近年來(lái)，隨著國(guó)家政策、法律法規(guī)的調(diào)整和修改，特別是隨著《環(huán)保法》、《大氣污染防治法》等一系列法律法規(guī)的修訂，排污企業(yè)肩負(fù)的責(zé)任越來(lái)越大，環(huán)境合規(guī)管理也成為企業(yè)在開展各項(xiàng)活動(dòng)過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的任務(wù)。同時(shí)碳達(dá)峰、碳中和工作已經(jīng)列為我國(guó)2021年經(jīng)濟(jì)工作八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一[1]，并納入我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)整體布局，生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境治理成為我國(guó)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，國(guó)家要實(shí)現(xiàn)2035年生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)的目標(biāo)，各級(jí)政府必將依照各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管，政府執(zhí)法力度將進(jìn)一步加大。揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）已成為“十四五”城市空氣質(zhì)量考核新指標(biāo)，依照生態(tài)環(huán)境部頒布的《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問(wèn)題的通知》要求，國(guó)家對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的重視程度又上升了一個(gè)新臺(tái)階，各個(gè)地方和企業(yè)都在不斷地加大對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的管控力度。特別是石化行業(yè)中對(duì)VOCs排放量影響較大的有機(jī)液體儲(chǔ)存與調(diào)和過(guò)程中VOCs揮發(fā)損失、有機(jī)液體裝載過(guò)程中VOCs揮發(fā)損失、廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過(guò)程中VOCs逸散、設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏造成的VOCs損失這四大源項(xiàng)的管控日趨嚴(yán)格。本文在這里重點(diǎn)討論的是有機(jī)液體裝載過(guò)程中VOCs揮發(fā)損失這一源項(xiàng)中的汽車裝車過(guò)程氣體收集控制措施。

揮發(fā)性有機(jī)液體裝載過(guò)程中VOCs揮發(fā)是指物料在裝載過(guò)程中，汽車、火車或船舶（包括輪船和駁船）內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）氣體被裝載物料置換時(shí)所產(chǎn)生的排放。根據(jù)物料運(yùn)輸和裝載方式不同，可分為汽車裝載過(guò)程、火車裝載過(guò)程和船舶裝載過(guò)程。無(wú)論采用哪種裝載運(yùn)輸方式，裝載過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）氣體收集控制的主要措施是密封裝置，它決定著裝車過(guò)程的密閉效果，更關(guān)系著油氣回收系統(tǒng)或VOCs治理系統(tǒng)的運(yùn)行效果。目前國(guó)內(nèi)汽車裝車發(fā)油過(guò)程氣體收集控制的主要措施是鶴管密封裝置，上裝鶴管[2]主要有旋臂式和桁架式，下裝鶴管主要是旋臂式；火車裝車發(fā)油過(guò)程氣體收集控制的主要措施是采用桁架式上裝鶴管及密封裝置，船舶裝船過(guò)程中氣體收集控制的主要措施是輸氣臂。

常用上裝鶴管的密封形式有平面密封、錐形密封、專用密封、鎖緊式密封和氣囊式密封5大類。上裝鶴管平面密封是利用自身重力壓緊進(jìn)行密封或利用氣缸進(jìn)行壓緊密封，它的密封面是在罐車口凸緣，該密封型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是該密封型式會(huì)受到人孔蓋鉸軸等附件的阻礙而無(wú)法完全密封且密封不能隨槽罐車沉降自動(dòng)調(diào)節(jié)從而造成油氣溢出。上裝鶴管錐形密封也是利用自身重力壓緊進(jìn)行密封或利用氣缸進(jìn)行壓緊密封，它的密封面是在罐車口內(nèi)沿，該密封型式的優(yōu)點(diǎn)是適用罐口的范圍寬，并可以使用氣缸輔助壓緊，密封性較好，缺點(diǎn)是該密封型式的密封也不能隨槽罐車沉降自動(dòng)調(diào)節(jié)從而造成油氣溢出。上裝鶴管專用密封是根據(jù)罐口尺寸特定設(shè)計(jì)加工而成，壓緊方式采用專用快開接頭，該密封型式的優(yōu)點(diǎn)是密封面密封性較好，缺點(diǎn)是罐口適用范圍窄，需對(duì)汽車槽罐車口進(jìn)行改造，投資較高。上裝鶴管鎖緊式密封是利用氣缸鎖舌機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓緊密封，密封面在罐車口凸緣，該密封裝置能夠隨罐車自身高度變化調(diào)整，既保證了高效的密封性能，又有效解決了罐車自身高度變化對(duì)密封面壓緊力干擾的關(guān)鍵問(wèn)題[3]，缺點(diǎn)是投資費(fèi)用較高且罐口只能在一定范圍內(nèi)適用。上裝鶴管氣囊式密封是采用氣囊充氣膨脹進(jìn)行壓緊密封，密封面在罐車口內(nèi)壁，該密封形式的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、密封效果好、使用方便且罐口適用范圍較寬，缺點(diǎn)是氣囊容易破損、老化，嚴(yán)重影響密封的使用壽命，后期維護(hù)成本偏高。

