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        石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物泄露檢測技術(shù)探析

        2021-08-20 09:36:36李倩
        商品與質(zhì)量 2021年32期
        關(guān)鍵詞:揮發(fā)性定量密封

        李倩

        中國石油遼陽石化分公司 遼寧遼陽 111003

        VOCs是英文Volatile Organic Compounds的首字母縮寫形式,翻譯為中文意思是揮發(fā)性有機(jī)物。從定義方面看,對其界定十分嚴(yán)格,要求滿足三項(xiàng)條件:一是在紫外線條件下,通過與氮氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成光化學(xué)氧化物。二是在20攝氏度條件下,蒸汽壓不小于10帕。三是在101.3千帕條件下,其沸點(diǎn)在260攝氏度以內(nèi)。由于石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的排放源頭相對較多,加上該類物質(zhì)載體(生物體)本身的組織性、無組織性排放與散逸,以及相關(guān)設(shè)備老化后的泄漏等。既會給大氣造成直接污染,也會隨著此類物質(zhì)的積累與反應(yīng),對生物的生存造成嚴(yán)重危害。

        1 揮發(fā)性有機(jī)物泄漏檢測技術(shù)分析

        1.1 點(diǎn)式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)

        該技術(shù)的設(shè)計以揮發(fā)性有機(jī)的熱學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)特征為主,檢測優(yōu)勢體現(xiàn)在對單點(diǎn)氣體的定量測定、監(jiān)測方面。主要通過儀器設(shè)備實(shí)施現(xiàn)場檢測,包括個體檢測儀、色質(zhì)聯(lián)用儀、便攜式色譜與紅外氣體光譜儀及光離子化檢測儀等。缺點(diǎn)表現(xiàn)在區(qū)域氣體分布情況檢測方面。

        1.2 線式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)

        該技術(shù)能夠?qū)饴飞系奈镔|(zhì)實(shí)施定性分析、定量分析,主要是借助對氣體特定波長的吸收完成測量。從檢測優(yōu)勢方面看,在選定合適檢測波段后,能夠以較高的靈敏度,實(shí)現(xiàn)對較低濃度的檢測與監(jiān)測(可達(dá)到μmol/mol級)。與點(diǎn)式檢測相比,監(jiān)測結(jié)果的精準(zhǔn)性高,能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場揮發(fā)性有機(jī)物存在情況的真實(shí)反映。不足之處表現(xiàn)在檢測氣體種類的有限性方面。目前使用的儀器包括開路式傅立葉變換紅外光譜儀、激光甲烷測量儀等。

        1.3 面式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)

        該技術(shù)以光學(xué)原理為準(zhǔn),主要通過采集被測區(qū)域的氣體光學(xué)信號、轉(zhuǎn)換出物質(zhì)影像,完成對泄漏源的定位與檢測。從應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看,能夠針對漏泄云團(tuán)的擴(kuò)散特征實(shí)施有效跟蹤,并對其中存在的有害物質(zhì)進(jìn)行種類信息、定量濃度信息實(shí)施全面監(jiān)測與獲取。應(yīng)用中對于紅外波段的選取較多,區(qū)域氣體的掃描優(yōu)勢相對明顯,但是,由于采用遠(yuǎn)距離檢測,在氣體種類的定性與定量分析方面仍然存在諸多限制。

        2 石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的來源分析

        現(xiàn)階段的研究認(rèn)為石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的排放源有兩類:一類是有組織排放源,另一類是無組織排放。幾乎貫穿于石化企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條的各個環(huán)節(jié)。以某石化企業(yè)大氣污染物排放調(diào)研情況看,在19類裝置中,均存在污染源。具體參看下表1:

