制订石油炼制工业大气污染物排放标准的技术原则和取值.pdf

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1、年月石油炼制与化工第卷第期制订石油炼制工业大气污染物排放标准的技术原则和取值方法曾向东林大泉抚顺石油化工研究院,抚顺摘要给出了采用尸值法和最佳实用技术法制订石油炼制工业大气污染物排放标准的基本原则、取值方法和结果在此基础上,结合炼油企业大气污染物排放现状和现有大气污染防治技术水平,提出了标准推荐值。主肠词 石油炼制工业空气污染派污染控制标准引言石油炼制工业产生的废气可分为两大类。一是燃料燃烧烟气,如加热炉烟气、工业锅炉烟气等。这类废气一般属高架连续稳定排放。废气中的主要污染物有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烟尘等。二是生产工艺废气,如催化裂化再生烟气、硫回收尾气、氧化沥青尾气、油品挥发排放气等

2、。这类废气与炼油生产工艺密切相关,既有高架连续排放,也有无组织排放。废气中的污染物也多为炼油行业的特征污染物,包括硫化氢、催化剂粉尘、沥青油烟、非甲烷烃等。由于这两类废气 的性质明显不同,在制订石油炼制工业大气污染物排放标准 下称本标准时,建议按照不 同的原则,采用不同的方法区别对待、分类处理。这样才能使本标准在企业环境监督管理 中起到应有的作用,从而将大气污染防治工柞提高到一个新水平。制订污染物排放标准的墓本方法扩散模式法该法以大气环境质量标准和大气扩散模式为依据确定污染物地面浓度与其排放量之间的关系,其优点是能保护大气环境质量,获得一种较为理想的结果。但该法忽略了技术经济条件的诸多限制因素

3、,因而会给标准的实施带来困难。最佳实用技术法该法以企业采用现有最佳生产工艺流程和最佳污染防治技术后的污染物排放量为依据确定污染物的最高允许排放量,其优点是比较 充分地考虑了技术上的可行性和经济上的合理性,对防治环境污染有积极作用。但该法不一定能完全满足大气环境质量标准的要求。总控制法该法以不同地区的环境在其自身净化能力的范围内所能容纳的污染物总量 即环境容量为依据,确定各污染源的污染物排放负荷,其优点是能保证大气环境质量不因污染源的增加和污染物性质的变化而恶化。尽管总量控制法是一种公认的调控污染物排放量的先进方法,但该法在如何确定大气环境容量和污染源分担率上还存在异议和难度,影响了该法的推广应

4、用。值法该法是在扩散模式法的基础上,借鉴日本值法的经验,同时考虑 了区域状况、气象要素、多源密集程度、技术经济条件等因素的综合影响而提出的一种制订大气污染物排放标准的方法,主要用于控制高架连续点源的二氧化硫排放,但其基本原理 同样 适 用于控制稳 定排放的其它气态污染物。该法收稿日期一一。石油炼制与化工年第卷已被我 国一制订地方大气污染物排放式 中二氧化硫允许排放量,标准的技术原则和方法所采用,成为一尸允许排放指标,的主要内容。排气筒有效高度,。制订石油炼制工业大气污染物排放标准采用了也就是说,燃烧烟气中的二氧化硫允许排放量值法和最佳实用技术法。取决于参数尸和,。当允许排放指标一定时,对应燃料

5、燃烧烟气 中污染物排放标准的确定于某一排气筒高度,就有一个确定的排放标准值。二氧化硫排放标准一给出了尸和。的计算方法和取工业锅炉、自备燃煤热 电站厂 和各类加热炉值规则。在实际应用时,需针对各炼油企业的地理位是炼油企业燃料燃烧烟气的主要排放源。置、气象条件、地形状况、污染源分布等具体情况对根据一的规定,燃料燃烧烟气中的各参数作归类和简化处理,才能使本标准力求简洁、二氧化硫允许排放量由下式计算便于实施。尸又浦了尸和。的计算结果见表。表尸和的计算结果企企业所在地地一不同排气筒建筑高度下的长长江以北地区区长长江以南地区区按照标准优先原则,炼油企业工业锅 炉和热电站厂烟气中的二氧化 硫排放量应分 别符

6、 合一锅炉大气污染物排放标准和一燃煤电厂大气污染物排放标准的规定。加热炉烟气中的二氧化硫允许排放量则建议以尸值法的计算值为基准,结合炼油企业二氧 化硫排放现状并参照部分 省市大气污染物排放 标准川确定,见表。表加热炉烟气中二氧化硫排放标准企企业所在地地排气筒高度度最大允许排放量一新新新新扩改改现有有长长江以北地区区长长江以南地区区目前,国内还有部分企业炼制高含硫 硫含量大于。肠原油。随着进口原油加工量 的增 加,高含硫原油所占比重也呈上升趋势。当加热炉用装置自产瓦斯或渣油作燃料时,必然带来烟气 中二氧化硫的增 加。渣油加氢和瓦斯脱硫是减少二氧化硫排放的根本措施。但就现有技术经济条件看,如果渣油

