石化行业挥发性有机物在线监测现状及对策建议

何少林 陈 辉 于景琦，2 葛雁冰 吕晓君 王 婧

(1.中国石油规划总院；2.国家油页岩生态环境分中心；3.生态环境部环境工程评估中心)

0 引 言

石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等行业是VOCs重点排放源。2018年8月30日，生态环境部印发了《关于加强重点排污单位自动监控建设工作的通知》(环办环监[2018]25号)，要求重点排污单位的VOCs排放重点源应自2019年起将VOCs项目纳入自动监控。

及时开展石化行业VOCs在线监测现状研究，解决当前石化行业VOCs在线监测实施中存在的问题，是规范重点排污单位VOCs自动监控设施建设和运行的需要，并将增强在线监测效能，确保在线监测数据真实、准确、可靠，更好地发挥自动监控在环境监管执法和企业运行管理中的作用。

1 VOCs在线监测国内外政策要求及国内标准

1.1 国内外政策要求

美国炼油污水VOCs排放标准要求采用现场再生活性碳吸附装置处理污水废气时，应安装VOCs在线监测设施[1]。新泽西州要求VOCs源强大于等于200 t/a的排放源采用燃烧法或催化燃烧法处理VOCs时，应安装VOCs在线监测设施；VOCs源强大于等于100 t/a的排放源采用蓄热式燃烧法或蓄热式催化燃烧法处理VOCs时，应安装VOCs在线监测设施[2]。

生态环境部《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气[2019]53号)要求石化、化工、包装印刷、工业涂装等VOCs排放重点源纳入重点排污单位名录，主要排污口安装自动监控设施，并与生态环境部门联网，重点区域2019年底前基本完成，全国2020年底前基本完成。鼓励重点区域对无组织排放突出的企业，在主要排放工序安装视频监控设施。鼓励企业配备便携式VOCs监测仪器，及时掌握排污状况。

天津市在DB 12/524—2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》中明确要求排气筒VOCs排放速率(包括等效排气筒等效排放速率)大于2.5 kg/h，或排气量大于60 000 m3/h时须配套建设VOCs在线监测设备。VOCs在线监测设备的管理、使用按照环境保护和计量监督的有关法规执行。

山东省生态环境厅《关于印发山东省重点排污单位名录制定和污染源自动监测安装联网管理规定的通知》(鲁环发[2019]134号)要求排气筒VOCs排放速率(包括等效排气筒等效排放速率)大于0.5 kg/h，或排气量大于10 000 m3/h的固定排放源，大气环境重点排污单位的VOCs排放重点源应监控VOCs(非甲烷总烃)及烟气含氧量、流速、流量、温度、湿度5项烟气参数。其中，排放标准中规定其他特征污染物的，还应监控相应特征污染物。

《公私场所应设置连续自动监测设施及与主管机关联机之固定污染源公告》于2018年8月20日发布修正草案，对石化制程废气燃烧塔增加了非甲烷总烃和高反应性VOCs在线监测设施要求，目前修正草案尚未正式颁布。

1.2 国内标准

2018年12月，HJ 1013—2018《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法》首次发布；2020年3月，生态环境部发布《固定污染源废气中非甲烷总烃排放连续监测技术指南(试行)》；《固定污染源废气非甲烷总烃自动监测技术规范》目前正在编制中。上海、天津等地针对固定污染源VOCs连续监测相继出台了技术规范[3-4]，如《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统安装及联网技术要求(试行)》《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统验收及运行技术要求(试行)》。

2 国内石化行业VOCs在线监测设施安装现状

通过炼化企业及VOCs在线监测仪器供应商，对总计40余家炼化企业开展了VOCs在线监测设施安装情况调查。对调查资料进行归类统计，从区域、源项、指标和品牌对安装情况进行分析。

