莊思源 沙莎 郭森 童莉

石化化工VOCs污染源控制的對(duì)策建議

莊思源 沙莎 郭森 童莉

針對(duì)目前我國(guó)部分地區(qū)頻發(fā)的霧霾問(wèn)題，本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研金陵石化和揚(yáng)子—巴斯夫公司的VOCs污染實(shí)際控制情況，分析了我國(guó)石化企業(yè)乃至石化化工行業(yè)對(duì)VOCs污染控制方面存在的技術(shù)問(wèn)題和管理缺失，提出針對(duì)性建議。

石化化工行業(yè)；VOCs；污染控制措施

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是導(dǎo)致霧霾天氣產(chǎn)生的重要因素之一。由于霧霾天氣的頻頻出現(xiàn)，使得VOCs日益受到社會(huì)關(guān)注。有效控制VOCs已成為現(xiàn)階段我國(guó)大氣環(huán)境治理領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題。石化化工企業(yè)是VOCs工業(yè)源的主要來(lái)源之一，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)VOCs的研究和控制尚處于起步階段，仍有諸多問(wèn)題亟待解決，需要進(jìn)一步加強(qiáng)VOCs控制的研究與實(shí)踐探索。

石化行業(yè)VOCs污染控制的現(xiàn)行措施

根據(jù)VOCs污染控制工作組的前期研究，建議以大氣環(huán)境質(zhì)量改善為前提，將VOCs定義為“能參與大氣中光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物”。對(duì)適用于相對(duì)封閉空間中的VOCs定義，則不考慮是否參與光化學(xué)反應(yīng)。目前，我國(guó)石化行業(yè)針對(duì)VOCs污染的控制措施分為三類：源頭控制、管理控制、尾氣治理。

源頭控制

主要針對(duì)石化工藝設(shè)備泵、管線、閥門(mén)、法蘭等產(chǎn)生VOCs排放的動(dòng)靜密封點(diǎn)，在項(xiàng)目建設(shè)設(shè)計(jì)階段采取先進(jìn)的工藝過(guò)程，對(duì)設(shè)備選型、選材過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，從根源上減少泄漏情況的發(fā)生。揚(yáng)巴公司沿用了巴斯夫先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，對(duì)所有管線盡量采用焊接方法，減少法蘭連接，并采用高等級(jí)密封墊，對(duì)飽和蒸氣壓高的物料采用無(wú)泄漏點(diǎn)的屏蔽泵，對(duì)所有可能泄漏的點(diǎn)添加盲頭或盲法蘭，這一設(shè)計(jì)理念初期投資較大，但設(shè)計(jì)大修期比國(guó)內(nèi)多數(shù)同類企業(yè)可延長(zhǎng)近60 %。

管理控制

采用先進(jìn)的管理控制理念，對(duì)石化企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生VOCs排放的工藝過(guò)程進(jìn)行程序化管理，通過(guò)檢測(cè)、篩選、修復(fù)等程序逐步實(shí)現(xiàn)VOCs排放控制。最常使用的泄漏檢測(cè)和修復(fù)（leak detection and repair，LDAR）程序，宜應(yīng)用于能在線修復(fù)的設(shè)備類型，以便迅速地減少排放，或者應(yīng)用于不適宜進(jìn)行變更的設(shè)備類型。LDAR最適合于閥門(mén)和泵類，也可用于連接件。金陵石化是國(guó)內(nèi)較早開(kāi)展LDAR程序的石化企業(yè)，實(shí)行“全員參與查漏堵漏”模式，在此基礎(chǔ)上收集設(shè)備圖形、密封點(diǎn)數(shù)量等數(shù)據(jù)，構(gòu)建無(wú)泄漏管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對(duì)泄漏點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與修復(fù)實(shí)現(xiàn)在線上報(bào)操作，并定期抽查及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

尾氣治理

石化化工行業(yè)主要的尾氣治理措施包括：冷凝吸收法，活性炭吸附法，燃燒法。

冷凝吸收法是先在緩沖罐中通過(guò)冷凝降溫對(duì)廢氣中的水分進(jìn)行分離，之后在吸收塔中利用吸收劑與廢氣逆流接觸，吸收其中的油氣。該方法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下氣體污染物的處理，在通常情況下回收率可達(dá)80 %。金陵石化對(duì)催化脫硫醇工藝、輕質(zhì)油裝卸等裝置采用了此類措施，尾氣總烴量＜20 g/m3，油氣回收率達(dá)到99 %以上。

吸附法是利用活性炭、硅膠等具有吸附能力的物質(zhì)，處理高、中、低濃度的氣相污染物，回收效率可達(dá)99 %。金陵石化的密閉裝船和鐵路裝車的密閉油氣回收裝置均采用活性炭吸附的方法，以鐵路裝車為例，其總烴的平均去除率為84.69 %。揚(yáng)巴公司對(duì)裂解罐區(qū)苯類儲(chǔ)罐的呼吸氣進(jìn)行活性炭纖維三級(jí)連續(xù)吸附，總吸附率可達(dá)99.99 %。

燃燒法（焚燒法）是利用VOCs易燃性質(zhì)進(jìn)行處理的一種方法。金陵石化的污水處理場(chǎng)高濃度尾氣治理裝置，采用催化氧化燃燒技術(shù)，該裝置總烴的平均去除率在92.58 %。揚(yáng)巴公司對(duì)聚乙烯工藝尾氣進(jìn)行收集，并將收集氣送蓄熱式氧化爐處理，在高溫條件下有效地氧化、分解煙氣中的有機(jī)氣體。

