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蘭州石化催化劑廠廢氣處理工藝技術比選

時間:2020-01-14 來源:蘭州大學 作者:皇甫晶 本文字數:5421字
  中文摘要
 
  中國石油蘭州石化分公司催化劑廠(以下簡稱催化劑廠)是一家生產煉油催化裂化催化劑的企業,為蘭州市經濟增長提供了重要支撐,但其引發的環境污染.問題日趨嚴重。隨著國家加大對廢氣中粉塵、氯化氫、氨排放的監管力度,對廢氣的排放要求也越來越高。目前對蘭州石化催化劑廠各裝置環保設施實際運行情況進行跟蹤調查后,發現該廠五套催化劑生產裝置中外排粉塵濃度及氨排放濃度均超出相關標準的要求。為使催化劑各裝置廢氣達標,滿足新的排放標準,本課題通過查閱國內外相關煉化廢氣處理技術的文獻資料,了解目前國內外煉化廢氣處理技術發展現狀,同時針對蘭州石化催化劑廠各裝置廢氣中所含污染物的特征,分別采用干式除塵、濕式除塵等方式進行性能評價。

蘭州石化催化劑廠廢氣處理工藝技術比選
  
  (1)對五類裝置的廢氣處理工藝技術進行優勢比選,最終獲得濕式雙循環湍沖文丘里與濕式靜電除塵器并用的除塵技術:通過現場試驗對技術可靠性進行了進一步驗證,實現了洗滌水的梯級利用及廢水的綜合利用,有效減小了各裝置的水耗。
  
  (2)對該流程是否產生新的“工業三廢”做了后續采樣研究分析,并對廢氣處理的效果進行了采樣對比,最終得出催化劑廠的粉塵含量、氯化氫氣體及氮氧化物平均值為: 157.8mg/m3, 超過了石化公司給定值;廢氣各項指標不隨溫度變化而變化,也不隨時間變化而變化;此外整個處理過程不產生廢渣,除塵裝置截留的粉塵可回用于生產裝置。該廢氣處理方案適用于蘭州石化催化劑廠廢氣治理。通過裝置的運行結果,通過濕式雙循環湍沖文丘里與濕式靜電除塵器并用的除塵技術的應用,催化劑廠的各生產裝置的粉塵、氯化氫以及氮氧化物外排問題得到了有效的解決,其外排濃度能夠達到最新《石油化學工業污染物排放標準》(GB 31571- -2015)。
  
  關鍵詞:    催化劑,廢氣治理,除塵技術。
  
  Abstract
  
  Petro China Lanzhou Petro ch emical Company Catalyst Plant (hereinafter referred to as Catalyst Plant) is a comp any that pro dluces re fining catalytic cracking cat alystsproviding important support for Lanzhou's economic growth. However, the . environmental polluti on problems caused by it have become increasingly serious.With the increasingly sup ervision of dust, hydro gen chl oride and anmonia emissions in the exhaust gas, the emiss on requirements for tail gas are al so increasing.
  
  After tracking and investigating the actual operation of the environmental protection facilities of the Catalyst Plant, it wasfound that the dust concentration and the ammonia emission concentration of the fve sets of catalyst producti on facilities of the plant exceeded the stand ard. In order to meet the new emission standards of the exhaust gas of each device of the cat alyst, this topic reviewed the related literature on domestic and forei gn refningwaste gas treatment technologies to understand the current development status of domestic and internati onal re fining waste gas treatment techmologi es. At the same time, according to the characteristics of pollut ants contained in the exhaust gas of Catalyst Plant, the performance evaluation of the exh aust gas treatmenttechnology of the five types of equipment is carried out by dry dust removal and wet dust removal metho ds.
  
  (1) Comparing the advantages of five kinds of waste gas treatment technology,the combination with venturi and wet electro static preaipitator were finally obtained,' The technical reliability was further verified by feld test, and the realization of the cascade utilization of washing water and the comprehensive utilization of wast ewatereffectively reduced the water con sumption of the device.
  
