導(dǎo)語：如何才能寫好一篇脫硫工藝論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.1脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)一般采用干法脫硫和濕法脫硫兩種辦法對天然氣進(jìn)行脫硫工藝。濕法脫硫工藝一般用于脫硫大量輕烴、含硫量高、對脫硫精確度要求不高的工藝。它是兩種基本流程相似的化學(xué)和物理脫硫法，該操作流程比較復(fù)雜，依靠脫硫劑中的吸收劑與天然氣中的硫發(fā)生反應(yīng)，整個工藝過程使用裝備較多，消耗也多，輕烴經(jīng)過再生塔時會產(chǎn)生吸收劑進(jìn)行再利用，但需在發(fā)生反應(yīng)的同時一直補充脫硫劑。中間還要處理反應(yīng)產(chǎn)生的廢液，濕法脫硫工藝并不屬于精準(zhǔn)脫硫方式。國內(nèi)對輕烴脫硫產(chǎn)品的要求是含硫量每立方米要低于5mg，國際對它的要求標(biāo)準(zhǔn)是含硫量在每立方米1mg左右。為了可以滿足相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)我們可以采用干法脫硫，這種方法能源消耗少、需求資金設(shè)備少、操作方法流程簡單易操作，使用的固體脫硫劑將硫化物附著在塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)脫硫,需要兩塔或者三塔串聯(lián)完成，用這種方法進(jìn)行脫硫工藝不會產(chǎn)生廢物，精確度很高。

1.2確定工藝路線

輕烴原料中含有的硫元素會造成硫含量在丙烷和丁烷中超標(biāo)，要想減少它們的含硫量就應(yīng)該在進(jìn)氣裝置前安裝一套脫硫設(shè)備，這種先脫硫再加工的方法操作起來比較簡單方便還符合要求，很適合推廣使用。在脫硫劑沒有飽和的情況下有比較長使用壽命，一般有2到3年的使用期。根據(jù)實驗考察計算發(fā)現(xiàn)，脫硫工藝的溫度應(yīng)該保持在25℃上下，脫硫后的原料含硫量要在每立方米0.1mg以下。原料脫硫的過程是原料先經(jīng)過低點排出原液氣使之進(jìn)入加熱器，由導(dǎo)熱油在輔助的情況下加熱到25℃，原料氣和氧氣混合后會流入脫硫塔，控制溫度在25℃的情況下嚴(yán)格控制好空氣補給量，脫硫后原料氣經(jīng)過在加工過濾凈化，最后進(jìn)行氣體處理。

1.3選擇脫硫劑

有些脫硫劑中添加了活性炭，在催化劑作用下反應(yīng)時起到了吸附作用。選擇脫硫劑時要盡量選擇有點多脫硫率高的脫硫劑，做到能量消耗低、反應(yīng)溫度低、精準(zhǔn)度較高，便于使用的同時還要可以簡單操作和更換，而且還要有先進(jìn)的技術(shù)水平。

1.4確定脫硫裝置參數(shù)

一般而言,對工藝要求比較低的原液氣處理選擇干法脫硫技術(shù),處理量要求也不高,日處理量不超過240萬立方米由于原液氣壓力比較低,為了保證下游裝置的正常工作,脫硫塔的壓降必須控制在0.05MPa之下,而要調(diào)整脫硫劑的孔隙度在30%和35%的范圍內(nèi),為了孔隙度調(diào)整之后的含硫量不超標(biāo),還要設(shè)計一個保駕塔,依據(jù)前面的脫硫效果,經(jīng)過分析結(jié)果決定是否要投入使用,來確保脫硫精度,填充床層的高徑比為10∶6。而為了驗證脫硫劑的反應(yīng)溫度的最佳值,通過試驗?zāi)M得出不同的溫度下硫化物的轉(zhuǎn)化率,當(dāng)溫度達(dá)到5℃以上,原液氣中的H2S已經(jīng)基本轉(zhuǎn)化完成了;溫度達(dá)到17℃時,原液氣中的有機硫轉(zhuǎn)化率就可到80%以上,溫度達(dá)到26℃時,有機硫的轉(zhuǎn)化率接近100%,因而反應(yīng)的最佳溫度一般25℃左右。

2輕烴產(chǎn)品的利用

近年來由于化工業(yè)的大力發(fā)展，很多進(jìn)口的丙烷、丁烷逐漸增多，我國的輕烴原料也呈現(xiàn)出了多樣化的特點，輕烴通過加工出來的產(chǎn)品應(yīng)用在很多行業(yè)，不斷提升著輕烴產(chǎn)品的使用價值。輕烴加工后可以用作優(yōu)質(zhì)的化工溶劑，在化工中起到裂解材料的使用；輕烴經(jīng)過脫硫后可以當(dāng)做液化石油氣供人們使用，也可以用在汽車的火花塞中，這樣可會減少汽車內(nèi)積碳的含量，不用經(jīng)常清洗；因為輕烴脫硫后不會含有烯烴元素性能，比較穩(wěn)定，還沒有臭味，可以用它來制作很多霧化產(chǎn)品，例如殺蟲劑、發(fā)膠摩斯等；現(xiàn)在的人們環(huán)保意識不斷增強，很多輕烴脫硫后人們把它用于保護(hù)臭氧層代替氟利昂的使用。

3結(jié)語

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[關(guān)鍵詞]球團；煙氣脫硫；石灰-石膏法；設(shè)計參數(shù)

中圖分類號：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0173-01

1、前言

近年來隨著我國城市霧霾等極端天氣增多，大氣污染物排放已得到廣泛關(guān)注。鋼鐵行業(yè)能耗以煤和煤炭為主，是我國大氣污染物的排放大戶，其中球團過程造成的SO2排放占鋼鐵生產(chǎn)全流程的50%以上，與燒結(jié)同為是鋼鐵企業(yè)SO2控制的重點[1-4]。我國頒布了較為嚴(yán)格的政策和標(biāo)準(zhǔn)來控制鋼鐵行業(yè)的大氣污染物。目前，國內(nèi)大、小型鋼廠已經(jīng)逐步上馬了一系列脫硫裝置，主要有石灰/石灰石―石膏法以其脫硫效率高，運行穩(wěn)定等優(yōu)點在鋼鐵行業(yè)中占有重要的份額。

本文通過設(shè)計唐山銀水球團石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程的成功運行表明，此工藝適合球團煙氣的脫硫、除塵。

2、項目設(shè)計

唐山銀水實業(yè)集團球團廠為消減2-8m2豎爐煙氣中的SO2排放量，新建煙氣脫硫裝置，采用石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程已運行一年，脫硫效率≥95%，各項指標(biāo)均達(dá)到環(huán)保要求。

2.1 工藝原理

從豎爐排出的含硫原煙氣經(jīng)過電除塵器除塵后引入吸收塔。煙氣與來自吸收塔上部噴淋層的漿液逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)和吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2及HCl、HF等酸性氣體被脫除。凈化后的煙氣經(jīng)吸收塔頂部兩級除霧器除去煙氣中夾帶的液滴后，通過塔頂返回到原煙囪排入大氣。副產(chǎn)物為石膏。

主要化學(xué)反應(yīng)是：

（1）漿液制備

CaO+ H2OCa （OH）2

Ca （OH）2Ca2++2OH

（2）SO2吸收

SO2+ H2OH2SO3

H2SO3H++HSO3-

HSO3-H++ SO32-

Ca （OH）2 + SO2 CaSO3?1/2H2O + 1/2H2O

Ca （OH）2 + SO3 CaSO4?1/2H2O + 1/2H2O

（3）氧化結(jié)晶過程

CaSO3?1/ 2H2O + 1/2O2 CaSO4?1/2H2O

2.2 設(shè)計條件

2.2.1 設(shè)計參數(shù)

2.2.2 工藝流程

1）煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)將未脫硫的煙氣引入脫硫裝置，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化。由于原引風(fēng)機余壓可克服脫硫裝置系統(tǒng)的壓降，項目中不另設(shè)增壓風(fēng)機。

2）吸收劑制備及供給系統(tǒng)

生石灰粉主要成份如下：CaO≥80%，雜質(zhì)

由密封罐車將生石灰粉運輸至脫硫區(qū)域，經(jīng)氣力輸送至制漿區(qū)的生石灰粉倉儲存。儲存于粉倉中的生石灰粉在氣化風(fēng)機的流化下，通過旋轉(zhuǎn)給料閥進(jìn)入消化罐制備成濃度為30-35%的消石灰漿液，經(jīng)振動篩除渣后進(jìn)入漿液箱，加水配制成濃度為10-15%的消石灰漿液，然后經(jīng)漿液輸送泵送至吸收塔和循環(huán)泵入口。

3）SO2吸收系統(tǒng)

吸收塔設(shè)計為噴淋、吸收和氧化一體的單塔，吸收塔頂部建濕煙囪，煙塔合一結(jié)構(gòu)。2爐一塔。待處理的煙氣進(jìn)入直徑為6.5m的吸收塔與噴淋的石灰漿液逆流接觸，3層噴淋層對應(yīng)3臺循環(huán)泵，單元制運行。吸收塔內(nèi)部自下而上分為氧化區(qū)、噴淋區(qū)、除霧區(qū)。煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣被就地氧化成硫酸鈣。生成的石膏通過吸收塔排漿泵排入石膏脫水系統(tǒng)中。凈化后的煙氣由塔頂濕煙囪排入大氣。

4）石膏脫水系統(tǒng)

由吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)石膏旋流器一級脫水后，再由真空皮帶脫水機進(jìn)行二級脫水，得到合格的副產(chǎn)物成品石膏。

5）工藝水系統(tǒng)

工藝用水主要用于漿液制備系統(tǒng)的補給水、除霧器沖洗水、氧化風(fēng)增濕、設(shè)備冷卻水等。

2.3 重要設(shè)計參數(shù)選取

石灰-石膏法是由石灰石-石膏法演變而來，且濕法脫硫最早應(yīng)用于電廠，鋼鐵行業(yè)的煙氣具有自身濕法設(shè)計應(yīng)由于脫硫劑石灰漿液為強堿性，不能完全照搬傳統(tǒng)石灰石-石膏法在設(shè)計參數(shù)。

2.3.1 氧化倍率

鋼廠豎爐中的煙氣含氧量較高，自身氧化能力較強，氧化倍率可選擇1.5～2。

2.3.2 液氣比

由于氫氧化鈣為強堿性，塔內(nèi)吸收反應(yīng)主要發(fā)生在液面上，且反應(yīng)快[5]，液氣比應(yīng)低于石灰石-石膏法，可選擇3～7 l/m3。

2.3.3 煙氣接觸時間

由于環(huán)保要求日益嚴(yán)格，煙氣接觸時間應(yīng)適當(dāng)延長，選擇4.5～5s。

2.3.4 pH

石灰作為脫硫劑，塔內(nèi)pH控制在6左右。

2.4 調(diào)試與運行情況

唐山銀水球團廠豎爐煙氣脫硫系統(tǒng)實際運行中，煙氣入口溫度在100～130℃之間，SO2濃度在500～1500mg/Nm3之間，粉塵濃度在80～100 mg/Nm3之間。SO2排放濃度在50～80 mg/Nm3，粉塵排放濃度30～50mg/Nm3，滿足環(huán)保要求和業(yè)主要求。

3、結(jié)語

唐山銀水球團廠豎爐煙氣石灰-石膏法脫硫系統(tǒng)目前已成功運行一年，脫硫效果理想，基本達(dá)到了安全、穩(wěn)定、高效的運行目的。通過運行證明，根據(jù)處理對象合理選擇設(shè)計參數(shù)，該脫硫工藝可以滿足豎爐煙氣脫硫、除塵的需要，不僅脫硫率可達(dá)到95%以上，而且出口粉塵排放也能滿足50mg/Nm3的環(huán)保要求。該脫硫工藝為石灰-法煙氣技術(shù)在處理鋼廠煙氣脫硫中應(yīng)用又一成功案例，同時也增加了濕法脫硫比選工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙羚杰.中國鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單及減排成本研究[D].杭州，浙江大學(xué)碩士論文，2016.

