监测溶剂排放以确保合规| 2021-05-21 | PCI杂志

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。

背景

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。

溶剂广泛用于化学工业，以及清洗和脱脂产品和机械，或溶解，稀释和分散涂料，粘合剂，油漆和墨水。溶剂在室温下很容易蒸发，在工作场所是一个重大的安全隐患，所以它们通常被排出去，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，包括形成臭氧，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。

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使用火焰电离检测器(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)

根据SED，监管机构要求持续监测在减排后的平均排放量超过10公斤/小时的总有机碳。在监管机构认为有必要证明符合挥发性有机化合物排放限制的情况下，也需要持续监测。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，在每次测量过程中必须获得至少三个读数。在始终符合排放限制的情况下，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，作为新活动或重大变化活动的一部分，或在排放水平接近排放浓度限制的情况下。

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;检查消减设备的性能;用于过程控制，并调查扩散排放。

在美国减少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)建立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，美国环保署进行了多次联合检查和联合执法行动，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。

在美国，方法25适用于固定源排放中VOCs(以总气态非甲烷有机物(TGNMO)测量，以碳报告)的测定。该方法说:“用火焰电离检测器(FID)分析仪直接测量流出物可能是合适的，因为需要事先对气流进行表征，并且知道检测器可预测地对气流中的有机化合物做出反应。如果存在，甲烷(CH₄)当然也会被衡量。

FID可以在以下任何限制条件下使用:

已知只存在一种化合物的;
当有机化合物仅由氢和碳组成时;
已知或可以确定化合物的相对百分比，且已知化合物的FID反应;
在排放控制前后存在一致的化合物混合物，只需评估相对浓度;或
FID可以根据化合物排放的质量标准进行校准(例如溶剂排放)。

另一个使用直接FID的例子是作为筛选方法。如果有足够的信息来提供分析仪精度的粗略估计，FID分析仪可用于确定未表征气体流的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，无需昂贵的精确测定即可获得所需的结果。”

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，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取决于运营商的VOC排放规模，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，它自动启动分析仪接收命令从可拆卸的平板电脑，或从远程安装信号的S4i软件。该命令设置了一系列分析仪动作，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，用户可以在距离分析仪50米远的地方无线管理分析仪。此外，通过以太网连接使用远程S4i软件，分析仪可以在任何时间任何地点进行操作。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:

在许可证要求不连续测量的情况下进行符合性监测;
CEMS的校正;
CEMS的临时备份;
减排性能检查;
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，便携式，现场使用的仪器。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。分析仪的可拆卸瓶座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。

框架由轻质铝制成，仪器配有举升眼和舒适的肩带。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(购买时指定110VAC或220VAC)。加热线(可选5m或10m)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，用于插入烟囱或管道中。

本仪器操作简单: