王有為 , 谷中鳴

(1.河南開(kāi)祥精細(xì)化工有限公司 ， 河南 義馬 472300 ； 2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052)

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煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程VOCs泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)

王有為1, 谷中鳴2

(1.河南開(kāi)祥精細(xì)化工有限公司 ， 河南 義馬 472300 ； 2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052)

采用泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)(LDAR)技術(shù)對(duì)煤制甲醇裝置進(jìn)行了VOCs泄漏點(diǎn)排查、檢測(cè)與修復(fù)，并建設(shè)管理平臺(tái)，有效減少了生產(chǎn)過(guò)程中VOCs的泄漏量。

煤制甲醇 ; VOCs ; 泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)

VOCs一般是指揮發(fā)性有機(jī)化合物，VOCs的范圍相對(duì)較廣，包含了所有的揮發(fā)性有機(jī)污染物。VOCs的主要特征：易燃易爆、有毒有害、異味惡臭。大量的安全責(zé)任事故與環(huán)境突發(fā)事件都與VOCs泄漏監(jiān)測(cè)監(jiān)管手段缺失有關(guān)。安全、環(huán)保緊密相關(guān)，隨著環(huán)保要求的提高，國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)VOCs的管控標(biāo)準(zhǔn)，要求企業(yè)采用相關(guān)技術(shù)減少生產(chǎn)過(guò)程中VOCs無(wú)組織排放，減少對(duì)大氣的污染。

1 泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)(LDAR)技術(shù)

泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)(簡(jiǎn)稱LDAR)是一種用于尋找設(shè)備泄漏，并通過(guò)修復(fù)以減少排放的工作技術(shù)方法。該技術(shù)采用固定或移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)化工企業(yè)各類反應(yīng)釜、原料輸送管道、泵、壓縮機(jī)、閥門(mén)、法蘭等易產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物泄漏處，并修復(fù)超過(guò)一定濃度的泄漏監(jiān)測(cè)處，從而達(dá)到控制原料泄漏對(duì)環(huán)境造成的污染，是國(guó)際上較先進(jìn)的化工廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)。典型的LDAR步驟：確定程序、組件檢測(cè)、修復(fù)泄漏、報(bào)告閉環(huán)等。其子程序包括：監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備子程序、檢測(cè)子程序、修復(fù)子程序、報(bào)告子程序等。

該技術(shù)使用專門(mén)檢測(cè)有機(jī)氣體的儀器，以確認(rèn)發(fā)生泄漏的設(shè)備。技術(shù)人員檢測(cè)后，會(huì)對(duì)每個(gè)閥門(mén)和密封點(diǎn)編號(hào)，并設(shè)立牌子，建立臺(tái)賬。其中，綠色牌表示無(wú)泄漏；黃色牌表示警告，要予以修復(fù)；紅色牌表示須立即整改。

根據(jù)美國(guó)環(huán)保局(USEPA)統(tǒng)計(jì)，設(shè)備泄漏(泵、閥門(mén)和連接件)是化工裝置生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸中最大的VOCs排放源，占47%，因此開(kāi)展泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)(簡(jiǎn)稱LDAR)可有效減少VOCs的排放。

2 VOCs泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

公司以煤作為原料，采用SHELL煤粉氣化、耐硫變換、低溫甲醇洗、低壓合成工藝路線，年產(chǎn)甲醇20萬(wàn)t/a。整個(gè)項(xiàng)目由4套主體生產(chǎn)裝置以及原料、中間產(chǎn)品及成品罐區(qū)、動(dòng)力中心、給排水系統(tǒng)、空分、循環(huán)冷卻水場(chǎng)等公用工程和輔助裝置組成。根據(jù)裝置的生產(chǎn)工藝PID圖、管線統(tǒng)計(jì)表、設(shè)備臺(tái)賬等資料，將此次LDAR檢測(cè)項(xiàng)目分為泄漏點(diǎn)排查、首輪檢測(cè)和LDAR平臺(tái)搭建三部分。

2.1 動(dòng)靜密封點(diǎn)排查

通過(guò)對(duì)全廠工藝流程的分析并結(jié)合《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》及《化企業(yè)泄漏監(jiān)測(cè)與修復(fù)》要求，將企業(yè)13個(gè)污染源排查情況及資料收集情況進(jìn)行分析，最終確定對(duì)排放量大的5個(gè)VOCs排放源進(jìn)行核算，分別為：凈化車(chē)間設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏、甲醇合成車(chē)間設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏、甲醇儲(chǔ)存損耗、甲醇裝卸過(guò)程損耗、廢水收集處理過(guò)程逸散的排放，各源的具體排查情況如下。

①車(chē)間設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏排查范圍為涉及甲醇流經(jīng)或接觸的設(shè)備或管道，主要包括泵、壓縮機(jī)、攪拌器、閥門(mén)、泄壓設(shè)備、取樣連接系統(tǒng)、開(kāi)口閥或開(kāi)口管線、法蘭、連接件和其他等 10 大類。②有機(jī)液體儲(chǔ)存損耗排查范圍是企業(yè)罐區(qū)，主要包括甲醇成品罐區(qū)、甲醇中間罐區(qū)、雜醇油等；罐型包括臥罐、拱頂罐和內(nèi)浮頂罐，該過(guò)程中其涉及物料均為揮發(fā)性有機(jī)液體，且企業(yè)罐區(qū)未設(shè)置油氣回收設(shè)施。③裝卸過(guò)程損耗排查范圍主要包括甲醇汽車(chē)裝車(chē)站臺(tái)。④廢水收集系統(tǒng)的排查范圍包括廠區(qū)的污水收集管道，處理系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)池、A/O生化池、二沉池、污泥濃縮池、污泥脫水間等一系列設(shè)施。

