100萬噸乙烯裝置VOCs排放調查與治理

曲申，張道君，高宗良

（獨山子石化公司乙烯廠乙烯一聯合車間，新疆 獨山子 833699）

近幾年隨著環保排放的管控標準越加嚴格以及人們對環保治理的意識和要求越來越強烈，石化企業對于環境治理產生的影響越來越受到重視；同時GB31571-2015《石油化學工業污染物排放標準》中大氣污染物排放控制要求規定自2017年7月1日起執行新的污染物排放限值，基于上述原因，100萬噸乙烯裝置的VOCs治理工作成了車間環保工作重心。100萬噸乙烯裝置是獨山子石化公司新區乙烯廠的核心裝置，裝置生產技術難度大、工藝流程復雜，生產過程所涉及的物料介質種類多、動靜設備數量大。我們根據VOCs的12類源項對裝置進行VOCs排放源的排查，找到重點排放點并通過減排措施或制定實施改造方案來達到VOCs治理目標。

1 VOCs排放源項介紹

根據工藝環節污染源歸類解析的理論基礎，可將VOCs排放源項分為五大類：設備動靜密封點泄漏污染源；揮發性有機液體儲存、調和污染源；揮發性有機液體裝卸揮發污染源；廢水集輸、儲存、處理過程污染源；其他源項。其他源項的排查范圍包括企業的工藝裝置、動力站及自備熱電站、火炬設施、循環水場等環節的VOCs污染源。

具體VOCs排放源項見表1。

2 VOCs污染源排查

2.1 設備動靜密封點泄漏

100萬噸乙烯裝置分為裂解、壓縮、分離、加氫四個裝置，裂解裝置以石腦油、輕烴、加氫尾油為原料，通過高溫斷鏈反應產生含有短鏈烴的裂解氣進入急冷單元除去重組分后，通過裂解氣壓縮機將裂解氣輸送至分離單元產生乙烯、丙烯，碳四以上重組分送入加氫單元產生加氫汽油和碳九產品，整個生產工藝流程全部涉及可揮發的有機烴類物質。經過統計，100萬噸乙烯裝置涉及VOCs介質密封點總計53219處。

表1 VOCs排放源項列表

2.2 有機液體儲存與調和揮發損失

100萬噸乙烯裝置共有2個立式固定頂罐，分別為壓縮裝置的廢堿儲罐（10-T-3632）以及加氫裝置的污水緩沖罐（10-T-9734）。經過VOCs監測，污水緩沖罐（10-T-9734）罐頂呼吸閥處VOCs排放合格，廢堿儲罐（10-T-3632）罐頂呼吸閥處VOCs檢測超標且異味明顯。

2.3 有機液體裝卸揮發損失

乙烯裝置不存在有機液體的裝卸、封裝過程，此排放源項排除。

2.4 廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散

乙烯裝置的廢水主要由工藝排污水、清焦與再生間斷排放的廢水以及裝置污染區域內的初期污染雨水、地面沖洗水和采樣廢水等組成。這些廢水通過地下含油污水系統送入加氫裝置污水處理單元處理合格后送往工業水裝置，在廢水的收集、輸送、處理及排放過程中均存在VOCs揮發，通過VOCs檢測發現部分含油污水井以及污水處理單元的隔油池（10-A-9701A/B）、污水池、集油池（10-T-9738）、污油罐（10-T-9735）都存在VOCs超標且異味明顯的現象。

2.5 工藝有組織排放

乙烯裝置有組織排放點主要為裂解爐燒焦排氣煙囪，裂解爐的燒焦氣主要成分為二氧化碳和水蒸氣，此排放源項排除。

2.6 冷卻塔、循環水冷卻系統釋放

冷卻水的冷卻過程由循環水裝置處理，乙烯裝置不涉及此項工藝，此排放源項排除。

2.7 開停工及檢維修排放

乙烯裝置不管是開停工還是檢維修作業，工藝介質都是通過放火炬燃燒處理的，不存在現場排放，此排放源項排除。

2.8 工藝無組織排放

乙烯裝置現場部分含油污水井油含量較高，揮發性的有機化合物通過排氣筒間歇性地排向大氣，經過VOCs檢測部分排氣筒排放超標且異味明顯。

2.9 火炬排放

乙烯廠高架火炬位于生產區全年最小頻率風向的上風側，乙烯裝置東北側，此排放源項排除。

2.1 0 燃燒煙氣排放

乙烯裝置燃燒煙氣主要是1#～8#裂解爐煙氣排放。裂解爐的燃料氣由裝置自產，主要成分為氫氣和甲烷。燃燒煙氣的主要成分為二氧化碳和水蒸氣，存在少量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵及顆粒物，此排放源項排除。

