催化裂化工艺发展趋势和环保问题的探讨

段莉娜

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

引 言

随着社会生产对石油资源的需求不断增大，一方面推进了原油市场的发展以及勘探开发进程，但另一方面却导致了原油品质的降低。高品质的轻质油品对于国内经济发展具有重要的作用，因此，各石油企业应当对石油的催化裂化技术进行研究，积极发展绿色工艺，才能够满足社会发展的新需求。

1 催化裂化工艺发展现状概述

最早的催化裂化工艺产生于1936年，至今为止已经应用发展了80多年，在催化裂化剂投入工艺后，催化裂化工艺技术得到了快速的发展。工艺催化剂最早为天然片状酸性白土、合成硅酸铝、粉状和微球硅酸铝以及分子筛，后来为了适应具体需求的变化，分子筛也发展形成了不同的种类。催化裂化工艺主要功能是将原油从柴油经过减压馏分得到目前的常压渣油，在这个过程中工艺的适应性得到了显著的提高。到上个世纪80年代，我国开发了重油催化裂化装置并大量投入工业生产中，目前总加工量已经突破了200 Mt/a，后来随着市场需求以及技术要求的不断变化，石油工业生产的产品也发生了变化——从汽油变成了低碳烯烃。紧接着我国便研发了重质油催化裂解产出低碳烯烃的关键技术，此项技术能够最大程度地满足当今市场的需求，促进社会经济的进步。

2 催化裂化工艺未来发展趋势

2.1 化工原料生产技术发展

2.1.1 催化裂解。

催化裂解技术作为核心技术，通过利用乙烯与丙烯的化学反应寻找出多元性的催化裂解链与反应路径，实现单分子裂化以及双分子裂化的目的。

2.1.2 增强型催化裂解。

在进行催化裂解的过程中会出现干气产率过高的现象，这是因为流化床以及提升管反应器没有实现分区优化控制。而增强型催化裂解技术就是为了解决这个问题，它主要通过对流化床反应的再生催化实现分区优化控制的目标，增加丙烯的产量，满足二次裂解的要求。

2.1.3 重油选择性裂解。

在催化裂解的过程中同时存在丙烯的生成和消除两个过程，因此还需要对丙烯的再转化技术进行优化和发展。通过加强对一次裂解的深度控制就能够实现生产高烯烃含量汽油以及多产丙烯的目的。对丙烯再转化过程进行控制和抑制，能够提高丙烯生产的速率，促进产业发展[1]。

2.2 清洁燃料生产技术发展

2.2.1 多产异构烷烃。

科研人员将综合转化以及裂化双反应区概念融合，研发出了多产异构烷烃技术，实现了汽油性质的改善，提高了重油转化的能力。分区的构建使裂化反应的阶段在第一反应区中进行，该区温度较高，接触催化剂时间较短，能够生产较多烯烃；选择性氢转移以及增加异构化的过程在第二反应区进行，此反应能够增加异构烷烃的含量，该技术具有转化率高、能耗低的特点。

2.2.2 LGO加氢—催化轻质芳烃、高辛烷值汽油生产技术。

技术人员通过对轻循环油结构的认识以及相关化学反应的研究，结合LGO的特点，开发了加氢催化裂化以及选择性加氢饱和技术，此项技术能够实现生产轻质芳烃和高辛烷值汽油的作用，同时在催化反应用料方面提升了工艺的环保特性。

2.3 生产运行管理优化发展

1) 优化系统设计和操作流程，通过对工艺流程的优化提高催化裂化的化学反应有效转化程度，从而实现转化产量的增加，节约自然资源。

2) 保持长周期运转，催化裂化装置对于石油企业非常重要，能够为其带来巨大的经济效益，然而该装置在购置以及使用维护的过程中都会产生相应的成本，因此，企业应该维持长周期的稳定运转，才能降低装置的保养维修费用，尽量提升装置使用的效率，降低企业的相关经济损失。

