恶臭治理技术

焦炭塔放散气通过密闭管道收集后，采用 “吸附 - 解析 - 催化燃烧” 工艺处理：活性炭吸附VOCs 后，经蒸汽解析进入催化燃烧炉，在 Pt/Al₂O₃催化剂作用下氧化为 CO₂和 H₂O，净化效率 >9 8% 。H₂S 则通过胺法吸收塔脱除，富胺液再生后循环使用，H₂S 去除率 >99% ，可回收高纯度硫磺。

3.1.3 粉尘治理技术

除焦粉尘采用 “布袋除尘器 + 旋风分离” 两级处理：旋风分离器预处理大颗粒焦粉（效率 >70% ），布袋除尘器（P84 滤料）捕集细粉尘，总除尘效率 >99.5% ，粉尘排放浓度 <10mg/m³_⨀ 。

3.2 废水治理技术应用

3.2.1 分馏塔顶污水处理

采用 “隔油 - 电催化氧化 - A/O 生化” 工艺：隔油池去除浮油（效率 >90% ）；电催化氧化通

过羟基自由基（・OH）氧化难降解有机物，COD 去除率达 40%-50% ；A/O 生化系统进一步降解污染物，出水 COD 可降至 100mg/L 以下，氨氮 <15mg/L

3.2.2 除焦废水处理

采用 “混凝沉淀 - 膜过滤 - 深度氧化” 工艺：聚合氯化铝（PAC）混凝去除焦粉（浊度降至5NTU 以下）；超滤（UF）膜截留胶体颗粒，反渗透（RO）膜实现盐分分离，淡水回用率＞ 70% ；剩余浓水经臭氧氧化后达标排放，TOC 去除率 >60%₉

3.3 固废治理技术应用

石油焦通过洗焦工艺降低硫含量（硫分从 3% 降至 0.5% 以下），可作为电极焦原料；废催化剂经酸浸回收镍、钒等金属，回收率 >85% ；油泥采用 “热解 - 焚烧” 处理，热解油可作为燃料，焚烧灰渣用于制砖，实现减量化与资源化。

四、环保治理技术的改进方向

4.1 废气治理技术改进

4.1.1 低温 SCR 脱硝技术

开发低温（ ）高效催化剂（如 Mn-Ce/TiO₂），解决传统 SCR 需加热烟气的能耗问题，脱硝效率保持在 85% 以上，适用于加热炉低负荷工况，能耗降低 30‰

4.1.2 VOCs 协同处理技术

将焦炭塔放散气与加热炉烟气协同处理：放散气作为燃料补充进入加热炉，VOCs 在高温下完全燃烧（破坏率 >99.9% ），同时 H₂S 转化为 SO₂ ，后续统一脱硫，简化流程并降低投资 20‰

4.2 废水治理技术改进

4.2.1 高级氧化 - 膜分离耦合技术

采用 “电芬顿 - MBR” 组合工艺：电芬顿产生・OH 氧化酚、氰等难降解物（COD 去除率 >60% ），MBR 膜截留活性污泥，出水 COD<50mg/L ，回用至除焦系统，回用率提升至 90% ，减少新鲜水消耗。

4.2.2 零排放技术集成

通过 “预处理 - 反渗透 - 蒸发结晶” 实现废水零排放：预处理去除油和硬度，反渗透产水回用，浓水进入蒸发结晶器产出杂盐（纯度 >95% ），作为工业副产盐销售，避免固废产生。

4.3 固废高值化利用改进

开发石油焦制备超级电容活性炭技术，通过 KOH 活化提高比表面积 (∇>2000m²/g ），吸附容量提升 50% ，附加值提高 3-5 倍；油泥热解采用微波辅助技术，热解效率提升 40% ，出油率增加 15%_o

4.4 智能化环保监控系统

构建 “在线监测 - 智能调控” 一体化平台：通过激光光谱仪实时监测废气污染物浓度，AI 算法优化脱硫脱硝药剂投加量（精度 ±5% ）；废水处理单元采用 PLC 控制系统，根据水质波动自动调整运行参数，降低运维成本 15%₀₀

五、工业应用案例

某 1.5Mt/a 延迟焦化装置应用改进技术后，环保指标显著提升：废气中 SO₂<10mg/m³ 、 NO_x<3 0mg/m³ 、 vocs<5mg/m³ ；废水全部回用，实现 “零排放”；固废资源化率从 60% 提升至 90% ，年减少危废处置量 1200 吨，年节约环保成本约 1800 万元，投资回收期 3.5 年。

六、结论

延迟焦化装置的环保治理需从末端治理向全过程控制转变。现有技术虽能满足基本排放要求，但在效率、能耗、资源化方面仍有提升空间。通过废气协同处理、废水深度回用、固废高值化利用及智能化监控等技术改进，可实现污染物 “减量化、资源化、无害化”。未来应进一步推动低碳环保技术与工艺的融合，如结合碳捕集（CCUS）处理烟气 CO₂ ，助力炼化行业实现 “双碳” 目标，为绿色石化发展提供核心支撑。