石化園區無組織揮發性有機物管控措施應用研究

張玉蘭

江蘇洋井石化集團有限公司，中國·江蘇 連云港 222000

1 引言

伴隨中國經濟與社會建設的發展，中國人民物質生存水準也日益改善，中國公民的環境保護意識與訴求也在日益提高，尤其是在近年來，“霧霾”提問也開始變成了中國新聞媒體傳播報道的聚焦主要問題之中，受其直接影響，人類對大氣污染提問也越來越重視。從目前環保狀況來看，雖然對大氣危害較大的二氧化硫、氮氧化物等傳統污染物問題均擁有了相對完善的處理技術，有關法規與標準也相對豐富詳實，并基本進行了合理的管理，但作為PM2.5 主要前體物的重揮發性有機物所產生的環境污染問題仍然相對突出。

2 石化行業揮發性有機物環境污染特性研究

伴隨中國經濟社會建設的發展，物質生存水準日漸改善，公民環境保護意識與訴求也在日漸提高，近年來，中國的大氣污染社會問題已成為新聞媒體與民眾較為關心的熱點話題之一[1]。石化產業作為傳統制造業的代表，所產生的環境污染問題也日漸受到關注，尤其是未能進行有效管理的揮發性有機物環境污染問題。在關于揮發性有機物處理技術的科學研究中，針對有組織污染部處理技術方面的研究成果較多，處理技術也比較完善，如吸附－回收、催化－焚燒和紫外線裂解等處理工藝技術等都已得到了較成熟的運用。盡管如此，采用無組織方法排出的揮發性有機物在其總體排放量中占據更大的比例，而處理手段和控制措施仍相對缺乏。

3 主要揮發性有機物排放環節及特征

3.1 排放環節

石油及化工企業的揮發性有機物污染主要形成在以下十個重要工業生產環節，針對其污染表現形式和工況特征，可根據有機構和無組織二類的不同污染方法加以分類研究[2]。其中，有機構排出的揮發性有機物通常通過標準化污染口外排，便于合理收集管理，可通過建設污染處理設備、完善工藝設施、回收再使用等方法加以處理。而無組織排出的揮發性有機物則面臨著污染點位總量過大、地點散亂、污染口不規則等主要問題，且無法合理采集和實施集中處理，故防治難度較大。有組織污染的主要來源有工藝廢物中有組織污染的部分，燃燒尾氣污染以及企業非正常工作下的火炬污染。這些污染環節，均構成了石化企業生產工藝中的主要穩定污染源。對有組織排放的揮發性有機污染物宜選用規范化排污口予以釋放，如選擇最有效的處置方法，污染濃度通常都能夠滿足適當地污染控制條件。

無組織污染的主要來源有工藝廢氣中無組織污染的部分，管路、閘門等設備泄漏，原料、產物等在處理和儲存過程中的揮發性逸散，廢水處理過程中的揮發性逸散，冷卻水控制系統的經濟損失，取樣、檢測等過程的質量經濟損失等。無組織污染存在單點位排放量小，分散度隱蔽化強、不易被監測發現的特征，控制整治難度大，容易造成環境污染。

3.2 特征

石油化工公司無組織排放揮發性有機物的最主要源頭是裝置、管路的泄露，規模很大的石油化工公司，其法蘭、機泵、閥門、管路和接頭等裝置總量可能達百億套以上，盡管單個裝置由于銹蝕老化、機械磨損、水壓異常、接頭松動等因素引起泄露的概率較少，但在這樣大數量級的裝置中，泄漏問題不容忽視。泄露的污染地點分布廣而無規律，尤其是有機廢氣和輕質油泄露后很難通過探測找到，所以怎樣迅速地找到泄露地點并加以修復是石油化工公司揮發性有機物控制工作中的一個難題。

石油化工公司在生產過程中往往會產生大量的工業廢水，這部分工業廢水一般來源于石油化工制造流程中不同的生產工藝階段，工業廢水組成成分繁雜，大多為含油工業廢水，揮發性有機物大部分經由工業廢水的生成、收集轉化、處置等過程循環排出[3]。而工業廢水的生成量和揮發性有機物含量則與生產工藝條件有關，可以通過采用優化、調節等工藝的方法加以改善；而工業廢水的收集與轉化流程通常均宜采取全封閉的方法，揮發性有機物釋放方法及特性則可依據原料、生產儲存流程中工業廢水的釋放特性，對于部分無法達到全封閉的工業廢水收集與儲存設備，則揮發性有機物直接在工業廢水中揮發并外排；印染污水環節是整個流程中最關鍵的揮發性有機物控制環節，該環節的混合池、調節水池、污泥池、曝氣池、生物處理等各工段都有大量揮發性有機物污染，因此應該盡可能采用全面封閉等措施，對揮發性有機物加以收集并集中處理。