3) 实现企业大型化，提高对生产过程的控制和管理水平，同时还能够提升企业在行业中的竞争力，提高企业的员工稳定性、实现管控一体化的操作能够减少加工费用从而提升企业的经济效益。

4) 扩大功能，积极探究催化裂化工艺在其他行业中的应用可能，尤其是对于化工、材料等领域，推动我国化工一体化的发展。

3 催化裂化工艺环保问题探讨

3.1 现存环境影响因素分析

3.1.1 废气

催化裂化工艺会产生大量的废气，其主要成分为再生烟气以及制硫尾气，一般情况下经过简单的处理就会排放到空气中，从而影响大气环境。对于废气的排放，最主要就是对于经过干气液化气脱硫反应产生的酸性气进行处理排放，企业首先使用制硫装置对硫进行回收再进行排放处理，此时的气体中还含有部分制硫尾气未转化[2]。

3.1.2 废水

催化裂化工艺产生的废水主要为酸性水，其中含有较多含量的硫化物、挥发酚以及氨氮等污染物。废水的排放如果不经过严格处理和检验，就很容易对环境造成污染。

3.1.3 废物

催化裂化工艺中的催化剂在使用一段时间后将会失去裂化活性，此时便经过再生器以及废催化剂罐排出。除此之外，催化裂化工艺中的粗汽油产品需通过精制脱硫处理才能够达到质量要求，这个过程主要采用碱洗的电化学精制方法，经过精制脱硫处理还会产生一定量的碱渣，对环境造成污染。

3.2 环境保护具体措施建议

3.2.1 酸性水的处理

1) 汽提净化水酸性水。对于催化裂化工艺中生成的酸性水，通常可以进行汽提处理。处于开放系统的酸性水经过汽提处理，其内含的轻烃、氨等就会被解吸出来，但是如果就此排出则会对环境造成污染，因此，还需要专用的管线对酸性水进行密闭集输。其次，对于脱气罐顶释放的气体，需要进行焚烧处理，避免烃、H2S以及氨等有毒有害物质的排放。如果酸性水带油进入汽提塔，会在其液面和塔盘上形成油层，从而影响塔内的传热、传质过程，严重时还会造成液泛。因此还需要定期进行除油处理，以保障系统工艺的正常进行。

2) 汽提净化水。催化裂化工艺还会产生氨氮和酚类化合物，排放污水中这些物质的含量也是污水处理的一个标准。很多企业的污水处理场都缺乏脱氮的功能，使得汽提净化水的直接进入成为了出水氨氮超标的主要原因之一。所以，企业应该对汽提净化水进行补充处理，尤其是针对污水中氨氮和COD含量的降低。对此，技术人员可以采用程序间歇式生物反应器脱除COD和氨氮，此技术具有较强的可操作性，能够有效降低污水中的氨氮以及COD含量，达到排放的标准，实现对环境的保护。

3.2.2 废气的处理

1) 再生烟气的处理。对于催化裂化工艺中产生的CO以及烟尘废气的控制，企业可以使用具有清洁生产特征的设备以及清洁型工艺技术，比如高效干法袋式除尘技术以及氢氧化钠碱液脱硫技术等。

2) 酸性气的处理。催化裂化工艺中产生的酸性气体中主要的有害物质就是硫，在排放之前必须经过硫处理。目前使用较多的制硫技术包括部分燃烧、三级转化制硫以及外掺合制硫等，能够达到95%左右的硫转化率。而经过制硫处理产生的硫尾气还需要经过二次处理，通过焚烧的方式将其转化为SO，最后在进行高空排放或者进一步的回收[3]。

4 结语

综上所述，催化裂化工艺技术已经得到了较好的发展和应用，能够有效满足社会的需求，是符合时代发展的工艺技术，但是随着人们环保观念的革新，各企业应该积极探究催化裂化环保新技术，并关注与创新技术的发展，在维护企业经济利益的同时达到保护环境的目的，才能够促进时代的发展，提升自身的竞争力。