揮發性有機物的全廠控制措施

董少軍

（福建省盛欽輝環保科技有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

根據世界衛生組織（WHO）的定義，揮發性有機物（VOCs）是指在常溫下，沸點為50～260℃的各種有機化合物。VOCs在陽光照射下，與大氣中的氮氧化合物、氧化劑等發生光化學反應，生成光化學煙霧，危害人體健康和作物生長。VOCs是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物。

1 近年來我國VOCs控制情況

根據生態環境部近年來公布的全國環境空氣質量狀況，全國對環境空氣污染物控制均取得積極進展，但是VOCs排放量對大氣環境影響仍舊明顯。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出，加強PM2.5和O3協同控制，加大VOCs排放綜合整治力度，到2025年VOCs排放總量下降10%以上。

2 企業對VOCs的控制

對于涉及VOCs排放的化工企業而言，要做到含VOCs物料的全方位、全鏈條、全環節密閉管理，應做到源頭削減、過程控制、末端處理。隨著我國不斷加強VOCs污染防治，印發了VOCs污染防治工作方案，出臺了各類排放標準，VOCs防治工作取得了一些進展，企業的環保意識在逐漸增強，基本能達到末端處理的共識。但是，VOCs治理工作在源頭削減和過程控制方面依然薄弱。

3 某化工企業背景

福建某化工企業（簡稱A企業）位于規范的化工園區內。常年主導風向為東北風，最近敏感點在企業東側1.6 km處。A企業廠區年產300 t某基硅烷和100 t某基轉換料。A企業的全廠VOCs控制點如圖1所示。目前A企業所在園區配套建設一個1000 t/d的污水處理廠、兩個1500 m3的事故應急池以及一個在建天然氣站（還需一年才能運行）。

圖1 A企業的全廠VOCs控制點

3.1 原輔材料、燃料的選擇

3.1.1 原輔材料的選擇

在選擇兩種可替代的原輔材料時，根據原輔材料的化學品安全說明書（MSDS）中成分/組成信息：原輔材料a有機物成分主要為20%二甲苯、60%醋酸正丁酯、10%甲基異丁酮，原輔材料b有機物成分主要為羥基丙烯酸30%、二丙二醇單丁醚1%。A企業優先選擇使用低VOCs含量的原輔材料b，從源頭減少VOCs的產生。

3.1.2 燃料的選擇

A企業燃料使用園區提供的天然氣能源。該企業在園區天然氣站運行前，采用燃氣、電等清潔能源，避免使用煤、重油等高污染能源。

3.2 設備的選擇

A企業涉及的設備主要包括生產設備、循環冷卻系統設備、動力真空設備以及其他機泵、管閥件等。

生產設備：選擇全密閉或者密閉性好的設備裝置。

循環冷卻系統設備：A企業有一套密閉式循環水冷卻系統和一套開式循環冷卻水系統。其中，開式循環冷卻水系統每6個月對流經換熱器進口和出口循環冷卻水中的總有機碳（TOC）濃度進行檢測，若出口濃度大于進口濃度10%，則認定發生了泄漏，需要進行泄漏源修復與記錄。

動力真空設備：A企業有5套真空設備，其中一套由于工藝原因需要選擇水環真空泵。水環真空泵的循環槽密閉，真空排氣、循環槽排氣均排至VOCs廢氣收集處理系統。

機泵、管閥件等：選用無泄漏或泄漏量小的機泵和管閥件。

3.3 生產工藝過程的控制

通過采用全密閉、連續化、自動化等生產技術，減少工藝過程無組織排放。

3.3.1 投料過程

A企業涉及的VOCs原輔材料包括顆粒狀或粉末狀的固態原輔材料以及液態原輔材料。

（1）固態原輔材料。對于會揮發VOCs的顆粒狀或粉末狀原輔材料，采用自動投料或者螺旋推進的投料方式密閉投料。需要人工投料時，則采用萬向集氣罩將VOCs廢氣收集至廢氣處理系統。

（2）液態原輔材料。采用高位槽或計量泵投加有機溶劑，所置換的廢氣及放空口廢氣接入收集處理系統。應盡量采用底部給料的進料方式，若選擇頂部進料則采用導管貼壁給料。進料時，反應釜、出料口等保持密閉，并配置蒸汽平衡管。

3.3.2 反應過程

A企業生產工藝主要包括蒸餾、化學反應、水洗分離以及烘干。

（1）蒸餾裝置：蒸餾裝置排放的廢氣經二級深冷裝置冷凝，可以將大部分的VOCs回收，不凝尾氣應排至廢氣收集系統[1]。一級深冷可以冷凝回流80%的VOCs，二級深冷的回流率可以達到96%。

（2）反應釜：反應釜（常壓帶溫釜）配備水冷＋深冷回流裝置回收，可以減少反應過程中VOCs物料的損耗，并將不凝性廢氣收集至VOCs廢氣處理系統[1]。一級水冷+一級深冷的回流率可以達到86%。

（3）水洗、分離裝置：由于無法使用密閉分離裝置，該工段采取密閉隔離措施，并將VOCs廢氣收集至處理系統。分離后的母液槽廢氣也一并收集至處理系統。水洗廢水自流入車間污水收集池后被泵入廠區污水站進行處理。

