石油化工企业VOCs减排治理项目设计要点及管理政策

武登忠，马书毅，刘少卿

(中国寰球工程公司，北京 100012)

专题综论

石油化工企业VOCs减排治理项目设计要点及管理政策

武登忠，马书毅，刘少卿

(中国寰球工程公司，北京 100012)

随着国内环境污染程度的逐步加剧，石油化工企业对VOCs(挥发性有机物)加强治理，建设VOCs减排治理工程越来越多。为做好该类项目的咨询及工程设计，本文将目前可以采用的几种回收技术作了介绍，并就工程设计过程中应考虑的问题进行了总结，希望结合各地管理政策的实施，逐步改善我们所生存的环境质量。

VOCs；设计；要点；政策

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.001

当前，我国环境污染严重，各地均面临极大的环境压力。而石油化工企业，包括化工、煤化工等企业均为VOCs的主要排污源。而VOCs的排放又是加剧环境污染的主要因素，必须采取有效的措施加以回收利用，减少直接排放到大气中的VOCs，逐步改善各地环境质量。

首先，VOCs(Volatile Organic Compounds)就是挥发性有机物的英文缩写。根据GB31570标准第3.14条款，VOCs被定义为“参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物”。而天津市地方标准中，VOCs则被定义为“在20℃条件下蒸气压大于或等于10 Pa，或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有机化合物(不包括甲烷)”。目前还没有统一的VOCs定义[1]。

VOCs主要包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃)、含氧有机化合物(醇、醚、醛、酮等)、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等，它不仅是PM2.5的前体物，也会通过光化学反应而导致臭氧产生。

换句话说，挥发性有机物一方面会导致细粒子的产生，形成现在国内城市很普遍的灰霾；另一方面，挥发性有机物也会导致近地面臭氧浓度增高，使得光化学烟雾污染加重。要想控制住灰霾和臭氧，必须先控制好挥发性有机物。

其次，污染当量值表示了不同污染物或污染排放量之间的污染危害和处理费用的相对关系。

就水污染来说，以污水中1 kg最主要污染物化学需氧量(COD)为基准，对其他污染物的有害程度、生物体的毒性以及处理的费用等进行研究和测算，结果是排放1 kg COD，4 kg SS，0.5 g汞时所产生的污染危害和相应的处理费用基本相等，也就是污水中COD的污染当量值是1 kg，SS污染当量值是4 kg，汞污染当量值是0.000 5 kg。废气是以大气中主要污染物烟尘、二氧化硫为基准，按照上述类似方法得出其他污染物的污染当量值。污染当量概念主要在水污染收费和大气污染收费中采用。

某污染物的污染当量数=该污染物的排放量(kg)/该污染物的污染当量值(kg)。

二氧化硫、氮氧化物污染当量值为0.95 kg，由于VOCs对环境损害程度与二氧化硫、氮氧化物等废气中主要污染物大体相当，所以其污染当量值同为0.95 kg。

最后，由于环境污染压力，必须进行VOCs的减排治理工作。为奖优罚劣，鼓励深度治理，并在多省(含直辖市)实行差别化收费政策。

1 执行标准

目前，在VOCs项目设计过程中执行的主要标准是《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570)、《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571)，并且联合执行成为主流。

在相关行业具体污染物排放标准出台前，煤化工、化工项目均应参照执行上述两个标准。

VOCs密闭回收目标，应达到95%或97%以上的回收率(区分不同地区)，并满足64个有机特征污染物排放指标。

2 VOCs减排治理项目应考虑的几个问题

虽然，VOCs回收工作开展较晚，但回收技术是比较成熟的，国内工程实践也不少。但如何划分好VOCs气体收集系统、选择合适的复合工艺技术还需要认真研究、探讨。

2.1 新建还是技术改造项目

由于新建生产装置、储运设施、装卸设施等与现有企业的生产装置、储运设施、装卸设施等的技术改造，在总图布置、生产技术水平、公用工程配套条件等方面，存在较大差异，应结合具体项目，差别对待，才能因地制宜地设计出切合实际的VOCs减排治理项目。