2.1 1 采樣過程排放

乙烯裝置共有35處開放式取樣器，在取樣的置換和收集儲存過程中存在有機化合物的揮發現象，取樣時現場VOCs檢測超標且異味明顯。

2.1 2 事故排放

近幾年乙烯裝置沒有發生事故狀態下的VOCs污染事故，此排放源項不作考慮。

100萬噸乙烯裝置VOCs排放源見表2。

表2 乙烯裝置VOCs排放源統計

3 VOCs污染源治理

3.1 工藝管線、設備上的動、靜密封點

100萬噸乙烯裝置涉及VOCs介質密封點總計53219處，于2016年開展LDAR(泄漏檢測與修復)工作。 2016年檢測53219處，檢測超標需修復VOCs泄漏點524處，于2016年12月15日完成所有泄漏點首次維修工作。2017年檢測14926處，檢測超標需修復VOCs泄漏點48處，于2017年6月21日完成修復。

3.2 廢堿儲罐（10-T-3632）、隔油池、污水池、集油池、污油罐

乙烯裝置污水區域異味明顯，主要是由污水池、隔油池、集油池、污油罐、廢堿罐以及格柵井和溢流井中污水的揮發產生，氣體的主要成分有氨、硫化氫、硫醇、硫醚、苯乙烯等苯系物，總惡臭氣體量約為200～400Nm3/h。

2014年乙烯裝置開展了一期治理工程，將污水池、隔油池、格柵池等敞口構筑物加蓋密封，并與廢堿儲罐一起引至總管，接入惡臭治理設備。本工藝采用水洗除氨+催化氧化法（濕法）除硫+活性炭吸附苯乙烯等苯系物對惡臭氣體進行綜合治理。

2017年6月為了達到GB31571-2015《石油化學工業污染物排放標準》中大氣污染物特別排放限制的要求，即2017年7月1日起執行廢水處理有機廢氣收集處理裝置非甲烷總烴小于120mg/m3。乙烯裝置開展了惡臭尾氣排放改造的二期工程，將惡臭治理單元排放尾氣引入到裂解爐爐膛中作為燃料氣燃燒掉，伴隨裂解爐煙氣合格外排，徹底消除了VOCs排放源。

3.3 含油污水井、排氣筒

2016年和2017年的二、三季度對裝置現場的含油污水井進行VOCs檢測，發現含油污水系統VOCs超標的污水井主要集中在接近污水處理單元的地方，乙烯裝置含油污水系統見圖1所示。

圖1 含油污水系統圖

對VOCs檢測超標的污水井打開井蓋后發現，污水上面都存在一定的污油。通過對污水井撇油以及消防水沖洗后，再次檢測VOCs排放合格。

乙烯裝置共有污水井排氣筒24個，現場檢測發現VOCs超標的污水井的排氣筒都存在超標排放現象。針對該狀況我們利用活性炭吸附能力強的特點在排氣筒的排放口放置活性炭包，經過檢測放置活性炭包后VOCs排放達標，同時建立統計臺賬并定期檢測、更換炭包。

3.4 裝置現場開放式取樣器

100萬噸乙烯裝置共有35處開放式取樣器需要進行密閉取樣改造，2017年8月已經完成相關技術協議的簽訂。采樣點一共采用4種形式的采樣器：（1）MD型液體采樣器（帶活性炭吸附罐）；（2）MDFV型液體采樣器（帶活性炭吸附罐）；（3）MD型液體采樣器（帶冷卻、活性炭吸附罐）；（4）MDFV型液體采樣器（帶冷卻、活性炭吸附罐）。

4 VOCs治理實施效果

（1）實施LDAR（泄漏檢測與修復）項目后，2016年乙烯裝置減排量為28．77噸，2017年減排量為5．78噸，共計減排量為34．55噸。減排數據如表3所示。

（2）惡臭尾氣排口技措項目于2017年6月底投用，2017年7月29日對裂解爐煙氣兩次取樣分析VOCs結果分別為 5．6mg/m3、3．6 mg/m3，燃燒煙氣排放合格，惡臭治理單元尾氣排放源徹底消除。

（3）污水井排氣筒放置活性炭包前后監測數據如表4所示。

（4）取樣器改造項目目前還處在訂貨階段，待改造完成后再做進一步驗證。

表3 LDAR項目VOCs減排統計

表4 污水井排氣筒VOCs檢測數據表 ppm

5 結語

通過對VOCs12類排放源項的排查，確定了100萬噸乙烯裝置的主要VOCs排放點，并采取對應減排措施達到了治理效果。但是環境治理工作不能只注重減排效果，更要關注對排放源頭的管理，只有杜絕亂排亂放現象，才能真正達到環境治理的目標，否則也只是治標不治本。

[1]石油化學工業污染物排放標準，環境保護部，2015年4月，11～12頁．

[2]石化行業VOCs污染源排查工作指南，環境保護部，2015年11月, 11～40頁．