石化芳烴生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境保護(hù)分析

馬 力

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600）

芳烴主要來源于石油、焦油和煤，它也是機(jī)械化工行業(yè)的重要原料，其中使用最多的是單環(huán)芳烴。二甲苯、苯是制造多種合成纖維、合成橡膠以及合成樹脂的主要原料，高級(jí)烷基苯的主要作用是制造表面的活性劑。在芳烴生產(chǎn)過程中，容易產(chǎn)生含有苯的廢氣、廢水以及固體廢棄物，這些污染物對(duì)環(huán)境造成巨大的危害。因此，本文對(duì)石化芳烴生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境保護(hù)進(jìn)行分析和研究，這對(duì)于降低芳烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物具有重要意義。

1 芳烴的概念

芳烴一般是指芳香烴，即分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，由于早期發(fā)現(xiàn)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物多帶有芳香的氣味，所以這類烴類化合物被稱為芳香烴。但一些不帶有芳香氣味的化合物也被稱為芳香烴，如二甲苯、苯等。芳香烴具有不溶于水，但溶于有機(jī)溶劑的物理性質(zhì)，如石油醚、四氯化碳、乙醚等，芳烴一般比水的密度小，這也使得芳烴比水的重量輕，芳烴的沸點(diǎn)會(huì)隨著分子質(zhì)量升高而升高。從結(jié)構(gòu)上來看，芳烴的苯分子結(jié)構(gòu)具有6個(gè)碳原子都是sp2雜化、穩(wěn)定性高、所有原子都具有共平面、鍵長(zhǎng)具有平均化的特點(diǎn)。含硫、含氮、含氯、含氧的芳烴主要用于精細(xì)化的化工產(chǎn)品。芳烴在運(yùn)輸過程中，應(yīng)注重防高溫、防雨淋以及防暴曬，夏季應(yīng)盡可能在晚上運(yùn)輸，并且運(yùn)輸車應(yīng)設(shè)置接地鏈。此外，運(yùn)輸過程中應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高溫、熱源、火種等，在運(yùn)輸車上加強(qiáng)配置消防器材以及泄露處理的設(shè)備，提升芳烴運(yùn)輸?shù)陌踩訹1]。

2 芳烴聯(lián)合裝置生成時(shí)排放廢物分析

芳烴聯(lián)合裝置具有物料處理單元裝置多、流程長(zhǎng)的特點(diǎn)，并且一般處理的芳烴多含有芳烴的物料。芳烴生產(chǎn)過程中排放的污染物主要有固體廢棄物、VOCs排放、廢氣以及廢水等。由于聯(lián)合裝置產(chǎn)生的放空罐水包、緩沖罐以及回流罐產(chǎn)生的水均含有芳烴，因此芳烴生成過程中產(chǎn)生的廢水主要來源于蒸汽吹掃時(shí)引起的凝結(jié)水、吸附分離裝置產(chǎn)生的注水、抽提裝置產(chǎn)生的補(bǔ)水以及生產(chǎn)原料中原有的水分等。這些含有芳烴的廢水一般通過污水排放系統(tǒng)排至污水處理廠，經(jīng)過污水處理廠的集中處理，才能進(jìn)行排放或重新利用。由于含油污水處理系統(tǒng)一般是非封閉的系統(tǒng)，這使得污水無法實(shí)現(xiàn)密封處理，使得具有揮發(fā)性并含有烴類的物質(zhì)散發(fā)到大氣中，這也是VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）污染排放的主要來源。

