催化裂化裝置清潔生產技術與措施

黃富 劉勇 彭國峰 范江濤 周明慧（中國石油四川石化有限責任公司生產一部）

催化裂化裝置清潔生產技術與措施

黃富 劉勇 彭國峰 范江濤 周明慧（中國石油四川石化有限責任公司生產一部）

重油催化裂化是煉油工業重要的二次加工手段，其工藝過程產生的廢水、廢氣、固體廢物及噪聲均對環境產生影響。控制催化裂化裝置的污染源，是煉油行業面臨的重要環境問題。為此，煉油企業運用多種清潔生產技術，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，最大限度地保護環境，保障員工健康，將節能降耗、減少污染和利用廢物有機地結合起來，不斷提高資源和能源的綜合利用率，提高經濟效益和環境效益。

催化裂化裝置環境保護清潔生產環境污染

重油催化裂化裝置由反應再生、熱工、煙氣脫硫、主風機組、氣壓機組、分餾、吸收穩定和產品精制單元組成。某石化廠250×104t/a催化裂化裝置以加氫重油為原料，采用石油化工科學研究院開發的MIP-CGP新工藝，在常規的提升管反應系統基礎上，增加一些有用的二次反應以改善產品質量，最大化生產異構烷烴，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]。該裝置主要生產干氣、液化氣、汽油、柴油和油漿等產品。在生產過程中要產生廢氣、廢水、污油、廢渣等污染物以及噪音。如何在創造最大經濟效益的同時，采用有效的清潔生產技術，減少或杜絕污染物的產生和排放，實現清潔生產，是企業面臨的重大難題。

1 催化裂化裝置主要環境污染源

1.1廢氣

1）再生煙氣。再生燒焦產生的高溫煙氣，經煙氣輪機做功后，進入余熱鍋爐進行熱量回收，最后進入催化裝置的環保裝置——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（標況）。

2）烴類氣體。主要是裝置異常狀態下，泄漏至大氣中的烴類氣體；氣壓機入口放火炬閥、出口安全閥，各塔頂、容器安全閥起跳泄漏出來進入火炬系統的烴類氣體；產品精制單元堿液再生、汽油脫硫醇排放火炬氣，以及換熱器、機泵等設備檢修泄壓、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（標況）。

1.2廢水

1）酸性水。主要是提升管反應器所用霧化蒸汽、松動蒸汽、汽提蒸汽、預提升蒸汽，分餾塔底攪拌蒸汽和柴油汽提塔汽提蒸汽產生的冷凝水，含硫污水外排量58 t/h，其中含有硫化物、揮發酚、COD、油、氨氮等有害物質，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]。經酸性水汽提裝置進行處理后，去除其中大部分的硫化氫、NH4+、小分子硫醇硫醚等，變為合格凈化水，一部分送至生產裝置回用，其余送至污水處理場。

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

3）含鹽污水。主要是由煙氣脫硫系統排出的含硫酸鹽、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、回煉油、原料油、蠟油、一中油等屬于重污油。污油不僅污染地面、管線、設備、水質等，還會產生著火爆炸等危害。

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，COD較高。

1.5噪聲

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

2 催化裂化裝置環保技術與措施

2.1防止大氣污染

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

2）采用煙氣脫硫凈化技術，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，煙氣脫硫單元運行情況良好，經過凈化后煙氣中二氧化硫、氮氧化物和41 mg/m3（標況）顆粒物，低于國家現有污染源大氣污染物排放限值，見表1。依照設計數據，該設施投用后，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。裝置中三個催化劑罐頂均設有除塵器，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境的污染。

4）改進操作方案，實現裝置開停工及正常生產不放火炬。裝置噴油前，提前開啟氣壓機，杜絕了開工放火炬現象。

5）火炬氣的回收利用。本著安全、環保、節能的原則，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生的環境污染，而且是節能降耗、提高經濟效益的有效途徑，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（標況）。

