VOCs防控：讓化工廠與異味說再見
財政部、國家稅務總局發布的《關于對電池、涂料征收消費稅的通知》指出，自2月1日起對涂料征收消費稅，在生產、委托加工和進口環節征收，適用稅率均為4%，但對施工狀態下揮發性有機物(VOCs)含量低于(含)420克/升的涂料免征消費稅。顯然，VOCs防治已經成為控制大氣污染的方向之一。的確，對于石化企業來說，VOCs是異味的重要來源之一，如何根治化工廠里的異味成為了困擾很多企業管理者的一塊心病。那么，目前國家對于控制VOCs排放有哪些規劃標準?VOCs究竟該如何治理?對此，記者進行了采訪梳理。
VOCs排放標準：我國尚未形成體系
VOCs在各國定義略有不同，美國把參與大氣光學反應的有機化合物定義為VOCs，而歐盟則定義為在一定的溫度和壓力下易揮發性有機化合物，更多考量對人體損害的程度。
環保部污染防治司大氣處朱焰爐博士表示，目前，國內VOCs定義還沒有完全地明確，大家通常的說法是指常溫常壓下易揮發有機化學物質。VOCs排放不同于二氧化硫和氮氧化物，其排放源分散，廣泛存在于石化、汽車噴涂、印刷等領域。而在石油和化工行業，揮發性有機物排放涉及的產業也比較多，如油氣、涂料、有機化學品等。
環保部污染防治司的工作人員告訴記者，揮發性有機物VOCs的環境危害不可小視，VOCs除了產生臭氧污染外，形成二次有機溶膠，已經成為光化學煙霧的決定性前體物。
此外，VOCs是形成PM2.5的重要物質。朱焰爐表示，美國的研究VOCs對PM2.5的貢獻是在10%～41%。國內VOCS污染防治的工作整體的基礎非常薄弱，現在還沒法明確出來VOCs對PM2.5的貢獻率確切的數字是多少，但有一點是可以確定，VOCs是形成PM2.5的重要來源，而且據估算，我國VOCs排放量應該2000萬到3000萬噸。因此，為了改善環境質量，控制VOCs的排放已經是勢在必行的工作。
記者了解到，美國和歐洲等發達國家對VOCs極其重視，甚至對于超市中銷售的日常消費產品，都有專門機構檢測其VOCs是否超標。由于VOCs排放源分散，很多國家在控制VOCs時，采取的是VOCs產品控制制度，即含VOCs多的產品，稅收就高。對于企業而言，則實施詳實的排放許可制度，例如美國有一個化工廠，單VOCs的排放許可就多達150多項。從國際經驗來看，VOCs防控在美國、歐盟還有日本都是在很短時間內，實現了非常大的減排量。具體來說是15年到20年，減排量達到了40%。
在VOCs控制方面，我國較歐美國家相對滯后。據中國環境監測總站工作人員介紹，我國目前尚未形成揮發性有機物排放標準體系，底數也不清。揮發性有機物種類多、范圍廣，目前排放的監測基礎還比較薄弱，要建立其污染防治體系是一個龐大的系統工程。
據了解，目前除《室內裝飾裝修材料有害物質限量》等相關標準涉及涂料、膠黏劑等產品的揮發性有機物限量外，石油和化工行業的生產、儲運等環節基本都沒有揮發性有機物排放的國家強制性標準。
不過，最近幾年，隨著國內環保形勢日益嚴峻，VOCs污染防控得到政府部門高度重視，各項工作不斷推進，相關規劃逐步出臺。
2012年，國務院批復實施《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》，這是我國第一部綜合性大氣污染防治規劃。在這個規劃里面，首次明確提出，要將揮發性有機物確定為重點防治污染物之一。
《規劃》明確提出，“十二五”期間完善重點行業揮發性有機物(VOCs)的排放控制要求和污染防治體系，石化、有機化工等行業均被列為重點控制行業。要制定典型行業的VOCs排放標準，制定完善VOCs測定方法標準、檢測技術規范及監測儀器標準等。要大力削減石化行業VOCs排放，其中包括全面推行泄漏檢測與修復(以下簡稱LDAR)技術，建立工業廢氣綜合利用系統，或采用焚燒、吸收、吸附、冷凝等方式處理等。
