VOCs防控:让化工厂与异味说再见

文章来源:中化新网 发布时间:2015-02-26
财政部、国家税务总局发布的《关于对电池、涂料征收消费税的通知》指出,自2月1日起对涂料征收消费税,在生产、委托加工和进口环节征收,适用税率均为4%,但对施工状态下挥发性有机物(VOCs)含量低于(含)420克/升的涂料免征消费税。

财政部、国家税务总局发布的《关于对电池、涂料征收消费税的通知》指出,自2月1日起对涂料征收消费税,在生产、委托加工和进口环节征收,适用税率均为4%,但对施工状态下挥发性有机物(VOCs)含量低于(含)420克/升的涂料免征消费税。显然,VOCs防治已经成为控制大气污染的方向之一。的确,对于石化企业来说,VOCs是异味的重要来源之一,如何根治化工厂里的异味成为了困扰很多企业管理者的一块心病。那么,目前国家对于控制VOCs排放有哪些规划标准?VOCs究竟该如何治理?

VOCs 防控:国际国内步伐不一

VOCs防控现况

VOCs在各国定义略有不同,美国把参与大气光学反应的有机化合物定义为VOCs,而欧盟则定义为在一定的温度和压力下易挥发性有机化合物,更多考量对人体损害的程度。

环保部污染防治司大气处朱焰炉博士表示,目前,国内VOCs定义还没有完全地明确,大家通常的说法是指常温常压下易挥发有机化学物质。VOCs排放不同于二氧化硫和氮氧化物,其排放源分散,广泛存在于石化、汽车喷涂、印刷等领域。而在石油和化工行业,挥发性有机物排放涉及的产业也比较多,如油气、涂料、有机化学品等。

环保部污染防治司的工作人员告诉记者,挥发性有机物VOCs的环境危害不可小视,VOCs除了产生臭氧污染外,形成二次有机溶胶,已经成为光化学烟雾的决定性前体物。

此外,VOCs是形成PM2.5的重要物质。朱焰炉表示,美国的研究VOCs对PM2.5的贡献是在10%~41%。国内VOCS污染防治的工作整体的基础非常薄弱,现在还没法明确出来VOCs对PM2.5的贡献率确切的数字是多少,但有一点是可以确定,VOCs是形成PM2.5的重要来源,而且据估算,我国VOCs排放量应该2000万到3000万吨。因此,为了改善环境质量,控制VOCs的排放已经是势在必行的工作。

记者了解到,美国和欧洲等发达国家对VOCs极其重视,甚至对于超市中销售的日常消费产品,都有专门机构检测其VOCs是否超标。由于VOCs排放源分散,很多国家在控制VOCs时,采取的是VOCs产品控制制度,即含VOCs多的产品,税收就高。对于企业而言,则实施详实的排放许可制度,例如美国有一个化工厂,单VOCs的排放许可就多达150多项。从国际经验来看,VOCs防控在美国、欧盟还有日本都是在很短时间内,实现了非常大的减排量。具体来说是15年到20年,减排量达到了40%。

在VOCs控制方面,我国较欧美国家相对滞后。据中国环境监测总站工作人员介绍,我国目前尚未形成挥发性有机物排放标准体系,底数也不清。挥发性有机物种类多、范围广,目前排放的监测基础还比较薄弱,要建立其污染防治体系是一个庞大的系统工程。

据了解,目前除《室内装饰装修材料有害物质限量》等相关标准涉及涂料、胶黏剂等产品的挥发性有机物限量外,石油和化工行业的生产、储运等环节基本都没有挥发性有机物排放的国家强制性标准。

不过,最近几年,随着国内环保形势日益严峻,VOCs污染防控得到政府部门高度重视,各项工作不断推进,相关规划逐步出台。

VOCs 防控进展

2012年,国务院批复实施《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,这是我国第一部综合性大气污染防治规划。在这个规划里面,首次明确提出,要将挥发性有机物确定为重点防治污染物之一。

