石油加工過(guò)程中油品揮發(fā)的污染分析及對(duì)策研究

＊李小仿 馬玉鋒 馬松波 李彬

（山東華星石油化工集團(tuán)有限公司 山東 257335）

在石化行業(yè)發(fā)展期間，從石油的開(kāi)發(fā)，再到煉油公司的加工，最后生產(chǎn)獲得各種油品，以此來(lái)滿(mǎn)足人們?nèi)粘９ぷ髋c生活對(duì)于每項(xiàng)物質(zhì)資源的需求。不過(guò)，因?yàn)槭妥陨淼奶厥庑再|(zhì)，在其生產(chǎn)加工期間容易造成環(huán)境污染，若是不能采取有效的措施予以控制，對(duì)于自然與生態(tài)環(huán)境的破壞將是極為嚴(yán)重的，也不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1.石油加工過(guò)程中的污染物類(lèi)型

(1)廢水

①含油污水。在石油加工過(guò)程中，廢水是污染較大的一類(lèi)污染，因?yàn)槭托再|(zhì)的特殊性，在加工中必然會(huì)產(chǎn)生一定量的含油污水，結(jié)合煉油廠的污水排放情況，含油廢水的排放量偏高，基本可達(dá)到全廠的80%，這部分污水主要來(lái)自生產(chǎn)裝置機(jī)泵冷卻水、油氣冷凝水、油品與油氣水洗水、油罐油品切水、設(shè)備清洗、循環(huán)水場(chǎng)排污等方面，結(jié)合對(duì)這類(lèi)污水的檢驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中的油和COD含量較高。

②含硫污水。石油加工的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生一定的含硫污水，這部分污水在整個(gè)加工過(guò)程中的排放量較小，產(chǎn)生于二次加工裝置、催化裂化、催化裂解、延遲焦化、加氫裂化等環(huán)節(jié)，多是從油水分離罐、富氣水洗罐、液態(tài)烴水洗罐排出，其中的主要污染成分為硫化物、氨氮、COD、酚、氰化物和油。

③含堿污水。在石油加工的過(guò)程中，往往存在著油品的洗滌過(guò)程，在這一洗滌過(guò)程中，會(huì)排放出一定的含堿污水。此外，加氫等催化劑再生水洗水、堿渣提酚裝置排水也會(huì)伴隨著含堿污水的產(chǎn)生，雖然這類(lèi)污水的排放量非常小，但也會(huì)加劇水污染，這類(lèi)污水中的游離堿、石油類(lèi)、硫和酚，對(duì)環(huán)境的危害較大。

(2)廢氣

在石油加工的過(guò)程中，廢氣也是引起環(huán)境污染的主要原因，因?yàn)樵谑图庸r(shí)，涉及了加熱、冷卻、冷凝、物理分離、化學(xué)反應(yīng)等多個(gè)過(guò)程，在加熱的過(guò)程中存在燃燒廢氣的產(chǎn)生。根據(jù)石油加工中廢氣的分類(lèi)，主要以有組織排放源和無(wú)組織排放源為主。

①有組織排放源。這部分廢氣主要是針對(duì)在石油加工過(guò)程中經(jīng)常性出現(xiàn)且相對(duì)固定的排放源而言的，結(jié)合加工工藝的流程，主要以加熱爐、鍋爐燃燒廢氣、催化再生煙氣、焦化放空氣、氧化瀝青尾氣、硫磺回收尾氣為主。這些廢氣中，SO2、NOx、顆粒物、非甲烷總烴、苯、甲苯是主要的污染物。

②無(wú)組織排放源。石油加工是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程，無(wú)組織排放源廢氣的排放量也相對(duì)較大，對(duì)于環(huán)境也存在著較大的危害。無(wú)組織排放源廢氣主要表現(xiàn)在以下方面：A.烴類(lèi)氣體排放源，石油加工環(huán)節(jié)，烴類(lèi)物質(zhì)是廢氣中的主要污染物，在油品輸送和儲(chǔ)存的過(guò)程中，因?yàn)橛推酚兄^大的揮發(fā)特性，勢(shì)必會(huì)伴隨著這種廢氣污染。排放源集中在原油、輕質(zhì)油儲(chǔ)罐、汽油裝車(chē)、裝船站臺(tái)環(huán)節(jié)。B.惡臭氣體排放源，在很多的石油加工工廠中，惡臭污染嚴(yán)重，加工環(huán)節(jié)存在高溫高壓作業(yè)環(huán)節(jié)，在這些加工條件下，原油中的硫、氮、氧等會(huì)發(fā)生一定的轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化后就會(huì)形成惡臭的硫化氫、有機(jī)硫、氨和有機(jī)氨。

