石化行業(yè)VOCs排放源項及管控技術(shù)探析

摘要：石化行業(yè)VOCs排放量大、排放濃度高、污染物種類繁多、排放源項各異，其綜合治理難度較大。石化行業(yè)VOCs治理可通過原料優(yōu)選、工藝改進(jìn)、設(shè)備選型實現(xiàn)源頭把控;從泄漏檢測與修復(fù)（LDAR）計劃推廣、廢水系統(tǒng)密閉性改造、有機(jī)液體存儲與裝卸方式改進(jìn)等實現(xiàn)過程管控;選取合適的治理技術(shù)實現(xiàn)末端綜合治理。通過梳理石化行業(yè)VOCs排放源項，分析了對應(yīng)措施，提出了加強(qiáng)VOCs綜合管控的建議，以期為石化行業(yè)VOCs精細(xì)化管理提供支撐。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物;石化行業(yè);污染控制

Abstracts：The comprehensive treatment of VOCs emission in petrochemical industry is difficult because of its large quantity， high emission concentration， various kinds of pollutants and? emission sources. The VOCs regulations in petrochemical industry can be realized by optimizing raw materials， improving process and selecting equipment from the source.The process control is realized from the promotion of LDAR plan， the renovation of waste water system， and the improvement of organic liquid storage，loading and unloading. The comprehensive treatment can be realized by selecting proper treatment technology. Based upon the collection of VOCs emission sources，suggestions are put forward to strengthen the integrated management of VOCs in petrochemical industry.

Key words：Volatile organic compounds;Petrochemical industry;Pollution control

石化行業(yè)VOCs排放量占我國工業(yè)VOCs排放量的21%，是最主要的行業(yè)排放源。加之石化行業(yè)工藝流程復(fù)雜、涉及源項繁多，且VOCs以無組織排放居多，因此亟須提高石化行業(yè)VOCs治理綜合管控能力。石化行業(yè)VOCs治理應(yīng)堅持源頭削減、過程精細(xì)化管控、兼顧末端治理的全過程管控理念，推動其治理技術(shù)發(fā)展。

1 石化行業(yè)VOCs排放特點

石化行業(yè)VOCs具有排放強(qiáng)度大、污染物種類復(fù)雜、廢氣濃度高及排放源項多的特點。石化企業(yè)在生產(chǎn)運營過程中，排放大量的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣，其排放量居全國工業(yè)VOCs排放源首位。油品運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中VOCs多以無組織形式排放，難以實現(xiàn)精細(xì)化控制，無形中增大了排放量。石化行業(yè)排放的污染物種類繁多，包括苯類、醇類、醛酮類及其衍生物等，不僅容易誘發(fā)灰霾和光化學(xué)煙霧等大氣污染，更易對人體健康產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，甚至具有“致癌、致畸、致突變”的影響。石化行業(yè)排放廢氣中VOCs含量一般都很高，如氯乙烯單體制備過程，精餾塔排放尾氣中氯乙烯含量高達(dá)4%～8%，多數(shù)企業(yè)尾氣VOCs排放較集中[1]。石化行業(yè)產(chǎn)品種類繁多，工藝流程復(fù)雜，涉及VOCs排放源項形式多樣，導(dǎo)致其治理難度大。2019年6月，生態(tài)環(huán)境部《重點行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》中提出，到2020年完成“十三五”規(guī)劃確定的VOCs排放量下降10%的目標(biāo)任務(wù)，推動環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善。

2 石化行業(yè)污染源項識別

根據(jù)石化行業(yè)工藝環(huán)節(jié)特點，污染源分類主要分為12項[2]。（見表1）

石化行業(yè)VOCs排放源項眾多、排放特征及影響因素各異，且無組織排放比重較大。隨著國家對VOCs管控要求日趨嚴(yán)格，石化行業(yè)VOCs污染治理工作仍面臨極大的挑戰(zhàn)，亟須提高其排放控制及治理技術(shù)水平[3]。

