揮發(fā)性有機物voc排放的控制

揮發(fā)性有機物voc排放的控制

不僅來源廣泛，而且還參與全球光化學。它是光化學污染物的主要前身，也是影響城市和區(qū)域空氣質量的主要污染物。目前,對VOC的控制已列入國家環(huán)保規(guī)劃中,上海市“十二五”期間總量控制也將VOC作為一個重要的控制指標。1揮發(fā)性有機化合物美國ASTMD3960-98標準將揮發(fā)性有機物(VOC)定義為任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)的定義:揮發(fā)性有機化合物是除CO、CO綜合各國對VOC定義,可將定義分為兩類。一類是普通意義上的VOC定義,只說明什么是揮發(fā)性有機物,或者是在什么條件下是揮發(fā)性有機物;另一類是環(huán)保意義上的定義,也就是說,是活潑的那一類揮發(fā)性有機物,即會產生危害的那一類揮發(fā)性有機物。從環(huán)保意義上說,揮發(fā)和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的。不揮發(fā)或不參加大氣光化學反應就不構成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產生潛力來分類的原因。2環(huán)保及成品密封排放據(jù)悉,目前我國環(huán)保部門也在制定VOC泄漏和逸散排放的相關測定標準。VOC的排放源主要分為泄漏排放源和逸散排放源兩大類。泄漏排放源是指各種內部含有VOC料且可能有泄漏排放的裝置和設備,包括:閥門、法蘭及其它管道連接設備、泵、壓縮機及壓縮機密封系統(tǒng)放氣管、卸壓裝置、開口閥門、攪拌器密封口、通道門密封、儲蓄槽通風管等。逸散排放源指含有VOC生產物料的收集、儲存設備的敞開液面及生產工藝廢水、廢液的收集和儲存以及凈化處理裝置的敞開液面的逸散排放。石油化工企業(yè)的VOC具有污染物種類多、排放點分布廣、量化難度高等特點。目前國內對石化企業(yè)VOC的研究正在起步階段,雖然各石化企業(yè)的工藝過程以及設施狀況不同,但分析其VOC的排放源主要來自儲罐、裝置泄漏、廢水處理、火炬、燃燒過程、工藝加熱、工藝單元、裝卸以及冷卻塔。在美國環(huán)保局(EPA)2003年的一份調查報告中,給出了某石油公司VOC排放總量的情況(見圖1)。由于各國統(tǒng)計、設備、管理水平各不相同,因此各種排放源的VOC所占比例可能有所差別,但主要污染源基本為上述幾種。3石化公司蒸發(fā)有機物排放量的估算3.1排放計算方法為保證生產正常進行和滿足市場調節(jié)的需求,石化企業(yè)擁有大量的原料儲罐、中間儲罐和成品儲罐。在石油煉制過程中,儲存物主要為不同蒸氣壓的烴混合物,如原油、汽油、柴油等;在石油化工生產中,主要為揮發(fā)性有機氣體及液體,如芳烴類。各類儲罐的呼吸損失是石化企業(yè)VOC最重要的排放來源。儲罐排放量的估算方法主要有:《散裝液態(tài)石油產品損耗》、《石油庫節(jié)能設計導則》中的推薦方法、無組織排放現(xiàn)場監(jiān)測反算法、排放系數(shù)法(CONCAWE系數(shù)、EPA系數(shù)、加拿大和英國)和美國EPA推薦的TANK軟件法等。目前,國際上得到廣泛認可的定量方法是EPA推薦方法及其對應軟件TANK4。美國EPA建議其國內各級管理部門、咨詢公司和企業(yè)采用該軟件估算儲罐無組織VOC的排放量,體現(xiàn)了該方法的權威性。歐盟廣泛使用TANK軟件進行排放量的精確計算。澳大利亞在建立本地氣象模型的基礎上,利用TANK軟件計算澳大利亞排放清單(NPI)列出的有機污染物質。這里主要介紹采用TANK軟件方法對石化企業(yè)VOC進行排放量估算。TANK軟件要求用戶輸入的計算信息包括儲罐(尺寸、結構、外觀等)、液體信息(化學組分與溫度)和儲罐的地理位置(所處城市,環(huán)境溫度等)等。生成的排放報告內容包括月、年的估算量,或者是特定年份排放儲存的各種化學組分及其混合物的排放量?；具\行過程可概括為信息輸入———運算———報告生成等。采用TANK軟件對某石化企業(yè)儲罐VOC排放進行計算,結果如表1所示。3.2泄漏系數(shù)法裝置泄漏主要指石化生產中設備密封連接件的泄漏。這部分泄漏不僅給企業(yè)自身生產造成損失,而且也是一個主要的無組織大氣污染物排放源,其泄漏的大多數(shù)原料、產品和中間產物均屬于揮發(fā)性有機物。目前我國還缺少氣體泄漏量估算方面的基礎工作數(shù)據(jù),估算方法主要采用系數(shù)法。系數(shù)法可借鑒各國及行業(yè)相關設備泄漏系數(shù)進行估算。