(3)固體廢棄物

因?yàn)槭图庸さ牧鞒虖?fù)雜，在加工過(guò)程中存在著固體廢棄物污染，石油特殊的性質(zhì)決定了這些固體廢棄物多以化學(xué)廢物為主，對(duì)環(huán)境的危害巨大。根據(jù)當(dāng)下石油加工的過(guò)程，生產(chǎn)裝置排出的廢棄催化劑和污水場(chǎng)底泥、儲(chǔ)罐底泥等，都是主要廢棄物，一些加工廠中也存在著廢堿渣、廢酸渣的排放。

①堿渣來(lái)源與性質(zhì)。在油品精制環(huán)節(jié)，伴隨著堿渣的大量產(chǎn)生，結(jié)合堿渣的性質(zhì)區(qū)分，絕大部分的堿渣都有惡臭，為稀粘液，呈乳白色、次棕色或者黑色，通過(guò)對(duì)這類(lèi)污染物的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中含有COD、游離堿、酚、硫化物、磺酸鈉等高污染成分。

②廢催化劑排放。石油加工的過(guò)程中，為滿(mǎn)足最終的產(chǎn)品需求，在加工環(huán)節(jié)一般采用的是硅鋁氧化物，一些加工環(huán)節(jié)也會(huì)采用鎳、鉬等貴金屬催化劑，將這一物質(zhì)作為催化劑時(shí)，所形成的金屬化合物附在硅、鋁載體上。

③廢溶劑排放。雖然在石油加工中存在有廢溶劑的排放，但這一類(lèi)污染物的排放總量非常少，如果在生產(chǎn)的過(guò)程中沒(méi)有做好對(duì)這些廢棄物的處理，存在隨意的排放現(xiàn)象，也必將造成嚴(yán)重的污染，因此，在廢溶劑的處理上，應(yīng)結(jié)合溶劑本身的特點(diǎn)，可回收的要加以回收利用，不可回收的要開(kāi)展專(zhuān)業(yè)化處理。

2.石油煉制企業(yè)中油品揮發(fā)污染原因

(1)石油加工過(guò)程油品儲(chǔ)罐區(qū)的油氣揮發(fā)現(xiàn)象

油氣揮發(fā)屬于一種較為常見(jiàn)的石油污染問(wèn)題，在油品儲(chǔ)存區(qū)域，不管是使用固定儲(chǔ)罐亦或是浮頂罐來(lái)作為儲(chǔ)存容器，都存在一定幾率會(huì)發(fā)生油氣揮發(fā)的問(wèn)題，從而使空氣環(huán)境受到較大的破壞。在儲(chǔ)罐區(qū)油品揮發(fā)問(wèn)題方面，通常是因?yàn)閮?chǔ)罐的“大小呼吸”導(dǎo)致的。許多儲(chǔ)罐由于蒸發(fā)作用而引起的油品損耗量在儲(chǔ)運(yùn)方面的總損耗中占比不低于二分之一，所以，儲(chǔ)罐區(qū)的油氣揮發(fā)需要著重控制。

(2)石油儲(chǔ)罐區(qū)油品儲(chǔ)罐排水環(huán)節(jié)中的污染因素

在油品儲(chǔ)存期間，儲(chǔ)罐中會(huì)存在一些水分，當(dāng)將油品靜置儲(chǔ)存之時(shí)，應(yīng)當(dāng)把罐子中的水分排除出去，所以，要求把儲(chǔ)油罐加以靜置適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，待到罐中水分下沉在罐子的底部之后，再?gòu)牡讉?cè)的脫水閥把水分放出，在此操作中，就會(huì)發(fā)生油品泄漏問(wèn)題，導(dǎo)致部分區(qū)域受到污染[1]。

