石油储罐油气蒸发损耗的成因危害及对策.docx
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石油储罐油气蒸发损耗的成因危害及对策
石油储罐油气蒸发损耗的成因、危害及对策
1 引 言
随着科学技术在石油工业中的应用,石油勘探、开发过程中的安全生产问题正在逐步得以解决。
但是,在石油储运过程中,由于工艺技术、设备和管理等方面的原因,石油的一部分较轻的组分逸入大气,造成损失,此现象称为油气的蒸发损耗。
油气蒸发损耗是缓慢而持续进行的,而且这种损耗形式表现得非常隐蔽。
加之管理部门对油气的损耗没有明确要求和指标约束,损耗量的大小常常被计量误差所掩盖。
因而未引起部分主管人员的重视。
但是,调查资料表明,油气蒸发损耗的累计数量是十分惊人的。
根据1995年国际石油会议报道:
在美国,油气蒸发损耗数量约占原油产量的3%;1975年前苏联石油化学工业部所属企业的调查表明,油气蒸发损耗数量约占原油产量的2.47%。
1980年,我国对11个石油企业的测试结果表明,油气蒸发损耗数量约占原油产量的2%。
这些数据表明,油气蒸发损耗的数量确实相当可观。
若以总耗率为3%估算,全世界每年散失于大气中的油气约为1×108吨,几乎相当于我国一年的原油产量。
2 油气蒸发带来的危害
2.1 油气蒸发威胁安全
油蒸气与空气混合,可形成爆炸混合物,且易在低洼、不通风的地方积聚。
当油气混合物中,油蒸气含量达到爆炸极限浓度时,容易引发爆炸。
1976年7月28日,一座30000m3的油罐遭雷击被烧毁,油库守备战士亲眼目睹了雷电击毁油罐的经过。
由于油蒸气通过呼吸阀呼出后积聚在呼吸阀周围,呼吸阀又高出罐顶,因此,首先是滚动的雷电火球在油罐呼吸处放电起火。
大火烧起后,几十辆消防车赶赴现场救火都无济于事,眼看大火把油罐烧毁。
2.2 油蒸气污染大气
油蒸气是气相烃类,属有毒物品,因其密度大于空气而漂浮于地面之上,易致窒息。
另外,油蒸气还容易形成更大危害的光化学烟雾的二次污染物——氮氧化物。
这种情况,随着环境保护要求的提高,所引起对大气的污染越来越受到人们的重视。
2.3 浪费宝贵的能源
由于油蒸气的蒸发损耗,全世界每年散失于大气中的油气约为1×108吨,按市场牌价2400元/吨计算,折合人民币2400亿元,经济损失相当严重。
2.4 降低了油料质量
蒸发的都是油料中的最轻组分油气蒸发还会严重影响成品油质量,甚至使合格油料变成不合格。
如汽油蒸发损失,造成起动性能变差,抗爆性下降。
此外,还将加速汽油氧化,增加胶质,降低辛烷值,而辛烷值的降低会使燃料在发动机中燃烧时抗爆性能变差。
3 油气蒸发损耗的成因
引起油气蒸发损耗的原因主要有:
油温变化;油罐顶壁同液面间体积大小;油罐罐顶不严密;油罐大小呼吸等。
3.1 温度变化
油气储存过程中,当温度升高时,罐内油气体积膨胀,部分油气蒸发出罐外,当温度降低时,罐内油气减少,罐外部分空气进入罐内。
另外,储存温度愈高,油气蒸发愈严重。
3.2 油罐上方空间的影响
油罐中装油量越少,相对蒸发损失越大。
实验表明,在相同温度和密封条件下,储存同一种汽油,装油量为油罐容积20%时的蒸发损失比装油量为油罐容积95%时大8倍。
3.3 油罐严密程度
如果,罐顶不严密,有孔眼,且孔眼不在同一高度,则罐内外气体因比重不同将发生对流,形成自然通风。
造成油罐自然通风损耗的原因有:
油罐破损;冬天因防冻结取下呼吸阀阀盘;液压阀未装油封或油封被吹掉;采光孔或量油孔被打开而未及时关上等造成的蒸发损耗严重,不仅使油蒸气大量逸出罐外,而且会加速液面蒸发。
据推算,一个容量为5000m3的油罐,因自然通风,一个月损耗汽油53吨,或损耗原油28吨。
笔者在一些油气储运单位进行安全检查时发现,不少单位对油罐及其附件缺乏严格管理,液压安全阀缺油封,量油孔、透光孔常开的现象时有发生,造成油气蒸发损耗惊人。
3.4 油罐大呼吸
大呼吸是指油罐进发油时的呼吸。
油罐进油时,由于油面逐渐升高,气体空间逐渐减小,罐内压力增大,当压力超过呼吸阀控制压力时,一定浓度的油蒸气开始从呼吸阀呼出,直到油罐停止收油,所呼出的油蒸气造成油品蒸发的损失。
油罐向外发油时,由于油面不断降低,气体空间逐渐减小,罐内压力减小,当压力小于呼吸阀控制真空度时,油罐开始吸入新鲜空气,由于油面上方空间油气没有达到饱和,促使油品蒸发加速,使其重新达到饱和,罐内压力再次上升,造成部分油蒸气从呼吸阀呼出。
影响大呼吸的主要因素有:
1) 油品性质。
油品密度越小,轻质馏分越多,损耗越大;
2) 收发油速度。
进油、出油速度越快,损耗越大;
