泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)在某煉油廠的應(yīng)用研究

孔祥軍 , 雷崗星, 王教凱, 謝 源

(海油總節(jié)能減排監(jiān)測中心有限公司 , 天津 300452)

泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)在某煉油廠的應(yīng)用研究

孔祥軍 , 雷崗星, 王教凱, 謝 源

(海油總節(jié)能減排監(jiān)測中心有限公司 , 天津 300452)

采用泄漏檢測與修復(fù)(LDAR)技術(shù)對某煉油廠的催化裂化裝置、重交瀝青裝置、柴油加氫裝置和汽油加氫裝置開展全面泄漏檢測和統(tǒng)計(jì)分析工作，發(fā)現(xiàn)泄漏密封點(diǎn)并通過維修減少揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放。通過檢測，發(fā)現(xiàn)泄漏密封點(diǎn)72個(gè)，泄漏率0.23%，其中修復(fù)53個(gè)，維修成功率73.6%；修復(fù)后VOCs排放量為7.208 8 t/a，減排率37.2%。通過實(shí)施LDAR技術(shù)，煉油廠減少了VOCs排放，并降低油品損失，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

泄漏檢測與修復(fù) ； 煉油廠 ； 揮發(fā)性有機(jī)物

0 前言

煉油企業(yè)是指以原油、重油等為原料，生產(chǎn)汽油餾分、柴油餾分、燃料油、潤滑油、石油蠟、石油瀝青和石油化工原料等的工業(yè)企業(yè)[1]。煉油生產(chǎn)裝置在運(yùn)行過程中，設(shè)備的動(dòng)靜密封點(diǎn)會因泄漏而產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)的無組織排放，一方面造成生產(chǎn)原料和產(chǎn)品的損失，另一方面VOCs是形成顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前體物[2-3]。

泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)(Leak Detection and Repair，LDAR)是使用便攜式揮發(fā)性有機(jī)氣體檢測儀器，定量檢測裝置和設(shè)備的閥門、法蘭、泵、開口管線、泄壓裝置和連接件等組件的VOCs泄漏量，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)泄漏的密封點(diǎn)，從而控制VOCs的泄漏，降低物料損失，減少環(huán)境污染。

目前，我國LDAR技術(shù)要求和管理體系日趨完善，環(huán)保部相繼頒布了《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》、《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》(環(huán)辦[2015]104號)和《石化行業(yè)泄漏檢測與修復(fù)工作指南》(環(huán)辦[2015]104號)等法規(guī)，大部分相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開展LDAR工作，國家管控VOCs的排放進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

本文對中海油某煉油企業(yè)的80萬t/a催化裂化裝置、250萬t/a重交瀝青裝置、30萬t/a柴油加氫裝置和50萬t/a汽油加氫裝置開展LDAR工作，并分析各裝置密封點(diǎn)的泄漏率、修復(fù)率、VOCs排放量、VOCs減排量等。

1 泄漏檢測與修復(fù)工作流程

泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)工作流程見圖1。

圖1 泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)工作流程

該流程主要包括密封點(diǎn)檔案建立、現(xiàn)場檢測、泄漏維修、信息系統(tǒng)建立、統(tǒng)計(jì)分析5部分。①根據(jù)煉油企業(yè)基本情況，現(xiàn)場調(diào)研并收集相關(guān)資料，主要包括物料平衡表、PID圖、操作規(guī)程、設(shè)備臺賬等，分析工藝流程、介質(zhì)類型，剔除不需要開展LDAR工作的組件，采用圖像法對需開展的組件進(jìn)行識別、編碼、建檔；②制訂檢測方案，對已識別的密封點(diǎn)采用便攜式揮發(fā)性有機(jī)氣體分析儀進(jìn)行檢測，記錄檢測結(jié)果；③對超過泄漏定義的密封點(diǎn)在現(xiàn)場掛警示信息牌，并按規(guī)定時(shí)間內(nèi)開展泄漏維修，修復(fù)成功的泄漏密封點(diǎn)摘牌記錄，對于延遲修復(fù)的泄漏密封點(diǎn)說明原因；④建立LDAR信息管理系統(tǒng)，并將檢測結(jié)果導(dǎo)入LDAR信息系統(tǒng)管理平臺；⑤統(tǒng)計(jì)分析檢測數(shù)據(jù)，如泄漏率、修復(fù)率、VOCs排放量、減排量等，最終編寫相關(guān)分析報(bào)告，完成材料歸檔管理。

2 使用儀器與排放量計(jì)算方法

儀器：phx-21便攜式揮發(fā)性有機(jī)氣體檢測儀(原理：氫火焰離子化檢測儀)；FLIR GF320紅外成像儀；ZHS2400拜特爾防爆數(shù)碼相機(jī)。

排放量計(jì)算方法：采用《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》(環(huán)辦[2015]104號)附錄1中相關(guān)方程法計(jì)算VOCs排放量，裝置的運(yùn)行排放時(shí)間可按8 760 h計(jì)算。

