催化裂化催化剂装置节水减排措施

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摘 要：文章从带滤机系统、工艺流程、工艺管理等多个方面采取措施和进行优化，开展催化裂化催化剂生产装置――微球装置的节水减排工作，降低了催化裂化催化剂制备过程中的新鲜水耗量，减少了外排污水量，节约了装置能源和污水处理费用，改善了装置的环保状况。

关键词：带滤机；真空泵；焙烧炉；尾气处理塔

中图分类号：TE624.41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0165-03

催化剂长岭分公司微球装置是生产催化裂化（FCC）催化剂的主要生产装置。其生产过程是：将分子筛、高岭土和拟薄水铝石混合，加酸成胶后，通过喷雾干燥成型为细小的催化剂微球。这些微球经高温焙烧后再进行浆化处理，进入后洗带滤机进行过滤洗涤，经气流干燥后形成催化剂成品。在整条生产线中引入新鲜水，一方面用于喷淋捕尘，降低尾气中的粉尘含量；另外用于过滤洗涤，目的是除去成胶过程中引入的钠和氯等杂质。为保证产品质量，必须加大生产过程中新鲜水用量，因此造成水耗和外排污水量大。随着近几年装置生产规模不断扩大，用水量和排污量日益增大，为适应更加严格的环保要求，节水减排势在必行。

节水减排不仅是简单粗暴的减少新鲜水的用量，而且要以严格的管理制度为基础、以科学技术为依据，在保证产品质量的前提下，适当的降低新鲜水的消耗量，从源头上减少污水的产生。环保观念从以前单纯的“末端治理”改为预防和治理相结合，特别强调生产过程的环境治理。现装置主要的耗水设备有：连续移动真空带式过滤机、真空泵、风机泵、尾气处理塔。通过在车间耗水设备上面下工夫，进行工艺流程改造，同时加强各设备之间的水回用，做好装置的水平衡，装置节水减排工作成效显著。

1 装置节水减排存在的问题和解决方法

1.1 装置使用年限久，历史问题遗留

微球装置建于二十世纪七十年代，随着产品的不断更新换代，装置也一直在不断的改造升级。但装置很多设备还是一直利旧下来在使用，不利于降低设备的耗水量，且装置设计之初，对于污水排放考虑较少。雨水季节，雨水进入了污水池，造成外送综合的污水量增大。同时，（大坪区域）主厂房区域排污沟由于（长期腐蚀，土壤酸性较强）清污分流不彻底，（遇到下大雨的情况，土壤中的酸根离子渗透到明沟中），易导致明沟氨氮和PH值都不合格。

改进措施：清污分流、污污分流。在雨水进低氨氮污水沟处砌围堰，让雨水进明沟，减少因大量雨水进低氨氮系统造成低氨氮装置处理能力超负荷。改造前因雨水窜入低氨氮污水系统，P1848气流污水泵曾出现外送量为60 m3/h仍不足以送走低氨氮污水的情况，改造后通过下雨时观察，发现P1848气流污水泵外送量为40～50 m3/h即可满足低氨氮污水系统外送平衡，雨水进低氨氮切除效果明显。

对大坪明沟全程进行贴麻石改造，以避免下雨时雨水带走大坪酸性土壤窜入明沟，造成明沟水PH值低，氨氮含量高。改造后明沟水超标频次减少，超标幅度减轻。改造前采样14次，有9次氨氮含量超标，最大值为958；改造后采样21次，只有5次氨氮含量超标，最大值仅为121。

1.2 工艺流程设计问题与优化方案

裂化剂生产过程中主要耗水过程为过滤洗涤过程，降低过滤洗涤过程中的新鲜水耗量，是装置节水减排的重点。

1.2.1 装置原有带滤机选型的缺点

微球装置原有过滤洗涤设备采用的是移动盘式水平真空带式过滤机。由于该机的洗涤工艺流程要兼顾原有的叶式真空过滤机，因而洗涤工艺流程不是很合理。这就直接杂质洗涤的难度较大，外排污水量较大。其洗涤过滤流程见图1，典型的洗涤过滤流程是：自焙烧炉尾打浆罐V-1810来的催化剂浆液送网带式过滤机进行洗涤过滤；而从石墨换热器来的化学水供给真空泵使用后，经过回收池收集后送网带滤机洗布；洗完布的水和部分催化剂进入V-221进行收集，再送往带滤机的三级、四级、五级洗饼；五级的洗饼水和进料端的零级滤液一起进入小回收罐V-219收集后，再通过大回收罐V-220送往焙烧炉尾打浆罐V-1810进行打浆；四级加入氨水，滤液直接和一级、二级滤液一起进入大回收罐V-220进行收集；三级滤液进入V-222收集后，送往带滤机一级、二级洗饼；二级加入硫铵洗涤。