[2] 蘭國謙.鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014，6：42-46.

[3] 王英杰.承鋼360m2燒結(jié)機濕法煙氣脫硫工藝應(yīng)用[J].燒結(jié)球團，2015，40（2）：50-53.

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【關(guān)鍵詞】 劣質(zhì)重油 改質(zhì)加工 現(xiàn)狀 前景

改革開放以來，我國國內(nèi)石油需求量呈現(xiàn)出一種逐年上升的趨勢，同時，石油對外依存度也不斷的提升，已經(jīng)超過了50%。隨著世界原油需求量的持續(xù)升高，原油的資源也呈現(xiàn)出一種劣質(zhì)化的表現(xiàn)，近幾年來全球增產(chǎn)原油大多都為重質(zhì)原油，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，重質(zhì)原油與非常規(guī)原油的產(chǎn)量已經(jīng)超過1億噸，據(jù)劍橋能源年會的預(yù)測，截止到2013年，油砂瀝青會成為最重要的非常規(guī)原油。因此，超重原油以及油砂瀝青的加工必然會是下一階段煉化企業(yè)需要面臨的重要問題。

1 超重原油的特點

目前世界常規(guī)原油探明儲量為13220億桶，具體的儲量與分布情況詳見表1。

超重原油儲量最豐富的國家是委內(nèi)瑞拉，與普通的原油相比而言，超重原油具有如下的特征：即高密度、高硫、高黏度、高酸、高殘?zhí)?、高氮、高芳烴含量、高金屬含量，且減壓瓦斯油與渣油的含量也超過了70%，性質(zhì)較差，比重較差，很難進(jìn)行脫鹽和脫水；黏度較高，難以進(jìn)行管理和運輸；氮和硫的含量較高，進(jìn)行加氫處理的難度較大；減壓瓦斯油數(shù)量大，芳烴和氮的含量高，催化和劣化的難度較高；減壓渣油數(shù)量大，鐵、釩、瀝青、殘?zhí)康暮扛?，在焦化處理過程中會出現(xiàn)大量的焦炭，在處理時需要在高溫高壓及氫氣的條件下進(jìn)行。

2 劣質(zhì)重油加工技術(shù)

劣質(zhì)重油的渣油含量很高，加工的核心技術(shù)就是通過渣油與減壓瓦斯油提高輕質(zhì)油的收率，劣質(zhì)重油的渣油具有高硫、高殘?zhí)?、高氮、高金屬的特征，對于加工工藝的要求很高。目前，較為成熟的劣質(zhì)重油加工工藝包括焦化、渣油加氫和催化劣化幾種。目前，加拿大油砂瀝青渣油均使用焦化處理工藝；渣油加氫的工藝包括沸騰床、固定床、移動床+固定床、懸浮床等方式，能夠處理劣質(zhì)重油與瀝青。

2.1 焦化技術(shù)

焦化技術(shù)能夠處理成本劣質(zhì)的原料，已經(jīng)成為一種常用的重油加工過程，就世界范圍來看，焦化裝置的處理能力可以超過3億噸/年，美國加工劣質(zhì)重油的比例已經(jīng)呈現(xiàn)出一種逐年上升的趨勢，加工原油的含硫量上升約0.27%個百分點，原油重度API°下降了約1個單位，但是，焦化能力在近年來卻增加2750萬噸/年，究其根本原因，是由于焦化裝置的操作費用和投資都相對低廉，能夠加工高金屬、高硫和高殘?zhí)康牧淤|(zhì)重油。

2.2 渣油沸騰床加氫裂化技術(shù)

渣油沸騰床加氫裂化第二代與第三代催化劑已經(jīng)研制成功，該種催化劑能夠大幅的改善加工裝置的性能，尤其是脫殘?zhí)俊⒚摿蛞约爱a(chǎn)品的安定性，可以在渣油轉(zhuǎn)化率為80%到85%的條件下煉制出低硫燃料油。美國先進(jìn)煉油技術(shù)公司為了解決油渣沸騰床加氫裂化裂化設(shè)備未轉(zhuǎn)化油渣以及設(shè)備結(jié)垢的問題，添加了減少沉積物的催化劑，與傳統(tǒng)的催化劑相比，在脫金屬、脫硫、脫殘?zhí)恳约霸娃D(zhuǎn)化率高的情況下，能夠減少反應(yīng)過程中沉淀物的產(chǎn)生。

2.3 懸浮床加氫裂化工藝

懸浮床加氫裂化工藝能夠用于劣質(zhì)重油的加工，但是其加工的產(chǎn)品需要進(jìn)行深度裂解、脫硫和二次脫硫，就會導(dǎo)致加工費用升高，該種工藝是處理劣質(zhì)重油很好的手段。

3 劣質(zhì)重油加工技術(shù)展望與前景分析

3.1 改善焦化工藝

焦化工藝能夠很好的改善劣質(zhì)重油，是現(xiàn)階段下煉油廠使用最多的工藝，在未來階段下，應(yīng)該將劣質(zhì)重油焦化裝置的設(shè)計重點放置在減少焦炭產(chǎn)率、提高液體產(chǎn)品產(chǎn)率、降低操作費用和減少裝置投資之上，劣質(zhì)重油的瀝青質(zhì)和殘?zhí)康暮亢芨撸谑褂媒够に囘M(jìn)行加工時會導(dǎo)致加熱爐生焦傾向升高，因此，除了減少焦炭產(chǎn)率、提高液體產(chǎn)品產(chǎn)率以外，還要使用科學(xué)的方法緩解加熱爐的結(jié)焦。

3.2 完善劣質(zhì)重油加工組合工藝

為了將劣質(zhì)重油資源最大限度的利用起來，需要不斷的完善劣質(zhì)重油加工組合工藝，如焦化+沸騰床加氫裂化技術(shù)、沸騰床加氫裂化技術(shù)+溶劑脫瀝青+瀝青氣化技術(shù)等。

3.3 擴大氫氣的來源

很多地區(qū)的劣質(zhì)重油都有著高氮、高硫、高金屬含量和高殘?zhí)康奶卣?，在轉(zhuǎn)化以及生產(chǎn)油品的過程中會消耗到大量的氫氣，使用焦化工藝在加工劣質(zhì)重油時會產(chǎn)生石油焦、應(yīng)用溶劑脫瀝青加工工藝會產(chǎn)生脫油瀝青，如果將其作為氣化工藝的原料，就能夠解決以上的弊端，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氫氣也可以為后續(xù)的加氫過程提供氫源。

3.4 發(fā)展懸浮床加氫裂化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化

在應(yīng)用延遲焦化技術(shù)加工劣質(zhì)重油時會出現(xiàn)大量的低價值焦炭，使用沸騰床加氫裂化技術(shù)加工劣質(zhì)重油的轉(zhuǎn)化率也不高。近些年來，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，懸浮窗加氫技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，該種技術(shù)能夠?qū)⒃显偷霓D(zhuǎn)化率全面的提升，幾乎可以將其完全轉(zhuǎn)化為餾分油。在未來階段下，發(fā)展懸浮床加氫裂化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能夠提升劣質(zhì)重油的轉(zhuǎn)化率。

4 結(jié)語

近年來，國際石油需求量逐年上升，而輕質(zhì)原油的量不斷減少，劣質(zhì)原油的開采比例不斷提升，超重原油硫、殘?zhí)?、氮、重金屬的含量偏高，這也對煉油企業(yè)的加工工藝提出了一定的挑戰(zhàn)，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展和原油儲備的需求，我國的煉油企業(yè)必須要不斷開發(fā)新技術(shù)，實現(xiàn)劣質(zhì)重油加工技術(shù)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】電廠煙氣；脫硫脫硝；環(huán)境問題

引言

在這個對環(huán)境保護(hù)日益重視的時期，對經(jīng)濟有效的脫硫脫硝技術(shù)的研究是當(dāng)今各電廠開展工作的重中之重，將發(fā)電過程中廢氣除塵、脫硫脫硝等過程，整合到一套工藝流程中，這樣不僅可以提高廢氣處理的效率，同時也可以降低成本與運營費用。

1 煙氣中硫與硝對環(huán)境污染與脫除的必要性

在當(dāng)今社會，人們面臨日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，其中一個主要問題就是對大氣的污染，大氣污染的主要污染源為我們?nèi)粘Ｉ钊紵禾克a(chǎn)生的氮氧化物與二氧化硫，現(xiàn)在大部分的燃煤來自于發(fā)電廠，煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫在氧氣的催化下變成三氧化硫，其溶于雨水進(jìn)而形成酸雨，酸雨對我們?nèi)粘Ｉ畹奈：O大，這些污染容易誘發(fā)呼吸道疾病，同時其產(chǎn)生的酸雨對城市建筑物與人體健康有著十分大的影響，我們自身也同時承受著污染帶來的嚴(yán)重后果，因此在電廠的日常生產(chǎn)中，一定要注重對燃煤廢氣的脫硫脫硝處理，保證廢氣經(jīng)過處理再排放，因為這不僅關(guān)乎我國污染的問題，也關(guān)系到我們每個人的切身利益，因此控制污染源就是要對燃煤產(chǎn)生的相關(guān)污染物進(jìn)行處理與控制，并積極開拓新技術(shù)，在改進(jìn)現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，積極研發(fā)新的脫硫脫硝工藝，從源頭上減少污染物的排放，這對我國的環(huán)境保護(hù)有著十足的重要性。

2 現(xiàn)階段脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

對于脫硫脫硝的研究是世界各國都不曾停止的一個課題，雖然我國已經(jīng)投入了相當(dāng)多的精力來進(jìn)行二氧化硫污染的控制，但是效果并不是十分明顯，其主要原因是我國電廠企業(yè)在發(fā)電過程中廢氣處理所使用的設(shè)備比較落后，轉(zhuǎn)化效率較低，大部分未能處理的廢氣仍被排放到了大氣中，因此我國脫硫技術(shù)還有長遠(yuǎn)的路要走，不僅在設(shè)備方面急需更新，同時也缺乏相關(guān)方面的專業(yè)人才，一些配加到電廠的脫硫脫硝設(shè)備并沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。當(dāng)今隨著科技的不斷發(fā)展，目前世界上有以下幾種脫硫脫硝工藝比較成熟。

2.1 聯(lián)合脫硫脫硝工藝

這種工藝是當(dāng)今諸多電廠所采用的脫硫脫硝的主要方法，因為之前的工藝大多可以將二氧化硫除去，同時一些催化劑可以對氮氧化物進(jìn)行處理，在實際過程中他們彼此間不會起干涉作用，因此對廢氣的處理效果還是可以接受的。聯(lián)合脫硫脫硝工藝就是采用高效的石灰石與石灰膏的混合物對發(fā)電廠廢氣中的二氧化硫進(jìn)行脫硫處理，同時通過還原劑對氮氧化物進(jìn)行預(yù)還原處理，兩種方法一種為干法，另一種為濕法，對污染物的吸收效率還是很卓越的，只是在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生一些結(jié)渣，對處理廢氣的設(shè)備有著一定的損耗。

