朱 錕

(中國(guó)石化青島石油化工有限責(zé)任公司，山東青島 266043)

煉油企業(yè)排放的大氣污染物主要有SO、NOx和揮發(fā)性有機(jī)物，揮發(fā)性有機(jī)物中的苯、甲苯、二甲苯、硫醇、硫醚等是煉油企業(yè)主要異味污染物。因此，開(kāi)展泄漏檢測(cè)與修復(fù)應(yīng)用，摸清煉油企業(yè)設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏現(xiàn)狀和排放情況，對(duì)減少揮發(fā)性有機(jī)物排放、有效改善煉油企業(yè)廠區(qū)及周邊的環(huán)境質(zhì)量意義重大。

本文分析了煉油企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物主要來(lái)源、危害及減排措施,介紹了某煉油企業(yè)開(kāi)展泄漏檢測(cè)與修復(fù)的工作流程。通過(guò)對(duì)泄漏檢測(cè)與修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)估，給出相應(yīng)的實(shí)踐建議。

1 煉油企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物

1.1 揮發(fā)性有機(jī)物主要來(lái)源

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，主要包括非甲烷烴類、含氧有機(jī)物、含硫有機(jī)物以及含氯有機(jī)物等有機(jī)化合物。煉油企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放主要來(lái)自有機(jī)液體儲(chǔ)存揮發(fā)損失、設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏、工藝無(wú)組織排放等12類排放源。通過(guò)對(duì)某燃料型煉油企業(yè)生產(chǎn)工藝流程及揮發(fā)性有機(jī)物排放分布情況(表1)分析,該煉油企業(yè)93.58%的揮發(fā)性有機(jī)物為無(wú)組織排放，其中動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏占排放總量的17.30%，是煉油企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物主要的排放源之一。

表1 某煉油企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放分布情況

1.2 揮發(fā)性有機(jī)物主要危害

揮發(fā)性有機(jī)物是大氣光化學(xué)反應(yīng)的重要前體物，對(duì)空氣中臭氧層破壞以及霧霾的生成有一定的貢獻(xiàn)。揮發(fā)性有機(jī)物的大氣污染可分為臭氧污染、顆粒物污染、有害空氣污染物污染和臭味污染。

煉油企業(yè)生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)泵、閥門、法蘭等設(shè)備動(dòng)靜密封部位發(fā)生VOCs泄漏，既產(chǎn)生區(qū)域異味，影響員工身體健康，又造成安全隱患和物料損耗，影響企業(yè)安全運(yùn)行和生產(chǎn)效益。同時(shí)，VOCs泄漏排放量大會(huì)影響企業(yè)周邊環(huán)境質(zhì)量，產(chǎn)生社會(huì)投訴，影響企地社區(qū)和諧。

1.3 揮發(fā)性有機(jī)物減排措施

按照清潔生產(chǎn)理念，揮發(fā)性有機(jī)物的減排主要從源頭削減、過(guò)程控制和末端治理3個(gè)方面，通過(guò)實(shí)施工藝改進(jìn)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廢水處理系統(tǒng)密閉性改造、泄漏檢測(cè)與修復(fù)、儲(chǔ)罐密封形式改造、油品裝卸方式改進(jìn)等措施，從源頭減少VOCs的泄漏排放；對(duì)具有回收價(jià)值的工藝廢氣、儲(chǔ)罐呼吸氣和裝卸廢氣進(jìn)行回收利用；對(duì)難以回收利用的廢氣按照相關(guān)要求處理，可大幅減少煉油企業(yè)VOCs排放，促進(jìn)環(huán)境空氣質(zhì)量改善。

2 泄漏檢測(cè)與修復(fù)

泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAR)是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程物料泄漏進(jìn)行控制的系統(tǒng)工程。通過(guò)固定或移動(dòng)式檢測(cè)儀器，定量檢測(cè)或檢查生產(chǎn)裝置中閥門、法蘭等易產(chǎn)生VOCs泄漏的密封點(diǎn)，并在一定期限內(nèi)采取有效措施修復(fù)泄漏點(diǎn)，從而控制物料泄漏損失，減少對(duì)環(huán)境造成的污染。