《规划》明确提出,“十二五”期间完善重点行业挥发性有机物(VOCs)的排放控制要求和污染防治体系,石化、有机化工等行业均被列为重点控制行业。要制定典型行业的VOCs排放标准,制定完善VOCs测定方法标准、检测技术规范及监测仪器标准等。要大力削减石化行业VOCs排放,其中包括全面推行泄漏检测与修复(以下简称LDAR)技术,建立工业废气综合利用系统,或采用焚烧、吸收、吸附、冷凝等方式处理等。

2013年,国务院有关部门研制出台了《大气污染防治计划》,从深化污染治理,调整产业结构,优化品牌结构,加强区域协作,应对雾霾天气等等十个方面提出重点防治措施,这就是业内所称的“大气十条”,是近一段时间内全国大气污染防治纲领性的文件。

大气十条明确提出,推进挥发性有机物污染治理,其中要在石化、有机化工等重点行业实施挥发性有机物综合整治;在石化行业开展LDAR技术改造。

为了贯彻落实大气十条,环保部针对产业结构调整、环境经济政策以及落实各方责任等方面提出22条配套措施,其中有一项涉及到VOCs污染治理方面,包括要出台VOCs排污收费,要加强重点行业的排放标准,以及要实施重点行业的污染整治等等工作任务在里面。

记者从环保部污染防治司大气处了解到,完善VOCs防治法律法规,出台重点行业VOCs排放标准,完善VOCs监测方法,制定VOCs排污费征收管理办法和实施重点行业VOCs综合整治等工作都是近期VOCs污染防治的主要工作。

有消息称,环保部目前正在制定12个行业的VOCs排放标准,预计未来2~3年VOCs排放标准体系建立将全部形成。

业内人士表示,目前国内已经在快速的、大量的更新 VOCS防治相关政策。比如,北京开始研究制定VOCs的排污费征收办法,计划增收的挥发性有机物排污费主要针对排放量较大、减排对空气质量改善影响较明显以及征收后对民生影响不大的工业行业,包括炼油、化工制造、等。中石油和中石化正在进行相关试点,对生产领域的VOCs泄漏进行控制。未来VOCs的控制和治理,涉及到很多清洁生产技术,这将会成为未来环保产业发展的重要方向。

日前,河南油田投资2000余万元的锅炉烟气脱硫脱硝除尘改造工程已全面竣工,并投入使用。该工程是在我国首台用于稠油热采注汽的大型75吨燃煤锅炉实施。工程完工后锅炉烟气中的氮氧化物、烟尘和二氧化硫、有机挥发物等物质的排放达到国家《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223~2011)和《河南省“蓝天工程”行动计划》(2013~2017)要求。

有组织 排放:处理技术日臻成熟

据介绍,化工企业VOCs排放的形式有两种:

一种是有组织的排放即污染物经过排放系统有规律的排放,这部分废气只要正确合理地选择处理的技术和方法,一般比较容易处理达标;

另一种是无组织的排放,指不经过排气系统的排放,这部分气体的排放量不是很大,但日积月累对环境危害却不容忽视,泄漏不仅造成物料的损失、环境的污染,还可能导致巨大的伤亡破坏事故。

对于有组织排放VOCs,一般处理流程是先进性废气收集,然后含尘气体经过除尘器再进入废气处理装置,达标后进行排放。总体而言,按照处理的方法,有机废气处理的方法主要有两类:一类是回收法,另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术,这类技术是通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOCs的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术,这类技术主要是通过化学或生化反应,用热、催化剂和微生物将有机物转变成为二氧化碳和水。

据业内专家介绍,针对化工企业对于有毒、有害、不须回收的 VOCs,热氧化法是一种较彻底的处理方法。热氧化通过燃烧来消除有机物的,其操作温度高达700~1000℃。不过,这样就不可避免地需要较高的燃料费用,为降低燃料费用,需要回收离开氧化器的排放气中的热量,通常采用蓄热式热氧化(简称RTO)回收热量。其主要原理是有机废气和净化后的排放气交替循环,通过多次不断地改变流向,来最大限度地捕获热量,热回收率可高达95%,VOCs的消除率可达99%。

