我国石油炼化企业主要水污染物排放量核算方法研究

2015-02-03王强吴悦颖张文静叶维丽庄相宁

油气田环境保护 2015年1期

关键词：炼化排放量废水

王强吴悦颖张文静叶维丽庄相宁

（1.环境保护部环境规划院；2.中国石油和化学工业联合会）

我国石油炼化企业主要水污染物排放量核算方法研究

王强1吴悦颖1张文静1叶维丽1庄相宁2

（1.环境保护部环境规划院；2.中国石油和化学工业联合会）

从企业工艺和产品特点出发，分析了石油炼制企业主要水污染物的排放量与企业加工量、加工工艺、加工装置、末端治理设施之间的简单逻辑关系，提出了一种基于企业规模、生产装置特征和污染治理技术的石油炼化企业水污染物排放量复杂系数核算方法。通过与实际监测数据的对比，该方法的误差满足总量核算中石油炼化企业排放量核算的要求，为行业总量减排核算提供了一种新的方法。

主要污染物；石油炼化；总量控制；核算

0 引言

根据国家统计局公布的数据，2012年我国原油加工总量为4.6791亿t，同比增加3.7%［1］。其中中国石油化工集团公司原油加工总量为2.21亿t，同比增长1.8%；中国石油天然气集团公司原油加工总量为1.47亿t，同比增长1.7%，均创历史新高。随着国内轻质原油份额萎缩、稠油增加，进口原油逐步大宗入境，加工原油总体呈现重质、高硫、高酸的态势。同时，我国炼油装置平均规模继续提升，伴随企业规模提升、加工深度增加、产业链继续延伸，催化裂化、延迟焦化、加氢等重污染装置规模不断扩大［2］。

随着经济的快速发展，我国的河流、地下水、大气出现了较为严重的污染情况，全国整体环境质量恶化的趋势明显，水体污染事故、大气雾霾等环境事件发生的频度也有增加的趋势［3-4］。为了进一步推进全国的环境保护，环境保护部于20世纪70年代开始制定了区域总量控制探索与实践，并于2011年与两大石油集团公司签订了主要污染物减排目标责任书，并开展了主要水污染物总量减排核算工作，其中一个关键环节就是排放量的核定工作［5-6］。一般而言，污染源污染物排放量核定方法主要有3种：物料衡算法、监测法和产排污系数法。由于主要水污染物控制指标（如化学需氧量、氨氮）所代表的水污染物成分复杂，采用物料衡算法计算排放量的方法很难开展。其次，由于我国的监测体系尚未完善，存在监测数据缺失、不合理或不具有代表性的情况，监测法在实际的应用中受到一定的限制。因而，产排污系数法成为核定排放量的唯一有效的方法。产排污系数法包括产污系数与排污系数，分别指在典型工况生产条件下，采用特定原料生产单位产品所产生的污染物量和经过末端治理设施削减后的剩余量。2010年，环境保护部在充分调研的基础上，针对全国的生活源、工业源典型行业的典型工艺以及农业源确定了相应的产排污系数。随着时间的推移，生产工艺、污水处理工艺等不断更新换代，产排污系数法在实际应用中也遇到一些问题，如不能覆盖所有污染源类型、治污设施类型等。

石油炼化加工企业由于其工艺流程长、加工工艺复杂、最终产品类型变化大、清洁生产与末端治理技术多样等诸多特点［7-8］，使得产排污系数法的实际应用缺陷日益突出。本研究希望从石油炼化企业的工艺装置特征出发，通过大量的调研数据整合，推算出企业主要水污染物的排放量与企业加工量、加工工艺、加工装置、末端治理设施之间的简单逻辑关系，为石油炼制企业的主要水污染物排放量核算提供一种新的可参考的方法。

1 基于炼油装置特征的主要污染物核算方法

通过对全国20多家主要石油炼化企业生产工艺参数的实地调研，结合我国炼油工业原料、加工工艺和炼油废水处理设施技术水平、排水情况的具体分析，提出一种基于企业规模、生产装置特征和污染治理技术的石油炼化企业水污染物排放量复杂系数核算方法，用于核算石油炼化企业污染物产生量和排放量。