(3)油品儲(chǔ)存罐清洗環(huán)節(jié)造成的污染

在油品加工制造過(guò)程中，對(duì)儲(chǔ)罐加以定期清洗干凈也屬于非常關(guān)鍵的一項(xiàng)任務(wù)，一般是采取水與蒸汽的混合物來(lái)對(duì)罐子的內(nèi)部加以沖刷，而在清洗結(jié)束之后就會(huì)產(chǎn)生水油混合物，使得水質(zhì)受到污染，若是將此污水不經(jīng)處理就任意向外界排放，便會(huì)引起污染問(wèn)題。

(4)石油加工企業(yè)在油品儲(chǔ)存中出現(xiàn)泄漏因素

如果在油品儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生油品泄漏問(wèn)題，便會(huì)引起大面積的污染問(wèn)題，不僅會(huì)使空氣環(huán)境受到破壞，并且還會(huì)對(duì)水質(zhì)、土壤、植被等都造成較大的危害，甚至可能引起嚴(yán)重的生態(tài)失衡的問(wèn)題。所以，石油加工公司應(yīng)當(dāng)注重油品泄漏的防治措施，盡可能的避免油品泄漏問(wèn)題的發(fā)生。引起油品儲(chǔ)存泄漏問(wèn)題發(fā)生的主要原因?yàn)閮?chǔ)罐的閥門(mén)、底部、法蘭與機(jī)泵等區(qū)域出現(xiàn)泄漏，所以，在采取治理方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重強(qiáng)化對(duì)這幾處區(qū)域的管控[2]。

3.治理措施

(1)減少儲(chǔ)罐油氣揮發(fā)

①油罐改造

降低油品揮發(fā)幾率的最為直接的一項(xiàng)措施就是把固定頂儲(chǔ)罐改造成浮頂或者是內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，因?yàn)樵趦?nèi)部有設(shè)置浮頂，可以大幅降低油氣可活動(dòng)的空間大小，起到阻止油氣揮發(fā)的效果。另外，浮頂還能夠隨著液面變動(dòng)而上下移動(dòng)，可以顯著減少呼吸損耗，可以降低大約95%的油氣揮發(fā)。所以，將儲(chǔ)罐設(shè)置成浮頂或者是內(nèi)浮頂式的儲(chǔ)罐，既可以降低對(duì)自然環(huán)境造成的污染與危害程度，讓油氣儲(chǔ)存更加安全、可靠，還使得石油公司的經(jīng)濟(jì)利益獲得了更加有力的保障。

②減少裝車(chē)油氣揮發(fā)產(chǎn)生的污染

裝車(chē)環(huán)節(jié)發(fā)生的油品揮發(fā)量比較大，使用小鶴管液下裝車(chē)，則因揮發(fā)而造成的損失量大概為1.5%。若假設(shè)某一公司年均加工原油一共為150萬(wàn)噸，那么每年就可以生產(chǎn)得到的輕質(zhì)油只有110萬(wàn)噸，因揮發(fā)而損耗的油品量高達(dá)1650t。若使用大鶴管裝車(chē)，并且不采取措施對(duì)揮發(fā)的油氣加以回收的情況下，損失量大概可達(dá)2%，則在此公司中的年度損失總量可達(dá)2200t。有相關(guān)研究結(jié)果指出，使用大鶴管密閉裝車(chē)，并結(jié)合應(yīng)用油氣回收系統(tǒng)的情況下，能夠讓油品損失率減少大約0.2%。比如，大慶石化公司就有在其裝運(yùn)車(chē)間使用由哈爾濱天源石化公司研發(fā)制造的TL型油氣回收系統(tǒng)，其在實(shí)際運(yùn)用中對(duì)于油品的回收率高達(dá)95%[3]。

③罐外壁涂敷隔熱材料

隔熱涂料是在涂膜內(nèi)增加了特殊成分，既具備普通涂料防止腐蝕的作用，同時(shí)還對(duì)太陽(yáng)與其它輻射能夠起到反射與隔離的作用，從而發(fā)揮出隔熱、降溫、緩解罐中溫度波動(dòng)、降低油氣揮發(fā)的效果。通?？梢詼p少儲(chǔ)罐頂部與外側(cè)四壁溫度至少10℃，而當(dāng)儲(chǔ)罐所處環(huán)境的問(wèn)題愈高，則隔熱的效果愈佳。

