油氣處理廠VOCs 排放特征及綜合管控對策研究

王教凱

（中國海洋石油集團有限公司節能減排監測中心，天津 300452）

關鍵字：油氣處理廠 揮發性有機物 綜合管控

揮發性有機物（VOCs）是指參與大氣光化學反應的有機化合物的總稱。研究表明，VOCs 是形成細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，其排放對大氣環境影響突出，對氣候變化也有影響，是打贏藍天保衛戰、改善環境空氣質量的重點污染因子，因此迫切需要加強VOCs 的綜合管控與防治。VOCs 揮發性強，產排污環節多，涉及行業廣。研究顯示，我國VOCs 的重點排放源集中在石化、化工、工業涂裝、包裝印刷、油品儲運銷等行業，國家為此印發了重點行業的VOCs 污染防治工作方案，并出臺煉油、石化、涂料油墨等行業污染物排放標準，以加強VOCs的污染防治與綜合管控。近期生態環境部發布了《國務院關于印發重點行業揮發性有機物綜合治理方案的通知》，要求到2020年完成“十三五”確定的VOCs排放量下降10%目標任務[1]。實踐與研究表明，重點行業的VOCs 管控與防治工作已經相對比較成熟并已取得了顯著的減排效果，而在重點行業之外某些行業的VOCs 管控與防治工作還未受到足夠的重視，相應的VOCs排放規律與管控對策還不夠清晰。

石油和天然氣開采專業及輔助性活動行業（行業代碼B1120，以下簡稱“油氣開采輔助行業”），是石油煉制與石油化工的上游行業，主要包含與石油和天然氣開采相關的鉆井、井下作業及采出油氣達標處理等生產活動。石油和天然氣處理廠（以下簡稱“油氣處理廠”）是油氣開采輔助行業中的典型企業，承擔著陸地采出油氣與海洋采出上岸油氣的預處理（脫水、脫硫、脫碳等）達標任務，在整個石油和天然氣開采輔助行業中占據重要角色。據統計，2018年我國油氣總產量為3.34億t（油當量），其中原油1.89億t、天然氣產量（含煤層氣）1 610億m3、液化天然氣產量900萬t[3]。油氣處理廠與煉油、石化等企業類似，在對采出油氣的處理過程中不可避免的產生含VOCs 的物料泄漏與排放。目前國內專家、學者針對VOCs 排放重點行業的VOCs排放特點與綜合管控研究案例較多，針對油氣開采輔助行業VOCs 排放特點與綜合管控的研究相對較少，在實際工作中缺乏必要的參考文獻資料。

文章根據目前國內油氣處理廠的生產類別，選取2 家代表性的處理廠針對VOCs 不同排放源開展排放量核算、統計與分析，并與石化行業VOCs 排放特點進行比較，總結排放規律，歸納排放特點。以此為基礎討論油氣處理廠的VOCs綜合管控對策，并提出建議，以期為油氣開采輔助行業的VOCs 綜合管控與防治提供借鑒案例。

1 VOCs 排放量核算方法

油氣處理廠VOCs 排放量參照《石化行業VOCs污染源排查工作指南》（環辦[2015]104號）[2]提供的方法開展核算。根據處理廠生產實際，VOCs具體排放源項及采用的核算方法見表1。其中企業在正常生產狀況下不涉及工藝有組織排放、非正常工況排放及事故排放，設備動靜密封點泄漏（即LDAR）與采樣過程VOCs 排放量核算先采用美國PHX-21揮發性氣體檢測分析儀開展泄漏濃度實測，再結合關聯方程進行核算，燃燒煙氣VOCs 排放量通過現場檢測（流量、壓力、溫度等參數）與氣袋采樣實驗室檢測獲得，其他排放源排放量通過排放系數法/物料衡算法核算獲得。