2.2減少污水排放

1）優化操作條件，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熱溫度（200℃），降低進噴嘴的原料油黏度，確保原料油的霧化效果及油劑接觸效果，降低反應器霧化、汽提蒸汽量；用干氣代替蒸汽作提升管預提升介質，節約蒸汽消耗，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定富氣洗滌水，減少外排含硫污水量15 t/h。

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

4）蒸汽管線排凝水、伴熱管線凝結水集中返回熱水系統回收利用，減少污水排放量14.8 t/h以上。

5）精細化管理，杜絕跑冒滴漏。嚴禁新鮮水沖洗地面，節約生活用水；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；采樣油品和設備檢修放油集中回收利用，統一送入輕、重污油系統，嚴禁直接排入下水系統中。

6）裝置在設計和建設中考慮清污分流，在有可能產生油污染的設備所在區塊設有防污染圍堰，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，所有圍堰內污水15 min之內進含油污水系統，15 min之后改進雨水系統，分類處理。

2.3防止污油污染

1）換熱器和機泵等設備檢修時，污油要求通過輕、重污油線吹掃或者水頂至罐區集中收集，在打開換熱器和機泵等設備之前，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采用接集油盆、緊固螺栓、換墊片、打卡子，保證現場沒有污油泄露點。

3）含油污水池的污水經過除油器除油后排放，被分離出的油在設備中累計到一定厚度（油層）后，由浮油收集器自動將油收集排放至收集腔內，當腔內的油層達到一定液位時，由設置在集油腔內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行回收，在進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）優化操作，選用精良的機泵，防止機泵抽空，減少污油的產生。在開工過程中，建立分餾塔底循環后，控制好分餾塔底溫度不能上升過快，加強了油漿泵的切換，并且由于選用的進口勞倫斯油漿的抗干擾能力強，在開工過程避免了常見的油漿泵抽空現象，很大程度上減少了污油的排放量。其他機泵也未出現抽空現象，并且在開工前期完成氣密工作，降低了油品跑冒滴漏現象的發生。

2.4減少廢渣排放

1）優化汽油脫臭反應條件，采用中國石油大學（北京）無苛性堿精制工藝，基本上無需注堿，減少了堿渣的產生，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效率高、接觸面積大、處理能力強等優點，能夠減少脫硫醇產生的堿渣，每年僅排堿渣335 t。

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

2.5噪聲的防治

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

2）三機組廠房增設降噪、隔音設施，鍋爐給水泵等電動機加設消音罩，風機出口放空管、蒸汽抽真空系統都設有效率較高的消音器，直徑DN300以上的消音器多達12個，使噪聲控制在允許范圍內。

3 結語

通過采用各種先進的技術措施，強化污染源頭的有效監控，加強工藝和設備管理、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境污染。

5）減少污水排放55.4 t/h，將污水根據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，杜絕排入污水系統中以及地下水中，基本達到污油全過程密閉回收利用。

7）采用先進工藝技術，堿渣等排放大大減少。

8）從聲源上進行控制，噪聲控制在允許范圍內。

9）在工藝、設備、操作上采取了一系列措施，將節能降耗、減少污染和利用廢物有機地結合起來，既保護了環境，又節約了能源。

[1]黃望旗.多產異構烷烴催化裂化工藝(MIP)的工業應用[J].煉油技術與工程,2004,34(3):5-8.

[2]許友好,張久順,馬建國,等.生產清潔汽油組分并增產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的應用和研究發展[J].當代化工,2006,35(2):134-138.

[4]王巍慈.CS噴嘴在催化裂化裝置的工業應用[J].化學工業與工程,2009,26(6):535-538.

[5]輕舟.改進型的重油催化裂化高效霧化噴嘴CS新型噴嘴研發和工業應用成功[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年畢業于中國石油大學（北京）（應用化學專業），碩士，從事重油催化裂化裝置生產工作，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一部，611930。