  (2) A follow-up sampling study was carried out on whether the new“ industrial waste”was generated in the process, and the effect of tail gas treatment was sampled and compared. Finally, the average value of the exhaust gas emission concentration of the catalyst plant were 157.8mg/m3, which exceeds the given value of the petro chemi cal company. The indexes of exhaust gas did not change with temp erature or with time. In addition, the entire process does not pro duce waste resi due, and the dust trapped by the dust removal device can be recycled to the production device. The tail gas treatment scheme is applicable for waste gas treatment of Lanzhou Petro chem cal Catalyst PI ant.
  
  Keywords  :   Catalyzer, Waste gas polluti on contro1, dust removal technology.
  
  第一章  緒論
  
  蘭州石化工業集中區是國西北最大的石化基地,中國石油蘭州石化分公司催化劑廠(以下簡稱催化劑廠)是國第一家生產煉油催 化裂化催化劑的企業,也是目前國煉油催化裂化催化劑三大生產基地之-一, 為蘭州市經濟增長提供了重要支撐,但其引發的環境污染問題也日趨嚴重。隨著國家加大對廢氣中粉塵、氯化氫、氨排放的監管力度,各煉廠的廢氣排放要求也越來越高。
  
  1.1、 研究背景和意義。
  
  1.1.1、 研究背景。

  
  隨著經濟快速發展,我國工業化、城鎮化進程加快,污染成為難以避免的嚴重問題。近年來,我國空氣質量改善緩慢,污染物的排放總量長年居高。按污染物分類來看,四類主要污染物年均濃度基本呈現逐年下降趨勢,達標城市比例有所提高,二氧化硫和氮氧化物2015年全國平均年均濃度已達到- -級空氣質量標準.-5]。但是目前的空氣污染程度仍然與理想的空氣環境有一定距離,尤其是PM2s、PM1o 等顆粒物濃度超標嚴重。據可靠數據顯示,城市空氣中存在大量懸浮以及可吸入顆粒物,且存在顯著的地域差異。在我國,北方城市普遍存在PMn或者SO: 含量超標的問題6-8]。因北方氣溫低、濕度小,且冬季主要靠煤炭供暖,加之工業廢氣以及汽車尾氣排放量逐年增加,導致該區域的空氣中含有大量顆粒物;而西北部與東北部,因其地廣人稀,擁有良好的擴散環境,該地區主要的空氣污染顆粒物則是揚塵;在東南部地區,經濟發展迅速,工業廢氣以及汽車尾氣等則是PM1o超標的主要誘因;在西南部地區,能源開采以及加工是重要的經濟命脈,因此,該地域SO:超標現象比較嚴重P-10]。另外,隨著城鎮化建設的不斷深入,城市人口密度不斷加大,土地資源越來越緊張,綠化建設開展不順,嚴重影響了環境系統的自我修復機能,導致空氣環境越來越惡劣1]。
  
  石油工業尤其是石油煉制過程中有毒有害氣體的一定量會伴隨生產過程不可避免的產生。石油精煉設備的加工能力通常是在百萬噸的訂單。因此,氣體排放大時,污染物組成復雜,毒性強,品種多對環境的損壞非常嚴重。污染的污染物可以在2公里從生產單元的距離來檢測。例如,來自煉油廠催化裂化單元中排出的再生煙道氣中含有灰塵,一氧化碳,氮氧化物和硫氧化物。由于放電高度通常為約100米,污染物的擴散范圍很大。據勝利煉油廠500 米催化精制單元的風向的試驗,二氧化硫的濃度為0. 15亳克/立方米,氮氧化物濃度為0.079亳克/立方米,一氧化碳的濃度為0.211毫克/立方米。而煉油廠內生產添加劑的裝置也會間歇排氯化氫氣體,排放時在距裝置200米處檢測后發現空氣中氯化氫為0.92毫克/立方米,對附近居民生活也造成了巨大的影響。由于石油煉制和化工行業排放的廢氣對空氣污染有- -定影響,因此各企業都很注意對廢氣的處理。2001年我國石油天然氣開采和煉制行業通過燃燒工藝去除廢氣中的二氧化硫共40.4302萬噸,去除工業煙塵112.92 萬噸,去除工業粉塵11.44萬噸。其中石油煉制企業的脫硫設施的脫硫能力達到2453.4噸/小時,僅次于火力發電行業ID18-23]。
  
