近年來，隨著國家政策、法律法規的調整和修改，特別是隨著《環保法》、《大氣污染防治法》等一系列法律法規的修訂，排污企業肩負的責任越來越大，環境合規管理也成為企業在開展各項活動過程中需要重點關注的任務。同時碳達峰、碳中和工作已經列為我國2021年經濟工作八項重點任務之一[1]，并納入我國生態文明建設整體布局，生態文明建設和環境治理成為我國發展的重要戰略目標，國家要實現2035年生態環境根本好轉的目標，各級政府必將依照各項環保法規加強環境監管，政府執法力度將進一步加大。揮發性有機物（VOCs）已成為“十四五”城市空氣質量考核新指標，依照生態環境部頒布的《關于加快解決當前揮發性有機物治理突出問題的通知》要求，國家對揮發性有機物（VOCs）的重視程度又上升了一個新臺階，各個地方和企業都在不斷地加大對揮發性有機物（VOCs）的管控力度。特別是石化行業中對VOCs排放量影響較大的有機液體儲存與調和過程中VOCs揮發損失、有機液體裝載過程中VOCs揮發損失、廢水集輸、儲存、處理處置過程中VOCs逸散、設備動靜密封點泄漏造成的VOCs損失這四大源項的管控日趨嚴格。本文在這里重點討論的是有機液體裝載過程中VOCs揮發損失這一源項中的汽車裝車過程氣體收集控制措施。

揮發性有機液體裝載過程中VOCs揮發是指物料在裝載過程中，汽車、火車或船舶（包括輪船和駁船）內的揮發性有機物（VOCs）氣體被裝載物料置換時所產生的排放。根據物料運輸和裝載方式不同，可分為汽車裝載過程、火車裝載過程和船舶裝載過程。無論采用哪種裝載運輸方式，裝載過程中揮發性有機物（VOCs）氣體收集控制的主要措施是密封裝置，它決定著裝車過程的密閉效果，更關系著油氣回收系統或VOCs治理系統的運行效果。目前國內汽車裝車發油過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；火車裝車發油過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行密封或利用氣缸進行壓緊密封，它的密封面是在罐車口凸緣，該密封型式的優點是結構簡單，缺點是該密封型式會受到人孔蓋鉸軸等附件的阻礙而無法完全密封且密封不能隨槽罐車沉降自動調節從而造成油氣溢出。上裝鶴管錐形密封也是利用自身重力壓緊進行密封或利用氣缸進行壓緊密封，它的密封面是在罐車口內沿，該密封型式的優點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，缺點是該密封型式的密封也不能隨槽罐車沉降自動調節從而造成油氣溢出。上裝鶴管專用密封是根據罐口尺寸特定設計加工而成，壓緊方式采用專用快開接頭，該密封型式的優點是密封面密封性較好，缺點是罐口適用范圍窄，需對汽車槽罐車口進行改造，投資較高。上裝鶴管鎖緊式密封是利用氣缸鎖舌機構進行壓緊密封，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密封面壓緊力干擾的關鍵問題[3]，缺點是投資費用較高且罐口只能在一定范圍內適用。上裝鶴管氣囊式密封是采用氣囊充氣膨脹進行壓緊密封，密封面在罐車口內壁，該密封形式的優點是重量輕、密封效果好、使用方便且罐口適用范圍較寬，缺點是氣囊容易破損、老化，嚴重影響密封的使用壽命，后期維護成本偏高。

綜上，各種上裝鶴管密封形式都有一定的適應性和局限性，結合當前國內嚴峻的環保形勢和越來越嚴格的減排要求，建議企業在進行選型時，可從物料特性、上裝鶴管密封壓緊方式、槽罐車罐口規格尺寸、密封性能、投資及維護成本等方面綜合考慮擇優選擇。同時因鶴管設計并無統一標準，導致各廠家密封裝置不能兼容，密封裝置設備互換性底，這也是今后需要進一步解決和改進的方向[4]。

原油是一種具有特殊氣味的黏稠性油狀液體，是烷烴、環烷烴、芳香烴和烯烴等多種液態烴的混合物，相對其他輕質油具有密度大、黏度高、凝固點高的特點，因此原油在管道輸送或裝車過程中需加熱裝車，對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來實現密閉裝車，雖然采用汽車底部裝車鶴管及氣相平衡技術既可以有效地回收揮發性有機物，又可以保證裝車安全，但該技術對像類似原油這種物質特性的裝車過程揮發VOCs氣體收集卻不太適用。這一類主要有原油、瀝青等重質油以及液體硫磺等，因此針對這一類的化工品的收集密閉方式還有待進一步的研究。同時，因不同企業所采用的罐車型號不同，罐車車口尺寸不統一，罐車口上的附件設施（如單呼閥、人孔蓋鉸軸等）位置設置不規則，導致實現原油密閉裝車對鶴管密封選型要求較高。