常規(guī)泄漏檢測(cè)與修復(fù)主要用配備火焰離子檢測(cè)器(FID)的便攜式有機(jī)物泄漏檢測(cè)儀，按照檢測(cè)計(jì)劃以一定頻次對(duì)密封點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)超過(guò)國(guó)家或地方法規(guī)中泄漏標(biāo)準(zhǔn)定義的泄漏點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，同時(shí)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成維修及復(fù)測(cè)，檢測(cè)及復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)納入數(shù)據(jù)庫(kù)管理。

3 泄漏檢測(cè)與修復(fù)情況分析

3.1 泄漏檢測(cè)情況分析

根據(jù)設(shè)備與管線組件揮發(fā)性有機(jī)物泄漏控制要求，某煉油企業(yè)對(duì)泵、壓縮機(jī)、攪拌器、閥門、開(kāi)口閥或開(kāi)口管線、取樣連接系統(tǒng)等每3個(gè)月檢測(cè)一次；對(duì)法蘭及其他連接件、其他密封設(shè)備每6個(gè)月檢測(cè)一次。選取該煉油企業(yè)2018至2020年的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共檢測(cè)密封點(diǎn)622 741個(gè)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)泄漏點(diǎn)1 739個(gè)，泄漏率0.28%。泄漏檢測(cè)情況見(jiàn)表2、表3。

表3 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏檢測(cè)情況(按生產(chǎn)裝置類型)

從表2不同密封點(diǎn)類型的泄漏率及泄漏占比統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，攪拌器密封、絲扣連接、球閥、泵及開(kāi)口管線是比較容易發(fā)生泄漏的密封部位。分析原因：密封組件尤其是機(jī)泵密封使用周期長(zhǎng)、質(zhì)量可靠性差，日常保養(yǎng)、維護(hù)不到位，易造成密封失效；開(kāi)口管線法蘭、螺紋連接等生銹造成螺栓不能把緊，墊片松動(dòng)也易造成泄漏；設(shè)備檢修吹掃時(shí)打開(kāi)的導(dǎo)淋閥或放空閥關(guān)閉不到位，采樣時(shí)未實(shí)施密閉采樣或采樣閥開(kāi)關(guān)頻繁造成采樣口泄漏等。另外，閥門、法蘭、連接件雖然整體泄漏率不高，但泄漏占比較高，影響泄漏量的核算。

表2 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏檢測(cè)情況(按密封點(diǎn)類型)

期間，還對(duì)油品儲(chǔ)罐罐頂VOCs排放情況跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)部分輕質(zhì)油品儲(chǔ)罐罐頂VOCs檢測(cè)濃度超過(guò)2 000×10，最高超過(guò)100 000×10，罐頂VOCs濃度較高。分析原因：由于該部分儲(chǔ)罐建設(shè)年代較早，浮盤及密封形式(浮筒式浮盤和一次密封)不滿足高效密封形式要求；部分儲(chǔ)罐呼吸閥由于缺少有效維護(hù)，定壓失效；罐壁通氣孔密封不嚴(yán)，罐頂取樣孔未及時(shí)密閉等。

通過(guò)更換為全接液蜂巢浮盤和全接觸氣密性邊緣密封，更換或維修呼吸閥，加強(qiáng)日常環(huán)保監(jiān)管等措施，能夠有效降低罐頂VOCs揮發(fā)。特別是高效浮盤改造后，儲(chǔ)罐頂VOCs檢測(cè)濃度正常均值不超過(guò)2 000×10,大大減少了罐頂VOCs排放。

3.2 泄漏修復(fù)情況分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)該煉油企業(yè)3年來(lái)泄漏修復(fù)情況(圖1)，大部分超標(biāo)泄漏密封點(diǎn)的維修可在裝置不停工條件下完成，泄漏修復(fù)率達(dá)到70%以上，修復(fù)手段一般包括簡(jiǎn)單的緊固、增加堵帽、更換墊片、更換填料或密封等。

