3.5.3 原油加工过程产生的环境问题

原油加工是为满足后续石油利用对产品性能的要求而对石油进行的加工，主要包括原油预处理和石油炼制两类过程。

3.5.3.1 原油预处理过程产生的环境问题

原油预处理是脱除原油中所含的盐和水，使其满足后续加工过程对含水和含盐的要求。原油预处理过程产生的污染物主要是含盐废水或含油废水，因此其产生的环境问题主要是水体污染和土壤污染，形成原因及危害如表3-6所示。

（1）水体污染

目前原油脱盐脱水主要是采用电化学脱盐脱水法，处理过程中必然会产生大量的含盐废水和含油废水。在这些废水的储存、处理过程中，操作不慎会造成水体污染。其对水体的污染分为地表水和地下水的污染。首先，含盐废水排入地表水体，将使地表水体中的盐分浓度升高，作为农业生产的主要灌溉水源，地表水中盐分浓度的升高将直接影响农作物的生长，同时危害水生生物的生存。含油废水排入地表水体后，会影响水体的自净作用，而且所含的污染物被水生生物吸收后，能在水生生物中富集、残留，并通过食物链把有毒物质带入家畜及人体中，最终危及人体健康。另外，被污染的地表水会由于渗流作用而导致土壤污染和地下水污染。因此要求在施工现场设置废水处理装置，使原油脱盐脱水过程中产生的含盐废水和含油废水经处理后达标排放或回用。

（2）土壤污染

原油预处理过程中产生的含盐废水渗入土壤后，会使土壤的含盐量增加，导致土壤次生盐碱化发生，影响土壤生产力。含油废水溅落到地面，由于所含油分的密度小、黏附性强，很容易吸附在土壤颗粒上，进入土壤内部，污染物质难以通过扩散作用进行稀释，大部分的石油烃被固定在土壤中，其中的高分子量石油烃难以被降解，随着大量污染物累积加剧，时间延长，使得难降解组分在土壤中大量富集。此外，石油污染物进入土壤环境后，污染物中含有的各类反应基团与氮、磷结合，限制了微生物的硝化作用和脱磷作用，从而导致土壤中有效氮、有效磷减少，土壤肥力降低，各类污染物附着在植物根系表面形成油膜，阻碍植物根系呼吸和对养分的吸收，从而导致植物根系腐烂，影响农作物的生长。

3.5.3.2 石油炼制过程产生的环境问题

石油炼制是将原油加工成能满足不同使用要求的产品，为各行各业的发展提供了不可缺少的动力与燃料。石油炼制分3个部分：把原油蒸馏分为几个不同的沸点范围（即馏分）称为一次加工，包括常压蒸馏或常减压蒸馏；将一次加工得到的馏分再加工成商品油称为二次加工，包括催化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、加氢精制等；由二次加工得到的商品油制取基本有机化工原料的工艺称为三次加工，如裂解制取乙烯、芳烃等化工原料。在这些过程中，产生的污染物主要分为废气、废水、含油污泥三大类。正由于这些废气废物的产生，造成了严重的环境问题。石油炼制过程中环境问题的形成原因及危害如表3-7所示。

（1）大气污染

石油炼制过程造成大气污染的原因是炼制过程中产生的废气。

石油炼制产生的废气可分为两大类：一是燃料燃烧产生的烟气，如加热炉烟气、工业锅炉烟气等，这类废气中影响环境的物质主要有烟尘、SO₂、NO_x、CO₂、重金属元素等；二是生产工艺过程产生的废气，如催化裂化再生烟气、克劳氏炉硫回收尾气、氧化沥青尾气、油品挥发排放气等，这类废气包括H₂S、催化剂粉尘、沥青油烟、非甲烷烃等。这些没有经过清洁设备处理的气体，在空气中的大量排放造成严重的大气污染问题，并引发一系列的危害。

1）烟尘

烟尘是燃料燃烧过程中与废气同时排出的烟和尘的总称。烟尘按粒径大小分为降尘和飘尘：直径在10μm以上，在飘浮过程中能依靠其自重以较快速度降落到地面上的称为降尘；直径小于10μm的微粒，在空气中可长时间飘浮的称为飘尘。

烟尘的危害主要表现在以下方面。

① 影响环境卫生。降尘对人体的影响不大，但会导致室内外蒙尘，从而对环境卫生产生较大影响。

② 使土壤变质。降尘虽然对人体的影响不大，但积存过多会使土壤变质，造成对植物生存的影响，存在于水中对动物影响也很大。

③ 危害人体健康。飘尘对人体危害较大，主要是通过呼吸道进入人体内部，危害程度取决于粒径的大小及其化学成分，粒径越小，危害越大。烟尘中的炭黑、多环芳烃、苯并芘等可以致癌，还含有汞、铅、铍、钒、铬、砷、镍等对人体有害的痕量元素。

2）硫氧化物及硫化氢

一般地，燃料中均含有一定比例的硫，在燃烧过程中，燃料中所含的硫会与空气中的氧气发生反应而生成硫氧化物，产生的硫氧化物主要有二氧化硫、三氧化硫、硫酸雾和酸性尘等。另外，克劳氏炉硫回收尾气中含有硫氧化物。硫氧化物的危害主要表现在以下几个方面。

