董少軍

（福建省盛欽輝環(huán)保科技有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的定義，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指在常溫下，沸點(diǎn)為50～260℃的各種有機(jī)化合物。VOCs在陽光照射下，與大氣中的氮氧化合物、氧化劑等發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，危害人體健康和作物生長。VOCs是形成臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物。

1 近年來我國VOCs控制情況

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部近年來公布的全國環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，全國對(duì)環(huán)境空氣污染物控制均取得積極進(jìn)展，但是VOCs排放量對(duì)大氣環(huán)境影響仍舊明顯。“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出，加強(qiáng)PM2.5和O3協(xié)同控制，加大VOCs排放綜合整治力度，到2025年VOCs排放總量下降10%以上。

2 企業(yè)對(duì)VOCs的控制

對(duì)于涉及VOCs排放的化工企業(yè)而言，要做到含VOCs物料的全方位、全鏈條、全環(huán)節(jié)密閉管理，應(yīng)做到源頭削減、過程控制、末端處理。隨著我國不斷加強(qiáng)VOCs污染防治，印發(fā)了VOCs污染防治工作方案，出臺(tái)了各類排放標(biāo)準(zhǔn)，VOCs防治工作取得了一些進(jìn)展，企業(yè)的環(huán)保意識(shí)在逐漸增強(qiáng)，基本能達(dá)到末端處理的共識(shí)。但是，VOCs治理工作在源頭削減和過程控制方面依然薄弱。

3 某化工企業(yè)背景

福建某化工企業(yè)（簡稱A企業(yè)）位于規(guī)范的化工園區(qū)內(nèi)。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，最近敏感點(diǎn)在企業(yè)東側(cè)1.6 km處。A企業(yè)廠區(qū)年產(chǎn)300 t某基硅烷和100 t某基轉(zhuǎn)換料。A企業(yè)的全廠VOCs控制點(diǎn)如圖1所示。目前A企業(yè)所在園區(qū)配套建設(shè)一個(gè)1000 t/d的污水處理廠、兩個(gè)1500 m3的事故應(yīng)急池以及一個(gè)在建天然氣站（還需一年才能運(yùn)行）。

圖1 A企業(yè)的全廠VOCs控制點(diǎn)

3.1 原輔材料、燃料的選擇

3.1.1 原輔材料的選擇

在選擇兩種可替代的原輔材料時(shí)，根據(jù)原輔材料的化學(xué)品安全說明書（MSDS）中成分/組成信息：原輔材料a有機(jī)物成分主要為20%二甲苯、60%醋酸正丁酯、10%甲基異丁酮，原輔材料b有機(jī)物成分主要為羥基丙烯酸30%、二丙二醇單丁醚1%。A企業(yè)優(yōu)先選擇使用低VOCs含量的原輔材料b，從源頭減少VOCs的產(chǎn)生。

3.1.2 燃料的選擇

A企業(yè)燃料使用園區(qū)提供的天然氣能源。該企業(yè)在園區(qū)天然氣站運(yùn)行前，采用燃?xì)?、電等清潔能源，避免使用煤、重油等高污染能源?/p>

3.2 設(shè)備的選擇

A企業(yè)涉及的設(shè)備主要包括生產(chǎn)設(shè)備、循環(huán)冷卻系統(tǒng)設(shè)備、動(dòng)力真空設(shè)備以及其他機(jī)泵、管閥件等。

生產(chǎn)設(shè)備：選擇全密閉或者密閉性好的設(shè)備裝置。

循環(huán)冷卻系統(tǒng)設(shè)備：A企業(yè)有一套密閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和一套開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。其中，開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)每6個(gè)月對(duì)流經(jīng)換熱器進(jìn)口和出口循環(huán)冷卻水中的總有機(jī)碳（TOC）濃度進(jìn)行檢測，若出口濃度大于進(jìn)口濃度10%，則認(rèn)定發(fā)生了泄漏，需要進(jìn)行泄漏源修復(fù)與記錄。

動(dòng)力真空設(shè)備：A企業(yè)有5套真空設(shè)備，其中一套由于工藝原因需要選擇水環(huán)真空泵。水環(huán)真空泵的循環(huán)槽密閉，真空排氣、循環(huán)槽排氣均排至VOCs廢氣收集處理系統(tǒng)。

機(jī)泵、管閥件等：選用無泄漏或泄漏量小的機(jī)泵和管閥件。

3.3 生產(chǎn)工藝過程的控制

通過采用全密閉、連續(xù)化、自動(dòng)化等生產(chǎn)技術(shù)，減少工藝過程無組織排放。

3.3.1 投料過程

A企業(yè)涉及的VOCs原輔材料包括顆粒狀或粉末狀的固態(tài)原輔材料以及液態(tài)原輔材料。

（1）固態(tài)原輔材料。對(duì)于會(huì)揮發(fā)VOCs的顆粒狀或粉末狀原輔材料，采用自動(dòng)投料或者螺旋推進(jìn)的投料方式密閉投料。需要人工投料時(shí)，則采用萬向集氣罩將VOCs廢氣收集至廢氣處理系統(tǒng)。

