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兰州石化催化剂厂废气处理工艺技术比选

时间:2020-01-14 来源:兰州大学 作者:皇甫晶 本文字数:5421字
  中文摘要
 
  中国石油兰州石化分公司催化剂厂(以下简称催化剂厂)是一家生产炼油催化裂化催化剂的企业,为兰州市经济增长提供了重要支撑,但其引发的环境污染.问题日趋严重。随着国家加大对废气中粉尘、氯化氢、氨排放的监管力度,对废气的排放要求也越来越高。目前对兰州石化催化剂厂各装置环保设施实际运行情况进行跟踪调查后,发现该厂五套催化剂生产装置中外排粉尘浓度及氨排放浓度均超出相关标准的要求。为使催化剂各装置废气达标,满足新的排放标准,本课题通过查阅国内外相关炼化废气处理技术的文献资料,了解目前国内外炼化废气处理技术发展现状,同时针对兰州石化催化剂厂各装置废气中所含污染物的特征,分别采用干式除尘、湿式除尘等方式进行性能评价。

兰州石化催化剂厂废气处理工艺技术比选
  
  (1)对五类装置的废气处理工艺技术进行优势比选,最终获得湿式双循环湍冲文丘里与湿式静电除尘器并用的除尘技术:通过现场试验对技术可靠性进行了进一步验证,实现了洗涤水的梯级利用及废水的综合利用,有效减小了各装置的水耗。
  
  (2)对该流程是否产生新的“工业三废”做了后续采样研究分析,并对废气处理的效果进行了采样对比,最终得出催化剂厂的粉尘含量、氯化氢气体及氮氧化物平均值为: 157.8mg/m3, 超过了石化公司给定值;废气各项指标不随温度变化而变化,也不随时间变化而变化;此外整个处理过程不产生废渣,除尘装置截留的粉尘可回用于生产装置。该废气处理方案适用于兰州石化催化剂厂废气治理。通过装置的运行结果,通过湿式双循环湍冲文丘里与湿式静电除尘器并用的除尘技术的应用,催化剂厂的各生产装置的粉尘、氯化氢以及氮氧化物外排问题得到了有效的解决,其外排浓度能够达到最新《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571- -2015)。
  
  关键词:    催化剂,废气治理,除尘技术。
  
  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  绪论
  
  兰州石化工业集中区是国西北最大的石化基地,中国石油兰州石化分公司催化剂厂(以下简称催化剂厂)是国第一家生产炼油催 化裂化催化剂的企业,也是目前国炼油催化裂化催化剂三大生产基地之-一, 为兰州市经济增长提供了重要支撑,但其引发的环境污染问题也日趋严重。随着国家加大对废气中粉尘、氯化氢、氨排放的监管力度,各炼厂的废气排放要求也越来越高。
  
  1.1、 研究背景和意义。
  
  1.1.1、 研究背景。

  
  随着经济快速发展,我国工业化、城镇化进程加快,污染成为难以避免的严重问题。近年来,我国空气质量改善缓慢,污染物的排放总量长年居高。按污染物分类来看,四类主要污染物年均浓度基本呈现逐年下降趋势,达标城市比例有所提高,二氧化硫和氮氧化物2015年全国平均年均浓度已达到- -级空气质量标准.-5]。但是目前的空气污染程度仍然与理想的空气环境有一定距离,尤其是PM2s、PM1o 等颗粒物浓度超标严重。据可靠数据显示,城市空气中存在大量悬浮以及可吸入颗粒物,且存在显着的地域差异。在我国,北方城市普遍存在PMn或者SO: 含量超标的问题6-8]。因北方气温低、湿度小,且冬季主要靠煤炭供暖,加之工业废气以及汽车尾气排放量逐年增加,导致该区域的空气中含有大量颗粒物;而西北部与东北部,因其地广人稀,拥有良好的扩散环境,该地区主要的空气污染颗粒物则是扬尘;在东南部地区,经济发展迅速,工业废气以及汽车尾气等则是PM1o超标的主要诱因;在西南部地区,能源开采以及加工是重要的经济命脉,因此,该地域SO:超标现象比较严重P-10]。另外,随着城镇化建设的不断深入,城市人口密度不断加大,土地资源越来越紧张,绿化建设开展不顺,严重影响了环境系统的自我修复机能,导致空气环境越来越恶劣1]。
  
