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某化学工业园区重点行业企业VOCs污染问题初探

文章来源:/News/qiyedongtai/71.html人气:0发表时间:2017-9-20 15:14:22

针对某化工园区重点行业企业挥发性有机物(VOCs)污染问题,通过对其中50家企业的原料、设备、数据调查以及现场考察,总结其VOCs的使用种类与数量、治理设备与排放情况.对一些典型VOCs排放企业分析,提出针对性减污措施。根据化工园区VOCs特点与危害性,提出管理、控制、治理等方面的建议。

随着工业的发展,近年来各大城市大气污染问题日趋严峻,尤其是空气中各类挥发性有机物(VOCs),引起社会各界广泛关注。VOCs具有挥发性,储存、运送、混合、搅拌、清洗、涂装、干燥及其他处理工序均可能造成VOCs的排放,种类繁多,涉及烷烃、烯烃、炔烃、醇、醛、酮、羧酸、酚、醚、酯等。

尽管大气中VOCs的浓度相对于其他化学组分较低,但这些痕量有机物在大气中的化学反应会显著改变大气化学和物理性质,继而影响空气质量。大气VOCs—NOx一O3,反应体系中,VOCs可与羟基自由基(・OH)等引发氧化反应,产生过氧烷基、HO2等自由基中间体,促使一氧化氮(NO)向二氧化氮(NO2)转变,最终光解形成臭氧。同时,生成氧化性较强的二次有机物,如过氧乙酰硝酸酯(PAN)、有机硝酸盐等。由于其蒸气压较低,可通过成核作用、凝结、气粒分配等过程形成而二次有机气溶胶(SOA),而SOA是PM2.5的重要来源之一。因此,城市地区高浓度臭氧和细颗粒物的形成大多与VOCs的光化学反应过程有关。

VOCs的大量排放不仅造成环境污染,还严重影响人体健康。历史上发生的洛杉矶光化学烟雾事件、伦敦烟雾事件都与大量排放的VOCs有关。VOCs中很多是有毒物质,如甲苯、二甲苯、甲醛和丙酮等。有些有机物易燃易爆,稍不注意就会有严重的恶性事故发生,造成生命财产损失。有机物的挥发还造成物料损失资源浪费,无形中加大生产成本,阻碍经济发展。研究VOCs污染治理,对环境保护有重要意义。

1受调查企业VOCs主要来源

为了解化工园区VOCs排放与治理情况,调查了江苏某化学工业园区内部分重点行业企业。调查的50家企业包括化工类、塑料制品业、农药制造业和仓储业等4大行业,排放的废气种类包括VOCs、粉尘和恶臭。调查发现,化工企业排放的废气主要为VOCs,种类繁多,成分复杂,从非极性的烷烃到极性的醛、酮、醇等。塑料制品业产生的废气主要来自物料加热、熔融分解产生的VOCs,在切割、粉碎阶段还会产生碎屑粉尘。农药制造业产生的废气主要为粉尘与VOCs。仓储业则多因设施未密封造成VOCs的逸散。除此之外,某些企业内的污水处理设施散发的VOCs也成为园区内VOCs排放的来源之一。

2受调查企业VOCs使用及排放现状

根据调查数据统计,园区内被调查的50家企业中有23家企业的VOCs使用量可以获得,企业VOCs排放的处理设施为火炬燃烧、洗涤吸附塔、活性炭吸附、热氧化炉、负压回收、膜分离、冷凝回收、酸洗、碱洗等共41套,处理效率均在75%以上。具体数据如表1所示。


由表1可见,这23家企业对各类有机物的年使用量达114万t,除进入产品外,还有部分在储存、转运、生产等过程排放。23家企业年废气产生量为61.4t,占VOCs投入量的0.0054%。根据计算,这23家企业在处理设施正常运转的情况下,年VOCs有组织排放量约为10.7t。如再考虑有些装置不能正常运行,及无法估算的VOCs无组织排放,则污染问题更大。

因此,有必要对上述受调查企业的VOCs可能来源与处理情况作详细分析。

2.1化工企业产生的VOCs及处理现状

上述调查的50家企业中有43家属于化工企业,占比86%。这43家化工企业产品涉及范围广,各种有机物的使用量巨大,产生的VOCs种类一60一也更为繁杂,主要来源分为2部分:一是企业的生产加工;二是物料的装卸与储存。各企业针对自身排放污染的特点选用了不同的处理方式,企业产生的VOCs及采用的处理方式见表2。


43家化工企业共有85套不同处理设施,包括油气回收、废气收集、水洗、除尘装置等,处理设施的效率均在75%以上,其中只有2家效率在90%以上。据测算,在采用VOCs处理设施前,43家化工企业年产生VOCs58.3t,各处理装置运行后,每年可减排VOCs43.8t。因此,即使在所有VOCs处理装置都正常运转情况下,仍有14.5tVOCs排人大气。

