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石油化工企業VOCs減排治理項目設計要點及管理政策

文檔作者：武登忠，馬書毅，劉少卿文檔來源：中國寰球工程公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月14日
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第 ５４ 卷 第 ５ 期２０１６ 年 １０ 月化肥設計Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ＤｅｓｉｇｎＯｃｔ. ２０１６專 題 綜 論石油化工企業 ＶＯＣｓ 減排治理項目設計要點及管理政策武登忠，馬書毅，劉少卿(中國寰球工程公司，北京 １０００１２)摘 要:隨著國內環境污染程度的逐步加劇，石油化工企業對 ＶＯＣｓ(揮發性有機物)加強治理，建設 ＶＯＣｓ 減排治理工程越來越多。 為做好該類項目的咨詢及工程設計，本文將目前可以采用的幾種回收技術作了介紹，并就工程設計過程中應考慮的問題進行了總結，希望結合各地管理政策的實施，逐步改善我們所生存的環境質量。關鍵詞:ＶＯＣｓ；設計；要點；政策ｄｏｉ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００４ - ８９０１. ２０１６. ０５. ００１中圖分類號: X７０１ 文獻標識碼: Ａ 文章編號: １００４ - ８９０１(２０１６)０５ - ０００１ - ０４Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｓ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｏｌｉｃｉｅｓ ｆｏｒ ＶＯＣｓ ＥｍｉｓｓｉｏｎＲｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓＷＵ Ｄｅｎｇ-ｚｈｏｎｇ，ＭＡ Ｓｈｕ-ｙｉ，ＬＩＵ Ｓｈａｏ-ｑｉｎｇ(Ｃｈｉｎａ Ｈｕａｎｑｉｕ Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ &amp;amp; Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒp. ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２ Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｖｅｒ-ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ， ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｈａｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ ｏｆ ＶＯＣｓ (ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ) ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ＶＯＣｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ. Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｕｃｈ ｐｒｏｊｅｃｔｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ. Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｉｔ ａｌｓｏ ｈｏｐｅｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｏｕｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｏｌｉｃｉｅｓ.Kｅｙｗｏｒｄｓ:ＶＯＣｓ； ｄｅｓｉｇｎ； ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ； ｐｏｌｉｃｙｄｏｉ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００４ - ８９０１. ２０１６. ０５. ００１當前，我國環境污染嚴重，各地均面臨極大的環境壓力。 而石油化工企業，包括化工、煤化工等企業均為 ＶＯＣｓ 的主要排污源。 而 ＶＯＣｓ 的排放又是加劇環境污染的主要因素，必須采取有效的措施加以回收利用，減少直接排放到大氣中的 ＶＯＣｓ，逐步改善各地環境質量。首先，ＶＯＣｓ(Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ)就是揮發性有機物的英文縮寫。 根據 ＧＢ３１５７０ 標準第３. １４ 條款，ＶＯＣｓ 被定義為“參與大氣光化學反應的有機化合物，或者根據規定的方法測量或核算確定 的 有 機 化 合 物” 。 而 天 津 市 地 方 標 準 中，ＶＯＣｓ 則被定義為“在 ２０ ℃ 條件下蒸氣壓大于或等于 １０ Ｐａ，或者特定適用條件下具有相應揮發性的全部有機化合物(不包括甲烷) ” 。 目前還沒有統一的 ＶＯＣｓ 定義[１]。ＶＯＣｓ 主要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴) 、含氧有機化合物( 醇、醚、醛、酮等) 、鹵代烴、含氮化合 物、含 硫 化 合 物 等，它 不 僅 是ＰＭ２. ５ 的前體物，也會通過光化學反應而導致臭氧產生。換句話說，揮發性有機物一方面會導致細粒子的產生，形成現在國內城市很普遍的灰霾；另一方面，揮發性有機物也會導致近地面臭氧濃度增高，使得光化學煙霧污染加重。 要想控制住灰霾和臭氧，必須先控制好揮發性有機物。其次，污染當量值表示了不同污染物或污染排放量之間的污染危害和處理費用的相對關系。作者簡介: 武登忠(１９６０ 年 - )，男，河北張家口人，１９８２ 年畢業于華南理工大學無機化工專業，教授級高級工程師，現主要從事石油化工工程設計咨詢等工作。·１·萬方數據就水污染來說，以污水中 １ ｋｇ 最主要污染物化學需氧量(ＣＯＤ) 為基準，對其他污染物的有害程度、生物體的毒性以及處理的費用等進行研究和測算，結果是排放 １ ｋｇ ＣＯＤ，４ ｋｇ ＳＳ，０. ５ ｇ 汞時所產生的污染危害和相應的處理費用基本相等，也就是污水中 ＣＯＤ 的污染當量值是 １ ｋｇ，ＳＳ 污染當量值是４ ｋｇ，汞污染當量值是 ０. ０００ ５ ｋｇ。 廢氣是以大氣中主要污染物煙塵、二氧化硫為基準，按照上述類似方法得出其他污染物的污染當量值。 污染當量概念主要在水污染收費和大氣污染收費中采用。某污染物的污染當量數 = 該污染物的排放量(ｋｇ) / 該污染物的污染當量值(ｋｇ)。二氧化硫、氮氧化物污染當量值為 ０. ９５ ｋｇ，由于ＶＯＣｓ 對環境損害程度與二氧化硫、氮氧化物等廢氣中主要污染物大體相當，所以其污染當量值同為０. ９５ ｋｇ。最后，由于環境污染壓力，必須進行 ＶＯＣｓ 的減排治理工作。 為獎優罰劣，鼓勵深度治理，并在多省(含直轄市)實行差別化收費政策。1 執行標準目前，在 ＶＯＣｓ 項目設計過程中執行的主要標準是《石油煉制工業污染物排放標準》 (ＧＢ３１５７０)、《石油化學工業污染物排放標準》 (ＧＢ３１５７１)，并且聯合執行成為主流。