化工煉油對環(huán)境的污染與防治

化工煉油對環(huán)境的污染與防治第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

化工煉油工業(yè)對環(huán)境的污染與防治

王強

學號：2012030161

第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三一、行業(yè)概況1.主要工藝概述：石化生產(chǎn)工藝技術(shù)復雜，運行條件苛刻，易出現(xiàn)突發(fā)災難性事故。石化生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)歷很多物理、化學過程和傳質(zhì)、傳熱單元操作，一些過程控制條件異?？量?，如高溫、高壓，低溫、真空等。如蒸汽裂解的溫度高達1100℃，而一些深冷分離過程的溫度低至－100℃以下；高壓聚乙烯的聚合壓力達350MPa，滌綸原料聚酯的生產(chǎn)壓力僅1～2mmHg；特別是在減壓蒸餾、催化裂化、焦化等很多加工過程中，物料溫度已超過其自燃點。這些苛刻條件，對石化生產(chǎn)設備的制造、維護以及人員素質(zhì)都提出了嚴格要求，任何一個小的失誤就有可能導致災難性后果。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1.2污染處理工藝

1.1煉廠氣加工

原油一次加工和二次加工的各生產(chǎn)裝置都有氣體產(chǎn)出，總稱為煉廠氣，就組成而言，主要有氫、甲烷、由2個碳原子組成的乙烷和乙烯、由3個碳原子組成的丙烷和丙烯、由4個碳原子組成的丁烷和丁烯等。它們的主要用途是作為生產(chǎn)汽油的原料和石油化工原料以及生產(chǎn)氫氣和氨。發(fā)展煉油廠氣加工的前提是要對煉廠氣先分離后利用。煉廠氣經(jīng)分離作化工原料的比重增加，如分出較純的乙烯可作乙苯；分出較純的丙烯可作聚丙烯等這里著重介紹廢氣的處理（1）輕烴回收技術(shù)。裝卸油過程中的輕油揮發(fā)是造成大氣污染的主要原因，較先進的工藝師采用吸收法回收油品裝卸過程中揮發(fā)的輕烴。該流程操作簡單，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生。第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三（2）含酸霧、油霧廢氣處理技術(shù)含酸霧、油霧造成的大氣污染對人體的傷害較大，尤其對操作工人、工廠附近的農(nóng)作物、土壤造成的直接間接影響往往無法用金錢來衡量。石油化工一般的處理工藝是纖維捕集過濾工藝，該工藝操作維護方便。（3）煙氣脫硫技術(shù)在石油化工中脫硫工藝很多，可根據(jù)不同情況選擇鈣法、鎂法、雙堿法、海水法及爐內(nèi)噴鈣法。（4）高濃度揮發(fā)性有機物對于高濃度揮發(fā)性有機物的處理采用催化燃燒工藝。（5）曝氣池產(chǎn)生的廢氣處理對于曝氣產(chǎn)生的廢氣處理采用生物脫臭或活性碳吸附工藝。2.石油化工行業(yè)總體污染情況大氣污染是石化行業(yè)污染的主要方式，石化行業(yè)對大氣污染指標主要有二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOX）、粉塵，有機揮發(fā)物等。第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三二氧化硫（SO2）是我國空氣污染的主要污染物，是酸雨和空氣細顆粒形成的主要物質(zhì)。我國早已實行二氧化硫的總量管理制度,有詳細的統(tǒng)計數(shù)據(jù)供我們參考。如果煉油行業(yè)總規(guī)模達到1.5億噸，并且配套完善，根據(jù)采用不同的脫硫工藝，估算二氧化硫排量在2萬～6萬噸/年，與2007年廣東省二氧化硫總排量120.3萬噸相比，并不算高。（如果下點血本，還可以做到1萬噸以下，少于一個七八十年老式大型煉廠的量）。廣東省有一個身處珠三角腹地的電廠，未治理前，折合年度二氧化硫排放量超過10萬噸/年，治理后達到約1萬噸/年。實際上，廣東省120多萬噸的二氧化硫排放量中的百份之六、七十是火電行業(yè)“貢獻”。再比如，廣東07年產(chǎn)水泥9800萬噸，如果按GB4915-2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》的第二時段要求,廣東水泥行業(yè)的二氧化硫排放總量是11.76萬噸。如果按第三時段的要求，也就是2010年才生效的標準，廣東水泥行業(yè)的二氧化硫排放仍達到5.88萬噸。再比如：據(jù)統(tǒng)計，2007年，佛山陶瓷行業(yè)重點企業(yè)工業(yè)二氧化硫排放量為45478.63噸，而佛山陶瓷行業(yè)工業(yè)增加值僅僅一、二百億人民幣。相反1.5億噸的石化行業(yè)可帶來數(shù)千億的工業(yè)增加值。第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三氮氧化物作為燃燒過程（包括車、船等）的產(chǎn)物，是空氣中微粒子的源頭，是光化學反應前體物之一，也是空氣微粒子的源頭之一，越來越受到重視，據(jù)統(tǒng)計，機動車保有量位于前40名的城市中，約50%的氮氧化物污染來自于機動車尾氣排放；深圳市機動車排放的氮氧化物占全市排放量的56.4％”。“對于廣州，上海、北京這樣的特大城市而言，機動車排放氮氧化物占了總排量的64．9％”。那么1.5億噸煉油規(guī)模能帶來多大的氮氧化物污染呢？以目前的行業(yè)水平，約在4萬～10萬噸/年，如果采用普遍采用脫硝工藝，可削減70%，至約1.5～3萬噸。07年，佛山陶瓷行業(yè)重點企業(yè)工業(yè)氮氧化物排放量為32260.23噸；廣東省年產(chǎn)水泥約1億噸，如果所有生產(chǎn)企業(yè)的氮氧化物均達到2008年新建企業(yè)標準（中國最嚴的標準，也就是所謂的保守估算），水泥行業(yè)氮氧化物排放量為24萬噸/年。雖然自然界每天都在合成大量氮氧化物，但是隨光化學污染的加重（氮氧化物是光化學反應的前提物），氮氧化物的污染越來受重視，廣州市準備將氮氧化物納入總量管理，可以預計，石化行業(yè)氮氧化物的總排量將占在社會總排量極少一塊，其排放量并非絕對不可接受。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