3 石化行業(yè)VOCs管控措施

石化行業(yè)VOCs排放因具有排放量大、排放源項多、污染物種類復(fù)雜的特殊性，須在源頭、過程及末端治理環(huán)節(jié)實行全過程精細(xì)化管理。

3.1 源頭控制

石化行業(yè)VOCs排放根源在于對易揮發(fā)物料的加工及使用，因此提高清潔生產(chǎn)水平，選擇低揮發(fā)性低毒性的物料、用非揮發(fā)性溶劑取代揮發(fā)性溶劑均是行之有效的方法。此外，還應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格控制設(shè)備選型，提高關(guān)鍵設(shè)備密封等級，從源頭減少泄漏情況。如盡量通過焊接連接管線，減少使用法蘭;高飽和蒸汽壓物料環(huán)境下可采用屏蔽泵或?qū)π孤c添加盲法蘭[4] ;在液體存儲環(huán)節(jié)，對浮頂罐采取液體鑲嵌式以提高密封效果;在裝載過程，可采用“活性炭吸附+冷凝”工藝提高油氣回收效率[5];在廢水處理VOCs排放環(huán)節(jié)，可采用逆流清洗代替順流清洗，噴霧清洗代替噴射清洗;在循環(huán)冷卻水處理VOCs排放環(huán)節(jié)，盡可能控制水源質(zhì)量，減少循環(huán)水量等。

3.2 過程控制

設(shè)備泄漏檢測與修復(fù)（LDAR技術(shù)）是通過檢測儀器對易產(chǎn)生VOCs泄漏的密封點進(jìn)行檢測，并對超過一定濃度的泄漏點進(jìn)行修復(fù)。常見的密封點主要包括泵、閥門、泄壓設(shè)備、開口管線、法蘭和連接件等?！吨袊諝赓|(zhì)量管理評估報告2016》研究指出，石化行業(yè)管線組件和儲罐帶來的VOCs泄漏占其排放總量的76%。因此深化LDAR技術(shù)可有效控制物料泄漏損失?？蓪OCs治理設(shè)施、管線組件及儲罐等密封點均納入檢測，參照《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》要求監(jiān)管密封點泄漏情況。

加強(qiáng)廢水、循環(huán)水系統(tǒng)VOCs收集及處理力度。石化企業(yè)應(yīng)逐步減少溝、渠、井等敞開式的集輸方式，鼓勵使用帶壓管道進(jìn)行輸送。高濃度VOCs排放的廢水系統(tǒng)（調(diào)節(jié)池、隔油池、氣浮池、濃縮池等）應(yīng)采用密閉化收集措施，并配套建設(shè)治理措施。生化池、曝氣池等低濃度VOCs排放的廢水系統(tǒng)通過密閉收集、脫臭處理后達(dá)標(biāo)排放。

加強(qiáng)儲罐泄漏監(jiān)測與有機(jī)液體裝卸VOCs治理力度。常見的儲罐泄漏監(jiān)測方法有直接測量法、儲罐默認(rèn)排放系數(shù)法和儲罐專用模型法。儲罐專用模型法廣泛應(yīng)用于我國石化企業(yè)計算儲罐廢氣排放[4] 。油罐車及火車運輸推廣采用底部裝載方式，船舶裝卸推廣采用油氣回收系統(tǒng)。

3.3 末端治理

石化行業(yè)VOCs治理技術(shù)主要包含回收技術(shù)（吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離技術(shù)）和降解技術(shù)（燃燒法、光催化氧化法、生物法和等離子體技術(shù)）。其中常用的治理技術(shù)包括吸收法、吸附法和燃燒法[6] 1。

3.3.1 吸收法

吸收法是采用低揮發(fā)性溶劑對VOCs進(jìn)行吸收再實現(xiàn)分離的技術(shù)，適用于高濃度、大氣量VOCs處理，處理效率可達(dá)到95%～98%。吸收劑性能及吸收設(shè)備的選擇是決定吸收效果的關(guān)鍵因素，吸收劑應(yīng)選擇高VOCs溶解度、高選擇性、低揮發(fā)性、低毒性的溶劑，如柴油、煤油等;吸收設(shè)備應(yīng)確保氣液接觸面積大、氣液吸收阻力小的設(shè)備，如填料塔等[7]。

