鄧 猛

（江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南京 210013）

目前，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的治理已成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)工作。設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏是VOCs無組織排放的重要源項(xiàng)之一。2015年11月，原環(huán)境保護(hù)部印發(fā)《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》和《石化企業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作指南》，要求涉及VOCs的工業(yè)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程物料泄漏進(jìn)行控制，并明確提出泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）的技術(shù)細(xì)則。該技術(shù)采用固定監(jiān)測(cè)設(shè)備或移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，定量或定性檢測(cè)生產(chǎn)工藝裝置中閥門、法蘭、機(jī)泵、壓縮機(jī)、開口閥、密閉系統(tǒng)排放口、入孔等10類易產(chǎn)生VOCs處的泄漏情況，并修復(fù)超過一定濃度的泄漏源，從而控制物料泄漏損失，減少環(huán)境污染[1-3]。

1 研究方法

目前，環(huán)境VOCs排放監(jiān)測(cè)方法可分為實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)和便攜式現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)三大類，在線非甲烷總烴相關(guān)的方法標(biāo)準(zhǔn)和儀器標(biāo)準(zhǔn)均較為成熟。但是，由于泄漏檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)需求的特殊性，無法直接采用非甲烷總烴，一般采用總烴檢測(cè)的方法。

1.1 確立基于FID的VOCs泄漏檢測(cè)方法

氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）的工作原理是載氣攜帶被分析組分和可燃?xì)鈿錃鈴膰娮爝M(jìn)入檢測(cè)器，助燃?xì)猓諝猓乃闹軐?dǎo)入，被測(cè)組分在火焰中被解離成正負(fù)離子，在極化電壓形成的電場(chǎng)中，正負(fù)離子向各自相反的電極移動(dòng)，形成的離子流被收集、輸出，經(jīng)阻抗轉(zhuǎn)化，放大器便獲得可測(cè)量的電信號(hào)。對(duì)烴類化合物而言，在火焰內(nèi)燃燒的碳?xì)浠衔镏?，每個(gè)碳原子均等量轉(zhuǎn)化成最基本的、共同的響應(yīng)單位——甲烷，所以FID對(duì)烴是等碳響應(yīng)，這是最主要的反應(yīng)，成為電荷傳送的主要介質(zhì)[4]。

1.2 典型污染源VOCs泄漏排放水平報(bào)告

確立測(cè)量方法后，選擇典型的污染源現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量VOCs排放，了解它們的真實(shí)排放水平，進(jìn)而評(píng)估VOCs潛在的大氣環(huán)境影響，為環(huán)境管理提供基礎(chǔ)支撐。評(píng)估現(xiàn)有污染物控制措施對(duì)這些氣態(tài)前體物的控制水平，為將來VOCs泄漏排放控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而減少非常規(guī)污染物的排放[5]。

2 泄漏檢測(cè)的數(shù)據(jù)評(píng)估

本次評(píng)估以南京市某大型石化煉制企業(yè)的5套不同裝置為例，對(duì)行業(yè)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝具有氣態(tài)VOCs物料或液態(tài)VOCs物料的設(shè)備與管線組件開展泄漏檢測(cè)。按照《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571—2015）的規(guī)定，對(duì)于石油煉制企業(yè)，泄漏濃度凈檢值不小于500 μmol/mol的有機(jī)氣體與揮發(fā)性有機(jī)液體流經(jīng)的設(shè)備與管線組件被定義為泄漏密封點(diǎn)位。

2.1 密封點(diǎn)分布

2.1.1 密封點(diǎn)按裝置統(tǒng)計(jì)

通過對(duì)石油煉制企業(yè)5個(gè)不同裝置開展LDAR前期準(zhǔn)備工作，共統(tǒng)計(jì)動(dòng)靜密封點(diǎn)73 145個(gè)，其中，可達(dá)密封點(diǎn)有71 299個(gè)，不可達(dá)密封點(diǎn)有1 846個(gè)。具體來看，各裝置密封點(diǎn)分布情況如表1所示。

表1 各裝置密封點(diǎn)分布情況

2.1.2 密封點(diǎn)分組件統(tǒng)計(jì)

