石化化工VOCs污染源控制的对策建议

瞿世妮

摘 要：挥发性有机化合物（VOCs）是造成雾霾天气的重要因素之一。由于雾霾天气的频繁发生，VOCs越来越受到社会的关注。VOCs的有效控制已成为我国大气环境管理领域的一个热点问题。石油化工企业是VOCs工业污染源的主要来源之一。

关键词：石化化工行业;VOCs;污染控制措施

近年来，国家对挥发性有机化合物（VOCs）排放的监管越来越严格，石化企业不断加大对VOCs污染源的综合整治力度。石化行业VOCs污染源的控制应遵循全过程精细化管理的原则，从源头控制、过程控制和末端控制三个方面进行控制。

1 VOCs的定义和危害

挥发性有机化合物。国际上对VOCs没有统一的定义。世界卫生组织（世卫组织）将总挥发性有机化合物（TVOCs）定义为熔点低于室温、沸点在50℃至260℃之间的化合物。美国环境保护署（EPA）将其定义为除了CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵之外，在大气中参与光化学反应的任何碳化合物。我国颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》（gb31570-2015）将其定义为参与大气光化学反应的有机化合物，或按规定方法计量或核算的有机化合物。尽管环境空气中VOCs的浓度很低，但它在大气化学中起着极其重要的作用。大多数挥发性有机化合物的仪器组件具有光化学活性，在空中和氮氧化物在紫外线的作用下产生臭氧和其他强氧化物质，产生光化学烟雾，然后氧化空气中的氮氧化物和硫氧化物生产硝酸和硫酸二次PM2.5（组件），形成烟雾，酸雨等等。

2 石化工业VOCs污染控制中存在的问题

2.1 与国外相比，我国的管理理念还比较落后

我国石化工业发展相对较晚，VOCs的管理和控制相对于国外较为落后。针对VOCs泄漏问题，从源头上减少泄漏;但是由于工厂成立较早，所以在前期没有考虑VOCs的泄漏和排放问题。目前，有关措施正在逐步落实。但目前主要是解决地表问题，VOCs污染控制仍是被动的。

2.2 污染控制技术的适用性仍有待确定

作为我国石化行业中VOCs污染控制技术较好的企业之一，石化行业存在诸多不足。以LDAR程序的应用为例。目前，我国一些石化企业刚刚开始实施LDAR计划。根据美国EPA的相关数据，在每月检测1万PPMV泄漏的情况下，各类介质阀门的泄漏控制效率可达68%～88%。在石化的实际运营中，LDAR需要大量的人力和物力，对企业的自律性要求较高，不具备在所有石化、化工企业中大规模推广的条件。同时，其应用和考核管理体系还有待进一步研究和确定。

2.3 污染控制措施的效果还有待确定

目前，虽然国内一些企业已经采取了VOCs污染控制措施，但整个行业仍处于污染控制的初级阶段，具体污染控制措施在实际应用过程中的控制效果还没有相关标准确定。因此，对于建设项目的环评、总量核算，甚至是即将到来的VOCs排放收费，仍然缺乏相关的减排估算依据。

3 石油化工行业VOCs污染控制现状措施

3.1 源控主要针对石化过程设备如泵、管道、阀门、法兰等产生VOCs排放的静、静密封点

本工程施工设计阶段采用先进的工艺流程，严格控制设备选型和材料选型过程，从源头上减少泄漏的发生。公司以先进的设计理念，为所有管道焊接方法尽可能减少法兰连接，并使用高档垫片，高物质的饱和蒸汽压使用屏蔽泵无泄漏点，所有可能的泄漏点添加盲头或盲板，设计理念的初始投资较大，但设计比大多数国内类似企业可以延长大修周期将近60%。

3.2 管理控制

采用先进的管理控制理念，对石化企业生产过程中容易产生VOCs排放的工艺过程进行程序化管理，通过检测、筛选、修复等程序逐步实现VOCs排放控制。最常用的泄漏检测和修复（LDAR）程序适用于可以在线修复以快速减少排放的设备类型，或不适合修改的设备类型。LDAR是最好的阀门和泵，但也为配件。石化公司是我国最早开展LDAR项目的石化企业之一。采用“全员参与检漏堵漏”模式。在此基础上，收集设备图形、封点个数等数据，构建无泄漏管理网络平台。

