Transcript 基於質量平衡基礎之VOC排放量計算

工廠製程VOC排放量調查
-以質量平衡為基礎
輔仁大學 公共衛生學系
劉希平
HAP調查程序
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現場調查前，進行工廠實地現勘，
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確認工廠製程範圍與程序
要求原物料、產品、製程流程與廢棄流向等資料
評估調查地點所需電源、場地安全性等
由於氣體樣本中HVOC採樣後之衰退、冷凝等特性，
本計畫以氣相層析質譜儀（GC/MS），進行現場採樣
與分析。現場調查期間，先進行人員安全說明事項與
工廠需求配合度之符合情形
每個目標約需進行2-3天現場調查。
現場調查完畢後，與廠方人員進行調查結果說明與討
論，並提出補充資料之需求。
現場調查主要內容
原物料
•廠商提供報表記錄
產品
•廠商提供報表記錄
設備元件
•C×V×A＝Emission
儲槽
•US EPA AP-42 §7.1 TANKS 4.09D
裝載
•以平均溫度之飽和蒸汽壓推估Emission
煙道
•質量平衡方式查核煙道檢測合理性
廢水
•濃度比例×廢水量
廢棄物
•成分比例×廢氣量
燃燒塔
•廠商提供流量監測記錄
石化廠採樣示意圖
VOC現場調查內容
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原物料：公司提供報表記錄
產品：公司提供報表記錄
設備元件：C×V×A＝Emission，C為作業環境HAP濃度
儲槽：-固定頂、內浮頂、外浮頂
-氣候、日照、風速
-裝載量
-US EPA AP-42 §7.1 TANKS 4.09D
裝載：以平均溫度之飽和蒸汽壓與操作量推估排放量
煙道：質量平衡方式查核煙道檢測合理性
廢水：濃度比例×廢水量，或使用排放係數
廢棄物：成分比例×廢氣量
燃燒塔：以報表記錄為基礎，99年進行現場採樣與檢
測
原物料與產品調查
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原物料使用量：
製程狀況、原物料年用量、原物料VOC成分、
操作量、物料比例等。
產品產量
產品特性、年產量、計算單位與合理性、產品
含VOC成分與比例、產品與原物料比例等。
分析原物料進料量與產品量差異，探討VOC逸散源
化學反應製程需依賴化學反應平衡方程式，探求
反應物及產物中，無法納入之物質。
 例如：苯乙烯之乙苯脫氫反應中產生氫氣
 丙烯酸製程加入空氣，利用氧氣將丙烯酸化
原物
料2
原物
料1
原物
料3
產品 HVOC溢散
原物料與產品調查
VOC檢測要點
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製程地點之作業環境VOC檢測，為了避免VOC衰退，均為進行現場檢測
1. FID掃瞄明顯VOC洩漏點，找尋洩漏源及評估環境
2. 以氣相層析質譜儀（GC/MS）進行作業環境VOC採樣方式，
3. 氣體樣本在採樣後10分鐘內分析，避免VOC衰退。
煙道氣體樣本以真空瓶或Tedlar袋採樣，採樣30分鐘內進行GC/MS分析。
廢水樣本以二氯甲烷或正己烷作液相-液相萃取，以達到現場GC/MS分析
之目的。
廢液樣本則以稀釋方式，直接注入GC/MS分析。
VOC校正：以VOC標準溶劑，經由事前確定體積真空瓶，配置標準氣體，
進行檢量線校正。如現場時間不允許，則在回到實驗室後，進行檢量線
校正工作。
因無標準品或現場無法進行檢量線校正之HVOC，則以停留時間或相似物
種HVOC進行積分面積之反應係數的濃度換算。
主要HVOC檢測方法
檢測目標
檢驗方法
元件洩漏檢測 揮發性有機物洩漏測定方法，NIEA A706.72C
有機溶劑、
油墨、塗料
表面塗料之揮發物含量、水含量、密度、固形物體積及重量測定
煙道排氣
排放管道中氣態有機化合物檢測方法
－採樣袋採樣／氣相層析火焰離子化偵測法 ，NIEA A722.74B
廢水
水中揮發性有機化合物檢測方法—有機溶劑液相萃取／氣相層析質
