中国石油独山子石化公司 VOCs管控项目实施方案
中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院
2015年12月
目 录
1 项目实施背景及预期目标 ............................................ 1 1.1 VOCs危害特性及来源 ................................................ 1 1.2 VOCs管控情况 ........................................................ 4 1.2.1 国外VOCs管控情况 ............................................... 4 1.2.2 我国VOCs管控情况 ............................................... 5 1.3 我国VOCs管控政策要求 ............................................ 6 1.4 本项目实施背景 ...................................................... 8 2 工程内容及工艺技术方案 ...........................................11 2.1 工程内容 .............................................................11 2.1.1 厂区VOCs排放源排查 ...........................................11 2.1.2 生产装置VOCs泄漏检测与维护 ................................11 2.1.3 实施范围 ...........................................................11 2.2 工艺技术选择 ........................................................14 2.2.1 全厂VOCs源清单建立 ...........................................15 2.2.2 厂区VOCs排放源排查 ...........................................15 2.2.3 生产装置VOCs泄漏检测与维护 ................................16 3 项目实施方案 .........................................................18 3.1 方案准备 .............................................................19 3.1.1 开工会 .............................................................19 3.1.2 资料收集 ...........................................................19 3.2 LDAR系统 ............................................................20 3.2.1 方案建立 ...........................................................20 3.2.2 检测修复 ...........................................................25 3.3 储运系统 .............................................................28 3.3.1 模型植入 ...........................................................28
3.3.2 数据库建立 ........................................................28 3.3.3 OGI普扫 ...........................................................29 3.3.4 选点监测 ...........................................................29 3.3.5 修复 ................................................................29 3.4 废水集输处理系统 ..................................................30 3.4.1 模型植入 ...........................................................30 3.4.2 数据库建立 ........................................................30 3.4.3 OGI普扫 ...........................................................30 3.4.4 选点监测 ...........................................................30 3.4.5 修复 ................................................................30 3.5 有组织源系统 ........................................................31 3.5.1 建立数据库 ........................................................31 3.5.2 整合监控系统 .....................................................31 3.5.3 修复 ................................................................31 3.6 总结 ..................................................................31 4 主要工程成果 .........................................................32 4.1 总结报告 .............................................................32 4.2 建议意见 .............................................................32 5 验收及标准 ...........................................................33 5.1 验收 ..................................................................33 5.2 技术标准 .............................................................33 5.3 其他 ..................................................................33 6 项目进度计划 .........................................................34
1 项目实施背景及预期目标
1.1 VOCs危害特性及来源
挥发性有机物(VolatileOriganicCompounds,简称“VOCs”)是大气中普遍存在的一类化合物,该类化合物一般具有有毒有害危险性,具有臭氧层破坏和温室效应,可以参与光化学反应产生光化学烟雾(即,生成臭氧、生成二次气溶胶),它也是PM2.5的重要前源之一,而PM2.5又是灰霾的主要前源,因此,VOCs具有较大的环境危害。
VOCs来源于人为源和自然源,而人为源又分为固定源和移动源,固定源分为生活源和工业源,工业源主要表现为生产、储运和使用过程的排放源,见图1.1-1。
图1.1-1 VOCs来源示意图
我国研究VOCs源解析起步较晚,目前还没有一套统一的估算方法和基础数据,因此各类研究估算结果差异较大,按照华南理工大学
2012年的研究成果,我国VOCs人为源中工业源占比重最大,为56%的权重,而工业源中石化化工行业仅次于溶剂使用,占23%的权重;见图1.1-2。
图1.1-2 我国VOCs排放数据示意图(华南理工大学) 根据VOCs管控实施较成熟的美国EPA公布的信息,石油和相关工业VOCs排放仅次于溶剂使用;而2008年及2011年美国主要行业
VOCs排放量统计中,炼油行业总体排放水平仅次于造纸行业,在单企业排放量方面,则炼油行业处于最高的水平;见图1.1-3。
图1.1-3 美国主要行业VOCs排放数据对比示意图(EPA公布) 由国内外统计可以看出,尽管基准方法不同,但总体来看溶剂使用VOCs排放量均占主导地位;而炼化行业则是主要生产行业中的
VOCs的主要排放源。
1.2 VOCs管控情况
1.2.1 国外VOCs管控情况
VOCs的管控起源于美国。自1943年的洛杉矶光化学污染事件,环境科学研究人员通过空气光化学污染的源解析研究,分析出VOCs是空气光化学污染的主要前源,进而进行了VOCs的源解析研究,并根据研究成果进行VOCs针对性的管控。
在美国,VOCs管控大体经历了三个阶段,第一阶段为初期,经过1943年的洛杉矶光化学污染事件,政府出台了联邦清洁空气法、空气质量法等法案;第二阶段为成型期, 1970年民众旨在“拯救地球”的游行获得联合国支持后,美国政府在1970年通过了清洁空气法案;第三阶段为完善期,1974年颁布新源实施标准(New Source Performance Standards--NSPS),对VOCs实施动态豁免清单管理,并在2002年颁布有害污染物国家排放标准(National Emission Standard for Hazardous Air Pollutants--NESHAP);至此,美国VOCs管控形成了一套完整的体系。