美國EPAProtocolforEquipmentLeakEmissionEstmates(EPA-453/R-95-017)中的平均系數(shù)如表2、表3所示。該估算法將工藝系統(tǒng)中管道系統(tǒng)易出現(xiàn)泄漏的部件分為閥門、接口頭(除焊接外的所有形式,包括法蘭連接)、開口閥管、采樣接頭、泵和空壓機等類型。每個部件不分所處理的介質按類型統(tǒng)一賦值估算排放量。同時界定的估算介質對象包括有機物氣體、液體。其中液體又根據(jù)其揮發(fā)性不同分為輕組分和重組分。液體中蒸氣壓大于300Pa(20℃)的所有組分的質量之和超過液體總質量的20%時為輕組分液體,質量之和小于總質量20%時為重組分液體。鑒于國內外設備情況差距較大,實際估算過程中可借鑒系數(shù)法的同時,實測具有代表性的企業(yè)運行設備的VOC泄漏情況,然后進行系數(shù)修正。3.3污水規(guī)制的應用石化企業(yè)產生的大量廢水中含有高濃度的有機物,大部分的VOC不溶于水,在廢水與空氣接觸的表面排放入大氣中。廢水收集和凈化設施的揮發(fā)排放是石化企業(yè)又一個重要的無組織排放源。國內外環(huán)境管理部門和石化行業(yè)對污水揮發(fā)排放有越來越嚴格的控制要求,對該排放源的定量作為管理基礎也有相應的規(guī)范和方法。WATER9軟件是美國EPA推薦方法的對應計算軟件,該軟件要求用戶輸入的計算信息包括污水處理設施情況(結構、尺寸、數(shù)量、是否加蓋等)、進水水流情況(流量、水溫、污染物種類、濃度等)等。生成的排放報告內容包括單位時間和年的估算量,或者是特定構筑物的排放量及單種有機物的排放量?；具\行過程可概括為,搭建污水處理流程——修改構筑物尺寸——輸入進水水流情況——運算——生成報告等。3.4開停車及生產異?；鹁孀鳛橹饕奈廴局卫碓O施,經其處理過后仍會產生污染物的排放?；鹁嫒紵欧庞袃煞N狀態(tài):一是火炬正常燃燒時的排放;二是非正常排放,即火炬氣排放損失,包括:在裝置開停車或生產異常時的事故排放,大量的放空燃氣瞬時進入火炬,無法完全燃燒,導致大量有機氣體的直接排放。石化行業(yè)火炬正常燃燒時排放的VOC較少,可以采用美國AP-42表13.5-1的排放系數(shù),計算正常燃燒情況下火炬氣燃燒所排放污染物的排放量,燃燒物料以丙烷的熱值計算,排放系數(shù)為0.00296,即1000t燃料排放VOC2.96t。火炬非正常排放產生污染物量較大,主要根據(jù)非正常運行時間及工況進行計算。3.5排放系數(shù)方法的確定原輔材料及產品在裝卸、轉運過程中的揮發(fā)排放也是石化企業(yè)VOC無組織排放的主要污染源之一。裝卸過程主要還是采用系數(shù)法進行估算。采用美國AP-42的排放系數(shù)計算石油和主要成品油通過非管道傳輸方式在碼頭一次裝卸的排放量。另外,對各裝置在生產過程中非管道傳輸方式周轉的常溫下呈液態(tài)并有揮發(fā)性的化工原料和產品,使用排放系數(shù)方法計算其周轉過程產生的排放量。計算中假設這些物料在廠內除了在儲罐外又經過一次裝卸,各物料的排放系數(shù)采用AP-425.2中公式(1),查得各化合物的飽和密度、分子量和蒸氣壓等信息進行計算。3.6冷卻水環(huán)境排放循環(huán)水冷卻系統(tǒng)也是石化企業(yè)VOC無組織排放的來源之一。由于設備密封損壞,導致泄漏并在設備內部生產物料和作為熱媒介的冷卻水直接接觸,冷卻水將有機物料帶出,這種情況將導致生產效率和產品質量降低。同時,在冷卻塔內冷卻水與空氣接觸造成VOC排放,這部分無組織排放也應納入企業(yè)產品治理和環(huán)保的管理。但由于該種無組織排放主要與循環(huán)水泄漏物料、泄漏量有關,故較難估算,可按照總揮發(fā)性有機物的2%計,或在企業(yè)自身泄漏時進行監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行估算。3.7有組織的排放來源有組織排放源包括燃燒過程、工藝加熱、工藝單元等排放的VOC主要通過有組織排放源的監(jiān)測,用濃度乘以氣量進行計算。3.8裝置泄漏voc排放總量根據(jù)上述介紹計算方法,結合國內某千萬噸級煉油、百萬噸級化工的石化企業(yè)實際情況,估算出的VOC排放總量分布情況如圖2所示。從國內外的VOC排放總量來看,裝置泄漏是國內外差距較大的一個排放源,因此加強裝置泄漏的VOC控制是減排的重要環(huán)節(jié)。目前國內已經在開展相關設備泄漏檢測與修復(LDAR)檢測,該項工作可有效推進裝置泄漏環(huán)節(jié)的