3 結(jié)果與討論

3.1密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析

3.1.1各裝置密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

某煉油廠四套裝置密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

由表1可知，某煉油廠各生產(chǎn)裝置，共建立圖像檔案4 691張，密封點(diǎn)共31 433個(gè)，其中可達(dá)密封點(diǎn)31 172個(gè)，不可達(dá)密封點(diǎn)261個(gè)。檢測中，可達(dá)密封點(diǎn)采用phx-21便攜式揮發(fā)性有機(jī)氣體分析儀進(jìn)行檢測，不可達(dá)密封點(diǎn)采用紅外成像儀(FLIR GF320)進(jìn)行檢測。

表1 各裝置密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

注：不可達(dá)密封點(diǎn)是指由于物理因素、安全因素或環(huán)境因素導(dǎo)致檢測儀器無法檢測到的密封點(diǎn)。

3.1.2不同密封點(diǎn)類型數(shù)量統(tǒng)計(jì)

各裝置不同組件密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)顯示，所有裝置連接件、法蘭和閥門的密封點(diǎn)數(shù)量最多，分別為11 251、11 090、8 043個(gè)，共占密封點(diǎn)總數(shù)的96.7%。本次密封點(diǎn)建檔連接件數(shù)量較多，主要是因?yàn)檫@幾套裝置在工藝上有空氣冷凝器，空氣冷凝器上有大量的連接件。

3.1.3密封點(diǎn)介質(zhì)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

不同介質(zhì)密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 不同介質(zhì)密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

由表2可知，所有密封點(diǎn)流經(jīng)介質(zhì)中，大部分為輕質(zhì)液，共有密封點(diǎn)18 097個(gè)。所有密封點(diǎn)流經(jīng)介質(zhì)中，輕質(zhì)液、重質(zhì)液和氣體所占比例分別為57.6%、24.8%和17.6%。

3.2泄漏密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析

3.2.1各裝置泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31570-2015)規(guī)定，出現(xiàn)以下情況，認(rèn)定密封點(diǎn)為泄漏點(diǎn)位：有機(jī)氣體和揮發(fā)性有機(jī)液體(輕質(zhì)液)流經(jīng)的設(shè)備與管線組件，采用氫火焰離子化檢測儀，泄漏檢測值≥2 000 μmol/mol，其他揮發(fā)性有機(jī)物(重質(zhì)液)流經(jīng)的設(shè)備與管線組件，泄漏檢測值≥500 μmol/mol。

表3 各裝置密封點(diǎn)泄漏統(tǒng)計(jì)

由表3可知，本次共檢測密封點(diǎn)31 433個(gè)，發(fā)現(xiàn)泄漏密封點(diǎn)72個(gè)，泄漏率為0.23%，其中催化裂化裝置泄漏密封點(diǎn)33個(gè)，數(shù)量最多，泄漏率為0.34%。各裝置整體泄漏率較低，這可能因?yàn)檠b置工藝管線有部分介質(zhì)為原油、蠟油、柴油等較重質(zhì)液體，揮發(fā)性較差，而且煉油廠為新建廠，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，日常維護(hù)較好。

3.2.2不同泄漏密封點(diǎn)類型數(shù)量統(tǒng)計(jì)

各裝置不同組件泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)顯示，各裝置的泄漏密封點(diǎn)中連接件、開口管線和法蘭的泄漏數(shù)量最多，分別為20、19、18個(gè)，泄漏率分別為0.18%、2.21%和0.16%，另外取樣連接系統(tǒng)的泄漏率最高，泄漏率為8.33%。

3.2.3泄漏原因分析

通過泄漏檢測發(fā)現(xiàn)，連接件、開口管線、法蘭和閥門的泄漏數(shù)量較多，連接件主要泄漏部位為螺紋接頭，因螺紋接頭長期使用后，螺紋連接處容易被腐蝕而發(fā)生泄漏；開口管線由于需要經(jīng)常進(jìn)行開閉操作，使用頻繁，容易造成閥門磨損、腐蝕等，導(dǎo)致其泄漏點(diǎn)較多，通常是由控制閥門內(nèi)漏造成的；法蘭泄漏濃度最大的部位是在密封墊片四周，墊片長期使用后老化、龜裂，以及管道熱變形、機(jī)械變形、振動(dòng)等都可能造成密封墊片與法蘭端面之間密合不嚴(yán)而發(fā)生泄漏；閥門通常是因?yàn)榻?jīng)過多次啟閉操作后，導(dǎo)致填料與閥桿的接觸壓力降低，預(yù)緊力不夠且填料松動(dòng)所致。

3.3VOCs排放量統(tǒng)計(jì)分析

3.3.1不同裝置VOCs排放量

不同裝置VOCs排放量統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 不同裝置VOCs排放量統(tǒng)計(jì)