对于炼化行业的VOCs管控,美国也一直走在前列。美国有毒有害物质排放清单中,炼化企业的泄漏排放占55%;而研究发现装置阀门和接口的泄漏占VOCs泄漏排放总量的90%以上,因此,自20世纪80年代初开始,美国联邦法典对石化炼油行业的设备挥发性有机物泄漏排放提出了严格要求,规定必须对炼化企业实施挥发性有机物
检测与恢复(Leak Detection and Repair--LDAR)作业,进行设备检漏,以控制管线组件的无组织排放;1988年开始实施LDAR电子数据上报计划,1990年将LDAR技术规程纳入《清洁空气法》修正案。
在亚洲的日本、中国台湾等地,炼化企业VOCs管控基本参照美国管控模式,其炼化行业VOCs控制技术也基本学习或引进美国的VOCs控制技术。而在欧盟,由于炼化企业的规模、数量限制,还没有对炼化企业VOCs排放开展具体控制,只是在溶剂使用和汽油存储等方面发布了VOCs排放指令,在行业生产上均是以物质毒害分级进行控制。
1.2.2 我国VOCs管控情况
我国VOCs管控起步较晚,在大气污染防治法中并没有VOCs的明确规定,而只是有“有机烃类气体、恶臭气体、有毒有害气体”等相关的控制要求。
在标准规范方面,1996年国家颁布的《大气污染物综合排放标准》也仅仅是对综合项目NMHC的排放提出要求,直到2008年颁布的《合成革与人造皮革工业污染物排放标准》才明确VOCs定义及行业排放控制要求。
2010年国务院发布的《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》(国办发[2010]33号)中,才在国家层面上提出VOCs的管控;目前,我国VOCs的管控还处于研究探索阶段。
1.3 我国VOCs管控政策要求
2010年5月21日,国务院办公厅下发了《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》(国办发[2010]33号),提出了推进区域大气污染联防联控、改善区域空气质量工作的指导意见,该意见中明确提出“开展挥发性有机物污染防治。从事喷漆、石化、制鞋、印刷、电子、服装干洗等排放挥发性有机污染物的生产作业,应当按照有关技术规范进行污染治理”。
2011年10月17日,国务院下发了《关于加强环境保护重点工作的意见》(国发[2011] 35 号),文件要求“严格控制挥发性有机污染物排放”。
2012年8月21日,国务院颁布了《国家环境保护“十二五”规划》,规划中明确“要实施多种大气污染物综合控制,重点实施深化颗粒物污染控制和加强挥发性有机污染物和有毒废气的控制。加强石化行业生产、输送和存储过程挥发性有机污染物排放控制。开展挥发性有机污染物和有毒废气的监测,完善重点行业污染物排放标准”。
2012年9日27日,国务院批复了《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,该规划要求“2015年挥发性有机物污染防治工作全面展开,完善挥发性有机物污染防治体系”。
2013年5月24日,环保部发布了《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》,该项政策要求:VOCs污染防治应遵循源头和过程
控制与末端治理相结合的综合防治原则;在工业生产中采用清洁生产技术,严格控制含VOCs原料与产品在生产和储运销过程中的VOCs排放,鼓励对资源和能源的回收利用,鼓励在生产和生活中使用不含VOCs的替代产品或低VOCs含量的产品。
2013年9月10日,国务院颁布的《大气污染防治行动计划》,提出了“推进挥发性有机物污染治理。在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治,在石化行业开展“泄漏检测与修复”技术改造。限时完成加油站、储油库、油罐车的油气回收治理,在原油成品油码头积极开展油气回收治理。完善涂料、胶粘剂等产品挥发性有机物限值标准,推广使用水性涂料,鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂。”
2014年3月24日,国家发展改革委、国家能源局、国家环境保护部联合发布了《关于印发能源行业加强大气污染防治工作方案的通知》(发改能源[2014]506号),该工作方案要求:加大石化污染治理力度;提高石化行业清洁生产水平;加强挥发性有机物排放控制和管理;储油库、油罐车、原油成品油码头进行油气回收,加强运行监管。
2014年12月,环境保护部发布了《关于印发“石化行业挥发性有机物综合整治方案”的通知》(环发[2014]177号),该方案要求:全面开展石化行业VOCs 综合整治,大幅减少石化行业VOCs 排放,促进环境空气质量改善。开展VOCs污染源排查,严格建设项目环境准入,完善VOCs监督管理体系,实施VOCs全过程污染控制,建立VOCs管理体系。2015年底前,全国石化行业全面开展LDAR工作,
完成VOCs排放量和物质清单信息申报;2017年7月1日前,全国石化行业全面完成综合整治工作。
1.4 本项目实施背景