2013年，國務院有關部門研制出臺了《大氣污染防治計劃》，從深化污染治理，調整產業結構，優化品牌結構，加強區域協作，應對霧霾天氣等等十個方面提出重點防治措施，這就是業內所稱的“大氣十條”，是近一段時間內全國大氣污染防治綱領性的文件。
大氣十條明確提出，推進揮發性有機物污染治理，其中要在石化、有機化工等重點行業實施揮發性有機物綜合整治;在石化行業開展LDAR技術改造。
為了貫徹落實大氣十條，環保部針對產業結構調整、環境經濟政策以及落實各方責任等方面提出22條配套措施，其中有一項涉及到VOCs污染治理方面，包括要出臺VOCs排污收費，要加強重點行業的排放標準，以及要實施重點行業的污染整治等等工作任務在里面。
記者從環保部污染防治司大氣處了解到，完善VOCs防治法律法規，出臺重點行業VOCs排放標準，完善VOCs監測方法，制定VOCs排污費征收管理辦法和實施重點行業VOCs綜合整治等工作都是近期VOCs污染防治的主要工作。
有消息稱，環保部目前正在制定12個行業的VOCs排放標準，預計未來2～3年VOCs排放標準體系建立將全部形成。
業內人士表示，目前國內已經在快速的、大量的更新VOCS防治相關政策。比如，北京開始研究制定VOCs的排污費征收辦法，計劃增收的揮發性有機物排污費主要針對排放量較大、減排對空氣質量改善影響較明顯以及征收后對民生影響不大的工業行業，包括煉油、化工制造、等。中石油和中石化正在進行相關試點，對生產領域的VOCs泄漏進行控制。未來VOCs的控制和治理，涉及到很多清潔生產技術，這將會成為未來環保產業發展的重要方向。
日前，河南油田投資2000余萬元的鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵改造工程已全面竣工，并投入使用。該工程是在我國首臺用于稠油熱采注汽的大型75噸燃煤鍋爐實施。工程完工后鍋爐煙氣中的氮氧化物、煙塵和二氧化硫、有機揮發物等物質的排放達到國家《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223～2011)和《河南省“藍天工程”行動計劃》(2013～2017)要求。
“有組織”排放：處理技術日臻成熟
據介紹，化工企業VOCs排放的形式有兩種：一種是有組織的排放即污染物經過排放系統有規律的排放，這部分廢氣只要正確合理地選擇處理的技術和方法，一般比較容易處理達標;另一種是無組織的排放，指不經過排氣系統的排放，這部分氣體的排放量不是很大，但日積月累對環境危害卻不容忽視，泄漏不僅造成物料的損失、環境的污染，還可能導致巨大的傷亡破壞事故。
對于有組織排放VOCs，一般處理流程是先進性廢氣收集，然后含塵氣體經過除塵器再進入廢氣處理裝置，達標后進行排放。總體而言，按照處理的方法，有機廢氣處理的方法主要有兩類：一類是回收法，另一類是消除法。回收法主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術，這類技術是通過物理方法，用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離VOCs的。消除法有熱氧化、催化燃燒、生物氧化及集成技術，這類技術主要是通過化學或生化反應，用熱、催化劑和微生物將有機物轉變成為二氧化碳和水。
據業內專家介紹，針對化工企業對于有毒、有害、不須回收的VOCs，熱氧化法是一種較徹底的處理方法。熱氧化通過燃燒來消除有機物的，其操作溫度高達700～1000℃。不過，這樣就不可避免地需要較高的燃料費用，為降低燃料費用，需要回收離開氧化器的排放氣中的熱量，通常采用蓄熱式熱氧化(簡稱RTO)回收熱量。其主要原理是有機廢氣和凈化后的排放氣交替循環，通過多次不斷地改變流向，來最大限度地捕獲熱量，熱回收率可高達95%，VOCs的消除率可達99%。
