石化行业VOCs排放源项及管控技术探析

摘要：石化行业VOCs排放量大、排放浓度高、污染物种类繁多、排放源项各异，其综合治理难度较大。石化行业VOCs治理可通过原料优选、工艺改进、设备选型实现源头把控;从泄漏检测与修复（LDAR）计划推广、废水系统密闭性改造、有机液体存储与装卸方式改进等实现过程管控;选取合适的治理技术实现末端综合治理。通过梳理石化行业VOCs排放源项，分析了对应措施，提出了加强VOCs综合管控的建议，以期为石化行业VOCs精细化管理提供支撑。

关键词：挥发性有机物;石化行业;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

石化行业VOCs排放量占我国工业VOCs排放量的21%，是最主要的行业排放源。加之石化行业工艺流程复杂、涉及源项繁多，且VOCs以無组织排放居多，因此亟须提高石化行业VOCs治理综合管控能力。石化行业VOCs治理应坚持源头削减、过程精细化管控、兼顾末端治理的全过程管控理念，推动其治理技术发展。

1 石化行业VOCs排放特点

石化行业VOCs具有排放强度大、污染物种类复杂、废气浓度高及排放源项多的特点。石化企业在生产运营过程中，排放大量的挥发性有机物废气，其排放量居全国工业VOCs排放源首位。油品运输等环节中VOCs多以无组织形式排放，难以实现精细化控制，无形中增大了排放量。石化行业排放的污染物种类繁多，包括苯类、醇类、醛酮类及其衍生物等，不仅容易诱发灰霾和光化学烟雾等大气污染，更易对人体健康产生不可逆转的伤害，甚至具有“致癌、致畸、致突变”的影响。石化行业排放废气中VOCs含量一般都很高，如氯乙烯单体制备过程，精馏塔排放尾气中氯乙烯含量高达4%～8%，多数企业尾气VOCs排放较集中[1]。石化行业产品种类繁多，工艺流程复杂，涉及VOCs排放源项形式多样，导致其治理难度大。2019年6月，生态环境部《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中提出，到2020年完成“十三五”规划确定的VOCs排放量下降10%的目标任务，推动环境空气质量持续改善。

2 石化行业污染源项识别

根据石化行业工艺环节特点，污染源分类主要分为12项[2]。（见表1）

石化行业VOCs排放源项众多、排放特征及影响因素各异，且无组织排放比重较大。随着国家对VOCs管控要求日趋严格，石化行业VOCs污染治理工作仍面临极大的挑战，亟须提高其排放控制及治理技术水平[3]。

3 石化行业VOCs管控措施

石化行业VOCs排放因具有排放量大、排放源项多、污染物种类复杂的特殊性，须在源头、过程及末端治理环节实行全过程精细化管理。

3.1 源头控制

石化行业VOCs排放根源在于对易挥发物料的加工及使用，因此提高清洁生产水平，选择低挥发性低毒性的物料、用非挥发性溶剂取代挥发性溶剂均是行之有效的方法。此外，还应优化生产工艺，严格控制设备选型，提高关键设备密封等级，从源头减少泄漏情况。如尽量通过焊接连接管线，减少使用法兰;高饱和蒸汽压物料环境下可采用屏蔽泵或对泄漏点添加盲法兰[4] ;在液体存储环节，对浮顶罐采取液体镶嵌式以提高密封效果;在装载过程，可采用“活性炭吸附+冷凝”工艺提高油气回收效率[5];在废水处理VOCs排放环节，可采用逆流清洗代替顺流清洗，喷雾清洗代替喷射清洗;在循环冷却水处理VOCs排放环节，尽可能控制水源质量，减少循环水量等。

3.2 过程控制

设备泄漏检测与修复（LDAR技术）是通过检测仪器对易产生VOCs泄漏的密封点进行检测，并对超过一定浓度的泄漏点进行修复。常见的密封点主要包括泵、阀门、泄压设备、开口管线、法兰和连接件等。《中国空气质量管理评估报告2016》研究指出，石化行业管线组件和储罐带来的VOCs泄漏占其排放总量的76%。因此深化LDAR技术可有效控制物料泄漏损失。可将VOCs治理设施、管线组件及储罐等密封点均纳入检测，参照《挥发性有机物无组织排放控制标准》要求监管密封点泄漏情况。

加强废水、循环水系统VOCs收集及处理力度。石化企业应逐步减少沟、渠、井等敞开式的集输方式，鼓励使用带压管道进行输送。高浓度VOCs排放的废水系统（调节池、隔油池、气浮池、浓缩池等）应采用密闭化收集措施，并配套建设治理措施。生化池、曝气池等低浓度VOCs排放的废水系统通过密闭收集、脱臭处理后达标排放。

加强储罐泄漏监测与有机液体装卸VOCs治理力度。常见的储罐泄漏监测方法有直接测量法、储罐默认排放系数法和储罐专用模型法。储罐专用模型法广泛应用于我国石化企业计算储罐废气排放[4] 。油罐车及火车运输推广采用底部装载方式，船舶装卸推广采用油气回收系统。