芳烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要是來源于聯(lián)合裝置加熱爐的煙氣，主要含有煙塵、二氧化硫以及氮氧化物等。芳烴在加熱的過程中，排放的煙氣量較大，并且加熱爐的熱負(fù)荷大、功率高、數(shù)量多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)主要芳烴生產(chǎn)加熱爐的排放煙氣量均高于30萬Nm3/h，芳烴加熱爐排放的廢氣若不加以控制，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，因此必須加強(qiáng)對(duì)芳烴生產(chǎn)過程中加熱爐煙氣排放的濃度、總量進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而有效降低污染物排放量，實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)境保護(hù)。芳烴在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括廢瓷球、廢白土、廢吸附劑以及廢催化劑等。在產(chǎn)生的固體廢棄物中，異構(gòu)催化劑含有貴金屬，能夠通過催化劑廠進(jìn)行回收和利用。在廢瓷球、廢白土以及催化劑的活性消失后，可以交給取得資質(zhì)的廠家進(jìn)行無害處理。芳烴聯(lián)合裝置產(chǎn)生的固體廢棄物數(shù)量較大，其中以白土為主，以一套100×104t/a的芳烴生產(chǎn)聯(lián)合裝置為列，一年排放的固體廢棄物一般在3000 t左右，這可能會(huì)對(duì)芳烴生產(chǎn)裝置周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，并且白土的更換也需要投入大量的人力和財(cái)力。

芳烴生產(chǎn)過程中聯(lián)合裝置產(chǎn)生的無組織排放氣體主要來源于泵、管線、閥門等裝置。在運(yùn)行過程中，因漏、逸、滴、冒、跑等原因，它們會(huì)向空氣中散發(fā)含有烴類的有害物質(zhì)。芳烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的噪音主要來源于聯(lián)合裝置中的空冷器、加熱爐、壓縮機(jī)以及機(jī)泵等設(shè)備。因此，必須選用能夠降低噪音的設(shè)備，例如，在蒸汽放空口增設(shè)消音器，在火炬和加熱爐處加設(shè)低噪音的火嘴，從而降低聯(lián)合裝置運(yùn)行的噪音。只有從各個(gè)方面對(duì)芳烴生產(chǎn)進(jìn)行嚴(yán)控控制，降低污染物的排放量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地落實(shí)環(huán)境保護(hù)工作要求，貫徹和落實(shí)黨的十九大精神中的環(huán)境保護(hù)要求[2]。

3 石化芳烴成套技術(shù)概況

2013年，我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并申請(qǐng)專利的二甲苯工程建成并投產(chǎn)，產(chǎn)出的產(chǎn)品為PX合格產(chǎn)品，并于2014年4月完成全裝置的標(biāo)定。標(biāo)定的結(jié)果為裝置耗能、產(chǎn)品收率以及產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位。該裝置包括二甲苯分餾、異構(gòu)化、吸附分離、苯甲苯分餾、歧化以及芳烴提煉等，它采用我國(guó)自主生產(chǎn)和研發(fā)的催化劑與技術(shù)。該裝置的建成與成功投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)石化芳烴成套生產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化裝置應(yīng)用的成功，打破了國(guó)際芳烴生產(chǎn)技術(shù)的壟斷，使得我國(guó)成為世界上具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型芳烴生產(chǎn)技術(shù)專利國(guó)，結(jié)束我國(guó)引進(jìn)芳烴生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)、受限于人的歷史。目前，該芳烴生產(chǎn)裝置歧化、芳烴油提煉單元在進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，吸附的分離負(fù)荷達(dá)到91%，其二甲苯的純度超過99.8%。同時(shí)，該裝置的耗能比我國(guó)同類裝置的耗能低100 kg（oil）/t，鄰二甲苯的產(chǎn)量達(dá)到20 t/h，二甲苯的產(chǎn)量達(dá)到80 t/h。產(chǎn)品的質(zhì)量、耗能、收率、負(fù)荷等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)的指標(biāo)[3]。