3.3 废气处理

石化行业主要的废气治理措施有：冷凝法、活性炭吸附法和燃烧法。冷凝与吸收的方法是将废气中的水分在缓冲罐内冷凝冷却后分离出来，然后利用吸收剂顶着吸收塔内的电流与废气接触，吸收油气。该方法适用于高浓度、低温、高压气体污染物的处理。吸附法是利用活性炭、硅胶等具有吸附能力的物质，处理高、中、低浓度的气体污染物，回收效率高达99%。石化行业密闭船舶、铁路装车的油气回收装置采用活性炭吸附法。燃烧（焚化）是处理挥发性有机物可燃性的一种方法。石化污水处理厂高浓度尾气处理装置采用催化氧化燃烧技术，该装置总烃的平均去除率为92.58%。公司收集聚乙烯工艺的尾气，将收集到的废气送到蓄热式氧化炉进行处理，有效地对烟气中的有机气体进行高温氧化分解。

3.4 改进设备和附件的选择标准

①完善阀门零部件和动力设备的选择。石油化工设备的潜在泄漏密封点主要包括9类：泵、压缩机、搅拌器、阀门、减压设备、取样连接系统、开口管道、法兰、接头。前三种是设备的动态密封，后六种是设备的静态密封。不动密封机泵、波纹管阀门和阀门从法兰连接到焊接是消除VOCs挥发性泄漏的重要措施。非动力密封泵是一种比较先进的、环保型的泵，其特点是将泵内介质与大气通过静态密封分离;从外观上看，没有动态密封（如机械密封、填料密封等）和密封齐平线。目前主要有屏蔽泵、磁力驱动泵和隔膜泵。波纹管阀采用波纹管代替普通阀门上的填料函或与填料函配套使用，完全消除了普通阀杆填料密封老化快、易泄漏的问题。低泄漏阀在国外得到了广泛的应用，代表了未来阀门的发展方向;②我国石油化工行业内浮顶储罐浮板多为浮箱浮板。其主要缺点是浮力难以均匀分布，载荷小，浮子稳定性差，内浮顶下有100～200mm的有机液体挥发空间，因此阀瓣接头损失较大。美国石油学会认为，设计合理的内浮板是目前控制VOCs在储油过程中蒸发损失的最佳、投资最少的方法，如国外广泛使用的全连通浮板。全连通液体浮盘主要由浮顶板、浮顶底板、边缘环板、环形挡板、径向挡板等附件组成。

全连通液体型内浮板大多采用夹层形式，中间层为厚约10cm的聚丙烯蜂窝板。上下两层均为强化玻璃钢，整体密度约为190 kg/m3。聚丙烯蜂窝板最重要的特点是可以直接与有机液体表面接触，没有挥发性空间，上下甲板之间有浮力舱。对于成品油储罐，内浮顶浮板经济（1万m3储罐改造费用约200万元）、简单。

4 石化行业VOCs控制管理对策与建议

4.1 改进石化企业的管理实践

对于新建、改扩建项目，应根据管理思路，在设计阶段对工艺选择、设备选择、防治措施等方面提出严格要求，实现精细化管理，从根本上减少VOCs排放。例如，尽可能减少法兰，阀门，泵和压缩机密封，密封样品，光油和化学品使用浮顶罐储存，固定顶油罐油气回收措施，装卸系统，污水处理系统采用密封类型和废气回收，密封的清除异常條件，等等。对于现有企业，应加大资金投入，增加末端控制措施，实现企业大修过程中对高密封性能设备的更换，实现源头控制。

4.2 确定控制措施的效果

目前，我国VOCs的估算方法和排放基础尚不明确。鉴于目前紧迫的国内挥发性有机化合物的仪器，根据相关研究数据和现场调查，选择全国各地的试点企业，由现场监测LDAR程序不同效率的污染控制，周期和维修标准处理效率的各种各样的污染控制措施，为下一步的基础来确定污染控制效果，然后在项目环境影响评价中应用。

4.3 推动污染控制技术进步

根据国内现有的挥发污染控制技术，深入研究发达国家和地区的挥发污染控制方法，有特定的旨在促进挥发性有机化合物的仪器控制措施的进步，并积极推动蓄热式燃烧（RTO），高效再生催化燃烧（有数只），电化学方法，光催化法和其他新技术和各种组合技术，来满足需求的减排。

总之，VOCs的综合治理是一项非常复杂的系统工程，必须要制定长期的治理计划，有计划地一步一步减少污染。

参考文献：

[1]郝升.浅谈石化化工VOCs污染源控制的对策建议[Z].2018.

[2]周建华.工业VOCs精细化环境管理的对策建议[Z].2019.