1、1关于乙烯裂解炉污染物及减排技术探究摘 要：环境问题已经成为一个刻不容缓的问题，石油从最初的分解提炼到最尾端的气体炼制，生产的各个过程中会产生不同的污染物，对环境和个人造成巨大伤害，面对这种情况，需要采取一定的技术措施和人为方法予以治理和调节。本文就乙烯裂解炉污染物排放这部分问题，提出以下针对措施。 关键词：石油化工；裂解炉 ；污染物 ；减排技术；探究 乙烯作为石油化工裂解过程中的气体之一，其广泛的用途和良好的成效使它备受各界关注，我国现有大、中型乙烯装置多数属炼化一体的企业，在改造过程中统筹考虑提高原油加工装置和乙烯装置的生产能力和经济效益。乙烯虽好，但其制作过程却不轻松，乙烯裂解炉在工作时
2、会产生多种污染物，如果处理不当很容易出现环境污染、人员损伤等问题。为了避免以上问题，就需要针对不同气体和不同状态的污染物进行针对性的排放和处理工作。 1 硫化物 SOx 及其减排技术 有害气体硫化物 SOx，长时间吸入可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病。硫化物 SOx 低温存在形式为 SO3，高温存在形式为 SO2。烟气中的硫化物由燃料中的硫产生，早期裂解炉使用燃料油作为燃料时，通过脱硫措施控制燃料中的硫含量，达到降低 SOx 排放的目的。近年来，乙烯裂解炉正常操作过程使用的燃料一般为后续分离流程所返回的甲烷氢，2大部分装置可以自身平衡，少量不足通常由天然气或液化气补充，其中不含或者含微量级的 H
3、2S，燃烧后产生的极微量的 SO2 不会对环境造成太大的影响，因此硫化物的脱除在乙烯裂解炉中不是减排重点。 2 氮氧化物 NOx 及减排技术 有害气体氮氧化物 NOx 的种类很多，包括一氧化氮、二氧化氮和氧化亚氮等，是形成酸雨、酸雾的主要污染物，也是破坏臭氧层，导致全球气候变暖的主要污染物之一。国家标准对 NOx 的排放水平要求也越来越严格。 2.1 燃烧前控制 NOx 排放 2.1.1 燃料脱氮 燃料型 F-NO 是以化合物的形式存在于燃料中的氮原子，如石油或煤炭中的氮萘、氮苯和气体燃料中的 HCN、NH3 等，在燃烧过程中被氧化而生成。由于裂解炉所用燃料为经过分离工艺处理过的甲烷氢气体燃料
4、，氮的化合物含量极低，通常不予考虑。 2.1.2 控制空气预热温度 乙烯裂解炉使用空气预热器，可以有效地回收装置平衡后的富余热量，减少燃料气的消耗，节能效果显著，符合当前节能降耗的要求。但提高助燃空气的预热温度，会在加速燃烧的同时提高火焰区的温度峰值，大大促进温度型 T-NO 的生成速度及数值，增加高温烟气中 NOx 的排放。尤其是在裂解炉改造项目中，污染物的排放与燃烧器的性能有较大的关联，单纯提高供热性能会影响到污染物的控制； 而在新建裂解炉燃烧器设计中，要在提高空气预热温度与增加污染物排放之间找到合理的平衡3点，以力求节能与环保的双重效益最大化。 2.2 燃烧中控制 NOx 排放 2.2.
