某石化廠區(qū)VOCs污染排放走航監(jiān)測分析研究

杜增榮

(山西省忻州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 忻州 034000)

引 言

目前，面對最嚴格的環(huán)境保護制度，石化行業(yè)“三廢”排放及治理和綠色發(fā)展面臨嚴峻的挑戰(zhàn)[1]。揮發(fā)性有機物(VOCs)是參與大氣光化學反應的主要物質，也是導致我國O3濃度較快速増長的關鍵因素[2]。低濃度的O3可消毒，但超標的臭氧則是個無形殺手，會造成人的神經中毒，還會破壞人體的免疫機能，甚至引發(fā)各類癌癥和心血管疾病[3]。近年來，相關研究表明，管控日趨升高的O3濃度，須從減排VOCs及NOx等O3前體物入手，從而打好O3污染防治戰(zhàn)、狙擊戰(zhàn)[2]。然而，在石化行業(yè)中，VOC排放源有很多，如油罐、油品裝卸區(qū)等。為減少大氣污染，精準摸清VOCs及其排放源頭，則需通過相關技術手段進行精準監(jiān)測，掌握石化企業(yè)無組織排放的VOCs組成特征及其臭氧生成潛勢，從而為VOCs的合理減排提供科學依據。

本研究選取某典型石化企業(yè)為研究對象，采用高時空分辨率的 VOCs 走航監(jiān)測系統(tǒng)對其進行監(jiān)測。

1 某石化公司簡介

某石化公司隸屬于中國石化集團，目前擁有生產裝置63套，可生產94個品種、431個牌號的石油化工產品，是中國石化12個千萬噸煉廠和10個大型乙烯裝置之一，是我國重要的合成橡膠、合成樹脂和高品質成品油生產基地，是具有千萬噸煉油能力、80萬t乙烯生產能力的大型煉化一體化企業(yè)。截至2019年底，該石化公司累計加工原油3.48億t，生產乙烯2 344萬t，為國家建設和國民經濟發(fā)展做出了應有貢獻。

2 不同時段VOCs污染特征分析

2.1 每日峰值濃度分析

結合15日走航監(jiān)測數(shù)據可知，該石化地區(qū)每日的TVOC峰值濃度多出現(xiàn)在上午或夜間，且夜間較易出現(xiàn)嚴重的異常排放事件，對區(qū)域環(huán)境影響較大。每日不同時段TVOC峰值濃度如表1和第168頁圖1所示。

表1 每日不同時段TVOC質量濃度峰值 (μg/m3)

2.2 每日均值濃度分析

受輻射強度、溫濕度、逆溫、邊界層高度等氣象條件的影響，區(qū)域下午時段的TVOC質量濃度明顯低于上午或夜間。除2日外，下午的質量濃度均值全部位于150 μg/m3以下，<100 μg/m3的單點質量濃度占比高達85%。

2.3 主要 VOCs 組分分析

上午、下午及夜間平均質量濃度排名前十的VOCs組分如第168頁圖2所示。10種物質的平均質量濃度之和分別為142.4 μg/m3、62.8 μg/m3、152.4 μg/m3，分別占相應時段內TVOC均值濃度的70.2%、77.1%、75.3%。

圖1 每日不同時段TVOC均值濃度

圖2 不同時段平均濃度排名前十的VOCs組分

3 廠區(qū)重點區(qū)域污染特征分析

3.1 儲運部化工罐區(qū)

儲運部化工管區(qū)(東區(qū))共發(fā)現(xiàn)21次TVOC濃度異常情況，包括上午5次、下午3次、夜間13次。該區(qū)域TVOC濃度明顯高于周邊區(qū)域，特征污染物以苯、異戊二烯為主。建議對儲罐呼吸閥、泡沫發(fā)生器等易泄漏點位進行全面排查，尤其應重點關注夜間時段的異常排放。

3.2 有機廠

走航期間，共有8次于有機廠EVA裝置、VAC裝置周邊出現(xiàn)TVOC濃度高值，包括上午5次，夜間3次。組分相近，多以醋酸乙烯為主。由于有機廠各裝置相鄰，為進一步明確污染來源，建議結合走航監(jiān)測結果，圍繞VAE、VAC、EVA等裝置，以及有機廠原料罐區(qū)開展詳細排查。

3.3 火車裝車棧臺

火車裝車棧臺共發(fā)現(xiàn)11次TVOC濃度異常情況，包括上午8次、夜間3次，特征污染物包括甲苯、二甲苯/乙苯、三甲苯等苯系物，以及正庚烷、正辛烷、正己烷、己烯/環(huán)己烷、戊烯等烷烴、烯烴類物質。