1.1 规模系数

原油加工企业的规模与其生产工艺的先进性和治理能力有较直接的联系。根据企业年加工能力的不同，将企业的加工能力分为6个等级，分别赋予不同的规模系数，如表1所示。

表1 规模系数

1.2 污染物负荷系数

由于石油炼化企业的原料成分多变，需要根据原料的不同情况调整工艺流程，本研究将石油炼化过程的工艺类别大致分为原油、裂化及焦化、临氢工艺、其他加工过程、碱精制工艺、润滑油制造与沥青制造共7种工艺类别，在每个工艺类别下，细化为若干个工艺流程。对每个工艺类别赋予不同的污染物负荷系数，如表2所示。

表2 不同工艺的主要污染物负荷系数

1.3 过程系数

在确定工艺过程的基础上，分别确定企业不同工艺过程的生产能力，通过各个环节生产能力与常压生产能力的比值、污染物负荷系数，计算各个工艺过程的工艺结构系数，即：

工艺结构系数i＝污染物负荷系数i×

企业的工艺结构系数为全部工艺流程的工艺结构系数之和，即：

在获得企业全部工艺结构系数的基础上，通过工业结构系数的大小范围确定企业对应的过程系数，如表3所示。

表3 过程系数

1.4 污染治理系数

一般而言，石油炼化企业尤其是大型的石油炼化企业都配有相关的生产废水治理设施。生产中产生的废水，一部分在经过处理达到工艺要求后可以回用到生产工艺中，另一部分则经过进一步处理，达到国家相关的行业标准后排放。根据不同的污水处理设施及其相关工艺组成，确定不同生产过程产生的废水在不同的工艺处理下可以达到的出水水质情况，以反映企业的污染治理情况，如表4～表6所示。

隔油处理是炼油企业废水处理的首要流程，因此表4中的数据可以作为企业生产过程中水污染物的产生量计算依据。表5和表6中列举了不同生产过程、不同处理工艺对应的污染物累积排放率与出水水质情况，可以作为企业实际污染物排放量核算的基础。

1.5 企业污染物产生量与排放量的测算

根据企业的实际生产规模、生产工艺与污染物治理工艺，分别确定企业污染物产生系数、污染物治理系数，用于计算企业实际的主要污染物排放量。具体的计算公式如下：

表4 石油炼化企业生产装置的基准废水产生系数

表5 达标废水回用设施处理后的累积排放率 %

表6 废水处理设施对应的出水水质 mg／L

企业主要污染物排放量＝污水产生量×废水回用设施累积排放比例×出水水质＝规模系数×过程系数×吨原油废水产生系数×原油加工量×废水回用设施累积排放比例×出水水质

2 结果与讨论

为了进一步确定本研究提出的核算方法的实际可操作性与准确程度，选取某企业的实际情况进行测试。某企业油品采用加氢精制、气体产品采用胺法精制，加工规模为1200万t／a，企业污染物治理工艺中有汽提工艺，外排废水的处理工艺为二级生物处理。

查阅表1，根据生产规模，确定企业的规模系数为1.04；查阅表4，根据企业的生产过程，确定废水产生系数为0.5t／t原油；企业生产的油品采用全加氢精制、气体产品采用胺精制，采用反渗透后部分回用；经过油水分离工艺之后的废水中COD浓度为600 mg／L，氨氮浓度为30mg／L。

该企业的具体炼化流程如表7所示，其工艺结构系数的计算结果为10.598。查阅表3，确定过程系数为1.54。

查表5，可以得到该企业废水累积排放率为69%，根据该企业采用的污染物治理措施为二级生物处理，则查表6可得：企业的排水水质COD为80 mg／L，氨氮5mg／L。则：

表7 某企业实际炼化流程详细工艺参数

该企业的COD排放量＝污水产生量×废水累积排放率×COD出水水质＝过程系数×规模系数×吨原油废水产生系数×原油加工量×废水累积排放率×COD出水水质＝1.54×1.04×0.5×1200×104×69%×80×10－6＝530.45t／a；该企业氨氮排放量＝1.54×1.04×0.5×1200×104×69%×5×10－6＝33.15t／a。

根据企业自测与环保部门的监督性监测数据分别计算了企业实际的污染物排放量，并对本研究提出的核算方法结果进行了对比，见表8。