3.3 末端治理

石化行业VOCs治理技术主要包含回收技术（吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离技术）和降解技术（燃烧法、光催化氧化法、生物法和等离子体技术）。其中常用的治理技术包括吸收法、吸附法和燃烧法[6] 1。

3.3.1 吸收法

吸收法是采用低挥发性溶剂对VOCs进行吸收再实现分离的技术，适用于高浓度、大气量VOCs处理，处理效率可达到95%～98%。吸收剂性能及吸收设备的选择是决定吸收效果的关键因素，吸收剂应选择高VOCs溶解度、高选择性、低挥发性、低毒性的溶剂，如柴油、煤油等;吸收设备应确保气液接触面积大、气液吸收阻力小的设备，如填料塔等[7]。

3.3.2 吸附法

吸附法是利用吸附剂与VOCs中烃分子的亲和作用对有机物进行捕集从而实现气体净化的方法，适用于低浓度、气流稳定的VOCs处理。吸附系统的性能决定吸附技术的处理效果和回收效果，主要包括吸附器和吸附剂。目前VOCs回收多采用炭基吸附剂与固定床式吸附器，吸附剂吸收饱和后失去吸附能力，需对其进行再生，从而提高吸附剂利用率[1] 176。

3.3.3 燃烧法

对于回收比较困难的VOCs可采用燃烧法处理。燃烧法净化主要利用燃烧氧化作用及高温下热分解，可用于处理可燃或在高温下可分解的VOCs。直接燃烧法、蓄热燃烧法和催化燃烧法广泛应用于石化行业。

3.3.4 直接燃烧法

直接燃烧法是在高温下将VOCs作为燃料或助燃辅料燃烧的方法[6]，常用的设备包括火炬系统、炉、窑等。直接燃烧法设备简单，成本低，但资源不易回收利用，不完全燃烧易形成大量污染物。针对此情况，石化企业逐步淘汰单一火炬燃烧，进行能源回收与环保净化改造[1]。

3.3.5 蓄熱燃烧法

蓄热燃烧法是依靠辅助燃料燃烧，将有机废气进行充分氧化反应转化为二氧化碳和水的方法，适用于处理热值低、可燃有机物含量低的废气。热力燃烧反应温度、停留时间、废气与氧的湍流混合度是决定热力燃烧效果的关键因素。提高反应温度需要消耗更多物料、延长停留时间需要增大设备尺寸，因此改进湍流混合程度更为经济可行。

3.3.6 催化燃烧法

催化燃烧法是通过催化剂降低反应活化能，使有机废气在较低温度下分解为二氧化碳和水的方法，常用于处理低浓度VOCs气体。催化燃烧法的核心在于催化剂，贵金属催化剂因其活性及寿命优势而广泛应用于石化行业VOCs治理[8]。该方法反应温度低、燃料消耗少、操作安全、不产生氮氧化物，但催化剂、设备运行成本相对较高。

随着VOCs管控要求日趋严格，单一的治理技术难以达到理想的效果，针对企业自身的VOCs排放特点，选择合适的处理工艺，联合治理技术有助于企业实现VOCs达标排放。

4 结语

石化行业生产工序复杂、VOCs排放源项与排放节点众多、综合管控难度较大。可通过选择低挥发性原料、工艺改进、设备选型等，从源头上削减VOCs排放;加强生产全过程精细化管理，深化LDAR技术，根据石化企业VOCs特点选择合适的治理技术，以满足VOCs减排需求。

参考文献

[1]李守信，苏建华，马德刚.挥发性有机物污染控制工程[M].北京：化学工业出版社：2017.

[2]环境保护部.石化行业VOCs污染源排查工作指南[R/OL].http：//www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201511/t20151124_317577.htm，2015-11-18.

[3]郭森，童莉，周学双，等.石化行业的VOCs排放控制管理[J].化工环保，2014，34（4）：358-359.

[4]韩丰磊等.石化行业VOCs泄漏检测与修复技术的发展现状与展望[J].环境监测管理与技术，2016，28（4）：8-9.

[5]崔积山，顾军飞，左申梅，等.石化行业挥发性有机物综合管控探讨[J].环境保护，2017，45（13）：30-33.

[6]李援.石化行业挥发性有机物污染治理技术探讨[J].炼油技术与工程，2018，48（7）：1-2.

[7]孙科明，乔启成，顾晓丽.气态挥发性有机物的降解技术研究现状与进展[J].化工时刊，2010，24（8）：59-62.

[8]毕贵芹.催化燃烧技术在石化企业VOCs处理中的进展[J].广东化工，2013，40（23）：104-105.

收稿日期：2020-05-24

作者简介：高菲（1988-），女，汉族，硕士，工程师，研究方向为环境影响评价、大气环境管理。