催化燃燒是一種類似熱氧化的方式來處理VOCs的，它凈化有機物是用鉑、鈀等貴金屬催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰，操作溫度較熱氧化低一半，通常為250～500℃。
蓄熱催化燃燒(簡稱為RCO)是一種新的催化技術。它具有RTO高效回收能量的特點和催化反應的低溫操作及能量有效性的優點，將催化劑置于蓄熱材料的頂部，來使凈化達到最優，其熱回收率高達95%~98%。
專家表示，現在一些國家已經開始使用RCO技術進行有機廢氣的消除處理，很多RTO設備已開始轉變成RCO，這樣可以削減操作費用達33%～75%，并增加排放氣流量達20%～40%。
記者了解到，日臻成熟的VOCs治理技術，推動很多行業的綠色發展。比如橡膠工業有機廢氣治理噴淋氧化技術，就在一定程度上解決了橡膠企業臭味有機廢氣問題，目前該技術已被杭州中策、廈門正新、山東八一輪胎等企業應用，取得了良好效果。
據中國橡膠工業協會名譽理事長許春華介紹，橡膠企業煉膠或硫化車間產生的臭味有機廢氣主要含有甲基苯、甲醛、硫化物、氨類、二氧化硫、甲硫醇礦等，嚴重影響健康，造成環境污染。針對這類廢氣首先采用噴淋吸收，經除塵處理后的廢氣收集到廢氣處理一體機中，采用特殊處理液進行逆向噴淋，去除酸性氣體，煙氣中剩余的有機物;然后是氧化分解，通過強氧化劑的氧化作用，使廢氣中剩余的有機碳氫化合物分解為無害的二氧化碳和水，從而使廢氣得到凈化。這一技術中，噴淋凈化裝置系統全部實現自動控制，實現噴淋液更新和廢水排放，廢水經水處理循環再生，整個系統包括管路控制電動和氣動閥門、相應的流量監測儀表等，實現自動化管理，廢氣去除率可達85%以上。
針對目前各種門類的VOCs處理方法，業內專家表示，在進行有機廢氣處理時，一定要根據企業自身實際情況進行選擇實用的有機廢氣處理方法。如果在廢氣處理的同時要對其進行回收，更要謹慎選擇所需的處理技術。
在企業看來，目前技術較為成熟，但是困擾企業的主要還是成本問題。一家杭州精細化工企業技術人員告訴記者，目前很多企業對于有機廢水的治理已經基本完成，但是對于VOCs治理仍處于起步階段，一方面是選擇適合自己的技術，另外還要盡可能控制成本。有些技術盡管處理效果非常好，但是設備投資和運營費用相應較高，如何在中間取得平衡仍是企業解決VOCs排放難題的主要因素。
“無組織”排放：仍待系統管理
為什么很多化工企業對廢氣進行了有效處理，但是工廠里還是經常能聞到異味?業內人士告訴記者，這與在生產過程中無組織排放的VOCs有很大關系。
據專業人士介紹，化工企業無組織廢氣泄漏大部分來源于動密封點和靜密封點的管道閥門閥芯、管件接頭、儀表等松動、老化，以及原先安裝設備時本身不密封性等因素。有異味說明生產運行系統可能存在物料泄漏，這不僅影響經濟效益，對安全生產、員工身心健康也是一種威脅，甚至影響周邊環境。
目前，發達國家現在一般采用美國國家環保局(EPA)建立的泄漏檢測與修復程序(LDAR)來控制VOCs的無組織排放。該技術是在化工企業中，對生產全過程原料進行控制的系統工程，通過對化工企業各類反應釜、原料輸送管道、閥門等易產生揮發性有機物泄漏之處，采用定性和定量監測設備進行監測，并對超過一定濃度的泄漏處進行修復。
