催化裂化裝置粉塵危害分析及改進(jìn)措施

水春貴

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448000）

催化裂化是煉廠重要的二次加工裝置，也是目前煉廠創(chuàng)效的核心裝置，其主要工藝流程由反應(yīng)—再生、分餾、吸收穩(wěn)定、產(chǎn)品精制及煙氣能量回收系統(tǒng)組成。近年來，隨著環(huán)保及職業(yè)健康要求的日益提高，催化裂化裝置污染物排放受到嚴(yán)格限制，各個煉廠紛紛新建煙氣脫硫脫硝單元，對主要的大氣污染物—SO2、NOx和粉塵進(jìn)行了嚴(yán)格的治理并取得了顯著成效。某煉廠120萬t/a重油催化裂化裝置于2014年12月投運(yùn)了煙氣脫硫脫硝單元，截至目前SO2、NOx和粉塵等污染物均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，但是從職業(yè)病危害因素的角度考慮，在現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域內(nèi)的粉塵污染問題卻一直沒有得到更好地解決，文章重點(diǎn)從粉塵危害的現(xiàn)狀評估出發(fā)，對該裝置在現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域內(nèi)的粉塵防治工作取得的效果及存在的問題進(jìn)行分析，并提出了進(jìn)一步改進(jìn)措施。

1 催化裂化裝置粉塵危害因素分析

1.1 粉塵來源

催化裂化裝置的粉塵主要來自于催化劑的無組織排放，催化裂化催化劑主要由硅鋁沸石組成，新鮮劑的顆粒直徑范圍一般在20～240 μm之間，通常將直徑＜40 μm的催化劑顆粒稱為細(xì)粉，在生產(chǎn)過程中由于催化劑磨損破碎等因素，在平衡劑中細(xì)粉含量一般占5%～15%。受再生器旋風(fēng)分離器分離效率的影響，催化裂化裝置煙氣排放所含粉塵絕大部分都屬于細(xì)粉，隨再生煙氣排放的粉塵一部分通過三旋、四旋回收，一部分與煙氣一起進(jìn)入脫硫脫硝單元進(jìn)行回收。除了這部分粉塵，在催化劑日常裝卸（包括新鮮劑裝罐、再生器卸劑、四旋卸劑等）過程中外溢到現(xiàn)場環(huán)境中的催化劑粉塵則是造成現(xiàn)場職業(yè)病危害的主要因素之一，文章重點(diǎn)對這部分粉塵產(chǎn)生的危害及防范措施進(jìn)行分析。

1.2 粉塵危害分析

粉塵主要影響呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)致塵肺、刺激呼吸道、支氣管炎、中毒、致敏，甚至致癌。對于局部呼吸道黏膜，早期可引起功能亢進(jìn)、黏膜下血管擴(kuò)張、充血，黏膜腺分泌增加，阻留更多粉塵，久之引起肥大性病變。部分粉塵長期接觸皮膚表面，還可導(dǎo)致接觸性皮脂炎、粉刺、毛囊炎、膿皮病等。

在催化裂化裝置區(qū)域內(nèi)的粉塵主要為催化劑粉塵，其中常見成分為氧化鋁、硅酸鋁、鈷、鉬系等，毒害較一般粉塵大，長期吸入可能導(dǎo)致肺部彌漫性間質(zhì)纖維化和肺氣腫病變。

1.3 裝置現(xiàn)場粉塵檢測結(jié)果評估

對裝置生產(chǎn)過程中可能存在催化劑粉塵的區(qū)域按照定點(diǎn)和個體分類進(jìn)行系統(tǒng)性檢測，檢測結(jié)果見表1，2。

表1 裝置內(nèi)工作場所粉塵（定點(diǎn)）檢測結(jié)果

表2 裝置內(nèi)工作場所粉塵（個體）檢測結(jié)果

由表1、2檢測數(shù)據(jù)可以看出，加劑廠房和四旋區(qū)域的粉塵濃度均超過接觸限值，現(xiàn)場作業(yè)人員（外包施工人員）雖然佩戴了防塵口罩，但是在這種環(huán)境下作業(yè)接觸粉塵的時間長，濃度高，嚴(yán)重影響操作人員的身體健康，同時散落到地面的催化劑回收效果差，嚴(yán)重影響現(xiàn)場工作環(huán)境。因此需重點(diǎn)針對催化劑裝卸過程的粉塵污染采取有效措施進(jìn)行控制。

2 裝卸劑過程中的防塵措施及效果分析

2.1 裝劑系統(tǒng)改造及效果分析

原有系統(tǒng)以人工解包的形式將袋裝催化劑手動倒入裝料斗，以蒸汽抽真空的稀相輸送方式，將催化劑吸入新鮮劑儲罐，通過罐頂旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，混合氣體排出罐外進(jìn)入大氣。

裝劑過程的弊端是催化劑倒料斗是敞開式設(shè)計，每次人工倒料的過程中總會伴隨粉塵外溢，而且催化劑包裝袋不可能完全倒干凈，在處理空包裝袋的過程中也會造成催化劑粉塵散落到周圍地面，既污染環(huán)境又造成催化劑損失。

