黃富 劉勇 彭國峰 范江濤 周明慧（中國石油四川石化有限責(zé)任公司生產(chǎn)一部）

催化裂化裝置清潔生產(chǎn)技術(shù)與措施

黃富 劉勇 彭國峰 范江濤 周明慧（中國石油四川石化有限責(zé)任公司生產(chǎn)一部）

重油催化裂化是煉油工業(yè)重要的二次加工手段，其工藝過程產(chǎn)生的廢水、廢氣、固體廢物及噪聲均對環(huán)境產(chǎn)生影響?？刂拼呋鸦b置的污染源，是煉油行業(yè)面臨的重要環(huán)境問題。為此，煉油企業(yè)運(yùn)用多種清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少或避免催化裂化裝置各種廢水、廢氣、廢渣及污油的排放，降低和控制噪音，最大限度地保護(hù)環(huán)境，保障員工健康，將節(jié)能降耗、減少污染和利用廢物有機(jī)地結(jié)合起來，不斷提高資源和能源的綜合利用率，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

催化裂化裝置環(huán)境保護(hù)清潔生產(chǎn)環(huán)境污染

重油催化裂化裝置由反應(yīng)再生、熱工、煙氣脫硫、主風(fēng)機(jī)組、氣壓機(jī)組、分餾、吸收穩(wěn)定和產(chǎn)品精制單元組成。某石化廠250×104t/a催化裂化裝置以加氫重油為原料，采用石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的MIP-CGP新工藝，在常規(guī)的提升管反應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一些有用的二次反應(yīng)以改善產(chǎn)品質(zhì)量，最大化生產(chǎn)異構(gòu)烷烴，在降低催化汽油的烯烴含量的同時，維持汽油的辛烷值基本不變[1-2]。該裝置主要生產(chǎn)干氣、液化氣、汽油、柴油和油漿等產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生廢氣、廢水、污油、廢渣等污染物以及噪音。如何在創(chuàng)造最大經(jīng)濟(jì)效益的同時，采用有效的清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少或杜絕污染物的產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，是企業(yè)面臨的重大難題。

1 催化裂化裝置主要環(huán)境污染源

1.1廢氣

1）再生煙氣。再生燒焦產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)煙氣輪機(jī)做功后，進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱量回收，最后進(jìn)入催化裝置的環(huán)保裝置——煙氣脫硫單元，與臭氧和堿性水接觸，脫除SOX、NOX、粉塵后排放到大氣中。主要污染物為SO2、NOX等有害成分和催化劑粉塵，煙氣排放量為29.4×104m3/h（標(biāo)況）。

2）烴類氣體。主要是裝置異常狀態(tài)下，泄漏至大氣中的烴類氣體；氣壓機(jī)入口放火炬閥、出口安全閥，各塔頂、容器安全閥起跳泄漏出來進(jìn)入火炬系統(tǒng)的烴類氣體；產(chǎn)品精制單元堿液再生、汽油脫硫醇排放火炬氣，以及換熱器、機(jī)泵等設(shè)備檢修泄壓、采樣泄壓等排放的火炬氣。其中堿液再生、汽油脫硫醇用空氣氧化硫醇鈉生成二硫化物，需要排放尾氣約120 m3/h（標(biāo)況）。

1.2廢水

1）酸性水。主要是提升管反應(yīng)器所用霧化蒸汽、松動蒸汽、汽提蒸汽、預(yù)提升蒸汽，分餾塔底攪拌蒸汽和柴油汽提塔汽提蒸汽產(chǎn)生的冷凝水，含硫污水外排量58 t/h，其中含有硫化物、揮發(fā)酚、COD、油、氨氮等有害物質(zhì)，其中硫化氫含量一般在1 mg/L，由于催化原料為加氫重油，酸性水中硫化氫含量較低[3]。經(jīng)酸性水汽提裝置進(jìn)行處理后，去除其中大部分的硫化氫、NH4+、小分子硫醇硫醚等，變?yōu)楹细駜艋?，一部分送至生產(chǎn)裝置回用，其余送至污水處理場。