海灣環境科技(北京)股份有限公司是國內介入LDAR技術較早的公司之一。該公司泄漏(LDAR)管理信息系統入選了石油和化工行業環境保護與清潔生產重點支撐技術(設備)。該公司高級工程師萬曉博士告訴記者，LDAR技術最早在美國出現。出于環保壓力，美國環保部門需要核定VOCs的減排量，但是無組織減排量很難核定，因為一個工廠里需要檢測幾萬個點甚至十幾萬個點，每個點泄漏量是多少，很難確定。為了解決這一難題，最后設計出了這樣一套工作程序，要求按照預定好的計劃方案，每個季度來對需要管控的組件做系統的排查，形成檔案，在這個過程中需要檢測泄漏的濃度，最后再把檢測出來的數據通過復雜的環境模型最終轉化成為排放量。
“從傳統意義上來講，企業站在安全生產、節能降耗的角度上，也會進行排查檢測，如果發現泄漏點趕緊修好，有的企業還會把泄漏和修復的情況進行記錄，這樣的工作與LDAR很接近，但其實并不是一回事。”萬曉說，很多企業對該技術的認識還存在很大誤區。
萬曉表示，LDAR技術與傳統的檢漏堵漏的區別之處在于，并不僅僅測出哪里出現了泄漏，而是能夠根據檢測出的濃度，通過一個套復雜的模型計算出泄漏量，從而使企業掌握無組織排放VOCs的總量。
“這個工作會非常復雜，美國的標準是一年要測4次，從而形成報告來核定排放量。計算模型在美國是被寫入法律的。隨著中國標準的嚴格，今后可能也會將官方認可的轉換計算模型寫入標準。將來VOCs排放可能會根據排放量收費，企業今后上新項目可能要有總量指標。如果出臺標準，那么搞清楚自己工廠無組織排放VOCs總量，將會成為每個化工企業必需要做的一項工作。”萬曉說。
據記者了解，目前，石化行業一些比較先進的企業對LDAR認知度較高，大多數企業對此認識并不是特別深刻，但隨著環保標準日趨嚴格，這一工作可能會成為企業未來必選項。
萬曉告訴記者，應用LDAR技術需要硬件檢測設備，需要專業人員，更重要的是需要數據平臺來支持，工作很復雜，企業可以借助環保公司來完成這項工作。
“像我們公司在這方面結合國外先進經驗根據國內管理經驗，開發了一套針對中國企業的LDAR管控管理軟件或者說數據庫平臺，將來在企業實施過程中，可以選擇采用我們的軟件平臺來管理這件事。我們的軟件在后臺實現與國家相關法規的契合，也就是說客戶只要按照軟件界面上的指示步驟做，軟件就會自動生成報告，同時一定是合法合規的，這樣就大大減小了企業的管理工作量。”萬曉說。
據記者了解，目前國內一些地方已經開始在石化企業推廣LDAR技術，并取得了顯著效果。廣東省組織編制了《廣東省泄漏檢測與維修制度(LDAR)實施的技術要求》，分地區分行業逐步推進泄漏檢測制度的實施。去年6月，廣州石化LDAR技術示范項目通過驗收。作為廣東省首批LDAR項目試點的3家示范單位之一，廣州石化LDAR項目從2013年10月17日啟動建設，完成了乙烯裂解和蠟油催化兩套示范裝置LDAR技術應用工作，并已自主開展芳烴等7套裝置第二階段LDAR技術應用推廣工作，計劃2015年底前所有裝置完成LDAR技術的應用。
據介紹，廣州石化兩套示范裝置的LDAR項目，將篩選出的23803個VOCs密封點納入項目管控，建立了一套LDAR系統操作程序，實現了查漏、修復、復測、數據評估設備泄漏閉環管理。LDAR示范項目實施后，兩套裝置的泄漏率大幅下降，乙烯裂解泄漏率從0.42%下降到0.06%，蠟催催化裝置泄漏率從0.43%下降到0.08%，兩套試點裝置VOCs年減排量約24噸，減排效果明顯。
寧波石化區也于近兩年開展推廣LDAR技術工作，試點企業應用該技術的結果顯示，該技術即時修復率高，無組織廢氣排放現象明顯減少。同時，該技術還切實提高了園區和企業安全環保長效管理的針對性和有效性。檢測公司發現泄漏點后，企業在第一時間對閥門等生產配件進行更換、維修或加固等，從而消除了重大安全隱患，改善了作業場所環境，同時也減少了物料損失，提高了企業的經濟效益。
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