石油化工企业废气污染治理与控制措施分析

2020-02-26余成

江西化工 2020年6期

余成

(九江石化设计工程有限公司，江西九江 332000)

1 石油化工企业废气特征

1.1 废气排放量巨大

在石油化工企业生产过程中，对石油的使用量非常大，同时再加上生产过程中的跑冒滴漏，排放的废气量也十分庞大，其中包含浓度颇高的污染物，主要是二氧化硫、氮氧化物、VOCs等污染物。随着我国石油化工企业的数量不断增加，企业朝着集约化、规模化方向发展，生产废气的排放量也在同步增加，石油化工废气对大气环境的破坏和影响也越来越不可忽视[1]。

1.2 废气成分、含量复杂

在石油化工企业生产过程中，因为生产工艺过程的复杂，再加上跑冒滴漏现象，导致石油化工企业产生的废气成分复杂、含量各不相同，较难进行单一性的回收、治理和控制。尤其是石油化工产品的类型繁多，不同的产品对应不同的生产工艺，所排放出的废气污染物组成有较大的差异，难以用统一的治理和控制措施来进行处理。

1.3 废气中部分污染物存在毒性

石油化工企业排放出的废气中含有部分有毒物质，这些有毒物质排放入大气环境中，不仅会对大气环境形成破坏和影响，还会对人体、动植物造成毒害影响，给石油化工企业废气的治理和控制增加难度。因此，在生产环节中应用有毒化工制剂或产生有毒废气污染物的石油化工企业，在进行末端治理时需要对废气表现出的毒性进行针对性治理[2]。

2 石油化工企业废气污染治理技术

2.1 燃烧技术

燃烧技术是工业废气处理中比较传统也比较常见的一种技术，目的在于通过燃烧促使有机物质在高温中分解成为无害的水、二氧化碳等物质。随着科学技术的不断发展，燃烧技术出现了几个分支技术，比如催化燃烧技术、蓄热式燃烧技术、化学链燃烧技术等。在石油化工企业的废气末端治理中，应用燃烧技术能够有效降低治理成本，提高治理质量和效率，且这种燃烧技术能够适用于无易燃易爆废气外等工业废气的处理，适用范围十分广泛。但在废气中存在易燃易爆物质时，不建议使用燃烧技术，因为这种技术控制不好会引发易燃易爆物质的剧烈反应，具有较高的危险性。

2.2 吸附技术

吸附技术是工业废气处理中比较传统且常见的技术之一，利用的是吸附材料本身的过滤截留或与废气污染物相结合的能力，达到将污染物从气体中分离出来的目的，实现废气的净化和无害化处理。在物理吸附技术中，常用的吸附材料是活性炭，活性炭可以利用自身密集的细孔来过滤截留废气中的颗粒物质，减少废气中污染物的含量，其后还可以通过脱附技术来恢复吸附能力，进行反复使用，以降低吸附技术环节的成本。在化学吸附技术中，能够与污染物产生化学反应，并使废气污染物脱离气相的物质是吸附技术的首选。这种因为化学反应而实现的吸附处理，其稳定性和效果比物理吸附更高，但后续的脱附技术稳定性有限，成本控制难度稍高[3]。

2.3 凝缩技术

凝缩技术是一种基于化合物凝固点不同而进行废气处理的物理类处理技术。在石油化工企业排放的废气中，包含多种多样的无机化合物、有机化合物，这些物质很难用单一的处理技术去进行无害化处理，因为它们有各自的化学性质。但在物理性质领域中，物质都存在自己的饱和度、沸点、凝固点等物理性质，这是凝缩技术得以使用的基础。在应用凝缩技术时，技术人员需要明确石油化工企业所排放的废气中具体含有哪些污染物，这些污染物凝固需要怎样的温度和压强环境，然后根据基础数据设置凝缩环境，实现对废气中无机化合物、有机化合物的有目的回收处理。凝缩技术是一种适用性广泛、处理效率高、处理质量优秀的技术，但营造凝缩环境需要的设备和成本较高，对于中小型石油化工企业而言负担过重。因此，主要在大型企业中进行应用。

3 石油化工企业VOCs治理工艺实施方案及安全措施

全面开展石化行业综合整治，大幅减少石化行业污染排放，促进环境空气质量改善。严格控制工艺废气排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污。通过实施工艺改进、生产环节和废水废液废渣系统密闭性改造、设备泄漏检测与修复(LDAR)、罐型和装卸方式改进等措施，从源头减少泄漏排放；对具有回收价值的工艺废气、储罐呼吸气和装卸废气进行回收利用。