5、1 改善燃烧状态 燃烧过程中，NOx 的生成与烟气中的氧含量、燃烧温度及烟气在高温区的停留时间等参数有较大的关系，因此通常低 NOx 燃烧器的设计基于以上考虑，通过对燃烧区域参数的合理调整，破坏 NOx 生成的有力环境，最终达到降低污染物排放的目的。将空气分级、燃料分级、烟气循环、燃烧分割等技术中的一种或者多种措施组合后，用以降低燃烧过程中的 NOx 排放，满足日益严格的大气污染物排放标准的要求。随着标准的日益严格，燃烧器的供货商对低 NOx 燃烧器的开发热情也越来越高，目前采用多种复合技术的低 NOx 燃烧器排放水平，可以降低到标准状态以下。 2.2.2 蒸汽注入 高温燃烧容易造成 NOx
6、的产生，因此通过注入稀释剂（ 如水或蒸汽） ，降低火焰区的温度，可以有效地降低热力型氮氧化物的产生。通过注入燃烧区的蒸汽的冷却效果，使得热力型 NOx 排放降低 5%20%，但蒸汽的注入也改变了炉膛内燃烧热的分配，使得热通量曲线朝着不利于目的产物生成的方向发展。另外注入蒸汽后，能量的利用效率降低，减排的同时使得节能水平降低。 2.3 燃烧后控制 NOx 排放 当 NOx 浓度降低到一定范围内，继续实施燃烧过程控制技术减排 NOx污染物遇到瓶颈，需要引入燃烧后的脱硝技术。目前在工业上应用比较4成熟的脱硝技术是选择性催化还原法（ SCR） 和选择性非催化还原法 （SNCR） 的两种方式。由于在脱硝
7、效率高、反应温度低、设备空间小、氨气消耗少等方面占有明显的优势，SCR 是两种方式中在裂解炉上应用最成熟和最有效的减排技术。 SCR 技术引入，首先考虑必须根据催化剂需要的烟气温度选择适当的位置； 其次，SCR 技术会增加烟道系统的阻力，裂解炉引风机的风压相应提高，功率也相应增大； 再次，要注意及时对 SCR 系统积灰进行清理，否则一方面会严重影响 SCR 系统催化剂活性和寿命，还会增大催化剂床层的压降，对引风机的正常操作产生较大的影响。 3 颗粒物及减排技术 3.1 湿法除尘 在清焦操作过程中，未燃烧干净的焦粒在高温、高速清焦物流的携带下进入清焦罐，与外界注入的水充分混合，直径较大的焦粒在自
8、身重力作用下脱离气体沉降收集； 常温水冷凝了部分的高温蒸汽，使稍小直径焦粒进一步凝结沉降，未得以分离的小焦粒随着气流排出清焦罐。湿式清焦罐的优点是结构简单、造价低、除尘效率高，且可净化有害气体，但不足是过程需要大量的水注入，造成二次污染及能耗。 3.2 干法除尘 干法除尘基于旋风分离器原理，从高速旋转的气流中分离出一定粒径范围内的焦粒。含焦粒清焦物流从长方形入口切向进入旋风分离式清焦罐内，进口保持一定的流速。气流在清焦罐内沿圆筒内壁旋转向下运动，在圆锥体内由于内径缩小，气流速度增大，继续下行在锥体底部附5近转变为上升气流，最后由上部芯管排出。在旋转流动过程中，焦粒在离心力的作用下向外沉降，沿清
9、焦罐内壁沉降进行收集。旋风分离式干法除尘的优点是结构简单，不需要额外注水，除去大于 10m 以上颗粒的效率较高，不会造成二次污染，但不足是焦粒在管系及清焦罐内碰撞及磨损下，破碎变小，高温干燥环境下使得旋风分离器的分离效率下降，产生 PM2.5 的污染物，因此在设计中必需予以重点关注，选择合适的尺寸并进行相应的优化。 4 温室气体 CO2 及减排技术 研究表明，国内外目前减少 CO2 排放应对措施大致分为几类：首先，从源头抓起，调整能源结构； 其次，提高能源利用效率，在节能上做文章； 最后，开展二氧化碳综合利用的研究与开发，为 CO2 的捕集及储存创造条件。 5 噪音污染及减排技术 噪声污染与水
10、污染、大气污染被看作是世界范围内三个主要的环境污染，超过一定程度会引起听力损伤及心血管伤害。噪音的产生有振动、流动、燃烧等多种原因，乙烯裂解炉的主要噪声源于风机（ 转动设备） 、超高压蒸汽放空（ 流动噪音， ） 及燃烧器（ 燃烧） 等。降低噪音污染的措施有三类： 从源头消除噪声的产生；做好个人最完善的防备； 在噪音源与接收个体之间增加障碍降低噪音的危害。对于乙烯裂解炉的的噪音，通过对风机、燃烧器优化设计消声罩，放空采用逐级降低压力，增强个人防护等多种举措，减少及削弱噪声的危害。 6 结语 6“盈利”是企业的最终目的，也是一个企业长期稳住发展的必要条件。在乙烯裂解炉的使用操作中，节能减排措施的实行会相对的加重企业的经济负担，导致一些企业忽视这些措施的执行能力，面对这种情况，需要相关单位和负责人在具体的节能减排过程中探究到两者完美结合的平衡点，促进环境和企业的双赢。 参考文献： 1李广华，何细藕，盛在行. 乙烯装置技术水平分析及节能措施J.石油化工，2009 2于建宁，章龙江，李吉春. 中国石油乙烯工业发展现状及前景J.石化技术与应用，2010