2.2 同時脫硫脫硝工藝

同時脫硫脫硝工藝是將發(fā)電過程中所產(chǎn)生的廢氣通過不同的設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的流程處理，相比聯(lián)合脫硫脫硝工藝，這種方法所采用的設(shè)備占地面積較大，成本較高，同時操作流程也較為復(fù)雜，其包括兩個處理流程：其一是在煤燃燒的時候進(jìn)行脫硫與脫硝的反應(yīng)，另外一種是在煤燃燒后，對其產(chǎn)物進(jìn)行凈化處理，國內(nèi)外均對這兩種方法進(jìn)行相關(guān)的研究，現(xiàn)今比較成熟的有以下幾種：

（1）電子照射法。這是一項比較尖端的科技，它的主要處理方法是向廢氣中照射入一定量的電子束，這束電子中的能量可以將廢氣中的二氧化硫與氮氧化物催化轉(zhuǎn)化成硝酸銨與硫酸銨化合物，高能的離子可以對廢氣中的污染物進(jìn)行高速的氧化，通過這種手段的轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)速度較快，對于操作員的技術(shù)要求不高，而且這項技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在國內(nèi)的應(yīng)用較為廣泛，經(jīng)過催化后的氣體可以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，不會對大氣產(chǎn)生危害。

（2）脈沖電暈等離子法。這種方法與上文的電子照射法的原理基本相同，一般采用高壓電源放電產(chǎn)生脈沖電流，在這個過程中脈沖會放出大量的電子、離子等高能粒子，這些粒子與廢氣中的氧化物進(jìn)行碰撞反應(yīng)，可以催化反應(yīng)最后形成臭氧，這樣將大部分的廢氣轉(zhuǎn)化成無害的成分，然后這些粒子與氮氧化物發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而與水作用生成酸，酸在與其他的氨催化反應(yīng)生成最終的無害化合物，之后通過簡單地除塵處理就可以完成脫除有害雜質(zhì)的過程。這種方法可以同時將幾種有害成分同時除去，成本低廉、操作簡便，而且反應(yīng)程度較高，生成物可以二次利用，做到物質(zhì)的充分循環(huán)。

2.3 活性炭吸附工藝

活性炭是我們?nèi)粘Ｉ钪惺殖Ｒ姷囊环N異味吸附材料，在改善室內(nèi)環(huán)境，以及家裝甲醛的吸附上均有十分重要的作用。它具有這些功能主要是因為其內(nèi)部孔隙率較大而且吸附性能好，同時具有一定的催化性能，所以經(jīng)常用來作為吸附劑與催化劑，在廢氣的脫硫脫硝過程中也有較大的應(yīng)用。煙氣中的二氧化硫經(jīng)過活性炭的吸附與催化，能夠生產(chǎn)一種依附于活性炭的硫酸，之后進(jìn)入到分離裝置中進(jìn)行處理，活性炭繼續(xù)催化氮氧化物和氨氣，但是此時其僅僅作為催化劑進(jìn)行反應(yīng)，并不能對其進(jìn)行較為深層次的處理。采用活性炭工藝對脫硫脫硝的脫除率還是相當(dāng)可觀的，但是反應(yīng)過程要注意控制廢氣的流速與反應(yīng)速率，如果廢氣量過小，會導(dǎo)致活性炭的失效，從而降低了反應(yīng)的速率與效果。工藝流程如圖1。

1.文丘里洗滌器；2.吸附器；3.活性炭床；4.循環(huán)槽；5.浸沒燃燒器；

6.冷卻器；7.過濾器

圖1 活性炭吸附法煙氣脫硫工藝流程

3 脫硫脫硝技術(shù)未來的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)意識的覺醒，加之現(xiàn)階段煙氣的脫硫脫硝工藝還有一定的缺陷，所以未來的研究工作還是有著十分可觀的發(fā)展空間。在未來深層次的研究中，要對理論知識進(jìn)行相關(guān)的鞏固與加深，同時對一些較為成熟的理論要加以實驗研究，一旦取得更好的實驗結(jié)果，則要注重在實際中的應(yīng)用效果，并從工業(yè)生產(chǎn)中找到理論不足的地方加以彌補，同時加強相關(guān)從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)，對其上崗前一定要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，使其能夠獨立的操控相關(guān)煙氣處理設(shè)備，同時，在理論知識上對從業(yè)人員進(jìn)行培養(yǎng)，并鼓勵其在日常工作中積極發(fā)現(xiàn)問題，并提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，這樣才能促進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，這對于電廠未來工作的開展有著十分重要的作用；當(dāng)前主要的研究重點還是放在干法脫硫脫硝工藝上，技術(shù)研發(fā)已經(jīng)到了比較完善的程度，所以下階段可以著手在濕法工藝上多下功夫，同時在保證經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的前提下，減少一定量的發(fā)電站建設(shè)，這樣既可以減少環(huán)境所受的壓力，也會對于發(fā)電廠減排的負(fù)擔(dān)予以減輕，最后我們應(yīng)該從我國的實際情況出發(fā)，研發(fā)出一套適用于我國國情的脫硫脫硝手段，并在一定范圍內(nèi)加以推廣實施，以期改善我國的環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀。

4 結(jié)語

通過本論文的敘述分析，我們可以對當(dāng)前國內(nèi)電廠煙氣的處理方式有一個較為直觀的了解，這些技術(shù)在一定程度上可以減少煙氣對大氣的污染情況，但是，就目前而言其對污染物的治理力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，所以我們在未來的工作中要不斷的進(jìn)行該方面技術(shù)的拓展研發(fā)，對目前現(xiàn)有技術(shù)積極改善，同時研發(fā)可以從根源上治理煙氣污染的辦法，對電廠所排放的廢氣進(jìn)行徹底處理之后再排入大氣，將電廠對大氣的污染降到最低。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：雙堿法；煙氣脫硫；工藝；改進(jìn)；綜述

中圖分類號：X701.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2013）02014904

1引言

近年來，盡管干法和半干法煙氣脫硫技術(shù)及其應(yīng)用得到了較大的發(fā)展[1]，但濕法煙氣脫硫技術(shù)仍是目前世界上應(yīng)用最多，也是美國環(huán)保局尤為推崇的一項煙氣脫硫技術(shù)[2]。目前，濕法工藝中以濕式鈣法占統(tǒng)治地位，然而該技術(shù)在運行過程中存在著嚴(yán)重的設(shè)備結(jié)垢和堵塞問題[3]。針對上述問題，發(fā)展出了鈉-鈣雙堿法（簡稱“雙堿法”）[4～6]。雙堿法原則上有如下優(yōu)點。

（1）用氫氧化鈉脫硫，循環(huán)水基本上是氫氧化鈉的水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備的運行與保養(yǎng)。

（2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在吸收塔外，減少了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性，提高了運行的可靠性；同時可以用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔，從而大大減小了吸收塔的尺寸，降低了脫硫成本。

（3）鈉基吸收液吸收SO2速度快，故可用較小的液氣比，達(dá)到較高的脫硫效率，一般在90%以上。

（4）對脫硫除塵一體化技術(shù)而言，可提高石灰的利用率?；谏鲜鰞?yōu)點，雙堿法具有很好的應(yīng)用前景。但該技術(shù)的脫硫效果和運行的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高，同時也存在占地面積大、硫酸根累積導(dǎo)致鈉堿損失和系統(tǒng)結(jié)垢等問題。針對上述問題，近年來脫硫工作者在雙堿法運行參數(shù)的優(yōu)化和工藝改進(jìn)方面進(jìn)行了大量研究。

2化學(xué)原理

雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是將氫氧化鈉或碳酸鈉溶液（第一堿）直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中的SO2，脫硫產(chǎn)物為亞硫酸氫鈉和亞硫酸鈉。然后脫硫產(chǎn)物進(jìn)入再生池與石灰或石灰石（第二堿）反應(yīng)再生出氫氧化鈉，再生出的氫氧化鈉回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用[7]。各階段反應(yīng)方程式如下。

2.1吸收反應(yīng)

首先SO2溶解在水中并與水反應(yīng)生成亞硫酸，部分亞硫酸解離成H+、HSO3-及少量的SO32-離子。吸收液中的堿提供OH-離子，與H+離子反應(yīng)生成水而使H+離子減少。H+離子的減少促進(jìn)亞硫酸的解離和煙氣中SO2的物理溶解。

SO2 （g） SO2（aq）

SO2（aq） + H2O H+ + HSO3-

HSO3- H+ + SO32-

H+ + OH- H2O

起初堿過剩時，SO2與堿反應(yīng)生成亞硫酸鈉。

2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O

Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2

待至堿耗盡而繼續(xù)從煙氣中吸收SO2時，則生成亞硫酸氫鈉。

Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3

2.2再生反應(yīng)

2NaHSO3+CaCO3Na2SO3+CaSO3·1/2 H2O+CO2+1/2 H2O

2NaHSO3+Ca（OH）2Na2SO3+CaSO3·1/2 H2O+3/2H2O

Na2SO3+Ca（OH）2+1/2H2O2NaOH+CaSO3·1/2 H2O

再生后，NaOH溶液送回吸收系統(tǒng)使用，NaOH與吸收液中的NaHSO3反應(yīng)生成Na2SO3。

NaHSO3+ NaOH Na2SO3+H2O

由于Na2SO3比堿更易與SO2反應(yīng)，因而實際上是用Na2SO3和NaHSO3混合溶液洗滌吸收。

2.3氧化得到石膏

2CaSO3+O2+4H2O2CaSO4·2H2O

2.4副反應(yīng)

吸收液在循環(huán)過程中，不可避免地會發(fā)生副反應(yīng)，即少量亞硫酸鈉被煙氣中的O2氧化為硫酸鈉。

2Na2SO3+O22Na2SO4

硫酸鹽的累積會影響脫硫效率，必須將其從系統(tǒng)中不斷地脫除，這也會導(dǎo)致鈉堿的損失。

3工藝流程

來自鍋爐的煙氣經(jīng)過除塵器除塵后經(jīng)煙道從塔底進(jìn)入脫硫塔。煙氣中的SO2被從脫硫塔頂噴下的堿液充分吸收、反應(yīng)。洗滌后的凈煙氣經(jīng)過除霧器脫水、換熱器升溫后經(jīng)引風(fēng)機通過煙囪排入大氣。吸收液從吸收塔底泵入再生池，與加入的再生堿發(fā)生再生反應(yīng)。再生后的漿液進(jìn)入稠厚器，經(jīng)沉淀、澄清后，上清液進(jìn)入儲槽并加入補充堿，隨后一起進(jìn)入吸收塔循環(huán)使用；稠漿經(jīng)真空過濾機過濾洗滌，濾液并入儲槽，廢渣排出，如圖1所示。

1 吸收塔；2 再生池；3稠厚器；4真空過濾機；5 儲槽

圖1雙堿法工藝流程2013年2月綠色科技第2期

吳穎，等：雙堿法煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展環(huán)境與安全

4運行參數(shù)研究

雙堿法脫硫效果和運行的穩(wěn)定性受到多方面因素影響，如煙氣中SO2初始濃度、吸收液pH值、Na+濃度、液氣比等。

司芳[9]等人通過實驗結(jié)果分析認(rèn)為，在煙氣流量為76 m3/h、SO2濃度為800 mg/L、液氣比為3L/m3、氣溫為22℃的條件下，吸收劑的最佳Na+濃度為0.06 mol/L，pH值的最佳范圍為7～8左右。

