王教凱

（中國海洋石油集團有限公司節(jié)能減排監(jiān)測中心，天津 300452）

關(guān)鍵字：油氣處理廠 揮發(fā)性有機物 綜合管控

揮發(fā)性有機物（VOCs）是指參與大氣光化學反應(yīng)的有機化合物的總稱。研究表明，VOCs 是形成細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，其排放對大氣環(huán)境影響突出，對氣候變化也有影響，是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)、改善環(huán)境空氣質(zhì)量的重點污染因子，因此迫切需要加強VOCs 的綜合管控與防治。VOCs 揮發(fā)性強，產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多，涉及行業(yè)廣。研究顯示，我國VOCs 的重點排放源集中在石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、油品儲運銷等行業(yè)，國家為此印發(fā)了重點行業(yè)的VOCs 污染防治工作方案，并出臺煉油、石化、涂料油墨等行業(yè)污染物排放標準，以加強VOCs的污染防治與綜合管控。近期生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案的通知》，要求到2020年完成“十三五”確定的VOCs排放量下降10%目標任務(wù)[1]。實踐與研究表明，重點行業(yè)的VOCs 管控與防治工作已經(jīng)相對比較成熟并已取得了顯著的減排效果，而在重點行業(yè)之外某些行業(yè)的VOCs 管控與防治工作還未受到足夠的重視，相應(yīng)的VOCs排放規(guī)律與管控對策還不夠清晰。

石油和天然氣開采專業(yè)及輔助性活動行業(yè)（行業(yè)代碼B1120，以下簡稱“油氣開采輔助行業(yè)”），是石油煉制與石油化工的上游行業(yè)，主要包含與石油和天然氣開采相關(guān)的鉆井、井下作業(yè)及采出油氣達標處理等生產(chǎn)活動。石油和天然氣處理廠（以下簡稱“油氣處理廠”）是油氣開采輔助行業(yè)中的典型企業(yè)，承擔著陸地采出油氣與海洋采出上岸油氣的預(yù)處理（脫水、脫硫、脫碳等）達標任務(wù)，在整個石油和天然氣開采輔助行業(yè)中占據(jù)重要角色。據(jù)統(tǒng)計，2018年我國油氣總產(chǎn)量為3.34億t（油當量），其中原油1.89億t、天然氣產(chǎn)量（含煤層氣）1 610億m3、液化天然氣產(chǎn)量900萬t[3]。油氣處理廠與煉油、石化等企業(yè)類似，在對采出油氣的處理過程中不可避免的產(chǎn)生含VOCs 的物料泄漏與排放。目前國內(nèi)專家、學者針對VOCs 排放重點行業(yè)的VOCs排放特點與綜合管控研究案例較多，針對油氣開采輔助行業(yè)VOCs 排放特點與綜合管控的研究相對較少，在實際工作中缺乏必要的參考文獻資料。

文章根據(jù)目前國內(nèi)油氣處理廠的生產(chǎn)類別，選取2 家代表性的處理廠針對VOCs 不同排放源開展排放量核算、統(tǒng)計與分析，并與石化行業(yè)VOCs 排放特點進行比較，總結(jié)排放規(guī)律，歸納排放特點。以此為基礎(chǔ)討論油氣處理廠的VOCs綜合管控對策，并提出建議，以期為油氣開采輔助行業(yè)的VOCs 綜合管控與防治提供借鑒案例。

1 VOCs 排放量核算方法

油氣處理廠VOCs 排放量參照《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》（環(huán)辦[2015]104號）[2]提供的方法開展核算。根據(jù)處理廠生產(chǎn)實際，VOCs具體排放源項及采用的核算方法見表1。其中企業(yè)在正常生產(chǎn)狀況下不涉及工藝有組織排放、非正常工況排放及事故排放，設(shè)備動靜密封點泄漏（即LDAR）與采樣過程VOCs 排放量核算先采用美國PHX-21揮發(fā)性氣體檢測分析儀開展泄漏濃度實測，再結(jié)合關(guān)聯(lián)方程進行核算，燃燒煙氣VOCs 排放量通過現(xiàn)場檢測（流量、壓力、溫度等參數(shù)）與氣袋采樣實驗室檢測獲得，其他排放源排放量通過排放系數(shù)法/物料衡算法核算獲得。

