杜增榮

(山西省忻州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 忻州 034000)

引 言

目前，面對(duì)最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度，石化行業(yè)“三廢”排放及治理和綠色發(fā)展面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1]。揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)，也是導(dǎo)致我國(guó)O3濃度較快速増長(zhǎng)的關(guān)鍵因素[2]。低濃度的O3可消毒，但超標(biāo)的臭氧則是個(gè)無(wú)形殺手，會(huì)造成人的神經(jīng)中毒，還會(huì)破壞人體的免疫機(jī)能，甚至引發(fā)各類(lèi)癌癥和心血管疾病[3]。近年來(lái)，相關(guān)研究表明，管控日趨升高的O3濃度，須從減排VOCs及NOx等O3前體物入手，從而打好O3污染防治戰(zhàn)、狙擊戰(zhàn)[2]。然而，在石化行業(yè)中，VOC排放源有很多，如油罐、油品裝卸區(qū)等。為減少大氣污染，精準(zhǔn)摸清VOCs及其排放源頭，則需通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，掌握石化企業(yè)無(wú)組織排放的VOCs組成特征及其臭氧生成潛勢(shì)，從而為VOCs的合理減排提供科學(xué)依據(jù)。

本研究選取某典型石化企業(yè)為研究對(duì)象，采用高時(shí)空分辨率的 VOCs 走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1 某石化公司簡(jiǎn)介

某石化公司隸屬于中國(guó)石化集團(tuán)，目前擁有生產(chǎn)裝置63套，可生產(chǎn)94個(gè)品種、431個(gè)牌號(hào)的石油化工產(chǎn)品，是中國(guó)石化12個(gè)千萬(wàn)噸煉廠和10個(gè)大型乙烯裝置之一，是我國(guó)重要的合成橡膠、合成樹(shù)脂和高品質(zhì)成品油生產(chǎn)基地，是具有千萬(wàn)噸煉油能力、80萬(wàn)t乙烯生產(chǎn)能力的大型煉化一體化企業(yè)。截至2019年底，該石化公司累計(jì)加工原油3.48億t，生產(chǎn)乙烯2 344萬(wàn)t，為國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。

2 不同時(shí)段VOCs污染特征分析

2.1 每日峰值濃度分析

結(jié)合15日走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，該石化地區(qū)每日的TVOC峰值濃度多出現(xiàn)在上午或夜間，且夜間較易出現(xiàn)嚴(yán)重的異常排放事件，對(duì)區(qū)域環(huán)境影響較大。每日不同時(shí)段TVOC峰值濃度如表1和第168頁(yè)圖1所示。

表1 每日不同時(shí)段TVOC質(zhì)量濃度峰值 (μg/m3)

2.2 每日均值濃度分析

受輻射強(qiáng)度、溫濕度、逆溫、邊界層高度等氣象條件的影響，區(qū)域下午時(shí)段的TVOC質(zhì)量濃度明顯低于上午或夜間。除2日外，下午的質(zhì)量濃度均值全部位于150 μg/m3以下，<100 μg/m3的單點(diǎn)質(zhì)量濃度占比高達(dá)85%。

2.3 主要 VOCs 組分分析

上午、下午及夜間平均質(zhì)量濃度排名前十的VOCs組分如第168頁(yè)圖2所示。10種物質(zhì)的平均質(zhì)量濃度之和分別為142.4 μg/m3、62.8 μg/m3、152.4 μg/m3，分別占相應(yīng)時(shí)段內(nèi)TVOC均值濃度的70.2%、77.1%、75.3%。

圖1 每日不同時(shí)段TVOC均值濃度

圖2 不同時(shí)段平均濃度排名前十的VOCs組分

3 廠區(qū)重點(diǎn)區(qū)域污染特征分析

3.1 儲(chǔ)運(yùn)部化工罐區(qū)

儲(chǔ)運(yùn)部化工管區(qū)(東區(qū))共發(fā)現(xiàn)21次TVOC濃度異常情況，包括上午5次、下午3次、夜間13次。該區(qū)域TVOC濃度明顯高于周邊區(qū)域，特征污染物以苯、異戊二烯為主。建議對(duì)儲(chǔ)罐呼吸閥、泡沫發(fā)生器等易泄漏點(diǎn)位進(jìn)行全面排查，尤其應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注夜間時(shí)段的異常排放。

3.2 有機(jī)廠

走航期間，共有8次于有機(jī)廠EVA裝置、VAC裝置周邊出現(xiàn)TVOC濃度高值，包括上午5次，夜間3次。組分相近，多以醋酸乙烯為主。由于有機(jī)廠各裝置相鄰，為進(jìn)一步明確污染來(lái)源，建議結(jié)合走航監(jiān)測(cè)結(jié)果，圍繞VAE、VAC、EVA等裝置，以及有機(jī)廠原料罐區(qū)開(kāi)展詳細(xì)排查。

3.3 火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)

火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)共發(fā)現(xiàn)11次TVOC濃度異常情況，包括上午8次、夜間3次，特征污染物包括甲苯、二甲苯/乙苯、三甲苯等苯系物，以及正庚烷、正辛烷、正己烷、己烯/環(huán)己烷、戊烯等烷烴、烯烴類(lèi)物質(zhì)。