某企業原有4個原油裝車鶴位，裝載方式為上裝浸沒式汽車裝車，裝載原油時采用的社會車輛罐車型號不統一，罐車口尺寸不一致，鶴管密封形式為錐形密封，密閉性不好且沒有油氣收集回路，揮發性有機物（VOCs）直排大氣，現場氣味較大且不符合環保要求。該企業在2019年對原油裝車鶴管進行升級改造并增加治理設施[6]，主要治理思路是通過對原油裝車鶴管進行改造，采用氣囊式鶴管密封裝置保證原油裝車時能夠密閉收集揮發出的氣體，通過收集管道將氣體引至治理設備進行處理達標排放[7]，其中治理設備主要工藝為冷凝吸附工藝[8]和催化氧化工藝[9]，通過兩級組合治理工藝來實現對揮發性有機物（VOCs）的治理。

裝車時密封氣囊通過氮氣進行充氣，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壁實現密閉裝車[10]，極大的降低現場揮發性有機物排放，并有效地確保揮發性有機物（VOCs）的收集，進而為后段VOCs治理提供穩定氣源保障。

改造之前，采用揮發性有毒氣體檢測儀（TVA2020C）設備在錐型密封的罐車口進行揮發性有機物（VOCs）泄漏檢測，因泄漏量較大導致揮發性有毒氣體檢測儀（TVA2020C）經常爆表，無法正常測出實際數據。經采用氣袋取樣后送入實驗室進行分析，測得平均濃度約為3.815×105 mg·m-3。改造后，采用揮發性有毒氣體檢測儀（TVA2020C）設備對氣囊式密封操車口進行檢測，泄漏檢測值均不高于500μmol·mol-1，滿足《石油煉制企業污染物排放標準》（GB 31570—2015）及《石油化學企業污染物排放標準》（GB 31571—2015）中關于泄漏的認定限值。該企業自使用氣囊式密閉裝車鶴管后，密封效果良好，現場油氣濃度大大降低，極大地改善了現場工作環境，有效地解決了該廠鶴管裝車過程中揮發性有機物氣體逸散排放的問題。

對揮發性有機物（VOCs）治理裝置進出口同時進行取樣分析，測定非甲烷總烴濃度見表1。

由檢測結果可知：揮發性有機物（VOCs）進口質量濃度最大值為800 g·m-3，經揮發性有機物（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《石油煉制企業污染物排放標準》（GB 31570—2015）要求的80 mg·m-3，治理效果明顯。

依據《石化行業VOCs核算方法》關于有機液體裝載揮發損失中VOCs產生量計算方式，該企業按原油年周轉量為220 000 t·a-1，原油裝載溫度按40℃計，經核算，改造前有機液體裝載揮發損失這一源項造成的VOCs氣體排放量約為28.8 t·a-1，改造后有機液體裝載揮發損失這一源項造成的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勢，但氣囊易老化、易破損的缺點也不容忽視[11]。該企業原油裝車過程中氣囊磨損較高，經分析主要原因如下:

1)氣囊材質為導靜電丁腈橡膠，在高溫下長期工作容易老化。該企業裝車時原油裝車溫度約為50℃左右，氣囊在此溫度下長期受熱，會造成橡膠老化，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，使氣囊無法充分利用膨脹，易造成過度膨脹脫離限位筒。

3)現場存在操作不規范現象，操作不當會使氣囊受到嚴重損傷甚至損。

為提高氣囊的使用壽命，可以從以下幾個方面進行改進：

1)對氣囊材料進行改良，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，避免過度膨脹脫離支撐筒。

4)控制裝車速度，防止氣囊過度憋壓漲破氣囊。

5)規范操作，操作人員嚴格按操作規程操作鶴管及密封裝置，及時調整氣囊供氣壓力，避免因操作不當損壞氣囊。

通過上述改進，在后續實際使用過程中，氣囊破損率高這一現象有較大的改善。

氣囊式鶴管密封裝置能夠達到良好的密封效果，該密封裝置對于上裝汽車罐車罐口適應能力強，同時克服了裝車過程中鶴管受外力或震動、罐車沉降等情況對密封裝置的影響。原油裝車過程揮發性有機物氣體收集的關鍵是選擇鶴管密封型式，保證原油裝車過程中的密閉性將成為各企業考慮的首要條件。作為企業應加強對罐車的管理，建議采用統一規格型號罐車，從而幫助企業做出更好的選擇；作為設備生產廠家和科研人員，可以從鶴管密封裝置兼容性、互換性方向進行改進和優化。各企業應結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程中揮發性有機物氣體。