        表1 某石化企業(yè)大氣污染物排放調(diào)研表

        通過對該企業(yè)調(diào)研結(jié)果做進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)可以歸納13個揮發(fā)性有機(jī)物排放逸散過程。從有組織排放源方面的4類排放過程分析:①受到生產(chǎn)裝置生產(chǎn)工藝的約束,工藝尾氣主要以兩種形式排放。但可以對連續(xù)性排放、間歇性排放實(shí)施全面監(jiān)測與有效控制。②鍋爐與加熱爐等燃燒中,以裝置燃料煙氣排放為主。③火炬系統(tǒng)排放的火炬燃燒煙氣多由工藝可燃廢氣組成,此類既無法實(shí)現(xiàn)有效回收,也很難降低排放量。尤其在吹掃的過程中,也會產(chǎn)生相應(yīng)的廢棄及過量燃料氣等。④固體物料在條件滿足的情況下,也會發(fā)生堆存釋放、裝卸釋放現(xiàn)象。在這方面的研究相對較少,在排放量的精準(zhǔn)核算方面也存在一定的難度。從無組織排放源方面的9類排放過程分析:在加收生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣時,對于不能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制的廢棄,往往會以無組織排放的方式排放到大氣之中。例如,延遲焦化裝置中的冷焦、切焦中便會出現(xiàn)此類情況。另一方面,生產(chǎn)設(shè)備安裝過程中設(shè)置有動靜密封點(diǎn),如在法蘭、閥門、機(jī)泵之類的設(shè)備中,當(dāng)對密封點(diǎn)位置進(jìn)行運(yùn)維管理時,往往會發(fā)生無組織性的揮發(fā)性有機(jī)物泄漏現(xiàn)象[1]。除此之外,從采購到產(chǎn)品下線整個過程中,均存在無組織排放。而且,包括了檢修與事故等造成的無組織排放情況。具體參看下圖1:

        圖1 石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放源解析

        3 石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物泄露檢測技術(shù)應(yīng)用

        石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物泄漏檢測技術(shù)應(yīng)用過程中,既會采用點(diǎn)式、線式、面式檢測技術(shù),實(shí)施專項(xiàng)檢測,也會通過綜合應(yīng)用實(shí)施覆蓋性檢測。因而,在應(yīng)用過程中應(yīng)該注重對不同應(yīng)用方式的區(qū)分與選擇。具體分析如下:

        3.1 點(diǎn)式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)的應(yīng)用

        首先,應(yīng)該遵循《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》(GB50493-2009)要求,在石化企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域,設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的氣體檢測報警儀(固定式)。通常石化企業(yè)生產(chǎn)裝置在不同的建成年代,安裝數(shù)量也存在差異。例如,A企業(yè)原油加工能力為2300×104噸,報警儀數(shù)量為3402臺;B企業(yè)對應(yīng)值為1300×104噸、1233臺;C企業(yè)對應(yīng)值為1000×104噸、1420臺;D企業(yè)對應(yīng)值為1000×104噸、1398噸等。通常檢測中報警儀安裝數(shù)量差異、分布比例,均會對泄漏檢測結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。目前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,儀器檢測范圍在15米以內(nèi),多以被動式接觸檢測為準(zhǔn)[2]。

        其次,設(shè)備密封點(diǎn)泄漏檢測的應(yīng)用是為了補(bǔ)足氣體檢測報警儀應(yīng)用中的被動檢測缺陷。該檢測以FID-氫火焰離子化檢測儀為準(zhǔn)。從石化企業(yè)應(yīng)用情況看,現(xiàn)階段已經(jīng)建立了針對生產(chǎn)裝置密封點(diǎn)、潺潺密封點(diǎn)數(shù)據(jù)庫,能夠針對類型、數(shù)量、種類等信息實(shí)施整體統(tǒng)計與分析。一般而言,企業(yè)規(guī)模不同、業(yè)務(wù)類型不同,均會在密封點(diǎn)數(shù)量方面存在差異。如化工類企業(yè)數(shù)量相對偏低、煉油類企業(yè)相對偏高。而且,建成年代不同、工藝條件不同、泄漏管理方案不同,也會導(dǎo)致不同的泄漏率。經(jīng)驗(yàn)表明,石化企業(yè)密封點(diǎn)數(shù)少,泄漏率相對較高(大于1.5%),反之則低(不大于1.5%)。