3.4 丁苯裝置后處理車(chē)間

丁苯裝置后處理車(chē)間共出現(xiàn)7次TVOC濃度異常，包括上午4 次、下午3次。組分相近，多以環(huán)己烷/己烯為主。

3.5 和成氣體裝置

16日夜間，首次在和成氣體裝置西側(cè)監(jiān)測(cè)到TVOC濃度高值，約20 000 μg/m3，異味較大，對(duì)周邊區(qū)域環(huán)境空氣中的VOCs含量產(chǎn)生影響。隨后加強(qiáng)該區(qū)域排查強(qiáng)度，16日～22日期間該裝置周邊共出現(xiàn)6 次異常，且濃度較高，特征污染物一致，疑似由同一污染源引起，建議詳細(xì)排查該裝置涉VOCs的有組織、無(wú)組織排放源項(xiàng)，追溯污染源頭。

4 典型特征分析

經(jīng)過(guò)為期15 d的密集的走航監(jiān)測(cè)，已基本摸清全公司VOCs及異味污染的特征、特點(diǎn)。典型特征如下：

4.1 罐區(qū)無(wú)組織逸散嚴(yán)重

儲(chǔ)運(yùn)部化工罐區(qū)、儲(chǔ)運(yùn)部聯(lián)合罐區(qū)、三催輕污油罐區(qū)、三催化冷料罐區(qū)等多個(gè)罐區(qū)均存在不同程度的異常排放情況。其中，儲(chǔ)運(yùn)部化工罐區(qū)(東區(qū))TVOC濃度尤為偏高，特征污染物以苯、異戊二烯為主，占比可達(dá)50%以上；個(gè)別情況下，苯含量占比可超過(guò)95%。建議盡快開(kāi)展詳細(xì)調(diào)查，追溯污染來(lái)源，降低無(wú)組織排放。

4.2 有機(jī)液體裝卸過(guò)程揮發(fā)損失過(guò)多

火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)、苯/二甲苯汽車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)、石腦油火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)等附近多次出現(xiàn)TVOC濃度異常、有異味，且特征污染物與裝卸物料相符。建議企業(yè)對(duì)該過(guò)程產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行有效的收集、處理，規(guī)范裝卸作業(yè)，減少?gòu)U氣逸散。

4.3 部分裝置內(nèi)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的VOCs排放對(duì)周邊影響較大

丁苯裝置后處理車(chē)間合成氣體裝置下風(fēng)向區(qū)域頻頻出現(xiàn)異常點(diǎn)位，組分固定、濃度較高，對(duì)區(qū)域VOCs濃度影響較大，建議盡快整改。

4.4 廠界較少出現(xiàn)異常

走航期間共發(fā)現(xiàn)5次廠界TVOC濃度異常，多由其他小型化工廠引起。22日夜間，XY路與YZ路交叉口TVOC質(zhì)量濃度高達(dá)7 451.6 μg/m3，主要組分為正己烷/醋酸乙烯，對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣影響較大。經(jīng)核查，該污染由VAC(醋酸乙烯簡(jiǎn)稱VAC)裝置處置二列氣體分離塔釜液循環(huán)泵泄漏引起，已作停工處理。

4.5 VOCs組分特征明顯

此石化地區(qū)平均濃度排名前十的組分占TVOC平均濃度的70%以上，主要包括：環(huán)己烷/己烯、正己烷/醋酸乙烯、丁烯、壬烷等烷烴、烯烴類(lèi)物質(zhì)，以及苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等苯系物。建議參考近期監(jiān)測(cè)結(jié)果，重點(diǎn)強(qiáng)化相關(guān)裝置的污染管控。

4.6 上午及夜間為污染多發(fā)時(shí)段

上午及夜間TVOC濃度明顯高于下午時(shí)段，尤其是夜間易發(fā)生較嚴(yán)重的異常排放事件。

5 結(jié)論及建議

2020年3月1日～3月15日，圍繞此石化地區(qū)開(kāi)展為期15 d的VOCs 走航監(jiān)測(cè)工作，期間共排查異常點(diǎn)位38處(含5處廠界)，發(fā)現(xiàn)異常情況98頻次(上午37次、下午17次、夜間44次)，鎖定重點(diǎn)污染區(qū)域9處，包括儲(chǔ)運(yùn)部化工罐區(qū)、苯/二甲苯汽車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)、己烯/石腦油火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)、有機(jī)場(chǎng)VAC/EVA裝置區(qū)、裂解/制苯/二甲苯/高壓等裝置區(qū)、橡膠部、火車(chē)裝車(chē)棧臺(tái)、合成氣體裝置、儲(chǔ)運(yùn)部聯(lián)合罐區(qū)等。

經(jīng)過(guò)為期15 d的密集的走航監(jiān)測(cè)，已基本摸清全公司VOCs及異味污染的特征、特點(diǎn)。下階段，應(yīng)在當(dāng)前工作的基礎(chǔ)上，有計(jì)劃地逐步開(kāi)展重點(diǎn)污染區(qū)域的詳查工作，綜合利用走航監(jiān)測(cè)、紅外掃描、離線采樣分析等手段，將污染來(lái)源精準(zhǔn)追溯至某一具體工段或泄漏點(diǎn)位。同時(shí)，建立高效的聯(lián)動(dòng)工作機(jī)制，在服務(wù)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)管理層、車(chē)間裝置人員之間形成“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—分配交辦—處置問(wèn)題—復(fù)核銷(xiāo)號(hào)”的閉環(huán)管理體系，實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早整改、早復(fù)核”。