炼化装置泄漏检测与维修_LDAR_现状及发展趋势

2013 年第 13 卷第 2 期
专题介绍
编辑 李文波
炼化装置泄漏检测 与维修（LDAR）现状及发展趋势
邹 兵 1，李 鹏 2，高少华 1，姜素霞 1，陈齐全 3，毛学军 4
（1.中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071） （2.中国石油化工股份有限公司炼油事业部，北京 100029）
（3.中国石化九江分公司，江西九江 332300） （4.宁波东海蓝帆科技有限公司，浙江宁波 315040）
中国石化为了规范企业内部挥发性有机化 合物泄漏检测方式，使不同企业、多套装置的查 漏 或 检 测 结 果 具 有 统 计 意 义 ，评 估 泄 漏 管 理 水 平，探寻差别原因，全面促进集团公司的 LDAR 运 行效果，2010 年 7 月提出制定《石化装置挥发性有 机化合物泄漏检测规范》的计划，该标准由安全 工程研究院负责制定，2012 年 5 月 1 日已经开始 执行。 2.3 LDAR 质量控制现状与人员培训
收稿日期：2012-12-27 作者简介:邹兵，教授级高级工程师，现任中国 石化安全工程研究院副总工程师，兼监测检验 研 究 室 主 任 ，主 要 从 事 石 化 行 业 监 测 检 验 工 作。
SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT
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安全、 健康和环境
专题介绍
2013 年第 13 卷第 2 期
开展 LDAR 应依据国家、地方、行业或企业标 准，制定相应的工作计划。由于标准宣贯尚未开 始，多数企业尚不了解 Q/SH 0456-2012《石化装 置挥发性有机化合物泄漏检测规范》的内容和要 求。所以，一些炼油企业的 LDAR 计划缺乏依据， 界定 LDAR 实施范围不清，缺少设备密封的统一 数据信息，难以分析出泄漏的原因。在检测质量 控制方法上，各企业做法差别较大。首先配置仪 器多种多样，同一泄漏源不同原理的检测仪器对 应的读数可能差别很大，即使使用同一类仪器，
经过几年的开发、摸索和实践，该新技术已经 具备了检测泄漏的快速经济有效的优越性。当管 线组件的泄漏量超过一定值时，操作者可清晰看 到泄漏图像。目前美国和加拿大正积极引入该技 术，并摸索经济有效地开展 LDAR 技术实施和管 理的方法。
2 中国石化 LDAR 现状 2.1 LDAR 开展情况
中国石化多家炼化企业为了应对国家节能 减排力度不断加大、环境保护标准不断提高的形 势，积极引入 LDAR 理念，查找异味排放重点源 头，开展有针对性的 VOCs 治理，密切结合清洁 生产工作，降低企业 VOCs 排放总量，从而继续 最大限度地降低有毒有害、可燃物的排放和火灾 或爆炸的风险，保障人身健康，改善区域环境空
国外早在 20 世纪 70 年 代 开 始 探 索 减 少 来 自设备泄漏的 VOC 无组织排放，经过 40 多年的 发 展 ，已 经 形 成 较 为 成 熟 的 LDAR 运 行 体 系 和 相对完整的法律法规和技术文件。要求开展 LDAR 的 法 规 至 今 已 有 25 部 之 多 ，而 且 存 在 较 多 相 互 交 叉 的 条 款 ，颇 为 复 杂 。 其 中 与 炼 化 行 业 直 接 相 关 的 LDAR 法 规 是 新 源 标 准 (NSPS)，
表 1 NSPS Subpart GGG/GGGa 对炼油装置泵和阀的要求
达 到 或 超过 50 000 μmol/mol 的泄漏设备或密封 （图 1）。发生如此严重泄漏的设备密封仅占检 测总数的 0.05%。因此快速定位严重泄漏设备 密 封 是 提 高 LDAR 效 率 ，削 减 大 量 检 测 费 用 的 重要途径。mp; ENVIRONMENT
2013 年第 13 卷第 2 期
邹兵，等.炼化装置泄漏检测与维修（LDAR）现状及发展趋势
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气质。 上 海 石 化 、齐 鲁 石 化 、燕 山 石 化 、金 陵 分 公
司、九江分公 司 等 企 业 近 期 先 后 开 展 了 一 系 列 LDAR 工作，并且取得了明显的效果。如上海石 化 2012 年的泄漏率较 2011 年下降 70.69%，大气 自动站数据表明：2012 年度较 2011 年度有机物 量有所下降，其中氯乙烯，1,1-二氯乙烯，四氟乙 烯等下降较为明显。齐鲁石化橡胶厂封堵排凝 2 500 多个，密闭井口 40 多个，配备了 4 台便携式 挥发性有机气体检测仪，对重点部位进行地毯式 测漏普查，厂区异味明显改善。燕山石化则采取 公司纠察队与分厂或车间双层检测的方法，查找 泄漏。公司成立纠察队，采用高灵敏的 VOCs 检 测仪在装置边界巡查，一旦超过阈值，纠察队通 知分厂或车间责任人，由车间进一步查找具体漏 点 ，查 找 及 整 改 结 果 要 上 报 至 纠 察 队 。 通 过 治 理，超阈值的频次明显下降。另外，安庆分公司、 武汉分公司已委托安全工程研究院对其异味较 重的典型装置（延迟焦化、乙苯-苯乙烯、催化等） 开展泄漏管理。综上所述，中国石化炼油企业近 几年逐步开始了解和重视 LDAR，一些企业根据 各自具体工艺、设备、物料特点，尝试性地开展了 多种多样的查漏堵漏活动。 2.2 LDAR 标准的建立