根據(jù)裝置受控區(qū)域設(shè)備和組件密封采集信息，統(tǒng)計(jì)了裝置、設(shè)備、組件、密封點(diǎn)、介質(zhì)、溫度、壓力、是否保溫等36項(xiàng)內(nèi)容，制作密封組件標(biāo)識(shí)牌和泄漏標(biāo)識(shí)牌，并按照裝置、設(shè)備、組件排序規(guī)則掛牌。

全廠統(tǒng)計(jì)涉及VOCs的動(dòng)靜密封點(diǎn)總計(jì)18 609個(gè)，詳見(jiàn)表1。其中低溫甲醇洗凈化裝置4 757個(gè)，甲醇合成裝置10 016個(gè)，甲醇貯罐3 492個(gè)，甲醇汽車(chē)裝卸291個(gè)，污水處理裝置235個(gè)。

表1 企業(yè)動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏VOCs排放基本信息表

由表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算可知，動(dòng)靜密封點(diǎn)中閥門(mén)、法蘭及連接件為主要的密封點(diǎn)，占到總密封件的98.3%。動(dòng)靜密封點(diǎn)最多的裝置為甲醇合成裝置，其中以連接件數(shù)量最多，最少的裝置為污水處理裝置。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)LDAR檢測(cè)

參照《LDAR工作指南中》相關(guān)要求，采用美國(guó)EPA有關(guān)檢測(cè)方法和程序檢測(cè)各裝置的設(shè)備及管閥件，按照相關(guān)方程法估算各裝置揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)泄漏排放速率。依據(jù)《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31571-2015)中“對(duì)泄漏的認(rèn)定”，對(duì)泄漏密封點(diǎn)掛牌，數(shù)值在100×10-6～500×10-6掛黃牌，數(shù)值在500×10-6以上掛紅牌。檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入管理系統(tǒng)并存檔。

經(jīng)檢測(cè)總計(jì)發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)342個(gè)，泄漏率為1.84%。其中甲醇合成裝置泄漏點(diǎn)24個(gè)，占該裝置總密封點(diǎn)數(shù)的0.11%；低溫甲醇洗一系列泄漏點(diǎn)30個(gè)，占該裝置總密封點(diǎn)數(shù)的0.58%；低溫甲醇洗二系列泄漏點(diǎn)37個(gè)，占該裝置總密封點(diǎn)數(shù)的0.78%；甲醇中心冷凍站泄漏點(diǎn)96個(gè)，占該裝置總密封點(diǎn)數(shù)的3.63%，各裝置的泄漏情況詳見(jiàn)VOCs污染源排查與核算專題。

現(xiàn)場(chǎng)LDAR首次監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后，隨后企業(yè)及時(shí)對(duì)裝置各泄漏點(diǎn)采取壓緊閥門(mén)填料壓蓋、調(diào)整法蘭螺栓等更換墊片、加盲板、更換填料等方式進(jìn)行了修復(fù)，附后又進(jìn)行了復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)情況見(jiàn)表2。

由表2可知，經(jīng)修復(fù)后，裝置的泄漏點(diǎn)總數(shù)由342個(gè)下降至56個(gè)，修復(fù)率達(dá)到83.6%。剩余56個(gè)泄漏點(diǎn)在不關(guān)閉工藝單元的條件下，15日內(nèi)維修技術(shù)上不可行或立即維修存在安全風(fēng)險(xiǎn)等原因，列入延遲修復(fù)計(jì)劃。

表2 裝置修復(fù)及復(fù)測(cè)情況

2.3 LDAR平臺(tái)搭建

采用國(guó)內(nèi)某家企業(yè)研發(fā)的LDAR管理平臺(tái)，系統(tǒng)安裝上線后可實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)/區(qū)域管線及組件密封點(diǎn)VOCs無(wú)組織排放、檢測(cè)與修復(fù)過(guò)程全面監(jiān)管。系統(tǒng)基礎(chǔ)功能有密封點(diǎn)信息管理、檢測(cè)儀器和標(biāo)準(zhǔn)氣體管理、泄漏標(biāo)準(zhǔn)/修復(fù)時(shí)間設(shè)定。系統(tǒng)管理功能有檢測(cè)泄漏登記、修復(fù)與復(fù)測(cè)、泄漏與修復(fù)核銷、常規(guī)檢測(cè)。系統(tǒng)綜合功能有查詢統(tǒng)計(jì)、泄漏量減排量計(jì)算、過(guò)期未測(cè)預(yù)警、數(shù)據(jù)上傳鏈接。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建立LDAR管控體系，并采用實(shí)測(cè)法對(duì)裝置VOCs逸散濃度進(jìn)行實(shí)測(cè)，以取得更加準(zhǔn)確的VOCs的實(shí)際排放數(shù)據(jù)，便于企業(yè)針對(duì)性完善VOCs管控措施，有助企業(yè)計(jì)劃維修和設(shè)備選型，降低企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本，指導(dǎo)自身減排，消除環(huán)境異味，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，降低VOCs對(duì)企業(yè)員工和周邊居民的健康傷害。

2017-03-21

王有為(1970-)，男，工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：13839851651。

TQ056.22

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1003-3467(2017)06-0045-02