《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》中提出了推进区域大气污染联防联控、改善区域空气质量工作的指导意见,其中开展大气污染物联防重点区域包括京津冀、长三角和珠三角地区等区域;大气污染联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等;重点行业是火电、钢铁、有色、石化、水泥、化工等;重点企业是对区域空气质量影响较大的企业;需解决的重点问题是酸雨、灰霾和光化学烟雾污染等。同时,该意见提出从事石化等排放挥发性有机污染物的生产作业,应当按照有关技术规范进行污染治理的要求。
《重点区域大气污染防治“十二五”规划》要求:2015年挥发性有机物污染防治工作全面展开,完善挥发性有机物污染防治体系。主要工作包括:
①开展挥发性有机物摸底调查
针对石化、有机化工等重点行业,开展挥发性有机物排放调查工作,制定分行业挥发性有机物排放系数,编制重点行业排放清单,摸清挥发性有机物行业和地区分布特征,筛选重点排放源,建立挥发性有机物重点监管企业名录。
②完善重点行业挥发性有机物排放控制要求和政策体系
尽快制定相关行业挥发性有机物排放标准、清洁生产评价指标体系和环境工程技术规范;加快制定完善环境空气和固定污染源挥发性有机物测定方法标准、监测技术规范以及监测仪器标准;加强挥发性有机物面源污染控制。在挥发性有机物污染典型企业集中度较高的工业园区,开展挥发性有机物污染综合防治试点工作,探索挥发性有机物的监测、治理技术和监督管理机制。
③大力削减石化行业挥发性有机物排放
石化企业应全面推行泄漏检测与修复(LDAR)技术,加强石化生产、输送和储存过程挥发性有机物泄漏的监测和监管,对泄漏率超过标准的要进行设备改造;严格控制储存、运输环节的呼吸损耗,原料、中间产品、成品储存设施应全部釆用高效密封的浮顶罐,或安装顶空联通置换油气回收装置。将原油加工损失率控制在6‰以内。确保挥发性有机物排放稳定达标,重点控制区执行特别排放限值;石化企业有组织废气排放逐步安装在线连续监测系统,厂界安装挥发性有机物环境监测设施。
《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》对石油炼制与石油化工行业要求:鼓励采用先进的清洁生产技术,提高原油的转化和利用效率。对于设备与管线组件、工艺排气、废气燃烧塔(火炬)、废水处理等过程产生的含VOCs废气污染防治技术措施包括:
①对泵、压缩机、阀门、法兰等易发生泄漏的设备与管线组件,制定泄漏检测与修复(LDAR)计划,定期检测、及时修复,防止或减少跑、冒、滴、漏现象;
②对生产装置排放的含VOCs工艺排气宜优先回收利用,不能(或不能完全)回收利用的经处理后达标排放;应急情况下的泄放气可导入燃烧塔(火炬),经过充分燃烧后排放;
③废水收集和处理过程产生的含VOCs废气经收集处理后达标排放。
《大气污染防治行动计划》提出推进挥发性有机物污染治理,主要为:在石化、有机化工等行业实施挥发性有机物综合整治,在石化行业开展“泄漏检测与修复”技术改造;限时完成加油站、储油库、油罐车的油气回收治理,在原油成品油码头积极开展油气回收治理;完善涂料、胶粘剂等产品挥发性有机物限值标准,推广使用水性涂料,鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂。
独山子石化公司是新疆维吾尔自治区境内重点的炼油石化基地,属于大气污染防治行动计划中划分的重点区域及重点行业,按照《关于印发“石化行业挥发性有机物综合整治方案”的通知》(环发[2014]177号)、《挥发性有机物排污收费试点办法》(财税[2015]71号)的要求,同时按照集团公司“重点区域VOCs管控2015年开始实施”的计划,亟需实施VOCs管控项目,以达到“VOCs源排查、源排放摸底核算、泄漏检测与修复、建立VOCs管控体系”的要求。
通过整体的VOCs无组织排放控制,对监测点进行数据追踪,及时实现修复,可以切实提高和增强工艺生产的安全性和可靠性,降低维修费用,提高安全系数,保障企业的公共安全和处置突发事件的能力,预防和减少事故,降低独山子石化公司潜在环境风险。
2 工程内容及工艺技术方案
2.1 工程内容
本项目的工程内容由厂区VOCs排放源排查、生产装置VOCs泄漏检测与维护两部分组成。
2.1.1 厂区VOCs排放源排查
利用红外成像系统,视觉化监控VOCs的排放。
根据VOCs的定义特征,结合企业设施的分类,将企业设施划分为生产装置区、储罐区、冷却塔、火炬和废水处理设施等五部分,采取VOCs排放分区排查的方式进行摸底。
2.1.2 生产装置VOCs泄漏检测与维护
建设生产装置VOCs排放管控中心,设置数据管理终端服务器,利用电子数据化管控平台实现装置VOCs泄漏的动态管理。
根据生产装置的在线物料特征,对生产装置中VOC的潜在泄漏源进行建档,用有毒挥发性气体检测仪对潜在VOC泄漏源进行人工移动检测,监测数据无线传输至数据管理终端服务器,计算生产装置内VOCs无组织排放量,采用合理的VOCs泄漏修复基准,给出生产装置VOCs泄漏修复点。
2.1.3 实施范围
独山子石化公司炼油厂拥有蒸馏、延迟焦化、硫磺回收、酸性水