安全工程研究院从 2002 年起开展炼油设备 现场查漏技术研究，经过 10 年的不懈努力，现在已
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检测方法不同，可能出现数量级上的差别，甚至 会漏掉某些泄漏点；检测仪器的校准浓度、校准 时 间 、响 应 因 子 选 择 也 会 造 成 检 测 结 果 较 大 差 别。
安全工程研究院 2004 年就开展了 LDAR 的专 业培训，并取得了 ISA 颁发的培训合格证书。 2.4 LDAR 管理平台研究与应用
此外，为帮助企业达到相应的法规要求，国外 一些专业泄漏检测及维修公司应运而生，这些公 司配有专业的技术人员和各种泄漏检测设备。可 以看出，国外炼化企业泄漏检测与修复工作已经 进入法制化、标准化和专业化轨道。 1.2 国外 LDAR 发展趋势
据 美 国 API 多 年 跟 踪 加 州 炼 油 企 业 LDAR 开 展 状 况 发 现 ，约 79% 泄 漏 排 放 来 自 检 出 浓 度
泄 漏 具 有 很 大 偶 然 性 ，至 今 尚 未 发 现 明 显 的 规 律。一套典型炼化装置少则几千多则上万个可 能 发 生 泄 漏 的 部 位（密 封），如 何 从 如 此 众 多 的 设备密封快速确定泄漏源头是实施治理的关键 难题。
1 国外设备泄漏检测与维修（LDAR）现状及发展 趋势 1.1 国外 LDAR 现状
a）轻液泵：发现泄漏后应尽快修复，通常须在 15 天之内修复。如果修复需要一包括密封液的双 面机械密封系统才能实施，则可暂缓修复，但最迟 不能超过 6 个月完成。另外，检出泄漏后，5 天内 至少要实施基本维修作业，如拧紧密封的螺栓，确 定密封液是在正常压力温度下工作。
b）气体/蒸气或轻质液体阀：修复期限与轻液 泵相同。如果维修造成的排放高于推迟维修期间 泄漏排放，并且维修作业过程的排放可进入密闭 回收、火炬等系统进行处理，则可推迟至停车修 复，否则均需维修。另外，5 天内至少要进行基本 的维修，如拧紧密封的螺栓、换掉密封螺栓、拧紧 螺母或加入润滑油等。
设备分布 排放量分布
设备/排放量百分比，%
设备
Subpart GGG 泄漏标准/ （μmo·l mol-1）
Subpart GGGa 泄漏标准 / （μmo·l mol-1）
检测频 率
轻液泵
10 000
2 000
每月
轻液阀、 气体/蒸 气阀
10 000
500
每月
当检测到设备密封泄漏后，需要进行相应的 维修，维修要求如下。
在检测仪器配备方面，一些企业如金陵分公 司、齐鲁分公司和上海石化等单位参照国外炼油企 业的做法，配置了有毒气体分析仪（TVA-1000）。 该仪器具有检测范围宽（0~50 000 μmol/mol），响 应时间快（3.5 s）,恢复时间短（3.5 s）和对多数碳氢 化合物（包括 CH4等烷烃）气体有较高的灵敏度等 特点，是开展 LDAR 的传统标准仪器。然而多数企 业依旧采用皂液或普通气体报警器查漏，皂液难 以应对高温设备、大型法兰或装有保温层的设备 密封的泄漏检测。普通气体报警器检测范围较 小，仅适应检测大气环境中的有害气体，炼油企业 当前配置的可燃气体报警仪多数采用催化燃烧式 工作原理，接触高浓度烃类气体可能损坏或缩短 仪器寿命。
检测值（/ μmo·l mol-1）
图 1 美国加州炼油企业泄漏设备及排放量分布 从 1999 年起 API 在炼油厂、化工厂和实验室
用 CO2 激光成像仪（长波）和光纤激光成像仪（中 波）实施了一系列泄漏检测实验，并与传统 LDAR 检测方法进行了比对。2008 年和 2010 年美国 EPA 在 BP 研究中心和 DOW 化工厂对被动红外热像仪 进行了验证实验 。 [3] 实验表明：基于红外吸收的 气体探测专用热像仪（以下简称热象仪）的 SmartLDAR 泄漏检出限在（10-1～102）g/h 范围内，与风 速、物料、背景和距离等因素有关。平均每分钟大 约可以完成 35 个设备密封的检测，传统方法平均 每分钟最快只能检测 8 个左右。
在泄漏检测与维修管理系统方面，为了对石 化装置密封设备进行管理，安全工程研究院 2005 年开发出一套基于风险的石化装置密封点泄漏管 理软件，并在济南分公司进行了初步应用。
石化装置密封点泄漏管理软件可对各种动 态、静态数据进行数据定性、分类分析，建立密封 点状态数据库。通过对检测数据分析，绘制重点 易泄漏单元、设备或管线的泄漏历史曲线，根据历 史曲线，确定最大概率泄漏发展趋势。制作装置 的三维模型图，还原工艺现场设备信息和位置信 息。待测密封点在三维图中显示，便于管理。根 据对检测管理动态数据库的统计分析结果，用计 算机绘制生产装置逸散性泄漏的浓度分布图,确定 物料泄漏可能的影响范围。同时金陵石化在设备 泄漏检测方面也做了大量工作，从 2011 年开始组 织运行部设备员集中收集机泵视图、设备视图和 管线视图等数据，并搭建了金陵石化无泄漏管理 系统，实现了泄漏的管理和维修，有效地减少了 VOCs 排放。 2.5 泄漏检测仪器配备现状