化工炼油对环境的污染与防治

化工炼油对环境的污染与防治第1页，共31页，2023年，2月20日，星期三

化工炼油工业对环境的污染与防治

王强

学号：2012030161

第2页，共31页，2023年，2月20日，星期三一、行业概况1.主要工艺概述：石化生产工艺技术复杂，运行条件苛刻，易出现突发灾难性事故。石化生产过程中，需要经历很多物理、化学过程和传质、传热单元操作，一些过程控制条件异常苛刻，如高温、高压，低温、真空等。如蒸汽裂解的温度高达1100℃，而一些深冷分离过程的温度低至－100℃以下；高压聚乙烯的聚合压力达350MPa，涤纶原料聚酯的生产压力仅1～2mmHg；特别是在减压蒸馏、催化裂化、焦化等很多加工过程中，物料温度已超过其自燃点。这些苛刻条件，对石化生产设备的制造、维护以及人员素质都提出了严格要求，任何一个小的失误就有可能导致灾难性后果。第3页，共31页，2023年，2月20日，星期三1.2污染处理工艺

1.1炼厂气加工

原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，就组成而言，主要有氢、甲烷、由2个碳原子组成的乙烷和乙烯、由3个碳原子组成的丙烷和丙烯、由4个碳原子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的乙烯可作乙苯；分出较纯的丙烯可作聚丙烯等这里着重介绍废气的处理（1）轻烃回收技术。装卸油过程中的轻油挥发是造成大气污染的主要原因，较先进的工艺师采用吸收法回收油品装卸过程中挥发的轻烃。该流程操作简单，没有副产物产生。第4页，共31页，2023年，2月20日，星期三（2）含酸雾、油雾废气处理技术含酸雾、油雾造成的大气污染对人体的伤害较大，尤其对操作工人、工厂附近的农作物、土壤造成的直接间接影响往往无法用金钱来衡量。石油化工一般的处理工艺是纤维捕集过滤工艺，该工艺操作维护方便。（3）烟气脱硫技术在石油化工中脱硫工艺很多，可根据不同情况选择钙法、镁法、双碱法、海水法及炉内喷钙法。（4）高浓度挥发性有机物对于高浓度挥发性有机物的处理采用催化燃烧工艺。（5）曝气池产生的废气处理对于曝气产生的废气处理采用生物脱臭或活性碳吸附工艺。2.石油化工行业总体污染情况大气污染是石化行业污染的主要方式，石化行业对大气污染指标主要有二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOX）、粉尘，有机挥发物等。第5页，共31页，2023年，2月20日，星期三二氧化硫（SO2）是我国空气污染的主要污染物，是酸雨和空气细颗粒形成的主要物质。我国早已实行二氧化硫的总量管理制度,有详细的统计数据供我们参考。如果炼油行业总规模达到1.5亿吨，并且配套完善，根据采用不同的脱硫工艺，估算二氧化硫排量在2万～6万吨/年，与2007年广东省二氧化硫总排量120.3万吨相比，并不算高。（如果下点血本，还可以做到1万吨以下，少于一个七八十年老式大型炼厂的量）。广东省有一个身处珠三角腹地的电厂，未治理前，折合年度二氧化硫排放量超过10万吨/年，治理后达到约1万吨/年。实际上，广东省120多万吨的二氧化硫排放量中的百份之六、七十是火电行业“贡献”。再比如，广东07年产水泥9800万吨，如果按GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》的第二时段要求,广东水泥行业的二氧化硫排放总量是11.76万吨。如果按第三时段的要求，也就是2010年才生效的标准，广东水泥行业的二氧化硫排放仍达到5.88万吨。再比如：据统计，2007年，佛山陶瓷行业重点企业工业二氧化硫排放量为45478.63吨，而佛山陶瓷行业工业增加值仅仅一、二百亿人民币。相反1.5亿吨的石化行业可带来数千亿的工业增加值。第6页，共31页，2023年，2月20日，星期三氮氧化物作为燃烧过程（包括车、船等）的产物，是空气中微粒子的源头，是光化学反应前体物之一，也是空气微粒子的源头之一，越来越受到重视，据统计，机动车保有量位于前40名的城市中，约50%的氮氧化物污染来自于机动车尾气排放；深圳市机动车排放的氮氧化物占全市排放量的56.4％”。“对于广州，上海、北京这样的特大城市而言，机动车排放氮氧化物占了总排量的64．9％”。那么1.5亿吨炼油规模能带来多大的氮氧化物污染呢？以目前的行业水平，约在4万～10万吨/年，如果采用普遍采用脱硝工艺，可削减70%，至约1.5～3万吨。07年，佛山陶瓷行业重点企业工业氮氧化物排放量为32260.23吨；广东省年产水泥约1亿吨，如果所有生产企业的氮氧化物均达到2008年新建企业标准（中国最严的标准，也就是所谓的保守估算），水泥行业氮氧化物排放量为24万吨/年。虽然自然界每天都在合成大量氮氧化物，但是随光化学污染的加重（氮氧化物是光化学反应的前提物），氮氧化物的污染越来受重视，广州市准备将氮氧化物纳入总量管理，可以预计，石化行业氮氧化物的总排量将占在社会总排量极少一块，其排放量并非绝对不可接受。第7页，共31页，2023年，2月20日，星期三

