催化裂化工藝發展趨勢和環保問題的探討

段莉娜

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

引 言

隨著社會生產對石油資源的需求不斷增大，一方面推進了原油市場的發展以及勘探開發進程，但另一方面卻導致了原油品質的降低。高品質的輕質油品對于國內經濟發展具有重要的作用，因此，各石油企業應當對石油的催化裂化技術進行研究，積極發展綠色工藝，才能夠滿足社會發展的新需求。

1 催化裂化工藝發展現狀概述

最早的催化裂化工藝產生于1936年，至今為止已經應用發展了80多年，在催化裂化劑投入工藝后，催化裂化工藝技術得到了快速的發展。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，后來為了適應具體需求的變化，分子篩也發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性得到了顯著的提高。到上個世紀80年代，我國開發了重油催化裂化裝置并大量投入工業生產中，目前總加工量已經突破了200 Mt/a，后來隨著市場需求以及技術要求的不斷變化，石油工業生產的產品也發生了變化——從汽油變成了低碳烯烴。緊接著我國便研發了重質油催化裂解產出低碳烯烴的關鍵技術，此項技術能夠最大程度地滿足當今市場的需求，促進社會經濟的進步。

2 催化裂化工藝未來發展趨勢

2.1 化工原料生產技術發展

2.1.1 催化裂解。

催化裂解技術作為核心技術，通過利用乙烯與丙烯的化學反應尋找出多元性的催化裂解鏈與反應路徑，實現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。

在進行催化裂解的過程中會出現干氣產率過高的現象，這是因為流化床以及提升管反應器沒有實現分區優化控制。而增強型催化裂解技術就是為了解決這個問題，它主要通過對流化床反應的再生催化實現分區優化控制的目標，增加丙烯的產量，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化技術進行優化和發展。通過加強對一次裂解的深度控制就能夠實現生產高烯烴含量汽油以及多產丙烯的目的。對丙烯再轉化過程進行控制和抑制，能夠提高丙烯生產的速率，促進產業發展[1]。

2.2 清潔燃料生產技術發展

2.2.1 多產異構烷烴。

科研人員將綜合轉化以及裂化雙反應區概念融合，研發出了多產異構烷烴技術，實現了汽油性質的改善，提高了重油轉化的能力。分區的構建使裂化反應的階段在第一反應區中進行，該區溫度較高，接觸催化劑時間較短，能夠生產較多烯烴；選擇性氫轉移以及增加異構化的過程在第二反應區進行，此反應能夠增加異構烷烴的含量，該技術具有轉化率高、能耗低的特點。

2.2.2 LGO加氫—催化輕質芳烴、高辛烷值汽油生產技術。

技術人員通過對輕循環油結構的認識以及相關化學反應的研究，結合LGO的特點，開發了加氫催化裂化以及選擇性加氫飽和技術，此項技術能夠實現生產輕質芳烴和高辛烷值汽油的作用，同時在催化反應用料方面提升了工藝的環保特性。

2.3 生產運行管理優化發展

1) 優化系統設計和操作流程，通過對工藝流程的優化提高催化裂化的化學反應有效轉化程度，從而實現轉化產量的增加，節約自然資源。

2) 保持長周期運轉，催化裂化裝置對于石油企業非常重要，能夠為其帶來巨大的經濟效益，然而該裝置在購置以及使用維護的過程中都會產生相應的成本，因此，企業應該維持長周期的穩定運轉，才能降低裝置的保養維修費用，盡量提升裝置使用的效率，降低企業的相關經濟損失。

3) 實現企業大型化，提高對生產過程的控制和管理水平，同時還能夠提升企業在行業中的競爭力，提高企業的員工穩定性、實現管控一體化的操作能夠減少加工費用從而提升企業的經濟效益。

4) 擴大功能，積極探究催化裂化工藝在其他行業中的應用可能，尤其是對于化工、材料等領域，推動我國化工一體化的發展。

3 催化裂化工藝環保問題探討

3.1 現存環境影響因素分析

3.1.1 廢氣

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

3.1.2 廢水

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

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品需通過精制脫硫處理才能夠達到質量要求，這個過程主要采用堿洗的電化學精制方法，經過精制脫硫處理還會產生一定量的堿渣，對環境造成污染。

3.2 環境保護具體措施建議

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，通常可以進行汽提處理。處于開放系統的酸性水經過汽提處理，其內含的輕烴、氨等就會被解吸出來，但是如果就此排出則會對環境造成污染，因此，還需要專用的管線對酸性水進行密閉集輸。其次，對于脫氣罐頂釋放的氣體，需要進行焚燒處理，避免烴、H2S以及氨等有毒有害物質的排放。如果酸性水帶油進入汽提塔，會在其液面和塔盤上形成油層，從而影響塔內的傳熱、傳質過程，嚴重時還會造成液泛。因此還需要定期進行除油處理，以保障系統工藝的正常進行。

2) 汽提凈化水。催化裂化工藝還會產生氨氮和酚類化合物，排放污水中這些物質的含量也是污水處理的一個標準。很多企業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入成為了出水氨氮超標的主要原因之一。所以，企業應該對汽提凈化水進行補充處理，尤其是針對污水中氨氮和COD含量的降低。對此，技術人員可以采用程序間歇式生物反應器脫除COD和氨氮，此技術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，達到排放的標準，實現對環境的保護。

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生的CO以及煙塵廢氣的控制，企業可以使用具有清潔生產特征的設備以及清潔型工藝技術，比如高效干法袋式除塵技術以及氫氧化鈉堿液脫硫技術等。

2) 酸性氣的處理。催化裂化工藝中產生的酸性氣體中主要的有害物質就是硫，在排放之前必須經過硫處理。目前使用較多的制硫技術包括部分燃燒、三級轉化制硫以及外摻合制硫等，能夠達到95%左右的硫轉化率。而經過制硫處理產生的硫尾氣還需要經過二次處理，通過焚燒的方式將其轉化為SO，最后在進行高空排放或者進一步的回收[3]。

4 結語

綜上所述，催化裂化工藝技術已經得到了較好的發展和應用，能夠有效滿足社會的需求，是符合時代發展的工藝技術，但是隨著人們環保觀念的革新，各企業應該積極探究催化裂化環保新技術，并關注與創新技術的發展，在維護企業經濟利益的同時達到保護環境的目的，才能夠促進時代的發展，提升自身的競爭力。