VOCs治理动态

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09-13

2017

挥发性有机物TVOC、VOC、VOCS气体检测治理解决方案

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VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写,是指在室温下饱和蒸气压大于70.91Pa,常压下沸点小于260℃的有机化合物。从环境监测的角度来讲,指以氢火焰离子检测器检出的非甲烷总烃类检出物的总称,主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他有机化合物。这里重点要说明的是:VOC和VOCs其实是同一类物质,即挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写,由于挥发性有机化合物一般成分不止一种,因此VOCs更精准。再者,在日常交流过程中,人们习惯性将s省去,就造成了部分朋友搞不清VOC和VOCs。

TVOC是Total Volatile Organic Compounds的缩写,即总挥发性有机物。世界卫生组织(WHO,1989)对TVOC的定义是:熔点低于室温,沸点范围在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。

下面就VOCs气体的主要特性、来源及危害、检测的法律依据、毒性 VOCs 的检测范围,以及VOCs治理解决方案进行分析总结。

一、VOCs 的基本特性

1. VOCs 的定义

VOCs 的学术定义:是指在正常状态下(20℃,101.3kPa),蒸气 压在 0.1mmHg(13.3Pa)以上沸点在 260℃(500℉)以下的有机化学物质。

2.VOCs 的特性

●均含有碳元素,还含有 H、O、N、P、S 及卤素等非金属元素。

● 熔点低,易分解,易挥发,均能参加大气光化学反应,在阳光下 产生光化学烟雾。

●常温下,大部分为无色液体,具有刺激性或特殊气味。

● 大部分不溶于水或难溶于水,易溶于有机溶剂。

● 种类达数百万种,大部分易燃易爆,部分有毒甚至剧毒。

● 相对蒸气密度比空气重。

3.VOCs 的分类

VOCs 按其化学结构,可以分为:烃类(烷烃、烯烃和芳烃)、 酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈(氰)类等。

二、VOCs的来源及危害

常见的VOCs种类及成分见表1-1。

表1-1 常见的VOCs种类及成分

种类 成分
脂肪烃 甲烷、乙烷、丙烷、环己烷、甲基环戊烷、己烷、2-甲基戊烷、2-甲基己烷;
芳香烃 苯、甲苯、乙苯、二甲苯、正丙基苯、苯乙烯、1,2,4-三甲基苯;
卤代类化合物 三氯氟甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、氯苯、1,4-二氯苯;
酚、醚、环氧类化合物 甲酚、苯酚、乙醚、环氧乙烷、环氧丙烷
酮、醛、醇、多元醇 丙酮、丁酮、环己酮、甲醛、乙醛、甲醇、异丁醇
腈、胺类化合物 丙烯腈、二甲基甲酰胺
酸、酯类化合物 乙酸、醋酸乙酯、醋酸丁酯
多环芳烃 萘、菲、苯并芘
其它 甲基溴、氯氟烃、氯氟碳化物

2.1 VOCs的来源

VOCs的排放源及其污染物排放量的研究是控制大气中VOCs的根本,而VOCs气体的来源很广泛。典型的VOCs排放源可分为人为排放源(包括固定源与移动源)和自然排放源(包括生物源与非生物源)两类,其中以人为排放源为主,多半为石油化工相关产业的生产过程、产品消费行为以及机动车尾气造成。通过分析总结,VOCs主要来源于以下几个方面:

(1)石油化工厂排出的工艺尾气,如石油炼制工艺,石油化工氧化工艺,石油化工储罐生产工艺;

(2)石油、煤炭、天然气等的开采和储运过程中可有大量VOCs气体产生;

(3)煤、石油、石油制品、天然气、木材、烟草燃烧时的不完全燃烧产物,废弃物焚烧时产生的烟气,机动车排放的尾气中含有的未完全燃烧的烃类物质;

(4)室内装饰、装修材料如油漆、喷漆及其溶剂、木材防腐剂、涂料、胶合板等常温下可释放出苯、甲苯、甲醛、酚类、二甲苯、甲醛等多种挥发性有机物质;

