泄漏檢測與修復在煉油企業(yè)的應用探討

朱 錕

(中國石化青島石油化工有限責任公司，山東青島 266043)

煉油企業(yè)排放的大氣污染物主要有SO、NOx和揮發(fā)性有機物，揮發(fā)性有機物中的苯、甲苯、二甲苯、硫醇、硫醚等是煉油企業(yè)主要異味污染物。因此，開展泄漏檢測與修復應用，摸清煉油企業(yè)設備動靜密封點泄漏現(xiàn)狀和排放情況，對減少揮發(fā)性有機物排放、有效改善煉油企業(yè)廠區(qū)及周邊的環(huán)境質(zhì)量意義重大。

本文分析了煉油企業(yè)揮發(fā)性有機物主要來源、危害及減排措施,介紹了某煉油企業(yè)開展泄漏檢測與修復的工作流程。通過對泄漏檢測與修復效果進行評估，給出相應的實踐建議。

1 煉油企業(yè)揮發(fā)性有機物

1.1 揮發(fā)性有機物主要來源

揮發(fā)性有機物(VOCs)是指參與大氣光化學反應的有機化合物，主要包括非甲烷烴類、含氧有機物、含硫有機物以及含氯有機物等有機化合物。煉油企業(yè)揮發(fā)性有機物排放主要來自有機液體儲存揮發(fā)損失、設備動靜密封點泄漏、工藝無組織排放等12類排放源。通過對某燃料型煉油企業(yè)生產(chǎn)工藝流程及揮發(fā)性有機物排放分布情況(表1)分析,該煉油企業(yè)93.58%的揮發(fā)性有機物為無組織排放，其中動靜密封點泄漏占排放總量的17.30%，是煉油企業(yè)揮發(fā)性有機物主要的排放源之一。

表1 某煉油企業(yè)揮發(fā)性有機物排放分布情況

1.2 揮發(fā)性有機物主要危害

揮發(fā)性有機物是大氣光化學反應的重要前體物，對空氣中臭氧層破壞以及霧霾的生成有一定的貢獻。揮發(fā)性有機物的大氣污染可分為臭氧污染、顆粒物污染、有害空氣污染物污染和臭味污染。

煉油企業(yè)生產(chǎn)裝置運行過程中，機泵、閥門、法蘭等設備動靜密封部位發(fā)生VOCs泄漏，既產(chǎn)生區(qū)域異味，影響員工身體健康，又造成安全隱患和物料損耗，影響企業(yè)安全運行和生產(chǎn)效益。同時，VOCs泄漏排放量大會影響企業(yè)周邊環(huán)境質(zhì)量，產(chǎn)生社會投訴，影響企地社區(qū)和諧。

1.3 揮發(fā)性有機物減排措施

按照清潔生產(chǎn)理念，揮發(fā)性有機物的減排主要從源頭削減、過程控制和末端治理3個方面，通過實施工藝改進、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廢水處理系統(tǒng)密閉性改造、泄漏檢測與修復、儲罐密封形式改造、油品裝卸方式改進等措施，從源頭減少VOCs的泄漏排放；對具有回收價值的工藝廢氣、儲罐呼吸氣和裝卸廢氣進行回收利用；對難以回收利用的廢氣按照相關(guān)要求處理，可大幅減少煉油企業(yè)VOCs排放，促進環(huán)境空氣質(zhì)量改善。

2 泄漏檢測與修復

泄漏檢測與修復(LDAR)是指對工業(yè)生產(chǎn)全過程物料泄漏進行控制的系統(tǒng)工程。通過固定或移動式檢測儀器，定量檢測或檢查生產(chǎn)裝置中閥門、法蘭等易產(chǎn)生VOCs泄漏的密封點，并在一定期限內(nèi)采取有效措施修復泄漏點，從而控制物料泄漏損失，減少對環(huán)境造成的污染。

常規(guī)泄漏檢測與修復主要用配備火焰離子檢測器(FID)的便攜式有機物泄漏檢測儀，按照檢測計劃以一定頻次對密封點進行檢測，對超過國家或地方法規(guī)中泄漏標準定義的泄漏點進行標識，同時在規(guī)定時間內(nèi)完成維修及復測，檢測及復測數(shù)據(jù)及時納入數(shù)據(jù)庫管理。

3 泄漏檢測與修復情況分析

3.1 泄漏檢測情況分析

根據(jù)設備與管線組件揮發(fā)性有機物泄漏控制要求，某煉油企業(yè)對泵、壓縮機、攪拌器、閥門、開口閥或開口管線、取樣連接系統(tǒng)等每3個月檢測一次；對法蘭及其他連接件、其他密封設備每6個月檢測一次。選取該煉油企業(yè)2018至2020年的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，共檢測密封點622 741個，發(fā)現(xiàn)超標泄漏點1 739個，泄漏率0.28%。泄漏檢測情況見表2、表3。

表3 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏檢測情況(按生產(chǎn)裝置類型)