④優(yōu)化操作

降低油品揮發(fā)盡可能地把油品加以集中儲(chǔ)存，而非分散放置于多個(gè)儲(chǔ)罐中，如此一來(lái)便能減小儲(chǔ)罐頂部和液面中間的空間大小。儲(chǔ)罐的油品測(cè)量與取樣等操作盡可能的在溫度較低的早晨或夜晚開(kāi)展，以此來(lái)降低呼吸損失。當(dāng)環(huán)境溫度比較低的情況下，罐中氣體會(huì)因?yàn)闇囟冉档投l(fā)生收縮，從而使得蒸汽分子凝結(jié)速度增快或是蒸發(fā)變換，能夠緩解油氣的揮發(fā)量。當(dāng)條件允許時(shí)，盡量在付油后立即進(jìn)行收油，而且要極力增大泵流量，讓油氣來(lái)不及揮發(fā)逸散，控制油品的揮發(fā)損失[4]。

(2)儲(chǔ)罐切水選用自動(dòng)切水器

人工脫水緩解，由于對(duì)油水液面的變動(dòng)狀況不能清晰掌控，排水的含油比例也非常高，這就會(huì)引起油品損耗與自然污染問(wèn)題。通過(guò)使用自動(dòng)脫水器就能按照罐內(nèi)油水液面的變動(dòng)狀況自動(dòng)排除水分，而且在排水結(jié)束之后能夠自行關(guān)閉，無(wú)需人工輔助操作。

(3)規(guī)范清罐操作

①通入至油罐的原油與重油內(nèi)摻雜的泥沙物質(zhì)會(huì)形成油泥沉淀物積聚在罐子的底部。所以，需要盡量提升原油質(zhì)量，并設(shè)置合理的清罐周期，提高儲(chǔ)罐使用壽命；

②將罐中清洗出來(lái)的污染物質(zhì)集中放置，而放置區(qū)域的地面應(yīng)當(dāng)實(shí)行防滲處理，防止污染物質(zhì)中夾雜的石油滲透到地下，污染水系與土壤。在清罐完畢后，要及時(shí)把清理出來(lái)的污染物質(zhì)送離儲(chǔ)罐區(qū)域，并加以處理后在排放；

③優(yōu)化清洗方式。積極引入新工藝與技術(shù)來(lái)提升清洗工作的效率，同時(shí)提升清洗所用水資源的利用效率，盡可能降低污水形成量。

(4)防止油品泄漏的措施

法蘭、墊片、閥門(mén)、泵機(jī)中所用的密封件都應(yīng)當(dāng)選取高質(zhì)量產(chǎn)品，并且，加強(qiáng)儲(chǔ)罐區(qū)域管理人員的責(zé)任意識(shí)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間采取有效措施加以處理。對(duì)于罐底部由于腐蝕而形成的泄漏，當(dāng)前較常使用的方式為，在油罐基礎(chǔ)砂墊層下方增設(shè)防滲墊，而且在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)周邊安裝排放管，當(dāng)油罐底部發(fā)生滲漏問(wèn)題時(shí)，油品便會(huì)直接從排水管中流出[5]。

(5)加強(qiáng)油氣回收

強(qiáng)化油氣揮發(fā)污染防治工作，最基礎(chǔ)的措施便是使用油氣回收裝置來(lái)將揮發(fā)出的油氣加以回收，在實(shí)際加工過(guò)程中，大多是在油品灌裝集中的區(qū)域安裝油品回收設(shè)備，通過(guò)把烴類(lèi)氣體還原為液態(tài)，再將其重新放入儲(chǔ)罐內(nèi)。當(dāng)前較常使用的油氣回收工藝主要有下述幾種：