（2）液態(tài)原輔材料。采用高位槽或計(jì)量泵投加有機(jī)溶劑，所置換的廢氣及放空口廢氣接入收集處理系統(tǒng)。應(yīng)盡量采用底部給料的進(jìn)料方式，若選擇頂部進(jìn)料則采用導(dǎo)管貼壁給料。進(jìn)料時(shí)，反應(yīng)釜、出料口等保持密閉，并配置蒸汽平衡管。

3.3.2 反應(yīng)過程

A企業(yè)生產(chǎn)工藝主要包括蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、水洗分離以及烘干。

（1）蒸餾裝置：蒸餾裝置排放的廢氣經(jīng)二級(jí)深冷裝置冷凝，可以將大部分的VOCs回收，不凝尾氣應(yīng)排至廢氣收集系統(tǒng)[1]。一級(jí)深冷可以冷凝回流80%的VOCs，二級(jí)深冷的回流率可以達(dá)到96%。

（2）反應(yīng)釜：反應(yīng)釜（常壓帶溫釜）配備水冷＋深冷回流裝置回收，可以減少反應(yīng)過程中VOCs物料的損耗，并將不凝性廢氣收集至VOCs廢氣處理系統(tǒng)[1]。一級(jí)水冷+一級(jí)深冷的回流率可以達(dá)到86%。

（3）水洗、分離裝置：由于無法使用密閉分離裝置，該工段采取密閉隔離措施，并將VOCs廢氣收集至處理系統(tǒng)。分離后的母液槽廢氣也一并收集至處理系統(tǒng)。水洗廢水自流入車間污水收集池后被泵入廠區(qū)污水站進(jìn)行處理。

（4）干燥裝置：以天然氣作為烘干熱源，烘干廢氣收集采用專門烘干車間+萬向集氣罩，烘干廢氣排至收集處理系統(tǒng)。

3.3.3 出料過程

產(chǎn)品或中間品采用自重力、泵、氮?dú)鈮喝朊荛]連接3種方式轉(zhuǎn)料，各計(jì)量罐和接收罐放空口密閉接入廢氣收集系統(tǒng)。

3.4 非正常工況的控制

設(shè)備及其管道在開停車、檢維修、清洗時(shí)，在退料階段將殘存物料退凈，并用密閉容器盛裝，退料過程廢氣排至收集處理系統(tǒng)；清洗及吹掃過程廢氣排至有機(jī)廢氣回收或處理裝置。

裝置檢維修過程選用適宜的清洗劑和吹掃介質(zhì)，清掃氣應(yīng)接入收集處理系統(tǒng)。在難以配備密閉罐、密閉排放管的情況下，采用移動(dòng)式設(shè)備處理檢修過程排放的廢氣。

生產(chǎn)設(shè)備在非正常工況下，安全閥排出的含VOCs的廢氣接入有機(jī)廢氣回收或處理裝置。

3.5 VOCs物料儲(chǔ)運(yùn)的控制

3.5.1 VOCs物料儲(chǔ)存

（1）倉庫在室內(nèi)，具有防雨、防曬和防滲功能。盛裝VOCs物料的容器或包裝袋在非取用狀態(tài)時(shí)應(yīng)加蓋，保持密閉。

（2）罐區(qū)廢氣：氮封+氣相平衡+密閉接入廢氣收集管。

3.5.2 VOCs物料轉(zhuǎn)移和輸送

倉庫的物料采用叉車運(yùn)輸至車間，并采取密閉吸入方式將物料泵入計(jì)量罐，罐區(qū)物料直接通過密閉管道泵入車間計(jì)量罐。

3.6 危廢暫存間的控制

危廢暫存間采取密封措施控制VOCs，并設(shè)有氣體收集系統(tǒng)，氣體排至廢氣處理系統(tǒng)經(jīng)處理后排放。對(duì)危廢暫存間實(shí)行進(jìn)出管理，工作人員進(jìn)入前30 min左右，按要求進(jìn)行置換；平時(shí)沒有工作人員時(shí)，運(yùn)行使用低風(fēng)量，并保持微負(fù)壓。

3.7 污水站的控制

對(duì)于污水站中惡臭的主要來源地，如曝氣池等，需加蓋后密閉接入廢氣收集管，高VOCs含量廢水（廢水液面上方100 mm處VOCs檢測濃度超過200 mg/m3，其中，重點(diǎn)區(qū)域超過100 mg/m3）的集輸、儲(chǔ)存和處理過程均密閉。

3.8 儲(chǔ)罐區(qū)的控制

儲(chǔ)罐小呼吸控制主要采用氮封裝置。氮封裝置可以將儲(chǔ)罐呼吸閥排放的氣體由VOCs轉(zhuǎn)換為氮?dú)?。根?jù)資料研究對(duì)比分析[2]，經(jīng)過氮封裝置后的儲(chǔ)罐內(nèi)的VOCs含量由7.25%～7.26%下降至0.15%～0.40%。

