监测溶剂排放以确保合规

5 - 3月- 2021

Signal Group拥有超过40年的VOC分析仪设计经验,专注于开发仪器,使工艺操作员能够证明符合性;在接下来的文章中,Stephane canada解释了监测的重要作用

监测溶剂排放以确保合规

世界各国政府已经实施了环境法规,以减少工业过程中挥发性有机化合物(VOCs)的排放。例如,根据欧洲溶剂工业集团的数据,自1990年以来,欧盟的VOC总排放量已经减少了60%以上。

挥发性有机化合物来自使用有机化学品(如溶剂)的工业活动,以及燃烧有机材料和燃料的发动机和焚烧炉。

这两种类型的应用都需要类似的监测设备,但本文将重点介绍那些涉及溶剂的应用。

溶剂广泛应用于化学工业,用于清洗和脱脂产品和机械和/或溶解,稀释和分散涂料,粘合剂,油漆和墨水。

溶剂在室温下容易蒸发,在工作场所是一个重大的安全隐患,因此它们通常被排出去,远离工人,从这些排出去的排放物通常需要在释放之前减少。

溶剂的排放必须最小化,因为它们对环境的影响包括臭氧的形成,臭氧是光化学烟雾的组成部分。

在地面,当VOCs与氮氧化物(NOx)在阳光下发生反应时,就会产生臭氧。臭氧可对人类产生急性和慢性影响,影响呼吸、心血管和中枢神经系统以及生殖健康。地面臭氧还会对植被和敏感的生态系统产生有害影响。

Stephane作为加拿大

Stephane作为加拿大

在大多数国家,对可能释放VOCs的受监管工艺的排放发放许可证,其中包括总有机碳(TOC)的排放限制。

TOC测量的标准参考方法是火焰电离检测器(FID)。在某些情况下,监测活动可能需要对有毒VOCs进行物种划分或区分甲烷和非甲烷VOCs。

欧洲VOC溶剂排放指令(SED)

战略经济对话的主要目标是减少挥发性有机化合物的排放。运营商有两种主要的合规选择;他们可通过提交监测数据,证明符合挥发性有机化合物排放限值和无组织排放限值。

这些数据将包括年度或连续监测结果,这取决于过程的VOC排放量的大小。或者,工艺可以使用溶剂还原方法来实现从满足质量排放限制中获得的结果。

该减排方案使运营商能够实现与适用排放限值时本应实现的排放量相当的减排。这可以通过用高溶剂含量的产品代替低溶剂或无溶剂的产品和/或改变无溶剂的生产工艺来实现。

根据SED,当减排后的平均排放量超过10公斤/小时总有机碳时,监管机构要求持续监测。当监管机构认为有必要证明符合挥发性有机化合物排放限值时,亦须持续监测。

如果不需要持续监测,监管机构将要求定期测量。对于定期测量VOC(s),在每次测量过程中必须获得至少三个读数。

当排放限值得到一致遵守时,监管机构可考虑降低监测频率要求。但是,应增加监测频率,例如,作为新活动或重大改变活动的一部分,或当排放水平接近排放浓度限制时。

显然,连续和定期的VOC监测在证明合规性方面发挥着关键作用。然而,Signal的客户也使用fid来衡量缓解措施的效果,检查缓解设备的性能,进行过程控制和调查扩散排放。

减少美国VOC的排放

在美国,《清洁空气法》是一项联邦法律,规范固定和移动源的空气排放。

该法案授权美国环境保护署(EPA)制定国家环境空气质量标准(NAAQS),以保护公众健康并规范有害空气污染物的排放。因此,美国环保署公布了一份有害空气污染物清单,其中许多是挥发性有机化合物。

