煤制油項目揮發(fā)性有機物排放特征分析

周其信 朱國強 施耀(.國家能源集團寧夏煤業(yè)煤制油分公司，寧夏 銀川 7504；.浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 30000)

1 背景

根據(jù)《2019年寧夏生態(tài)環(huán)境狀況公報》，2019年寧東能源化工基地環(huán)境質(zhì)量空氣質(zhì)量略有變差，O3、PM2.5和PM10平均濃度分別為147μg/m3、26μg/m3和66μg/m3，O3比2018年同比上升14%，PM2.5和PM10同比下降3.7%和2.9%。PM2.5和PM10下降，與寧東基地全面實行超低排放改造，加強日常監(jiān)督管理有關(guān)。O3濃度升高，與基地企業(yè)揮發(fā)性有機物排放有關(guān)。黃彬等分析臭氧污染特征[1]，寧東基地煤制油等新增項目的陸續(xù)投產(chǎn)，生成O3的前體物VOCs和NOx等污染物排放量增加，導(dǎo)致2017年臭氧污染遠高于同期水平。

研究表明[2]，揮發(fā)性有機物(VOCs)能被大氣中OH等氧化為過氧自由基等中間產(chǎn)物，與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，造成臭氧濃度積累。王佳穎等分析北京市夏季臭氧特征及臭氧污染日成因表明[3]，人為排放的VOCs 對O3體積濃度的影響最大。煤制油項目采用煤間接液化制油工藝，年產(chǎn)油品400萬噸，是寧東基地最大的煤化工企業(yè)，開展煤制油項目VOCs排放特征研究意義重大。

2 揮發(fā)性有機物檢測與分析

2.1 檢測儀器及檢測方法

有組織檢測方法及所用儀器設(shè)備見表1。

無組織檢測采用LDARtools公司生產(chǎn)的phx21和美國賽默飛公司生產(chǎn)的TVA2020便攜式檢測儀逐點定量開展檢測，運用FID(氫火焰離子化)檢測器測量氣體的濃度，儀器性能、儀器校準和采樣檢測均滿足HJ 733—2014《泄漏和敞開液面排放的揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)導(dǎo)則》和環(huán)辦[2015]104號《石化企業(yè)泄漏檢測與修復(fù)工作指南》要求。

表1 有組織廢氣檢測方法及所用儀器設(shè)備一覽表

2.2 檢測情況結(jié)果及分析

2.2.1 揮發(fā)有機物排放量統(tǒng)計分析

通過開展有機液體儲存與調(diào)和揮發(fā)損失、有機液體裝卸揮發(fā)損失、工藝有組織排放、冷卻塔、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)釋放等12源項排查，采取實測和系數(shù)法法測算，無組織排放占總排放量的68.77%，有研究表明[4]，無組織排放VOCs占化工企業(yè)排放的50%以上。在石化等一些行業(yè)，甚至70%以上的VOCs排放來自無組織逸散[5]，控制揮發(fā)性有機物排放的重點是控制無組織排放。

2.2.2 泄漏檢測與修復(fù)(LDAR)分析

本次檢測無組織排放密封點共230683個，包括閥門、法蘭、開口管線、連接件、泄壓設(shè)備、泵和攪拌器七大類，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。

由表2可知，煤制油項目法蘭密封點所占比例最大，占69.73%，閥門占19.29%，連接件占8.46%。檢測密封點230683個，無不可達點，泄漏點169個，泄漏率0.07%，泄漏率相對較小。開展修復(fù)后，修復(fù)泄漏點166點，未修復(fù)點3個，修復(fù)率達98.22%，修復(fù)后泄漏率為0.0013%，修復(fù)率較高，修復(fù)后泄漏率較低。江浩等[6]在乙苯脫氫裝置中開展泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)，泄漏率達38.2%，修復(fù)率僅為32.5%，修復(fù)后泄漏率14.2%，泄漏率較高，主要原因包括密封點元件在役時間較長老化、開口管線與采樣接口使用頻繁、密封點管理不到位等。鄭臨奧等[7]在烯烴分離裝置開展泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)，泄漏率為4.05%，修復(fù)后泄漏率1.22%。通過對22家石化企業(yè)密封點檢測統(tǒng)計，泄漏率0.10%～2.87%[8]。煤制油項目泄漏率小與裝置在役時間短有關(guān)。

表2 密封點統(tǒng)計一覽表

按密封點類型進行泄漏點數(shù)統(tǒng)計，法蘭泄漏點數(shù)最多，占總泄漏點數(shù)的62.72%，其次是閥門和開口管線，均占13.02%，第三是連接件，占10.65%。由此可見，最容易泄漏的密封點是法蘭，其次是閥門和開口管線，第三是連接件。乙苯脫氫裝置[6]閥門泄漏率為55.79%，閥門泄漏最嚴重，其次是法蘭和開口管線，烯烴分離裝置[7]泄漏率最高是開口管線，達17.21%，其次是閥門和法蘭，也在2%以上，可見，各企業(yè)泄漏率最高的密封點類型不同，重點管控密封點類型也不同，針對所分析的煤制油項目，加強對法蘭、閥門、連接件、開口管線的管理能有效減少VOCs排放。

2.2.3 泄漏原因分析

從泄漏原因分析統(tǒng)計，因墊片腐蝕、磨損、墊片不平衡造成泄漏的泄漏點數(shù)占43%，因螺栓松動造成泄漏的占24%，因閥桿與填料壓蓋松動造成泄漏的占9%，絲堵生料帶損壞造成泄漏的占7%，其余密封點處物料殘留、填料損壞、閥門內(nèi)漏、密封圈磨損等造成排放的占17%。加強墊片和螺栓管理，是減少VOCs排放的日常管理措施。

2.2.4 減排效益分析

通過對230683個密封點檢測分析，全年密封點無組織排放50.90噸，修復(fù)后排放29.61噸，減排21.29噸，減排率41.83%(大部分企業(yè)或裝置的設(shè)備泄漏減排在20%～40%[9])，可以減少物料消耗，減少揮發(fā)性有機物排放，同時改善工作員工工作環(huán)境，降低現(xiàn)場安全風(fēng)險，促進寧東基地環(huán)境質(zhì)量的改善。

3 結(jié)語

通過統(tǒng)計核算和檢測分析，煤制油項目無組織排放占總排放量的68.77%，控制揮發(fā)性有機物排放的重點是控制無組織排放。煤制油項目法蘭密封點最多，占總密封點的69.73%，其實是閥門，占19.29%；法蘭泄漏點數(shù)最多，占總泄漏點數(shù)的62.72%，其次是閥門和開口管線，均占13.02%。檢測密封點230683個，無不可達點，泄漏點169個，泄漏率0.07%，修復(fù)泄漏點166點，修復(fù)率達98.22%，修復(fù)后泄漏率為0.0013%，因墊片腐蝕、磨損、墊片不平衡造成泄漏的泄漏點數(shù)占43%，因螺栓松動造成泄漏的占24%，加強對法蘭、閥門、連接件、開口管線管理，重點加強墊片和螺栓管理，是減少VOCs排放的日常管理措施。在煤制油項目開展LDAR工作，具有一定的經(jīng)濟、安全和環(huán)境效益。