某石化厂区VOCs污染排放走航监测分析研究

杜增荣

(山西省忻州生态环境监测中心，山西 忻州 034000)

引 言

目前，面对最严格的环境保护制度，石化行业“三废”排放及治理和绿色发展面临严峻的挑战[1]。挥发性有机物(VOCs)是参与大气光化学反应的主要物质，也是导致我国O3浓度较快速増长的关键因素[2]。低浓度的O3可消毒，但超标的臭氧则是个无形杀手，会造成人的神经中毒，还会破坏人体的免疫机能，甚至引发各类癌症和心血管疾病[3]。近年来，相关研究表明，管控日趋升高的O3浓度，须从减排VOCs及NOx等O3前体物入手，从而打好O3污染防治战、狙击战[2]。然而，在石化行业中，VOC排放源有很多，如油罐、油品装卸区等。为减少大气污染，精准摸清VOCs及其排放源头，则需通过相关技术手段进行精准监测，掌握石化企业无组织排放的VOCs组成特征及其臭氧生成潜势，从而为VOCs的合理减排提供科学依据。

本研究选取某典型石化企业为研究对象，采用高时空分辨率的 VOCs 走航监测系统对其进行监测。

1 某石化公司简介

某石化公司隶属于中国石化集团，目前拥有生产装置63套，可生产94个品种、431个牌号的石油化工产品，是中国石化12个千万吨炼厂和10个大型乙烯装置之一，是我国重要的合成橡胶、合成树脂和高品质成品油生产基地，是具有千万吨炼油能力、80万t乙烯生产能力的大型炼化一体化企业。截至2019年底，该石化公司累计加工原油3.48亿t，生产乙烯2 344万t，为国家建设和国民经济发展做出了应有贡献。

2 不同时段VOCs污染特征分析

2.1 每日峰值浓度分析

结合15日走航监测数据可知，该石化地区每日的TVOC峰值浓度多出现在上午或夜间，且夜间较易出现严重的异常排放事件，对区域环境影响较大。每日不同时段TVOC峰值浓度如表1和第168页图1所示。

表1 每日不同时段TVOC质量浓度峰值 (μg/m3)

2.2 每日均值浓度分析

受辐射强度、温湿度、逆温、边界层高度等气象条件的影响，区域下午时段的TVOC质量浓度明显低于上午或夜间。除2日外，下午的质量浓度均值全部位于150 μg/m3以下，<100 μg/m3的单点质量浓度占比高达85%。

2.3 主要 VOCs 组分分析

上午、下午及夜间平均质量浓度排名前十的VOCs组分如第168页图2所示。10种物质的平均质量浓度之和分别为142.4 μg/m3、62.8 μg/m3、152.4 μg/m3，分别占相应时段内TVOC均值浓度的70.2%、77.1%、75.3%。

图1 每日不同时段TVOC均值浓度

图2 不同时段平均浓度排名前十的VOCs组分

3 厂区重点区域污染特征分析

3.1 储运部化工罐区

储运部化工管区(东区)共发现21次TVOC浓度异常情况，包括上午5次、下午3次、夜间13次。该区域TVOC浓度明显高于周边区域，特征污染物以苯、异戊二烯为主。建议对储罐呼吸阀、泡沫发生器等易泄漏点位进行全面排查，尤其应重点关注夜间时段的异常排放。

3.2 有机厂

走航期间，共有8次于有机厂EVA装置、VAC装置周边出现TVOC浓度高值，包括上午5次，夜间3次。组分相近，多以醋酸乙烯为主。由于有机厂各装置相邻，为进一步明确污染来源，建议结合走航监测结果，围绕VAE、VAC、EVA等装置，以及有机厂原料罐区开展详细排查。

3.3 火车装车栈台

火车装车栈台共发现11次TVOC浓度异常情况，包括上午8次、夜间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/环己烷、戊烯等烷烃、烯烃类物质。

3.4 丁苯装置后处理车间

丁苯装置后处理车间共出现7次TVOC浓度异常，包括上午4 次、下午3次。组分相近，多以环己烷/己烯为主。

3.5 和成气体装置

16日夜间，首次在和成气体装置西侧监测到TVOC浓度高值，约20 000 μg/m3，异味较大，对周边区域环境空气中的VOCs含量产生影响。随后加强该区域排查强度，16日～22日期间该装置周边共出现6 次异常，且浓度较高，特征污染物一致，疑似由同一污染源引起，建议详细排查该装置涉VOCs的有组织、无组织排放源项，追溯污染源头。

4 典型特征分析

经过为期15 d的密集的走航监测，已基本摸清全公司VOCs及异味污染的特征、特点。典型特征如下：

4.1 罐区无组织逸散严重

储运部化工罐区、储运部联合罐区、三催轻污油罐区、三催化冷料罐区等多个罐区均存在不同程度的异常排放情况。其中，储运部化工罐区(东区)TVOC浓度尤为偏高，特征污染物以苯、异戊二烯为主，占比可达50%以上；个别情况下，苯含量占比可超过95%。建议尽快开展详细调查，追溯污染来源，降低无组织排放。

4.2 有机液体装卸过程挥发损失过多

火车装车栈台、苯/二甲苯汽车装车栈台、石脑油火车装车栈台等附近多次出现TVOC浓度异常、有异味，且特征污染物与装卸物料相符。建议企业对该过程产生的废气进行有效的收集、处理，规范装卸作业，减少废气逸散。

4.3 部分装置内长期、稳定的VOCs排放对周边影响较大

丁苯装置后处理车间合成气体装置下风向区域频频出现异常点位，组分固定、浓度较高，对区域VOCs浓度影响较大，建议尽快整改。

4.4 厂界较少出现异常

走航期间共发现5次厂界TVOC浓度异常，多由其他小型化工厂引起。22日夜间，XY路与YZ路交叉口TVOC质量浓度高达7 451.6 μg/m3，主要组分为正己烷/醋酸乙烯，对区域环境空气影响较大。经核查，该污染由VAC(醋酸乙烯简称VAC)装置处置二列气体分离塔釜液循环泵泄漏引起，已作停工处理。

4.5 VOCs组分特征明显

此石化地区平均浓度排名前十的组分占TVOC平均浓度的70%以上，主要包括：环己烷/己烯、正己烷/醋酸乙烯、丁烯、壬烷等烷烃、烯烃类物质，以及苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等苯系物。建议参考近期监测结果，重点强化相关装置的污染管控。

4.6 上午及夜间为污染多发时段

上午及夜间TVOC浓度明显高于下午时段，尤其是夜间易发生较严重的异常排放事件。

5 结论及建议

2020年3月1日～3月15日，围绕此石化地区开展为期15 d的VOCs 走航监测工作，期间共排查异常点位38处(含5处厂界)，发现异常情况98频次(上午37次、下午17次、夜间44次)，锁定重点污染区域9处，包括储运部化工罐区、苯/二甲苯汽车装车栈台、己烯/石脑油火车装车栈台、有机场VAC/EVA装置区、裂解/制苯/二甲苯/高压等装置区、橡胶部、火车装车栈台、合成气体装置、储运部联合罐区等。

经过为期15 d的密集的走航监测，已基本摸清全公司VOCs及异味污染的特征、特点。下阶段，应在当前工作的基础上，有计划地逐步开展重点污染区域的详查工作，综合利用走航监测、红外扫描、离线采样分析等手段，将污染来源精准追溯至某一具体工段或泄漏点位。同时，建立高效的联动工作机制，在服务团队、企业管理层、车间装置人员之间形成“发现问题—分配交办—处置问题—复核销号”的闭环管理体系，实现“早发现、早整改、早复核”。