王教凱

（中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司節(jié)能減排監(jiān)測(cè)中心，天津 300452）

關(guān)鍵字：油氣處理廠 揮發(fā)性有機(jī)物 綜合管控

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物的總稱。研究表明，VOCs 是形成細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，其排放對(duì)大氣環(huán)境影響突出，對(duì)氣候變化也有影響，是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、改善環(huán)境空氣質(zhì)量的重點(diǎn)污染因子，因此迫切需要加強(qiáng)VOCs 的綜合管控與防治。VOCs 揮發(fā)性強(qiáng)，產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多，涉及行業(yè)廣。研究顯示，我國(guó)VOCs 的重點(diǎn)排放源集中在石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、油品儲(chǔ)運(yùn)銷等行業(yè)，國(guó)家為此印發(fā)了重點(diǎn)行業(yè)的VOCs 污染防治工作方案，并出臺(tái)煉油、石化、涂料油墨等行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，以加強(qiáng)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(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)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(biāo)任務(wù)[1]。實(shí)踐與研究表明，重點(diǎn)行業(yè)的VOCs 管控與防治工作已經(jīng)相對(duì)比較成熟并已取得了顯著的減排效果，而在重點(diǎn)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(duì)策還不夠清晰。

石油和天然氣開采專業(yè)及輔助性活動(dòng)行業(yè)（行業(yè)代碼B1120，以下簡(jiǎn)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(dá)標(biāo)處理等生產(chǎn)活動(dòng)。石油和天然氣處理廠（以下簡(jiǎn)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(dān)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(dá)標(biāo)任務(wù)，在整個(gè)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(jì)，2018年我國(guó)油氣總產(chǎn)量為3.34億t（油當(dāng)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(wàn)t[3]。油氣處理廠與煉油、石化等企業(yè)類似，在對(duì)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(guó)內(nèi)專家、學(xué)者針對(duì)VOCs 排放重點(diǎn)行業(yè)的VOCs排放特點(diǎn)與綜合管控研究案例較多，針對(duì)油氣開采輔助行業(yè)VOCs 排放特點(diǎn)與綜合管控的研究相對(duì)較少，在實(shí)際工作中缺乏必要的參考文獻(xiàn)資料。

文章根據(jù)目前國(guó)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(duì)VOCs 不同排放源開展排放量核算、統(tǒng)計(jì)與分析，并與石化行業(yè)VOCs 排放特點(diǎn)進(jìn)行比較，總結(jié)排放規(guī)律，歸納排放特點(diǎn)。以此為基礎(chǔ)討論油氣處理廠的VOCs綜合管控對(duì)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(hào)）[2]提供的方法開展核算。根據(jù)處理廠生產(chǎn)實(shí)際，VOCs具體排放源項(xiàng)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(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏（即LDAR）與采樣過程VOCs 排放量核算先采用美國(guó)PHX-21揮發(fā)性氣體檢測(cè)分析儀開展泄漏濃度實(shí)測(cè)，再結(jié)合關(guān)聯(lián)方程進(jìn)行核算，燃燒煙氣VOCs 排放量通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（流量、壓力、溫度等參數(shù)）與氣袋采樣實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)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(duì)采出天然氣、凝析油進(jìn)行處理，處理達(dá)標(biāo)后的天然氣通過管道輸送至下游用戶，凝析油裝車汽運(yùn)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(diǎn)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(jì)量系統(tǒng)、凝析油穩(wěn)定系統(tǒng)、凝析油儲(chǔ)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(duì)采出液進(jìn)行油水、油氣分離以及對(duì)分離后的油氣進(jìn)行穩(wěn)定、脫硫、脫水等處理，處理達(dá)標(biāo)后的油品裝船外運(yùn)。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(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等。

某天然氣處理廠經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、核算、統(tǒng)計(jì)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(xiàng)，即冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放，燃燒煙氣排放，有機(jī)液體裝卸揮發(fā)損失，有機(jī)液體儲(chǔ)存和調(diào)和揮發(fā)損失，設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏，廢水集輸、儲(chǔ)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?jǐn)?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(jī)液體裝卸揮發(fā)損失占總排放量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到88%，為某天然氣處理廠的三大VOCs 主要排放源。上述7 項(xiàng)排放源中有組織排放部分占總排放量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%，各類無(wú)組織排放占79%，該天然氣處理廠VOCs 排放源集中且無(wú)組織排放特征明顯。