余新明[10]采用纖維柵洗滌器對雙堿法煙氣脫硫工藝進(jìn)行了實驗研究。結(jié)果表明，煙氣脫硫效率隨洗滌器風(fēng)速的提高而提高，隨SO2初始濃度的增大而下降；吸收循環(huán)液pH值在9左右，Na+濃度在0.3 mol/L上下為宜，液氣比控制在0.75 L/m3左右較為經(jīng)濟合理。在此條件下，既能保證較高的煙氣脫硫效率，也能有效防止循環(huán)系統(tǒng)的堵塞。

潘朝群[11]等人進(jìn)行了雙堿法多級霧化超重力旋轉(zhuǎn)床煙氣脫硫研究。超重力場在離心力場下工作，與傳統(tǒng)的塔器相比有比相界面積大、傳質(zhì)系數(shù)高、脫硫效果好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。結(jié)果表明，再生液初始pH值、液氣比越高，則脫硫效率也越高。氣體中SO2的濃度較低，有利于脫硫效率的提高。綜合考慮脫硫效率和脫硫費用，較為適合的工藝條件為：吸收液初始pH值為12.6～13，液氣比為1.9～2.2 L/m3。

吳忠標(biāo)[12]等人以旋流板塔為脫硫塔，研究了雙堿法脫硫工藝。結(jié)果表明，吸收液初始pH值、液氣比和Na+濃度愈高，脫硫率愈高；進(jìn)口煙氣SO2的濃度愈高，脫硫率愈低。確定適宜運行參數(shù)為：吸收液初始pH值為7～8，液氣比為2～3L/m3，Na+約為0.05 mol/L。進(jìn)口煙氣SO2濃度約1000×10-6時，以上工藝條件下的脫硫率約為80%。鈉堿的損失量與實際的脫硫量密切相關(guān)，與操作條件（L/G、y0等） 無關(guān)。

為了在不影響脫硫效率的前提下防止系統(tǒng)結(jié)垢和堵塞，曹曉滿[13]等人針對系統(tǒng)運行各個階段的pH值進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，系統(tǒng)在一般情況下運行，Ca（OH）2漿池pH值為11左右，控制再生池pH值為6.8左右，既能提高吸收液的脫硫效率，又有助于減小塔進(jìn)口硫酸鈣的過飽和度，防止系統(tǒng)結(jié)垢堵塞。pH值為68時，脫硫效率已在80%以上，為了有效控制系統(tǒng)補充Na2CO3的量，運行時控制pH值為6.8～7最好。

上述研究中，各因素對脫硫效果的影響趨勢相似，但由于裝置設(shè)備和實驗條件的區(qū)別，具體結(jié)果不盡相同，在該工藝的推廣及工業(yè)應(yīng)用中可以根據(jù)具體情況有選擇地參考。

5工藝改進(jìn)研究

雙堿法脫硫工藝最早在美國和日本得到應(yīng)用。但應(yīng)用中仍存在各種問題，有待進(jìn)一步研究和改善。目前國內(nèi)主要有浙江大學(xué)的吳忠標(biāo)教授等人對此工藝的改進(jìn)進(jìn)行了研究。

5.1減少占地面積

與干法、半干法脫硫工藝相比，濕法脫硫工藝第一個不足就是占地面積大。吳忠標(biāo)[14]發(fā)明了一種濃堿雙堿法煙氣脫硫工藝，解決原有的稀堿雙堿法存在的再生池和澄清池占地面積過大的問題，同時提高了脫硫效率。

此發(fā)明采用的技術(shù)方案是提高原稀堿雙堿法吸收液中的鈉離子濃度，形成較高的鹽溶液，利用高濃度亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉緩沖溶液所具有的較大的緩沖能力來脫除煙氣中的二氧化硫，保證吸收塔進(jìn)出口的吸收液pH值變化不大。同時采用雙循環(huán)系統(tǒng)，即在稀堿雙堿法單循環(huán)的基礎(chǔ)上，增加了一個再生循環(huán)系統(tǒng)以取代原系統(tǒng)中的再生系統(tǒng)。

該專利所述進(jìn)入吸收器的吸收液pH值為6.0～9.0，鈉離子濃度為0.3～3.0 mol/L，液氣比為0.5～10.0 L/m3。進(jìn)入再生池的吸收液與塔底抽出的吸收液的回流比為3%～30%。再生池內(nèi)溶液pH值控制在9～14。澄清液的鈣離子濃度為10～1000 mg/L，煙氣脫硫效率可以達(dá)到98%。

濃堿雙堿法脫硫工藝可有效減少80%～95%的循環(huán)池和澄清池面積；高濃度的鹽溶液具有更高的脫硫效率，相同條件下比稀堿雙堿法可提高脫硫效率5%～20%，脫硫效率可達(dá)95%以上；若要達(dá)到相同的脫硫效率可降低液氣比，有效減少脫硫的運行費用。

5.2控制硫酸根的累積

由于煙氣中含氧量過高、氣液接觸充分、粉塵中雜質(zhì)溶出等原因，在實際運行中會有部分SO32-氧化為SO42-，失去對SO2的吸收能力，造成鈉鹽的損失，并會與再生液帶入的Ca2+生成硫酸鈣，累積后有可能造成脫硫器和管道結(jié)晶堵塞，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的能耗和穩(wěn)定運行。

5.2.1氧化反應(yīng)催化劑的去除

亞硫酸根向硫酸根的轉(zhuǎn)化是在重金屬離子的催化下進(jìn)行的，因此，控制重金屬離子的濃度有利于抑制硫酸根的生成。吳忠標(biāo)[15]利用可溶性殼聚糖在溶液中既有顆粒物絮凝又有重金屬捕集的特性，同時實現(xiàn)了粒度較小的顆粒物的沉淀分離和重金屬離子濃度的控制，達(dá)到吸收液再生和吸收劑氧化抑制的目的。

具體工藝流程為：脫硫后的吸收液首先進(jìn)入絮凝反應(yīng)器，與殼聚糖混合發(fā)生絮凝反應(yīng)，然后再進(jìn)入再生、沉淀過程。其中吸收液中殼聚糖的加入量應(yīng)確保其與脫硫后吸收液再生后產(chǎn)生的沉淀顆粒物之間質(zhì)量比在0.01以上，再生處理的pH值范圍為6.0～10.0。實例表明，吸收液中懸浮物的去除率可以達(dá)到99%，錳、鋅、鎘、鎳離子濃度分別控制在6.3mg/L、2.9mg/L、1.5mg/L、4.5mg/L以下。

5.2.2氧化反應(yīng)抑制劑的添加

張紹訓(xùn)[16]在其發(fā)明中使用了EDTA、有機胺、對苯二酚中的一種或幾種作為阻氧劑以抑制硫酸根的生成，用量為15×10-6～50×10-6。

吳忠標(biāo)[17]的實驗室研究表明，較低的pH值有利于抑制氧化反應(yīng)。此外，添加硫代硫酸鹽可以抑制硫酸根的生成，在沒有催化劑（Mn2+）的情況下添加量為4 （mmol Na2S2O3）/（mol Na2SO3），在有催化劑的情況下添加量為30 （mmol Na2S2O3）/（mol Na2SO3），抑制氧化率可以分別達(dá)到98%和85%左右。

5.2.3誘導(dǎo)結(jié)晶

吳忠標(biāo)[18]發(fā)明了一種濃漿雙堿法煙氣脫硫除塵誘導(dǎo)結(jié)晶循環(huán)利用工藝。此工藝主要是在再生槽前添加了一個結(jié)晶罐，并通過向罐內(nèi)添加一種或多種氧化物或鹽，從而誘導(dǎo)硫酸鈣形成二水合硫酸鈣結(jié)晶，以免其隨堿液循環(huán)進(jìn)入脫硫塔。

誘導(dǎo)結(jié)晶物質(zhì)的選擇遵循以下原則：①與二水合硫酸鈣晶形結(jié)構(gòu)相近似的氧化物或鹽；②與二水合硫酸鈣表面電荷狀態(tài)相近似的氧化物或鹽；③與二水合硫酸鈣結(jié)晶機理相近似的氧化物或鹽。該發(fā)明中選擇使用的氧化物或鹽有二氧化硅、氯化鈣、亞硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇等。根據(jù)不同情況使用其中一種或多種。

具體工藝為，脫硫液出脫硫塔后部分回流，部分進(jìn)入結(jié)晶罐中，在攪拌作用下加入晶種進(jìn)行石膏的誘導(dǎo)結(jié)晶，小部分誘導(dǎo)結(jié)晶后的漿液排入沉淀池分離出沉淀物，沉淀物排出，上清液進(jìn)入再生槽；大部分誘導(dǎo)結(jié)晶后的漿液直接進(jìn)入再生槽。再生槽內(nèi)加入石灰進(jìn)行再生反應(yīng)，再生后的脫硫液與補充堿通過循環(huán)泵進(jìn)入脫硫器循環(huán)使用。該發(fā)明脫硫效率最高可達(dá)99%。

5.3以廢治廢

在再生堿的選擇上，吳忠標(biāo)[19，20]從成本和資源角度考慮，開發(fā)出了一條以廢治廢、資源綜合利用的途徑。一是采用目前國內(nèi)許多大中型聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的大量電石渣，二是采用氨堿法制堿及紙漿造紙過程中產(chǎn)生的堿渣（白泥）。這樣既可以減少污染物的排放，同時也降低了煙氣脫硫運行成本。

電石渣的主要成分是氫氧化鈣，同時還含有碳酸鈣、氧化鈣以及少量的氧化硅、氧化鉛、磷、硫、碳、砷等雜質(zhì)及碳化鈣。白泥的主要成分是碳酸鈣，此外，白泥還含有苛化過程中過量加入的石灰、硅酸鈣、殘余氫氧化鈉以及由于纖維原料不同而會有不等的硫化鈉、鋁、鐵、鎂化合物等。與石灰相比，電石渣和白泥含有較多的還原性物質(zhì)，如碳化鈣、硫化鈉等，因此利用電石渣或白泥作為再生劑，其中的還原性物質(zhì)可以有效抑制亞硫酸鈉的氧化，從而保證雙堿法體系中活性鈉離子濃度。采用電石渣和白泥為再生堿，脫硫率最高分別可以達(dá)到95%和93%。

5.4多循環(huán)工藝

目前的雙堿法，吸收和再生反應(yīng)大都放在一個流量很大的統(tǒng)一循環(huán)系統(tǒng)中，造成脫硫液循環(huán)流量大，系統(tǒng)負(fù)荷大，運行成本高；系統(tǒng)平衡容易破壞，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定；再生反應(yīng)生成深沉物以及深沉物的分離都比較困難，進(jìn)入吸收塔的循環(huán)液中含有大量鈣離子，其在設(shè)備和管道中同樣會沉積、堵塞。為解決上述問題，開發(fā)出了多循環(huán)工藝。