大氣污染指標還有一項，就是粉塵。實際上我們生活中直接侵襲我們身體的是道路交通所產(chǎn)生粉塵。水泥行業(yè)所產(chǎn)粉塵量占了工業(yè)粉塵總量的70%，除水泥行業(yè)外，其它行業(yè)的產(chǎn)生粉塵的設備也是工業(yè)爐和工業(yè)窯,比如電廠、磚窯等等。石油煉制和化工行業(yè)的產(chǎn)塵量主要在于催化裂化和配套熱電廠，一般采用多級除塵措施，可將塵量消減為100之1至1000分之1，石化行業(yè)的產(chǎn)塵量在總塵量中的極少一塊兒。大氣污染另一項指標是非甲烷的揮發(fā)性烴類（VOC）。08年國內(nèi)甲苯消費量是200多萬噸，也就是說有100多萬噸的甲苯被用作了溶劑。雖然這油漆揮發(fā)的300萬噸的VOC的成分和種類難以估計，但是珠三角的因油漆而產(chǎn)生總VOC量還可以估計的。油漆作為最終消耗品，與人口數(shù)成正比，與生活水平成正比在。珠三角共計常住人口7000萬，按人口簡單計算，起碼產(chǎn)生了16萬噸/年的VOC，考慮到珠三角的生活水平，并且是大量的家具之類的商品輸出地，極可能VOC的生產(chǎn)量遠高于全國人均水平。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三從技術(shù)角度，污染它不是個技術(shù)難題，不應是石油化工產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的絆腳石。從技術(shù)角度，前途是光明的，我們在經(jīng)濟大發(fā)展的同時，完全可以享受青山綠水，鳥語花香，陽光明媚。石油化工產(chǎn)業(yè)污染治理措施投資的達到項目總投資5%～10%時，就可以取得我在本文所說的效果，將所有污染物加在一起，與當前的污染總量相比，其實很小。以我們國家的發(fā)展水平，至少是廣東省或珠三角地區(qū)的經(jīng)濟水準，完全可承受這一筆開銷的。所以本質(zhì)上石油化工的污染也不是個經(jīng)濟方面問題第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三二、污染物產(chǎn)生概述：石油化學工業(yè)中大多數(shù)中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品均以烯烴和芳烴為原料，主要來源于乙烯裝置的生產(chǎn)；常以乙烯生產(chǎn)衡量石化工業(yè)的生產(chǎn)水平；2006年全世界乙烯的總生產(chǎn)能力為12042.7萬噸，比2005年增長1.86%。我國乙烯2006年乙烯的產(chǎn)量為940.51萬噸；年產(chǎn)30萬噸乙烯的工廠每年消耗20～40萬噸的燃料液和燃料氣。來源：①化學反應中產(chǎn)生的副反應和反應進行不完全所產(chǎn)生的廢氣產(chǎn)品加工和使用過程中產(chǎn)生的廢氣②生產(chǎn)技術(shù)路線及設備陳舊落后，“跑、冒、滴、漏”等③操作失誤、指揮不當、管理不善等排放的正常氣體經(jīng)過化學反應生成有害氣體第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三特點：（1）種類繁多（2）組成復雜（3）污染物濃度高（4）污染面廣，危害性大（5）廢氣污染物難以治理乙烯的產(chǎn)生：主要工藝——管式爐裂解石油：據(jù)估計，全球石油總儲量為3000億噸，而海底石油將近1000億噸，占總儲量的1/3?，F(xiàn)在全世界有將近40％的石油來自海底。石油的成分非常復雜，主要是由碳、氫兩種元素和少量氧、硫、氮等組成的復雜化合物，其中碳氫兩種元素占了97％－99％第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三石油產(chǎn)品：（1）透明的汽油：分為車用汽油和航空汽油兩種。（2）淡黃色的煤油：被用作照明、殺蟲藥的溶劑、航空煤油和洗滌劑等。（3）褐色的柴油：分為輕柴油和重柴油兩種。