7、只是为作燃料而进行加氢处理的话,势必增大生产成本,降低产品竞争力,而所获环境效益不太显著。普遍推行烟气脱硫技术也存在类似问题。因此,应对炼制高含硫原 油企业 的二氧化硫排放量限值适 当放宽,建议最大允许排放量以不超过一般企业的倍为宜。其它气态污染物排放标准燃料燃烧烟气中除二氧化硫外,还有氮氧化物、硫化氢、一氧化碳等。鉴于这些污染物对环境可能产生危害,同样应对其排放量加以限定。一规定了除二氧化硫外的其它有害气体允许排放量由下式计算丫义,。一从式 中有害气体允许排放量,尸风向方位系数区域调节系数第期曾向东等制订石油炼制工业大气污染物排放标准的技术原则和取值方法一大气环境质量标准中有害物质的任何一次

8、浓度限值标准状态,距地面高处最近年平均 风速,。排气筒有效高度,。炼油企业燃烧烟气中氮氧化物、硫化氢和一氧化碳排放标准建议以式计算值为基准,再结合目前实际已经达到的排放水平,并参照部分省市的大气污染物排放标准确定。结果见表。表加热炉烟气中其余几种污染物的排放标准馏分油硫含量一为原料时,再生烟 气 中二 氧化硫浓度标 准 状态为以重油硫含量一为原料或掺炼重油时,因原料中硫含量远高于馏分油,造成催化剂表层积炭中硫含量随之增加,催化剂再生时生成二氧化硫,其浓度 标准状态为一。这表明处理不同原料时,再生烟气 中的二氧化硫浓度可相差近一倍。因而在制订催化裂化再生烟气污染物排放标准时,应对此有所区别。结果

9、见表。表催化裂化再生烟气中二氧化硫排放标准污污染物物排气简高度度最大允许排放量一长长长长江以北地区区长江以南地区区新新新新扩改改现有有新扩改改现有有氮氮氧化物物硫硫化氢氢。一一氧化碳碳最大允许排放浓度 标准状态新扩改的现有的一原料馏分油重油。生产工艺废气中污染物排放标准的确定二氧化硫排放标准炼油企业含二氧化硫的生产工艺废气主要是催化裂化再生烟气和硫回收 尾气,其二氧化硫排放量 由生产工艺本身所决定。在现阶段废气脱硫还存在一定难度的情况下,对这类废气中的二氧化硫允许排放量应采用最佳实用技术法确定。催化裂化再生烟气催化裂化装置过去大多处理直馏馏分油。年代中期以来,国 内先后引进和开发了掺炼或直接用

10、常压重油 和减压渣油统称重油作原料的新技术。据部分炼油企业测算,以实际上,多数炼油企业以馏分油为催化裂化原料,有时掺炼部分重油,而且掺炼比常作调整。国外有的公司将原料残炭大于相当于常压重油 和减压渣油掺炼比分别超过和作为划分馏分油催化裂化和重油催化裂化的标志。从方便本标准的管理和实施考虑,可以此为界,按不 同标准值考核。硫回收尾气国内现有、硫回收装置的总硫回收率一般为一川。按此估算,一个规模为的硫回收装置每年将有一硫随尾气排放,其中主要是硫化氢、二氧化硫及有机硫化物。对硫回收尾气,国内外多采用焚烧法处理。焚烧后的废气通过排气筒排入大气。废气中的二氧化硫随硫回收工艺的不同而变化,一般为 标准状态

11、一。部分炼油企业硫回收尾气焚烧处理后 的废气中,二氧化硫浓度 标准状态实测值高达。总硫回收率偏低是造成这种结果的主要原因之一。若将总硫回收率提高个百分点,尾气中的 硫 化 物 即可减 少。此外,保证焚烧温度和一定的排气筒高度,也可减轻废气对环境的不利影响。在现有条件下,总硫回收率要达到在技术上和实践上都是能做到的。但由于一般炼油企业所石油炼制与化工年第卷处理的尾气通常处于常压和相对低的浓度状况,故要做进一步深度净化的难度很大,而且在经济上也受到限制。基于上述原因,本 标准从总硫回收率、焚烧温度、排气筒高度、二氧化硫浓度等方面作 了限定,结果见表。表硫回收尾气中二级化硫排放标准储运设施的规模容量

12、 作为控制指标的目的在于鼓励炼油企业更多地使用最佳储运设施,促使企业实现技术进步。表轻质油品储运时非甲烷烃排放标准项项目目控制指标标新新新扩改的的现有的的总总硫回收率尾尾气焚烧温度排排气中二氧化硫浓度度簇簇标准状态一排排气筒高度工工况况最大允许排放量一控制指标新新新扩改的的现有的的新扩改的的现有的的油油 品储存存油油品装车车非甲烷烃排放标准石油及其产品在储运过程 中的挥发排放是炼油企业主要的烃污染源。烃的大量排放不仅是能源的浪费,而且还会污染环境。因此,控制烃排放具有节能和环保的双重意义。从大气 中的总烃组成看,甲烷有 着相对 稳定的背景值,并且基本不参与光化学反应。因而在选择大气污染控制指标