汽提、溶剂再生、单塔汽提脱硫、气体分馏、蜡油加氢裂化、直馏柴油加氢精制、催焦化汽柴油加氢精制、汽油加氢、芳烃、重整加氢等装置。乙烯厂拥有裂解、全密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶、芳烃抽提、己烯-1、丁二烯置、丁烯-1、MTBE、乙二醇、甲醇等装置。公司共计拥有各类炼化生产装置40余套,同时配套建设有循环水厂、污水处理场、瓦斯系统、火炬系统、储运罐区等相关辅助生产设施。
本项目建设规模为:
1)拟对独山子石化公司生产工艺系统、有组织系统、储运装卸设施、废水集输处理系统、火炬系统、循环水系统、采样系统、以及事故工况等进行VOCs排放源排查,建立纳入集团公司网络平台化的VOCs源分类清单。
2)按照《集团公司炼化企业VOCs综合管控技术》的方法,对全公司VOCs逸散排放进行量化核算。
3)建立实施LDAR程序,对独山子石化公司进行LDAR的首次建立与实施。
按照“管线或设备中含VOCs物质质量占物流总量大于等于10%,纳入LDAR程序范围”的LDAR实施原则,经过初步对独山子石化公司现有装置分析,本项目纳入LDAR程序的生产装置共计38套、以及储运系统和管廊,其余为VOCs物质质量占物流总量小于10%、不纳入LDAR程序范围的装置;参考同类装置的实际类比资料,本项目LDAR范围密封点约482780个,需挂tag标识牌165400个(检测范围及点位确定
原则详见4.2.3~4)。
具体密封点数分布如表2-1所示:
表2-1 独山子石化公司生产装置LDAR密封点估算一览表
轻液气装置 体线密封点数 1000万吨/年蒸馏 120万吨/年延迟焦化 5万吨/年硫磺回收 300吨/小时溶剂再生 50万吨/年单塔汽提脱硫 0.4万吨/年硫磺回收 200万吨/年蜡油加氢裂炼油化装置 300万吨/年直馏柴油加80万吨/年催焦化汽柴油加氢精制装置 80000Nm3/h制氢装置 60万吨/年II催化装置 38万吨/年芳烃抽提 50万吨/年重整加氢 80万吨/年汽油加氢 80万吨/年Ⅰ催化装置 20万吨/年气体分馏 120万吨/年裂解装置 22万吨/年裂解装置 乙烯55万吨/年聚丙烯装置 55万吨/年全密度聚乙60万吨/年高密度聚乙烯装置
轻液气体线Tag牌数 2050 1560 610 220 90 170 180 3430 2220 2220 1670 3400 3320 7800 2220 3400 1340 8820 8820 6620 3320 3320 重液线密封点数 20330 12000 600 450 1000 300 170 7500 6000 2700 900 6500 4500 3700 2700 6500 900 7550 3000 1500 1500 1500 重液线Tag牌数 6880 4000 200 150 380 100 50 2500 2000 900 300 2300 1500 3160 900 2300 300 1000 1000 500 500 500 密封点总数 26400 15860 2150 1010 1300 750 620 16100 11510 8210 5100 16080 12760 26700 8210 16080 4210 62980 25010 18020 9760 9760 Tag牌总数 8930 5560 810 370 470 270 230 5930 4220 3120 1970 5700 4820 10960 3120 5700 1640 9820 9820 7120 3820 3820 6070 3860 1550 300 450 450 8600 5510 5510 4200 9580 8260 23000 5510 9580 3310 55430 22010 16520 8260 8260 130吨/小时酸性水汽提 560 厂 氢精制装置 厂 烯装置
2万吨/年己烯-1装置 32万吨/苯乙烯装置 1160 8260 610 3320 210 1500 90 500 1370 9760 700 3820 续表2-1 独山子石化公司生产装置LDAR密封点估算一览表
轻液气装置 体线密封点数 60万吨/年芳烃抽提装置 17万吨/年丁二烯装置 4万吨/年丁烯-1装置 12万吨/年MTBE 13万吨/年聚苯乙烯装置 18万吨/年丁苯橡胶装乙置 3.3万吨/年顺丁橡胶装置 20万吨/年聚乙烯装置 14万吨/年聚丙烯装置 5万吨/年乙二醇装置 1万吨/年丁烯-1装置 2.7万吨/年MTBE 3万吨/年甲醇装置 辅助系统 储运系统 管廊 合计 24000 7000 325770 7000 2800 112270 33700 13000 157010 11000 4400 53130 57700 20000 18000 7200 5510 6060 4200 4200 8260 5510 5510 8260 16520 1160 3080 3080 1160 轻液气体线Tag牌数 2220 2440 1670 1670 3320 2220 2220 3320 6620 650 2440 1150 1150 650 重液线密封点数 1500 600 900 900 1500 3000 3000 1500 1500 330 600 570 570 330 重液线Tag牌数 500 200 300 300 500 1000 1000 500 500 160 200 200 200 160 密封点总数 Tag牌总数 7010 6660 5100 5100 9760 8510 8510 9760 18020 1490 6660 3650 3650 1490 2720 2640 1970 1970 3820 3220 3220 3820 7120 810 2640 1350 1350 810 烯厂 3.5万吨/年丁二烯装置 6060 482780 165400 2.2 工艺技术选择