（4）多功能的潤滑油：主要有汽油機油、柴油機油、機械油、壓縮機油、汽輪機油、汽缸油和齒輪油等等。（5）默默無聞的黑色瀝青：除用于鋪路外，可制成瀝青油漆、瀝青油氈、瀝青橡膠、瀝青涂料、瀝青絕緣膠、瀝青磚、瀝青板和石油焦等產(chǎn)品。（6）石蠟：可制得洗滌劑、乳化劑、分散劑、增塑劑、潤滑劑等。石油空氣污染：①污染物：硫氧化物和碳氫化合物。②危害：形成酸雨和光化學煙霧刺激人的呼吸系統(tǒng)，誘發(fā)慢性呼吸道疾?、壑卫矸椒ǎ簝H局限于采用控制油氣排放等措施第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三石油大氣污染物煉制主要污染物行業(yè)廢氣名稱主要污染物來源石油煉制總烴油品儲罐、污水處理隔油池、工藝裝置加熱爐、裝卸油設施、烷基化尾氣、輕油和烴類氣提出運設施及管線、閥門及泵等的泄漏氧化瀝青尾氣苯并（a）芘瀝青裝置催化再生廢氣SO2、CO、CO2、塵催化裂化裝置燃燒煙氣SO2、NOX、CO、CO2、塵加熱爐、鍋爐、焚燒爐、火炬含硫廢氣SO2、H2S、氨含硫污水的汽提、加氫精制、氣體脫硫、含硫尾氣的回收處理臭氣SO2、硫醇、酚油品精制、硫磺回收、脫硫、污水處理、污泥處理石油化工燃燒煙氣SO2、NOX、CO、CO2、塵裂解爐、加熱爐、鍋爐、焚燒爐、火炬工藝廢氣烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、醇、芳香烴、醚酮、醛、酚、酯、鹵代烴、氰化物SO2、NOX、鹵化物、CO甲醇、乙醛、醋酸、環(huán)氧丙烷、苯、甲苯裝置，乙基苯、聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯、苯乙烯、對本二甲酸裝置，順丁橡膠、丁苯橡膠、丙烯腈、環(huán)氧氯丙烷裝置第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三三、污染物治理1.酸性氣體的脫除裂解氣中的酸性氣含量約為0.2%-0.4%(摩)，一般要求將裂解氣中的H2S和CO2分別脫除至10-6以下。①堿洗法脫除酸性氣體所用吸收劑為NaOH，其反應如下：CO2+2NaOH→Na2CO3+H2OH2S+2NaOH→Na2S+2H2O堿洗可以采用一段堿洗，也可以采用多段堿洗。為提高堿液利用率，目前乙烯裝置大多采用多段（兩段或三段）堿洗。②乙醇胺法脫除酸性氣所用的吸收劑主要是一乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）。第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.二氧化硫和氮氧化物的去除（1）硫化物（二氧化硫）的去除采用得比較多的是煙氣脫硫（FGD），包括：濕法，即采用液體吸收劑如水或堿性溶液（或漿液）等洗滌以除去SO2。干法，用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑以除去SO2。按脫硫產(chǎn)物是否回用可分為回收法和拋棄法。按照吸收SO2后吸收劑的處理方式可分為再生法和非再生法（拋棄法）。（2）硫化物（二氧化硫）和氮氧化物的去除治理氮氧化物的方法較多，比較普遍的有改進燃燒法、吸收法、催化還原法和固體吸附法等。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三3.其它廢氣的去除（1）火炬法裝置中排出的工藝氣體、液體（經(jīng)隔油后）均處理成0℃以上的氣相，統(tǒng)一送到火炬進行燃燒。典型高架火炬系統(tǒng)如圖所示（2）火炬氣回收（廢氣的回收利用）為了達到廢氣的“綜合利用”，我們可將火炬氣回收，其回收方法多種多樣，大致可分加壓和常壓兩類。（3）高空直排法乙烯裝置內(nèi)的各種爐子，如裂解爐，蒸汽過熱爐和輔助鍋爐均設有煙囪，可把燃燒煙氣直排入大氣。第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三4.除塵技術(shù)（1）重力沉降室