從表2不同密封點類型的泄漏率及泄漏占比統(tǒng)計結(jié)果可以看出，攪拌器密封、絲扣連接、球閥、泵及開口管線是比較容易發(fā)生泄漏的密封部位。分析原因：密封組件尤其是機泵密封使用周期長、質(zhì)量可靠性差，日常保養(yǎng)、維護不到位，易造成密封失效；開口管線法蘭、螺紋連接等生銹造成螺栓不能把緊，墊片松動也易造成泄漏；設備檢修吹掃時打開的導淋閥或放空閥關(guān)閉不到位，采樣時未實施密閉采樣或采樣閥開關(guān)頻繁造成采樣口泄漏等。另外，閥門、法蘭、連接件雖然整體泄漏率不高，但泄漏占比較高，影響泄漏量的核算。

表2 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏檢測情況(按密封點類型)

期間，還對油品儲罐罐頂VOCs排放情況跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)部分輕質(zhì)油品儲罐罐頂VOCs檢測濃度超過2 000×10，最高超過100 000×10，罐頂VOCs濃度較高。分析原因：由于該部分儲罐建設年代較早，浮盤及密封形式(浮筒式浮盤和一次密封)不滿足高效密封形式要求；部分儲罐呼吸閥由于缺少有效維護，定壓失效；罐壁通氣孔密封不嚴，罐頂取樣孔未及時密閉等。

通過更換為全接液蜂巢浮盤和全接觸氣密性邊緣密封，更換或維修呼吸閥，加強日常環(huán)保監(jiān)管等措施，能夠有效降低罐頂VOCs揮發(fā)。特別是高效浮盤改造后，儲罐頂VOCs檢測濃度正常均值不超過2 000×10,大大減少了罐頂VOCs排放。

3.2 泄漏修復情況分析

通過統(tǒng)計該煉油企業(yè)3年來泄漏修復情況(圖1)，大部分超標泄漏密封點的維修可在裝置不停工條件下完成，泄漏修復率達到70%以上，修復手段一般包括簡單的緊固、增加堵帽、更換墊片、更換填料或密封等。

圖1 某煉油企業(yè)2018至2020年泄漏修復率

通過持續(xù)的泄漏檢測修復過程，對已有泄漏檢測結(jié)果和泄漏修復情況對比分析，可以比較特定介質(zhì)對于不同密封形式及材質(zhì)的滲透速率差異，從而篩選出與特定介質(zhì)較適合的密封形式、材質(zhì)甚至優(yōu)秀生產(chǎn)商，為設備選型提供技術(shù)參考。如氣體分餾裝置液態(tài)烴機泵原為單級密封形式，常規(guī)檢測結(jié)果泄漏多次超標(最高超過100 000×10)，更換密封后效果不理想。將密封形式改為串級密封后，有效解決了單級密封易泄漏超標問題，本質(zhì)上減少了設備動靜密封泄漏的產(chǎn)生。

4 泄漏檢測與修復成效評估

4.1 環(huán)境效益

某煉油企業(yè)2015年完成首輪泄漏檢測與修復后，2017年7月開始按照GB31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》設備與管線組件泄漏污染控制要求開展泄漏檢測與控制。對比2018至2020年企業(yè)邊界大氣第三方檢測檢測情況(圖2)，可以看出，自開展LDAR工作后，該企業(yè)邊界大氣中的VOCs濃度明顯降低，且趨于平穩(wěn)。說明企業(yè)開展LDAR工作，能夠從根本上改善企業(yè)周邊大氣環(huán)境質(zhì)量,減少異味投訴。

圖2 某煉油企業(yè)邊界大氣VOCs檢測情況

4.2 經(jīng)濟效益

根據(jù)《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》設備動靜密封點泄漏VOCs污染源排查方法中的相關(guān)方法，對該煉油企業(yè)2020年度泄漏點修復前后的排放速率進行核算。泄漏點經(jīng)修復后泄漏排放速率整體下降明顯(圖3)，修復后的平均減排比例達到52.13%。通過對泄漏點維修后的效果進行評估，泄漏點修復后的揮發(fā)性有機物減排12.92 kg/h,核算減排效果明顯，具有一定的經(jīng)濟效益。

圖3 某煉油企業(yè)泄漏修復前后排放速率對比

5 結(jié)論及建議

a) 從該煉油企業(yè)泄漏率統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，煉油企業(yè)密封、泵及開口管線是比較容易發(fā)生泄漏的密封部位；從泄漏排放量統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，泵、閥門和法蘭等密封點泄漏對揮發(fā)性有機物泄漏排放量核算的貢獻較大。

b) 通過漏點修復情況可以看出，大部分漏點都可以在不停工的情況下實現(xiàn)修復，泄漏減排效果明顯，具有一定的經(jīng)濟效益；實施泄漏檢測與修復，不僅能夠改善區(qū)域異味及周邊環(huán)境質(zhì)量，產(chǎn)生一定的社會效益，也能及時發(fā)現(xiàn)并消除泄漏隱患，實現(xiàn)設備安全、可靠、經(jīng)濟運行，減少因泄漏導致的生產(chǎn)安全事故。

c) 對于泄漏檢測與修復工作，可以采取成立專職化檢測小組負責泄漏檢測和廠區(qū)網(wǎng)格化檢測工作等措施，對重點裝置、重點區(qū)域增加檢測頻次，并根據(jù)工作結(jié)果實施績效考核，強化泄漏檢測與修復工作效果；同時可以將泄漏修復率及完成時效、惡臭異味控制有效率納入小指標競賽活動，在提高基層單位參與泄漏檢測與修復工作積極性的同時確保工作質(zhì)量。