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石化行业VOCs泄漏检测与修复技术的发展现状与展望

北极星VOCs在线  来源:环境监测管理与技术  作者:韩丰磊 刘广哲等  2017/2/22 15:25:21  我要投稿  
所属频道: VOCs监测  关键词:VOCs排放 LDAR VOCs监测

北极星VOCs在线讯:摘要:针对石化行业挥发性有机物(VOCS)污染现状,总结了近年来我国国家层面和地方颁布的有关VOCs管控的法律法规及相关标准.通过调研石化行业现阶段V0CS控制的实际情况,总结了目前主要的控制技术,以及适合我国企业VOCs排放源的监测技术。在综合分析的基础上,提出了大力推进清洁生产、全面推行泄漏检测与修复(LDAR)计划、加强有组织工艺废气治理、严格控制储存与装卸损失、强化污水系统逸散废气治理、加强非正常工况污染控制等建议。

作为臭氧和二次有机颗粒物的重要前体物,挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色。目前国内外对VOCs尚无统一的定义,在某种程度上制约了我国VOCs防治工作的开展。在《挥发性有机物定义与表征研究报告》(2014年3月25日由VOCs污染控制工作组编制)中完善了我国VOCs的定义与表征,该报告建议将VOCs定义为除C0、C02、H2C03、金属碳化物、金属碳酸盐、碳酸铵之外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。VOCs中不具备活性或活性太小的可通过豁免清单排除。

VOCs不仅是PM25和光化学烟雾形成的前驱物质,也是气溶胶及二次气溶胶的重要组成部分和前体物[5<,部分VOCs还具有有毒、有害和致癌作用,对人体健康造成严重威胁。虽然各研究机构对于VOCs的来源解析略有差异,但研究结果均显示,石化行业在VOCs排放源中占很大比例,是防治重点之一。今基于对目前国内VOCs管控措施及石化行业VOCs监测和控制技术的分析,提出进一步控制VOCs污染的建议。

1VOCs管控措施

大气VOCs排放源非常复杂,其中石化行业是VOCs排放大户。石化行业排放强度大、浓度高,对局部空气质量的影响显著,而通过适当的管控措施可以获得较为明显的改善效果。我国对石化行业VOCs的管理起步较晚,尚未形成统一的管理模式。此外,有关石化行业VOCs管控的法律法规及标准体系还不健全,尚未形成专属的VOCs监测系统。随着对石化行业VOCs排放问题认识的深人,近年来我国逐步颁布了一系列法律法规文件,并不断完善标准体系。

1.1国家整体管控措施

参照发达国家和地区的法律法规与标准体系,结合我国控制VOCs排放的相关经验,自2012年以来国家相继出台了一系列有关石化行业VOCs排放的法规与标准。如2012年发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,要求石化企业全面推行泄漏检测与修复(LDAR)技术,加强石化生产、输送和储存过程VOCs泄漏的监测和监管,严格控制储存、运输环节的呼吸损耗;2013年发布的《大气污染防治行动计划》,提出在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施VOCs综合整治,在石化行业开展LDAR技术改造,并限时完成加油站、储油库、油罐车的油气回收治理;2014年陆续发布的《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南(试行)》《石化行业挥发性有机物综合整

治方案》和《泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》,提出到2017年全国石化行业将基本完成VOCs综合整治工作,并建成VOCs监测监控体系,VOCs排放总量较2014年削减30%以上;2015年发布的《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570—2015),提出了对石化炼制工业VOCs检测的要求。对目前的管控现状,还应在VOCs污染源排查及排放量估算方法方面出台相关的国家标准和规范文件,进一步完善石化行业VOCs排查、监测及预防体系。