13、时,人们更关心的是除甲烷外的烃,即非甲烷烃。国内至今尚无总烃或非 甲烷烃的大气环境质量标准。这就难以确定其地面浓度与允许排放量之间的对应关系。另一方面,炼油企业主要的烃污染源多为无组织排放源,所以,制订非甲烷烃排放标准应采用最佳实用技术法叫。通常,炼油企业油 品储存设施包括常压 固定顶罐拱顶罐、无力矩罐、地 下罐等和浮顶罐内浮顶罐和外浮顶罐油 品装 车方式则有 喷溅式装油鹤管口在油 品液面之上 和浸没式装油鹤管口在油品液面之下。大量监测数据表 明,在控制非 甲烷烃排放量方面,浮顶罐储存和 浸 没式 装车是现 有最佳油品储运工艺。因此,建议以此为基准并结合最佳储运技术的推广发展趋势确定非甲烷烃放

14、标准。见表。表的控制指标系指采 用现有最佳储运技术浮顶罐储存和 浸没 式装车或非甲烷烃不超过表中最大允许排放量的其它储运技术 储运的油 品量占总油品储运量的百分率。用油 品储运量而不是用沥青油烟排放标准氧化沥青尾气中的沥青油烟系指可被环己烷或苯溶解吸收的物质,其主要成分有苯并花、烃及杂环化合物。为了便于监测,在制订排放标准时,通常只对沥青油烟作出限定,而不直接规定苯并蓖的最大允许排放指标。与非 甲烷烃类似,沥青油烟的控制标准也应采用最佳实用技术法确定。氧化沥青尾气国内外均采用焚烧处理法。焚烧效果直接与焚烧温度有关。为了保证焚烧效果,减少污染物排放量,在制订沥青油烟排放标准时,应对温度指标有所要

15、求。决定焚烧温度主要考虑个因素 一是苯并花 的分解温度一般在以上二是尾气的点燃温度因尾气中尚有部分不可燃物质,当焚烧温度低于时,尾气就很难点燃三是温度上限。高温虽然有利于苯并花的分解和尾气的点燃,但温度超过时,烟气中氮氧化物浓度会急剧增加,有可能带来新的污染问题。另外,高温对设备材质的要求也更高,消耗的燃料也更多。综上所述,并参照一沥青工业污染物排标准的规定,炼油企业氧化沥青尾气中沥青油烟排放标准取值范围见表。表级化沥青尾气中沥青油烟排放标准项项目目新扩改的的现有的的焚焚烧温度沥沥青油烟浓长长镇标准状态一“排排气筒高度烟尘排放标准炼油企业排放的烟尘主要来 自工业锅炉和燃煤第期曾向东等 制订石油

16、炼制工业大气污染物排放标准的技术原则和取值方法热 电站厂的燃料燃烧以及催化裂化装置的催化剂再生。工业锅炉和然煤热电站厂烟尘排放量应分别符合一和一的规定 再生烟气中催化剂粉尘的允许排放量采用最佳实用技术法确定。国内早期建设的催化裂化装置都使用型旋风分离器收集稀相带出的催化剂粉尘,而新建装置大部分安装了型旋风分离器,其效率高达”,基本上可维持最终排放烟气中催化剂粉尘浓度标准状态低于,。近年来,国内还分别引进和自行开发了新型高效旋风分离器。其共同特点是关键的几何尺寸得到优化匹配,获得了更高的分离效果,使粉尘排放量进一步降低。根据炼油企业催化裂化再生烟气中粉尘排放现状及除尘技术发展水平建议的排放标准见

17、表。衰催化裂化再生烟气 标准状态 中粉尘大允许排放浓度二一,原原料料新扩改的的现有的的馏馏分油油重重油油馏分油和重油催化裂化的划分原则与前相 同。结束语制订污染物排放标准是一项难度大、综合性强的基础工作。除制订标准本身必须遵循一套复杂的工作程序外,还要力求全面做到使标准体现技术先进、经济合理、依据充分、宽严适当、远近结合、简单易行等原则。本文提出的石油炼制工业排放废气中几种主要污染物的允许排放控制指标,基本上反映了炼油企业在现有最佳生产工艺和污染防治技术条件下所能达到的大气污染物排放水平。从国内部分炼油企业大气污染源调查测算结果看,有些企业的大气污染物排放量已接近或超过了本文推荐的最大允许值。必须通过企业技术进步和提高生产管理水平等途径,逐步减少污染物排放量。有关的最佳生产工艺和最佳污染防治技术在国内炼油企业已有先例和成熟经验。本标准的尽早颁布和实施,对炼油企业的环保工作无疑将是一大促进。今考文献姐铁林等值法及其有关因子见 中央气象肩气象科学研究院编 大气湍流扩散及污染气象论文集北京气象出版社,赵克智主编辽宁省污水与废气排放标准编制说明沈阳辽宁省科学技术出版社,。刘天齐主编石油化工环境保护手册北京 烃加工出版社,尸,刀一。,