采取中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院研究的《集团公司炼化企业VOCs管控技术方案》,该方案已经于2014年6月通
过集团公司安全环保与节能部组织的专家评估。
2.2.1 全厂VOCs源清单建立
采取源分类排查的方法。按照生产设施的类别及运行工况,将全厂可能的VOCs源类别分为有组织源、生产系统、储运系统、废水集输处理系统、非正常工况五类,对每类VOCs分别排查,并建立对应的VOCs源清单。
表2-2 VOCs源分类一览表
工况 VOCs源名称 源代表 燃烧废气 工艺废气 装卸车废气 正常 存储废气 工艺生产装置 废水集输处理废气 非 正 常 冷却水废气 凉水塔 冷却水系统 无组织 火炬废气 加热炉、锅炉、火炬等 生产性质 燃烧设施 源性质 有组织 备注 火炬主要为化工企业 催化再生烧焦等 生产工艺系统 有组织 装车栈台、码头 储运系统 储罐 机泵、阀门、法兰等密封点、取工艺生产系统 无组织 样器 处理池等 废水集输处理系统 火炬系统 无组织 储运系统 无组织 无组织 炼油企业开、停车及事故 换热设备串漏 火炬 有组织 2.2.2 厂区VOCs排放源排查
厂区VOCs排放源排查主要是对全厂VOCs排放进行摸底,并与生产装置VOCs泄漏检测与维护进行有机结合,达到VOCs排放的监
察作用。
本项目选择红外摄像仪(OpticalGasImaging--OGI)进行视觉化扫描,并将扫描数据传输至VOCs管控平台。
该方法既可以进行全厂VOCs排放的分区排查,又可以在生产过程中定期进行监察。
同时,该方法一次购置设备,定期人工远源(装置)流动操作,具有高效、经济、安全的特点。
2.2.3 生产装置VOCs泄漏检测与维护
目前在我国炼化企业VOCs泄漏检测与维护还只是探索研究阶段,少数地区的炼化企业VOCs泄漏检测与维护也仅仅是企业试点行为,还没有形成一套完善的工艺方法。
美国在炼化企业VOCs泄漏检测与维护方面一直是公认的世界先进水平,其30多年的实践经验,已经建立完善了一套炼化企业VOCs泄漏检测与维护程序。
独山子石化公司VOCs泄漏检测与维护作为中国石油炼化企业的试点工作,本着中国石油的环境管理向世界先进水平看齐的精神,本工程拟参照美国的炼化企业VOCs泄漏检测与维护先进经验,VOCs管控平台的建设我院为集团公司炼化企业VOCs管控编译的软件系统,该技术可以通过人工无线监测泄漏点的VOCs浓度,并参照泄漏修复基准提出应修复的具体设备。同时,通过管控平台的服务器终端,采用美国EPA21法则的计算方法,将泄漏点的VOCs泄漏情况进行单位时间的量化,可以进行合理的环境经济效益分析。
该方法可以通过一次普查、定期检测,同时可以结合厂界在线自动监测相结合,达到实时监控的目的。
3 项目实施方案
VOCs管控实施大体可以分为四个阶段,第一阶段为方案准备,第二阶段为方案建立,第三阶段为检测维护,第四阶段为验收总结;每个阶段的工作内容及需求见表3-1。
表3-1 VOCs管控实施方案阶段内容及需求一览表
序号 阶段 工作内容 人力资源需求 物资需求 协助办理入厂间 手续 VOCs项目组开工会 人员,生产装会议室 置技术员或设投影仪 备员 资料清单 VOCs项目组负责人 VOCs项目组负责人 车间技术员、设备员 吉林设计院提交所需资料清单 按照林设计院提 交所需资料清单收集所需资料 安全监督员、 不需集中,可以单装置核实 印机1台 1 开工会 备注 人办公,并可登陆机可打印A3纸张 1)办公室1办公室需容纳15准备工作 2)打(复)内外部网络;打印2 收集资料 收集资料 核实VOCs3 图纸审核 范围审核结果 挂彩带 挂牌 4 现场排查 信息采集及录入 设备设施车间技术员、信息采集设备员 及录入 钢瓶氢气、氢气(99.999%纯 钢瓶标气,度)、标气钢瓶存放(500ppm、5 6 现场检测 准备
地点。 检测 修复方案 修复 8 复检 检测 安全监督员 机动处人员、7 修复 车间技术员、 设备员 维护队伍 安全监督员 10000ppm甲烷,空气平衡气) 吉林设计院提供参考性意见 注:除工艺系统LDAR程序外,储运、废水、有组织源等系统需要独山子石化公司配合进行必要的分析检测。
3.1 方案准备
3.1.1 开工会
召集独山子石化公司设备、工艺、安全环保相关人员,召开项目开工会。
介绍工作流程、工作内容、工作进度计划以及工作需求等;
并提交资料收集清单。
由独山子石化公司根据企业自身生产管理系统,提出管控平台的特殊要求,如管控平台接口位置(中油内网门户网站/SHE系统/生产管理系统)等,以便将需求纳入管控平台的接口开发中。
3.1.2 资料收集
收集全厂组织机构,全厂总平面布置图。
收集各生产工艺装置的PFD和P&ID图纸、物料平衡表、设
备台账、操作规程。
收集罐区,如罐型、介质等资料;收集装卸车栈台,如鹤位、方式、油气回收设施等资料。