  石油工业尤其是石油炼制过程中有毒有害气体的一定量会伴随生产过程不可避免的产生。石油精炼设备的加工能力通常是在百万吨的订单。因此,气体排放大时,污染物组成复杂,毒性强,品种多对环境的损坏非常严重。污染的污染物可以在2公里从生产单元的距离来检测。例如,来自炼油厂催化裂化单元中排出的再生烟道气中含有灰尘,一氧化碳,氮氧化物和硫氧化物。由于放电高度通常为约100米,污染物的扩散范围很大。据胜利炼油厂500 米催化精制单元的风向的试验,二氧化硫的浓度为0. 15亳克/立方米,氮氧化物浓度为0.079亳克/立方米,一氧化碳的浓度为0.211毫克/立方米。而炼油厂内生产添加剂的装置也会间歇排氯化氢气体,排放时在距装置200米处检测后发现空气中氯化氢为0.92毫克/立方米,对附近居民生活也造成了巨大的影响。由于石油炼制和化工行业排放的废气对空气污染有- -定影响,因此各企业都很注意对废气的处理。2001年我国石油天然气开采和炼制行业通过燃烧工艺去除废气中的二氧化硫共40.4302万吨,去除工业烟尘112.92 万吨,去除工业粉尘11.44万吨。其中石油炼制企业的脱硫设施的脱硫能力达到2453.4吨/小时,仅次于火力发电行业ID18-23]。
  
  随着政府环保监管部门对废气排放控制和本地区域空气质量要求的提高,对中国石油兰州石化分公司催化剂厂废气排放的要求也越来越高。目前兰州石化分公司催化剂厂的废气污染物主要包括粉尘、氨等,这些污染物排放浓度最大分别达到了570mg/Nm3和510mg/Nm3,根据相关标准的要求,这些污染物排放浓度均要求≤10mg/Nm3,目前中国石油兰州石化分公司催化剂厂废气排放已远远超过此排放要求。
  
  兰州石化催化剂厂共有五套催化剂生产装置,共产生14股尾气。一套、二套及三套分子筛田的焙烧装置外排尾气中含有粉尘B5]、氨、SO2和NOx (其中sO2、NOx达标),目前六股尾气,除三套分子筛装置--焙尾气建设有湿法捕集吸收:工艺外,其他五股尾气均只安装布袋除尘器对粉尘进行处理,分子筛装置六股尾气外排粉尘浓度为150-340mg/Nm3,氨排放速率15- 120kg/h,外排粉尘浓度及氨排放速率超出《石油化学工业污染物排放标准》[13] (征求意见稿)及《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993) 的要求18],因此需对现有兰州石化催化厂分子筛装置废气治理装置进行改造。二套微球的喷雾、焙烧及气流装置外排尾气中含有粉尘和氯化氢,经现有湿法捕集尾气处理设施处理后,外排粉尘浓度为240 - 600mg/Nm3,外排氯化氢浓度为100-400mg/Nm3,外排粉尘及氯化氢浓度超出《石油化学工业污染物排放标准》(征求意见稿)的要求,因此需对现有二套微球装置废气治理装置进行改造。全白土装置共产五股尾气,喷雾及低、高温焙烧尾气主要污染物为粉尘,尾气经现有布袋除尘器处理后,外排粉尘浓度为200 - 300mg/Nm3,外排粉尘浓度超出《石油化学工业污染物排放标准》(征求意见稿)的要求,需对现有尾气治理设施进行改造;一、二焙尾气采用湿法捕集工艺,外排尾气中粉尘浓度约为30mg/Nm3, 氯化氢浓度为300mgNm3,氨排放速率0.5kg/h, 外排粉尘及氯化氢浓度超出《石油化学工业污染物排放标准》( 征求意见稿)的要求,需对全白土一、二焙尾气治理装置进行改造;气流尾气外排污染物包括粉尘、氯化氢和氨,现有湿捕设施不能满足排放指标要求,需要对尾气处理设施进行改造。
  