(5)日常生活中使用的化妆品,有机农药、除臭剂、消毒剂、防腐剂、各种洗涤剂的加工和使用过程中可产生酚类、醚类、多环芳烃等挥发性有机物质;

(6)各种合成材料、有机粘合剂及其他有机制品遇到高温时氧化和裂解,可产生部分低分子有机污染物;

(7)淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类等氧化与分解时产生部分有机污染物。

2.2 VOCs的危害

VOCs种类众多,其对人类的健康和生存环境的危害主要体现以下几个方面:

(1)大多数VOCs具有刺激性气味或臭味,可引起人们感官上的不愉快,严重降低人们的生活质量。恶臭气体指一切刺激嗅觉器官并引起人们不愉快的气体物质。

(2)VOCs成分复杂,有特殊气味且具有渗透、挥发及脂溶等特性,可导致人体出现诸多的不适症状。还具有毒性、刺激性及致畸致癌作用,尤其是苯、甲苯、二甲苯及甲醛对人体健康的危害最大,长期接触会使人患上贫血症与白血病。另外,VOCs气体还可导致呼吸道、肾、肺、肝、神经系统、消化系统及造血系统的病变。随着VOCs浓度的增加,人体会出现恶心、头痛、抽搐、昏迷等症状。

(3)VOCs多半具有光化学反应性,在阳光照射下,VOCs会与大气中的NOx发生化学反应,形成二次污染物(如:臭氧等)或强化学活性的中间产物(如:自由基等),从而增加烟雾及臭氧的地表浓度,会对人造成生命危险,同时也会危害农作物的生长,甚至导致农作物的死亡。由光化学反应所造成的烟雾,除了能降低能见度之外,所产生的臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、过氧苯酰硝酸酯(PBN)、醛类等物质可刺激人的眼睛和呼吸系统,危害人的身体健康,伦敦、东京等城市都相继出现过光化学烟雾污染事件。

(4)某些VOCs易燃,如苯、甲苯、丙酮、二甲基胺及硫代烃等,这些物质的排放浓度较高时如果遇到静电火花或其他火源,容易引起火灾。近年来由于VOCs造成的火灾及爆炸事故时有发生,尤其是常发生在石油化工企业。

(5)部分VOCs可破坏臭氧

层,如氟氯烃物质。当其受到来自太阳的紫外辐射时,可发生光化学反应,产生氯原子,从而对臭氧层中的臭氧进行催化破坏。臭氧量的减少以及臭氧层的破坏使到达地面的紫外线辐射量增加。紫外线对人类皮肤、眼睛及免疫系统有较大的危害。

三、 VOCs 检测的法律依据

1、安全生产法规

(1)《危险化学品安全管理条例》(中华人民共和国国务院令第 344 号)第 18 条:危险化学品的生产、储存、使用单位,应当 在生产、储存和使用场所设置报警装置。

(2)《生产过程安全卫生要求总则》(GB/T 12801 -2008)5.3.1.c: 对产生危险和有害因素的过程,应配置监控检测仪器仪表。

(3)《产许可证条例》(国务院令第 397 号 2004)第 6 条:企业 取得安全生产许可证,应当具备下列安全生产条件:(十一)有重 大危险源检测、评估、监控措施和应急预案。 (4)《危险化学品重大危险源 罐区 现场安全监控装备设置规范》 (AQ 3036-2010)

2、职业健康卫生法规

(1)《中华人民共和国职业病防治法》 第 23 条:对可能发生职 业损伤的有毒、有害工作场所,用人单位应当设置报警装置。

(2)《国家职业卫生标准-工业企业设计卫生标准》(GBZ 1 -2010) 6.1.6 应结合生产工艺和毒物特性,在有可能发生急性 职业中毒的工作场所,根据自动报警装置技术发展水平设计自动 报警或检测装置。

(3)《工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》 (GBZ2.1-2007)

(4)《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》(国务院 2002 年 第 352)第 11 条:可能突然泄漏大量有毒物品或者易造成急性中毒 的作业场所,设置自动报警装置。