石化化工行業(yè)控制VOCs污染存在的問(wèn)題

管理理念與國(guó)外比較仍然落后

我國(guó)石化行業(yè)發(fā)展較晚，對(duì)VOCs的管理控制相比國(guó)外落后。對(duì)比金陵和揚(yáng)巴這兩家企業(yè)，由于建廠年代、資金、設(shè)備加工能力的差距，導(dǎo)致這兩家企業(yè)在管理理念上存在差異。針對(duì)VOCs泄漏這一問(wèn)題，揚(yáng)巴采用巴斯夫的理念，從源頭減少泄漏產(chǎn)生；而金陵由于建廠較早，早期并未能考慮VOCs泄漏排放問(wèn)題，現(xiàn)今逐漸開(kāi)展相關(guān)措施，但目前還主要是解決表面問(wèn)題，在VOCs污染控制方面仍顯被動(dòng)。

污染控制技術(shù)適用性有待確定

金陵石化作為我國(guó)石化行業(yè)實(shí)施VOCs污染控制技術(shù)較好的企業(yè)之一，但尤有很多方面存在不足。以LDAR程序的應(yīng)用為例，現(xiàn)階段我國(guó)一些石化企業(yè)剛開(kāi)始推行LDAR程序，根據(jù)美國(guó)EPA的相關(guān)資料，在月度檢測(cè)10 000 ppmv泄漏情況下，輸送各類介質(zhì)閥門(mén)的泄漏控制效率可達(dá)到68 %到88 %。在金陵石化實(shí)際操作中，LDAR需耗費(fèi)大量人力物力，并要求企業(yè)自律程度高，目前并不具備在所有石化化工企業(yè)大范圍推廣的條件。同時(shí)其申報(bào)和考核管理體系尚需進(jìn)一步研究確定。

污染控制的措施效果尚需認(rèn)定

目前雖然國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)使用VOCs污染控制措施，但行業(yè)整體仍處在污染治理的初級(jí)階段，具體污染控制措施在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能起到的控制效率并沒(méi)有相關(guān)規(guī)范進(jìn)行認(rèn)定。例如根據(jù)美國(guó)EPA提供數(shù)據(jù)，對(duì)于泵類采用無(wú)排放設(shè)計(jì)，管路連接件采用焊接方法，壓縮機(jī)采用雙向機(jī)械密封方法，大致控制效率均能達(dá)到100 %，以上控制效率是否在我國(guó)可行，尚需得到認(rèn)定。因此對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)、總量核算，乃至于即將開(kāi)展的VOCs排污收費(fèi)，在減排量估算上尚缺乏相關(guān)依據(jù)。

石化化工企業(yè)是VOCs工業(yè)源的主要來(lái)源之一

石化化工VOCs控制管理的對(duì)策建議

針對(duì)我國(guó)石化化工企業(yè)和行業(yè)VOCs污染控制還存在諸多問(wèn)題，為加快整體行業(yè)的推進(jìn)，減少VOCs的排放，提出以下建議。

提升石化企業(yè)的管理措施

針對(duì)新、改、擴(kuò)建項(xiàng)目，應(yīng)參照揚(yáng)巴的管理思路，在設(shè)計(jì)階段工藝選擇、設(shè)備選型、防治措施等方面提出嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，從根本上將VOCs排放最小化。例如，盡可能減少法蘭、閥門(mén)、泵和壓縮機(jī)的密封點(diǎn)，采取密閉采樣，輕質(zhì)油品和化學(xué)品采用浮頂罐儲(chǔ)存，固定頂罐、裝卸系統(tǒng)采取油氣回收措施，污水收集處理系統(tǒng)采取密閉方式并對(duì)廢氣進(jìn)行回收處理，非正常工況密閉吹掃等。對(duì)于現(xiàn)有企業(yè)，應(yīng)加大資金投入，增設(shè)末端治理措施，并在企業(yè)大修期間實(shí)現(xiàn)高密封性能設(shè)備的更換，實(shí)現(xiàn)源頭控制。

開(kāi)展控制措施的效果認(rèn)定

目前國(guó)內(nèi)在VOCs估算方法、排放基數(shù)等方面尚不清晰。鑒于目前國(guó)內(nèi)VOCs減排任務(wù)緊迫，根據(jù)相關(guān)研究資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，在全國(guó)范圍選取試點(diǎn)企業(yè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)確定LDAR程序不同檢測(cè)周期和修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的污染控制效率，認(rèn)定各種污染控制措施的處理效率，為下一步確定污染控制效果提供依據(jù)，進(jìn)而在項(xiàng)目環(huán)評(píng)中得到應(yīng)用。

推動(dòng)污染控制的技術(shù)進(jìn)步

在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有VOCs污染控制技術(shù)基礎(chǔ)上，深入研究發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)VOCs污染控制方法，有針對(duì)性地推動(dòng)VOCs治理措施的進(jìn)步，積極推進(jìn)蓄熱式燃燒（RTO）、高效蓄熱式催化燃燒（RCO）、電化學(xué)法、光催化法等新技術(shù)和多種方法組合技術(shù)，以滿足減排需求。

（部分成果來(lái)自環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心VOCs污染控制聯(lián)合工作組）

童莉，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心高級(jí)工程師；莊思源、沙莎、郭森，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心。