VOCs可能导致NAAQS不达标,或可能对一个地区的达标状态产生不利影响。环保局通过执法行动解决了严重的违规行为,实现了可衡量的污染物减少和空气质量改善。

通过与州和部落当局的合作,美国环保署开展了多次联合检查和执法行动,从而显著减少了VOC的排放,特别是石油和天然气行业的VOC排放。

MiniFID +加热线

MiniFID +加热线

在美国,方法25适用于固定源排放中的VOCs(以总气态非甲烷有机物[TGNMO]测量,并以碳报告)的测定。

该方法指出:用火焰电离检测器(FID)分析仪直接测量流出液可能是合适的,事先对气流进行表征,并知道检测器可预测地对气流中的有机化合物做出反应。

当然,如果存在甲烷(CH4),也将被测量。FID可以在以下任何限制条件下使用:

  • 当已知只有一种化合物存在时
  • 当有机化合物只由氢和碳组成时
  • 当化合物的相对百分比已知或可以确定,并且化合物的FID反应已知时
  • 当控制排放前后存在一致的化合物混合物时,只评估相对浓度
  • 当FID可以根据化合物排放的质量标准进行校准时(例如溶剂排放)。

另一个使用直接FID的例子是作为筛选方法。如果有足够的信息可以提供一个FID分析仪精度的粗略估计,它可以用来确定一个未定性气体流的VOC含量。

由于有足够的缓冲来考虑可能的不准确性,直接FID可以成为一个有用的工具,以获得所需的结果,而无需昂贵的精确测定。

另外,方法25A适用于主要由烷烃、烯烃和/或芳香烃组成的蒸汽的总气态有机浓度的测定。

浓度以丙烷(或其他适当的有机校准气体)或碳表示。同样,该方法规定了加热气体样品的收集,并将其传递给火焰电离分析仪。

VOC监控

如上所述,监管机构所需的监测水平由运营商的VOC排放规模决定,对较大的排放者需要持续监测,对排放量较低的过程需要间断监测。

因此,Signal Group开发了VOC分析仪,以满足这两个要求-便携式加热FID (Signal MiniFID 3010)用于定期测量和连续加热FID (SOLAR)用于永久安装。

连续加热FID太阳能分析仪可以很容易地安装到一个19英寸的机架室内或室外安装。分析仪有一个嵌入式微处理器,在接收到来自可拆卸的平板电脑或通过Signal的S4i软件远程安装的命令时自动启动该过程。

该命令设置了一系列操作,使分析仪准备取样并向仪器的内部数据记录仪报告校准读数。

使用可选的可拆卸平板电脑,用户可以在50米外无线管理分析仪。此外,使用远程S4i软件与以太网连接,分析仪可以在任何时间任何地点操作。

这种远程可访问性还意味着Signal售后团队可以监控告警,进行远程校准,甚至在必要时进行故障排除。

便携式加热FID MiniFID 3010适用于各种应用,包括

  • 当许可证要求不连续测量时进行符合性监视
  • CEMS校准
  • CEMS的临时备份
  • 检查减排性能
  • 无规排放调查
  • 流程优化。

与市场上大多数其他“便携式”fid相比,MiniFID 3010被设计为坚固耐用的便携式现场使用仪器。

MiniFID 3010具有可选的内部数据记录仪(和记忆棒),样品泵,进口过滤器,加热线控制器和可拆卸的气瓶架,非常适合用于管道和难以访问的堆栈。

分析仪的可拆卸瓶架容纳燃烧器气体和校准气体,零空气提供一个背景碳氢化合物净化器。

框架是由轻质铝和仪器提供举升眼睛和舒适的肩带。便携式fid通常需要使用扩展的电源线,因此MiniFID能够在没有耗电的微处理器的情况下运行。

加热线(可选5米或10米)由分析仪一侧的插座供电,这有助于减少所需的电缆数量。加热管线配有不锈钢烧结过滤探头,用于插入烟囱或风管。

总结

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FID分析仪是各种溶剂排放监测应用的理想选择;方法25中给出的列表提供了一个有用的指南。重要的是要记住,虽然火焰电离是监测VOCs的参考方法,但分析仪的响应将根据样品中存在的VOC或VOCs而变化。

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