2）含油污水。主要是機(jī)泵冷卻、汽包連排、熱工單元小水封溢流和余鍋防爆門溢流、蒸汽排凝等產(chǎn)生，外排量8 t/h。

3）含鹽污水。主要是由煙氣脫硫系統(tǒng)排出的含硫酸鹽、硝酸鹽以及懸浮物的煙氣洗滌廢水，外排量為15 t/h。

1.3污油

催化污油主要來自于設(shè)備正常退油、檢修退油、停工退油、閥門法蘭等連接處泄漏、冒塔冒罐等。催化污油包含輕污油和重污油，一般柴油、汽油屬于輕污油，油漿、回?zé)捰?、原料油、蠟油、一中油等屬于重污油。污油不僅污染地面、管線、設(shè)備、水質(zhì)等，還會產(chǎn)生著火爆炸等危害。

1.4廢渣

1）廢催化劑。由于重金屬污染等，為保持系統(tǒng)催化劑活性，需每天卸出廢平衡催化劑10 t，廢催化劑的主要成分為Al2O3、Na2O，并含有較高濃度的鎳、釩、鐵、銅等。

2）堿渣。液化氣脫硫醇、汽油脫硫醇過程中會產(chǎn)生大量的廢堿渣，堿渣中含有濃度較高的堿、硫、酚等有害物質(zhì)，COD較高。

1.5噪聲

催化裝置的噪聲污染源主要是主風(fēng)機(jī)組、氣壓機(jī)組及大功率的機(jī)泵、空冷風(fēng)機(jī)、開停工時的吹掃放空等，尤其是主風(fēng)機(jī)機(jī)組廠房、各種氣體和蒸汽異常放空等產(chǎn)生的噪聲可超過100 dB，會使人產(chǎn)生噪聲性耳聾，損害聽力器官，使人心情煩躁，對人體健康產(chǎn)生不良的影響。

2 催化裂化裝置環(huán)保技術(shù)與措施

2.1防止大氣污染

1）采用催化劑全密閉裝卸系統(tǒng)，從而使催化劑在裝卸時不會泄漏到外部環(huán)境中，不僅不會造成粉塵污染，還可節(jié)約催化劑約85 t/a。

2）采用煙氣脫硫凈化技術(shù)，除去再生煙氣中含有的硫氧化物氣體（SOX）、氮氧化物氣體（NOX）和催化劑粉塵。目前，煙氣脫硫單元運(yùn)行情況良好，經(jīng)過凈化后煙氣中二氧化硫、氮氧化物和41 mg/m3（標(biāo)況）顆粒物，低于國家現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值，見表1。依照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，該設(shè)施投用后，催化裝置每年減少SO2排放量4 342.8 t，每年減少NOX排放量233.52 t，每年減少顆粒物排放量357.84 t。

表1 煙氣脫硫前后污染物含量比較

3）催化劑罐頂除塵系統(tǒng)。裝置中三個催化劑罐頂均設(shè)有除塵器，在催化劑罐放空操作時，過濾出泄放空氣中小于2 μm的粉塵，減少放空空氣中粉塵對環(huán)境的污染。

4）改進(jìn)操作方案，實(shí)現(xiàn)裝置開停工及正常生產(chǎn)不放火炬。裝置噴油前，提前開啟氣壓機(jī)，杜絕了開工放火炬現(xiàn)象。

5）火炬氣的回收利用。本著安全、環(huán)保、節(jié)能的原則，對可燃性氣體加以回收利用，控制火炬氣的排放，不僅可減少火炬燃燒法處理火炬氣產(chǎn)生的環(huán)境污染，而且是節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，每年可回收火炬氣2.76×104t。

6）催化汽油、液化氣脫硫化氫脫硫醇精制，催化干氣、回收氣柜氣脫硫化氫精制，精制后汽油硫醇含量10×10-6，精制后液化氣總硫含量20×10-6，精制后干氣和氣柜氣硫化氫含量20 mg/m3（標(biāo)況）。