大气污染指标还有一项，就是粉尘。实际上我们生活中直接侵袭我们身体的是道路交通所产生粉尘。水泥行业所产粉尘量占了工业粉尘总量的70%，除水泥行业外，其它行业的产生粉尘的设备也是工业炉和工业窑,比如电厂、砖窑等等。石油炼制和化工行业的产尘量主要在于催化裂化和配套热电厂，一般采用多级除尘措施，可将尘量消减为100之1至1000分之1，石化行业的产尘量在总尘量中的极少一块儿。大气污染另一项指标是非甲烷的挥发性烃类（VOC）。08年国内甲苯消费量是200多万吨，也就是说有100多万吨的甲苯被用作了溶剂。虽然这油漆挥发的300万吨的VOC的成分和种类难以估计，但是珠三角的因油漆而产生总VOC量还可以估计的。油漆作为最终消耗品，与人口数成正比，与生活水平成正比在。珠三角共计常住人口7000万，按人口简单计算，起码产生了16万吨/年的VOC，考虑到珠三角的生活水平，并且是大量的家具之类的商品输出地，极可能VOC的生产量远高于全国人均水平。第8页，共31页，2023年，2月20日，星期三从技术角度，污染它不是个技术难题，不应是石油化工产业大发展的绊脚石。从技术角度，前途是光明的，我们在经济大发展的同时，完全可以享受青山绿水，鸟语花香，阳光明媚。石油化工产业污染治理措施投资的达到项目总投资5%～10%时，就可以取得我在本文所说的效果，将所有污染物加在一起，与当前的污染总量相比，其实很小。以我们国家的发展水平，至少是广东省或珠三角地区的经济水准，完全可承受这一笔开销的。所以本质上石油化工的污染也不是个经济方面问题第9页，共31页，2023年，2月20日，星期三二、污染物产生概述：石油化学工业中大多数中间产品和最终产品均以烯烃和芳烃为原料，主要来源于乙烯装置的生产；常以乙烯生产衡量石化工业的生产水平；2006年全世界乙烯的总生产能力为12042.7万吨，比2005年增长1.86%。我国乙烯2006年乙烯的产量为940.51万吨；年产30万吨乙烯的工厂每年消耗20～40万吨的燃料液和燃料气。来源：①化学反应中产生的副反应和反应进行不完全所产生的废气产品加工和使用过程中产生的废气②生产技术路线及设备陈旧落后，“跑、冒、滴、漏”等③操作失误、指挥不当、管理不善等排放的正常气体经过化学反应生成有害气体第10页，共31页，2023年，2月20日，星期三特点：（1）种类繁多（2）组成复杂（3）污染物浓度高（4）污染面广，危害性大（5）废气污染物难以治理乙烯的产生：主要工艺——管式炉裂解石油：据估计，全球石油总储量为3000亿吨，而海底石油将近1000亿吨，占总储量的1/3。现在全世界有将近40％的石油来自海底。石油的成分非常复杂，主要是由碳、氢两种元素和少量氧、硫、氮等组成的复杂化合物，其中碳氢两种元素占了97％－99％第11页，共31页，2023年，2月20日，星期三石油产品：（1）透明的汽油：分为车用汽油和航空汽油两种。（2）淡黄色的煤油：被用作照明、杀虫药的溶剂、航空煤油和洗涤剂等。（3）褐色的柴油：分为轻柴油和重柴油两种。（4）多功能的润滑油：主要有汽油机油、柴油机油、机械油、压缩机油、汽轮机油、汽缸油和齿轮油等等。（5）默默无闻的黑色沥青：除用于铺路外，可制成沥青油漆、沥青油毡、沥青橡胶、沥青涂料、沥青绝缘胶、沥青砖、沥青板和石油焦等产品。（6）石蜡：可制得洗涤剂、乳化剂、分散剂、增塑剂、润滑剂等。石油空气污染：①污染物：硫氧化物和碳氢化合物。②危害：形成酸雨和光化学烟雾刺激人的呼吸系统，诱发慢性呼吸道疾病③治理方法：仅局限于采用控制油气排放等措施第12页，共31页，2023年，2月20日，星期三石油大气污染物炼制主要污染物行业废气名称主要污染物来源石油炼制总烃油品储罐、污水处理隔油池、工艺装置加热炉、装卸油设施、烷基化尾气、轻油和烃类气提出运设施及管线、阀门及泵等的泄漏氧化沥青尾气苯并（a）芘沥青装置催化再生废气SO2、CO、CO2、尘催化裂化装置燃烧烟气SO2、NOX、CO、CO2、尘加热炉、锅炉、焚烧炉、火炬含硫废气SO2、H2S、氨含硫污水的汽提、加氢精制、气体脱硫、含硫尾气的回收处理臭气SO2、硫醇、酚油品精制、硫磺回收、脱硫、污水处理、污泥处理石油化工燃烧烟气SO2、NOX、CO、CO2、尘裂解炉、加热炉、锅炉、焚烧炉、火炬工艺废气烷烃、烯烃、环烷烃、醇、芳香烃、醚酮、醛、酚、酯、卤代烃、氰化物SO2、NOX、卤化物、CO甲醇、乙醛、醋酸、环氧丙烷、苯、甲苯装置，乙基苯、聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯、苯乙烯、对本二甲酸装置，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丙烯腈、环氧氯丙烷装置第13页，共31页，2023年，2月20日，星期三三、污染物治理1.酸性气体的脱除裂解气中的酸性气含量约为0.2%-0.4%(摩)，一般要求将裂解气中的H2S和CO2分别脱除至10-6以下。①碱洗法脱除酸性气体所用吸收剂为NaOH，其反应如下：CO2+2NaOH→Na2CO3+H2OH2S+2NaOH→Na2S+2H2O碱洗可以采用一段碱洗，也可以采用多段碱洗。为提高碱液利用率，目前乙烯装置大多采用多段（两段或三段）碱洗。②乙醇胺法脱除酸性气所用的吸收剂主要是一乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）。第14页，共31页，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）的去除采用得比较多的是烟气脱硫（FGD），包括：湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液（或浆液）等洗涤以除去SO2。干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去SO2。按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。按照吸收SO2后吸收剂的处理方式可分为再生法和非再生法（抛弃法）。（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较多，比较普遍的有改进燃烧法、吸收法、催化还原法和固体吸附法等。第15页，共31页，2023年，2月20日，星期三3.其它废气的去除（1）火炬法装置中排出的工艺气体、液体（经隔油后）均处理成0℃以上的气相，统一送到火炬进行燃烧。典型高架火炬系统如图所示（2）火炬气回收（废气的回收利用）为了达到废气的“综合利用”，我们可将火炬气回收，其回收方法多种多样，大致可分加压和常压两类。（3）高空直排法乙烯装置内的各种炉子，如裂解炉，蒸汽过热炉和辅助锅炉均设有烟囱，可把燃烧烟气直排入大气。第16页，共31页，2023年，2月20日，星期三4.除尘技术（1）重力沉降室