2.2 VOCs回收系统划分

主要根据所回收的物料性质、总图布置远近来划分，合并设置可减少回收系统套数，达到减少投资，降低运行费用的目的。

2.3 VOCs回收规模确定

在确定VOCs回收规模时，应结合生产实际，在满足安全和生产运行要求的前提下，做到尽可能缩小回收规模。因为投资与设计规模是相关的。储运设施在静止储存和收发作业时，由于蒸发损耗产生VOCs，据统计占VOCs排放总量的7%左右，是石油化工企业的VOCs排放大户[2]。

生产原料进厂卸车以及产品出厂装车的不均衡性和年用量及运输条件的差异、上游生产装置外排流量和温度、同类储罐之间的倒罐泵流量、当地气候条件以及储罐类型的不同，均可产生不同的回收能力需求。

设计能力取有关罐组各储罐的热呼气总量、倒罐的流量、来自装置区的热物料进料呼气量三者中的最大值。其中热物料进料呼气量计算方法根据SH/T 3007《石油化工储运系统罐区设计规范》第5.1.6条。

2.4 回收工艺技术选择

目前，使用最多的回收工艺包括：吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术，以及上述技术的复合技术[3，4]。

去除技术有：热力氧化焚烧技术(TO)、催化氧化技术(CO)、蓄热式氧化焚烧技术(RTO)、蓄热式催化氧化技术(RCO)。

具体选择哪种技术最好，需要结合项目条件、资金宽裕程度、运行费用、公用工程条件统筹考虑。

2.5 吸收剂的选择

最好的吸收剂是本物料液体，如柴油吸收柴油罐VOCs、汽油吸收汽油罐VOCs等。减少系统物料种类，也是该考虑的因素之一。

2.6 吸附、膜材料的二次污染

本来，建设VOCs项目的目的是减少污染排放。如果在选择回收技术方面，又产生新的污染物，就得不偿失。并且应该考虑耗材的易得性，活性炭适用于多种回收系统，宜选用。

2.7 注意对现有设施的影响

不论怎样，建设VOCs减排治理系统，增加了现有设施的复杂性，改变了操作人员的操作习惯，对安全生产造成一定压力。因此，必须在设计中增加一些安全措施，避免发生安全事故。如在收集系统总管上配置100%×2可切换的双安全阀、专用的呼吸阀、阻火器、止逆阀等等管件。阻火器依据物料及混合物的MESG特性(最大试验安全间隙)进行选型。

应核算新增受力对储罐刚度的影响，考虑新增管线对原管廊的负荷增加是否在原设计裕度内。

2.8 氮气气封保护的选择

根据GB 50160《石油化工企业设计防火规范》，充氮保护的固定顶罐视同内浮顶罐。通常可以不回收VOCs气体，但有些特殊用户也要求回收，更有特例对内浮顶罐也采用了氮封措施，并进行VOCs回收，不能作为一般设计原则。

2.9 回收系统的操作压力

由于大多数VOCs排放工况为微正压工况，设备设计压力一般为微负压/微正压，为安全起见，VOCs收集管网及回收橇块系统宜采取微负压操作为好，同时也可减少VOCs泄漏，有利于回收操作。

2.10 VOCs收集系统管道材料选择

参照GB 50759《油品装载系统油气回收设施设计规范》第3.0.10条款，管道宜采用碳钢、合金钢、不锈钢无缝钢管，钢制阀门、管件压力等级与所连管道一致。

不建议采用非金属管道，其耐久性、刚度等不足，例如玻璃钢等。

2.11 UPS供电的必要性

虽然，VOCs回收系统遇停电工况，不会造成重大经济损失和安全事故，但为了全厂生产设施的安全，建议对控制系统提供UPS供电。

2.12 移动式VOCs处理设施的必要性

上述设计要点主要针对固定式VOCs减排治理设施的工程设计问题。而某些VOCs排放场合，无法采取固定式或使用频率较低的，就需要采用移动式VOCs处理设施。

移动式VOCs处理设施主要应用于压力罐区、常压罐区清罐、现有固定式油气回收系统故障、事故现场设备的快速修复、生产设备以及工艺管道清扫前加快置换、现有罐区没有位置布置固定式回收设施等等工况。