所有密封點(diǎn)按組件分類，可分為泵、閥門、法蘭和泄壓設(shè)備等9種，其中以閥門、連接件和法蘭的密封點(diǎn)最多，分別有12 242個(gè)、35 137個(gè)和24 158個(gè)。各個(gè)組件可達(dá)點(diǎn)和不可達(dá)點(diǎn)的具體統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2 不同組件的密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和泄漏排放量占比

2.2 密封點(diǎn)泄漏檢測(cè)

2.2.1 各裝置泄漏密封點(diǎn)情況

使用FID對(duì)5個(gè)石油煉制裝置進(jìn)行LDAR檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)VOCs泄漏點(diǎn)位57個(gè)，總體泄漏率為0.08%。按泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)，蠟油加氫裝置、異丁烷裝置和連續(xù)重整裝置最多，數(shù)量分別為24個(gè)、15個(gè)、13個(gè)。按泄漏率統(tǒng)計(jì)，PSA裝置、異丁烷裝置和蠟油加氫裝置最高，分別為0.19%、0.15%和0.14%，如表3所示。

表3 泄漏密封點(diǎn)分裝置統(tǒng)計(jì)

2.2.2 各組件泄漏密封點(diǎn)情況

按組件類型統(tǒng)計(jì)，泄漏密封點(diǎn)最多的組件是閥門和法蘭，數(shù)量分別為28個(gè)和22個(gè)，泄漏率分別為0.23%和0.1%，其次是連接件，泄漏點(diǎn)有7個(gè)，但是連接件統(tǒng)計(jì)基數(shù)較大，泄漏率為0.02%，如表4所示。

表4 泄漏密封點(diǎn)分組件統(tǒng)計(jì)

2.3 密封點(diǎn)泄漏評(píng)估

統(tǒng)計(jì)石油煉制企業(yè)5種裝置的各個(gè)組件泄漏情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，泄漏的主要組件是連接件、法蘭和閥門，三者泄漏量占總泄漏量的96%以上，其占比分別為40.14%、35.71%和20.46%。不同組件的泄漏排放量占比情況如表2所示。

3 泄漏原因分析

對(duì)石油煉制企業(yè)開展泄漏檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)閥門、法蘭的泄漏點(diǎn)數(shù)量較多。主要原因有：內(nèi)浮頂罐不符合標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的高效密封方式要求；穩(wěn)定輕烴充裝卸區(qū)罐車排氣系統(tǒng)無法集中處理；凝析油罐下裝式發(fā)油裝置無廢氣收集處理措施；污水池敞開液面逸散；凝析油儲(chǔ)存不符合要求，未采用壓力罐、低壓罐或其他等效措施；凝析油裝載不符合要求，未采用底部裝載或頂部浸沒式裝載方式；裝載未采用氣相平衡系統(tǒng)或其他等效措施；原油裝載方式不符合要求，未采用底部裝載或頂部浸沒式裝載方式；重力分離罐排污管線與排污管網(wǎng)連接處未采取與環(huán)境空氣隔離的措施。

從組件來看，閥門、法蘭和連接件的泄漏點(diǎn)數(shù)量較多。其中，閥門組件泄漏部位主要是閥桿出函壓蓋處與函壓蓋下的環(huán)狀螺栓密封。閥門長(zhǎng)時(shí)間工作，導(dǎo)致閥體填料與閥桿間的壓力減弱，同時(shí)閥體填料不斷腐蝕、老化，易發(fā)生泄漏。法蘭組件泄漏部位主要是環(huán)狀密封，法蘭墊片長(zhǎng)期使用后老化、龜裂，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，兩側(cè)管道受力不均等可導(dǎo)致墊片與法蘭面產(chǎn)生空隙而發(fā)生泄漏。連接件泄漏部位主要是螺帽連接處，若密封性不夠或螺紋受損，螺帽無法上緊，則會(huì)發(fā)生泄漏。

4 結(jié)論

本文結(jié)合具體案例，采用FID對(duì)石化行業(yè)典型裝置進(jìn)行LDAR測(cè)試，最終綜合分析VOCs泄漏原因，為環(huán)境管控提供技術(shù)支撐。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，蠟油加氫裝置、異丁烷裝置和連續(xù)重整裝置泄漏密封點(diǎn)數(shù)量最多，PSA裝置、異丁烷裝置和蠟油加氫裝置泄漏率最高，泄漏點(diǎn)最多的組件是閥門和法蘭，泄漏排放量最多的主要組件是連接件、法蘭和閥門。