物料的装卸和储存会产生大量有机废气。调查的有储存设备的2l家企业均采用罐装形式,并配有固定顶或内浮顶以及氮封装置。部分企业在罐顶配有气相平衡总管、液相管、安全阀、淋水系统等,在安全阀前侧装有阀门和管道,泄压排气和事故情况下安全阀排放气将会通过管道送往处理系统。只有少数几家企业还存在使用桶装原料的情况,造成了一定量的有机物无组织排放。

为防止在卸料过程中造成有机物挥发,运输物料的卡车或槽车也有所改进,如设有气相平衡管,使用先进的装卸技术等。以某企业的醋酸乙烯装卸为例,槽车装卸时通过金属软管,用泵抽取槽罐车内的物料进入醋酸乙烯储罐,设有气相平衡管平衡输送压力。装卸结束后,液位开关自动报警,关闭泵和阀门,氮气吹扫残留物料,减少无组织排放,呼吸罐废气通过管道连接火炬系统燃烧处理。计算表明,该装卸过程几乎没有物料损失,现场调查也没有明显气味。

然而,有些企业对VOCs的排放重视不够。现场调查发现,少数化工企业无组织排放严重。在对某企业整个生产流程共20个单元密闭检测后,发现共有102处泄漏点,约占检测点总数的1%,泄漏点的物料质量浓度都在115mg/L~1750mg/L之间,造成VOCs无组织排放,降低了废气处理设施的效率。

2.2仓储业产生的VOCs及处理现状

在调查的50家企业中有4家企业属仓储业,涉及的物料有石油液化化工原料、甲醇、醋酸、醋酸乙烯酯等,VOCs排放主要来于物料的储存与运输。据测算,这4家企业每年共产生9.34t废气。

为防止物料挥发,4家企业都在物料储罐设置呼吸阀并加以氮封,有部分储罐的呼吸器设置了活性炭吸附和水封处理。呼吸阀产生的呼吸气通过引风机送往活性炭吸附催化燃烧装置处理。在物料的输送方面设置膨胀管,使得装车装船管道中的残余物料可通过膨胀管回到储罐中。同时设置气相平衡管一体式的鹤管,密闭装卸。装运过程基本都在密闭条件下进行,且配备有扫线系统,将装卸管道中的残余物料吹扫至储罐中。在废气处理方面有2家企业建有压缩冷凝/膜/吸附三效重叠废气处理工艺,1家采用活性炭吸附/催化燃烧装置,还有1家采用水洗/活性炭吸附工艺。

在一系列的有效措施处理后,4家企业年VOCs减排量为6.91t,仍有2.43t的废气排人大气造成污染。而且,现场调查后发现有些设备仍有需要改进之处,例如部分呼吸气直排、部分装卸车采用上装鹤管等。

2.3其他行业VOCs排放情况

调查企业中有2家企业属于农药制造业。企业1主要从事液剂、粉剂农药和化肥的生产,每年生产3000t各种农药。企业2主要从事乳油、粉剂和水剂的生产,每年生产1950t高效低毒农药。该企业所使用的物料基本为高沸点农药,不易挥发,有机污染物产生量少,然而现场调查后发现在混合静置阶段仍有少量无组织废气产生。数据显示这2家企业每年废气产生量为2t。经过企业的处理装置处理后,年减排量1.5t。

调查企业中有1家企业属于塑料制造业。企业年消耗高密度聚乙烯3000t、色母粒30t,每年生产910万只不同规格的塑料桶,VOCs污染主要产生于物料加热熔融的分解。现场调查发现,企业未收集吹塑机和注塑机物料加热过程产生的VOCs,造成VOCs无组织排放。

3结语

为减少VOCs的产生,建议应从以下几点入手:

(1)重点行业企业应充分认识VOCs排放危害,把降低VOCs排放作为己任。根据企业自身特点,落实消除VOCs排放措施,并确保VOCs处理设施正常运转。

(2)从原料的储存、转移到企业的生产加工各环节,采取措施统一收集、集中处理,减少无组织废气的排放。落实省市有关石化化工企业VOCs污染的整治方案与防治措施,泄漏严重的企业要实施LDAR(泄漏检测与修复)技术。

(3)针对不同企业排放的VOCs成分采用合适的处理技术,回收利用可用成分,以求达到最佳处理效果。在有条件时,尽量采用尾气燃烧炉,将有害物质转化为无害物质。园区可以考虑将相邻的化工企业的排放气体通过管道输送集中,形成规模后由燃烧炉燃烧。

(4)企业应安排有关机构和专门人员负责VOCs污染控制的相关工作。完善各处理设施运行台账记录,客观记录运行情况。定期对VOCs输送的管道与装置进行检查,发现问题立即解决。对一些易燃易爆或毒性大易挥发的物质的储存、生产场所应安装在线监测报警系统,避免恶性事故的发生。

原标题:某化学工业园区重点行业企业VOCs污染问题初探


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