綜上，各種上裝鶴管密封形式都有一定的適應(yīng)性和局限性，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)和越來(lái)越嚴(yán)格的減排要求，建議企業(yè)在進(jìn)行選型時(shí)，可從物料特性、上裝鶴管密封壓緊方式、槽罐車罐口規(guī)格尺寸、密封性能、投資及維護(hù)成本等方面綜合考慮擇優(yōu)選擇。同時(shí)因鶴管設(shè)計(jì)并無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各廠家密封裝置不能兼容，密封裝置設(shè)備互換性底，這也是今后需要進(jìn)一步解決和改進(jìn)的方向[4]。

原油是一種具有特殊氣味的黏稠性油狀液體，是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴等多種液態(tài)烴的混合物，相對(duì)其他輕質(zhì)油具有密度大、黏度高、凝固點(diǎn)高的特點(diǎn)，因此原油在管道輸送或裝車過(guò)程中需加熱裝車，對(duì)輸送溫度和裝載溫度要求較高。正是由于原油的這些特性，使得原油裝車[5]不能像汽油、液化氣等輕質(zhì)油或液體化工品裝車一樣采用汽車底部裝車鶴管及氣相平衡技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)密閉裝車，雖然采用汽車底部裝車鶴管及氣相平衡技術(shù)既可以有效地回收揮發(fā)性有機(jī)物，又可以保證裝車安全，但該技術(shù)對(duì)像類似原油這種物質(zhì)特性的裝車過(guò)程揮發(fā)VOCs氣體收集卻不太適用。這一類主要有原油、瀝青等重質(zhì)油以及液體硫磺等，因此針對(duì)這一類的化工品的收集密閉方式還有待進(jìn)一步的研究。同時(shí)，因不同企業(yè)所采用的罐車型號(hào)不同，罐車車口尺寸不統(tǒng)一，罐車口上的附件設(shè)施（如單呼閥、人孔蓋鉸軸等）位置設(shè)置不規(guī)則，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)原油密閉裝車對(duì)鶴管密封選型要求較高。

某企業(yè)原有4個(gè)原油裝車鶴位，裝載方式為上裝浸沒(méi)式汽車裝車，裝載原油時(shí)采用的社會(huì)車輛罐車型號(hào)不統(tǒng)一，罐車口尺寸不一致，鶴管密封形式為錐形密封，密閉性不好且沒(méi)有油氣收集回路，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）直排大氣，現(xiàn)場(chǎng)氣味較大且不符合環(huán)保要求。該企業(yè)在2019年對(duì)原油裝車鶴管進(jìn)行升級(jí)改造并增加治理設(shè)施[6]，主要治理思路是通過(guò)對(duì)原油裝車鶴管進(jìn)行改造，采用氣囊式鶴管密封裝置保證原油裝車時(shí)能夠密閉收集揮發(fā)出的氣體，通過(guò)收集管道將氣體引至治理設(shè)備進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放[7]，其中治理設(shè)備主要工藝為冷凝吸附工藝[8]和催化氧化工藝[9]，通過(guò)兩級(jí)組合治理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的治理。

裝車時(shí)密封氣囊通過(guò)氮?dú)膺M(jìn)行充氣，氣囊逐漸漲開并最終將罐車口緊密包裹，密封面較好的貼合在罐車帽口內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密閉裝車[10]，極大的降低現(xiàn)場(chǎng)揮發(fā)性有機(jī)物排放，并有效地確保揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的收集，進(jìn)而為后段VOCs治理提供穩(wěn)定氣源保障。

改造之前，采用揮發(fā)性有毒氣體檢測(cè)儀（TVA2020C）設(shè)備在錐型密封的罐車口進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）泄漏檢測(cè)，因泄漏量較大導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有毒氣體檢測(cè)儀（TVA2020C）經(jīng)常爆表，無(wú)法正常測(cè)出實(shí)際數(shù)據(jù)。經(jīng)采用氣袋取樣后送入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，測(cè)得平均濃度約為3.815×105 mg·m-3。改造后，采用揮發(fā)性有毒氣體檢測(cè)儀（TVA2020C）設(shè)備對(duì)氣囊式密封操車口進(jìn)行檢測(cè)，泄漏檢測(cè)值均不高于500μmol·mol-1，滿足《石油煉制企業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570—2015）及《石油化學(xué)企業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571—2015）中關(guān)于泄漏的認(rèn)定限值。該企業(yè)自使用氣囊式密閉裝車鶴管后，密封效果良好，現(xiàn)場(chǎng)油氣濃度大大降低，極大地改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，有效地解決了該廠鶴管裝車過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)物氣體逸散排放的問(wèn)題。