催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOCs的,它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,通常为250~500℃。

蓄热催化燃烧(简称为RCO)是一种新的催化技术。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温操作及能量有效性的优点,将催化剂置于蓄热材料的顶部,来使净化达到最优,其热回收率高达95%~98%。

专家表示,现在一些国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理,很多RTO设备已开始转变成RCO,这样可以削减操作费用达33%~75%,并增加排放气流量达20%~40%。

记者了解到,日臻成熟的VOCs治理技术,推动很多行业的绿色发展。比如橡胶工业有机废气治理喷淋氧化技术,就在一定程度上解决了橡胶企业臭味有机废气问题,目前该技术已被杭州中策、厦门正新、山东八一轮胎等企业应用,取得了良好效果。

据中国橡胶工业协会名誉理事长许春华介绍,橡胶企业炼胶或硫化车间产生的臭味有机废气主要含有甲基苯、甲醛、硫化物、氨类、二氧化硫、甲硫醇矿等,严重影响健康,造成环境污染。针对这类废气首先采用喷淋吸收,经除尘处理后的废气收集到废气处理一体机中,采用特殊处理液进行逆向喷淋,去除酸性气体,烟气中剩余的有机物;然后是氧化分解,通过强氧化剂的氧化作用,使废气中剩余的有机碳氢化合物分解为无害的二氧化碳和水,从而使废气得到净化。这一技术中,喷淋净化装置系统全部实现自动控制,实现喷淋液更新和废水排放,废水经水处理循环再生,整个系统包括管路控制电动和气动阀门、相应的流量监测仪表等,实现自动化管理,废气去除率可达85%以上。

针对目前各种门类的VOCs处理方法,业内专家表示,在进行有机废气处理时,一定要根据企业自身实际情况进行选择实用的有机废气处理方法。如果在废气处理的同时要对其进行回收,更要谨慎选择所需的处理技术。

在企业看来,目前技术较为成熟,但是困扰企业的主要还是成本问题。一家杭州精细化工企业技术人员告诉记者,目前很多企业对于有机废水的治理已经基本完成,但是对于VOCs治理仍处于起步阶段,一方面是选择适合自己的技术,另外还要尽可能控制成本。有些技术尽管处理效果非常好,但是设备投资和运营费用相应较高,如何在中间取得平衡仍是企业解决VOCs排放难题的主要因素。

 “ 无组织 排放:仍待系统管理

为什么很多化工企业对废气进行了有效处理,但是工厂里还是经常能闻到异味?业内人士告诉记者,这与在生产过程中无组织排放的VOCs有很大关系。

据专业人士介绍,化工企业无组织废气泄漏大部分来源于动密封点和静密封点的管道阀门阀芯、管件接头、仪表等松动、老化,以及原先安装设备时本身不密封性等因素。有异味说明生产运行系统可能存在物料泄漏,这不仅影响经济效益,对安全生产、员工身心健康也是一种威胁,甚至影响周边环境。

目前,发达国家现在一般采用美国国家环保局(EPA)建立的泄漏检测与修复程序(LDAR)来控制VOCs的无组织排放。该技术是在化工企业中,对生产全过程原料进行控制的系统工程,通过对化工企业各类反应釜、原料输送管道、阀门等易产生挥发性有机物泄漏之处,采用定性和定量监测设备进行监测,并对超过一定浓度的泄漏处进行修复。

海湾环境科技(北京)股份有限公司是国内介入LDAR技术较早的公司之一。该公司泄漏(LDAR)管理信息系统入选了石油和化工行业环境保护与清洁生产重点支撑技术(设备)。该公司高级工程师万晓博士告诉记者,LDAR技术最早在美国出现。出于环保压力,美国环保部门需要核定VOCs的减排量,但是无组织减排量很难核定,因为一个工厂里需要检测几万个点甚至十几万个点,每个点泄漏量是多少,很难确定。为了解决这一难题,最后设计出了这样一套工作程序,要求按照预定好的计划方案,每个季度来对需要管控的组件做系统的排查,形成档案,在这个过程中需要检测泄漏的浓度,最后再把检测出来的数据通过复杂的环境模型最终转化成为排放量。