（2）旋風除塵器（3）濕式除塵器（5）電除塵器（6）各種除塵器性能比較（4）布袋除塵器第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三重力沉降室原理除塵效率：40％～70％優(yōu)點：簡單、投資少、易維護缺點：占地大，除塵效率低應用：初級除塵第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三旋風除塵器原理各部件對除塵效率的影響除塵效率：平均80％左右優(yōu)點：簡單、投資少、易操作缺點：磨損嚴重，旋風子易堵應用：多級除塵的預除塵第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三濕式除塵器除塵效率：90％以上優(yōu)缺點幾種常用濕式除塵器水膜除塵器、斜棒柵式除塵器、文丘里式除塵器、噴淋塔式除塵器應用：中、小型機組采用，大型機組一般不采用第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三缺點能耗大，耗水量大有廢液、泥漿處理問題在寒冷地區(qū)使用需防凍可同時除塵和除有害氣體結(jié)構(gòu)簡單，造價低能處理濕度大、溫度高的氣體優(yōu)點第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三布袋除塵器原理及系統(tǒng)除塵效率：99.5％以上按清灰方式分類機械振打式逆氣流式脈沖反沖式優(yōu)缺點應用：對布袋不易造成腐蝕的氣體的除塵第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三優(yōu)點缺點結(jié)構(gòu)簡單，造價及運行費用低可提高干法脫硫的脫硫率處理高溫、高濕度、腐蝕性氣體應慎選濾袋濾袋易破損阻力損失大除塵效率高，處理量大體積和占地面積都很大第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三靜電除塵器工作原理及設備構(gòu)造優(yōu)缺點除塵效率：99％以上應用：300MW以上機組均采用第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三優(yōu)點除塵效率高能耗低，壓損小處理煙氣量大，耐高溫缺點鋼耗大，占地面積大制造、安裝、運行的要求高對粉塵特性敏感第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三各種除塵設備實用性能比較類型結(jié)構(gòu)形式處理粒度μm壓降mmH2O除塵效率%重力除塵沉降式50～100010～1540～60慣性力除塵煙囪式10～10030～6050～70離心除塵旋風式3～10050～15085～95濕式除塵文丘里式0.1～100300～100090～99過濾除塵袋式0.1～20100～20085～99.9電除塵0.05～2010～20>99％第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三四、控制標準大氣