在相關行業具體污染物排放標準出臺前，煤化工、化工項目均應參照執行上述兩個標準。ＶＯＣｓ 密閉回收目標，應達到 ９５% 或 ９７% 以上的回收率(區分不同地區)，并滿足 ６４ 個有機特征污染物排放指標。2 VOCs 減排治理項目應考慮的幾個問題雖然，ＶＯＣｓ 回收工作開展較晚，但回收技術是比較成熟的，國內工程實踐也不少。 但如何劃分好ＶＯＣｓ 氣體收集系統、選擇合適的復合工藝技術還需要認真研究、探討。２. １ 新建還是技術改造項目由于新建生產裝置、儲運設施、裝卸設施等與現有企業的生產裝置、儲運設施、裝卸設施等的技術改造，在總圖布置、生產技術水平、公用工程配套條件等方面，存在較大差異，應結合具體項目，差別對待，才能因地制宜地設計出切合實際的 ＶＯＣｓ 減排治理項目。２. ２ ＶＯＣｓ 回收系統劃分主要根據所回收的物料性質、總圖布置遠近來劃分，合并設置可減少回收系統套數，達到減少投資，降低運行費用的目的。２. 3 ＶＯＣｓ 回收規模確定在確定 ＶＯＣｓ 回收規模時，應結合生產實際，在滿足安全和生產運行要求的前提下，做到盡可能縮小回收規模。 因為投資與設計規模是相關的。 儲運設施在靜止儲存和收發作業時，由于蒸發損耗產生 ＶＯＣｓ，據統計占 ＶＯＣｓ 排放總量的７% 左右，是石油化工企業的 ＶＯＣｓ 排放大戶[ ２ ]。生產原料進廠卸車以及產品出廠裝車的不均衡性和年用量及運輸條件的差異、上游生產裝置外排流量和溫度、同類儲罐之間的倒罐泵流量、當地氣候條件以及儲罐類型的不同，均可產生不同的回收能力需求。設計能力取有關罐組各儲罐的熱呼氣總量、倒罐的流量、來自裝置區的熱物料進料呼氣量三者中的最大值。 其中熱物料進料呼氣量計算方法根據 ＳＨ/ Ｔ３００７《石油化工儲運系統罐區設計規范》第 ５. １. ６ 條。２. ４ 回收工藝技術選擇目前，使用最多的回收工藝包括:吸附技術、吸收技術、冷凝技術、膜分離技術，以及上述技術的復合技術[３，４]。去除技術有:熱力氧化焚燒技術(ＴＯ)、催化氧化技術(ＣＯ)、蓄熱式氧化焚燒技術(ＲＴＯ)、蓄熱式催化氧化技術(ＲＣＯ)。具體選擇哪種技術最好，需要結合項目條件、資金寬裕程度、運行費用、公用工程條件統籌考慮。２. 5 吸收劑的選擇最好的吸收劑是本物料液體，如柴油吸收柴油罐 ＶＯＣｓ、汽油吸收汽油罐 ＶＯＣｓ 等。 減少系統物料種類，也是該考慮的因素之一。２. 6 吸附、膜材料的二次污染本來，建設 ＶＯＣｓ 項目的目的是減少污染排放。如果在選擇回收技術方面，又產生新的污染物，就得不償失。 并且應該考慮耗材的易得性，活性炭適用于多種回收系統，宜選用。２. 7 注意對現有設施的影響不論怎樣，建設 ＶＯＣｓ 減排治理系統，增加了現有設施的復雜性，改變了操作人員的操作習慣，對安全生產造成一定壓力。 因此，必須在設計中增加一些安全措施，避免發生安全事故。 如在收集系統總管上配置 １００% ×２ 可切換的雙安全閥、專用的呼吸閥、阻火器、止逆閥等等管件。 阻火器依據物料及混合物的ＭＥＳＧ 特性(最大試驗安全間隙)進行選型。應核算新增受力對儲罐剛度的影響，考慮新增管線對原管廊的負荷增加是否在原設計裕度內。·２· 化肥設計 ２０１６ 年第 ５４ 卷萬方數據２. ８ 氮氣氣封保護的選擇根據 ＧＢ ５０１６０《石油化工企業設計防火規范》，充氮保護的固定頂罐視同內浮頂罐。 通常可以不回收 ＶＯＣｓ 氣體，但有些特殊用戶也要求回收，更有特例對內浮頂罐也采用了氮封措施，并進行 ＶＯＣｓ回收，不能作為一般設計原則。２. ９ 回收系統的操作壓力由于大多數 ＶＯＣｓ 排放工況為微正壓工況，設備設計壓力一般為微負壓/ 微正壓，為安全起見，ＶＯＣｓ 收集管網及回收橇塊系統宜采取微負壓操作為好，同時也可減少 ＶＯＣｓ 泄漏，有利于回收操作。