石化芳烴生產技術環境保護分析

馬 力

（中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600）

芳烴主要來源于石油、焦油和煤，它也是機械化工行業的重要原料，其中使用最多的是單環芳烴。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，高級烷基苯的主要作用是制造表面的活性劑。在芳烴生產過程中，容易產生含有苯的廢氣、廢水以及固體廢棄物，這些污染物對環境造成巨大的危害。因此，本文對石化芳烴生產技術環境保護進行分析和研究，這對于降低芳烴生產過程中產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，即分子中含有苯環結構的碳氫化合物，由于早期發現苯環結構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，但溶于有機溶劑的物理性質，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，芳烴的沸點會隨著分子質量升高而升高。從結構上來看，芳烴的苯分子結構具有6個碳原子都是sp2雜化、穩定性高、所有原子都具有共平面、鍵長具有平均化的特點。含硫、含氮、含氯、含氧的芳烴主要用于精細化的化工產品。芳烴在運輸過程中，應注重防高溫、防雨淋以及防暴曬，夏季應盡可能在晚上運輸，并且運輸車應設置接地鏈。此外，運輸過程中應盡可能遠離高溫、熱源、火種等，在運輸車上加強配置消防器材以及泄露處理的設備，提升芳烴運輸的安全性[1]。

2 芳烴聯合裝置生成時排放廢物分析

芳烴聯合裝置具有物料處理單元裝置多、流程長的特點，并且一般處理的芳烴多含有芳烴的物料。芳烴生產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。由于聯合裝置產生的放空罐水包、緩沖罐以及回流罐產生的水均含有芳烴，因此芳烴生成過程中產生的廢水主要來源于蒸汽吹掃時引起的凝結水、吸附分離裝置產生的注水、抽提裝置產生的補水以及生產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排至污水處理廠，經過污水處理廠的集中處理，才能進行排放或重新利用。由于含油污水處理系統一般是非封閉的系統，這使得污水無法實現密封處理，使得具有揮發性并含有烴類的物質散發到大氣中，這也是VOCs（揮發性有機物）污染排放的主要來源。

芳烴生產過程中產生的廢氣主要是來源于聯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，并且加熱爐的熱負荷大、功率高、數量多。據統計，目前國內主要芳烴生產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，將會對環境造成嚴重的危害，因此必須加強對芳烴生產過程中加熱爐煙氣排放的濃度、總量進行嚴格控制，從而有效降低污染物排放量，實現真正意義上的環境保護。芳烴在生產過程中產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。在產生的固體廢棄物中，異構催化劑含有貴金屬，能夠通過催化劑廠進行回收和利用。在廢瓷球、廢白土以及催化劑的活性消失后，可以交給取得資質的廠家進行無害處理。芳烴聯合裝置產生的固體廢棄物數量較大，其中以白土為主，以一套100×104t/a的芳烴生產聯合裝置為列，一年排放的固體廢棄物一般在3000 t左右，這可能會對芳烴生產裝置周邊環境造成嚴重的危害，并且白土的更換也需要投入大量的人力和財力。

芳烴生產過程中聯合裝置產生的無組織排放氣體主要來源于泵、管線、閥門等裝置。在運行過程中，因漏、逸、滴、冒、跑等原因，它們會向空氣中散發含有烴類的有害物質。芳烴生產過程中產生的噪音主要來源于聯合裝置中的空冷器、加熱爐、壓縮機以及機泵等設備。因此，必須選用能夠降低噪音的設備，例如，在蒸汽放空口增設消音器，在火炬和加熱爐處加設低噪音的火嘴，從而降低聯合裝置運行的噪音。只有從各個方面對芳烴生產進行嚴控控制，降低污染物的排放量，達到排放標準，才能更好地落實環境保護工作要求，貫徹和落實黨的十九大精神中的環境保護要求[2]。