儲(chǔ)罐大呼吸控制采用氣相平衡系統(tǒng)。槽車有兩條管與儲(chǔ)罐鏈接，一條輸送物料，另一條為儲(chǔ)罐頂部與槽車聯(lián)通的管道。裝卸車VOCs與儲(chǔ)罐的大呼吸氣通過氣體聯(lián)通與平衡，實(shí)現(xiàn)VOCs溶劑的裝車逸散零排放閉環(huán)。

3.9 廠區(qū)的平面布局

A企業(yè)廠區(qū)將廢氣排氣筒以及污水處理站等布置于主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，即廠區(qū)西南角，合理的布局可以盡可能減小廠區(qū)對(duì)周邊敏感點(diǎn)的影響。

3.10 廢氣的收集

A企業(yè)生產(chǎn)工藝廢氣基本通過密閉管道、密閉工段、密閉車間方式收集，無法密閉的廢氣采取萬向集氣罩收集。設(shè)備的進(jìn)料口、出料口、檢修口、攪拌口和觀察孔等開口在不進(jìn)行操作時(shí)保持密閉；罐區(qū)采取“氣相平衡+氮封”措施后通過密閉管道收集廢氣；污水站曝氣池等加蓋后再收集廢氣；危廢間暫存保持微負(fù)壓密閉收集廢氣。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，密閉管道的廢氣收集率為95%，密閉空間正壓廢氣收集率為80%，外部集氣罩廢氣收集率為30%，密閉空間負(fù)壓廢氣收集率為90%。

3.11 企業(yè)管理

3.1 1.1泄漏檢測與修復(fù)

A企業(yè)按照《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822—2019）[3]對(duì)含有VOCs物料的設(shè)備與管線組件定期開展泄漏檢測與修復(fù)（LDAR）工作[4]。

LDAR工作監(jiān)測的設(shè)備包括儲(chǔ)罐類、泵類輸送設(shè)備、塔器類、生產(chǎn)設(shè)備和換熱設(shè)備等，監(jiān)測的原件包括閥門、泵、攪拌軸、法蘭連接件、管線泄壓設(shè)備等各動(dòng)靜密封點(diǎn)。A企業(yè)在一次檢測中發(fā)現(xiàn)，檢測點(diǎn)位共計(jì)3039個(gè)，泄漏點(diǎn)位共39個(gè)（其中法蘭連接件16個(gè)，泵2個(gè)，攪拌機(jī)封3個(gè)，閥門18個(gè)），泄漏率為1.28%。

針對(duì)泄漏點(diǎn)，A企業(yè)采取以下措施：法蘭連接件的修復(fù)采用緊固螺栓與更換墊片的方式，泵與攪拌機(jī)封的修復(fù)采用更換機(jī)封填料以及更換機(jī)封的方式，閥門的修復(fù)采用更換整個(gè)閥門的方式。對(duì)所有泄漏點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)后，減排率達(dá)到94.5%。

3.1 1.2 VOCs的管理臺(tái)賬記錄

A企業(yè)將VOCs環(huán)境管理納入日常生產(chǎn)管理體系，按照《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 石化工業(yè)》（HJ 853—2017）[5]的臺(tái)賬記錄要求建立VOCs的管理臺(tái)賬，如涉及VOCs的物料儲(chǔ)運(yùn)管理臺(tái)賬（建立含VOCs原輔材料記錄臺(tái)賬，記錄名稱、使用量、回收量、廢棄量、去向以及VOCs含量等信息），LDAR臺(tái)賬（泄漏檢測應(yīng)建立臺(tái)賬，記錄檢測時(shí)間、檢測儀器讀數(shù)、修復(fù)時(shí)間、采取的修復(fù)措施、修復(fù)后檢測儀器讀數(shù)等，臺(tái)賬保存期限不少于3年），設(shè)備運(yùn)行、開停工及檢維修臺(tái)賬，廢氣治理設(shè)施的維護(hù)記錄臺(tái)賬，罐區(qū)儲(chǔ)罐及其裝卸過程的記錄臺(tái)賬，污水站及危廢間運(yùn)行記錄臺(tái)賬等，以完善VOCs排放量核算的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

VOCs氣體對(duì)大氣環(huán)境及生物健康都有較大危害，而化工行業(yè)是VOCs排放的主要來源之一。對(duì)化工企業(yè)實(shí)行VOCs源頭控制和廠區(qū)全過程管理，從設(shè)備及原輔材料的選擇、工藝過程及儲(chǔ)運(yùn)過程的控制、非正常工況的控制、廠區(qū)各構(gòu)筑物的控制布局及管理過程等方面都應(yīng)該有明確的規(guī)定，尤其應(yīng)定期開展LDAR工作。要建立嚴(yán)格的巡回檢查、密封臺(tái)賬和信息反饋制度，通過定時(shí)、定點(diǎn)進(jìn)行巡回檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除泄漏點(diǎn)，積極創(chuàng)建綠色工廠。