某油氣處理廠經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、核算、統(tǒng)計(jì)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(xiàng)，即有機(jī)液體裝卸揮發(fā)損失，有機(jī)液體儲(chǔ)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(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏，廢水集輸、儲(chǔ)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?jǐn)?shù)為47%、46%、6%、1%、～0、～0、～0、～0。有機(jī)液體裝卸揮發(fā)損失與有機(jī)液體儲(chǔ)存和調(diào)和揮發(fā)損失占據(jù)總排放量質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到93%，為該油氣處理廠兩大VOCs 主要排放源。上述8 項(xiàng)排放源中有組織排放部分占總排放量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為～0，各類無(wú)組織排放占～100%，該油氣處理廠VOCs 幾乎全部通過無(wú)組織排放途徑排放，VOCs 排放源集中且無(wú)組織排放特征明顯。國(guó)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(duì)上述兩家企業(yè)進(jìn)行VOCs 排放量統(tǒng)計(jì)與排放源貢獻(xiàn)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(jī)液體裝卸揮發(fā)損失，有機(jī)液體儲(chǔ)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(dòng)靜密封點(diǎn)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(wú)組織排放占比48%，有組織排放較無(wú)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(wú)組織排放，企業(yè)無(wú)組織排放特征明顯。

表2 國(guó)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(duì)策與要求

一般來講，企業(yè)VOCs 的排放貫穿了從原料進(jìn)廠、儲(chǔ)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(xì)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(jìn)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(diǎn)與著力點(diǎn)，進(jìn)而決定了具體的管控要求與措施。以VOCs 有組織排放與無(wú)組織排放占比相對(duì)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(duì)VOCs 有組織排放與無(wú)組織排放同時(shí)進(jìn)行治理與管控。2015 年11 月原環(huán)保部專門針對(duì)設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏發(fā)布了《石化行業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作指南》（環(huán)辦[2015]第104 號(hào)），要求石化企業(yè)規(guī)范開展設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）工作，減少VOCs 無(wú)組織排放[4]。同年出臺(tái)的《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570－2015）與《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571－2015）則從VOCs多個(gè)排放源的角度對(duì)污染物排放限值、日常監(jiān)測(cè)與監(jiān)督管理提出要求。生態(tài)環(huán)境部2019年出臺(tái)了《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822－2019），該標(biāo)準(zhǔn)限值性與措施性要求并重，兼顧行為管控與效果評(píng)定，強(qiáng)化源頭削減和過程控制，有效減少VOCs 無(wú)組織排放。石化行業(yè)VOCs主要排放源管控對(duì)策與要求見表4。

表4 石化行業(yè)VOCs 主要排放源管控對(duì)策與要求

4 油氣處理廠VOCs 排放管控對(duì)策與建議

油氣處理廠VOCs 排放源主要集中在有機(jī)液體裝卸揮發(fā)損失，有機(jī)液體儲(chǔ)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(duì)比較集中且無(wú)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(wú)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(diǎn)排放源排放。

油氣處理廠有機(jī)液體多為凝析油、燃料柴油或原油，組分相對(duì)較輕，揮發(fā)性強(qiáng)。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(qiáng)油氣回收處理。如裝卸時(shí)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(yùn)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(chǔ)罐或送入氣體管網(wǎng)。有機(jī)液體儲(chǔ)存和調(diào)和揮發(fā)損失VOCs 排放控制重在使用合理類型儲(chǔ)罐和選擇高效的浮盤密封方式，對(duì)于儲(chǔ)存凝析油等蒸汽壓較高的揮發(fā)性有機(jī)液體應(yīng)適當(dāng)采用低壓罐、壓力罐，必要時(shí)需要設(shè)置氣相平衡系統(tǒng)或油氣回收設(shè)施對(duì)揮發(fā)油氣進(jìn)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(cè)循環(huán)冷卻水進(jìn)出口的TOC（總有機(jī)碳）濃度，如發(fā)生泄漏則應(yīng)盡快查找泄漏源并進(jìn)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(jí)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(duì)策與要求見表5。

5 結(jié)論

油氣處理廠在對(duì)油氣進(jìn)行分離、穩(wěn)定、儲(chǔ)存與裝卸過程中會(huì)產(chǎn)生較大的VOCs 排放。為順利完成國(guó)家制定的揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理減排目標(biāo)，打贏藍(lán)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(jī)物綜合管控應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

1）油氣處理廠VOCs排放源主要集中在有機(jī)液體裝卸揮發(fā)損失，有機(jī)液體儲(chǔ)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(duì)比較明確、集中。

2）油氣處理廠VOCs 以無(wú)組織排放途徑為主，無(wú)組織排放特征明顯。

表5 油氣處理廠VOCs 主要排放源管控對(duì)策與要求

3）油氣處理廠VOCs排放治理應(yīng)聚焦無(wú)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(diǎn)關(guān)注上述4類排放源。油氣處理廠VOCs無(wú)組織排放治理近期需按要求落實(shí)《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822－2019），遠(yuǎn)期則應(yīng)制定長(zhǎng)期治理規(guī)劃，有計(jì)劃逐步減少污染。