圖1 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏修復(fù)率

通過(guò)持續(xù)的泄漏檢測(cè)修復(fù)過(guò)程，對(duì)已有泄漏檢測(cè)結(jié)果和泄漏修復(fù)情況對(duì)比分析，可以比較特定介質(zhì)對(duì)于不同密封形式及材質(zhì)的滲透速率差異，從而篩選出與特定介質(zhì)較適合的密封形式、材質(zhì)甚至優(yōu)秀生產(chǎn)商，為設(shè)備選型提供技術(shù)參考。如氣體分餾裝置液態(tài)烴機(jī)泵原為單級(jí)密封形式，常規(guī)檢測(cè)結(jié)果泄漏多次超標(biāo)(最高超過(guò)100 000×10)，更換密封后效果不理想。將密封形式改為串級(jí)密封后，有效解決了單級(jí)密封易泄漏超標(biāo)問(wèn)題，本質(zhì)上減少了設(shè)備動(dòng)靜密封泄漏的產(chǎn)生。

4 泄漏檢測(cè)與修復(fù)成效評(píng)估

4.1 環(huán)境效益

某煉油企業(yè)2015年完成首輪泄漏檢測(cè)與修復(fù)后，2017年7月開(kāi)始按照GB31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)備與管線組件泄漏污染控制要求開(kāi)展泄漏檢測(cè)與控制。對(duì)比2018至2020年企業(yè)邊界大氣第三方檢測(cè)檢測(cè)情況(圖2)，可以看出，自開(kāi)展LDAR工作后，該企業(yè)邊界大氣中的VOCs濃度明顯降低，且趨于平穩(wěn)。說(shuō)明企業(yè)開(kāi)展LDAR工作，能夠從根本上改善企業(yè)周邊大氣環(huán)境質(zhì)量,減少異味投訴。

圖2 某煉油企業(yè)邊界大氣VOCs檢測(cè)情況

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏VOCs污染源排查方法中的相關(guān)方法，對(duì)該煉油企業(yè)2020年度泄漏點(diǎn)修復(fù)前后的排放速率進(jìn)行核算。泄漏點(diǎn)經(jīng)修復(fù)后泄漏排放速率整體下降明顯(圖3)，修復(fù)后的平均減排比例達(dá)到52.13%。通過(guò)對(duì)泄漏點(diǎn)維修后的效果進(jìn)行評(píng)估，泄漏點(diǎn)修復(fù)后的揮發(fā)性有機(jī)物減排12.92 kg/h,核算減排效果明顯，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 某煉油企業(yè)泄漏修復(fù)前后排放速率對(duì)比

5 結(jié)論及建議

a) 從該煉油企業(yè)泄漏率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，煉油企業(yè)密封、泵及開(kāi)口管線是比較容易發(fā)生泄漏的密封部位；從泄漏排放量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，泵、閥門和法蘭等密封點(diǎn)泄漏對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物泄漏排放量核算的貢獻(xiàn)較大。

b) 通過(guò)漏點(diǎn)修復(fù)情況可以看出，大部分漏點(diǎn)都可以在不停工的情況下實(shí)現(xiàn)修復(fù)，泄漏減排效果明顯，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益；實(shí)施泄漏檢測(cè)與修復(fù)，不僅能夠改善區(qū)域異味及周邊環(huán)境質(zhì)量，產(chǎn)生一定的社會(huì)效益，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除泄漏隱患，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少因泄漏導(dǎo)致的生產(chǎn)安全事故。

c) 對(duì)于泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作，可以采取成立專職化檢測(cè)小組負(fù)責(zé)泄漏檢測(cè)和廠區(qū)網(wǎng)格化檢測(cè)工作等措施，對(duì)重點(diǎn)裝置、重點(diǎn)區(qū)域增加檢測(cè)頻次，并根據(jù)工作結(jié)果實(shí)施績(jī)效考核，強(qiáng)化泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作效果；同時(shí)可以將泄漏修復(fù)率及完成時(shí)效、惡臭異味控制有效率納入小指標(biāo)競(jìng)賽活動(dòng)，在提高基層單位參與泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作積極性的同時(shí)確保工作質(zhì)量。