石化行业VOCs排放特征与环境影响研究

作     者：刁刘丽 

作者单位：南开大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毕晓辉

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：挥发性有机物 石化工业源 排放特征 老化特征 环境影响 

摘      要：石化行业是我国环境空气VOCs的重要来源,对区域臭氧污染的形成具有重要影响。开展石化行业VOCs排放特征研究,是精准实施臭氧污染防控、科学评估其环境影响的基础性工作。目前,针对石化行业VOCs排放特征的研究多以厂界污染为主,缺少各生产与储存环节的精细化排放特征研究,且存在时效性与代表性不足问题,难以有效支撑相关研究与管理评估需求。针对上述问题,本研究选取典型石化企业,根据不同生产与储存环节开展厂界环境VOCs样品采集分析,系统研究石化行业厂界VOCs排放特征。结合研究期间风向变化和气团传输轨迹,采取分距离布点方式,分析石化行业排放VOCs传输过程中的老化特征;基于南开大学点位VOCs在线观测数据,利用PMF分析石化行业对于环境VOCs及其臭氧形成的影响。得到以下主要结论:(1)石化企业不同生产环节厂界VOCs物种组成特征差异显著,主要受到产品类型、生产环节、工艺水平等影响。水集输与处理环节排放VOCs主要以芳香烃为主,其中间/对二甲苯、邻二甲苯是主导物种,分别占总VOCs浓度的20%和14%。储罐区排放VOCs以烷烃为主,其中正戊烷、2,4二甲基戊烷、环戊烷是主导物种。储罐区主要的臭氧生成潜势(OFP)贡献物种是烷烃和芳香烃,其中环戊烷和1,2,4三甲苯的贡献占比分别达到29%和20%,显著高于其它物种。芳香烃是水集输与处理环节的主要OFP贡献物种,其中间/对二甲苯和邻二甲苯最高,其贡献占比分别为28%和18%。(2)结合研究期间东南风向与气团传输轨迹,本研究分析了石化企业排放VOCs随传输距离变化的老化特征。相比之下,石化企业排放的间/对二甲苯、邻二甲苯、1,2,4三甲苯、1,2,3三甲苯随传输距离的增加呈现显著下降趋势,平均下降率分别为17%、18%、13%、12%。因此,基于环境VOCs监测数据分析石化行业影响时,需要矫正VOCs物种的化学损耗量特别是间/对二甲苯、邻二甲苯等物种。(3)基于南开大学观测点位在线VOCs监测数据,利用光化学年龄参数方法,通过估算VOCs初始浓度矫正化学损耗影响。根据石化企业不同环节厂界环境VOCs排放特征以及文献中石化企业的VOCs成分谱,基于主导物种排序及标识性物种限制PMF解析过程中石化行业相关源类的因子谱,更准确、精细化地解析了石化行业对南开大学站点环境VOCs及臭氧生成的影响。研究期间化工产品生产过程和储罐挥发排放对VOCs的贡献占比分别为20%和5%;相比于其它环节,化工产品生产过程排放的VOCs可能是南开大学站点臭氧形成的关键贡献源类,贡献占比达28%;而储罐挥发排放的VOCs对臭氧形成的贡献仅为11%。