从整个洗涤过滤流程可以看出，洗涤液硫铵、氨水加入带滤机均只进行了一次洗涤，就直接进入了回收系统，没有进行再次利用，因而在实际生产中往往通过增加洗涤液的加入量来保证产品质量。这样就势必造成外排污水量和氨氮量大幅度增加，给下游污水处理带来困难。针对这一现状，车间认为在新带滤机的流程设计中可以考虑在带滤机的洗涤过程中实现逆流洗涤，即加入新鲜洗涤液进行洗涤后的滤液再送往前面一级进行洗涤。利用其中过剩的洗涤液对催化剂产品进行初步洗涤，这样就可以在保证产品质量的前提下，有效地降低洗涤液的加入量，减少外排污水量。

1.2.2 带滤机流程改造

建成后的带滤机洗涤过滤流程见图2。

本工艺流程是：石墨换热器来的冷却水经过真空泵使用后，通过泵送往带滤机洗布；洗布水及带滤机磨擦带冷却水进入收集罐V-1905/5进行收集后，再送网带滤机的三级和六级洗饼；六级洗饼后的滤液进入V-1905/4进行收集后，送往带滤机五级洗饼，并在五级加入新鲜氨水进行洗涤；五级洗完饼的滤液中含有部分未反应完全的氨水，经过V-1905/3收集后，再送往带滤机四级洗饼；四级滤液进入回收罐V-219；带滤机三级加入新鲜硫铵进行洗涤，洗完饼的滤液中含有部分未反应完全的硫铵，经过V-1905/2收集后，再送往带滤机二级进行洗饼；在杂质不好洗涤时，可以在二级加入硫铵，滤液通过V-1905/1收集后，送往带滤机一级洗饼；一级和零级滤液也进入回收罐V-219；V-219中收集的滤液经过沉降后，浓料送往焙烧炉尾打浆罐V-1810进行催化剂打浆；而各滤液收集罐的溢流则通过V-219/1收集后，送往V-219进行回收。

从整个工艺流程可以看出，新鲜硫铵在三级加入带滤机系统后，经过了二级、三级两次逆流洗涤再利用，而新鲜氨水从五级加入带滤机系统后，也经过了四级一次逆流洗涤再利用。整个带滤机除去洗布采用的是新鲜水外，没有再加入新鲜水，这样就可以在保证产品质量的前提下，尽量减少洗涤液的加入量。同时，在设计中，车间将滤液收集罐由原来的平底罐改为锥底罐，减少了通过滤布穿滤的催化剂颗粒在罐底的沉积，减少了产品切换过程中的互相影响，提高了产品收率。

通过对装置耗水大户带滤机的改造，装置的新鲜水耗得到大幅度降低。

1.2.3 带滤机系统优化

微球新装置于2009年投用，由于最开始带滤机的设计问题，带滤机洗涤杂质的能力有限，卸料端的物料氧化钠含量经常较三级滤饼的含量还高。主要是因为装置将带滤机水环真空泵的循环冷却水回收利用，进入罐V1847，再经过泵送至带滤机，作为带滤机三六级喷淋液如图3。带滤机六个真空受液罐的上层的空间较小，从而含有氧化钠的滤液被真空泵抽走与循环冷却水混合进入V1847，再经过泵送至带滤机作为喷淋洗涤液，使成品氧化钠偏高。为了保证产品杂质含量满足出厂要求，只能在焙烧炉尾的打浆罐加入一定的新鲜水，导致新鲜水消耗量增加。