表1 油氣處理廠VOCs 排放源及排放量核算方法

2 油氣處理廠VOCs 排放量核算結(jié)果分析及比較

文中選取的某天然氣處理廠主要對采出天然氣、凝析油進行處理，處理達標后的天然氣通過管道輸送至下游用戶，凝析油裝車汽運外銷。主要生產(chǎn)系統(tǒng)有天然氣分離系統(tǒng)、天然氣烴露點控制系統(tǒng)（丙烷制冷系統(tǒng)）、脫CO2和脫水系統(tǒng)、天然氣壓縮冷卻外輸計量系統(tǒng)、凝析油穩(wěn)定系統(tǒng)、凝析油儲存裝車系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)等。某油氣處理廠主要功能為對采出液進行油水、油氣分離以及對分離后的油氣進行穩(wěn)定、脫硫、脫水等處理，處理達標后的油品裝船外運。其生產(chǎn)處理設(shè)施主要有原油分離脫水和穩(wěn)定系統(tǒng)、天然氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、產(chǎn)品儲運系統(tǒng)等。

某天然氣處理廠經(jīng)現(xiàn)場檢測、核算、統(tǒng)計后得出VOCs排放量為43.20 t/a。根據(jù)排放源類別，該廠VOCs 排放源共有7 項，即冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放，燃燒煙氣排放，有機液體裝卸揮發(fā)損失，有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失，設(shè)備動靜密封點泄漏，廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散與火炬排放，其排放量占總排放量的質(zhì)量分數(shù)分別為47%、21%、20%、6%、4%、2%、～0。冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放，燃燒煙氣排放與有機液體裝卸揮發(fā)損失占總排放量的質(zhì)量分數(shù)達到88%，為某天然氣處理廠的三大VOCs 主要排放源。上述7 項排放源中有組織排放部分占總排放量質(zhì)量分數(shù)為21%，各類無組織排放占79%，該天然氣處理廠VOCs 排放源集中且無組織排放特征明顯。

某油氣處理廠經(jīng)現(xiàn)場檢測、核算、統(tǒng)計后得出VOCs排放量為283.80 t/a。根據(jù)排放源類別，該廠VOCs排放源共有8項，即有機液體裝卸揮發(fā)損失，有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失，冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放，設(shè)備動靜密封點泄漏，廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散，火炬排放，燃燒煙氣排放與采樣排放，其排放量分別占總排放量的質(zhì)量分數(shù)為47%、46%、6%、1%、～0、～0、～0、～0。有機液體裝卸揮發(fā)損失與有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失占據(jù)總排放量質(zhì)量分數(shù)達到93%，為該油氣處理廠兩大VOCs 主要排放源。上述8 項排放源中有組織排放部分占總排放量質(zhì)量分數(shù)為～0，各類無組織排放占～100%，該油氣處理廠VOCs 幾乎全部通過無組織排放途徑排放，VOCs 排放源集中且無組織排放特征明顯。國內(nèi)某天然氣處理廠與某油氣處理廠VOCs排放量見表2。

通過對上述兩家企業(yè)進行VOCs 排放量統(tǒng)計與排放源貢獻比較分析可知：油氣開采輔助行業(yè)企業(yè)VOCs 排放主要集中在有機液體裝卸揮發(fā)損失，有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失，冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放與燃燒煙氣排放，其排放特征相比石化行業(yè)VOCs 排放有較大不同。石化行業(yè)VOCs 前三大主要排放源為工藝有組織排放，設(shè)備動靜密封點泄漏與冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放，且在總的排放量中，有組織排放部分占比52%，各類無組織排放占比48%，有組織排放較無組織排放特征明顯[3]，詳見表3。而在油氣開采輔助行業(yè)企業(yè)中大部分VOCs源于無組織排放，企業(yè)無組織排放特征明顯。