對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理裝置進(jìn)出口同時(shí)進(jìn)行取樣分析，測(cè)定非甲烷總烴濃度見(jiàn)表1。

由檢測(cè)結(jié)果可知：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）進(jìn)口質(zhì)量濃度最大值為800 g·m-3，經(jīng)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理裝置處理后，排放的氣體中非甲烷烴類最大值為45.6 mg·m-3，低于《石油煉制企業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570—2015）要求的80 mg·m-3，治理效果明顯。

依據(jù)《石化行業(yè)VOCs核算方法》關(guān)于有機(jī)液體裝載揮發(fā)損失中VOCs產(chǎn)生量計(jì)算方式，該企業(yè)按原油年周轉(zhuǎn)量為220 000 t·a-1，原油裝載溫度按40℃計(jì)，經(jīng)核算，改造前有機(jī)液體裝載揮發(fā)損失這一源項(xiàng)造成的VOCs氣體排放量約為28.8 t·a-1，改造后有機(jī)液體裝載揮發(fā)損失這一源項(xiàng)造成的VOCs氣體排放量約為2.88 t·a-1，減排效果明顯。

雖然氣囊式鶴管密封裝置在密封性能和罐口適用性方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但氣囊易老化、易破損的缺點(diǎn)也不容忽視[11]。該企業(yè)原油裝車過(guò)程中氣囊磨損較高，經(jīng)分析主要原因如下:

1)氣囊材質(zhì)為導(dǎo)靜電丁腈橡膠，在高溫下長(zhǎng)期工作容易老化。該企業(yè)裝車時(shí)原油裝車溫度約為50℃左右，氣囊在此溫度下長(zhǎng)期受熱，會(huì)造成橡膠老化，承壓能力降低，縮短氣囊使用壽命。

2)汽車車口頸高較小，基本在20 mm左右，使氣囊無(wú)法充分利用膨脹，易造成過(guò)度膨脹脫離限位筒。

3)現(xiàn)場(chǎng)存在操作不規(guī)范現(xiàn)象，操作不當(dāng)會(huì)使氣囊受到嚴(yán)重?fù)p傷甚至損。

為提高氣囊的使用壽命，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

1)對(duì)氣囊材料進(jìn)行改良，選用耐油性、耐曲撓性、耐熱老化性、耐臭氧性的氯醇膠提高氣囊的高溫使用壽命。

2)在滿足工藝要求的情況下盡量降低原油的裝車溫度，使氣囊的工作溫度降低，提高氣囊的使用壽命。

3)制作安裝支腿加高件，加高支撐腿高度50 mm，使氣囊膨脹最大處接近罐車頸高處，充分利用膨脹，避免過(guò)度膨脹脫離支撐筒。

4)控制裝車速度，防止氣囊過(guò)度憋壓漲破氣囊。

5)規(guī)范操作，操作人員嚴(yán)格按操作規(guī)程操作鶴管及密封裝置，及時(shí)調(diào)整氣囊供氣壓力，避免因操作不當(dāng)損壞氣囊。

通過(guò)上述改進(jìn)，在后續(xù)實(shí)際使用過(guò)程中，氣囊破損率高這一現(xiàn)象有較大的改善。

氣囊式鶴管密封裝置能夠達(dá)到良好的密封效果，該密封裝置對(duì)于上裝汽車罐車罐口適應(yīng)能力強(qiáng)，同時(shí)克服了裝車過(guò)程中鶴管受外力或震動(dòng)、罐車沉降等情況對(duì)密封裝置的影響。原油裝車過(guò)程揮發(fā)性有機(jī)物氣體收集的關(guān)鍵是選擇鶴管密封型式，保證原油裝車過(guò)程中的密閉性將成為各企業(yè)考慮的首要條件。作為企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)罐車的管理，建議采用統(tǒng)一規(guī)格型號(hào)罐車，從而幫助企業(yè)做出更好的選擇；作為設(shè)備生產(chǎn)廠家和科研人員，可以從鶴管密封裝置兼容性、互換性方向進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。各企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身情況綜合考慮，真正做到密閉裝車，高效收集原油裝車過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)物氣體。