挥发性有机物的全厂控制措施

董少军

（福建省盛钦辉环保科技有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

根据世界卫生组织（WHO）的定义，挥发性有机物（VOCs）是指在常温下，沸点为50～260℃的各种有机化合物。VOCs在阳光照射下，与大气中的氮氧化合物、氧化剂等发生光化学反应，生成光化学烟雾，危害人体健康和作物生长。VOCs是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。

1 近年来我国VOCs控制情况

根据生态环境部近年来公布的全国环境空气质量状况，全国对环境空气污染物控制均取得积极进展，但是VOCs排放量对大气环境影响仍旧明显。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，加强PM2.5和O3协同控制，加大VOCs排放综合整治力度，到2025年VOCs排放总量下降10%以上。

2 企业对VOCs的控制

对于涉及VOCs排放的化工企业而言，要做到含VOCs物料的全方位、全链条、全环节密闭管理，应做到源头削减、过程控制、末端处理。随着我国不断加强VOCs污染防治，印发了VOCs污染防治工作方案，出台了各类排放标准，VOCs防治工作取得了一些进展，企业的环保意识在逐渐增强，基本能达到末端处理的共识。但是，VOCs治理工作在源头削减和过程控制方面依然薄弱。

3 某化工企业背景

福建某化工企业（简称A企业）位于规范的化工园区内。常年主导风向为东北风，最近敏感点在企业东侧1.6 km处。A企业厂区年产300 t某基硅烷和100 t某基转换料。A企业的全厂VOCs控制点如图1所示。目前A企业所在园区配套建设一个1000 t/d的污水处理厂、两个1500 m3的事故应急池以及一个在建天然气站（还需一年才能运行）。

图1 A企业的全厂VOCs控制点

3.1 原辅材料、燃料的选择

3.1.1 原辅材料的选择

在选择两种可替代的原辅材料时，根据原辅材料的化学品安全说明书（MSDS）中成分/组成信息：原辅材料a有机物成分主要为20%二甲苯、60%醋酸正丁酯、10%甲基异丁酮，原辅材料b有机物成分主要为羟基丙烯酸30%、二丙二醇单丁醚1%。A企业优先选择使用低VOCs含量的原辅材料b，从源头减少VOCs的产生。

3.1.2 燃料的选择

A企业燃料使用园区提供的天然气能源。该企业在园区天然气站运行前，采用燃气、电等清洁能源，避免使用煤、重油等高污染能源。

3.2 设备的选择

A企业涉及的设备主要包括生产设备、循环冷却系统设备、动力真空设备以及其他机泵、管阀件等。

生产设备：选择全密闭或者密闭性好的设备装置。

循环冷却系统设备：A企业有一套密闭式循环水冷却系统和一套开式循环冷却水系统。其中，开式循环冷却水系统每6个月对流经换热器进口和出口循环冷却水中的总有机碳（TOC）浓度进行检测，若出口浓度大于进口浓度10%，则认定发生了泄漏，需要进行泄漏源修复与记录。

动力真空设备：A企业有5套真空设备，其中一套由于工艺原因需要选择水环真空泵。水环真空泵的循环槽密闭，真空排气、循环槽排气均排至VOCs废气收集处理系统。

机泵、管阀件等：选用无泄漏或泄漏量小的机泵和管阀件。

3.3 生产工艺过程的控制

通过采用全密闭、连续化、自动化等生产技术，减少工艺过程无组织排放。

3.3.1 投料过程

A企业涉及的VOCs原辅材料包括颗粒状或粉末状的固态原辅材料以及液态原辅材料。

（1）固态原辅材料。对于会挥发VOCs的颗粒状或粉末状原辅材料，采用自动投料或者螺旋推进的投料方式密闭投料。需要人工投料时，则采用万向集气罩将VOCs废气收集至废气处理系统。

（2）液态原辅材料。采用高位槽或计量泵投加有机溶剂，所置换的废气及放空口废气接入收集处理系统。应尽量采用底部给料的进料方式，若选择顶部进料则采用导管贴壁给料。进料时，反应釜、出料口等保持密闭，并配置蒸汽平衡管。

3.3.2 反应过程

A企业生产工艺主要包括蒸馏、化学反应、水洗分离以及烘干。

（1）蒸馏装置：蒸馏装置排放的废气经二级深冷装置冷凝，可以将大部分的VOCs回收，不凝尾气应排至废气收集系统[1]。一级深冷可以冷凝回流80%的VOCs，二级深冷的回流率可以达到96%。

（2）反应釜：反应釜（常压带温釜）配备水冷＋深冷回流装置回收，可以减少反应过程中VOCs物料的损耗，并将不凝性废气收集至VOCs废气处理系统[1]。一级水冷+一级深冷的回流率可以达到86%。

（3）水洗、分离装置：由于无法使用密闭分离装置，该工段采取密闭隔离措施，并将VOCs废气收集至处理系统。分离后的母液槽废气也一并收集至处理系统。水洗废水自流入车间污水收集池后被泵入厂区污水站进行处理。