施耀[21]開發(fā)了一種雙循環(huán)雙堿法濕式脫硫裝置。其特征在于將脫硫系統(tǒng)和再生系統(tǒng)各自形成循環(huán)，并在兩個系統(tǒng)間添加一個循環(huán)池為連接點，由循環(huán)泵連接循環(huán)池和脫硫塔上部，將脫硫液輸送到脫硫塔，當(dāng)循環(huán)池pH值低于一定值時，再生泵抽取一定量的脫硫液進(jìn)入到反應(yīng)池再生，根據(jù)循環(huán)池內(nèi)pH值條件，鈉堿泵定期從鈉堿池中抽取鈉堿補充到循環(huán)池。

李滔[22]的發(fā)明與施耀相似，其特征在于將吸收循環(huán)和再生循環(huán)分開，吸收循環(huán)中沒有鈣離子，避免了相關(guān)部件和設(shè)備結(jié)垢，同時縮短再生反應(yīng)的流程和沉淀所需的容積。該發(fā)明如圖2，主要有如下幾個過程：煙氣中的二氧化硫在吸收塔內(nèi)被碳酸鈉溶液吸收，生成的硫酸鈉溶液進(jìn)入吸收循環(huán)池；吸收循環(huán)池中的一部分硫酸鈉溶液泵入再生反應(yīng)裝置，與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀和碳酸鈉溶液；再生后的碳酸鈉溶液進(jìn)入吸收循環(huán)池和剩下的溶液一起通過泵進(jìn)入吸收塔循環(huán)使用。

圖2雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)

張紹訓(xùn)[16]開發(fā)了一種多重循環(huán)穩(wěn)定雙堿法煙氣脫硫工藝，其特征在于：包括脫硫吸收液內(nèi)部循環(huán)、脫硫吸收液外部循環(huán)、脫硫渣內(nèi)部循環(huán)、脫硫劑內(nèi)部循環(huán)、脫硫渣外部循環(huán)等多重循環(huán)系統(tǒng)。

該發(fā)明采用石灰石和石灰兩種鈣堿，可以減少30%石灰的用量；阻氧劑的加入避免了循環(huán)液中亞硫酸鈉溶液的氧化，大大減少了需要補充的鈉堿用量；脫硫渣回流使用，延長了石灰的反應(yīng)時間，提高了石灰的利用率；運行費用是常規(guī)雙堿法的50%；脫硫效率高達(dá)99%，吸收塔內(nèi)不會結(jié)垢和堵塞，設(shè)備運行可用率高達(dá)98%。

6結(jié)語

雙堿法煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、操作方便、廢渣可綜合利用等優(yōu)點，但同時也存在占地面積大、硫酸根累積導(dǎo)致鈉堿損失和系統(tǒng)結(jié)垢等問題。多年來，脫硫工作者不僅對影響脫硫效果的諸多因素進(jìn)行了研究，在工藝和設(shè)備方面也做了各種改進(jìn)工作，其中以廢治廢、資源綜合利用工藝，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益，將成為雙堿法煙氣脫硫技術(shù)未來的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：脫硫塔　雙入口　有限元　強度

中圖分類號：X701

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）003-098-03c1 引言

石灰/石灰石一石膏濕法脫硫是脫硫行業(yè)的主流工藝，其關(guān)鍵部件是脫硫塔，傳統(tǒng)脫硫吸收塔多采用單入口結(jié)構(gòu)。單入口吸收塔煙道布置工藝的缺點是經(jīng)過的彎頭較多，局部阻力較大，帶來較高的壓降和能耗，同時占地面積和消耗的鋼材也多。與之相比，濕法煙氣脫硫的雙入口吸收塔煙道布置方案成本與單入口塔煙道布置方案相當(dāng)，但卻減少了占地面積，同時也減少了彎頭，降低了煙道的總壓降，節(jié)省運行能耗可提高脫硫效率，雙入口吸收塔還消除了入口處固體沉積的現(xiàn)象，有利于脫硫系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，流場均勻度也好于傳統(tǒng)吸收塔。雙入口吸收是一種更為優(yōu)越的濕法煙氣脫硫方案。本文利用ANSYS對單入口脫硫塔和雙入口脫硫塔在多種工況下進(jìn)行強度分析，比較了雙入口脫硫塔和單入口脫硫塔在受力方面的差異。

2 設(shè)計參數(shù)

吸收塔主要由%O12000?6mm的下部筒體、%O12000/%O11000?4mm的過渡段、%O11000?2mm的筒體和%O11000/%O5500?0mm的頂部筒體組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。高度為21.13m、23.63m、26.13m、28.63m設(shè)置四層噴淋層，30.395m、32.395m處設(shè)置兩級除霧器。單入口結(jié)構(gòu)和雙入口結(jié)構(gòu)的煙氣進(jìn)口的總截面積相等。

相關(guān)設(shè)計參數(shù)如表1所示。3 單元類型

塔體部分采用殼單元shell181，塔內(nèi)附件(噴淋裝置、除霧器)用質(zhì)量單元 mass21耦合在相應(yīng)位置塔體截面的各節(jié)點上，塔體未考慮加強結(jié)構(gòu)。

4 載荷與邊界條件

塔體底部全約束，在塔體受內(nèi)壓作用時，對煙氣進(jìn)口和出口外端施加平衡分布力P1及P2（N/m）。

式中P為煙道氣壓力（Pa），Li和Hi為煙道氣進(jìn)口和出口的長與寬（m），i取1，2。

本設(shè)備主要考慮的載荷為設(shè)備自重、設(shè)備底部液體靜壓力、內(nèi)壓、風(fēng)壓、地震載荷。

自重的處理是通過施加重力加速度g，并定義材料的密度來實現(xiàn)的。除霧器和噴淋層重量利用剛性區(qū)域設(shè)置平均作用于設(shè)備相應(yīng)節(jié)點，質(zhì)量分布見表2。液柱靜壓力以梯度面載荷的形式施加在相應(yīng)位置，設(shè)備的操作壓力即內(nèi)壓按面載荷作用于筒體表面。

式中wk為風(fēng)壓，

%[z為高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，取%[z=1

%es為風(fēng)載荷體形系數(shù)，取%es=1

%ez為風(fēng)壓高度變化系數(shù)

w0為基本風(fēng)壓

風(fēng)載荷根據(jù)設(shè)備分段情況,將不同高度的風(fēng)壓按面載荷施加到設(shè)備對應(yīng)段的迎風(fēng)面上。具體值參見表3。

式中wk為風(fēng)壓，

%[z為高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，取%[z=1

%es為風(fēng)載荷體形系數(shù)，取%es=1

%ez為風(fēng)壓高度變化系數(shù)

w0為基本風(fēng)壓

風(fēng)載荷根據(jù)設(shè)備分段情況,將不同高度的風(fēng)壓按面載荷施加到設(shè)備對應(yīng)段的迎風(fēng)面上。具體值參見表3。

對兩種脫硫塔進(jìn)行分析比較分為4種工況：(1)只考慮內(nèi)壓；(2)內(nèi)壓、塔自重、液體靜壓力；(3)內(nèi)壓、塔自重、液體靜壓力、風(fēng)壓；(4)塔自重、液體靜壓力、內(nèi)壓、地震、0.25 倍風(fēng)壓。

四種工況下各段的應(yīng)力強度最大值見表4所示。

經(jīng)過對比可以發(fā)現(xiàn)同等工況下，雙入口結(jié)構(gòu)在%O12000/%O11000?4塔段，即入口處的最大應(yīng)力強度值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單入口結(jié)構(gòu)，最大應(yīng)力強度值都是出現(xiàn)在入口下表面與筒體連接處的中間位置上，應(yīng)力集中區(qū)主要分布在接管的外端的四個角點以及入口靠近筒體的部位。%O11000/%O5500?0塔段，即出口處的最大應(yīng)力強度值相等，也是整個塔體最大的應(yīng)力強度值的分布區(qū)域，分析是由于該處存在較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，造成該處應(yīng)力強度值偏大；%O12000?6的底部塔段，雙入口結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力強度值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的單入口結(jié)構(gòu)，單入口結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在該段底部，是由于該處受到了較大的彎矩作用，雙入口結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在該段的頂部，應(yīng)該是由于雙入口結(jié)構(gòu)新增開孔位置導(dǎo)致塔體受力不同于單入口結(jié)構(gòu)導(dǎo)致；%O11000?2塔段的最大應(yīng)力強度值較為接近，沒有給出該處的局部云圖。分析認(rèn)為：雙入口結(jié)構(gòu)將大開孔轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小開孔，對塔體強度的削弱作用相對減小，導(dǎo)致入口處和離入口處較近的塔體底端和應(yīng)力強度減小，同時由于開孔位置不同導(dǎo)致的受力的差異也引起了底部最大應(yīng)力點位置的不同。對于離入口段較遠(yuǎn)的%O11000?2塔段以及頂部的%O11000/%O5500?0塔段，隨著距離的增加，影響作用減弱，導(dǎo)致該處應(yīng)力較為接近。

6 結(jié)論

綜上可以看出雙入口結(jié)構(gòu)在受力方面要優(yōu)越于同等開孔截面積的單入口結(jié)構(gòu)，尤其是對入口段和塔體底部的應(yīng)力強度的減小作用較為明顯，為雙人口結(jié)構(gòu)在受力方面的優(yōu)越性提供參考，有利于該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。

(項目資助：上海理工大學(xué)Zwick/Roell大學(xué)生創(chuàng)新基金和上海市大學(xué)生創(chuàng)新基金。)

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篇7

關(guān)鍵詞：圓筒形薄殼結(jié)構(gòu)；脫硫塔；豎向應(yīng)力；屈曲失穩(wěn)；有限元軟件 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TQ053 文章編號：1009-2374（2015）05-0074-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0369

脫硫塔是煙氣脫硫工藝的主體結(jié)構(gòu)，為自立式大型薄殼結(jié)構(gòu)。脫硫塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時承受自重、液體壓力、風(fēng)荷載、地震荷載、操作壓力等荷載作用，因此塔體的強度和穩(wěn)定性計算十分復(fù)雜?？紤]到薄殼結(jié)構(gòu)容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)，脫硫塔的屈曲失穩(wěn)控制標(biāo)準(zhǔn)也沒有規(guī)范可以依據(jù)，有必要對脫硫塔的屈曲失穩(wěn)原因及控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。本文以某鋼廠擬新建的碳鋼脫硫塔為研究對象，采用sap2000有限元軟件對脫硫塔進(jìn)行了數(shù)值模擬計算，分析了脫硫塔屈曲失穩(wěn)的原因，總結(jié)了屈曲失穩(wěn)控制的標(biāo)準(zhǔn)，為類似結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)控制提供

參考。

1 分析模型

本工程為某鋼廠煙氣脫硫工程碳鋼脫硫塔（圖1），塔高42.340m，0.000～40.300m范圍內(nèi)為筒體，內(nèi)徑15.000m，40.300～42.340m范圍內(nèi)為穹頂。塔壁分別在高度12.750m及38.150m處有開口，12.750m處開口的投影尺寸為10.000m（寬）×4.500m（高），38.150m處開口的投影尺寸為12.000m（寬）×3.500m（高），兩處開口四周設(shè)200×200×10箱型截面豎向加強構(gòu)件及300×200×10箱型截面環(huán)梁，在脫硫塔內(nèi)部的16.750m、20.250m、22.750m、25.200m、27.700m、29.900m、31.900m、33.900m設(shè)有工藝層，各層等效荷載依次為：2.547kN/m2、1.132kN/m2、1.132kN/m2、5.659kN/m2、1.132kN/m2、1.415kN/m2、1.415kN/m2、1.415kN/m2，塔下部0.000～9.000m范圍內(nèi)盛有重度為12.6kN/m3的溶液。

