泄漏检测与修复技术在重整装置的应用

贾润中,高少华,丁德武,邹 兵,朱 亮,王 琼

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛 2661012.化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266101)

泄漏检测与修复技术在重整装置的应用

贾润中1,2,高少华1,2,丁德武1,2,邹 兵1,2,朱 亮1,2,王 琼1,2

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛2661012.化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛266101)

在VOCs治理新形势下，以重整装置为例，按照《石化行业VOCs污染源排查工作指南》中规定的方法计算分析了各类型密封点的泄漏情况、排放量、泄漏量和减排效率等，研究了泄漏点、不可达点对排放量的影响等。结果表明：采样口、开口管线是容易发生泄漏的部位，经过不停工维修，整体修复率为53.62%，可减少60%的泄漏损失量，不可达点是影响排放量计算结果的最主要因素。

VOCs 泄漏检测与修复 重整装置 排放量

近几年泄漏检测与修复(即LDAR)技术，在国内相关企业进行了广泛应用，并取得了不少成果，但是由于各企业采用的密封点建档方法、泄漏标准、检测方法、计算方法等各不相同，最终评估分析结果也千差万别，且均未涉及不可达点排放量的计算[1-4]。随着我国LDAR管理体系日趋成熟，环保部《挥发性有机物排污收费试点办法》、《石化行业VOCs污染源排查工作指南》(以下简称为指南1)和《石化行业泄漏检测与修复工作指南》(以下简称为指南2)[5-7]等法规的相继颁布并正式实施，LDAR工作已经进入了一个新形势。在指南1中VOCs共分为十二个元项，泄漏检测是其中的一个元项，并给定了计算方法，指南2则明确了LDAR项目建立、检测方法、质量控制等内容。在新形势下按照规定的计算方式，结合现场泄漏检测结果和数据分析，对典型装置VOCs的泄漏损失进行评估具有非常的指导意义。

本文以重整装置为例，引用指南1中的计算方法，计算VOCs排放量、泄漏量、减排效率，研究各类型密封点对排放量、泄漏量的贡献情况，分析泄漏点、不可达点对排放量的影响。

1 LDAR技术在重整装置的应用

以某企业重整装置为例，对LDAR的应用情况及结果进行分析。该重整装置LDAR操作按照图1进行。

图1 LDAR工作流程

对于所有建立排放清单的密封点，分为可检测密封点和不可达点两类，其中不可达点是指指南2中规定的由于空间距离、隔离等物理因素或安全因素，难以或无法实施常规检测的密封点。

现场检测使用仪器设备为氢火焰离子化(FID)挥发性有机气体分析仪，密封点建档、现场检测、泄漏检测标准依据等均严格按照指南2中方法实施。

对VOCs泄漏量、排放量等计算方法按照指南1中规定的方法。排放量是指由所有建立排放清单的密封点计算得到的VOCs的数量。

对建档和检测数据、排放量等进行统计汇总，具体结果见表1。重整装置共建档密封点47 127，其中检测45 778个，占所有密封点97.14%，不可达点1 349个，占所有密封点2.86%；发现泄漏点276个，整体泄漏率为0.60%,排放量59.439 t/a(按装置年运行时间8 760 h计)，泄漏量3.608 t/a。通过对泄漏点不停工维修，经复测后，减少泄漏量2.157 t/a,占总泄漏量的59.78%。

表1 重整装置密封点概况

2 结果与讨论

2.1 密封点概况分析

各类型密封点占比率和泄漏点占比率见图2。

图2 各类型密封点占比率和泄漏点占比率

由图2可以看出，检测的密封点占比排序是：连接件>法兰>阀门>开口管线>泵>采样口。在所有建档密封点中，连接件最多，占70.12%，这与装置的空冷管束丝堵数量多有直接关系(空冷管束丝堵占连接件数量的90%)，检测的采样口最少，仅占0.07%。

泄漏点占比排序是：连接件>开口管线>法兰>阀门>采样口>泵，与检测密封点占比排序略有不同，开口管线比法兰、阀门占比高，表明泄漏点数量不仅与密封点的数量相关，还与其它因素有关。

2.2 泄漏情况分析(表2、图3)

泄漏率排序：采样口>开口管线>泵>法兰>阀门>连接件。

表2中，泄漏量贡献率=泄漏量÷总泄漏量×100%；排放量贡献率=排放量÷总排放量×100%；泄漏点影响率=泄漏量÷排放量×100%；不可达点影响率=不可达点计算获得的排放量÷总排放量×100%。

表2 泄漏量及排放量分析

图3 各类型密封点泄漏率及严重泄漏点个数

严重泄漏点数排序：开口管线>连接件>阀门>法兰>采样口>泵。

开口管线密封点数仅占总密封点数的1.27%，但是其泄漏的密封点数占到总泄漏密封点数的23.55%。将超过10 000×10-6的泄漏点视为严重泄漏点，严重泄漏点共有50个，其中开口管线18个，占比高达36%；而采样口虽然密封点占比最少，仅为0.06%，但是泄漏率却最高，高达33.33%，远高于其他类型密封点，究其原因与经常采样未关严有关。因此，无论从泄漏率还是从严重泄漏点占比情况看，都需要重点关注开口管线和采样口。

2.3 泄漏量、排放量分析(图4～图6)

按照泄漏量贡献率排序：开口管线>法兰>连接件>阀门>采样口>泵，其中开口管线、法兰、连接件、阀门贡献较多，而采样口和泵贡献率较低。分析其原因，主要是因为开口管线、法兰、连接件、阀门的泄漏点数和严重泄漏点数多；虽然采样口泄漏率最高，但是因为本身数量少，所以相应的泄漏量也较小。分析可知泄漏量不仅与泄漏点数的多少有关，还与泄漏值的大小相关。