3 石化芳烴成套技術概況

2013年，我國具有完全自主知識產權并申請專利的二甲苯工程建成并投產，產出的產品為PX合格產品，并于2014年4月完成全裝置的標定。標定的結果為裝置耗能、產品收率以及產品質量均達到國際領先地位。該裝置包括二甲苯分餾、異構化、吸附分離、苯甲苯分餾、歧化以及芳烴提煉等，它采用我國自主生產和研發的催化劑與技術。該裝置的建成與成功投產，標志著我國石化芳烴成套生產技術工業化裝置應用的成功，打破了國際芳烴生產技術的壟斷，使得我國成為世界上具有完全自主知識產權的大型芳烴生產技術專利國，結束我國引進芳烴生產設備和生產技術、受限于人的歷史。目前，該芳烴生產裝置歧化、芳烴油提煉單元在進行滿負荷運行時，吸附的分離負荷達到91%，其二甲苯的純度超過99.8%。同時，該裝置的耗能比我國同類裝置的耗能低100 kg（oil）/t，鄰二甲苯的產量達到20 t/h，二甲苯的產量達到80 t/h。產品的質量、耗能、收率、負荷等各項指標均達到或超過設計的指標[3]。

4 石化芳烴生產技術環境保護分析

4.1 研制具有高性能的吸附劑和催化劑

中國石油化工集團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，延長催化劑的使用壽命，進而降低固體廢棄物排放量，提升環境保護效果，達到環境保護的目的。此外，中國石油化工集團還對芳烴生產聯合裝置的白土消耗量特點進行研究，創新精制的工藝以及采用新的材料，從而研發出具有多級孔分子的催化劑，有效地改變了以往的精制技術，取代白土精制的方法，很大程度上提高裝置化學反應催化劑的作用。化學反應方式取代物理吸附的限制，提升吸附的效果，其研發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，降低了人力財力消耗，取得良好的經濟效果。某煉化公司芳烴廠的數據顯示，采用脫烯烴催化劑能夠降低芳烴生產污染物排放量2000 t/a[4]。

4.2 研發新的芳烴污水處理技術

按照我國污染物排放標準，含苯污水需在聯合裝置中進行相應的處理，在處理達到一定的標準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

芳烴生成技術成套裝置在處理污水時，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。中國石油化工集團研發了新的處理工藝，在裝置滿足排放限值的基礎上，杜絕了非封閉產生的VOCs廢氣的排放。在裝置中加設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 研發新的防止VOCs逸散工藝

為了防止VOCs逸散，中國石油化工集團采取多種措施，積極研發新工藝。一是提升材料等級，采用比目前壓力等級高一級的壓力材料。二是對高溫管線較為集中的部位，加設法蘭檢漏的設備，同時加設防泄漏的特殊墊片。三是建立泄漏與修復計劃，對裝置進行定期檢測，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計過程中，重點突出管道應力計算，采用多種管道應力消除措施，有效保障高溫、高壓條件下管道抗損能力。

5 結語

芳烴生產過程中，容易產生含有苯的廢氣、廢水以及固體廢棄物，這些污染物會對環境造成巨大的危害。因此，石化芳烴生產企業要積極研制具有高性能的吸附劑和催化劑，研發新的芳烴污水處理技術，研發新的防止VOCs逸散工藝。這樣能夠有效降低芳烴生產過程中排放的污染物，提升環境保護效果。未來，人們要加強對芳烴生產技術環境保護的研究，從而減少芳烴生產過程中逸散的污染物，實現環境保護的目的。

參考文獻

1 姜曉花.中國石化芳烴生產技術環境保護分析[J].石油化工安全環保技術，2017，5（4）：45-47.

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

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

4 錢伯章.中國石化“高效環保芳烴成套技術開發及應用”項目獲獎[J].石油煉制與化工，2016，10（3）：76.

5 孫麗麗.創新芳烴工程設計開發與工業應用[J].石油學報（石油加工），2015，10（2）：244-249.