2.2減少污水排放

1）優(yōu)化操作條件，選用霧化效果好的CS系列原料油噴嘴（僅需原料量5%）[4-5]，采用適宜的原料油預(yù)熱溫度（200℃），降低進(jìn)噴嘴的原料油黏度，確保原料油的霧化效果及油劑接觸效果，降低反應(yīng)器霧化、汽提蒸汽量；用干氣代替蒸汽作提升管預(yù)提升介質(zhì)，節(jié)約蒸汽消耗，減少外排含硫污水3.6 t/h。

2）利用酸性水作為分餾塔頂油氣和吸收穩(wěn)定富氣洗滌水，減少外排含硫污水量15 t/h。

3）機(jī)泵冷卻水、滑閥冷卻水和鍋爐采樣冷卻水循環(huán)利用，減少污水外排量22 t/h；汽包連排污水改至循環(huán)水系統(tǒng)，減少污水外排量24 t/h。

4）蒸汽管線排凝水、伴熱管線凝結(jié)水集中返回?zé)崴到y(tǒng)回收利用，減少污水排放量14.8 t/h以上。

5）精細(xì)化管理，杜絕跑冒滴漏。嚴(yán)禁新鮮水沖洗地面，節(jié)約生活用水；所有排凝必須用膠管接至含油污水管道，集中流向含油污水池；采樣油品和設(shè)備檢修放油集中回收利用，統(tǒng)一送入輕、重污油系統(tǒng)，嚴(yán)禁直接排入下水系統(tǒng)中。

6）裝置在設(shè)計(jì)和建設(shè)中考慮清污分流，在有可能產(chǎn)生油污染的設(shè)備所在區(qū)塊設(shè)有防污染圍堰，下雨時及時堵地漏，防止清潔雨水沖擊污水處理場。建立三級防控措施，下大雨后，所有圍堰內(nèi)污水15 min之內(nèi)進(jìn)含油污水系統(tǒng)，15 min之后改進(jìn)雨水系統(tǒng)，分類處理。

2.3防止污油污染

1）換熱器和機(jī)泵等設(shè)備檢修時，污油要求通過輕、重污油線吹掃或者水頂至罐區(qū)集中收集，在打開換熱器和機(jī)泵等設(shè)備之前，里面積存的含油污水用集油槽集中收集，不得排向含油污水池。

2）催化裝置所有污油泄漏點(diǎn)采用接集油盆、緊固螺栓、換墊片、打卡子，保證現(xiàn)場沒有污油泄露點(diǎn)。

3）含油污水池的污水經(jīng)過除油器除油后排放，被分離出的油在設(shè)備中累計(jì)到一定厚度（油層）后，由浮油收集器自動將油收集排放至收集腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)的油層達(dá)到一定液位時，由設(shè)置在集油腔內(nèi)的油液位傳感器將信號送至控制柜，自動開啟電動閥（同時也具備手動開啟功能）將油排至輕污油罐進(jìn)行回收，在進(jìn)污水油含量小于或等于800 mg/L時，出水油含量小于或等于150 mg/L。

4）優(yōu)化操作，選用精良的機(jī)泵，防止機(jī)泵抽空，減少污油的產(chǎn)生。在開工過程中，建立分餾塔底循環(huán)后，控制好分餾塔底溫度不能上升過快，加強(qiáng)了油漿泵的切換，并且由于選用的進(jìn)口勞倫斯油漿的抗干擾能力強(qiáng)，在開工過程避免了常見的油漿泵抽空現(xiàn)象，很大程度上減少了污油的排放量。其他機(jī)泵也未出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，并且在開工前期完成氣密工作，降低了油品跑冒滴漏現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4減少廢渣排放

1）優(yōu)化汽油脫臭反應(yīng)條件，采用中國石油大學(xué)（北京）無苛性堿精制工藝，基本上無需注堿，減少了堿渣的產(chǎn)生，每年僅排放廢渣84 t。