图4 各密封类型泄漏量贡献率

从图5可以看出，总排放量的绝大部分由阀门贡献，占总排放量的86.1%。虽然连接件密封点数最多，但其对排放量的贡献率却仅为4.57%，与开口管线、法兰4%的贡献率在一个水平，采样口和泵则均为超过1%。可见密封点数量和泄漏点数并不是影响排放量的关键因素。

图5 各密封类型排放量贡献率

图6 各密封类型影响率

图6为各密封类型中，不可达点的占比率以及不可达点和泄漏点的影响率。可以看出，虽然不可达点总数只占总密封点的2.86%，但是在目前的计算方式中，经计算发现，排放量的87.9%由不可达点计算得出，而其中阀门不可达点影响率为97.48%，这表明阀门的年排放量几乎均由505个不可达点计算得来，结合前面论述，阀门的排放量占整个装置排放量的86.1%，意味着整个装置排放量的80%是由阀门不可达点贡献。泄漏点产生的排放量占总排放量的比重为6.07%，所有经检测未发现泄漏的密封点排放量占比为6.03%，表明整套重整装置的年排放量基本上是由1 300多个不可达点和250多个泄漏点计算得来，所以在当前形式下，控制各类型密封点的不可达点占比和不可达点数量(尤其是阀门)，对最终排放量的结果尤为重要。减排可以从减少泄漏点和控制不可达点数量出发。

2.4 维修效果分析

在装置不停工条件下对泄漏密封点维修后进行复测，检测结果SV<500×10-6作为维修合格的标准，维修效果如表3所示，总体修复率为53.62%。

表3 重整裝置泄漏点维修效果统计

从表3可以看出,总体修复率为53.62%，减排效率为59.78%。其中开口管线、连接件修复率较高，均在60%以上，容易修复；法兰、阀门修复率一般，不易修复；泵、采样口则极难修复，修复率均为0。分析其原因主要是因为开口管线增加堵帽后，一般泄漏点均可消除，效果显著；法兰、接头可通过更换垫片、拧紧的方式进行维修，大部分可达维修合格标准；而泵属于动密封，在未停工状态下无法维修，采样口则经常进行采样，人为影响因素较大，阀门由于经常开关等原因，维修效果不明显。

减排效率最高的是连接件，其次是开口管线，两者均在85%以上，而阀门和法兰减排效率都在40%左右。修复率与减排效率一定程度上成正相关，实际上减排效率不仅与修复的泄漏点数量有关还与泄漏值的大小有关。

3 结论

a)从统计数据来看，采样口、开口管线是比较容易发生泄漏的密封形式，开口管线和法兰泄漏量相对较多。

b)从排放量的计算和统计结果来看，泄漏点对整体排放量的贡献率为6.07%，经检测未泄漏的40 000多个密封点对整套装置排放量的贡献率为6.03%，各类型密封点的数量和泄漏的点数并不是影响排放量的关键因素；不可达点计算得到的排放量对整套装置排放量的贡献率高达87.9%，是影响最终排放量计算结果的最主要因素。

c)通过不停工维修后，设备管阀件VOCs减排效果明显，总体修复率为53.28%，可减少60%左右的泄漏损失。结果表明减排效率不仅与修复的泄漏点的数量有关还与泄漏值的大小有关。

[1] 丁德武,高少华,朱亮，等.基于LDAR技术的炼油装置VOCs泄漏损失评估[J].油气储运，2014，33(5):515-518.

[2] 丁德武,肖安山,张贺，等.泄漏检测与维修技术在乙烯裂解装置的应用研究[J].安全、健康和环境，2014，14(4):9-13.

[3] 陈梓剑,王春花,黄佳富，等.泄漏检测与维修技术在芳烃歧化装置的应用[J].中外能源，2015，20(2):88-90.

[4] 朱亮,高少华,丁德武，等.LDAR技术在化工装置泄漏损失评估中的应用[J].工业安全与环保，2014，40(8):31-34.

[5] 财税[2015] 71号.挥发性有机物排污收费试点办法[S].

[6] 环办[2015]104号.石化行业泄漏检测与修复工作指南 [S].

[7] 环办[2015]104号.石化行业VOCs污染源排查工作指南 [S].

TheApplicationofLeakDetectionandRepairTechnologyinReformingUnits

Jia Runzhong1,2, Gao Shaohua1,2, Ding Dewu1,2, Zou Bing1,2, Zhu Liang1,2, Wang Qiong1,2

(1.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao, 266101 2.State Key Laboratory of Safety and Control for Chemicals, Shandong, Qingdao, 266101)

In the new situation of VOCs treatment, taking the reforming unit as an example, the leakage, discharge, and leakage and emission reduction efficiency of various types of sealing points were calculated and analyzed in accordance with the Guidelines for VOCs Pollution Source Investigation in Petrochemical Industry .The influence of leakage point and unreachable point on the emission was studied. The final result shows that the sampling port and the open pipeline are easy to leak, and the maintenance rate is 53.62%, which can reduce the leakage loss by 60%. The unreachable point is the most important factor affecting the calculation of discharge.

VOCs; leak detection and repair; reforming unit; discharge value

2016-07-30

贾润中，助理工程师，毕业于齐齐哈尔大学化学工程专业，现在中国石化安全工程研究院从事泄漏检测技术与VOCs监测技术的研究与应用工作。