3) 油罐耐压等级。
油罐耐压性能越好,呼吸损耗越小。
当油罐耐压达到5kPa时,则降耗率为25.1%,若耐压提高到26kPa时,则可基本上消除小呼吸损失,并在一定程度上降低大呼吸损失。
4) 与油罐所处的地理位置、大气温度、风向、风力及管理水平有关。
3.5 小呼吸损失
油罐在没有收发油作业的情况下,随着外界气温、压力在一天内的升降周期变化,罐内气体空间温度、油品蒸发速度、油气浓度和蒸汽压力也随之变化。
这种排出石油蒸气和吸入空气的过程造成的油气损失,叫小呼吸损失。
有资料表明:
一座10000m3的地上金属油罐储存汽油一年,小呼吸损失可达117吨,损耗率为1.7%。
小呼吸损失的影响因素主要有以下几点:
1) 昼夜温差变化。
昼夜温差变化愈大,小呼吸损失愈大。
2) 油罐所处地区日照强度。
日照强度愈大,小呼吸损失愈大。
3) 储罐越大,截面积越大,小呼吸损失越大。
4) 大气压。
大气压越低,小呼吸损失越大。
5) 油罐装满程度。
油罐满装,气体空间容积小,小呼吸损失小。
4 减少蒸发损耗的对策
4.1 严格设备和工艺管理
加强设备维护保养,严格执行操作规程,是减少油气损耗的重要保证。
重点保障油罐的严密情况,特别是机械呼吸阀、液压安全阀。
如果,采用人工检尺计量,应尽可能在储油罐内外压差最小的清晨或傍晚量油。
采用密闭装车技术,减少装车损耗。
4.2 选用反射效应大的油罐涂料
油罐外表涂料对罐内温度影响很大。
据对同样大小容积的银灰色、绿色、天蓝色、黑色的4个50m3的卧式油罐同时测定罐内温度,结果分别为11℃、14.7℃、20.3℃、30℃;又同样在上述四种不同颜色的卧式油罐中装满汽油储存一年后,其蒸发损失分别为460Kg、550Kg、590Kg、680Kg。
银灰色油罐蒸发损耗率为1.3%,而黑色油罐的蒸发损耗率为1.9%以上。
4.3 淋水降温
阳光辐射的80%,是通过罐顶导入罐体,经测定,罐顶淋水降温可降耗20%,但淋水不能时淋时停,否则罐内温度会忽高忽低,小呼吸次数增加,非但不能降耗,反而会加大损耗。
4.4 增加隔热层
如果安装反射隔热板,采用非金属油罐及覆土油罐等措施。
据测,2000m3的油罐增加隔热层可降耗50%。
4.5 加强收发油和储存管理
加强收发油和储存管理,尽量保持高液位储存,减小气体空间和蒸发面积。
另外减少油品输转,适时收发油,控制收发油速度等。
如将1000m3的汽油,储存于设计能力为1200m3的油罐内,蒸发表面积为89m2,每月蒸发损失为574Kg;假设分别储存于设计能力为400m3的三个油罐内,蒸发表面积为135m2,每月损失872Kg;蒸发损失为前一种情况的1.52倍。
4.6 采用压力储罐
目前,广泛采用的是具有加强结构的立式圆柱形拱顶罐,其承压能力,大容积罐可提高到10kPa到20kPa,小容积罐可提高到30kPa到40kPa。
4.7 安装挡板
在呼吸阀下端安装挡板,使油罐内部空间蒸气分层。
当油罐吸入新鲜空气通过挡板时,该气体被分散在罐顶部四周;呼出油蒸气时,首先将上层浓度较小的油蒸气从呼吸阀呼出,从而减少蒸发损失。
有资料表明,安装呼吸阀挡板的油罐,可减少油品蒸发损耗20%—30%。
4.8 消除油面上的气体空间
目前普遍采用的是内浮顶油罐。
这种罐的罐顶浮在油面上,随油面升降。
这样,就极大地减小了气体空间体积,从而降低油品蒸发损耗。
另外,目前还有一种研究动向,即寻找一种比重比油小、流动性好、化学性能稳定使用寿命长的物质,覆盖在油表面上,使油气同空气隔绝,消除油品蒸发表面积,以降低蒸发损耗。
4.9 修建聚气罐,收集蒸发的油气
聚气罐内装有升降板,与同种油罐连通,专门收集所连通各油罐蒸发的油气。
当储油罐呼气时,被聚气罐吸入,罐内升降板下降,储油罐呼出油气进入聚气罐。
储油罐吸气时,聚气罐又把油气送回储油罐,聚气罐升降板上升。
修建聚气罐可有效遏止油气呼吸损耗,但由于聚气罐结构复杂,操作不稳,目前尚未推广。
5 结束语
以上方法在降低油罐的蒸发损耗方面都能取得一定效果,但从生产实践看,最方便、有效的方法是修建浮顶罐。
浮顶罐同固定顶储罐相比,油品蒸发损耗约少85%左右,还提高了储罐的防火防爆能力。
另外,浮顶储罐不需要固定顶罐那种复杂而又费料的支撑结构,从而为储罐的大型化创造了条件,能大幅度地节省资金。
总之,必须弄清楚油气蒸发损耗的原因,采取切实可行的措施,同时加强油料储运经营过程中的科学管理,油气蒸发损耗就一定能降下来,油气蒸发带来的危害也会大大减小。
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