①吸收法

此種方法是把裝運(yùn)過(guò)程中揮發(fā)的油氣吸至吸收塔內(nèi)，先使用吸收液將烴類(lèi)物質(zhì)加以之中，然后把吸收液運(yùn)送到解吸塔中，實(shí)行真空解吸處理得到解吸氣，再把此氣體通入到回收塔中予以回收，其中解吸液能夠重復(fù)利用。不過(guò)此方式存在一定缺點(diǎn)，其工作效率不高，無(wú)法達(dá)到國(guó)家規(guī)定的油氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

②吸附法

此工藝是借助混合物內(nèi)各種成分和吸附劑之間結(jié)合力的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的分離。在選取吸附劑時(shí)需注意，其應(yīng)當(dāng)能和烴類(lèi)分子發(fā)生親和作用以此來(lái)做到對(duì)烴分子的吸附，同時(shí)還不能吸附空氣，這樣才能起到有效的油氣回收作用。目前活性炭屬于一種經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)的吸附劑，同時(shí)，帶有變溫或變壓吸附效果的吸附劑最近幾年的應(yīng)用也日益廣泛。

③冷凝法

此方式比較適合用來(lái)進(jìn)行高濃度油氣的回收，基于對(duì)含烴類(lèi)氣體加以低溫冷凝處理，便能把烴類(lèi)物質(zhì)從中分離。可使用直接或者是間接接觸的方式來(lái)實(shí)行冷凝，冷凝的溫度需要按照氣體之中烴類(lèi)物質(zhì)的占比來(lái)確定，一般是在-70℃至170℃之間。

④膜分離法

此方法的原理為通過(guò)選擇性透過(guò)薄膜，可以使得空氣分子從中通過(guò)，而阻隔油氣分子的通過(guò)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的目標(biāo)。此種方式一般是與其他分離工藝加以結(jié)合運(yùn)用，可以取得較高的回收率。

(6)增強(qiáng)工作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)

不管是從事任何行業(yè)，工作人員的綜合素養(yǎng)的培訓(xùn)均是不可或缺的一項(xiàng)任務(wù)，而在石油行業(yè)中也不例外。在石化公司的日常加工生產(chǎn)活動(dòng)中，從儲(chǔ)存、運(yùn)輸再到后續(xù)設(shè)施設(shè)備的修理維護(hù)都要安排專(zhuān)門(mén)的工作人員來(lái)負(fù)責(zé)處理，所以，石油公司在對(duì)職工進(jìn)行培訓(xùn)教育時(shí)也需要從這些方面入手。其一，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)公司內(nèi)部職工的綜合素養(yǎng)，不僅要讓全體職工在個(gè)人崗位的工作能力上達(dá)到更高水平，而且還要在日常工作中形成良好的環(huán)保節(jié)約意識(shí)，讓其具有更強(qiáng)的責(zé)任意識(shí)與職業(yè)素養(yǎng)，使其對(duì)所從事的崗位具有使命感。其二，需要加強(qiáng)對(duì)職工專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)。例如，在蘭州石化企業(yè)便會(huì)定期對(duì)職工進(jìn)行有關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教育與相關(guān)技術(shù)的實(shí)操鍛煉，培訓(xùn)活動(dòng)的內(nèi)容主要有對(duì)于每項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的功能講解、使用方法的介紹以及對(duì)工作流程的模擬與試操作，只有做到對(duì)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的熟練使用以及其所有功能熟稔于心，做到對(duì)每項(xiàng)工作流程的清晰掌握，方可有效防止因發(fā)生操作失誤從而引起油品泄漏等問(wèn)題。其三，強(qiáng)化對(duì)儲(chǔ)罐的日常維護(hù)與管理力度，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)定期檢查老化裝置，并將損壞的設(shè)備或零件及時(shí)替換。

4.結(jié)束語(yǔ)

為加強(qiáng)對(duì)油品揮發(fā)問(wèn)題的有效控制，應(yīng)當(dāng)注重對(duì)油氣揮發(fā)污染源頭的分析排查，找到引起揮發(fā)問(wèn)題的主要原因，再制定針對(duì)性措施予以處理，提升環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)效性，促使石化公司的經(jīng)濟(jì)效益得到提升，保護(hù)自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，為人們提供更加綠色、舒適、健康的生活環(huán)境，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)石化行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。