另外带滤机系统耗水大，排水也多，各级喷淋液喷淋后进入后洗储存罐大部分溢流排掉实在有点浪费，真空泵循环水使用流程如图3所示。

改进措施为：

①增大真空受液罐上下层的空间，保证上层的滤液有足够的抽滤时间（上层滤液抽至下层的时间），避免滤液被抽至真空泵，因此带滤机三六级喷淋液基本不含钠离子等杂质。受液罐改造前后的示意图如图4所示。带滤机改造后，焙烧炉尾停止加4 m3/h的新鲜水。

②带滤机新增二级洗布水，二级洗布水为回用水，降低了一级洗布水即新鲜水的消耗量。一级洗布水主要使用真空泵水池水，因此减少了真空泵水池补水频次如图5所示。带滤机的新鲜水消耗量由20 m3/h减少到15 m3/h。

③带滤机后洗罐收集各级洗涤后滤液后，可以重新进行回用，车间通过流程改造配管，回用到喷雾尾气和焙烧尾气处理塔作为补充水来进行除尘降温，以前这里都是靠新鲜水来捕尘降温。这一措施的实施可节省装置新鲜水5 m3/h。

1.4 装置非计划停工

由于装置使用年限较长，设备及管线存在一定的腐蚀和老化，因此装置每个月都存在喷水或者短暂停工的情况，来处理设备异常。只要出现非计划停工，当班产量较低。因此非正常停工时间的长短，决定了车间的年产量，间接的对车间的吨产品能耗、物耗产生一定的影响。

改进措施为：减少装置的非计划停工，在各班组开展非计划停工劳动竞赛，每月考评，当月奖金兑现，大大调动班组减少非计划停工的积极性。

1.5 工艺管理存在问题

由于环保意识淡薄，车间工艺管理对于节水减排工作管理松散，如设备的风机冷却水流量较大，遇到装置非正常停工时，冷却水流量还是和正常生产时一样；二套PLC的真空泵水池水，用于带滤机的洗布水及（摩擦）密封带等部位的用水，遇到池子液位较低时，岗位操作人员打开新鲜水确保池子液位维持在正常水平。但池子液位较高时，岗位操作人员不会及时关闭补水阀，从而导致池子水溢流。不但增加了新鲜水的消耗，而且造成外排污水量的增加。

改进措施主要包括以下几个方面。

1.5.1 加强工艺管理

①带滤机杂质洗涤效果较改造前好，焙烧炉尾打浆罐停止加新鲜水，如图6所示。

②加强对投料民工使用新鲜水的管理力度。对投料休息室旁边的龙头长流水使用情况进行监督；成胶转料时遇到转料困难时，使用新鲜水冲筛网，控制好回用水的加入量，保证终胶产品粘度；加大物料回用力度，在成胶岗位设装样桶，对所采物料进行全面回收，降低外排污水中氨氮含量。严格监控成胶岗位化学水的使用后。

③大型风机冷却水以前直接外排明沟，现在改为进焙烧炉尾打浆罐如图6所示。督促岗位人员调整好带滤机各级洗涤液的用量，特别是提高三、六级喷淋液的用量，从而减少硫铵和氨水的加入量，从源头上减少氨氮的使用。

④将新鲜水消耗作为班组的一个重要考核指标，规定装置的吨产品新鲜水消耗量，对水耗较低的班组进行嘉奖，对水耗超规定的班组进行考核；同时车间工艺人员每天对各个岗位的用水点进行跟踪检查，将节水减排这个制度落实到每天的工作中。

1.5.2 提高节水意识

①强化对车间水量的控制和管理，画出两套装置较为详尽的用水分布图，指导并督促员工弄清两套装置各岗位新鲜水和污水产生的源头。

②利用交接班会向所有员工传达公司环保的压力，将车间制定的用水指标分解到班组，对每月各班组排放的污水量和环保设备维护运行情况严格依照分厂指标进行跟踪考核，做到奖惩结合，提高节水的意识。

③遇到非计划停工时，提醒岗位操作人员，大型设备如风机等可调低转速，同时减少风机冷却水用量。

2 节水措施的效果

通过采用多种节水措施，微球装置今年吨产品水耗为8.9 m3，与以往裂化剂生产的吨产品水耗10-20 m3以及去年同期的11.8 m3/t的新鲜水耗相比，有了明显下降。节水前后各工序新鲜水用量如表1所示。

参考文献：

[1] 中国石油化工集团公司人事部编.催化剂制造工[M].北京：中国石化出版社，2010，（11）.