3.1 石油化工装置区VOCs治理工艺实施方案及安全措施

新、改、扩建石化项目应在设计和建设中选用先进的清洁生产和密闭化工艺，提高设计标准，实现设备、装置、管线、采样等密闭化，从源头减少泄漏环节。工艺、储存、装卸、废水废液废渣处理等环节应采取高效的有机废气回收与治理措施，满足国家及地方的达标排放和环境质量要求。

全面推行“泄漏检测与修复”。建立“泄漏检测与修复”管理制度，细化工作程序、检测方法、检测频率、泄漏浓度限值、修复要求等关键要素，对密封点设置编号和标识，泄漏超标的密封点要及时修复。建立信息管理平台，全面分析泄漏点信息，对易泄漏环节制定针对性改进措施，通过源头控制减少泄漏排放。

加强有组织工艺废气治理。工艺废气应优先考虑生产系统内回收利用。难以回收利用的，应采用催化燃烧、热力焚烧等方式处理，处理效率应满足相关标准和要求。同时，应采取措施尽可能回收排入火炬系统的废气；火炬应按照相关要求设置规范的点火系统，确保排放气中的可燃物通过火炬的点燃，尽可能地充分燃烧。

3.2 石油化工储运罐区VOCs治理工艺实施方案及安全措施

3.2.1 石油化工储运罐区VOCs治理工艺实施方案

综合考虑火灾危险性、污染源距离、废气组成、浓度及气量、能耗、运行费用等因素，废气宜分区域、分种类集中收集。

苯、甲苯、二甲苯等危险化学品应在内浮顶罐基础上安装油气回收装置等处理设施。

除SH/T3007要求外，甲B、乙A类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统。

对性质差别较大、影响安全和产品质量的，储存不同种类的储罐气相不应直接连通。储罐顶油气连通管道系统应保证从储罐至罐组收集总管，再至厂区收集总管的压力逐步降低，防止不同介质之间VOCs互串造成物料污染。

3.2.2 储罐的安全保护措施

在进行储罐顶油气收集治理(储罐封闭、密封、连通等)时，应保证储罐的本质安全。

以某个石化厂酸性水罐区尾气脱臭治理项目为例，从酸性水罐区尾气脱臭治理项目实例可知，罐顶油气、尾气收集治理设计上主要采用了以下安全保护措施：

氮气密封、压力控制方案。氮气保护系统包括氮气源、氮气管线、氮封装置、罐内压力检测等。储罐氮封的作用主要是为了防止储罐出现负压而从呼吸阀吸入空气，以保持罐内微正压。本项目常压储罐操作压力为-1kPa～2kPa，为避免与呼吸阀和单呼阀或控制阀等设定压力交集，产生不必要的氮气损耗和浪费，氮封阀正常压力设定值宜为0.2kPa-0.5kPa。当罐内气体压力低于氮封阀开启压力时，氮封阀打开向罐内补入氮气；当罐内气体压力达到氮封阀关闭压力时，氮封阀关闭停止向罐内补入氮气。当罐内气体压力高于0.9kPa时，通过呼阀或挥发气收集总管控制阀开启向罐外排出气体。本项目采用的控制方案为：①在每台储罐上应设置氮封阀组和限流孔板旁路。正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在0.3kPa左右，当气相空间压力高于0.5kPa时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于0.2kPa时，氮封阀开启，开始补充氮气。当氮封阀需要检修或故障时，使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气；②当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过1.5kPa时，通过带阻火器的管道外排；③为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，本项目在储罐上设置水封罐，紧急泄放阀定压不高于储罐的设计压力上限(2.0kPa)。

(2)储罐附件及压力设计。储罐进行封闭改造后，采用切断阀控制方案，设置氮封的储罐还设置紧急泄放设施-水封罐。合理设置压力区间，从储罐设计压力向下排，保证各安全附件的动作压力区间不能有交集。

(3)罐区油气连通系统：①罐组收集总管。储罐油气排放至罐组收集总管的控制方案采用切断阀控制方案。为减少氮气耗量，应合理设置氮封阀的定压。切断阀的定压值尽可能高，便于油气的回收处理，减少油气排放至大气；②切断阀控制方案。在罐组收集总管靠近油气回收装置的位置设置切断阀，其开启由收集总管上的压力变送器进行2oo2联锁控制，当罐组收集总管上的压力达到设定高限压力值时打开切断阀将油气送至油气回收装置进行回收；其关闭由收集总管上的压力变送器进行1oo2联锁控制，当罐组收集总管上的压力达到设定低限压力值时关闭切断阀。

