挥发性有机物voc排放的控制

挥发性有机物voc排放的控制

不仅来源广泛，而且还参与全球光化学。它是光化学污染物的主要前身，也是影响城市和区域空气质量的主要污染物。目前,对VOC的控制已列入国家环保规划中,上海市“十二五”期间总量控制也将VOC作为一个重要的控制指标。1挥发性有机化合物美国ASTMD3960-98标准将挥发性有机物(VOC)定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署(EPA)的定义:挥发性有机化合物是除CO、CO综合各国对VOC定义,可将定义分为两类。一类是普通意义上的VOC定义,只说明什么是挥发性有机物,或者是在什么条件下是挥发性有机物;另一类是环保意义上的定义,也就是说,是活泼的那一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。从环保意义上说,挥发和参加大气光化学反应这两点是十分重要的。不挥发或不参加大气光化学反应就不构成危害。这也就是欧洲将溶剂按光化臭氧产生潜力来分类的原因。2环保及成品密封排放据悉,目前我国环保部门也在制定VOC泄漏和逸散排放的相关测定标准。VOC的排放源主要分为泄漏排放源和逸散排放源两大类。泄漏排放源是指各种内部含有VOC料且可能有泄漏排放的装置和设备,包括:阀门、法兰及其它管道连接设备、泵、压缩机及压缩机密封系统放气管、卸压装置、开口阀门、搅拌器密封口、通道门密封、储蓄槽通风管等。逸散排放源指含有VOC生产物料的收集、储存设备的敞开液面及生产工艺废水、废液的收集和储存以及净化处理装置的敞开液面的逸散排放。石油化工企业的VOC具有污染物种类多、排放点分布广、量化难度高等特点。目前国内对石化企业VOC的研究正在起步阶段,虽然各石化企业的工艺过程以及设施状况不同,但分析其VOC的排放源主要来自储罐、装置泄漏、废水处理、火炬、燃烧过程、工艺加热、工艺单元、装卸以及冷却塔。在美国环保局(EPA)2003年的一份调查报告中,给出了某石油公司VOC排放总量的情况(见图1)。由于各国统计、设备、管理水平各不相同,因此各种排放源的VOC所占比例可能有所差别,但主要污染源基本为上述几种。3石化公司蒸发有机物排放量的估算3.1排放计算方法为保证生产正常进行和满足市场调节的需求,石化企业拥有大量的原料储罐、中间储罐和成品储罐。在石油炼制过程中,储存物主要为不同蒸气压的烃混合物,如原油、汽油、柴油等;在石油化工生产中,主要为挥发性有机气体及液体,如芳烃类。各类储罐的呼吸损失是石化企业VOC最重要的排放来源。储罐排放量的估算方法主要有:《散装液态石油产品损耗》、《石油库节能设计导则》中的推荐方法、无组织排放现场监测反算法、排放系数法(CONCAWE系数、EPA系数、加拿大和英国)和美国EPA推荐的TANK软件法等。目前,国际上得到广泛认可的定量方法是EPA推荐方法及其对应软件TANK4。美国EPA建议其国内各级管理部门、咨询公司和企业采用该软件估算储罐无组织VOC的排放量,体现了该方法的权威性。欧盟广泛使用TANK软件进行排放量的精确计算。澳大利亚在建立本地气象模型的基础上,利用TANK软件计算澳大利亚排放清单(NPI)列出的有机污染物质。这里主要介绍采用TANK软件方法对石化企业VOC进行排放量估算。TANK软件要求用户输入的计算信息包括储罐(尺寸、结构、外观等)、液体信息(化学组分与温度)和储罐的地理位置(所处城市,环境温度等)等。生成的排放报告内容包括月、年的估算量,或者是特定年份排放储存的各种化学组分及其混合物的排放量。基本运行过程可概括为信息输入———运算———报告生成等。采用TANK软件对某石化企业储罐VOC排放进行计算,结果如表1所示。3.2泄漏系数法装置泄漏主要指石化生产中设备密封连接件的泄漏。这部分泄漏不仅给企业自身生产造成损失,而且也是一个主要的无组织大气污染物排放源,其泄漏的大多数原料、产品和中间产物均属于挥发性有机物。目前我国还缺少气体泄漏量估算方面的基础工作数据,估算方法主要采用系数法。系数法可借鉴各国及行业相关设备泄漏系数进行估算。美国EPAProtocolforEquipmentLeakEmissionEstmates(EPA-453/R-95-017)中的平均系数如表2、表3所示。该估算法将工艺系统中管道系统易出现泄漏的部件分为阀门、接口头(除焊接外的所有形式,包括法兰连接)、开口阀管、采样接头、泵和空压机等类型。每个部件不分所处理的介质按类型统一赋值估算排放量。同时界定的估算介质对象包括有机物气体、液体。其中液体又根据其挥发性不同分为轻组分和重组分。液体中蒸气压大于300Pa(20℃)的所有组分的质量之和超过液体总质量的20%时为轻组分液体,质量之和小于总质量20%时为重组分液体。鉴于国内外设备情况差距较大,实际估算过程中可借鉴系数法的同时,实测具有代表性的企业运行设备的VOC泄漏情况,然后进行系数修正。3.3污水规制的应用石化企业产生的大量废水中含有高浓度的有机物,大部分的VOC不溶于水,在废水与空气接触的表面排放入大气中。废水收集和净化设施的挥发排放是石化企业又一个重要的无组织排放源。国内外环境管理部门和石化行业对污水挥发排放有越来越严格的控制要求,对该排放源的定量作为管理基础也有相应的规范和方法。WATER9软件是美国EPA推荐方法的对应计算软件,该软件要求用户输入的计算信息包括污水处理设施情况(结构、尺寸、数量、是否加盖等)、进水水流情况(流量、水温、污染物种类、浓度等)等。生成的排放报告内容包括单位时间和年的估算量,或者是特定构筑物的排放量及单种有机物的排放量。基本运行过程可概括为,搭建污水处理流程——修改构筑物尺寸——输入进水水流情况——运算——生成报告等。3.4开停车及生产异常火炬作为主要的污染治理设施,经其处理过后仍会产生污染物的排放。火炬燃烧排放有两种状态:一是火炬正常燃烧时的排放;二是非正常排放,即火炬气排放损失,包括:在装置开停车或生产异常时的事故排放,大量的放空燃气瞬时进入火炬,无法完全燃烧,导致大量有机气体的直接排放。石化行业火炬正常燃烧时排放的VOC较少,可以采用美国AP-42表13.5-1的排放系数,计算正常燃烧情况下火炬气燃烧所排放污染物的排放量,燃烧物料以丙烷的热值计算,排放系数为0.00296,即1000t燃料排放VOC2.96t。火炬非正常排放产生污染物量较大,主要根据非正常运行时间及工况进行计算。3.5排放系数方法的确定原辅材料及产品在装卸、转运过程中的挥发排放也是石化企业VOC无组织排放的主要污染源之一。装卸过程主要还是采用系数法进行估算。采用美国AP-42的排放系数计算石油和主要成品油通过非管道传输方式在码头一次装卸的排放量。另外,对各装置在生产过程中非管道传输方式周转的常温下呈液态并有挥发性的化工原料和产品,使用排放系数方法计算其周转过程产生的排放量。计算中假设这些物料在厂内除了在储罐外又经过一次装卸,各物料的排放系数采用AP-425.2中公式(1),查得各化合物的饱和密度、分子量和蒸气压等信息进行计算。3.6冷却水环境排放循环水冷却系统也是石化企业VOC无组织排放的来源之一。由于设备密封损坏,导致泄漏并在设备内部生产物料和作为热媒介的冷却水直接接触,冷却水将有机物料带出,这种情况将导致生产效率和产品质量降低。同时,在冷却塔内冷却水与空气接触造成VOC排放,这部分无组织排放也应纳入企业产品治理和环保的管理。但由于该种无组织排放主要与循环水泄漏物料、泄漏量有关,故较难估算,可按照总挥发性有机物的2%计,或在企业自身泄漏时进行监测,根据监测数据进行估算。3.7有组织的排放来源有组织排放源包括燃烧过程、工艺加热、工艺单元等排放的VOC主要通过有组织排放源的监测,用浓度乘以气量进行计算。3.8装置泄漏voc排放总量根据上述介绍计算方法,结合国内某千万吨级炼油、百万吨级化工的石化企业实际情况,估算出的VOC排放总量分布情况如图2所示。从国内外的VOC排放总量来看,装置泄漏是国内外差距较大的一个排放源,因此加强装置泄漏的VOC控制是减排的重要环节。目前国内已经在开展相关设备泄漏检测与修复(LDAR)检测,该项工作可有效推进装置泄漏环节的