3、环保法规

(1)《国家环境保护“十二五”科技发展规划》(2011,环保部) 该 文将“有机污染物自动监测系统”列为“支持关键技术、装备和 产品研发”项目。

(2)《重点区域大气污染防治“十二五”规划》(2012,环保部) 该文规定“工业 VOCs 排放逐步安装在线连续监测系统,厂界安装 VOCs 环境监测设施”。

(3)《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》(国办发[2010]33 号)(二十三)各地环保部门应加强对重点 企业的监督性监测,并推进其安装污染源在线监测装置。

4、生产使用法规

(1)《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 (GB50493-2009)

(2)《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)第 4.6.11 条:在使用或产生甲类气体或甲、乙 A 类液体的装置内,宜 按区域控制和重点控制相结合的原则,设置可燃气体报警器 探头。

四、毒性 VOCs 的检测范围

1、确定依据

(1)《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 (GB50493-2009) 5.3.1(4)“有毒气体的测量范围宜为 0~300%最 高容许浓度或 0~300%短时间接触容许浓度”。

(2)《国家职业卫生标准-工作场所有害因素职业接触限值》 (GBZ2.1—2007) 4.1 工作场所空气中化学物质容许浓度:苯的 PC-STEL 为 10mg/m3 (2.87ppm)

(3)《国家职业卫生标准-工作场所有毒气体检测报警 装置设置规范》(GBZ/T223-2009) 5.3 气体检测仪检测范围 0~ 10 倍 PC-STEL,最小检测量≤0.5 倍 PC-STEL

2、苯的检测范围

(1)依据上述规定,苯的检测范围分别为:2.87ppm×3 = 8.61 ppm≈ 9 ppm (2)目前国际、国内苯检测器的实际测量范围: ① 固定式:0-10 / 20 ppm ② 便携式:0-1,000 /2,000 ppm(主要用于测漏)

五、 毒性 VOCs 探测器报警点的设定(以苯为例)

1、设定依据

(1)《国家职业卫生标准-工业企业设计卫生标准》(GBZ 1-2010) 6.1.6.3 毒物报警值应根据有毒气体毒性和现场实际情况至少 设警报值和高报值。预报值 为 MAC 或 PC-STEL 的 1/2,无 PC-STEL 的化学物质,预报值可设在相应超限倍数值的 1/2;警报值 为 PC-STEL 值,无 PC-STEL 的化学物质,警报值可设在相应超限倍 数值;高报值 应综合考虑有毒气体毒性、作业人员情况、事故 后果、工艺设备等各种因素后设定。

(2)《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 (GB50493-2009)5.3.3(3)有毒气体的报警设定值宜小于或等于 100%最高容许浓度或短时间接触容许浓度。

(3)《危险化学品重大危险源 罐区 现场安全监控装备设置规范》 (AQ3036-2010)4.3.6 有毒气体报警至少分为两级,第一级报警 阈值为最高允许浓度的 75%;第二级报警值为最高允许浓度的 2 倍-3 倍。

2、苯检测器的报警设定值

(1)、按上述要求,苯检测器的报警设定值应为: ①低段报警设定值: PC-STEL 3.08ppm(10mg/m3 )的 1/2,约 1.5ppm(实际为 3-5ppm); ② 高段报警设定值:PC-STEL 3.08ppm(10mg/m3 ),约 3ppm(实 际为 5-7ppm)。

(2)、实际应用中苯探测器的建议报警设定值为: ①低段报警设定值:一般为 1.5-3ppm(量程 0-10ppm); ② 高段报警设定值:一般为 3-7ppm(量程 0-10ppm)。

六、解决方案

对于低浓度・大风量的VOC污染废气,上海安居乐环保科技股份有限公司推出自主知识产权的GRTO工艺,进一步完善了传统的VOC浓缩+RTO蓄热燃烧装置工艺,可以将低浓度、大风量的污染空气浓缩为小风量、高浓度的废气后进行热力燃烧处理,效率提升,安全提升,而且可以降低运行成本,实现低成本、高效率VOC尾气处理达标排放,是行业领先的有机挥发性VOC和恶臭HAP废气环保治理工艺。

上海安居乐环保VOCs治理公司

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