4 针对石油化工企业废气的行政预防措施

4.1 开展污染源排查

地方各级环境保护主管部门应组织本行政区内的石化企业，开展污染源摸底排查工作。采用实测、物料衡算、模型计算、公式计算、排放系数等方法，重点对企业原辅材料和产品、主要生产工艺、排放环节、治理措施和效果、排放量和物质清单等开展排查，摸清企业的排放状况。排查结果按《环境信息公开办法(试行)》要求向社会公开，并作为排污收费、总量控制和危险化学品环境管理等的依据。

4.2 严格建设项目环境准入

各级环境保护主管部门结合主体功能区划、环境功能区划、城市总体规划等要求，优化调整石化产业布局。加强产业政策的引导与约束，加快淘汰落后产品、技术和工艺装备。新、改、扩建石化项目应在设计和建设中选用先进的清洁生产和密闭化工艺，提高设计标准，实现设备、装置、管线、采样等密闭化。从源头减少泄漏环节，工艺、储存、装卸、废水废液废渣处理等环节应采取高效的有机废气回收与治理措施，满足国家及地方的达标排放和环境质量要求。

4.3 完善监督管理体系

各级环境保护主管部门应对行政区内石化企业进行全面监管，以企业为单元，通过统一的信息管理平台做好统计、审核与监管工作，不定期对企业申报情况进行抽查和评估，逐级上报上一年企业排放清单及减排效果等。加强监测能力建设，建立本行政区内企业的监测监控体系，定期向社会公布监测体系的运行情况及监测结果。建立重点监控企业名单，将污染扰民严重、环境风险大、跑冒滴漏严重、环保管理差、生产使用重点环境管理危险化学品的企业作为重点整治和监管对象，提出限期整治要求。设备、装置不符合产业政策和清洁生产要求的企业，也应纳入重点监控名单，限期淘汰相关设备与装置。

4.4 实施全过程污染控制

企业应结合污染现状和生产管理水平，以工艺废气排放、生产设备密封点泄漏、储罐和装卸过程挥发损失、废水废液废渣系统逸散等环节及非正常工况排污为近期控制工作重点。科学制定综合整治工作方案，明确工作进度和完成时限，大力推进清洁生产。企业应优先选用低挥发性原辅材料、先进密闭的生产工艺，强化生产、输送、进出料、干燥以及采样等易泄漏环节的密闭性，加强无组织废气的收集和有效处理。全面推行“泄漏检测与修复”。企业应建立“泄漏检测与修复”管理制度，细化工作程序、检测方法、检测频率、泄漏浓度限值、修复要求等关键要素，对密封点设置编号和标识，泄漏超标的密封点要及时修复。建立信息管理平台，全面分析泄漏点信息，对易泄漏环节制定针对性改进措施，通过源头控制减少泄漏排放。企业可通过自行组织、委托第三方或两者相结合的方式开展工作。加强有组织工艺废气治理。工艺废气应优先考虑生产系统内回收利用，难以回收利用的，应采用催化燃烧、热力焚烧等方式处理，处理效率应满足相关标准和要求。同时，应采取措施尽可能回收排入火炬系统的废气；火炬应按照相关要求设置规范的点火系统，确保通过火炬排放的点燃，并尽可能充分燃烧。严格控制储存、装卸损失。挥发性有机液体储存设施应在符合安全等相关规范的前提下，采用压力罐、低温罐、高效密封的浮顶罐或安装顶空联通置换油气回收装置的拱顶罐，其中苯、甲苯、二甲苯等危险化学品应在内浮顶罐基础上安装油气回收装置等处理设施。挥发性有机液体装卸应采取全密闭、液下装载等方式，严禁喷溅式装载。汽油、石脑油、煤油等高挥发性有机液体和苯、甲苯、二甲苯等危险化学品的装卸过程应优先采用高效油气回收措施。运输相关产品应采用具备油气回收接口的车船。强化废水废液废渣系统逸散废气治理。废水废液废渣收集、储存、处理处置过程中，应对逸散和产生异味的主要环节采取有效的密闭与收集措施，确保废气经收集处理后达到相关标准要求，禁止稀释排放。加强非正常工况污染控制。制定开停车、检维修、生产异常等非正常工况的操作规程和污染控制措施。企业的开停车、检维修等计划性操作应在实施前向环境保护主管部门备案，实施过程中加强环境监管，事后进行评估；非计划性操作应严格控制污染，杜绝事故性排放，事后及时评估并向环境保护主管部门报告。企业应及时向社会公开非正常工况相关环境信息，接受社会监督。为避免形成二次污染，催化燃烧、热力焚烧等产生的废气以及吸附、吸收、冷凝等产生的有机废水应处理后达标排放，更换吸附剂等过程应做好操作信息记录，废吸附剂应按相关要求妥善处置。