催化裂解技术在焦化企业固废资源化中的应用

摘要：在焦化企业中，固废资源化是利用催化裂解技术将焦化过程中产生的固体废物转化为可再利用资源的过程。重点探讨催化裂解技术在焦化企业固废资源化中的应用，包括技术的基本原理、资源化领域的应用、对企业经济效益的提升以及对环保目标的推动，并分析催化裂解技术在处理焦化污泥、煤焦油及废气中的具体实例，展示其在提高资源转化效率和环境保护中的实际成效。

关键词：催化裂解技术；焦化企业；固废资源化

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）09-00-03

21

Application of Catalytic Cracking Technology in Solid Waste Resource Utilization of Coking Enterprises

CHEN Xi

（Shanxi Engineering Vocational College， Taiyuan 030009， China）

Abstract： In coking enterprises， solid waste resource utilization is the process of using catalytic cracking technology to convert solid waste generated during the coking process into reusable resources. The application of catalytic cracking technology in the resource utilization of solid waste in coking enterprises is mainly discussed， including the basic principles of technology， the application in the field of resource utilization， the improvement of enterprise economic benefits， and the promotion of environmental protection goals. Specific examples of catalytic cracking technology in the treatment of coking sludge， coal tar， and waste gas are analyzed， demonstrating its practical effectiveness in improving resource conversion efficiency and environmental protection.

Keywords： catalytic cracking technology; coking enterprises; resource utilization of solid waste

在当代工业化进程中，焦化企业所产生的固废已成为环境治理与资源循环利用的重点对象之一。焦化过程中产生的煤焦油、焦化污泥、废矿渣等固废，如果处理不当，不仅会造成环境污染，还会浪费资源。催化裂解技术因其在有机废弃物转化处理中展现出的高效率与经济效益，被视为一种前沿且具有转型潜力的技术路径。该技术在催化剂的作用下，降低有机物质的裂解温度，改善裂解速率和产物选择性，实现对焦化企业固废的高效资源化利用。

1 催化裂解技术的基本原理

催化裂解技术，通过催化剂加速有机固废的热分解反应，有效地将焦化企业产生的固废转化为价值更高的小分子化合物。该过程中，选择合适的催化剂是关键，它能够降低化合物的活化能，在较低的温度下实现快速裂解，从而提高反应的选择性和产物的收率。催化剂通常由酸性或碱性物质组成，能够破坏有机物中的化学键，促使复杂的大分子有机结构裂解为更简单的烃类和其他化学品[1]。在焦化企业固废资源化的应用中，催化裂解技术通过改善煤焦油、焦化污泥等废物的处理流程，不仅减少了环境污染物的排放，还提升了废物的经济价值。利用催化裂解技术，将固废转化为燃料油、工业气体等，产品再次输入市场，形成了良性的资源循环利用格局。焦化固废及其经催化裂解后的资源化产品示例如表1所示。

由表1可知，催化裂解技术在提高焦化固废资源化率方面具有显著的优势，而且产生的经济效益较高，突显其在现代工业废物处理中的重要地位和广阔应用前景。

2 催化裂解技术对焦化企业固废资源化的影响

2.1 对企业经济效益的提升

在焦化企业中，催化裂解技术的引入显著提升了固废资源化的经济效益，主要体现在废物转化为高价值产品，降低了处理成本并有了新的收入来源。例如，企业利用催化裂解技术将传统的废弃物如焦化污泥、煤焦油转化为商业价值更高的烃类化合物、精炼油和化工原料等，不仅减少了企业的废弃物处理费用，还增加了原材料的再利用率，从而显著提升了企业的总体盈利能力。催化裂解技术通过优化固废的处理过程，降低了能源消耗和原料成本，提高了产出物的质量和数量。此外，转化过程中产生的副产品具有较高的市场需求，因此能进一步增加企业的收益[2]。例如，焦化污泥经催化裂解后，不仅减少环境处理成本，还产生额外的烃类产品，产品直接作为燃料或化工原料销售，带来额外的经济收益。使用催化裂解技术前后，焦化企业在几种典型固废处理上的经济效益对比如表2所示。可以看出，催化裂解技术的应用能够提升企业经济效益。

由此可见，这种技术的应用不仅优化了资源利用，减少了环境污染，还为企业带来了更高的经济回报，证明催化裂解技术在提升焦化企业固废资源化的经济效益方面具有重要价值。

2.2 对环保目标的推动

催化裂解技术在焦化企业固废资源化中的应用，有利于实现环保目标。该技术通过高效转化固废，极大地减少废物的堆积和环境污染，为实现环保目标提供助力。具体来说，催化裂解技术在较低的温度下加速了有机废物的分解，降低了对环境的热负荷。同时，该技术的实施有助于减少有害气体和固体废物的排放，如硫化物和重金属。采用改进的催化裂解方法，能够更有效地控制和减少污染物，从而减轻对周边环境和人类健康的危害。另外，通过提高废物转化效率，催化裂解技术减少了废物处理设施的能源消耗和操作成本，这直接促进了能源效率的提高和温室气体排放的减少。催化裂解技术实施前后，焦化企业在环保方面的具体成效如表3所示[3]。