由表4可知，通過泄漏檢測，各裝置的密封點(diǎn)VOCs排放量為11.487 2 t/a，其中可達(dá)密封點(diǎn)VOCs排放量為8.153 0 t/a，不可達(dá)密封點(diǎn)VOCs排放量為3.334 2 t/a，其中催化裂化裝置的VOCs排放量最高，為3.555 7 t/a，占所有排放量的31.0%，這主要是催化裂化裝置中不可達(dá)密封點(diǎn)數(shù)量較多，通過核算，對催化裂化裝置的VOCs排放量貢獻(xiàn)較大。

3.3.2不同密封點(diǎn)類型泄漏排放量

不同密封點(diǎn)類型泄漏排放量統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 不同密封點(diǎn)類型泄漏排放量統(tǒng)計(jì)

由表5可知(統(tǒng)計(jì)的排放量包括可達(dá)點(diǎn)和不可達(dá)點(diǎn))，法蘭的VOCs排放量最大，排放量為4.215 5t/a，約占36.7 %，其次是閥門，排放量為3.613 2t/a，約占排放總量的31.4%。開口管線、連接件、泵、取樣連接系統(tǒng)和壓力釋放設(shè)備的排放量逐漸遞減，其中壓力釋放設(shè)備的排放量最小，僅為0.007 6 t/a，占0.1%。

3.4泄漏修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)分析

維修人員對72個(gè)泄漏密封點(diǎn)進(jìn)行不停工維修，首次維修成功的密封點(diǎn)記錄、存檔，首次維修未成功的在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再次維修，再次維修不成功的密封點(diǎn)錄入延遲維修名單，并寫明原因。主要泄漏密封點(diǎn)維修措施見表6。

表6 泄漏密封點(diǎn)維修措施

3.4.1各裝置泄漏密封點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)分析

各裝置泄漏修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)如表7所示。

表7 各裝置泄漏修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)

由表7可以看出，通過泄漏維修，各裝置共修復(fù)53個(gè)密封點(diǎn)，維修成功率73.6%，其中催化裂化裝置修復(fù)密封點(diǎn)31個(gè)，數(shù)量最多，維修成功率為93.9%，其余未修復(fù)的密封點(diǎn)，已錄入延遲維修清單，待廠區(qū)進(jìn)行停工檢修時(shí)再進(jìn)行維修。

3.4.2不同泄漏密封點(diǎn)類型修復(fù)統(tǒng)計(jì)分析

整個(gè)裝置不同密封點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)如表8所示。

表8 整個(gè)裝置不同密封點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)

由表8可知，各裝置開口管線的修復(fù)密封點(diǎn)數(shù)量最多，共15個(gè)，維修成功率為78.9%，其次是連接件、法蘭和閥門，分別修復(fù)14、13、8個(gè)。

3.4.3修復(fù)效果分析

泄漏密封點(diǎn)修復(fù)后減排量統(tǒng)計(jì)如表9所示。

表9 泄漏密封點(diǎn)修復(fù)后減排量統(tǒng)計(jì)

由表9可知，通過對泄漏密封點(diǎn)的維修，各裝置VOCs排放量共減少4.278 4 t/a，減排率為37.2%，修復(fù)后VOCs排放量為7.208 8 t/a。

4 結(jié)論

某煉油廠4套裝置共檢測密封點(diǎn)31 433個(gè)，發(fā)現(xiàn)泄漏密封點(diǎn)72個(gè)，泄漏率為0.23%。通過修復(fù)，共修復(fù)泄漏密封點(diǎn)53個(gè)，維修成功率為73.6%。通過計(jì)算，修復(fù)前各裝置VOCs排放量為11.487 2 t/a，修復(fù)后VOCs排放量為7.208 8 t/a，VOCs減排量4.278 4 t/a，減排率為37.2%，減排效果比較明顯，既降低了物料損耗，又減少了對周邊環(huán)境的影響。各裝置連接件、開口管線、法蘭和閥門的泄漏數(shù)量較多，設(shè)備運(yùn)行期間要加強(qiáng)對此類密封點(diǎn)的日常管理和維護(hù)，并定期開展LDAR周期性檢測。實(shí)施LDAR技術(shù)可以給企業(yè)帶來直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，LDAR技術(shù)已逐漸成為企業(yè)削減VOCs排放，減少油品損失，提高環(huán)境質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)收益的有效手段。

[1] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn):GB31570-2015[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2015.

[2] 張時(shí)佳,彭 茵,陳 璐,等.煉油行業(yè)泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)實(shí)踐研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2016,41(3):41-44.

[3] 鄭臨奧,趙東風(fēng),盧 磊,等.泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)在煤化工烯烴分離裝置的應(yīng)用[J].安全、健康和環(huán)境,2016,16(11):31-34.

TQ050.7

B

1003-3467(2017)10-0033-04

2017-06-28

孔祥軍(1984-)，男，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測及評價(jià)工作，電話：13821263389，E-mail：kkkxxxjjjj@126.com。