3.4 丁苯裝置后處理車間

丁苯裝置后處理車間共出現(xiàn)7次TVOC濃度異常，包括上午4 次、下午3次。組分相近，多以環(huán)己烷/己烯為主。

3.5 和成氣體裝置

16日夜間，首次在和成氣體裝置西側監(jiān)測到TVOC濃度高值，約20 000 μg/m3，異味較大，對周邊區(qū)域環(huán)境空氣中的VOCs含量產生影響。隨后加強該區(qū)域排查強度，16日～22日期間該裝置周邊共出現(xiàn)6 次異常，且濃度較高，特征污染物一致，疑似由同一污染源引起，建議詳細排查該裝置涉VOCs的有組織、無組織排放源項，追溯污染源頭。

4 典型特征分析

經過為期15 d的密集的走航監(jiān)測，已基本摸清全公司VOCs及異味污染的特征、特點。典型特征如下：

4.1 罐區(qū)無組織逸散嚴重

儲運部化工罐區(qū)、儲運部聯(lián)合罐區(qū)、三催輕污油罐區(qū)、三催化冷料罐區(qū)等多個罐區(qū)均存在不同程度的異常排放情況。其中，儲運部化工罐區(qū)(東區(qū))TVOC濃度尤為偏高，特征污染物以苯、異戊二烯為主，占比可達50%以上；個別情況下，苯含量占比可超過95%。建議盡快開展詳細調查，追溯污染來源，降低無組織排放。

4.2 有機液體裝卸過程揮發(fā)損失過多

火車裝車棧臺、苯/二甲苯汽車裝車棧臺、石腦油火車裝車棧臺等附近多次出現(xiàn)TVOC濃度異常、有異味，且特征污染物與裝卸物料相符。建議企業(yè)對該過程產生的廢氣進行有效的收集、處理，規(guī)范裝卸作業(yè)，減少廢氣逸散。

4.3 部分裝置內長期、穩(wěn)定的VOCs排放對周邊影響較大

丁苯裝置后處理車間合成氣體裝置下風向區(qū)域頻頻出現(xiàn)異常點位，組分固定、濃度較高，對區(qū)域VOCs濃度影響較大，建議盡快整改。

4.4 廠界較少出現(xiàn)異常

走航期間共發(fā)現(xiàn)5次廠界TVOC濃度異常，多由其他小型化工廠引起。22日夜間，XY路與YZ路交叉口TVOC質量濃度高達7 451.6 μg/m3，主要組分為正己烷/醋酸乙烯，對區(qū)域環(huán)境空氣影響較大。經核查，該污染由VAC(醋酸乙烯簡稱VAC)裝置處置二列氣體分離塔釜液循環(huán)泵泄漏引起，已作停工處理。

4.5 VOCs組分特征明顯

此石化地區(qū)平均濃度排名前十的組分占TVOC平均濃度的70%以上，主要包括：環(huán)己烷/己烯、正己烷/醋酸乙烯、丁烯、壬烷等烷烴、烯烴類物質，以及苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等苯系物。建議參考近期監(jiān)測結果，重點強化相關裝置的污染管控。

4.6 上午及夜間為污染多發(fā)時段

上午及夜間TVOC濃度明顯高于下午時段，尤其是夜間易發(fā)生較嚴重的異常排放事件。

5 結論及建議

2020年3月1日～3月15日，圍繞此石化地區(qū)開展為期15 d的VOCs 走航監(jiān)測工作，期間共排查異常點位38處(含5處廠界)，發(fā)現(xiàn)異常情況98頻次(上午37次、下午17次、夜間44次)，鎖定重點污染區(qū)域9處，包括儲運部化工罐區(qū)、苯/二甲苯汽車裝車棧臺、己烯/石腦油火車裝車棧臺、有機場VAC/EVA裝置區(qū)、裂解/制苯/二甲苯/高壓等裝置區(qū)、橡膠部、火車裝車棧臺、合成氣體裝置、儲運部聯(lián)合罐區(qū)等。

經過為期15 d的密集的走航監(jiān)測，已基本摸清全公司VOCs及異味污染的特征、特點。下階段，應在當前工作的基礎上，有計劃地逐步開展重點污染區(qū)域的詳查工作，綜合利用走航監(jiān)測、紅外掃描、離線采樣分析等手段，將污染來源精準追溯至某一具體工段或泄漏點位。同時，建立高效的聯(lián)動工作機制，在服務團隊、企業(yè)管理層、車間裝置人員之間形成“發(fā)現(xiàn)問題—分配交辦—處置問題—復核銷號”的閉環(huán)管理體系，實現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早整改、早復核”。