① 腐蚀金属。烟气中的SO₃与烟气中的水结合生成H₂SO₄。当温度降低时，硫酸气体将形成硫酸雾，硫酸雾凝结于金属表面，对金属具有强烈的腐蚀作用。

② 形成酸雨。排入大气中的二氧化硫气体在金属飘尘的触媒作用下，也会被氧化成SO₃，遇水形成硫酸雾，若被雨水淋落即形成硫酸雨。硫酸雾凝结于微粒表面，使一些微粒相互黏结，长大成雪片状的酸性尘。另外，当锅炉低负荷运行时，烟气温度低于烟气露点时产生的低温腐蚀硫酸物和未保温的金属烟囱及烟道内的酸蚀金属硫酸盐等脱落成块状或片状物质，随烟气排入大气，也成为酸性尘。

3）氮氧化物

燃料中含有的氮元素及空气中所含的氮气在高温燃烧条件下与氧气发生化学反应而生成氮氧化物。氮氧化物（NO_x）有NO、NO₂、N₂O、N₂O₄、N₂O₅等形式，但燃烧过程中生成的氮氧化物主要是N₂O、NO和NO₂。氮氧化物对人体、动植物的生长及自然环境有很大的危害，主要表现在以下方面。

① 危害人体健康。NO具有一定毒性，很容易和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹症。大气中的NO可氧化为毒性更大的NO₂。NO₂对呼吸器官黏膜有强烈的刺激作用，引起肺气肿和肺癌；在阳光作用下NO_x与挥发性有机化合物反应能生成臭氧，臭氧是一种有害的刺激物。NO_x参与光化学烟雾的形成，其毒性更强。

② 危害森林和农作物。大气中NO_x对森林和农作物的损害是很大的，可引起森林和农作物枯黄，产量降低，品质变劣。NO_x还可以生成酸雨和酸雾，对农作物和森林的危害很大。

③ 产生温室效应。NO_x也是一种温室气体，大量排放会产生温室效应。

4）二氧化碳

所有炭基燃料燃烧的主要产物就是CO₂。石油炼制过程中燃料燃烧排放烟道气中的CO₂达15%～20%。CO₂不是有毒气体，但也存在一些危害性，主要表现在：

① 影响人体舒适感。二氧化碳使空气中含氧量减少，因而使人感到头痛和呼吸短促。

② 产生温室效应。大气中CO₂过量会产生温室效应，它能选择性吸收地球表面的低温辐射红外光谱，使大气层温度升高，同时发出较强烈的热辐射，使地球表面得到的总辐射量增加而变暖。

5）重金属元素

石油炼制过程所用燃料中有多种重金属元素，如As、Cr、Cd、Pb、Hg、Se、Be、Mn、Ni、Ra、U、Th等，这些元素在燃烧过程中有三种变化迁移方式：对高熔点元素，在燃烧中不挥发，所以排入大气中的很少，主要集中在灰渣中；对于易挥发不易冷凝的元素，在燃烧中全部以气态排入大气；对于高温下易挥发、低温易冷凝的元素，易在微粒上富集，形成各种重金属尘。在上述三种方式中，最有害的是重金属尘，其危害主要表现为以下几方面。

① 直接毒害人体健康。吸附并富集重金属的亚微米级微粒排入大气后，对人体健康毒害很大。例如，吸入铬尘，会引起鼻中隔溃疡和穿孔，增加肺癌发病率；吸入锰尘，会引起中毒性肺炎；吸入镉尘，会引起心肺机能不全。

② 产生二次污染。吸附了重金属的飘尘会促进大气中各种化学反应，产生二次污染。如遇大雨，有些重金属以可溶盐的形式进入地表水和地下水，造成水污染，最终污染食物和饮用水，甚至通过食物链的富集，在生物和人体中不断富集，对人体危害更大。

6）非甲烷烃

石油炼制过程中，燃料燃烧过程及石油炼制过程均会产生非甲烷烃。虽然大部分非甲烷烃不会对人类产生危害，但也有少部分非甲烷烃具有强致癌性，即使只有很少量，也对人类存在巨大的危害。

（2）水体污染

石油炼制过程中产生的废水主要包括含硫污水、汽提净化污水、碱渣污水、轻污油罐脱水、汽油罐脱水、污水处理场“三泥”滤后液、其他特殊的高浓度污水、生产装置无组织排放的污水等。虽然在排放前经过了技术处理，但仍会含有一些污染物。根据有关资料，加工1t原油，耗水1.22t，排放经过处理后的污水0.52t。这些污水的大量排放就会对河流等地表水体造成严重污染。

地表水作为农业生产的主要灌溉水源，一旦污染会直接造成农作物污染以及影响水体的自净作用，危害水生生物的生存，污染组分被水生生物吸收后，能在水生生物中富集、残留，并通过食物链带入家畜及人体中，最终危及人体健康。另外，被污染的地表水还会由于渗流作用而导致土壤污染和地下水污染。

（3）土壤污染

石油炼制过程中会产生大量的含油污泥，主要包括隔油池底泥、浮选池浮渣、油罐底泥等，其组成为含水率41.89%、含砂率45.08%、含油率13.03%，经过技术处理后，油回收率能达到95%。含油污泥会对土质造成重大污染。

含油污泥会改变土壤原有的理化性质和结构，使原有土壤的结构和物理化学性状都难以恢复。由于其密度小、黏附性强，很容易吸附在土壤颗粒上，进入土壤内部，污染物质难以通过扩散作用进行稀释，大部分的石油烃被固定在土壤中，其中的高分子量石油烃难以被降解，随着大量污染物累积加剧，时间延长，使得难降解组分在土壤中大量富集。此外，石油污染物进入土壤环境后，污染物中含有的各类反应基团与氮、磷结合，限制了微生物的硝化作用和脱磷作用，从而导致土壤中有效氮、有效磷减少，土壤肥力降低，各类污染物附着在植物根系表面形成油膜，阻碍植物根系呼吸和对养分的吸收，从而导致植物根系腐烂，影响农作物的生长。