脫硫塔塔身各段長度及壁厚見表1，主要設(shè)計參數(shù)見表2。脫硫塔穹頂恒載按0.7kN/m2，活載按0.5kN/m2。

圖1 脫硫塔立面圖

表1 塔身各段長度及壁厚

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第七節(jié)

長度（m） 0.0～

3.0 3.0～

6.0 6.0～

10.5 10.5～

16.5 16.5～

31.0 31.0～

36.0 36.0～

40.3

壁厚（mm） 22 20 18 16 14 12 10

表2 主要設(shè)計參數(shù)

設(shè)計

壓力 設(shè)計

溫度 介質(zhì) 基本

風(fēng)壓 地震

烈度 地震

分組 場地

類別

2.5kPa 50℃～

130℃ 含硫

煙氣 0.35kN/m2 7度 第一組 Ⅱ

2 特征值屈曲分析

特征值屈曲分析的控制方程：

（1）

式中：

――彈性剛度矩陣

――荷載向量作用下的幾何剛度矩陣

――特征值對角矩陣，即屈曲因子

――對應(yīng)的特征向量矩陣，即屈曲模態(tài)

與式（1）對應(yīng)的特征方程：

（2）

特征值屈曲分析按以下3種工況：1.0恒載+1.0活載+1.0靜液壓力（工況一）；1.0恒載+1.0活載+0.6風(fēng)壓+1.0靜液壓力（工況二）；1.0恒載+0.7活載+0.6風(fēng)壓+1.0動液壓力+1.0地震荷載（工況三）。脫硫塔內(nèi)壓很小，強度和穩(wěn)定性計算時可以忽略不計。

脫硫塔在上述荷載工況作用下，主要有兩種屈曲失穩(wěn)破壞方式：（1）塔壁開口處的屈曲失穩(wěn)――主要是因為塔壁殼體開矩形口后，殼體強度和剛度受到很大削弱；塔壁開口上部存在荷重較大的工藝層。（2）塔壁底部的“象足”屈曲失穩(wěn)――主要是由動液壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力和塔壁的軸向應(yīng)力共同作用引起。

塔壁開口處的失穩(wěn)，可以通過在開口的四周設(shè)豎向加強構(gòu)件及環(huán)梁，在開口位置增加支撐立柱，來對塔壁開口進(jìn)行補強，從而避免塔壁開口處的失穩(wěn)破壞。因此，脫硫塔塔身的破壞形態(tài)主要表現(xiàn)為塔壁下部出現(xiàn)象足。塔壁軸向壓應(yīng)力主要由以下部分組成：塔壁自重產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力、塔頂恒、活荷載產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力、各工藝層荷重產(chǎn)生的軸向壓應(yīng)力以及地震彎矩引起的軸向壓應(yīng)力。因此，防止碳鋼脫硫塔發(fā)生軸壓失穩(wěn)破壞的重點是控制塔壁下部的軸向壓應(yīng)力。

3 《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中對“象足”屈曲的控制以及中日美三國控制參數(shù)的對比

《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中地震等荷載作用下罐壁底部產(chǎn)生的最大軸向壓應(yīng)力應(yīng)按下式

計算：

（3）

式中：

――罐壁底部的最大軸向壓應(yīng)力（MPa）

――豎向地震影響系數(shù)（7度及8度地震區(qū)

；9度地震區(qū)）

――罐壁底部垂直荷載（MN）

――罐壁橫截面積（m2），

――翹離影響系數(shù)，

――底圈罐壁的斷面系數(shù)（m3），

《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中罐壁許用臨界應(yīng)力計算公式：

（4）

式中：

――罐壁許用臨界應(yīng)力（MPa）

――設(shè)計溫度下罐壁材料的彈性模量（MPa）

――底層罐壁有效厚度（m），即底層罐壁的名義厚度減去腐蝕裕量與鋼板負(fù)公差之和

《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中罐壁軸向應(yīng)力校核應(yīng)滿足下式要求：

（5）

日本規(guī)范中罐壁許用臨界應(yīng)力折算計算公式：

（6）

美國規(guī)范中罐壁許用臨界應(yīng)力折算計算公式：

（7）

對比三國規(guī)范，我國的油罐設(shè)計規(guī)范對屈曲控制的安全裕度最高，美國的油罐設(shè)計規(guī)范對屈曲控制的安全裕度最小。雖然脫硫塔也屬于薄殼類儲罐結(jié)構(gòu)，但是脫硫塔在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上又不同于儲油罐，而且受力較儲油罐復(fù)雜，因此，對脫硫塔的屈曲失穩(wěn)不能完全按照我國儲油罐的設(shè)計規(guī)范來控制。

4 三種組合下脫硫塔的有限元屈曲計算分析

本模型采用通用結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件SAP2000建模計算。脫硫塔屬薄殼碳鋼結(jié)構(gòu)，塔身設(shè)有環(huán)向加固肋，開口處還設(shè)有豎向加固肋?？紤]到脫硫塔采用的是樁筏基礎(chǔ)，塔底與基礎(chǔ)采用的是螺栓連接，碳鋼塔底采用殼單元模擬底面，同時，板底設(shè)置剛度為200000kN/m3的拉壓彈簧來模擬塔底板與筏板的結(jié)合。

圖2 有限元整體模型圖

對于薄殼結(jié)構(gòu)，局部風(fēng)壓的影響遠(yuǎn)大于整體風(fēng)壓的影響。模型利用SAP2000提供的API方法，參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）局部風(fēng)壓的計算方法對脫硫塔施加局部風(fēng)壓，施加風(fēng)壓后的受荷等值線圖見圖3。塔內(nèi)溶液按節(jié)點樣式的方法以活載的形式施加在塔壁上。由于塔內(nèi)內(nèi)壓偏小，在塔壁的屈曲失穩(wěn)計算中忽略了內(nèi)壓對塔壁屈曲失穩(wěn)造成的影響。

圖3 靜水水壓等值線圖和局部風(fēng)荷載等值線圖

圖4 工況1作用下塔壁失穩(wěn)及失穩(wěn)時塔壁豎向應(yīng)力圖

圖5 工況2作用下塔壁失穩(wěn)及失穩(wěn)時塔壁豎向應(yīng)力圖

圖6 工況3作用下塔壁失穩(wěn)及失穩(wěn)時塔壁豎向應(yīng)力圖

按照中國規(guī)范，根據(jù)式（4），直徑15m、厚度18mm碳鋼薄殼結(jié)構(gòu)的屈曲臨界穩(wěn)定應(yīng)力為37MPa；按照日本規(guī)范，根據(jù)式（6），直徑15m、厚度18mm碳鋼薄殼結(jié)構(gòu)的屈曲臨界穩(wěn)定應(yīng)力為81.6MPa；按照美國規(guī)范，根據(jù)式（6），直徑15m，厚度18mm碳鋼薄殼結(jié)構(gòu)的屈曲臨界穩(wěn)定應(yīng)力為102.1MPa。從軟件計算結(jié)果看（圖4～圖6），工況1作用下塔壁屈曲失穩(wěn)的豎向應(yīng)力接近70MPa；工況2作用下塔壁屈曲失穩(wěn)的豎向應(yīng)力接近60MPa；工況3作用下塔壁屈曲失穩(wěn)的豎向應(yīng)力接近80MPa。對比三國規(guī)范的計算結(jié)果，塔的屈曲失穩(wěn)的應(yīng)力更接近日本規(guī)范的計算結(jié)果。

實際情況中，塔內(nèi)上部存在填料層、噴淋層、除霧層等，且荷重較大，各層荷重及塔身自重是通過塔壁往下傳遞，因此會塔壁下部豎向應(yīng)力較大；同時，塔身下部盛裝有9m深的溶液，對塔壁下部形成較大環(huán)向應(yīng)力，因此，失穩(wěn)時的塔壁同時存在較大的環(huán)向應(yīng)力和豎向壓應(yīng)力。特別是在風(fēng)荷載、地震作用、動液壓力等水平荷載作用下，塔壁下部會產(chǎn)生彎曲變形，進(jìn)一步降低了塔體軸向的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

（1）碳鋼脫硫塔屬于薄殼類結(jié)構(gòu)，其受力比較復(fù)雜，在地震、風(fēng)荷載、動液壓力等水平荷載作用下，容易發(fā)生塔底的象足屈曲失穩(wěn)；（2）《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》（GB 50341-2003）是針對儲油罐的設(shè)計規(guī)范，碳鋼脫硫塔和儲油罐雖然都屬于薄殼結(jié)構(gòu)，但是碳鋼脫硫塔在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上又不同于儲油罐，而且受力較儲油罐復(fù)雜，個人覺得不能按照控制儲油罐屈曲失穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)來控制碳鋼脫硫塔的屈曲失穩(wěn)；（3）對比中、日、美三國規(guī)范對控制儲油罐屈曲失穩(wěn)的計算取值，結(jié)合工程實例計算的脫硫塔屈曲失穩(wěn)計算分析，在滿足安全和經(jīng)濟性的前提下，控制碳鋼脫硫塔的屈曲失穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)更適合參照日本規(guī)范對控制儲油罐屈曲失穩(wěn)的計算取值。

參考文獻(xiàn)

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篇8

系統(tǒng)邏輯設(shè)計

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)采集L1基礎(chǔ)自動化的現(xiàn)場實績數(shù)據(jù)等信息，在進(jìn)行相關(guān)的處理并顯示在L2畫面上后，便于指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)和執(zhí)行相應(yīng)的操作，同時將現(xiàn)場的狀態(tài)信息和實績數(shù)據(jù)發(fā)送給L3生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖見圖1。圖1脫硫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D見圖2。

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

1生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)采集與存儲

1．1利用SIMATICNET連接PLC。該脫硫過程控制系統(tǒng)是基于工業(yè)以太網(wǎng)和脫硫現(xiàn)場設(shè)備對應(yīng)的PLC相連。現(xiàn)場的PLC選用的是SIEMENS公司的S7－300，因此在應(yīng)用層，系統(tǒng)利用SIEMENS公司的SIMATICNET軟件實現(xiàn)二級過程控制服務(wù)器與PLC之間的通訊。利用OPC技術(shù)建立OPC服務(wù)器，OPC服務(wù)器向下對現(xiàn)場設(shè)備采集數(shù)據(jù)，向上與OPC客戶端完成數(shù)據(jù)傳輸，OPC服務(wù)器封裝了現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動程序，客戶應(yīng)用程序看到的只是OPC服務(wù)器提供的統(tǒng)一接口，而不必關(guān)心現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動程序，應(yīng)用程序只要符合OPC接口規(guī)范，就可以和OPC服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換［1］。OPC客戶端與服務(wù)器的關(guān)系圖見圖3。圖3OPC客戶/服務(wù)器關(guān)系圖2．2RSSql連接L2數(shù)據(jù)庫。RSSql是由Rockwell開發(fā)研制的專業(yè)數(shù)據(jù)交割工具，它基于Windows，主要完成L1控制系統(tǒng)和L2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間提供雙向連接的工業(yè)數(shù)據(jù)事務(wù)管理系統(tǒng)，見圖4，RSSql連接SIMATICNET提供的OPCServer連接，并通過OCI連接L2的Oracle數(shù)據(jù)庫。通過定義被采集的數(shù)據(jù)點以及數(shù)據(jù)目標(biāo)，將需要的輸入和輸出與數(shù)據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行綁定，使控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與L2數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)起來。通過設(shè)定RSSql提供的觸發(fā)事務(wù)管理的方式，調(diào)用相應(yīng)存儲過程，完成對現(xiàn)場實績數(shù)據(jù)的采集，以及數(shù)據(jù)邏輯處理和存儲等。圖4L1控制系統(tǒng)與L2數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)事務(wù)管理關(guān)系圖

