催化裂化裝置粉塵危害分析及改進措施

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，也是目前煉廠創效的核心裝置，其主要工藝流程由反應—再生、分餾、吸收穩定、產品精制及煙氣能量回收系統組成。近年來，隨著環保及職業健康要求的日益提高，催化裂化裝置污染物排放受到嚴格限制，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和粉塵進行了嚴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定達標，但是從職業病危害因素的角度考慮，在現場作業區域內的粉塵污染問題卻一直沒有得到更好地解決，文章重點從粉塵危害的現狀評估出發，對該裝置在現場作業區域內的粉塵防治工作取得的效果及存在的問題進行分析，并提出了進一步改進措施。

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粉，在生產過程中由于催化劑磨損破碎等因素，在平衡劑中細粉含量一般占5%～15%。受再生器旋風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入脫硫脫硝單元進行回收。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）過程中外溢到現場環境中的催化劑粉塵則是造成現場職業病危害的主要因素之一，文章重點對這部分粉塵產生的危害及防范措施進行分析。

1.2 粉塵危害分析

粉塵主要影響呼吸系統，導致塵肺、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、黏膜下血管擴張、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，還可導致接觸性皮脂炎、粉刺、毛囊炎、膿皮病等。

在催化裂化裝置區域內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，長期吸入可能導致肺部彌漫性間質纖維化和肺氣腫病變。

1.3 裝置現場粉塵檢測結果評估

對裝置生產過程中可能存在催化劑粉塵的區域按照定點和個體分類進行系統性檢測，檢測結果見表1，2。

表1 裝置內工作場所粉塵（定點）檢測結果

表2 裝置內工作場所粉塵（個體）檢測結果

由表1、2檢測數據可以看出，加劑廠房和四旋區域的粉塵濃度均超過接觸限值，現場作業人員（外包施工人員）雖然佩戴了防塵口罩，但是在這種環境下作業接觸粉塵的時間長，濃度高，嚴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，嚴重影響現場工作環境。因此需重點針對催化劑裝卸過程的粉塵污染采取有效措施進行控制。

2 裝卸劑過程中的防塵措施及效果分析

2.1 裝劑系統改造及效果分析

原有系統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，通過罐頂旋風分離器進行氣固分離，混合氣體排出罐外進入大氣。

裝劑過程的弊端是催化劑倒料斗是敞開式設計，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，既污染環境又造成催化劑損失。

為了改善裝劑現場環境，提高裝劑效率和降低裝劑費用，在與催化劑公司多次協商和溝通之后，進行了催化劑罐式包裝運輸模式的嘗試，2016年6月催化劑區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行裝劑，整個過程無須人工操作，無塵、無噪聲，經濟又環保，作業時間由原來的3～4 h縮短至1 h左右，節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。同時對現場粉塵濃度的檢測數據表明，采用罐車密閉裝劑以后，加劑廠房區域的粉塵濃度在2.0 mg/m3左右（見表3），滿足現場職業衛生要求。

表3 加劑廠房工作場所粉塵（定點）檢測結果

2.2 四旋卸劑系統改造及效果分析

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

針對這一問題，裝置于2016年10月通過流程優化，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，具體流程見圖1。

圖1 四旋卸劑流程優化（黑色粗體線表示新增流程）

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

表4 四旋卸劑工作場所粉塵（定點）檢測結果

3 粉塵危害控制存在的問題和改進建議

催化劑粉塵由于顆粒直徑很小，一旦從生產過程的某一環節進入周邊環境，對環境的污染便難以控制，要防止粉塵污染的危害，必須加強源頭控制。該裝置通過改變裝劑方式，優化卸劑流程等措施，將現場作業區域內的粉塵濃度從最高31.5 mg/m3降到了8.0 mg/m3以內，粉塵防治效果明顯。但是從催化裂化裝置整個生產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重的問題。

1）平衡劑和四旋細粉從再生器密閉卸至廢催化劑罐以后，還需要定期從罐內裝袋運走，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催化劑粉塵通過袋口外溢到環境中，雖然該類作業頻次不高（1次/月），但是作業過程中的高濃度粉塵危害依然值得關注。建議此類作業也采用罐車密閉回收的方法進行。

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現場，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，在此基礎上對小型加料設施進行改造，重點突出無塵解包及粉塵密閉回收，此類設備在其他煉廠有成功應用的經驗，值得借鑒。

4 結論

隨著社會進步和相關法律法規的日益完善，企業對員工的職業健康越來越關注，粉塵作為催化裂化裝置一項重要的職業病危害因素，其防護措施也在不斷改進。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、四旋卸劑流程優化等措施，可以將作業區域內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，獲得經濟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、改進小型加料設施等方法解決粉塵污染問題。