煤制油项目挥发性有机物排放特征分析

周其信 朱国强 施耀(.国家能源集团宁夏煤业煤制油分公司，宁夏 银川 7504；.浙江大学化学工程与生物工程学院，浙江 杭州 30000)

1 背景

根据《2019年宁夏生态环境状况公报》，2019年宁东能源化工基地环境质量空气质量略有变差，O3、PM2.5和PM10平均浓度分别为147µg/m3、26µg/m3和66µg/m3，O3比2018年同比上升14%，PM2.5和PM10同比下降3.7%和2.9%。PM2.5和PM10下降，与宁东基地全面实行超低排放改造，加强日常监督管理有关。O3浓度升高，与基地企业挥发性有机物排放有关。黄彬等分析臭氧污染特征[1]，宁东基地煤制油等新增项目的陆续投产，生成O3的前体物VOCs和NOx等污染物排放量增加，导致2017年臭氧污染远高于同期水平。

研究表明[2]，挥发性有机物(VOCs)能被大气中OH等氧化为过氧自由基等中间产物，与氮氧化物发生反应，造成臭氧浓度积累。王佳颖等分析北京市夏季臭氧特征及臭氧污染日成因表明[3]，人为排放的VOCs 对O3体积浓度的影响最大。煤制油项目采用煤间接液化制油工艺，年产油品400万吨，是宁东基地最大的煤化工企业，开展煤制油项目VOCs排放特征研究意义重大。

2 挥发性有机物检测与分析

2.1 检测仪器及检测方法

有组织检测方法及所用仪器设备见表1。

无组织检测采用LDARtools公司生产的phx21和美国赛默飞公司生产的TVA2020便携式检测仪逐点定量开展检测，运用FID(氢火焰离子化)检测器测量气体的浓度，仪器性能、仪器校准和采样检测均满足HJ 733—2014《泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》和环办[2015]104号《石化企业泄漏检测与修复工作指南》要求。

表1 有组织废气检测方法及所用仪器设备一览表

2.2 检测情况结果及分析

2.2.1 挥发有机物排放量统计分析

通过开展有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、工艺有组织排放、冷却塔、循环水冷却系统释放等12源项排查，采取实测和系数法法测算，无组织排放占总排放量的68.77%，有研究表明[4]，无组织排放VOCs占化工企业排放的50%以上。在石化等一些行业，甚至70%以上的VOCs排放来自无组织逸散[5]，控制挥发性有机物排放的重点是控制无组织排放。

2.2.2 泄漏检测与修复(LDAR)分析

本次检测无组织排放密封点共230683个，包括阀门、法兰、开口管线、连接件、泄压设备、泵和搅拌器七大类，数据统计见表2。

由表2可知，煤制油项目法兰密封点所占比例最大，占69.73%，阀门占19.29%，连接件占8.46%。检测密封点230683个，无不可达点，泄漏点169个，泄漏率0.07%，泄漏率相对较小。开展修复后，修复泄漏点166点，未修复点3个，修复率达98.22%，修复后泄漏率为0.0013%，修复率较高，修复后泄漏率较低。江浩等[6]在乙苯脱氢装置中开展泄漏检测与修复技术，泄漏率达38.2%，修复率仅为32.5%，修复后泄漏率14.2%，泄漏率较高，主要原因包括密封点元件在役时间较长老化、开口管线与采样接口使用频繁、密封点管理不到位等。郑临奥等[7]在烯烃分离装置开展泄漏检测与修复技术，泄漏率为4.05%，修复后泄漏率1.22%。通过对22家石化企业密封点检测统计，泄漏率0.10%～2.87%[8]。煤制油项目泄漏率小与装置在役时间短有关。

表2 密封点统计一览表

按密封点类型进行泄漏点数统计，法兰泄漏点数最多，占总泄漏点数的62.72%，其次是阀门和开口管线，均占13.02%，第三是连接件，占10.65%。由此可见，最容易泄漏的密封点是法兰，其次是阀门和开口管线，第三是连接件。乙苯脱氢装置[6]阀门泄漏率为55.79%，阀门泄漏最严重，其次是法兰和开口管线，烯烃分离装置[7]泄漏率最高是开口管线，达17.21%，其次是阀门和法兰，也在2%以上，可见，各企业泄漏率最高的密封点类型不同，重点管控密封点类型也不同，针对所分析的煤制油项目，加强对法兰、阀门、连接件、开口管线的管理能有效减少VOCs排放。

2.2.3 泄漏原因分析

从泄漏原因分析统计，因垫片腐蚀、磨损、垫片不平衡造成泄漏的泄漏点数占43%，因螺栓松动造成泄漏的占24%，因阀杆与填料压盖松动造成泄漏的占9%，丝堵生料带损坏造成泄漏的占7%，其余密封点处物料残留、填料损坏、阀门内漏、密封圈磨损等造成排放的占17%。加强垫片和螺栓管理，是减少VOCs排放的日常管理措施。

2.2.4 减排效益分析

通过对230683个密封点检测分析，全年密封点无组织排放50.90吨，修复后排放29.61吨，减排21.29吨，减排率41.83%(大部分企业或装置的设备泄漏减排在20%～40%[9])，可以减少物料消耗，减少挥发性有机物排放，同时改善工作员工工作环境，降低现场安全风险，促进宁东基地环境质量的改善。

3 结语

通过统计核算和检测分析，煤制油项目无组织排放占总排放量的68.77%，控制挥发性有机物排放的重点是控制无组织排放。煤制油项目法兰密封点最多，占总密封点的69.73%，其实是阀门，占19.29%；法兰泄漏点数最多，占总泄漏点数的62.72%，其次是阀门和开口管线，均占13.02%。检测密封点230683个，无不可达点，泄漏点169个，泄漏率0.07%，修复泄漏点166点，修复率达98.22%，修复后泄漏率为0.0013%，因垫片腐蚀、磨损、垫片不平衡造成泄漏的泄漏点数占43%，因螺栓松动造成泄漏的占24%，加强对法兰、阀门、连接件、开口管线管理，重点加强垫片和螺栓管理，是减少VOCs排放的日常管理措施。在煤制油项目开展LDAR工作，具有一定的经济、安全和环境效益。