收集污水集输处理设施,如集水井、各级处理设施、废水水质等资料。
收集有组织源,如加热炉等资料。
3.2 LDAR系统
3.2.1 方案建立
3.2.1.1 确认检测范围
根据独山子石化提供的生产单元中所使用的化学物质及质量百分比,评价工艺条件下管线物料的状况(或相态)。
若某管线中有毒有害物质(HAP)比例超过5%或挥发性有机物(VOC)比例超过10%,并且是以气体/蒸汽或者轻液的状态存在,则管线将被纳入LDAR项目中,并加以阶段性检测。
此处所称挥发性有机物,是指参与大气光化学反应的有机化合物,或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物。
气体/蒸汽是指在正常的生产操作条件下,设备管线中的工艺流体为气态。
轻液定义为任何能向大气释放挥发性有机物的符合以下任一条件的有机液体:(1)20℃时,有机液体的真实蒸汽压大于0.3kPa;(2)
20℃时,混合物中,真实蒸汽压大于0.3kPa的纯有机化合物的总浓度等于或者高于20%(质量分数)。
本项目基于现有装置情况预估首次LDAR工作量为47.28万个密封点。
图3.2-1 审核工艺管线物料组分样例图
3.2.1.2 图纸审核及标记
确认检测范围后,在PFD、P&ID图纸上进行管线标注,然后由独山子石化公司相关人员(工艺技术人员、装置操作人员)进行内部审核,审核后的图纸纳入管控平台。
图3.2-2 图纸标记样例图
3.2.1.3 排放源定位
审核图纸后,结合设备台账,在PFD、P&ID图纸上对检测范围的设备进行挂旗(Flag)标注,并经独山子石化公司相关人员(设备工程师等)确认。
图3.2-3 排放源定位挂旗(Flag)样例图
3.2.1.4 现场挂牌
联合独山子石化公司相关人员(工艺工程师、设备工程师等),对纳入LDAR范围内的设备进行现场挂牌(Tag),并收集设备的属性信息(动设备、静设备等)。
检测点中有两类特别检测点:
难于检测的组件 components difficult to monitor (DTM):指离地面5米以外或离平台2米以外的组件;
险于检测的组件 components unsafe to monitor (UTM):指可能导致检测人员暴露于直接或间接性危险的组件。
图3.2-4 排放源现场挂牌(Tag)样例图
3.2.1.5 VOCs综合管控平台
按照集团公司的要求,VOCs管控综合平台服务器设立在我院,对各企业采取开放中油内网远程端口的模式。
图3.2-5 VOCs综合管控平台样例图
3.2.1.6 数据录入及信息库初始化
根据现场挂牌收集的设备属性信息,将其录入信息库。
图3.2-6 LDAR范围检测点信息库样例图
3.2.1.7 软硬件培训
对独山子石化公司管理人员或后续的现场检测人员,进行管控平台的软硬件培训。
培训目标为:独山子石化公司管理员学会使用VOCs管控平台来查看相关组件信息、跟踪检测过程、查看泄漏信息、下载泄漏报告。
现场检测人员学会使用VOCs管控平台来下载检测任务、上传检测数据、查看和出具日清报告等。
3.2.2 检测修复
3.2.2.1 OGI扫描及UTMA&DTM检测
利用OGI对全厂设施分区进行VOCs排放成像扫描,并将数据图像传输至VOCs管理平台,以动静态影像的形式进行全厂VOCs排放普扫。
对于检测点识别中的两类特殊检测点(UTMA&DTM),由于现场人工手持设备检测难度较大,也以OGI扫描的形式进行检测。
图3.2-7 EyeCGas的OGI扫描及成果样例图
3.2.2.2 现场检测
首次现场检测对LDAR所有检测点进行普测,以对生产装置VOCs排放情况进行摸底。采取人工手持移动设备现场检测的方式进行,检测数据无线传输至VOCs管控平台,并有管控平台的计算软件计算出VOCs排放量。
检测设备为TVA-1000B型挥发性气体检测仪。该设备采用的是火焰离子检测(FID)及光粒子检测(PID)相结合的原理,可以应用于阀门、泵、压缩机、减压阀、法兰、连接件等类泄漏源。
该装备探头/增强型探头,及探头延伸杆,能够到达测量点1cm处;响应时间一般低于3.5s,即使使用活性炭过滤器时,T90<20s;采样流量介于0.1~3L/min。
该设备取得安全防爆认证FM (Class 1, Div. 1, Groups A,B,C&D
Hazardous Location, Temp. Class T4);对每种VOC的线性响应和量程及校准气都满足泄漏判断的需要,能够根据目标化合物校准,可设定响应系数,符合美国EPA的21法则。
图3.2-8 TVA-1000B现场检测样例图
3.2.2.3 修复基准核定
当出现以下情况,则认定发生泄漏:
有机气体和挥发性有机液体流经的设备和管线组件,采用氢火焰离子化检测仪(以甲烷或丙烷为校正气体),泄漏检测值大于等于2000umol/mol;其他挥发性有机物流经的设备和管线组件采用氢火焰离子化检测仪(以甲烷或丙烷为校正气体),泄漏检测值大于等于500umol/mol。
当检测到泄漏时,在可行的条件下应尽快修复,一般不晚于发现泄漏后15日;首次(尝试)维修不应晚于检测到泄漏后5日,首次尝试修复应当包括(但不限于)以下描述的相关措施:拧紧密封螺母或压盖、在设计压力及温度下密封冲洗;若检测到泄漏后,在不关闭工艺系统单元的条件下,在15日内进行维修技术上不可行,则可以