2脫硫模型

脫硫模型是根據(jù)脫硫工藝知識，主要是基于鎂粉和石灰的脫硫機理，統(tǒng)計分析實際的生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，并結(jié)合鐵水初始成分和目標(biāo)硫等數(shù)據(jù)，對各鋼種的脫硫過程所需消耗的鎂粉和石灰消耗量進(jìn)行預(yù)先的數(shù)學(xué)推理，以指導(dǎo)現(xiàn)場操作人員的脫硫操作。脫硫模型數(shù)據(jù)主要來源于兩方面，一方面是接受L3下發(fā)的當(dāng)前冶煉鋼種的制造標(biāo)準(zhǔn)，主要是脫硫目標(biāo)硫，另一方面讀取數(shù)據(jù)庫中存儲的鐵水初始成分，主要是鐵水倒罐后的鐵水硫含量和鐵水重等。當(dāng)鐵水包進(jìn)站事件發(fā)生時，脫硫L2過程控制系統(tǒng)利用管道向模型進(jìn)程發(fā)送啟動信號，通知模型啟動進(jìn)行計算并將計算結(jié)果存儲到本地數(shù)據(jù)庫中，模型的計算結(jié)果經(jīng)現(xiàn)場操作人員確認(rèn)后，下裝到PLC進(jìn)行脫硫噴吹控制。脫硫模型處理過程流程圖見圖5。

生產(chǎn)實績上傳

L2數(shù)據(jù)庫與L3數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳送過程見圖6，主要是利用Oracle數(shù)據(jù)庫自身提供的DBLink傳輸技術(shù)。從現(xiàn)場采集的生產(chǎn)實績等需要上傳L3的數(shù)據(jù)存儲在本地相應(yīng)的接口表中，利用觸發(fā)器機制，在PTR表中插入未處理標(biāo)志的記錄，通過循環(huán)掃描PTR表，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)利用DBLink技術(shù)寫入到數(shù)據(jù)交換服務(wù)器相應(yīng)的發(fā)送接口表中，再通過數(shù)據(jù)交換平成生產(chǎn)實績等數(shù)據(jù)向L3的上傳。該技術(shù)用于異地數(shù)據(jù)庫的連接，傳輸安全性高，傳輸效率高，使用方便，不易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。圖6L2與L3之間的數(shù)據(jù)傳送過程圖4．4數(shù)據(jù)歸檔和備份基于系統(tǒng)架構(gòu)及現(xiàn)場實際需求方面的考慮，脫硫過程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份技術(shù)采用了冷備份加定期邏輯備份的方式進(jìn)行備份，考慮到數(shù)據(jù)庫壓力，對關(guān)鍵周期數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中建立相應(yīng)表，通過DBLINK方式和計劃任務(wù)執(zhí)行周期復(fù)制的方式，實施定期歸檔和刪除數(shù)據(jù)。

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關(guān)鍵詞：生物技術(shù)石油化工應(yīng)用

中圖分類號：F406文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一生物技術(shù)與石油化工

生物技術(shù)又稱生物工程，是在古老的微生物發(fā)酵工藝學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興綜合學(xué)科，它很早就與石油關(guān)系密切。

早在20世紀(jì)20年代，石油工作者就提出將微生物用于石油回收。50年代生物技術(shù)逐漸由石油向石油化工領(lǐng)域延伸，許多化工產(chǎn)品的生物生產(chǎn)技術(shù)和工藝相繼出現(xiàn)。60年代，石油微生物學(xué)興起，以石油為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工業(yè)化成為可能。70年代，生物分子生物學(xué)的突破，出現(xiàn)了生物催化劑固定化技術(shù)，與此同時，美國、歐洲及原蘇聯(lián)等都先后進(jìn)行了微生物采油應(yīng)用研究和實施。80年代，DNA重組技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)的崛起，生物化學(xué)反應(yīng)工程應(yīng)運而生，為人們在石油化工領(lǐng)域開發(fā)精細(xì)化工產(chǎn)品提供了重要手段和工具。90年代，節(jié)能與環(huán)保成為人們關(guān)注的兩大課題，能源與資源的合理利用，使得生物技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用更加活躍。

面對21世紀(jì)石油與石油化工技術(shù)的挑戰(zhàn)，清潔過程的開發(fā)，“綠色化學(xué)”產(chǎn)品的生產(chǎn)，生物脫硫技術(shù)正引起人們極大的關(guān)注。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，溫和條件的合成反應(yīng)將會繼續(xù)受到重視，生物催化劑將大力推廣，生物能源的替代，具有光、聲、電、磁等高性能生物化工材料的應(yīng)用，都將為石油化工技術(shù)注入新的活力，新的生物石油化工技術(shù)必將興起。

二生物技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用

1生物技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用

隨著微生物培養(yǎng)技術(shù)及菌種數(shù)測定方法的不斷改進(jìn)，利用微生物勘探石油的技術(shù)得到迅速發(fā)展。根據(jù)直接探測油氣的有關(guān)理論，地下烴類的向上滲透使地表和地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生了變化。從生物圈角度來看，無論是根植于地下較高等植物，或是散布于其間的低等生物，都會發(fā)生變異，用現(xiàn)代生物分析檢測手段(如微生物微量元素分析、毒素分析、DNA的PCR擴增技術(shù)檢測)檢測這種變異，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理，就可能達(dá)到預(yù)測油氣藏的目的?，F(xiàn)代石油工業(yè)根據(jù)石油的生物標(biāo)志特征可以研究判斷石油的生成相和油源。我國石油工作者就是利用生物標(biāo)志特征判斷出柴達(dá)木盆地西部剖面油砂和瀝青的前身原油是成熟原油，它具有水體相對較深的湖相有機質(zhì)形態(tài)，其源巖應(yīng)該是侏羅系的。隨著生物技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域應(yīng)用的拓寬與深化，生物與石油相關(guān)規(guī)律的研究將會取得更大的成果，有可能在深山密林、深海谷底、冰川、南北極等尚未開發(fā)的環(huán)境區(qū)域，探測到更多的油氣礦藏，大大提高石油的儲采比，增加石油儲備。

2生物技術(shù)在石油開采中的應(yīng)用

生物技術(shù)特別是微生物采油技術(shù)，已經(jīng)引起石油工程技術(shù)人員的空前關(guān)注，目前在國內(nèi)外開展的微生物采油先導(dǎo)性礦物試驗已初見成效。利用微生物提高原油的采收率技術(shù)(Microbial Enhanced Oil Recovery簡稱MEOR)來開發(fā)我國豐富的資源，已成為生物技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向之一。微生物采油就是利用微生物代謝產(chǎn)生的聚合物、表面活性劑、二氧化碳及有機溶劑等物質(zhì)進(jìn)行有效的驅(qū)油。微生物采油技術(shù)與其它采油技術(shù)相比，具有適應(yīng)范圍廣、工藝簡單、投資少、見效快、無污染等特點，是目前開采油藏中剩余油和利用枯竭油藏最好的廉價方法，并且更符合環(huán)保要求。微生物采油技術(shù)起源于美國，發(fā)展至今已成為國內(nèi)外發(fā)展迅速的一項提高原油采收率的技術(shù)，也是二十一世紀(jì)的一項高新生物技術(shù)。

其經(jīng)歷了：1930年～1965年的起步與探索，1965年～1980年的迅速發(fā)展，1980年～1990年的深入研究和礦場應(yīng)用見效，1990年至今的現(xiàn)代微生物采油技術(shù)的發(fā)展等四個階段?，F(xiàn)代微生物采油技術(shù)的發(fā)展階段主要是現(xiàn)代生物技術(shù)在微生物采油上的應(yīng)用階段。美國應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)重組微生物菌體，構(gòu)建基因工程菌，使微生物菌種具有較高的性能，大大促進(jìn)和發(fā)展了生物技術(shù)在微生物采油中的應(yīng)用?，F(xiàn)代生物技術(shù)，特別是分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使采油微生物研究已經(jīng)進(jìn)入了分子水平。分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對微生物采油機理的研究產(chǎn)生了很大影響。PCR(Polymerase Chain Reaction)技術(shù)、DNA芯片技術(shù)等是研究微生物群落新穎的分子生物學(xué)工具。一1PCR與DNA芯片技術(shù)結(jié)合，可以對微生物采油菌種的油藏適應(yīng)性、地下運移能力、增殖和增采能力進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的認(rèn)證，可以對油田地層中存在的微生物群落進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并以此對具有微生物采油作用的菌加以利用，對有害菌進(jìn)行有效防治，進(jìn)而研究微生物的驅(qū)油增產(chǎn)機理，為調(diào)整各項技術(shù)工藝，優(yōu)化方案設(shè)計和把握實驗進(jìn)程提供可靠依據(jù)。微生物提高原油采收率的真正成功或突破的關(guān)鍵在于“超級菌”的組建，因此，構(gòu)建目的基因，培養(yǎng)較強競爭力的基因工程菌(Gene Engineering Microbe，簡稱GEM)是現(xiàn)代微生物采油技術(shù)的主要目標(biāo)之一。利用基因工程，可針對性地培養(yǎng)有利菌株，拓寬微生物采油的菌種資源。

3生物技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用

① 微生物氧化烴類生產(chǎn)有機酸

微生物氧化烴類生產(chǎn)有機酸主要有二羧酸和一元酸。二羧酸主要有已二酸和癸二酸。一元酸主要有檸檬酸、琥珀酸。此外烷烴經(jīng)氧化還可生產(chǎn)谷氨酸、富馬酸、水楊酸等。

a. 酶催化丙烯腈生產(chǎn)丙烯酰胺

丙烯酰胺大部分以40％～50％的水溶液銷售，低溫下會析出胺的結(jié)晶。常規(guī)生產(chǎn)丙烯酰胺有硫酸水和法和銅催化水和法兩種，前者工藝過程復(fù)雜，后者因反應(yīng)中會生成加成反應(yīng)而含有少量加成反應(yīng)物。用酶催化丙烯腈生產(chǎn)丙烯酰胺，是將丙烯腈、原料水與固定化生物催化劑一起進(jìn)行水和反應(yīng)，反應(yīng)后分離出廢生物催化劑。得到產(chǎn)品丙烯酰胺。酶催化丙烯腈生產(chǎn)丙烯酰胺，產(chǎn)品純度高，選擇性好，丙烯腈轉(zhuǎn)化率達(dá)99．9％以上。

