段莉娜

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200)

引 言

隨著社會生產(chǎn)對石油資源的需求不斷增大，一方面推進(jìn)了原油市場的發(fā)展以及勘探開發(fā)進(jìn)程，但另一方面卻導(dǎo)致了原油品質(zhì)的降低。高品質(zhì)的輕質(zhì)油品對于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用，因此，各石油企業(yè)應(yīng)當(dāng)對石油的催化裂化技術(shù)進(jìn)行研究，積極發(fā)展綠色工藝，才能夠滿足社會發(fā)展的新需求。

1 催化裂化工藝發(fā)展現(xiàn)狀概述

最早的催化裂化工藝產(chǎn)生于1936年，至今為止已經(jīng)應(yīng)用發(fā)展了80多年，在催化裂化劑投入工藝后，催化裂化工藝技術(shù)得到了快速的發(fā)展。工藝催化劑最早為天然片狀酸性白土、合成硅酸鋁、粉狀和微球硅酸鋁以及分子篩，后來為了適應(yīng)具體需求的變化，分子篩也發(fā)展形成了不同的種類。催化裂化工藝主要功能是將原油從柴油經(jīng)過減壓餾分得到目前的常壓渣油，在這個過程中工藝的適應(yīng)性得到了顯著的提高。到上個世紀(jì)80年代，我國開發(fā)了重油催化裂化裝置并大量投入工業(yè)生產(chǎn)中，目前總加工量已經(jīng)突破了200 Mt/a，后來隨著市場需求以及技術(shù)要求的不斷變化，石油工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品也發(fā)生了變化——從汽油變成了低碳烯烴。緊接著我國便研發(fā)了重質(zhì)油催化裂解產(chǎn)出低碳烯烴的關(guān)鍵技術(shù)，此項技術(shù)能夠最大程度地滿足當(dāng)今市場的需求，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

2 催化裂化工藝未來發(fā)展趨勢

2.1 化工原料生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展

2.1.1 催化裂解。

催化裂解技術(shù)作為核心技術(shù)，通過利用乙烯與丙烯的化學(xué)反應(yīng)尋找出多元性的催化裂解鏈與反應(yīng)路徑，實現(xiàn)單分子裂化以及雙分子裂化的目的。

2.1.2 增強型催化裂解。

在進(jìn)行催化裂解的過程中會出現(xiàn)干氣產(chǎn)率過高的現(xiàn)象，這是因為流化床以及提升管反應(yīng)器沒有實現(xiàn)分區(qū)優(yōu)化控制。而增強型催化裂解技術(shù)就是為了解決這個問題，它主要通過對流化床反應(yīng)的再生催化實現(xiàn)分區(qū)優(yōu)化控制的目標(biāo)，增加丙烯的產(chǎn)量，滿足二次裂解的要求。

2.1.3 重油選擇性裂解。

在催化裂解的過程中同時存在丙烯的生成和消除兩個過程，因此還需要對丙烯的再轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展。通過加強對一次裂解的深度控制就能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)高烯烴含量汽油以及多產(chǎn)丙烯的目的。對丙烯再轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行控制和抑制，能夠提高丙烯生產(chǎn)的速率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。

2.2 清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展

2.2.1 多產(chǎn)異構(gòu)烷烴。

科研人員將綜合轉(zhuǎn)化以及裂化雙反應(yīng)區(qū)概念融合，研發(fā)出了多產(chǎn)異構(gòu)烷烴技術(shù)，實現(xiàn)了汽油性質(zhì)的改善，提高了重油轉(zhuǎn)化的能力。分區(qū)的構(gòu)建使裂化反應(yīng)的階段在第一反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行，該區(qū)溫度較高，接觸催化劑時間較短，能夠生產(chǎn)較多烯烴；選擇性氫轉(zhuǎn)移以及增加異構(gòu)化的過程在第二反應(yīng)區(qū)進(jìn)行，此反應(yīng)能夠增加異構(gòu)烷烴的含量，該技術(shù)具有轉(zhuǎn)化率高、能耗低的特點。

2.2.2 LGO加氫—催化輕質(zhì)芳烴、高辛烷值汽油生產(chǎn)技術(shù)。

技術(shù)人員通過對輕循環(huán)油結(jié)構(gòu)的認(rèn)識以及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的研究，結(jié)合LGO的特點，開發(fā)了加氫催化裂化以及選擇性加氫飽和技術(shù)，此項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴和高辛烷值汽油的作用，同時在催化反應(yīng)用料方面提升了工藝的環(huán)保特性。

2.3 生產(chǎn)運行管理優(yōu)化發(fā)展

1) 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計和操作流程，通過對工藝流程的優(yōu)化提高催化裂化的化學(xué)反應(yīng)有效轉(zhuǎn)化程度，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)化產(chǎn)量的增加，節(jié)約自然資源。

2) 保持長周期運轉(zhuǎn)，催化裂化裝置對于石油企業(yè)非常重要，能夠為其帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，然而該裝置在購置以及使用維護(hù)的過程中都會產(chǎn)生相應(yīng)的成本，因此，企業(yè)應(yīng)該維持長周期的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，才能降低裝置的保養(yǎng)維修費用，盡量提升裝置使用的效率，降低企業(yè)的相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失。