2）液化氣脫硫醇采用纖維膜脫硫醇工藝，纖維膜接觸器具有傳質(zhì)效率高、接觸面積大、處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠減少脫硫醇產(chǎn)生的堿渣，每年僅排堿渣335 t。

3）堿液循環(huán)利用。液化氣脫硫醇產(chǎn)生的含有硫醇鈉（NaSR）堿液經(jīng)過堿液再生系統(tǒng)在催化劑（磺化鈦氰鈷）作用下生成二硫化物（RSSR）和氫氧化鈉，達(dá)到堿液重復(fù)利用的目的，大大減少了堿渣的排放。

2.5噪聲的防治

1）從聲源上進(jìn)行控制，選用低噪聲的工藝和設(shè)備，機(jī)泵和空冷器盡量采用低噪聲、振動小的YB2系列電動機(jī)，管線采用設(shè)節(jié)流孔板、隔振等控制措施，減小裝置噪音污染。

2）三機(jī)組廠房增設(shè)降噪、隔音設(shè)施，鍋爐給水泵等電動機(jī)加設(shè)消音罩，風(fēng)機(jī)出口放空管、蒸汽抽真空系統(tǒng)都設(shè)有效率較高的消音器，直徑DN300以上的消音器多達(dá)12個，使噪聲控制在允許范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

通過采用各種先進(jìn)的技術(shù)措施，強(qiáng)化污染源頭的有效監(jiān)控，加強(qiáng)工藝和設(shè)備管理、廢棄物的有效利用，減少或者杜絕廢氣、廢水、污油、廢渣的排放，降低噪音等各類污染。

1）每年節(jié)約催化劑85 t。

2）每年減少向大氣中排放SO2和NOX分別為4342.8 t和233.52 t，顆粒物粉塵357.84 t。

3）由于開工未放火炬，約減排火炬氣約15 000 m3（標(biāo)況），每年可回收火炬氣2.76×104t。

4）催化汽油、液化氣、干氣以及回收氣柜氣脫硫化氫脫硫醇精制，脫除其中硫化氫或硫醇，減少這些燃料燃燒帶來的環(huán)境污染。

5）減少污水排放55.4 t/h，將污水根據(jù)污染程度不同及時分級排放處理，大大減少處理成本。

6）將污油充分回收利用，杜絕排入污水系統(tǒng)中以及地下水中，基本達(dá)到污油全過程密閉回收利用。

7）采用先進(jìn)工藝技術(shù)，堿渣等排放大大減少。

8）從聲源上進(jìn)行控制，噪聲控制在允許范圍內(nèi)。

9）在工藝、設(shè)備、操作上采取了一系列措施，將節(jié)能降耗、減少污染和利用廢物有機(jī)地結(jié)合起來，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了能源。

[1]黃望旗.多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化工藝(MIP)的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2004,34(3):5-8.

[2]許友好,張久順,馬建國,等.生產(chǎn)清潔汽油組分并增產(chǎn)丙烯的催化裂化工藝[J].石油煉制與化工,2004,35 (9):1-4．

[3]劉忠生,方向晨.煉油廠酸性水處理技術(shù)的應(yīng)用和研究發(fā)展[J].當(dāng)代化工,2006,35(2):134-138.

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[5]輕舟.改進(jìn)型的重油催化裂化高效霧化噴嘴CS新型噴嘴研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用成功[EB/OL].[2008-02-27].http://www. cnpc.com.cn/News/zzxw/sybk/syzs/jszb/200802/2008 0227_C2 38570.shtml.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.020

2014-07-24）

黃富，工程師，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）（應(yīng)用化學(xué)專業(yè)），碩士，從事重油催化裂化裝置生產(chǎn)工作，E-mail：huangf-scsh@petrochina.com.cn，地址：四川省成都彭州市石化北路一號生產(chǎn)一部，611930。