延迟维修,但不应晚于最近一个停工期。
3.2.2.4 下达修复指令及修复
检测后管控平台可以依据设定的修复基准,对需要进行修复的设备发出修复通知单。
独山子石化公司或专业维修队伍对于管控平台发出修复通知单的每一处需要修复的设备,分类别进行修复。
3.2.2.5 复检
每一处需要修复的设备修复后,填写修复任务单并录入管控平台,管控平台发布复检任务单,由检测人员现场复检。
3.3 储运系统
3.3.1 模型植入
采用美国EPA的TAKS409d,本地汉化编程;编译整合进入VOCs综合管理平台的储运模块。
3.3.2 数据库建立
调查储运系统的各类物料、储罐的存储、装卸工况,并建立表格清单,加载管理平台的模块。
3.3.3 OGI普扫
采用OGI系统普扫,并将影像传输至VOCs综合管控平台的储运模块。
3.3.4 选点监测
选择密封点、油气回收设施等典型点位进行检测,并将数据上传管控平台。
3.3.5 修复
根据OGI扫描影像,结合选点监测结果,识别需进行修复、整治的组件。
独山子石化公司制订修复方案,进行针对性修复。
3.4 废水集输处理系统
3.4.1 模型植入
采用美国EPA的WATER9、RWET2.2,本地汉化编程;编译整合进入VOCs综合管理平台的废水集输处理系统模块。
3.4.2 数据库建立
调查废水集输处理系统的资料,如集水井、各级处理设施、废
水水质等资料,并建立表格清单,加载管理平台的模块。
3.4.3 OGI普扫
采用OGI系统普扫,并将影像传输至VOCs综合管控平台的废水集输处理系统模块。
3.4.4 选点监测
选择密封点、尾气处理设施等典型点位进行检测,并将数据上传管控平台。
3.4.5 修复
根据OGI扫描影像,结合选点监测结果,识别需进行修复、整治的组件。
独山子石化公司制订修复方案,进行针对性修复。
3.5 有组织源系统
3.5.1 建立数据库
调查源信息,并整合进入平台。
3.5.2 整合监控系统
采取在线或频次监测,并将数据上传管控平台。
3.5.3 修复
根据监测结果,识别需进行修复、整治的组件。 独山子石化公司制订修复方案,针对性修复。
3.6 总结
项目结束后,编制总结报告,包括全厂现有VOCs泄漏量、修复后的VOCs泄漏量、泄漏几率、减排量、环境经济效益等,同时,对全厂设备VOCs管控正常巡检、定期检测提出建议规程及制度。
VOCs综合管控平台提供23种数据表单可供下载,包括目前全厂VOCs排放量、不同设施VOCs逸散量、修复后全厂VOCs排放量、VOCs减排量、密封点泄漏率等。
4 主要工程成果
本项目实施的主要工作成果为总结报告,同时根据项目实施过程的探索研究,提出炼化企业VOCs管控体系的建议意见。
4.1 总结报告
项目总结报告大体包括如下内容: 1项目实施过程 2VOCs管控平台的建立 3VOCs泄漏修复基准确定 4VOCs总体减排量 5VOCs减排的环境经济效益 6VOCs泄漏检测与维护建议规程
4.2 建议意见
1炼化企业VOCs管控程序要求 2炼化企业VOCs泄漏修复基准确定 3炼化企业厂界在线自动监测设置要求 4中国石油集团公司VOCs管控平台的开发建议
5 验收及标准
5.1 验收
VOCs管控实施成果为我院提交的总结报告;由集团公司安全环保与节能部组织专家以会议评估的模式进行验收。
5.2 技术标准
VOCs管控方法满足《集团公司炼化企业VOCs管控技术方案》的要求。
同时VOCs的泄漏检测与修复(LDAR)程序执行《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)的要求。
5.3 其他
按照集团公司安全环保与节能部的部署要求,VOCs综合管控平台的远程数据库服务器设立在东北炼化工程有限公司吉林设计院,并通过中油内网向独山子石化公司授权远程端口;吉林设计院有效维护保证期最低为五年,在此期间,独山子石化例行检测数据的上传、处理,由吉林设计院负责。
6 项目进度计划
由于修复的不确定性,因此在不考虑修复及复测的前提下,采取四套以上装置同时进行项目建立及检测工作,预期总工期为180个工作日,见表6-1。
表6-1 项目实施计划工期表
序 号 人员 7 7 7 20 20 5 10 30 50 25 25 10 30 10 26 6 6 4 4 工期(工作日) 10 2 10 20 20 10 5 20 25 16 16 6 65 5 12 165 20 20 5 实施阶段 任务/类别 子项 方案 开工会及需求 1 项目建立 图纸审核及数据库建立 方案构建 开工会 资料收集 工艺管线审定、工作范围确定 PFD图纸标注、P&ID图纸组件标注 图纸审核 建立LDAR程序 现场挂牌 挂带分区排查 挂牌 组件信息描述 信息采集录入 2 项目检测 组件信息录入、路径调试 数据纠错、调试 检测 现场检测 OGI普扫 复检 现场管理 QA/QC管理 平台使用 3 项目验收 验收及培训 数据库使用 仪器使用 说明:项目检测为现场工作,预计工期165个工作日,QA/QC管理为现场质量管理工作,贯穿整个现场工作;项目建立、项目检测和项目验收根据项目情况可同时作业,根据项目经
验,预计独山子石化项目总工期为180个工作日。
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