4 石化芳烴生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境保護(hù)分析

4.1 研制具有高性能的吸附劑和催化劑

中國(guó)石油化工集團(tuán)研制的吸附劑和催化劑能夠有效降低石化芳烴生成過程中排放的固體廢棄物量，例如，高效異構(gòu)和歧化的吸附劑和催化劑，能有效降低生成過程中催化劑的用量，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，進(jìn)而降低固體廢棄物排放量，提升環(huán)境保護(hù)效果，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。此外，中國(guó)石油化工集團(tuán)還對(duì)芳烴生產(chǎn)聯(lián)合裝置的白土消耗量特點(diǎn)進(jìn)行研究，創(chuàng)新精制的工藝以及采用新的材料，從而研發(fā)出具有多級(jí)孔分子的催化劑，有效地改變了以往的精制技術(shù)，取代白土精制的方法，很大程度上提高裝置化學(xué)反應(yīng)催化劑的作用?；瘜W(xué)反應(yīng)方式取代物理吸附的限制，提升吸附的效果，其研發(fā)的精制劑的使用壽命是白土使用壽命的50倍。另外，它有效地降低了固體廢棄物排放量，降低了人力財(cái)力消耗，取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。某煉化公司芳烴廠的數(shù)據(jù)顯示，采用脫烯烴催化劑能夠降低芳烴生產(chǎn)污染物排放量2000 t/a[4]。

4.2 研發(fā)新的芳烴污水處理技術(shù)

按照我國(guó)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，含苯污水需在聯(lián)合裝置中進(jìn)行相應(yīng)的處理，在處理達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后才能排入污水處理廠，其污染排放的限值要求如表1所示。

表1 水污染物排放限值

芳烴生成技術(shù)成套裝置在處理污水時(shí)，污水中芳烴排放的濃度一般在5～100 mg/L，但不同的污染物排放的濃度有所不同。中國(guó)石油化工集團(tuán)研發(fā)了新的處理工藝，在裝置滿足排放限值的基礎(chǔ)上，杜絕了非封閉產(chǎn)生的VOCs廢氣的排放。在裝置中加設(shè)了含芳烴污水的緩沖罐，使其收集污水，并通過泵輸送到污水汽提塔。經(jīng)過處理后，含芳烴污水濃度低于0.05 mg/L，滿足表1排放限值的要求[5]。

4.3 研發(fā)新的防止VOCs逸散工藝

為了防止VOCs逸散，中國(guó)石油化工集團(tuán)采取多種措施，積極研發(fā)新工藝。一是提升材料等級(jí)，采用比目前壓力等級(jí)高一級(jí)的壓力材料。二是對(duì)高溫管線較為集中的部位，加設(shè)法蘭檢漏的設(shè)備，同時(shí)加設(shè)防泄漏的特殊墊片。三是建立泄漏與修復(fù)計(jì)劃，對(duì)裝置進(jìn)行定期檢測(cè)，從而提升檢修效率，減少VOCs的逸散。四是在芳烴裝置配管的設(shè)計(jì)過程中，重點(diǎn)突出管道應(yīng)力計(jì)算，采用多種管道應(yīng)力消除措施，有效保障高溫、高壓條件下管道抗損能力。

5 結(jié)語

芳烴生產(chǎn)過程中，容易產(chǎn)生含有苯的廢氣、廢水以及固體廢棄物，這些污染物會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的危害。因此，石化芳烴生產(chǎn)企業(yè)要積極研制具有高性能的吸附劑和催化劑，研發(fā)新的芳烴污水處理技術(shù)，研發(fā)新的防止VOCs逸散工藝。這樣能夠有效降低芳烴生產(chǎn)過程中排放的污染物，提升環(huán)境保護(hù)效果。未來，人們要加強(qiáng)對(duì)芳烴生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境保護(hù)的研究，從而減少芳烴生產(chǎn)過程中逸散的污染物，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。

參考文獻(xiàn)

1 姜曉花.中國(guó)石化芳烴生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境保護(hù)分析[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2017，5（4）：45-47.

2 范倫特公司組建合作聯(lián)盟推進(jìn)生物基芳烴技術(shù)工業(yè)化開發(fā)[J].石油煉制與化工，2017，11（1）：25.

3 呂 潔.C8芳烴異構(gòu)化催化劑的應(yīng)用進(jìn)展[J].煉油與化工，2016，12（6）：1-3.

4 錢伯章.中國(guó)石化“高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲獎(jiǎng)[J].石油煉制與化工，2016，10（3）：76.

5 孫麗麗.創(chuàng)新芳烴工程設(shè)計(jì)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào)（石油加工），2015，10（2）：244-249.