焦化污染物檢測方法

煤焦化是冶金工業的一個重要化工過程，煤炭主要加工方法是高溫煉焦，
提取有用的化學產品，回收可燃氣體。產品焦碳可作高爐冶煉的燃料，
也可用于貴重、有色金屬冶煉。在煉焦過程中產生的化學產品，經過回收、
處理和加工可以獲得焦爐煤氣、煤焦油，以及苯、甲苯、二甲苯、萘、氨、
硫化氫、二硫化碳等等，這些產品是化學工業、醫藥工業的重要原料。

煤氣安全是冶金企業安全的重點內容。氣體安全事故頻繁發生，多種有機蒸汽對工作人員健康的慢性侵害，給職業安全埋下了不確定的隱患。煤焦化生產環境是冶金企業環境問題的重點，大量的有機和無機揮發物泄漏對環境帶來嚴重污染，同時也是能源和資源的浪費。

本文主要討論焦化行業有機污染物（TVOC）工作場所限值標準、檢測方法，以及光離子化檢測技術（PID）在有機揮發物檢測方面的特點。

1． 新標準對焦化工作場所空氣中有毒物

質容許濃度的規定（單位：毫克/立方米）

從表中可以看出，新標準增加了苯逸散物和焦揮發物，它們的主要成分是多種揮發性有機化合物的混合物，即TVOC。

2. TVOC的檢測方法

有機揮發物的檢測原理主要有以下幾種形式：電化學傳感器、半導體氧化物傳感器、紅外傳感器和最新技術的光離子化傳感器（PID）。在以上幾類檢測技術中，由于VOC氣體的理化特性，電化學方法只能檢測其中小部分有機化合物，而且其使用壽命也無法滿足客戶實際使用的要求。半導體氧化物傳感器的檢測靈敏度較高，但由于其對碳、硫、氮氧化物有較大的響應，而不能用于焦化行業。紅外方法的檢測穩定性、選擇性較好，但無法檢測多種氣體。煤焦化混合芳烴中含有幾十種有機物，他們的化學性質差異較大，而PID檢測技術是無損壞的物理檢測技術，拋開化學性質的差異，以物理（電離）的方法對多種有機化合物如苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、酮等進行準確檢測，檢測精度可達1ppb水平，是目前首選的VOC檢測技術。

3. 光離子化技術

光離子化檢測器由調制電場、無極紫外光源和電離室組成，中間由可透紫外光的光窗相隔。在電離室內，待測組分的分子吸收紫外光能量發生電離，選用不同能量的紫外燈（9.8eV，10.6eV，11.7eV），可選擇性地測定各種有機化合物。

有機化合物的分子在紫外光的激發作用下電離成為正負離子；在電場的作用下，在電極間發生遷移產生的電流與氣體濃度成正比，高精度檢測電路對變化的信號進行運算處理，實時得出現場檢測數據。

4. 光離子化檢測器的特點

　　（1）光離子化檢測器對大多數有機物可產生響應信號。光離子化檢測器不但具有較高的靈敏度，還可簡便地對樣品進行快速檢測處理。在分析如芳烴和烯烴時，其響應靈敏度可比火焰離子化檢測器高約30倍。

　　（2）具有較寬的線性范圍，無極紫外燈、電離室、電極體積小，適合便攜式和固定式在線監測。它是一種非破壞性檢測器，還可和色譜儀（GCRAE1000）聯用，以獲取更加精確的信息。

（3）可在常壓下進行操作，不需使用氫氣、氮氣等，簡化了附屬設備，實現本質安全；檢測范圍非常寬1ppb-10000ppm（苯），響應時間小于10秒，無檢測記憶，恢復快。

5. 光離子化檢測器（RAEGuard PID，檢測量程0-100ppm）對焦化有機蒸汽的CF值：

注：此校正系數CF值是對應于異丁烯的標定值，含義是對異丁烯的相對靈敏度。RAE Systems的儀器已經嵌入CF值，無需換算，使用時調出此參數即可。

PID檢測器在苯灌區的應用

6. 國內冶金企業的狀況

通過對新標準的研究和國內冶金企業的實際調研，大部分冶金焦化企業的作業環境污染超過國家標準，總結為以下幾個原因：

（1）部分企業焦化裝置技術落后，有害物質泄漏嚴重，通過檢修根本無法徹底解決問題。

（2）原有焦化項目的重點防范氣體是可能導致人員中毒的一氧化碳和導致爆炸事故發生的氫氣，忽略了對苯等有毒有機蒸汽危害的防范。

（3）國內大型焦化項目建設年代，由于檢測技術的限制，有機蒸汽檢測技術還不成熟，無法配套裝備。

（4）企業工作人員對有機蒸汽危害的認識是一個緩慢的過程。如今，更多的企業管理者和現場工作人員開始逐漸認識到有機蒸汽的危害程度。

（5）隨著環保意識的加強，企業、個人對環境的關注都在加強，企業污染已經不單是企業內部的問題，一個焦化企業的污染不但影響到企業周邊的環境，嚴重者將影響到一個城市。

7. 小結

冶金焦化企業都建立有完善的一氧化碳與可燃氣體檢測系統，根據GB 12710-2008《焦化安全規程》的要求，在新建項目和技改項目的實施上，或在原有系統的基礎上應增加TVOC檢測器——PID。PID技術可以解決新標準規定的9種焦化有機氣體的檢測，使企業對環境污染的程度從定性的了解向定量的管理轉變，這也是一項“HSE”的對企業管理的基本要求。

參考文獻：

（1） RAE Systems AP-000, RAE PID Training Out line
（2） RAE Systems TN-106, Correction Factors, Ionization Energies, And Calibration Characteristics
（3） 俞志鶴，“VOC對職業安全和健康的影響及其檢測技術評述”，中國職業安全健康協會2005年學術年會論文集，第278-283頁
（4） 《GB 12710-2008 焦化安全規程》