  1.1.2 研究意义。
  
  随着政府环保监管部门]对废气排放控制和本地区域空气质量要求的提高,对中国石油兰州石化分公司催化剂厂废气排放的要求越来越高。根据《石油化学工业污染物排放标准》(征求意见稿)要求,现有企业自2017年7月1日起,其大气污染物SO2、氮氧化物、粉尘、HCL、 氨的排放控制标准分别为50mg/Nm2、100mg/Nm3、20mg/Nm3 、30mg/Nm3 、30mg/Nm3,目前中国石油兰州石化分公司催化剂厂废气排放已远远超过此排放标准[316.18]。
  
  根据国务院2002年1月30日发布的《排污费征收使用管理条例》和原国家计委等部门2003年2月28日发布的《排污费征收标准管理办法》,国家排污收费政策由单因子收费变为多因子收费,由浓度收费变为总量收费。根据排污费管理办法,国排污收费政策逐渐缩紧,由最早的只按浓度收费变为现在的按污染物总量收费。最高达0.15元/kg,最少0.06元/kg,国家未来也将进- - 步提高排污收费标准,随之,企业将进一步增加环保成本。为应对日益严格的环保要求和企业发展需求,同时考虑到政府各级环保监管部门对大气污染物排放监管力度的加大,兰州石化分公司催化剂厂迫切需要新增除尘装置使尾气排放符合当地环保标准。
  
  既要确保外排废气达标,保证生产连续运行,给企业带来效益,又要降低环保处理费用的成本,因此对于外排废气的研究处理必须加快步伐。从小的方面讲,给员工的工作和生活创作. 一个舒适的环境,从大的方面讲,给社会起到一个模范带头的作用。
  
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  1.2、 研究内容
  1.3 、研究技术路线
  1.4 、论文提纲.
  
  第二章  文献综述
  
  2.1、 废气处理的常用技术

  2.1.1 、机械除尘器
  2.1.2 、电除尘器
  2.1.3、袋式除尘器
  
  2.2、废气处理的最新技术
  2.2.1、屏风废气处理技术
  2.2.2、废气固化及检测技术
  2.2.3、文丘里除尘器
  2.2.4、双循环湍冲技术
  
  2.3、本章小结
  
  第三章  催化剂厂 废气治理技术比选
  
  3.1、各车间的生产工艺流程

  3.1.1、分子筛装置.
  3.1.2、二套微球装置
  3.1.3、全白土装置.
  
  3.2、各装置产生的废气组成
  
  3.3、改造前各装置废气的处理技术及.程

  3.3.1、改造前各装置废气的处理技术
  3.3.2、改造前各装置废气的处理流程.
  
  3.4、改造前各装置产生废气的监测数据
  
  3.5、废气净化方案的比选

  3.5.1、比选条件.
  3.5.2、比选方案
  3.5.3、现场安装条件.
  
  3.6、所选净化方案的实用性.
  3.6.1、工艺原理.
  3.6.2、工艺流程.
  
  3.7、系统改造后流程
  3.7.1、脱除效率
  3.7.2、物料的平衡
  3.7.3、主要设备的配件及作用
  
  3.8、本章小结
  
  第四章  催化剂废气治 理应用效果分析.
  
  4.1、系统运行效果分析.

  4.1.1 、粉尘处理效果
  4.1.2、 氯化氢处理效果
  4.1.3、氨气处理效果
  4.1.4 、水及电能消耗
  
  4.2、废水及废渣处
  
  4.3、效益分析.

  4.3.1、环境效益分析
  4.3.2、经济效益分析.
  
  4.4、其他
  
  4.5、本章小结

  第五章  结论。

  所研究的项目是- -项空气污染治理环保工程,技术上是可行的,实际运用过程中也得到了较好的效果该项目是- -项大气污染治理环保工程,技术上是可行的,环保与社会意义显着:第一,改造后,兰州石化催化剂厂.尾气中的废气外排全部达标,说明所选择的湿式双循环湍冲文丘里与湿式静电除尘器并用的技术与预期--致;第二,该废气处理过程并没有产生新的工业“三废”,尤其“废气”处理效果不随待处理废气的温度变化而变化。经过实践及国内外研究发现,湿式双循环湍冲文丘里与湿式静电除尘器并用的除尘技术,适用于研究的催化剂厂现有废气的处理,解决了该厂废气排放超标问题。

  参考文献

    皇甫晶. 兰州石化催化剂厂废气净化系统改造与分析[D]. 兰州大学 2019
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