3) 實現(xiàn)企業(yè)大型化，提高對生產(chǎn)過程的控制和管理水平，同時還能夠提升企業(yè)在行業(yè)中的競爭力，提高企業(yè)的員工穩(wěn)定性、實現(xiàn)管控一體化的操作能夠減少加工費用從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4) 擴(kuò)大功能，積極探究催化裂化工藝在其他行業(yè)中的應(yīng)用可能，尤其是對于化工、材料等領(lǐng)域，推動我國化工一體化的發(fā)展。

3 催化裂化工藝環(huán)保問題探討

3.1 現(xiàn)存環(huán)境影響因素分析

3.1.1 廢氣

催化裂化工藝會產(chǎn)生大量的廢氣，其主要成分為再生煙氣以及制硫尾氣，一般情況下經(jīng)過簡單的處理就會排放到空氣中，從而影響大氣環(huán)境。對于廢氣的排放，最主要就是對于經(jīng)過干氣液化氣脫硫反應(yīng)產(chǎn)生的酸性氣進(jìn)行處理排放，企業(yè)首先使用制硫裝置對硫進(jìn)行回收再進(jìn)行排放處理，此時的氣體中還含有部分制硫尾氣未轉(zhuǎn)化[2]。

3.1.2 廢水

催化裂化工藝產(chǎn)生的廢水主要為酸性水，其中含有較多含量的硫化物、揮發(fā)酚以及氨氮等污染物。廢水的排放如果不經(jīng)過嚴(yán)格處理和檢驗，就很容易對環(huán)境造成污染。

3.1.3 廢物

催化裂化工藝中的催化劑在使用一段時間后將會失去裂化活性，此時便經(jīng)過再生器以及廢催化劑罐排出。除此之外，催化裂化工藝中的粗汽油產(chǎn)品需通過精制脫硫處理才能夠達(dá)到質(zhì)量要求，這個過程主要采用堿洗的電化學(xué)精制方法，經(jīng)過精制脫硫處理還會產(chǎn)生一定量的堿渣，對環(huán)境造成污染。

3.2 環(huán)境保護(hù)具體措施建議

3.2.1 酸性水的處理

1) 汽提凈化水酸性水。對于催化裂化工藝中生成的酸性水，通?？梢赃M(jìn)行汽提處理。處于開放系統(tǒng)的酸性水經(jīng)過汽提處理，其內(nèi)含的輕烴、氨等就會被解吸出來，但是如果就此排出則會對環(huán)境造成污染，因此，還需要專用的管線對酸性水進(jìn)行密閉集輸。其次，對于脫氣罐頂釋放的氣體，需要進(jìn)行焚燒處理，避免烴、H2S以及氨等有毒有害物質(zhì)的排放。如果酸性水帶油進(jìn)入汽提塔，會在其液面和塔盤上形成油層，從而影響塔內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)過程，嚴(yán)重時還會造成液泛。因此還需要定期進(jìn)行除油處理，以保障系統(tǒng)工藝的正常進(jìn)行。

2) 汽提凈化水。催化裂化工藝還會產(chǎn)生氨氮和酚類化合物，排放污水中這些物質(zhì)的含量也是污水處理的一個標(biāo)準(zhǔn)。很多企業(yè)的污水處理場都缺乏脫氮的功能，使得汽提凈化水的直接進(jìn)入成為了出水氨氮超標(biāo)的主要原因之一。所以，企業(yè)應(yīng)該對汽提凈化水進(jìn)行補充處理，尤其是針對污水中氨氮和COD含量的降低。對此，技術(shù)人員可以采用程序間歇式生物反應(yīng)器脫除COD和氨氮，此技術(shù)具有較強的可操作性，能夠有效降低污水中的氨氮以及COD含量，達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)。

3.2.2 廢氣的處理

1) 再生煙氣的處理。對于催化裂化工藝中產(chǎn)生的CO以及煙塵廢氣的控制，企業(yè)可以使用具有清潔生產(chǎn)特征的設(shè)備以及清潔型工藝技術(shù)，比如高效干法袋式除塵技術(shù)以及氫氧化鈉堿液脫硫技術(shù)等。

2) 酸性氣的處理。催化裂化工藝中產(chǎn)生的酸性氣體中主要的有害物質(zhì)就是硫，在排放之前必須經(jīng)過硫處理。目前使用較多的制硫技術(shù)包括部分燃燒、三級轉(zhuǎn)化制硫以及外摻合制硫等，能夠達(dá)到95%左右的硫轉(zhuǎn)化率。而經(jīng)過制硫處理產(chǎn)生的硫尾氣還需要經(jīng)過二次處理，通過焚燒的方式將其轉(zhuǎn)化為SO，最后在進(jìn)行高空排放或者進(jìn)一步的回收[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，催化裂化工藝技術(shù)已經(jīng)得到了較好的發(fā)展和應(yīng)用，能夠有效滿足社會的需求，是符合時代發(fā)展的工藝技術(shù)，但是隨著人們環(huán)保觀念的革新，各企業(yè)應(yīng)該積極探究催化裂化環(huán)保新技術(shù)，并關(guān)注與創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，在維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的同時達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，才能夠促進(jìn)時代的發(fā)展，提升自身的競爭力。