表1 油氣處理廠VOCs 排放源及排放量核算方法

2 油氣處理廠VOCs 排放量核算結果分析及比較

文中選取的某天然氣處理廠主要對采出天然氣、凝析油進行處理，處理達標后的天然氣通過管道輸送至下游用戶，凝析油裝車汽運外銷。主要生產系統有天然氣分離系統、天然氣烴露點控制系統（丙烷制冷系統）、脫CO2和脫水系統、天然氣壓縮冷卻外輸計量系統、凝析油穩定系統、凝析油儲存裝車系統、燃料氣系統等。某油氣處理廠主要功能為對采出液進行油水、油氣分離以及對分離后的油氣進行穩定、脫硫、脫水等處理，處理達標后的油品裝船外運。其生產處理設施主要有原油分離脫水和穩定系統、天然氣處理系統、污水處理系統、脫硫系統、產品儲運系統等。

某天然氣處理廠經現場檢測、核算、統計后得出VOCs排放量為43.20 t/a。根據排放源類別，該廠VOCs 排放源共有7 項，即冷卻塔、循環水冷卻系統釋放，燃燒煙氣排放，有機液體裝卸揮發損失，有機液體儲存和調和揮發損失，設備動靜密封點泄漏，廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散與火炬排放，其排放量占總排放量的質量分數分別為47%、21%、20%、6%、4%、2%、～0。冷卻塔、循環水冷卻系統釋放，燃燒煙氣排放與有機液體裝卸揮發損失占總排放量的質量分數達到88%，為某天然氣處理廠的三大VOCs 主要排放源。上述7 項排放源中有組織排放部分占總排放量質量分數為21%，各類無組織排放占79%，該天然氣處理廠VOCs 排放源集中且無組織排放特征明顯。

某油氣處理廠經現場檢測、核算、統計后得出VOCs排放量為283.80 t/a。根據排放源類別，該廠VOCs排放源共有8項，即有機液體裝卸揮發損失，有機液體儲存和調和揮發損失，冷卻塔、循環水冷卻系統釋放，設備動靜密封點泄漏，廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散，火炬排放，燃燒煙氣排放與采樣排放，其排放量分別占總排放量的質量分數為47%、46%、6%、1%、～0、～0、～0、～0。有機液體裝卸揮發損失與有機液體儲存和調和揮發損失占據總排放量質量分數達到93%，為該油氣處理廠兩大VOCs 主要排放源。上述8 項排放源中有組織排放部分占總排放量質量分數為～0，各類無組織排放占～100%，該油氣處理廠VOCs 幾乎全部通過無組織排放途徑排放，VOCs 排放源集中且無組織排放特征明顯。國內某天然氣處理廠與某油氣處理廠VOCs排放量見表2。

通過對上述兩家企業進行VOCs 排放量統計與排放源貢獻比較分析可知：油氣開采輔助行業企業VOCs 排放主要集中在有機液體裝卸揮發損失，有機液體儲存和調和揮發損失，冷卻塔、循環水冷卻系統釋放與燃燒煙氣排放，其排放特征相比石化行業VOCs 排放有較大不同。石化行業VOCs 前三大主要排放源為工藝有組織排放，設備動靜密封點泄漏與冷卻塔、循環水冷卻系統釋放，且在總的排放量中，有組織排放部分占比52%，各類無組織排放占比48%，有組織排放較無組織排放特征明顯[3]，詳見表3。而在油氣開采輔助行業企業中大部分VOCs源于無組織排放，企業無組織排放特征明顯。