移动式VOCs处理设施已在美国石油化工企业广泛应用，是早期VOCs回收的主要措施。相信将来随着管理越来越严格，在国内会得到广泛采用。

3 管理现状

在《关于挥发性有机物排污收费试点有关具体工作的通知》环境保护部办公厅函(环办环监函[2016]113号)中指出：根据《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》(国发〔2013〕37号)中“将挥发性有机物(VOCs)纳入排污费征收范围”的要求，财政部、发展改革委、环境保护部先后出台了《关于印发〈挥发性有机物排污收费试点办法〉的通知》(财税〔2015〕71号，以下简称71号文件)和《关于制定石油化工及包装印刷等试点行业挥发性有机物排污费征收标准等有关问题的通知》(发改价格〔2015〕2185号)，决定自2015年10月1日起，在石油化工、包装印刷行业开展挥发性有机物排污收费试点工作。

石油化工企业要按71号文件附件2规定的核算周期(以年计)和计算办法，向地方环境监察机构报送本通知所附的挥发性有机物排放信息申报表，申报挥发性有机物排放量和相关信息，并对申报材料的真实性、有效性、完整性负责。

石油化工企业申报的各污染源项中涉及排放挥发性有机物的设备动静密封点、生产装置、储罐、装卸站台、燃烧设备、工艺有组织废气排放源、火炬、挥发性有机物处理设施等数量，必须与核算期内其生产在用的数量相等；各污染源项挥发性有机物排放量及污染当量数之和与总排放量及总污染当量数相等。

挥发性有机物排污收费试点征收管理系统，将采用云计算方式部署在环境保护部云平台上，供石油化工和包装印刷企业申报、地方环保部门征收排污费时使用。

4 十一省市VOCs排污收费政策

我国VOCs的污染防治工作起步较晚，与VOCs的污染防治工作有关的政策法规和管理制度体系不健全，严重制约了VOCs污染治理产业的发展。

近年来，随着大气污染形势的加剧，国家越发重视对大气环境的治理。目前，已有十一省市开展VOCs排污费征收工作(见表1)，推行“容量有限、资源有价、使用有偿”的理念。

表1 十一省市VOCs排污收费标准

续表

VOCs作为大气污染的主要污染物，成了各地治理的重点，国家及地方VOCs排污收费标准的相继出台，可见国家将会花大力气在VOCs的污染防治工作上。

随着《挥发性有机物排污收费试点办法》的实施和各地环保压力的加剧，VOCs排放标准不断完善，排污收费制度也将会随着污染源清单的不断更新完善而涉及到更多的行业，VOCs治理项目会越来越多。

5 结语

本文结合挥发性有机物VOCs减排治理项目在工程设计过程中需要考虑的几个技术问题，并对回收技术进行了简单介绍，对各省市排污收费情况进行了信息汇总，便于有关企业、工程公司以及管理机关在该类工程项目的前期规划、工程设计、管理等各阶段有所借鉴。作为工程公司，为社会和业主提供高质量的工程设计服务是其应尽的义务。

[1]汪涛，窦秀冬.目前我国与VOCs有关标准及政策要求.2014年PM2.5及雾霾污染控制专题研讨会[R].广州：中国环境保护产业协会环境影响评价行业分会，2014年.

[2]辛梓弘，等.固定顶储罐中VOCs的呼吸损耗估算[J].上海师范大学学报(自然科学版)，2005，34(6)：70-75.

[3]曲茉莉.大气中VOCs的污染现状及治理技术研究进展[J].环境科学与管理，2012，37(6)：102-104.

[4]黄维秋，钟泰.油气回收技术分析与比较[J].化学工程，2005，33(5)：53-56.

Design Essentials and Management Policies for VOCs Emission Reduction Control Project of Petrochemical Enterprises

WU Deng-zhong，MA Shu-yi，LIU Shao-qing
(China Huanqiu Contracting＆Engineering Corp.，Beijing 100012 China)

With the ever-increasing domestic environment pollution，petroleum and chemical enterprises have strengthened the governance of VOCs(volatile organic matter)and established more and more VOCs emission reduction projects.For the consulting and engineering design of such projects，this paper introduces several present recycling technologies，and summarizes the problems in the process of engineering design.Moreover，it also hopes to improve our environmental quality by combining the implementation of local management policies.

VOCs；design；key points；policy

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.001

X701

A

1004-8901(2016)05-0001-04

2016-05-27

武登忠(1960年-)，男，河北张家口人，1982年毕业于华南理工大学无机化工专业，教授级高级工程师，现主要从事石油化工工程设计咨询等工作。