譜儀法
廢棄物
事業廢棄物萃出液中揮發性有機物檢測方法
－毛細管柱氣相層析質譜儀偵測法
法，NIEA A716.10C
印刷油墨及相關塗料之揮發物含量及密度測定法 ，NIEA
A717.10C
設備元件、製程區調查
由於在有限人力、時間下，調查設備元件HVOC排放方
式必須採用與以往不同方式進行。
 傳統方式為針對現有設備、元件種類與數量，進行現
場實地調查，由於化學性製程之元件、設備數量龐大，
耗用人力、物力、時間極大，無法在短時間內，獲知
目標製程之設備元件HVOC排放量。
 本計畫建議採用HVOC流通量調查方式，以現場調查
HVOC濃度，配合當地氣象單位監測之平均風速，
再實地量測目標製程之地理幾何尺寸，便可得知大約
製程之HVOC年排放量。
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設備元件、製程區調查
製程區作業環境：調查過程中首先依製程大小分為3
～5大區塊，每一區塊再劃分為九宮格型態，針對不
同高層元件所洩漏之VOC，先利用FID進行初步的洩漏
掃瞄與濃度判讀。
 設備元件：依FID結果針對作業環境中監測出較高濃
度區域進行係一部的設備元件監測，包括難以檢測元
件並對高濃度洩漏元件以GC/MS定性定量。
 排放量估算方式
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C×V×A＝Emission
VOC流通量示意圖
流通量（Flux）
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流通量：特定濃度物質（例如：甲苯）在特定流體（例如：風）
流動速度下，通過單位面積之質量。
例如:甲苯在作業環境中濃度為10 mg/m3，
作業環境中，平均風速為2 m/s情形下，
其流通量
Flux = 10 mg/m3 * 2 m/s = 20 mg/m2/s
如果作業環境之通風面積為10 m x 3 m
則甲苯在此狀況下之排放量為
20 mg/m2/s x (10 x 3 m2) = 0.6 g/s = 2.16 kg/hr
= 51.8 kg/d
現場設備元件檢測
儲槽之VOC排放量計算
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現場實際監測元件、呼吸閥等
固定頂、內浮頂、外浮頂等
當地氣候、日照、風速、日照量、材質、顏色
裝載量、使用率等
不同儲槽細節（支柱數目）、密封材質、單層或雙
層密封、儲槽是否有鏽蝕等
防制設備形式和處理效率（例如：六輕儲槽全無防
制設備，排放量較為可觀）
使用USEPA AP-42 §7.1 TANKS 4.09D計算年排放量
儲槽之VOC排放量計算
儲槽之VOC排放量計算
儲槽現場調查
裝載調查
 裝載：
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溶劑以常壓狀態注入容器時，將上方空氣與飽和有
機氣體直接溢出。
平均溫度之飽和蒸汽壓和注入量，推估VOC排放
調查儲槽之防制設備及效率
煙道調查
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煙道：現場採樣煙道前端、煙道末端以及防制設備
前後端分析物種與實際濃度評估其效率，並以質量
平衡方式查核煙道檢測合理性。
廢水、廢棄物調查
 廢水廢棄物調查：測量比重、密度依不同方式
粹取以GCMS分析成分濃度
 廢水：濃度比例×廢水量
 廢棄物：成分比例×廢氣量
燃燒塔調查
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燃燒塔：調查廠商監測記錄並以質量平衡方式查核燃燒塔排放合理性。
以夜間燃燒塔塔頂火焰連續攝影方式，隔天取得該 燃燒塔相對應之
流量紀錄，評估廢氣流量與火焰燃燒之關係，並直接採集燃燒塔氣體
樣本，分析HAP濃度後，作為排放量推估參考。
本年度調查台化公司芳香烴二廠的燃燒塔，調查項目包括HVOC物種、
濃度與排放量。