表2 國內某天然氣處理廠與某油氣處理廠VOCs 排放量

表3 石化行業VOCs 排放情況

3 石化行業VOCs 排放管控對策與要求

一般來講，企業VOCs 的排放貫穿了從原料進廠、儲存經加工處理至產品暫存、裝卸出廠的生產全過程。因此，企業VOCs 的排放管控需采用全過程精細化管理思路和開放型監管模式，通過源頭削減、過程控制與末端治理相結合的方式進行綜合管控。但不同行業的VOCs 排放特征在某種程度上決定了該行業VOCs 綜合管控的重點與著力點，進而決定了具體的管控要求與措施。以VOCs 有組織排放與無組織排放占比相對均衡的石化行業為例，在2013 年原環保部發布的污染防治政策中要求石油石化行業要對VOCs 有組織排放與無組織排放同時進行治理與管控。2015 年11 月原環保部專門針對設備動靜密封點泄漏發布了《石化行業泄漏檢測與修復工作指南》（環辦[2015]第104 號），要求石化企業規范開展設備動靜密封點泄漏檢測與修復（LDAR）工作，減少VOCs 無組織排放[4]。同年出臺的《石油煉制工業污染物排放標準》（GB 31570－2015）與《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571－2015）則從VOCs多個排放源的角度對污染物排放限值、日常監測與監督管理提出要求。生態環境部2019年出臺了《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822－2019），該標準限值性與措施性要求并重，兼顧行為管控與效果評定，強化源頭削減和過程控制，有效減少VOCs 無組織排放。石化行業VOCs主要排放源管控對策與要求見表4。

表4 石化行業VOCs 主要排放源管控對策與要求

4 油氣處理廠VOCs 排放管控對策與建議

油氣處理廠VOCs 排放源主要集中在有機液體裝卸揮發損失，有機液體儲存和調和揮發損失，冷卻塔、循環水冷卻系統釋放與燃燒煙氣排放，排放源相對比較集中且無組織排放特征明顯。因此油氣處理廠VOCs 排放治理應聚焦無組織排放控制，通過源頭削減、過程控制、末端治理等綜合手段著力減少重點排放源排放。

油氣處理廠有機液體多為凝析油、燃料柴油或原油，組分相對較輕，揮發性強。因此控制油氣處理廠裝卸揮發損失應著力減少裝卸過程揮發和加強油氣回收處理。如裝卸時優先采用底部裝載方式，在裝車鶴位加裝油氣回收裝置，將運載工具（汽車油罐車、鐵路油槽車、油輪等）在裝載過程中排放的VOCs 密閉收集輸送至回收設備，也可返回儲罐或送入氣體管網。有機液體儲存和調和揮發損失VOCs 排放控制重在使用合理類型儲罐和選擇高效的浮盤密封方式，對于儲存凝析油等蒸汽壓較高的揮發性有機液體應適當采用低壓罐、壓力罐，必要時需要設置氣相平衡系統或油氣回收設施對揮發油氣進行回收處理。冷卻塔、循環水冷卻系統VOCs排放源于換熱器內部管道銹蝕導致的揮發性物料泄漏，其排放控制需要定期檢測循環冷卻水進出口的TOC（總有機碳）濃度，如發生泄漏則應盡快查找泄漏源并進行修復。燃燒煙氣VOCs 排放多源于工藝加熱爐/鍋爐燃燒過程產生的廢氣，減少該部分VOCs 的排放措施一是選用質量等級高的環保型油品，二是優化生產工藝流程，節約用能減少燃料消耗。油氣處理廠VOCs 主要排放源管控對策與要求見表5。

5 結論

油氣處理廠在對油氣進行分離、穩定、儲存與裝卸過程中會產生較大的VOCs 排放。為順利完成國家制定的揮發性有機物綜合治理減排目標，打贏藍天保衛戰，改善環境空氣質量，油氣處理廠揮發性有機物綜合管控應當引起足夠的重視。

1）油氣處理廠VOCs排放源主要集中在有機液體裝卸揮發損失，有機液體儲存和調和揮發損失，冷卻塔、循環水冷卻系統釋放與燃燒煙氣排放，排放源相對比較明確、集中。

2）油氣處理廠VOCs 以無組織排放途徑為主，無組織排放特征明顯。

表5 油氣處理廠VOCs 主要排放源管控對策與要求

3）油氣處理廠VOCs排放治理應聚焦無組織排放控制，通過源頭削減、過程控制、末端治理等綜合手段重點關注上述4類排放源。油氣處理廠VOCs無組織排放治理近期需按要求落實《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822－2019），遠期則應制定長期治理規劃，有計劃逐步減少污染。