（2）旋风除尘器（3）湿式除尘器（5）电除尘器（6）各种除尘器性能比较（4）布袋除尘器第17页，共31页，2023年，2月20日，星期三重力沉降室原理除尘效率：40％～70％优点：简单、投资少、易维护缺点：占地大，除尘效率低应用：初级除尘第18页，共31页，2023年，2月20日，星期三旋风除尘器原理各部件对除尘效率的影响除尘效率：平均80％左右优点：简单、投资少、易操作缺点：磨损严重，旋风子易堵应用：多级除尘的预除尘第19页，共31页，2023年，2月20日，星期三湿式除尘器除尘效率：90％以上优缺点几种常用湿式除尘器水膜除尘器、斜棒栅式除尘器、文丘里式除尘器、喷淋塔式除尘器应用：中、小型机组采用，大型机组一般不采用第20页，共31页，2023年，2月20日，星期三缺点能耗大，耗水量大有废液、泥浆处理问题在寒冷地区使用需防冻可同时除尘和除有害气体结构简单，造价低能处理湿度大、温度高的气体优点第21页，共31页，2023年，2月20日，星期三布袋除尘器原理及系统除尘效率：99.5％以上按清灰方式分类机械振打式逆气流式脉冲反冲式优缺点应用：对布袋不易造成腐蚀的气体的除尘第22页，共31页，2023年，2月20日，星期三优点缺点结构简单，造价及运行费用低可提高干法脱硫的脱硫率处理高温、高湿度、腐蚀性气体应慎选滤袋滤袋易破损阻力损失大除尘效率高，处理量大体积和占地面积都很大第23页，共31页，2023年，2月20日，星期三静电除尘器工作原理及设备构造优缺点除尘效率：99％以上应用：300MW以上机组均采用第24页，共31页，2023年，2月20日，星期三优点除尘效率高能耗低，压损小处理烟气量大，耐高温缺点钢耗大，占地面积大制造、安装、运行的要求高对粉尘特性敏感第25页，共31页，2023年，2月20日，星期三各种除尘设备实用性能比较类型结构形式处理粒度µm压降mmH2O除尘效率%重力除尘沉降式50～100010～1540～60惯性力除尘烟囱式10～10030～6050～70离心除尘旋风式3～10050～15085～95湿式除尘文丘里式0.1～100300～100090～99过滤除尘袋式0.1～20100～20085～99.9电除尘0.05～2010～20>99％第26页，共31页，2023年，2月20日，星期三四、控制标准大气