1.2各地区的管控情况

在我国VOCs法律法规顶层设计不断完善的同时,鉴于各地VOCs排放特点不同及地区之间的差异,各地区陆续颁布了一系列地方标准,对VOCs的排放控制不断加强。如北京市2012年发布了《北京市工业污染源挥发性有机物(VOCs)总量减排核算细则(试行)》,2015年发布了《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB11/447—2015)和《挥发性有机物排污费征收细则》;天津市2014年发布了《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB12/524—2014);上海市2014年和2015年分别发布了《设备泄漏挥发性有机物排放控制技术(泄漏检测与修复)规程(试行)》和《大气污染物综合排放标准》(DB31/933—2015);广东省2009年和2013年分别发布了《关于控制重点行业挥发性有机物排放的通告》和《广东省泄漏检测与维修制度(LDAR)实施的技术要求》;山东省2016年发布了《石油炼制工业泄漏检测与修复实施技术要求(征求意见稿)》和《挥发性有机物及恶臭污染物排放标准1化学工业企业污水处理厂(征求意见稿)》。

2石化行业VOCs监测技术

我国对石化行业VOCs的监测起步较晚,尚未形成完善的监测体系。使用的监测方法多数为离线监测,即在现场采集样品后带回实验室分析,成本较高,且在运输过程中易造成样品损失和交叉污染。近年来有企业参照美国EPA方法开展了VOCs在线监测,不过文献报道较少。

2.1装置泄漏监测

LDAR技术是石化企业装置VOCs泄漏排放控制最有效及最普遍使用的手段,可提供泄漏监测与泄漏量计算的现场数据。目前环境保护部正在研制LDAR标准方法与规范,并将在石化行业推广使用。LDAR技术采用固定或移动监测设备,定量检测化工企业阀门、法兰、机栗、压缩机、开口阀、密闭系统排放口、人孔等易产生VOCs泄漏处的泄漏情

况,并修复超过一定浓度的泄漏检测处,从而减少物料泄漏对环境造成的污染。当前国内石化行业主要使用TVA-1000B型有毒挥发性气体分析仪,该仪器具备火焰离子化检测器(FID)和光离子化检测器(PID)2种检测器,可以快速测定VOCs浓度,其第二代产品TVA-2000C对不可达点位还可采用红外热成像仪检测。

我国石化行业初步规定泄漏的认定有以下2种:①聚合物和非挥发性有机液体流经的设备与管线组件,采用FID检测器(以甲烷或丙烷为校正气体),泄漏检测值&500x10_6;②VOCs流经的设备与管线组件,采用FID检测器(以甲烷或丙烷为校正气体),泄漏检测值&2000xl0_6。密封点VOCs检测值在认定泄漏值以上的,应尽快修复控制在认定范围以内。泄漏修复后的检测值分别对应采用&10000xl〇-6和<10000xl〇-6的排放因子,结合不同设备类型相关排放速率方程,计算并统计泄漏排放量。

关于监测频率的基本要求为:栗、压缩机、气体/蒸气泄压设施、取样连接系统、开口阀或开口管、阀门每3个月检测1次;法兰及其他连接件、其他密封设施每6个月检测1次。该连续检测模式能很好地观测现场装置泄漏情况,进而完善装置VOCs排放监测系统。

LDAR技术有以下几点还需要进一步完善:①目前尚未形成统一的立项和建库方法;②对检测结果的核算未形成适合我国石化行业的统一的经验公式;③很多石化企业尚未形成修复响应系统。

2.2储罐泄漏监测

储罐泄露是石化行业另一个主要的VOCs挥发源。当前世界上普遍使用的储罐泄漏检测方法有3种,即直接测量法、储罐专用模型法和储罐默认排放系数法(不适用于石化企业ICR的排放估算)。直接测量法仅用于带盖且所有废气全部排人控制装置的储罐,国内石化企业极少使用。储罐专用模型法来源于美国EPA推荐的TANK软件法。TANK软件需要的数据包括储罐尺寸、结构、外观,储罐内的物料及其实际温度,储罐所处的地理位置、环境温度等,将收集的数据输人TANK软件计算,即可得到VOCs泄漏量。美国EPA建议其国内各级管理部门、咨询公司和企业采用TANK软

件估算储罐无组织VOCs排放量,欧盟也已广泛使用该软件作排放量精确计算。澳大利亚在建立本地气象模型的基础上,利用TANK软件计算国家排放清单(NPI)列出的有机污染物。我国绝大多数企业拥有储罐专用模型法所需的数据,因而该方法也被广泛应用于石化企业储罐废气排放计算。

延伸阅读:

LDAR检测仪在行业中泄漏监测VOCs应用介绍

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