  隨著政府環保監管部門對廢氣排放控制和本地區域空氣質量要求的提高,對中國石油蘭州石化分公司催化劑廠廢氣排放的要求也越來越高。目前蘭州石化分公司催化劑廠的廢氣污染物主要包括粉塵、氨等,這些污染物排放濃度最大分別達到了570mg/Nm3和510mg/Nm3,根據相關標準的要求,這些污染物排放濃度均要求≤10mg/Nm3,目前中國石油蘭州石化分公司催化劑廠廢氣排放已遠遠超過此排放要求。
  
  蘭州石化催化劑廠共有五套催化劑生產裝置,共產生14股尾氣。一套、二套及三套分子篩田的焙燒裝置外排尾氣中含有粉塵B5]、氨、SO2和NOx (其中sO2、NOx達標),目前六股尾氣,除三套分子篩裝置--焙尾氣建設有濕法捕集吸收:工藝外,其他五股尾氣均只安裝布袋除塵器對粉塵進行處理,分子篩裝置六股尾氣外排粉塵濃度為150-340mg/Nm3,氨排放速率15- 120kg/h,外排粉塵濃度及氨排放速率超出《石油化學工業污染物排放標準》[13] (征求意見稿)及《惡臭污染物排放標準》(GB14554-1993) 的要求18],因此需對現有蘭州石化催化廠分子篩裝置廢氣治理裝置進行改造。二套微球的噴霧、焙燒及氣流裝置外排尾氣中含有粉塵和氯化氫,經現有濕法捕集尾氣處理設施處理后,外排粉塵濃度為240 - 600mg/Nm3,外排氯化氫濃度為100-400mg/Nm3,外排粉塵及氯化氫濃度超出《石油化學工業污染物排放標準》(征求意見稿)的要求,因此需對現有二套微球裝置廢氣治理裝置進行改造。全白土裝置共產五股尾氣,噴霧及低、高溫焙燒尾氣主要污染物為粉塵,尾氣經現有布袋除塵器處理后,外排粉塵濃度為200 - 300mg/Nm3,外排粉塵濃度超出《石油化學工業污染物排放標準》(征求意見稿)的要求,需對現有尾氣治理設施進行改造;一、二焙尾氣采用濕法捕集工藝,外排尾氣中粉塵濃度約為30mg/Nm3, 氯化氫濃度為300mgNm3,氨排放速率0.5kg/h, 外排粉塵及氯化氫濃度超出《石油化學工業污染物排放標準》( 征求意見稿)的要求,需對全白土一、二焙尾氣治理裝置進行改造;氣流尾氣外排污染物包括粉塵、氯化氫和氨,現有濕捕設施不能滿足排放指標要求,需要對尾氣處理設施進行改造。
  
  1.1.2 研究意義。
  
  隨著政府環保監管部門]對廢氣排放控制和本地區域空氣質量要求的提高,對中國石油蘭州石化分公司催化劑廠廢氣排放的要求越來越高。根據《石油化學工業污染物排放標準》(征求意見稿)要求,現有企業自2017年7月1日起,其大氣污染物SO2、氮氧化物、粉塵、HCL、 氨的排放控制標準分別為50mg/Nm2、100mg/Nm3、20mg/Nm3 、30mg/Nm3 、30mg/Nm3,目前中國石油蘭州石化分公司催化劑廠廢氣排放已遠遠超過此排放標準[316.18]。
  