（4）干燥裝置：以天然氣作為烘干熱源，烘干廢氣收集采用專門烘干車間+萬向集氣罩，烘干廢氣排至收集處理系統。

3.3.3 出料過程

產品或中間品采用自重力、泵、氮氣壓入密閉連接3種方式轉料，各計量罐和接收罐放空口密閉接入廢氣收集系統。

3.4 非正常工況的控制

設備及其管道在開停車、檢維修、清洗時，在退料階段將殘存物料退凈，并用密閉容器盛裝，退料過程廢氣排至收集處理系統；清洗及吹掃過程廢氣排至有機廢氣回收或處理裝置。

裝置檢維修過程選用適宜的清洗劑和吹掃介質，清掃氣應接入收集處理系統。在難以配備密閉罐、密閉排放管的情況下，采用移動式設備處理檢修過程排放的廢氣。

生產設備在非正常工況下，安全閥排出的含VOCs的廢氣接入有機廢氣回收或處理裝置。

3.5 VOCs物料儲運的控制

3.5.1 VOCs物料儲存

（1）倉庫在室內，具有防雨、防曬和防滲功能。盛裝VOCs物料的容器或包裝袋在非取用狀態時應加蓋，保持密閉。

（2）罐區廢氣：氮封+氣相平衡+密閉接入廢氣收集管。

3.5.2 VOCs物料轉移和輸送

倉庫的物料采用叉車運輸至車間，并采取密閉吸入方式將物料泵入計量罐，罐區物料直接通過密閉管道泵入車間計量罐。

3.6 危廢暫存間的控制

危廢暫存間采取密封措施控制VOCs，并設有氣體收集系統，氣體排至廢氣處理系統經處理后排放。對危廢暫存間實行進出管理，工作人員進入前30 min左右，按要求進行置換；平時沒有工作人員時，運行使用低風量，并保持微負壓。

3.7 污水站的控制

對于污水站中惡臭的主要來源地，如曝氣池等，需加蓋后密閉接入廢氣收集管，高VOCs含量廢水（廢水液面上方100 mm處VOCs檢測濃度超過200 mg/m3，其中，重點區域超過100 mg/m3）的集輸、儲存和處理過程均密閉。

3.8 儲罐區的控制

儲罐小呼吸控制主要采用氮封裝置。氮封裝置可以將儲罐呼吸閥排放的氣體由VOCs轉換為氮氣。根據資料研究對比分析[2]，經過氮封裝置后的儲罐內的VOCs含量由7.25%～7.26%下降至0.15%～0.40%。

儲罐大呼吸控制采用氣相平衡系統。槽車有兩條管與儲罐鏈接，一條輸送物料，另一條為儲罐頂部與槽車聯通的管道。裝卸車VOCs與儲罐的大呼吸氣通過氣體聯通與平衡，實現VOCs溶劑的裝車逸散零排放閉環。

3.9 廠區的平面布局

A企業廠區將廢氣排氣筒以及污水處理站等布置于主導風向的下風向，即廠區西南角，合理的布局可以盡可能減小廠區對周邊敏感點的影響。

3.10 廢氣的收集

A企業生產工藝廢氣基本通過密閉管道、密閉工段、密閉車間方式收集，無法密閉的廢氣采取萬向集氣罩收集。設備的進料口、出料口、檢修口、攪拌口和觀察孔等開口在不進行操作時保持密閉；罐區采取“氣相平衡+氮封”措施后通過密閉管道收集廢氣；污水站曝氣池等加蓋后再收集廢氣；危廢間暫存保持微負壓密閉收集廢氣。

相關數據顯示，密閉管道的廢氣收集率為95%，密閉空間正壓廢氣收集率為80%，外部集氣罩廢氣收集率為30%，密閉空間負壓廢氣收集率為90%。

3.11 企業管理

3.1 1.1泄漏檢測與修復

A企業按照《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822—2019）[3]對含有VOCs物料的設備與管線組件定期開展泄漏檢測與修復（LDAR）工作[4]。

LDAR工作監測的設備包括儲罐類、泵類輸送設備、塔器類、生產設備和換熱設備等，監測的原件包括閥門、泵、攪拌軸、法蘭連接件、管線泄壓設備等各動靜密封點。A企業在一次檢測中發現，檢測點位共計3039個，泄漏點位共39個（其中法蘭連接件16個，泵2個，攪拌機封3個，閥門18個），泄漏率為1.28%。

針對泄漏點，A企業采取以下措施：法蘭連接件的修復采用緊固螺栓與更換墊片的方式，泵與攪拌機封的修復采用更換機封填料以及更換機封的方式，閥門的修復采用更換整個閥門的方式。對所有泄漏點進行修復后，減排率達到94.5%。

3.1 1.2 VOCs的管理臺賬記錄

A企業將VOCs環境管理納入日常生產管理體系，按照《排污許可證申請與核發技術規范 石化工業》（HJ 853—2017）[5]的臺賬記錄要求建立VOCs的管理臺賬，如涉及VOCs的物料儲運管理臺賬（建立含VOCs原輔材料記錄臺賬，記錄名稱、使用量、回收量、廢棄量、去向以及VOCs含量等信息），LDAR臺賬（泄漏檢測應建立臺賬，記錄檢測時間、檢測儀器讀數、修復時間、采取的修復措施、修復后檢測儀器讀數等，臺賬保存期限不少于3年），設備運行、開停工及檢維修臺賬，廢氣治理設施的維護記錄臺賬，罐區儲罐及其裝卸過程的記錄臺賬，污水站及危廢間運行記錄臺賬等，以完善VOCs排放量核算的相關統計數據。

4 結語

VOCs氣體對大氣環境及生物健康都有較大危害，而化工行業是VOCs排放的主要來源之一。對化工企業實行VOCs源頭控制和廠區全過程管理，從設備及原輔材料的選擇、工藝過程及儲運過程的控制、非正常工況的控制、廠區各構筑物的控制布局及管理過程等方面都應該有明確的規定，尤其應定期開展LDAR工作。要建立嚴格的巡回檢查、密封臺賬和信息反饋制度，通過定時、定點進行巡回檢查，及時發現和消除泄漏點，積極創建綠色工廠。