煤制甲醇生产过程VOCs泄漏监测与修复技术

2017-07-07王有为谷中鸣

河南化工 2017年6期

关键词：罐区排查密封

王有为 , 谷中鸣

(1.河南开祥精细化工有限公司，河南义马 472300 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052)

煤制甲醇生产过程VOCs泄漏监测与修复技术

王有为1, 谷中鸣2

(1.河南开祥精细化工有限公司，河南义马 472300 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052)

采用泄漏监测与修复(LDAR)技术对煤制甲醇装置进行了VOCs泄漏点排查、检测与修复，并建设管理平台，有效减少了生产过程中VOCs的泄漏量。

煤制甲醇 ; VOCs ; 泄漏监测与修复

VOCs一般是指挥发性有机化合物，VOCs的范围相对较广，包含了所有的挥发性有机污染物。VOCs的主要特征：易燃易爆、有毒有害、异味恶臭。大量的安全责任事故与环境突发事件都与VOCs泄漏监测监管手段缺失有关。安全、环保紧密相关，随着环保要求的提高，国家出台了相关VOCs的管控标准，要求企业采用相关技术减少生产过程中VOCs无组织排放，减少对大气的污染。

1 泄漏监测与修复(LDAR)技术

泄漏监测与修复技术(简称LDAR)是一种用于寻找设备泄漏，并通过修复以减少排放的工作技术方法。该技术采用固定或移动监测设备，监测化工企业各类反应釜、原料输送管道、泵、压缩机、阀门、法兰等易产生挥发性有机物泄漏处，并修复超过一定浓度的泄漏监测处，从而达到控制原料泄漏对环境造成的污染，是国际上较先进的化工废气监测技术。典型的LDAR步骤：确定程序、组件检测、修复泄漏、报告闭环等。其子程序包括：监测前准备子程序、检测子程序、修复子程序、报告子程序等。

该技术使用专门检测有机气体的仪器，以确认发生泄漏的设备。技术人员检测后，会对每个阀门和密封点编号，并设立牌子，建立台账。其中，绿色牌表示无泄漏；黄色牌表示警告，要予以修复；红色牌表示须立即整改。

根据美国环保局(USEPA)统计，设备泄漏(泵、阀门和连接件)是化工装置生产、储存、运输中最大的VOCs排放源，占47%，因此开展泄漏监测与修复技术(简称LDAR)可有效减少VOCs的排放。

2 VOCs泄漏监测与修复技术应用

公司以煤作为原料，采用SHELL煤粉气化、耐硫变换、低温甲醇洗、低压合成工艺路线，年产甲醇20万t/a。整个项目由4套主体生产装置以及原料、中间产品及成品罐区、动力中心、给排水系统、空分、循环冷却水场等公用工程和辅助装置组成。根据装置的生产工艺PID图、管线统计表、设备台账等资料，将此次LDAR检测项目分为泄漏点排查、首轮检测和LDAR平台搭建三部分。

2.1 动静密封点排查

通过对全厂工艺流程的分析并结合《石化行业VOCs污染源排查工作指南》及《化企业泄漏监测与修复》要求，将企业13个污染源排查情况及资料收集情况进行分析，最终确定对排放量大的5个VOCs排放源进行核算，分别为：净化车间设备动静密封点泄漏、甲醇合成车间设备动静密封点泄漏、甲醇储存损耗、甲醇装卸过程损耗、废水收集处理过程逸散的排放，各源的具体排查情况如下。

①车间设备动静密封点泄漏排查范围为涉及甲醇流经或接触的设备或管道，主要包括泵、压缩机、搅拌器、阀门、泄压设备、取样连接系统、开口阀或开口管线、法兰、连接件和其他等 10 大类。②有机液体储存损耗排查范围是企业罐区，主要包括甲醇成品罐区、甲醇中间罐区、杂醇油等；罐型包括卧罐、拱顶罐和内浮顶罐，该过程中其涉及物料均为挥发性有机液体，且企业罐区未设置油气回收设施。③装卸过程损耗排查范围主要包括甲醇汽车装车站台。④废水收集系统的排查范围包括厂区的污水收集管道，处理系统包括调节池、A/O生化池、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水间等一系列设施。

根据装置受控区域设备和组件密封采集信息，统计了装置、设备、组件、密封点、介质、温度、压力、是否保温等36项内容，制作密封组件标识牌和泄漏标识牌，并按照装置、设备、组件排序规则挂牌。

全厂统计涉及VOCs的动静密封点总计18 609个，详见表1。其中低温甲醇洗净化装置4 757个，甲醇合成装置10 016个，甲醇贮罐3 492个，甲醇汽车装卸291个，污水处理装置235个。

表1 企业动静密封点泄漏VOCs排放基本信息表

由表1中的数据计算可知，动静密封点中阀门、法兰及连接件为主要的密封点，占到总密封件的98.3%。动静密封点最多的装置为甲醇合成装置，其中以连接件数量最多，最少的装置为污水处理装置。

2.2 现场LDAR检测

参照《LDAR工作指南中》相关要求，采用美国EPA有关检测方法和程序检测各装置的设备及管阀件，按照相关方程法估算各装置挥发性有机物(VOCs)泄漏排放速率。依据《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)中“对泄漏的认定”，对泄漏密封点挂牌，数值在100×10-6～500×10-6挂黄牌，数值在500×10-6以上挂红牌。检测的数据输入管理系统并存档。

经检测总计发现泄漏点342个，泄漏率为1.84%。其中甲醇合成装置泄漏点24个，占该装置总密封点数的0.11%；低温甲醇洗一系列泄漏点30个，占该装置总密封点数的0.58%；低温甲醇洗二系列泄漏点37个，占该装置总密封点数的0.78%；甲醇中心冷冻站泄漏点96个，占该装置总密封点数的3.63%，各装置的泄漏情况详见VOCs污染源排查与核算专题。

现场LDAR首次监测工作结束后，随后企业及时对装置各泄漏点采取压紧阀门填料压盖、调整法兰螺栓等更换垫片、加盲板、更换填料等方式进行了修复，附后又进行了复测，复测情况见表2。

由表2可知，经修复后，装置的泄漏点总数由342个下降至56个，修复率达到83.6%。剩余56个泄漏点在不关闭工艺单元的条件下，15日内维修技术上不可行或立即维修存在安全风险等原因，列入延迟修复计划。

表2 装置修复及复测情况

2.3 LDAR平台搭建

采用国内某家企业研发的LDAR管理平台，系统安装上线后可实现对企业/区域管线及组件密封点VOCs无组织排放、检测与修复过程全面监管。系统基础功能有密封点信息管理、检测仪器和标准气体管理、泄漏标准/修复时间设定。系统管理功能有检测泄漏登记、修复与复测、泄漏与修复核销、常规检测。系统综合功能有查询统计、泄漏量减排量计算、过期未测预警、数据上传链接。