（4）干燥装置：以天然气作为烘干热源，烘干废气收集采用专门烘干车间+万向集气罩，烘干废气排至收集处理系统。

3.3.3 出料过程

产品或中间品采用自重力、泵、氮气压入密闭连接3种方式转料，各计量罐和接收罐放空口密闭接入废气收集系统。

3.4 非正常工况的控制

设备及其管道在开停车、检维修、清洗时，在退料阶段将残存物料退净，并用密闭容器盛装，退料过程废气排至收集处理系统；清洗及吹扫过程废气排至有机废气回收或处理装置。

装置检维修过程选用适宜的清洗剂和吹扫介质，清扫气应接入收集处理系统。在难以配备密闭罐、密闭排放管的情况下，采用移动式设备处理检修过程排放的废气。

生产设备在非正常工况下，安全阀排出的含VOCs的废气接入有机废气回收或处理装置。

3.5 VOCs物料储运的控制

3.5.1 VOCs物料储存

（1）仓库在室内，具有防雨、防晒和防渗功能。盛装VOCs物料的容器或包装袋在非取用状态时应加盖，保持密闭。

（2）罐区废气：氮封+气相平衡+密闭接入废气收集管。

3.5.2 VOCs物料转移和输送

仓库的物料采用叉车运输至车间，并采取密闭吸入方式将物料泵入计量罐，罐区物料直接通过密闭管道泵入车间计量罐。

3.6 危废暂存间的控制

危废暂存间采取密封措施控制VOCs，并设有气体收集系统，气体排至废气处理系统经处理后排放。对危废暂存间实行进出管理，工作人员进入前30 min左右，按要求进行置换；平时没有工作人员时，运行使用低风量，并保持微负压。

3.7 污水站的控制

对于污水站中恶臭的主要来源地，如曝气池等，需加盖后密闭接入废气收集管，高VOCs含量废水（废水液面上方100 mm处VOCs检测浓度超过200 mg/m3，其中，重点区域超过100 mg/m3）的集输、储存和处理过程均密闭。

3.8 储罐区的控制

储罐小呼吸控制主要采用氮封装置。氮封装置可以将储罐呼吸阀排放的气体由VOCs转换为氮气。根据资料研究对比分析[2]，经过氮封装置后的储罐内的VOCs含量由7.25%～7.26%下降至0.15%～0.40%。

储罐大呼吸控制采用气相平衡系统。槽车有两条管与储罐链接，一条输送物料，另一条为储罐顶部与槽车联通的管道。装卸车VOCs与储罐的大呼吸气通过气体联通与平衡，实现VOCs溶剂的装车逸散零排放闭环。

3.9 厂区的平面布局

A企业厂区将废气排气筒以及污水处理站等布置于主导风向的下风向，即厂区西南角，合理的布局可以尽可能减小厂区对周边敏感点的影响。

3.10 废气的收集

A企业生产工艺废气基本通过密闭管道、密闭工段、密闭车间方式收集，无法密闭的废气采取万向集气罩收集。设备的进料口、出料口、检修口、搅拌口和观察孔等开口在不进行操作时保持密闭；罐区采取“气相平衡+氮封”措施后通过密闭管道收集废气；污水站曝气池等加盖后再收集废气；危废间暂存保持微负压密闭收集废气。

相关数据显示，密闭管道的废气收集率为95%，密闭空间正压废气收集率为80%，外部集气罩废气收集率为30%，密闭空间负压废气收集率为90%。

3.11 企业管理

3.1 1.1泄漏检测与修复

A企业按照《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822—2019）[3]对含有VOCs物料的设备与管线组件定期开展泄漏检测与修复（LDAR）工作[4]。

LDAR工作监测的设备包括储罐类、泵类输送设备、塔器类、生产设备和换热设备等，监测的原件包括阀门、泵、搅拌轴、法兰连接件、管线泄压设备等各动静密封点。A企业在一次检测中发现，检测点位共计3039个，泄漏点位共39个（其中法兰连接件16个，泵2个，搅拌机封3个，阀门18个），泄漏率为1.28%。

针对泄漏点，A企业采取以下措施：法兰连接件的修复采用紧固螺栓与更换垫片的方式，泵与搅拌机封的修复采用更换机封填料以及更换机封的方式，阀门的修复采用更换整个阀门的方式。对所有泄漏点进行修复后，减排率达到94.5%。

3.1 1.2 VOCs的管理台账记录

A企业将VOCs环境管理纳入日常生产管理体系，按照《排污许可证申请与核发技术规范 石化工业》（HJ 853—2017）[5]的台账记录要求建立VOCs的管理台账，如涉及VOCs的物料储运管理台账（建立含VOCs原辅材料记录台账，记录名称、使用量、回收量、废弃量、去向以及VOCs含量等信息），LDAR台账（泄漏检测应建立台账，记录检测时间、检测仪器读数、修复时间、采取的修复措施、修复后检测仪器读数等，台账保存期限不少于3年），设备运行、开停工及检维修台账，废气治理设施的维护记录台账，罐区储罐及其装卸过程的记录台账，污水站及危废间运行记录台账等，以完善VOCs排放量核算的相关统计数据。

4 结语

VOCs气体对大气环境及生物健康都有较大危害，而化工行业是VOCs排放的主要来源之一。对化工企业实行VOCs源头控制和厂区全过程管理，从设备及原辅材料的选择、工艺过程及储运过程的控制、非正常工况的控制、厂区各构筑物的控制布局及管理过程等方面都应该有明确的规定，尤其应定期开展LDAR工作。要建立严格的巡回检查、密封台账和信息反馈制度，通过定时、定点进行巡回检查，及时发现和消除泄漏点，积极创建绿色工厂。