表2 國內(nèi)某天然氣處理廠與某油氣處理廠VOCs 排放量

表3 石化行業(yè)VOCs 排放情況

3 石化行業(yè)VOCs 排放管控對策與要求

一般來講，企業(yè)VOCs 的排放貫穿了從原料進廠、儲存經(jīng)加工處理至產(chǎn)品暫存、裝卸出廠的生產(chǎn)全過程。因此，企業(yè)VOCs 的排放管控需采用全過程精細化管理思路和開放型監(jiān)管模式，通過源頭削減、過程控制與末端治理相結(jié)合的方式進行綜合管控。但不同行業(yè)的VOCs 排放特征在某種程度上決定了該行業(yè)VOCs 綜合管控的重點與著力點，進而決定了具體的管控要求與措施。以VOCs 有組織排放與無組織排放占比相對均衡的石化行業(yè)為例，在2013 年原環(huán)保部發(fā)布的污染防治政策中要求石油石化行業(yè)要對VOCs 有組織排放與無組織排放同時進行治理與管控。2015 年11 月原環(huán)保部專門針對設(shè)備動靜密封點泄漏發(fā)布了《石化行業(yè)泄漏檢測與修復(fù)工作指南》（環(huán)辦[2015]第104 號），要求石化企業(yè)規(guī)范開展設(shè)備動靜密封點泄漏檢測與修復(fù)（LDAR）工作，減少VOCs 無組織排放[4]。同年出臺的《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB 31570－2015）與《石油化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 31571－2015）則從VOCs多個排放源的角度對污染物排放限值、日常監(jiān)測與監(jiān)督管理提出要求。生態(tài)環(huán)境部2019年出臺了《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822－2019），該標準限值性與措施性要求并重，兼顧行為管控與效果評定，強化源頭削減和過程控制，有效減少VOCs 無組織排放。石化行業(yè)VOCs主要排放源管控對策與要求見表4。

表4 石化行業(yè)VOCs 主要排放源管控對策與要求

4 油氣處理廠VOCs 排放管控對策與建議

油氣處理廠VOCs 排放源主要集中在有機液體裝卸揮發(fā)損失，有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失，冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放與燃燒煙氣排放，排放源相對比較集中且無組織排放特征明顯。因此油氣處理廠VOCs 排放治理應(yīng)聚焦無組織排放控制，通過源頭削減、過程控制、末端治理等綜合手段著力減少重點排放源排放。

油氣處理廠有機液體多為凝析油、燃料柴油或原油，組分相對較輕，揮發(fā)性強。因此控制油氣處理廠裝卸揮發(fā)損失應(yīng)著力減少裝卸過程揮發(fā)和加強油氣回收處理。如裝卸時優(yōu)先采用底部裝載方式，在裝車鶴位加裝油氣回收裝置，將運載工具（汽車油罐車、鐵路油槽車、油輪等）在裝載過程中排放的VOCs 密閉收集輸送至回收設(shè)備，也可返回儲罐或送入氣體管網(wǎng)。有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失VOCs 排放控制重在使用合理類型儲罐和選擇高效的浮盤密封方式，對于儲存凝析油等蒸汽壓較高的揮發(fā)性有機液體應(yīng)適當采用低壓罐、壓力罐，必要時需要設(shè)置氣相平衡系統(tǒng)或油氣回收設(shè)施對揮發(fā)油氣進行回收處理。冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)VOCs排放源于換熱器內(nèi)部管道銹蝕導(dǎo)致的揮發(fā)性物料泄漏，其排放控制需要定期檢測循環(huán)冷卻水進出口的TOC（總有機碳）濃度，如發(fā)生泄漏則應(yīng)盡快查找泄漏源并進行修復(fù)。燃燒煙氣VOCs 排放多源于工藝加熱爐/鍋爐燃燒過程產(chǎn)生的廢氣，減少該部分VOCs 的排放措施一是選用質(zhì)量等級高的環(huán)保型油品，二是優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，節(jié)約用能減少燃料消耗。油氣處理廠VOCs 主要排放源管控對策與要求見表5。

5 結(jié)論

油氣處理廠在對油氣進行分離、穩(wěn)定、儲存與裝卸過程中會產(chǎn)生較大的VOCs 排放。為順利完成國家制定的揮發(fā)性有機物綜合治理減排目標，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，油氣處理廠揮發(fā)性有機物綜合管控應(yīng)當引起足夠的重視。

1）油氣處理廠VOCs排放源主要集中在有機液體裝卸揮發(fā)損失，有機液體儲存和調(diào)和揮發(fā)損失，冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放與燃燒煙氣排放，排放源相對比較明確、集中。

2）油氣處理廠VOCs 以無組織排放途徑為主，無組織排放特征明顯。

表5 油氣處理廠VOCs 主要排放源管控對策與要求

3）油氣處理廠VOCs排放治理應(yīng)聚焦無組織排放控制，通過源頭削減、過程控制、末端治理等綜合手段重點關(guān)注上述4類排放源。油氣處理廠VOCs無組織排放治理近期需按要求落實《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822－2019），遠期則應(yīng)制定長期治理規(guī)劃，有計劃逐步減少污染。