為了改善裝劑現(xiàn)場環(huán)境，提高裝劑效率和降低裝劑費(fèi)用，在與催化劑公司多次協(xié)商和溝通之后，進(jìn)行了催化劑罐式包裝運(yùn)輸模式的嘗試，2016年6月催化劑區(qū)域配送中心正式成立，同年8月開始正式采用罐車密閉裝劑，通過罐車加壓、管道密閉輸送的方式進(jìn)行裝劑，整個過程無須人工操作，無塵、無噪聲，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，作業(yè)時間由原來的3～4 h縮短至1 h左右，節(jié)省蒸汽噴射泵的蒸汽用量9 t/h，全年可減少蒸汽消耗300多t。同時對現(xiàn)場粉塵濃度的檢測數(shù)據(jù)表明，采用罐車密閉裝劑以后，加劑廠房區(qū)域的粉塵濃度在2.0 mg/m3左右（見表3），滿足現(xiàn)場職業(yè)衛(wèi)生要求。

表3 加劑廠房工作場所粉塵（定點(diǎn)）檢測結(jié)果

2.2 四旋卸劑系統(tǒng)改造及效果分析

三旋和四旋的作用是除去煙氣中的催化劑細(xì)粉，確保煙氣進(jìn)入煙機(jī)前的粉塵含量降至200 mg/m3以下，達(dá)到保護(hù)煙機(jī)葉片的目的。通過三旋、四旋回收的催化劑絕大部分都是細(xì)粉，屬于一般性固廢。裝置運(yùn)行過程中四旋內(nèi)回收的催化劑細(xì)粉需定期卸料，之前在每次卸料時直接卸入廢劑回收池，由于無密閉措施，卸劑過程中大量細(xì)粉從廢劑回收池的縫隙中外溢跑損，形成嚴(yán)重的粉塵污染區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度高達(dá)31.5 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出接觸限值，對操作人員的職業(yè)健康及周圍環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

針對這一問題，裝置于2016年10月通過流程優(yōu)化，將四旋卸劑線接到廢催化劑罐，再將該罐的頂放空接到煙氣脫硫脫硝入口，形成了一個密閉系統(tǒng)，具體流程見圖1。

圖1 四旋卸劑流程優(yōu)化（黑色粗體線表示新增流程）

改造后四旋卸劑區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度降至2.0 mg/m3以下，詳見表4，卸劑過程基本上實現(xiàn)了全密閉。

表4 四旋卸劑工作場所粉塵（定點(diǎn)）檢測結(jié)果

3 粉塵危害控制存在的問題和改進(jìn)建議

催化劑粉塵由于顆粒直徑很小，一旦從生產(chǎn)過程的某一環(huán)節(jié)進(jìn)入周邊環(huán)境，對環(huán)境的污染便難以控制，要防止粉塵污染的危害，必須加強(qiáng)源頭控制。該裝置通過改變裝劑方式，優(yōu)化卸劑流程等措施，將現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度從最高31.5 mg/m3降到了8.0 mg/m3以內(nèi)，粉塵防治效果明顯。但是從催化裂化裝置整個生產(chǎn)過程的其他方面來看，目前在廢劑回收、助劑加注等方面仍然存在局部粉塵污染嚴(yán)重的問題。

1）平衡劑和四旋細(xì)粉從再生器密閉卸至廢催化劑罐以后，還需要定期從罐內(nèi)裝袋運(yùn)走，具體方法是直接用噸包裝袋綁在廢劑罐卸料管線上，通過催化劑自壓手工裝袋，在此過程中不可避免的會出現(xiàn)催化劑粉塵通過袋口外溢到環(huán)境中，雖然該類作業(yè)頻次不高（1次/月），但是作業(yè)過程中的高濃度粉塵危害依然值得關(guān)注。建議此類作業(yè)也采用罐車密閉回收的方法進(jìn)行。

2）目前裝置除了使用主催化劑以外，還間斷添加塔底油助劑，主要是通過小型加料設(shè)施加注到再生器中，由于該助劑用量小，只能采用50 kg的小包裝，每天集中加注500 kg，都是依靠人工倒料，在倒料過程中依然會有部分催化劑粉塵外溢，同時包裝袋上附著的催化劑粉末很容易散落在作業(yè)現(xiàn)場，造成粉塵污染和催化劑損失。建議改變塔底油助劑的加注方式，一是將塔底油助劑由小包裝改為噸包裝，減少解包及倒料過程中的粉塵外溢，在此基礎(chǔ)上對小型加料設(shè)施進(jìn)行改造，重點(diǎn)突出無塵解包及粉塵密閉回收，此類設(shè)備在其他煉廠有成功應(yīng)用的經(jīng)驗，值得借鑒。

4 結(jié)論

隨著社會進(jìn)步和相關(guān)法律法規(guī)的日益完善，企業(yè)對員工的職業(yè)健康越來越關(guān)注，粉塵作為催化裂化裝置一項重要的職業(yè)病危害因素，其防護(hù)措施也在不斷改進(jìn)。針對催化劑裝卸劑過程中的高濃度粉塵危害，采樣罐車密閉裝劑、四旋卸劑流程優(yōu)化等措施，可以將作業(yè)區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度降至接觸限值8.0 mg/m3以下，在降低粉塵濃度的同時還能減少蒸汽消耗約300 t/a，獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙豐收。

廢劑罐手工回收卸劑及塔底油助劑加注過程雖然頻次和總量都不大，但目前仍然是裝置主要的粉塵污染源，建議采用罐車密閉回收、改進(jìn)小型加料設(shè)施等方法解決粉塵污染問題。