4 無組織排放的控制與收集

4.1 有機液體儲罐

有機液體罐通氣排放量的控制技術大多使用浮頂罐工藝技術[4]。與拱頂罐比較減少了罐內的氣相空間，與大氣環境中垂直發生的大、小呼吸作用也基本減少，安裝單密閉浮頂后可降低通氣排放量95%以上，如使用雙密閉頂則可降低通氣排放量98%以上。而穩定頂儲罐通氣排放量則可借助對于罐組廢氣空隙的連接與集氣體系加以限制。把幾個存放著同種油料穩定頂罐的上部空隙用鋼管連接起來，形成的罐組廢氣空隙連接體系是一個適合于降低油罐火災等大呼吸作用氣體排放量的工藝技術措施，尤其適合于油料調和罐的污染管理。罐組廢氣空間設計相通管理系統一般僅應用于減少油罐火災大呼吸系統排放量，其減少氣體排放量的效應也深受油罐火災組裝滿程度和每次入油量的直接影響，若在罐組廢氣空間設計相通的基本上增加相應容積的氣柜，用于接納油罐入油或溫升時排出的廢氣，并供應油罐著火或溫降時吸收的廢氣，再加以密封貯存，將能有效減少油罐火災的大、小循環氣體排放量。

4.2 有機液體的裝卸

有機液體由罐向槽車裝車以及由槽車運輸，向罐裝卸流程產生的污染控制技術主要有浸沒包裝，重油蒸發穩定工藝技術和蒸氣處理工藝技術等三種[5]。浸沒包裝的兩種形式為浸沒充裝管法和底層裝卸法。在浸沒充裝管法中，在罐倉底面放置了一條永久性的充裝管，充裝管近乎完全伸入罐倉的底面；而底層裝卸法是把裝油嘴直接放置于油罐火災的底面上，裝油時用高速連接閥將其連接。在充裝流程中大部分時候充裝管都開放于液面的底層，在裝卸流程中由于液面湍動而被顯著抑制，與濺蝕裝卸法相比蒸發損失明顯降低。蒸氣平衡技術，是在液體裝卸流程中置換蒸氣的一個重要控制方式，在中國成品油零售體系的基本使用過程簡述為：運油車輛在往地下儲罐卸油的時候，將地下儲罐的汽車蒸氣送回罐車內；空載運行車輛在往油品物流配送管理中心裝油之時，將回流的燃油輸入物流配送中心內設置的燃油處理設備。

4.3 油氣回收

4.3.1 冷凝回收工藝

冷凝法直接使燃油凝結為液態回收。當凝結溫度至零下70℃時其汽油的回收效應更明顯。可以發現，該工藝對較高沸點溫度下的烴平均回收率較高，但對低沸點烴的平均回收率卻較差，總平均回收率超過了92%以上，總出口的油氣含量約為50g/m，不合格。

4.3.2 吸附回收工藝

吸收法一般都采用活化碳作為吸收劑，用其和烴原子的親和力效應吸收了油氣中的烴成份，經空氣凈化后的空氣再進入大氣[6]。將飽和后的活性炭吸收劑采用抽最大真空度或加熱方式解析，回收再生后的可重復使用。在回收再生流程中脫附留下來的解吸入室內空氣中（VOCs），再經過填料在吸收塔中被噴淋汽油吸收。在用的吸收物處理效率可達95%以上，并滿足國家排放規范的規定。但目前已在國際體系內大部分應用了該技術實現油氣處理。目前面臨的問題主要是活化碳等吸收物質仍存在著一定的壽命，而廢劑地再利用、處理則尚需要先進工藝技術與設備的支撐。

5 結語

由于原油冶煉、石化等無組織廢氣的類型較多，排出的尾氣中污染的類型、濃度和氣量，受所用的原材料、生產工藝流程、自然條件等各種因素影響，呈現不平衡的變化態勢。無組織廢氣來源的密閉、廢氣收集是確保處置設備具有較高處置效能的前提條件。無組織廢氣經收集后形成有組織廢氣，必須確保處置設備的平穩運轉，實現達標排放。