2.1 安装区域

石化行业VOCs在线监测设施安装情况表现出明显的区域特征，沿海省市，尤其是京津冀、长三角和珠三角区域安装较多，辽宁、吉林、福建、广西、河南、陕西、甘肃、宁夏等省均有石化企业安装了VOCs自动监测设施，总计覆盖15个省市。随机调查显示，企业安装比例约为34.6%。总体看，石化行业VOCs在线监测设施安装处于起步阶段。

2.2 安装源项

22家已安装企业的安装源项包括厂界、污水处理场VOCs治理设施排放口、连续重整装置再生烟气排放口、汽油装车、储罐废气、顺丁橡胶后处理尾气、顺丁橡胶废气焚烧炉尾气、丁苯橡胶及污水池治理设施入口和出口、常压蒸馏加热炉烟气、动力站锅炉烟气脱硫脱硝排放口、催化再生烟气脱硫脱硝排放口、蜡油加氢加热炉烟气、制氢装置加热炉烟气等。

对9家安装企业的安装源项进行了详细调查，9家企业总计安装60台VOCs在线监测仪，安装源项统计见表1。其中，标准有明确VOCs排放要求的源项安装46台，无VOCs排放要求的源项安装14台。

表1 9家安装企业VOCs安装源项统计

2.3 监测指标

对16家安装企业的监测指标进行了详细调查，16家企业总计安装77台VOCs在线监测仪，监测指标见表2。其中，75台监测非甲烷总烃，17台同时监测非甲烷总烃和三苯，11台同时监测非甲烷总烃和特征污染物(三苯除外)，2台仅监测特征污染物。

表2 16家安装企业VOCs在线监测仪器监测指标

2.4 仪器品牌

对9家安装企业的仪器品牌进行了详细调查，9家企业总计安装60台VOCs在线监测仪，仪器厂家、型号及数量见表3。

表3 9家安装企业VOCs在线监测仪器厂家、型号和数量

3 VOCs在线监测存在的问题

根据现场调研和调查情况，VOCs在线监测设施安装和运行存在问题如下。

3.1 比对数据误差较大

选择4家炼化企业开展了手工比对监测，涉及炼油化工工序的装车、储存、工艺有组织、燃烧等源项，多数源项监测结果比对相对误差≤40.0%，顺丁橡胶后处理尾气和工艺加热炉尾气监测结果比对相对误差较大，详见表4。

表4 4家安装企业VOCs在线监测与手工比对情况

从调研情况看，VOCs在线监测与手工比对结果存在误差较大的情况，无明显规律，比对工作有待进一步完善优化。

3.2 源项要求不统一

《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发[2018]22号)提出强化重点污染源自动监控体系建设。排气口高度超过45 m高架源，以及石化、化工、包装印刷、工业涂装等VOCs排放重点源纳入重点排污单位名录，督促企业安装烟气排放自动监控设施，2019年底前，重点区域基本完成；2020年底前，全国基本完成。

目前部分地方生态环境管理部门依据该文件，要求超过45 m高架源以及石化企业的加热炉、锅炉等排放源均安装VOCs在线监测设施。而加热炉VOCs排放浓度低，且排放标准中无VOCs限值要求。根据9家企业调查资料，加热炉等无标准要求、且排放量明显偏低的源项安装占比达到23.3%，对生态环境部门监管及企业环境管理造成不必要的浪费(加热炉作为废气处理设施的除外)。

石化企业废气排放源较多，某企业各类加热炉和裂解炉排放口近60个，废气排放口总计106个。如要求所有源项安装VOCs在线监测设施，按一座VOCs仪表小屋80万元，维护成本8万元计，则该企业VOCs在线监测设施安装投资约8 480万元，年运行维护成本约848万元。因此，石化企业VOCs安装要求应在兼顾环保监管和企业能力的前提下进一步明确。

3.3 无组织排放精细化监管有待探索

石化企业VOCs排放主要来自无组织源，排放部位多、分散且无规则，难以逐一在源头监测。这些无组织排放与变化的污染气象复合形成复杂的污染特征，监控困难且复杂。VOCs在线监测仅能获取厂区边界或有组织排放的污染物组成和浓度信息，应用于有组织排放监管，但时空覆盖能力有限，无法监控排放总量与分布，且厂界排放受周围企业干扰，需进一步追溯。