２. １０ ＶＯＣｓ 收集系統管道材料選擇參照 ＧＢ ５０７５９《油品裝載系統油氣回收設施設計規范》第 ３. ０. １０ 條款，管道宜采用碳鋼、合金鋼、不銹鋼無縫鋼管，鋼制閥門、管件壓力等級與所連管道一致。不建議采用非金屬管道，其耐久性、剛度等不足，例如玻璃鋼等。２. １１ ＵＰＳ 供電的必要性雖然，ＶＯＣｓ 回收系統遇停電工況，不會造成重大經濟損失和安全事故，但為了全廠生產設施的安全，建議對控制系統提供 ＵＰＳ 供電。２. １２ 移動式 ＶＯＣｓ 處理設施的必要性上述設計要點主要針對固定式 ＶＯＣｓ 減排治理設施的工程設計問題。 而某些 ＶＯＣｓ 排放場合，無法采取固定式或使用頻率較低的，就需要采用移動式 ＶＯＣｓ 處理設施。移動式 ＶＯＣｓ 處理設施主要應用于壓力罐區、常壓罐區清罐、現有固定式油氣回收系統故障、事故現場設備的快速修復、生產設備以及工藝管道清掃前加快置換、現有罐區沒有位置布置固定式回收設施等等工況。移動式 ＶＯＣｓ 處理設施已在美國石油化工企業廣泛應用，是早期 ＶＯＣｓ 回收的主要措施。 相信將來隨著管理越來越嚴格，在國內會得到廣泛采用。3 管理現狀在《關于揮發性有機物排污收費試點有關具體工作的通知》 環境保護部辦公廳函( 環辦環監函[２０１６]１１３ 號)中指出:根據《國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》 (國發〔２０１３〕３７ 號) 中“將揮發性有機物(ＶＯＣｓ)納入排污費征收范圍”的要求，財政部、發展改革委、環境保護部先后出臺了《關于印發〈揮發性有機物排污收費試點辦法〉的通知》(財稅〔２０１５〕７１ 號，以下簡稱 ７１ 號文件)和《關于制定石油化工及包裝印刷等試點行業揮發性有機物排污費征收標準等有關問題的通知》 (發改價格〔２０１５〕２１８５ 號)，決定自 ２０１５ 年 １０ 月 １ 日起，在石油化工、包裝印刷行業開展揮發性有機物排污收費試點工作。石油化工企業要按 ７１ 號文件附件 ２ 規定的核算周期(以年計)和計算辦法，向地方環境監察機構報送本通知所附的揮發性有機物排放信息申報表，申報揮發性有機物排放量和相關信息，并對申報材料的真實性、有效性、完整性負責。石油化工企業申報的各污染源項中涉及排放揮發性有機物的設備動靜密封點、生產裝置、儲罐、裝卸站臺、燃燒設備、工藝有組織廢氣排放源、火炬、揮發性有機物處理設施等數量，必須與核算期內其生產在用的數量相等；各污染源項揮發性有機物排放量及污染當量數之和與總排放量及總污染當量數相等。揮發性有機物排污收費試點征收管理系統，將采用云計算方式部署在環境保護部云平臺上，供石油化工和包裝印刷企業申報、地方環保部門征收排污費時使用。4 十一省市 VOCs 排污收費政策我國 ＶＯＣｓ 的污染防治工作起步較晚，與 ＶＯＣｓ的污染防治工作有關的政策法規和管理制度體系不健全，嚴重制約了 ＶＯＣｓ 污染治理產業的發展。近年來，隨著大氣污染形勢的加劇，國家越發重視對大氣環境的治理。 目前，已有十一省市開展ＶＯＣｓ 排污費征收工作(見表 １)，推行“容量有限、資源有價、使用有償”的理念。表 １ 十一省市 ＶＯＣｓ 排污收費標準省市 啟動時間收費標準(元) / 污染當量(ｋｇ)差別化收費政策 試點行業北京市 ２０１５. １０. １ ２０環?！邦I跑者”減半，低于排放限值 ５０% (含):１０%環保違法者加倍:４０%石油化工、汽車制造、電子、印刷、家具制造第 ５ 期 武登忠 等 石油化工企業 ＶＯＣｓ 減排治理項目設計要點及管理政策 ·３·萬方數據續表省市 啟動時間收費標準(元) / 污染當量(ｋｇ)差別化收費政策 試點行業上海市２０１５. １０. １２０１６. ７. １２０１７. １. １１０１５２０低于排放限值 ５０% (含):５０%對于未按方案要求完成廢氣治理的，或廢氣治理設施運行不正常，或 ＶＯＣｓ 超標排放等，按 ２ 倍計收排污費石油化工、船舶制造、汽車制造、包裝印刷、家具制造、電子等 １２ 個大類行業江蘇?。