  根據國務院2002年1月30日發布的《排污費征收使用管理條例》和原國家計委等部門2003年2月28日發布的《排污費征收標準管理辦法》,國家排污收費政策由單因子收費變為多因子收費,由濃度收費變為總量收費。根據排污費管理辦法,國排污收費政策逐漸縮緊,由最早的只按濃度收費變為現在的按污染物總量收費。最高達0.15元/kg,最少0.06元/kg,國家未來也將進- - 步提高排污收費標準,隨之,企業將進一步增加環保成本。為應對日益嚴格的環保要求和企業發展需求,同時考慮到政府各級環保監管部門對大氣污染物排放監管力度的加大,蘭州石化分公司催化劑廠迫切需要新增除塵裝置使尾氣排放符合當地環保標準。
  
  既要確保外排廢氣達標,保證生產連續運行,給企業帶來效益,又要降低環保處理費用的成本,因此對于外排廢氣的研究處理必須加快步伐。從小的方面講,給員工的工作和生活創作. 一個舒適的環境,從大的方面講,給社會起到一個模范帶頭的作用。
  
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  1.2、 研究內容
  1.3 、研究技術路線
  1.4 、論文提綱.
  
  第二章  文獻綜述
  
  2.1、 廢氣處理的常用技術

  2.1.1 、機械除塵器
  2.1.2 、電除塵器
  2.1.3、袋式除塵器
  
  2.2、廢氣處理的最新技術
  2.2.1、屏風廢氣處理技術
  2.2.2、廢氣固化及檢測技術
  2.2.3、文丘里除塵器
  2.2.4、雙循環湍沖技術
  
  2.3、本章小結
  
  第三章  催化劑廠 廢氣治理技術比選
  
  3.1、各車間的生產工藝流程

  3.1.1、分子篩裝置.
  3.1.2、二套微球裝置
  3.1.3、全白土裝置.
  
  3.2、各裝置產生的廢氣組成
  
  3.3、改造前各裝置廢氣的處理技術及.程

  3.3.1、改造前各裝置廢氣的處理技術
  3.3.2、改造前各裝置廢氣的處理流程.
  
  3.4、改造前各裝置產生廢氣的監測數據
  
  3.5、廢氣凈化方案的比選

  3.5.1、比選條件.
  3.5.2、比選方案
  3.5.3、現場安裝條件.
  
  3.6、所選凈化方案的實用性.
  3.6.1、工藝原理.
  3.6.2、工藝流程.
  
  3.7、系統改造后流程
  3.7.1、脫除效率
  3.7.2、物料的平衡
  3.7.3、主要設備的配件及作用
  
  3.8、本章小結
  
  第四章  催化劑廢氣治 理應用效果分析.
  
  4.1、系統運行效果分析.

  4.1.1 、粉塵處理效果
  4.1.2、 氯化氫處理效果
  4.1.3、氨氣處理效果
  4.1.4 、水及電能消耗
  
  4.2、廢水及廢渣處
  
  4.3、效益分析.

  4.3.1、環境效益分析
  4.3.2、經濟效益分析.
  
  4.4、其他
  
  4.5、本章小結

  第五章  結論。

  所研究的項目是- -項空氣污染治理環保工程,技術上是可行的,實際運用過程中也得到了較好的效果該項目是- -項大氣污染治理環保工程,技術上是可行的,環保與社會意義顯著:第一,改造后,蘭州石化催化劑廠.尾氣中的廢氣外排全部達標,說明所選擇的濕式雙循環湍沖文丘里與濕式靜電除塵器并用的技術與預期--致;第二,該廢氣處理過程并沒有產生新的工業“三廢”,尤其“廢氣”處理效果不隨待處理廢氣的溫度變化而變化。經過實踐及國內外研究發現,濕式雙循環湍沖文丘里與濕式靜電除塵器并用的除塵技術,適用于研究的催化劑廠現有廢氣的處理,解決了該廠廢氣排放超標問題。

  參考文獻

    皇甫晶. 蘭州石化催化劑廠廢氣凈化系統改造與分析[D]. 蘭州大學 2019
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