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催化裂化煙氣排放控制技術現狀及面臨問題的分析

2019-02-26 分享

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        隨著社會對環保和節能的重視,人們對廢水、廢氣、廢渣等三廢的排放越來越重視,因此,人們越來越多關注到催化裂化煙氣的排放控制。本文以催化裂化煙氣排放控制技術現狀及面臨問題的分析為題,從催化裂化煙氣的組成成分、催化裂化煙氣污染物不同的排放控制技術以及對比不同脫硫、氮的技術及其問題三個方面進行了論述。

        隨著世界氣候和環境的逐漸惡劣,人們意識到環境保護和能源節約的重要性,節能已經成為與煤炭、石油、天然氣和太陽能并列的第五大能源。由于傳統高附加值產業難以一時改變,向大氣中排放的氮氧化物、硫氧化物等有害氣體仍然居高不下。因此,我國針對煙氣排放制定了專門的管理規定,要求嚴格控制氮氧化物和硫氧化物的排放總量。同時,冶煉廠應該提高原油的加工效率,降低由于催化裂化產生的煙氣尾氣。

        1 催化裂化煙氣的組成成分

        為了提高石油資源的利用效率,石油化工行業通常對原油采取催化裂化的方式進行二次加工,使原油裂解成分子較小的輕質燃料油。但是在催化裂化過程中,原料中含有的硫元素和氮元素會以氧化物的形式隨煙氣排放到大氣中,對大氣造成嚴重污染,這也是煉油廠主要的大氣污染源之一。因此,在煉油廠的實際操作中,會在催化裂化流程的最后環節加上脫硫和脫氮的氧化物的裝置,當催化裂化工作開始時,脫硫和脫氮的氧化物的裝置同時開啟。一般情況下,煉油裝置一旦開啟,將會持續運轉三年甚至以上,所以,脫硫和脫氮的氧化物的裝置必須同步連續運行同樣的時間,對脫硫和脫氮的氧化物的裝置的工藝設計要求相對要高。硫的氧化物和氮的氧化物主要是由于原油在催化裂化過程產生,并且催化劑中含有硫元素,少量的催化劑在催化過程中,會發生氧化還原反應,轉化成硫的氧化物,然后進入到煙氣中。另一部分沒有轉化成硫的氧化物的含硫物質會轉化成硫酸鹽,以固態沉淀下來。氮元素會以氨氣或者氮的氧化物的形式隨煙氣排放。

        2 催化裂化煙氣污染物不同的排放控制技術

        目前,可以通過干法和濕法兩種方式實現催化裂化煙氣污染物排放物的控制,將干法和濕法進一步劃分為三種方式,即脫硫、氮的氧化物的技術創新,原料預處理技術以及脫硫、增設氮的氧化物的設施。

        (1) 脫硫、氮的氧化物的技術創新 硫和氮的氧化物是煙氣中的主要污染成分,也是大氣主要污染物,使用脫硫、氮氧化物助劑的創新技術能夠降低煙氣中硫、氮氧化物的含量,特別適用于煙氣中硫、氮氧化物含量較低的情況下使用,但是對于煙氣中固體顆粒的含量的降低沒有幫助。使用該種方法降低煙氣硫、氮氧化物在歐洲、美國等國家和地區得到廣泛使用,被認為是降低煙氣中污染物的最有效的方法之一。

        (2)原料預處理技術 對煉油的原料進行預處理能夠降低原料中硫化物和氮化物的含量,在對原料進行催化裂化時,也能夠使硫的氧化物和氮的氧化物得到有效降低,但是該種方法并不能降低煙氣中的其他固體顆粒成分的含量,僅僅是針對硫化物和氮化物含量降低的一種措施。

        (3)脫硫、氮的氧化物的設施 除了技術上的創新,設備也需要隨之進行完善和創新。在催化裂化的最后環節通常會設置脫硫、氮的氧化物的裝置,這樣能夠將硫、氮的氧化物進行有效的轉化,降低煙氣中硫、氮的氧化物的含量。隨著國家對環保的重視,對企業廢氣的排放標準越來越嚴格,很多企業為了使污染物排放達到標準,紛紛增設脫硫、氮的氧化物的設施。

        3 對比不同脫硫、氮的技術及其問題

        (1)鈉堿洗滌法 鈉堿洗滌法指的是將氫氧化鈉與二氧化硫按照物質的量為2:1 的比例制備溶液,對堿液的消耗比例進行計算。在實際生產時間中,堿液的消耗濃度能夠達到50% 以上。這時水中的含堿量較高,需要將溶液進行蒸發烘干處理,得到固態物質,實現硫氧化物的硫酸鹽轉化。鈉堿洗滌法能夠很好的吸收煙氣中的硫氧化物,但是對于成本要求較高,嚴重制約了其發展。

        (2) 鈉鈣雙堿法 鈉鈣雙堿法是利用活性較強的氫氧化鈣和氫氧化鈉吸收煙氣中的硫的氧化物,然后對產物進行再生處理。硫氧化物經過氧化全部生成三氧化硫,三氧化硫與氫氧化鈣能夠形成二水合硫酸鈣,俗稱為石膏。但是由于氫氧化鈉與硫的氧化物經過氧化反應生成硫酸鈉,對石膏的品質有所影響,因此,需要在石膏中除去硫酸鈉,這樣又產生了新的提純問題,對環境造成一定的破壞。

        (3) 海水洗滌法 我國海岸線較長,海水資源豐富,雖然硫的氧化物在水中的溶解度比較高,但是在海水中的溶解度較低,這是由于海水是由鈉元素、鎂元素、鈣元素等多種元素組成的混合物。因此,對硫含量較高的煙氣無法使用海水進行吸收。在實際生產中,海水洗滌法通常使用吸收塔完成硫元素的吸收,增大海水與煙氣的接觸面積,能夠較好的實現煙氣中硫元素的脫除。

        (4) 催化原料預處理 原料預處理過程中,通常采用加氫預處理,其主要作用是脫除角質以及瀝青,降低硫、氮、重金屬和殘炭,原料中硫、氮元素的降低使得煙氣中硫、氮的氧化物含量降低,大大降低了對環境污染的威脅。但是采用加氫預處理的方式成本較高,工程投資量較大,限制了該種方式的發展。

        4 結語

        隨著環境問題越來越突出,環境保護越來越受到重視,催化裂化煙氣中含有硫、氮等污染大氣的成分,因此需要對其進行有效的控制。對煙氣進行脫硫、脫氮處理或者對原材料進行脫硫、脫氮處理都會得到較好的結果。

        來源:《化工管理》     編輯:陜西環能科技

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