重油催化裂解制气工艺的环境污染及治理对策

重油催化裂解制气工艺的环境污染及治理对策

原油重油挤出和气氛生产是20世纪50年代发展起来的一项新技术。由于比传统的煤制气工艺具有投资较省、生产成本较低等优点,故随着石油工业的发达,许多国家竞相采用。该设备在我国投产也有20多年的历史。上海是我国最早开发该工艺的城市(见图1)。该设备上马以来,一直是本市的主要气源之一。许多城市继上海之后相继建成重油催化裂解制气设备。但由于存在环境污染的重大缺陷,70年代开始,国际上已基本被轻油制气替代。我国轻油资源短缺,尚不具备改变的基本条件。其实,重油制气的污染和焦化相比较,差别并不太大,凡是焦化行业能达到的环保标准,重油制气理应也能达到。本文试就重油催化裂解制气的污染现状、治理对策以及工艺的改革作一论述。1污染源的现状上海市煤气公司所属杨树浦煤气厂和吴淞煤气厂均为以重油催化裂解气为主要气源的城市煤气调度厂。我们对杨树浦煤气厂进行了全面的环境污染现状的调查。对各污染因子采用了现场实测的方法,计算了年排放量,并采用了“等标污染负荷”法对各污染物和各污染源进行了评价。结果见表1～表4.评价结果表明,油制气设备废气的污染程度低于炭化炉设备和水煤气炉设备;而污水中油的污染程度在各污染因子中据首位。2生化曝气预处理油制气设备污水主要来源于油煤气的初冷水,其特点是水量大、含油量高。目前国内煤气厂的污水处理采用较多的是“老三套”工艺,即隔油、空气浮选、生化曝气。该流程的优点为:工艺完整,适应性强,可处理组分较复杂的各种含油废水,接受污水最大和最小量之比可达10左右。该工艺十分适用于大型企业。其缺点为占地大,投资高,操作要求严格。上海的“杨、吴”二厂均采用此工艺。油煤气的污水先经斜板隔油池和空气加压浮选预处理后,随后和其它设备的污水混合进生化曝气池作进一步的处理。污水经2级处理后含油量一般在20mg/L左右,尚不能达到国家规定的排放标准。污水处理的结果见表5:2.2加热阶段废气用水膜除尘器技术油制气设备的废气主要来源于加热阶段和顶吹阶段的废气。主要的污染物为TSP、CO、H2S和SO2.废气治理建议采用文丘里洗涤和水膜除尘2级处理。由于加热阶段产生的废气中烟尘的粒径较大,使用文丘里洗涤器既能捕集一部分烟尘,又能使较大的烟尘颗粒充分润湿,提高第2级水膜除尘器的效率。由于除尘水呈酸性,对设备有腐蚀作用,因此,文丘里洗涤器可采用花岗石材料,以延长设备的使用寿命。但该设备也有其缺点,即阻力较大,易结水垢,需要定期清理。据实际使用,油制气加热阶段废气用文丘里洗涤器和水膜除尘器2级除尘系统处理,除尘效率可达到96%左右。该设备在除尘的同时还能除去部分的SO2和H2S等有害气体。3bp法石油污水处理工艺由于重油催化裂解制气设备具有投资省,生产能力大的优点,特别是作为城市煤气的调峰手段更具有其特殊的优越性。但由于该设备存在着污染较严重的问题,因此,污染的治理受到人们普遍的关注。生产过程中产生污染物是不可避免的,对污染物进行必要的处理使之符合国家规定的排放标准是环境专家必须考虑的问题。但进行生产工艺的改革,最大限度地减少污染物的排放则是环境治理的最经济有效的手段。针对这些现象,建议开展以下几方面的研究工作。3.1以重油制气为主要气源的煤气厂,其污水处理建议采取BP工艺。英国首先开发的BPETP法(简称BP法)石油污水处理工艺是一种已工业化的含油废水处理新工艺。其流程如图2所示。①以砂滤代替“老三套”中常用的浮选池;第一工序仍为隔油。因此BP法的流程是隔油、砂滤、生物渗滤。据有关资料报道,BP法出水含油小于5ppm.该流程的优点是:②操作简便,运转稳定。在开车时不需加生物污泥,短时间内能自然形成生物膜;③费用低。将新建的BP污水处理工艺与传统的“老三套”工艺相比,基建费节省60%,运转费节省90%;④不产生胶状含油污泥,因此不需建焚烧装置;⑤占地面积比活性污泥装置小。表6是BP法污水处理工艺的运转结果,可看出效果较好。由于该法有以上的优点,国外已有不少新建的炼油厂采用该工艺代替经典的“老三套”。3.2改进制气油喷咀,解决油流中央部分雾化不完全的缺点,使制气油在蒸蓄器上部空间蒸发完全,均匀喷散,防止格子砖局部积炭。3.3开展对蒸蓄器顶层格子砖材质和形状的研究。有两种方案可供选择,一是采用喷咀式的面砖(即上口大,下口小),二是采用耐热铸铁。英国煤气工程师学会期刊发表过材料委员会的多篇有关论文,可供参考。主要目的是使这些面砖长期保持排列规则正常,过程蒸汽均匀上升,或使蒸汽在喷咀口汽速提高,顶住油滴,不使落入格子砖下部。3.4取消“二加热”阶段,降低蒸蓄器顶部温度,使之维持在600～700℃之间。3.5加热油应在燃烧室内完全燃烧,勿使火焰延伸到空蓄器下部,改善此处温度偏高问题。3.7废水循环系统实现全封闭,减轻车间的