“从传统意义上来讲,企业站在安全生产、节能降耗的角度上,也会进行排查检测,如果发现泄漏点赶紧修好,有的企业还会把泄漏和修复的情况进行记录,这样的工作与LDAR很接近,但其实并不是一回事。”万晓说,很多企业对该技术的认识还存在很大误区。

万晓表示,LDAR技术与传统的检漏堵漏的区别之处在于,并不仅仅测出哪里出现了泄漏,而是能够根据检测出的浓度,通过一个套复杂的模型计算出泄漏量,从而使企业掌握无组织排放VOCs的总量。

“这个工作会非常复杂,美国的标准是一年要测4次,从而形成报告来核定排放量。计算模型在美国是被写入法律的。随着中国标准的严格,今后可能也会将官方认可的转换计算模型写入标准。将来VOCs排放可能会根据排放量收费,企业今后上新项目可能要有总量指标。如果出台标准,那么搞清楚自己工厂无组织排放VOCs总量,将会成为每个化工企业必需要做的一项工作。”万晓说。

据记者了解,目前,石化行业一些比较先进的企业对LDAR认知度较高,大多数企业对此认识并不是特别深刻,但随着环保标准日趋严格,这一工作可能会成为企业未来必选项。

万晓告诉记者,应用LDAR技术需要硬件检测设备,需要专业人员,更重要的是需要数据平台来支持,工作很复杂,企业可以借助环保公司来完成这项工作。

“像我们公司在这方面结合国外先进经验根据国内管理经验,开发了一套针对中国企业的LDAR管控管理软件或者说数据库平台,将来在企业实施过程中,可以选择采用我们的软件平台来管理这件事。我们的软件在后台实现与国家相关法规的契合,也就是说客户只要按照软件界面上的指示步骤做,软件就会自动生成报告,同时一定是合法合规的,这样就大大减小了企业的管理工作量。”万晓说。

据记者了解,目前国内一些地方已经开始在石化企业推广LDAR技术,并取得了显著效果。广东省组织编制了《广东省泄漏检测与维修制度(LDAR)实施的技术要求》,分地区分行业逐步推进泄漏检测制度的实施。去年6月,广州石化LDAR技术示范项目通过验收。作为广东省首批LDAR项目试点的3家示范单位之一,广州石化LDAR项目从2013年10月17日启动建设,完成了乙烯裂解和蜡油催化两套示范装置LDAR技术应用工作,并已自主开展芳烃等7套装置第二阶段LDAR技术应用推广工作,计划2015年底前所有装置完成LDAR技术的应用。

据介绍,广州石化两套示范装置的LDAR项目,将筛选出的23803个VOCs密封点纳入项目管控,建立了一套LDAR系统操作程序,实现了查漏、修复、复测、数据评估设备泄漏闭环管理。LDAR示范项目实施后,两套装置的泄漏率大幅下降,乙烯裂解泄漏率从0.42%下降到0.06%,蜡催催化装置泄漏率从0.43%下降到0.08%,两套试点装置VOCs年减排量约24吨,减排效果明显。

宁波石化区也于近两年开展推广LDAR技术工作,试点企业应用该技术的结果显示,该技术即时修复率高,无组织废气排放现象明显减少。同时,该技术还切实提高了园区和企业安全环保长效管理的针对性和有效性。检测公司发现泄漏点后,企业在第一时间对阀门等生产配件进行更换、维修或加固等,从而消除了重大安全隐患,改善了作业场所环境,同时也减少了物料损失,提高了企业的经济效益。

国外引进的便携式VOCs检测仪

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