从表3可以看出，催化裂解技术在减少环境污染和提高资源利用效率方面具有显著效果。采用该技术，企业不仅能实现其生产活动的绿色可持续，还能为整个工业领域提供一个向环境责任转型的有效范例。因此，催化裂解技术不仅是焦化企业固废资源化的技术创新，而且是推动环保目标实现的重要技术手段。

3 催化裂解技术在焦化企业固废资源化中的具体应用

3.1 催化裂解技术在焦化污泥处理中的应用

焦化污泥作为焦化过程中生成的一种高有机质含量的副产品，历来因其处理难度大和潜在环境风险而成为环保处理的重点。采用催化裂解技术，不仅能有效分解污泥中的长链有机物质，还能转化为燃料油和可用气体，实现废物的价值最大化。在应用该技术前，焦化污泥首先经过脱水预处理，以减少含水量，提高后续裂解效率。在特制的反应器中添加具有高选择性和活性的催化剂，如基于镍或铝的复合催化剂，催化剂能够在较低的温度下促进碳链的断裂，显著提高转化效率[4]。通过优化反应条件，如温度、压力以及催化剂的投加比例，污泥中的重油被有效转化为轻质油和气体，同时产生的固体残留物显著减少。以某化工厂为例，该厂采用了催化裂解技术处理其产生的焦化污泥。在引入催化裂解技术前，该工厂每月需处理约500 t焦化污泥，处理成本高达300万元。引入催化裂解技术后，不仅将处理成本降低至150万元，还增加了从焦化污泥中提取的轻质油和气体的销售收入，每月可新增收入约200万元。此外，处理过程中的有害气体排放减少了40%，固体废物量减少了50%，显著提高了环境保护水平。

3.2 催化裂解技术在焦化煤焦油处理中的应用

煤焦油作为焦炭生产过程中的副产品，包含多种有价值的化学成分，如酚、萘及苯等。传统的分离提纯过程能耗高且环境污染严重。利用催化裂解技术，在更低的能耗和更少的环境负担下，实现化合物的有效分离和转化。该过程中，选择合适的催化剂对提高裂解效率和产品质量至关重要，常用的催化剂包括分子筛和金属改性催化剂，它们能够在裂解过程中提供必要的酸性或碱性环境，促进化学反应的进行。在某大型焦化厂实施的一个项目中，采用钛硅分子筛作为催化剂处理煤焦油，不仅提高了裂解效率，还显著提升了轻质油的产出比例。在催化裂解过程中，煤焦油在450 ℃的反应温度和2 h的反应时间下，转化率在95%以上，轻质油产率提升至70%，而传统的热裂解过程中轻质油产率通常低于30%。同时，裂解后的气体产品如氢气和甲烷的含量也有所增加，为厂内其他生产流程提供了额外的能源。同时，该项目记录了裂解过程中各项环保指标的表现，发现SO2和NOx的排放量分别减少了40%和30%，固体废弃物的产生量也减少了50%。这一改进不仅提高了煤焦油的资源利用率，还降低了生产成本、减轻了环境污染。

3.3 催化裂解技术在废气处理中的应用

催化裂解技术在废气处理中的应用，为焦化企业提供了有效的途径以减少有害气体的排放，同时回收废气中的有用成分。该技术使用专门的催化剂，加速化学反应过程，将废气中的有机物质和有毒成分转化为无害或更有价值的化学物质。在焦化过程中产生的废气，特别是大量挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）和硫化物，通过催化裂解技术，有效转化为较简单的气体如二氧化碳和水，同时回收硫等有价值的元素。以某焦化企业为例，环保法规要求大幅度减少工业废气排放[5]。基于此，企业采用了含钛硅酸盐的催化剂处理废气，该催化剂对VOCs具有高效的催化裂解能力。在引入催化裂解技术后，废气中VOCs的转化率在95%以上，硫化物的处理效率也提高至90%，显著优于传统物理吸附和燃烧技术的处理效果。在实际操作中，该企业的废气处理系统在连续运行期间，处理能力达到10 000 m3/h，每天可减少有害气体排放约20 t，硫回收量达到98%，二氧化硫的排放量减少了60 t。同时，废气处理系统运行成本相比传统方法降低了约30%，由于资源的回收和再利用，企业的经济效益得到了显著提升。

4 结论

通过系统的技术研究与实践探索，催化裂解技术的发展与优化，将为焦化企业固废的资源化管理提供新的解决方案，为环境保护与资源可持续利用贡献力量。因此，深入研究催化裂解技术在焦化企业固废资源化中的应用，不仅是技术创新的需求，更是环境与经济双重效益的实现路径。

参考文献

1 赵 冬.邯宝钢铁固体废弃物资源化利用的措施探讨[J].山西冶金，2024（6）：249-250.

2 冯书妙，石 磊，郄同军，等.有机固废资源化智能装备应用的社会价值[J].价值工程，2024（18）：166-168.

3 包永鹏.工业固废资源化综合利用的策略与实践[J].选煤技术，2024（3）：9-16.

4 程利平.城市固废资源化利用情景下的“环保管家”服务：以上海市老港生态环保基地为例[J].节能与环保，2024（5）：10-15.

5 范 俊.工业固废资源化处理技术及优化策略研究[J].造纸装备及材料，2024（4）：137-139.