70年代，日本日東化學(xué)公司使用Rhodococ—cus SP．N一774生物酶，經(jīng)十年努力，成功開發(fā)了最初的生物催化生產(chǎn)丙烯酰胺的工藝，80年代中期建成規(guī)模為400t／a的工業(yè)化裝置。其后日本京都大學(xué)發(fā)現(xiàn)了代號為B一23、J一1的生物酶并對工藝加以改進(jìn)。90年代初，日本使用生物酶生產(chǎn)丙烯酰胺的能力已上升到1．5萬t／a。

b. 烴類發(fā)酵生產(chǎn)二元羧酸

中長鏈二元羧酸是合成纖維、工程塑料、涂料、高檔油等重要的石油化工原料，通常是通過化學(xué)方法制取。以石油餾分為原料發(fā)酵生產(chǎn)二元羧酸的研究已有近40年的歷史。20世紀(jì)70年代初，日本礦業(yè)生物科學(xué)研究院(簡稱日本礦業(yè))以正構(gòu)石蠟為原料，微生物發(fā)酵氧化代替尿素加成法，生產(chǎn)相同鏈長的二元羧酸，80年代工業(yè)化，在世界上首先建成了150t／a的長鏈二元羧酸生產(chǎn)發(fā)酵裝置。90年代初由發(fā)酵法生產(chǎn)的十三碳二元酸(“巴西羧酸”)，規(guī)模已達(dá)200t／a，終止了傳統(tǒng)的由菜籽油、蓖麻油裂解合成的歷史，是石油發(fā)酵在石油化工領(lǐng)域工業(yè)化最早的例子L2j。日本礦業(yè)選用Candida trpicalis 1098酵母菌生產(chǎn)二元羧酸，日本三井石化公司則用擬球酵母Torutopsis生產(chǎn)長鏈二元羧酸。研究表明，酵母菌、細(xì)菌、絲狀真菌都有不同程度氧化正構(gòu)烷烴生成二元羧酸的能力，而假絲酵母、畢赤式酵母尤其是正構(gòu)烷烴發(fā)酵生產(chǎn)二元羧酸的高產(chǎn)微生物。據(jù)報導(dǎo)l31，我國鄭州大學(xué)等單位承擔(dān)的“九五”國產(chǎn)科技攻關(guān)計劃“十二碳二元酸合成尼龍1212工業(yè)生產(chǎn)試驗研究”，最近已通過鑒定。該研究合成的長鏈高性能工程塑料尼龍1212所用原料，即是以石油輕蠟發(fā)酵生產(chǎn)的十二碳二元酸，這充分顯示了生物技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的成功應(yīng)用。

②在其它石油化工方面的應(yīng)用

生物技術(shù)在其它石油化工方面的應(yīng)用主要有：由烯烴類制備環(huán)氧乙烷和環(huán)氧氧丙烷，以石油為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，加氧酶在石油化工的開發(fā)利用，柴油生物脫硫研究與開發(fā)，石油微生物的脫氮的研究，生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、1，3——丙二酸等。

結(jié)束語

隨著社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生物技術(shù)正逐步擴大到石油和石油化工行業(yè)，以更加有效的、經(jīng)濟的生物化學(xué)過程代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化工過程。生物技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用，將為石油化工技術(shù)注入新的活力，新的生物石油化工技術(shù)必將興起。

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篇10

    本文以長三角地區(qū)L石化公司為實證研究對象,深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,取得了第一手的縱向流動過程生產(chǎn)資料,包括年度統(tǒng)計資料生產(chǎn)計劃書等,在此基礎(chǔ)上研究石油資源的縱向流動過程及其各環(huán)節(jié)的環(huán)境效應(yīng),提出對策建議,以期更好地促進(jìn)石油煉制行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.L石化公司主要進(jìn)行石油煉制及石化產(chǎn)品的加工生產(chǎn)和銷售,擁有煉油、化工等大型生產(chǎn)裝置,原油加工手段齊全,生產(chǎn)技術(shù)力量雄厚,已成為千萬噸級的煉油基地,是我國重要的石油化工生產(chǎn)基地之一,未來幾年將建設(shè)發(fā)展為具有更高產(chǎn)量原油加工能力的煉化企業(yè),進(jìn)入世界特大型燃油生產(chǎn)企業(yè)的行列,具有典型性和代表性.1石油資源縱向流動過程石油資源進(jìn)入微觀層面的縱向流動過程,也即石油的加工過程.石油的加工過程大體可分為煉制和化工兩個部分[16].前者以原油為基本原料,通過一系列煉制工藝(或過程),例如常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、延遲焦化、煉廠氣加工及產(chǎn)品精制等,把原油加工成各種石油產(chǎn)品,如各種牌號的汽油、煤油、柴油、油、溶劑油、重油、蠟油、瀝青和石油焦等;后者是把經(jīng)蒸餾得到的餾分油進(jìn)行熱裂解,分離出基本原料,再合成生產(chǎn)各種石油化學(xué)制品.從數(shù)量上看,石油煉制是石油加工的主要部分,一般燃料占全部石油產(chǎn)品的90%以上[17],同時,L企業(yè)石油的絕大部分用于煉制環(huán)節(jié),石油化工部分所占比例有限,因此本文對于石油縱向流動的環(huán)境效應(yīng)分析著重于煉制環(huán)節(jié).石油煉制過程分為流入、消耗和流出3個部分.其中流入端表示煉制過程中投入的各種物質(zhì)及其質(zhì)量;消耗環(huán)節(jié)代表生產(chǎn)過程中耗費的物質(zhì)及損失量;流出部分給出了終端產(chǎn)物及其所占的份額.L企業(yè)原油煉化過程中,生產(chǎn)投入物質(zhì)包括國產(chǎn)原油、進(jìn)口原油1360萬t,航煤組分油33萬t,及其他如氫氣、催化汽油、甲醇、蠟油、重整料等煉化原料,共計1481.54萬t;加工過程中消耗了包括燃料氣、燃料油、燒焦在內(nèi)的80.57萬t物質(zhì),同時損失掉7.27萬t物質(zhì),共計87.84萬t;在經(jīng)過一系列的工藝環(huán)節(jié)后,最終得到不同牌號的汽油、煤油、柴油、溶劑油等油品,瀝青、石油焦、輕油、氣體、苯類等產(chǎn)品,以及硫磺、回收污油和氨水等,共計1393.70萬t.

    石油資源縱向流動的環(huán)境效應(yīng)分析

    不可避免地排放出一定量的廢氣、廢水、廢渣.其中,廢氣主要包括SO2、NOx、CO、H2S和煙塵,烴類不凝氣,輕質(zhì)烴類以及輕質(zhì)含硫化合物,顆粒物、鎳及其化合物,非甲烷總烴等;廢水主要為含硫污水、含油污水、含鹽污水、含堿污水、生活污水和生產(chǎn)廢水;廢渣包括酸、堿廢液,廢催化劑,頁巖渣,油泥,有機廢液,污泥,水處理絮凝泥渣,油泥、浮渣,剩余活性污泥,焚燒灰渣以及檢修廢棄物等.這些廢棄物質(zhì)對大氣、水體及土壤、生物都會產(chǎn)生一定的影響.如廢氣中的含硫氮氣體,極易導(dǎo)致酸雨;又如煉油過程中的廢水如果不能很好地回收或者科學(xué)處理,就有可能污染地下水質(zhì),匯入海洋后會影響海洋的自凈能力,產(chǎn)生海洋荒漠化現(xiàn)象,進(jìn)而影響動植物乃至整個區(qū)域生態(tài)環(huán)境;而廢渣對于土壤成份的影響也是不可估量的.L企業(yè)石油資源縱向流動的環(huán)境效應(yīng)分析按照L企業(yè)石油資源縱向流動的主要生產(chǎn)過程,從石油蒸餾、催化裂化、催化重整、熱加工、催化加氫和硫磺回收等環(huán)節(jié),依據(jù)《石油石化煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(編制說明)》[18](以下簡稱《編制說明》),計算出L企業(yè)將石油轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品所產(chǎn)生的污染物排放量.以《編制說明》中設(shè)備加工量為參照,認(rèn)為在一定加工量范圍內(nèi),加工量越多的設(shè)備,單位時間內(nèi)的排放量也越多,據(jù)此得到L企業(yè)不同加工過程的單位排放量,同時L企業(yè)某些加工環(huán)節(jié)會采用多套設(shè)備,而每套設(shè)備的開工天數(shù)有所不同,計算出不同設(shè)備的運行時間,最終得到各個煉油過程的排放量.可以看出,雖然L企業(yè)石油加工量逐年上升,但是廢水排放量以及噸石油廢水排放量卻呈下降趨勢.2011年,廢水排放總量及加工噸石油排放量比2006年分別下降了21.82%和39.19%.

    建議

    本文依照國家環(huán)保局、中國石油化工集團公司編制的《石油石化煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(編制說明)》及相關(guān)論文、書籍等資料,參考第一手企業(yè)生產(chǎn)資料,定量分析了石油縱向流動各環(huán)節(jié)的污染排放量,明確了石油加工過程所產(chǎn)生環(huán)境效應(yīng),總結(jié)出在整個煉化過程中,催化重整、石油蒸餾以及催化裂化過程的排放量是減少廢氣總量的關(guān)鍵,凝結(jié)水站、熱工系統(tǒng)、化驗和機修、壓艙水、循環(huán)水廠等環(huán)節(jié)的廢水排放量多,必須針對以上環(huán)節(jié)加強減排工作,因此提升相應(yīng)環(huán)節(jié)的工藝生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)前節(jié)能減排工作的重點.為了更好地促進(jìn)石油煉制行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,提出以下建議:(1)提升工藝生產(chǎn)技術(shù),特別需要重視“三廢”減排和回收技術(shù)及裝置的研發(fā)、推廣投入.如增加加氫精制能力,發(fā)展催化汽油異構(gòu)化、加氫脫硫和催化柴油加氫脫硫工藝,適應(yīng)加工進(jìn)口含硫原油需要的配套技術(shù);實施污污分治,把電脫鹽污水、經(jīng)過脫臭的堿渣廢水以及未全部回用的含硫污水汽提凈化水等高濃度的污水與其他低濃度污水分開處理;發(fā)展石油深加工工藝,提高資源利用效率,減少污染排放.(2)擴大清潔燃料生產(chǎn),重視環(huán)境友好產(chǎn)品.催化裂化是我國石油加工工藝的主要路線,但是我國加氫、催化重整以及異構(gòu)化的能力相對較小,而歐美國家的加氫和清潔生產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝比例已經(jīng)達(dá)到80%以上,我國目前僅為50%左右.隨著環(huán)保要求的不斷提高及汽車工業(yè)的發(fā)展,清潔燃料的生產(chǎn)是目前乃至今后相當(dāng)長時間內(nèi)煉油工業(yè)的發(fā)展趨勢.(3)完善法規(guī)體系,強化監(jiān)督管理.要進(jìn)一步完善煉油行業(yè)清潔生產(chǎn)的配套規(guī)章、技術(shù)路線等內(nèi)容,并制定具體的總體規(guī)劃和實施方案.要健全監(jiān)督執(zhí)法體系,進(jìn)一步規(guī)范煉油企業(yè)的生產(chǎn)過程,加強對建設(shè)項目的環(huán)境管理,實施重點排污企業(yè)公告制度,確保清潔生產(chǎn)的有效實施.(4)加強企業(yè)間的技術(shù)合作和信息交流.確立清潔生產(chǎn)的示范性企業(yè),加快推行石化行業(yè)清潔生產(chǎn),探索建立與市場經(jīng)濟體制相適應(yīng)的政府推動清潔生產(chǎn)的管理體系、政策體系和運行機制.同時要積極促進(jìn)國際交流與合作,學(xué)習(xí)借鑒國外推行節(jié)能減排的成功經(jīng)驗,降低石油煉制過程中的污染物質(zhì)排放.