欧美国家开发了基于光学遥感技术的场地VOCs排放通量监测技术，通过测量无组织排放烟羽的柱浓度(或截面)，结合风速估算排放通量。其中，红外掩日通量遥感监测(SOF)、差分吸收激光雷达(DIAL)和垂向羽影射(VRPM)等技术相对成熟。目前欧盟标准化组织(CEN)和美国环保局(EPA)在开展SOF技术标准化工作[5]。

3.4 处理效率一拖二监测方式需明确

石化行业相关标准对VOCs排放有处理效率的要求，目前大部分地区要求进口和出口需单独安装，对企业造成一定的投资和运行压力。

杭州市生态环境局2019年9月发布《关于征求〈杭州市污染源自动监控系统建设和运行资金补助办法〉(修订稿)意见的函》，明确给予VOCs自动监控系统建设资金补助，对具备一拖二的功能，自动切换监测VOCs治理前后的排放情况，至少5 min一组数据的VOCs在线监测提供资金补助。

石化企业除连续重整再生烟气和污水处理场废气外，其他有机废气排放口均以处理效率作为管控要求。因此，石化企业VOCs处理效率的在线监测设施安装要求应在国家层面进一步明确。

3.5 石油化学工业适用性需进一步研究

氧气、水分以及含氮、氧或卤素离子的有机物会对FID检测造成干扰。废气中含有较多的氧化合物类、含氮化合物类，则监测浓度值较实际略低；废气中含有卤化合物较多时，氢气燃烧生成卤化氢或腐蚀性气体，损伤检测器[6]。因此，FID在石油化学工业特征污染物监测方面的适用性尚需进一步研究。

3.6 仪器质量水平良莠不齐

在政策强力推动下，VOCs在线监测市场迎来爆发式增长，市场良莠不齐，较为混乱，存在部分产品质量较差的情况。目前中国环境监测总站已发布《环境空气挥发性有机物气相色谱连续监测系统认证检测合格产品名录》，截至2019年12月31日，仅武汉市天虹仪表有限责任公司和青岛佳明测控科技股份有限公司各一款产品列入合格产品名录。固定污染源VOCs自动监测合格产品名录亟待建立。

4 结论与建议

我国石化企业VOCs在线监测设施安装目前处于起步阶段，由于石化行业VOCs源项众多，各地对安装VOCs在线监测源项的政策理解不一，要求不统一，存在抓小放大的现象。VOCs在线监测的最终目的是管控企业VOCs排放，而石化企业VOCs以无组织排放为主，VOCs在线监测仅应用于有组织排放监管，因此，需要在明确VOCs有组织源项安装要求的基础上，加紧探索石化企业VOCs整体排放监管监测模式。

现阶段，为充分发挥VOCs在线监测作用，加强石化行业VOCs有组织排放执法监管，提出如下建议。

1)明确石化行业VOCs在线监测安装源项要求，标准中有VOCs排放限值或处理效率要求的，且排气量和排放速率达到一定限值的率先安装。

2)明确界定《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发[2018]22号)中“石化行业VOCs排放重点源”，如连续重整再生烟气、储存和装卸废气处理设施、污水处理场废气处理设施等；45 m高架源有相应VOCs排放标准要求的，可明确VOCs在线监测设施安装要求。

3)明确石化行业VOCs在线监测指标要求，标准中有特征污染物排放限值要求，且该污染物有国家监测标准的，可要求同步安装；当前无国家监测标准的，可在安装VOCs在线监测设施时预留相应空间。

4)加快《固定污染源废气非甲烷总烃自动监测技术规范》制修订项目进程；委托权威环境监测机构出台VOCs在线监测与手工比对技术指南或指导文件；推广便携式方法在VOCs在线监测系统验收和质控比对中的应用；建立固定污染源VOCs自动监测合格产品名录。

5)加大光学遥感技术VOCs排放监测技术的研究和推广。