玻埃保? １. １２０１８. １. １３. ６４. ８低于排放限值 ５０% (含):５０%低于排放限值 ８０% (含):８０%其他超排加倍征收排污費石油化工及包裝印刷行業安徽省湖南省四川?。玻埃保? １０. １２０１６. ３. １２０１６. ３. １１. ２１. ２１. ２國家發展改革委、財政部、環境保護部《關于調整排污費征收標準等有關問題的通知》 ( 發改價格【 ２０１４ 】 ２００８號)文件規定執行石油化工及包裝印刷行業石油化工及包裝印刷行業石油化工及包裝印刷行業天津市 ２０１６. ５. １ １０對排放濃度值低于國家或地方規定的污染物排放限值５０% (含 ５０% )，減半征收。 高于排放限值，或者排放量高于排放總量的，加一倍征收；高于排放限值，排放量又高于排放總量的，加二倍征收；對屬于淘汰類生產工藝裝備或產品的，加一倍征收排氣筒ＶＯＣｓ 排放速率大于２. ５ ｋｇ / ｈ或排氣量大于 ６ 萬 ｍ３/ ｈ，必須配套建設 ＶＯＣｓ 在線檢測設備遼寧省 ２０１６. ４. １征收標準正在制定中遼寧省物價局、財政廳、環保廳于 ２０１６ 年 ４ 月 ２９ 日《轉發國家發改委財政部環境保護部關于制定石油化工及包裝印刷等試點行業 ＶＯＣｓ 排污費征收標準等有關問題的通知》(遼價發〔２０１６〕３９ 號)石油化工及包裝印刷行業浙江?。玻埃保? ７. １２０１８. １. １３. ６４. ８國家發展改革委、財政部、環境保護部《關于調整排污費征收標準等有關問題的通知》 ( 發改價格【 ２０１４ 】 ２００８號)文件規定執行石油化工及包裝印刷行業河北?。玻埃保? １. １２０１７. １. １２０２０. １. １２. ４４. ８６. ０國家發展改革委、財政部、環境保護部《關于調整排污費征收標準等有關問題的通知》 ( 發改價格【 ２０１４ 】 ２００８號)文件規定執行石油化工及包裝印刷行業廣東省 ２０１６. ３. １ ９. ０８５ ７ 順德排污權交易試點 ５ 年注:①排污權是指排污單位按照排污許可證許可的污染物排放指標，向環境直接或間接排放污染物的權利；②排污權交易是指交易主體對依法取得的排污指標進行交易的行為。ＶＯＣｓ 作為大氣污染的主要污染物，成了各地治理的重點，國家及地方 ＶＯＣｓ 排污收費標準的相繼出臺，可見國家將會花大力氣在 ＶＯＣｓ 的污染防治工作上。隨著《揮發性有機物排污收費試點辦法》 的實施和各地環保壓力的加劇，ＶＯＣｓ 排放標準不斷完善，排污收費制度也將會隨著污染源清單的不斷更新完善而涉及到更多的行業，ＶＯＣｓ 治理項目會越來越多。5 結語本文結合揮發性有機物 ＶＯＣｓ 減排治理項目在工程設計過程中需要考慮的幾個技術問題，并對回收技術進行了簡單介紹，對各省市排污收費情況進行了信息匯總，便于有關企業、工程公司以及管理機關在該類工程項目的前期規劃、工程設計、管理等各階段有所借鑒。 作為工程公司，為社會和業主提供高質量的工程設計服務是其應盡的義務。參考文獻:[１] 汪濤，竇秀冬. 目前我國與 ＶＯＣｓ 有關標準及政策要求. ２０１４ 年ＰＭ２. ５ 及霧霾污染控制專題研討會[Ｒ]. 廣州:中國環境保護產業協會環境影響評價行業分會，２０１４ 年.[２] 辛梓弘，等. 固定頂儲罐中 ＶＯＣｓ 的呼吸損耗估算[Ｊ]. 上海師范大學學報(自然科學版)，２００５，３４(６):７０ - ７５.[３] 曲茉莉. 大氣中 ＶＯＣｓ 的污染現狀及治理技術研究進展[ Ｊ]. 環境科學與管理，２０１２，３７(６):１０２ - １０４.[４] 黃維秋，鐘泰. 油氣回收技術分析與比較[ Ｊ]. 化學工程，２００５，３３(５):５３ - ５６.收稿日期: ２０１６-０５-２７·４· 化肥設計 ２０１６ 年第 ５４

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