        3.2 線式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)的應(yīng)用

        線式檢測應(yīng)用中,以傅里葉變換檢測技術(shù)為基礎(chǔ),可以通過氣體釋放實(shí)驗(yàn),對其檢測結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確性驗(yàn)證。

        首先,需要在環(huán)境氣象站,準(zhǔn)備好開路式紅外檢測儀、流量計、減壓閥、99.9%六氟化硫。其次,需要通過管路連接氣體鋼瓶與流量計,對鋼瓶開啟后釋放的進(jìn)入流量計位置的氣體進(jìn)行體積流量統(tǒng)計并計算質(zhì)量流量。第三,比較線式檢測定量分析結(jié)果、氣體質(zhì)量流量結(jié)果,完成驗(yàn)證。通常在檢測氣體濃度、風(fēng)速、溫度、氣壓、排放速率確定的情況下,六氟化硫平均排放速度為每秒0.009317克、實(shí)際釋放速率為每秒0.009654克,誤差僅為3.5%。因而檢測結(jié)果相對精準(zhǔn)。例如,在苯的線性檢測過程中,苯濃度與風(fēng)向相關(guān),根據(jù)裝置邊界揮發(fā)性有機(jī)物檢測,可以確定其中的苯污染源由裝置區(qū)域排放,同時完成泄漏溯源。線式檢測速度相對較快,對于某個裝置區(qū)域截面濃度、邊界濃度的檢測具有明顯優(yōu)勢。需要注意的是,在實(shí)際檢測中,應(yīng)該配套環(huán)境氣象條件進(jìn)行綜合判定,以此提高對漏泄源頭定位的精準(zhǔn)性[3]。

        3.3 面式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)的應(yīng)用

        面式檢測技術(shù)應(yīng)用中的氣體釋放定量準(zhǔn)確性驗(yàn)證,以紅外氣體定量檢測系統(tǒng)對氣體排放定量準(zhǔn)確度驗(yàn)證為準(zhǔn)。除應(yīng)用99.9%甲烷氣體、紅外氣體定量檢測系統(tǒng)外,實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與線式檢測基本相同。實(shí)驗(yàn)方法中主要是對流量計位置的甲烷氣體質(zhì)量流量進(jìn)行計算,通過對比實(shí)驗(yàn)數(shù)值與檢測數(shù)值,達(dá)到準(zhǔn)確性驗(yàn)證目標(biāo)。目前基于甲烷氣體的排放定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)性相對較低,甲烷氣體的檢測排放速率與實(shí)際釋放速率之間存在明顯差異。所以,在定量能力方面仍然存在諸多問題。通常在設(shè)備泄漏維修過程中,對于面式檢測技術(shù)的應(yīng)用相對較多。例如,在加熱爐底的軟管密封修復(fù)過程中,均可應(yīng)用面式檢測對修復(fù)前、修復(fù)后的泄漏情況進(jìn)行檢測。

        4 結(jié)語

        總之,揮發(fā)性有機(jī)物會對自然生態(tài)、生物種群等產(chǎn)生一定的危害。在現(xiàn)代石化企業(yè)油氣產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中,一方面,需要增強(qiáng)對此類物質(zhì)危害性的分類研究。另一方面,應(yīng)該從污染治理與源頭防治的綜合治理角度,結(jié)合我國新時代引入的環(huán)境管理體系,合理推進(jìn)石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物泄漏檢測工作。通過以上初步分析可以看出,在泄漏檢測技術(shù)應(yīng)用方面,點(diǎn)式、線式、面式揮發(fā)性有機(jī)物檢測技術(shù)均有不同特征與使用方法。因此,在實(shí)際檢測時,既應(yīng)該做好同一檢測方法的專項(xiàng)檢測應(yīng)用,也需要從優(yōu)勢互補(bǔ)、互相驗(yàn)證的角度,增強(qiáng)對三類檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用,以此增強(qiáng)泄漏檢測技術(shù)的完善性。

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