3.3.2 吸附法

吸附法是利用吸附劑與VOCs中烴分子的親和作用對有機(jī)物進(jìn)行捕集從而實現(xiàn)氣體凈化的方法，適用于低濃度、氣流穩(wěn)定的VOCs處理。吸附系統(tǒng)的性能決定吸附技術(shù)的處理效果和回收效果，主要包括吸附器和吸附劑。目前VOCs回收多采用炭基吸附劑與固定床式吸附器，吸附劑吸收飽和后失去吸附能力，需對其進(jìn)行再生，從而提高吸附劑利用率[1] 176。

3.3.3 燃燒法

對于回收比較困難的VOCs可采用燃燒法處理。燃燒法凈化主要利用燃燒氧化作用及高溫下熱分解，可用于處理可燃或在高溫下可分解的VOCs。直接燃燒法、蓄熱燃燒法和催化燃燒法廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)。

3.3.4 直接燃燒法

直接燃燒法是在高溫下將VOCs作為燃料或助燃輔料燃燒的方法[6]，常用的設(shè)備包括火炬系統(tǒng)、爐、窯等。直接燃燒法設(shè)備簡單，成本低，但資源不易回收利用，不完全燃燒易形成大量污染物。針對此情況，石化企業(yè)逐步淘汰單一火炬燃燒，進(jìn)行能源回收與環(huán)保凈化改造[1]。

3.3.5 蓄熱燃燒法

蓄熱燃燒法是依靠輔助燃料燃燒，將有機(jī)廢氣進(jìn)行充分氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的方法，適用于處理熱值低、可燃有機(jī)物含量低的廢氣。熱力燃燒反應(yīng)溫度、停留時間、廢氣與氧的湍流混合度是決定熱力燃燒效果的關(guān)鍵因素。提高反應(yīng)溫度需要消耗更多物料、延長停留時間需要增大設(shè)備尺寸，因此改進(jìn)湍流混合程度更為經(jīng)濟(jì)可行。

3.3.6 催化燃燒法

催化燃燒法是通過催化劑降低反應(yīng)活化能，使有機(jī)廢氣在較低溫度下分解為二氧化碳和水的方法，常用于處理低濃度VOCs氣體。催化燃燒法的核心在于催化劑，貴金屬催化劑因其活性及壽命優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)VOCs治理[8]。該方法反應(yīng)溫度低、燃料消耗少、操作安全、不產(chǎn)生氮氧化物，但催化劑、設(shè)備運行成本相對較高。

隨著VOCs管控要求日趨嚴(yán)格，單一的治理技術(shù)難以達(dá)到理想的效果，針對企業(yè)自身的VOCs排放特點，選擇合適的處理工藝，聯(lián)合治理技術(shù)有助于企業(yè)實現(xiàn)VOCs達(dá)標(biāo)排放。

4 結(jié)語

石化行業(yè)生產(chǎn)工序復(fù)雜、VOCs排放源項與排放節(jié)點眾多、綜合管控難度較大?？赏ㄟ^選擇低揮發(fā)性原料、工藝改進(jìn)、設(shè)備選型等，從源頭上削減VOCs排放;加強(qiáng)生產(chǎn)全過程精細(xì)化管理，深化LDAR技術(shù)，根據(jù)石化企業(yè)VOCs特點選擇合適的治理技術(shù)，以滿足VOCs減排需求。

參考文獻(xiàn)

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[8]畢貴芹.催化燃燒技術(shù)在石化企業(yè)VOCs處理中的進(jìn)展[J].廣東化工，2013，40（23）：104-105.

收稿日期：2020-05-24

作者簡介：高菲（1988-），女，漢族，碩士，工程師，研究方向為環(huán)境影響評價、大氣環(huán)境管理。