油氣儲(chǔ)運(yùn)蒸發(fā)損耗的成因、危害及對(duì)策

1、油氣儲(chǔ)運(yùn)蒸發(fā)損耗的成因、危害及對(duì)策【摘要】由于油蒸氣的蒸發(fā)損耗, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 折合人民幣2400億元。因其所蒸發(fā)的都是油料中的最輕組分且油氣蒸發(fā)還嚴(yán)重影響成品油質(zhì)量。論文分析了油氣蒸發(fā)損耗的危害、產(chǎn)生原因, 并提出了降低油氣蒸發(fā)損耗的對(duì)策。【關(guān)鍵詞】油罐 油氣蒸發(fā)損耗原因 危害 對(duì)策在油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中, 由于工藝技術(shù)、設(shè)備和管理等方面的原因, 油氣的一部分較輕的組分逸入大氣, 造成損失, 此現(xiàn)象稱為油氣的蒸發(fā)損耗。油氣蒸發(fā)損耗是緩慢而持續(xù)進(jìn)行的, 而且這種損耗形式表現(xiàn)得非常隱蔽。加之管理部門對(duì)油氣的損耗沒(méi)有明確要求和指標(biāo)約束, 損耗量的大小常常被計(jì)量

2、誤差所掩蓋。因而未引起部分主管人員的重視。但是, 調(diào)查資料表明, 油氣蒸發(fā)損耗的累計(jì)數(shù)量是十分驚人的。根據(jù)1995年國(guó)際石油會(huì)議報(bào)道: 在美國(guó), 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的3%；1975年前蘇聯(lián)石油化學(xué)工業(yè)部所屬企業(yè)的調(diào)查表明, 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的2.47%。1980年, 我國(guó)對(duì)11個(gè)石油企業(yè)的測(cè)試結(jié)果表明, 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的2%。這些數(shù)據(jù)表明, 油氣蒸發(fā)損耗的數(shù)量確實(shí)相當(dāng)驚人。若以總耗率為3% 估算, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 幾乎相當(dāng)于我國(guó)一年的原油產(chǎn)量。1.引起蒸發(fā)損耗的原因任何形式的油品蒸發(fā)損耗都是在輸、儲(chǔ)油容器內(nèi)部傳質(zhì)過(guò)程

3、的基礎(chǔ)上發(fā)生的。這種傳質(zhì)過(guò)程包括發(fā)生在氣、液接觸面的相際傳質(zhì)，即油品的蒸發(fā)，以及發(fā)生在容器氣體空間中烴分子的擴(kuò)散。通過(guò)上述傳質(zhì)過(guò)程，容器氣體空間原有的空氣逐漸變?yōu)橼呌诰鶆蚍植嫉臒N蒸氣和空氣的混合氣體，當(dāng)外界條件變化引起混合氣體狀態(tài)參數(shù)改變時(shí)，混合氣體從容器排入大氣，就造成了油品的蒸發(fā)損耗。引起油氣蒸發(fā)損耗的原因主要有: 油溫變化; 油罐頂壁同液面間體積大小; 油罐罐頂不嚴(yán)密; 油罐大小呼吸等。1. 1溫度變化油氣儲(chǔ)存過(guò)程中, 當(dāng)溫度升高時(shí), 罐內(nèi)油氣體積膨脹, 部分油氣蒸發(fā)出罐外, 當(dāng)溫度降低時(shí), 罐內(nèi)油氣減少, 罐外部分空氣進(jìn)入罐內(nèi)。另外, 儲(chǔ)存溫度愈高, 油氣蒸發(fā)愈嚴(yán)重。1. 2油罐上方空

4、間的影響油罐中裝油量越少, 相對(duì)蒸發(fā)損失越大。實(shí)驗(yàn)表明, 在相同溫度和密封條件下, 儲(chǔ)存同一種汽油, 裝油量為油罐容積20% 時(shí)的蒸發(fā)損失比裝油量為油罐容積95% 時(shí)大8倍。1. 3油罐嚴(yán)密程度如果, 罐頂不嚴(yán)密, 有孔眼, 且孔眼不在同一高度, 則罐內(nèi)外氣體因比重不同將發(fā)生對(duì)流,形成自然通風(fēng)。造成油罐自然通風(fēng)損耗的原因有: 油罐破損; 冬天因防凍結(jié)取下呼吸閥閥盤; 液壓閥未裝油封或油封被吹掉; 采光孔或量油孔被打開而未及時(shí)關(guān)上等造成的蒸發(fā)損耗嚴(yán)重, 不僅使油蒸氣大量逸出罐外, 而且會(huì)加速液面蒸發(fā)。據(jù)推算, 一個(gè)容量為5000m3的油罐, 因自然通風(fēng), 一個(gè)月?lián)p耗汽油53噸, 或損耗原油28噸

5、。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在一些油氣儲(chǔ)運(yùn)單位進(jìn)行安全檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),不少單位對(duì)油罐及其附件缺乏嚴(yán)格管理, 液壓安全閥缺油封, 量油孔、透光孔常開的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生, 造成油氣蒸發(fā)損耗驚人。1. 4油罐大呼吸大呼吸是指油罐進(jìn)發(fā)油時(shí)的呼吸。油罐進(jìn)油時(shí), 由于油面逐漸升高, 氣體空間逐漸減小, 罐內(nèi)壓力增大, 當(dāng)壓力超過(guò)呼吸閥控制壓力時(shí), 一定濃度的油蒸氣開始從呼吸閥呼出, 直到油罐停止收油, 所呼出的油蒸氣造成油品蒸發(fā)的損失。油罐向外發(fā)油時(shí), 由于油面不斷降低, 氣體空間逐漸減小, 罐內(nèi)壓力減小, 當(dāng)壓力小于呼吸閥控制真空度時(shí), 油罐開始吸入新鮮空氣, 由于油面上方空間油氣沒(méi)有達(dá)到飽和, 促使油品蒸發(fā)加速, 使其重新達(dá)到

6、飽和, 罐內(nèi)壓力再次上升, 造成部分油蒸氣從呼吸閥呼出。1. 5小呼吸損失油罐在沒(méi)有收發(fā)油作業(yè)的情況下, 隨著外界氣溫、壓力在一天內(nèi)的升降周期變化, 罐內(nèi)氣體空間溫度、油品蒸發(fā)速度、油氣濃度和蒸汽壓力也隨之變化。這種排出石油蒸氣和吸入空氣的過(guò)程造成的油氣損失, 叫小呼吸損失。有資料表明: 一座10000m3的地上金屬油罐儲(chǔ)存汽油一年, 小呼吸損失可達(dá)117噸, 損耗率為1. 7%。引起蒸發(fā)的內(nèi)因是油料的餾分組成，餾分組成越輕，沸點(diǎn)越低，蒸氣壓越大，蒸發(fā)越嚴(yán)重，蒸發(fā)損失越大，對(duì)油料質(zhì)量影響越嚴(yán)重。因此在儲(chǔ)存中溶劑汽油、航空汽油、車用汽油和原油，容易造成蒸發(fā)損失，煤油、柴油的蒸發(fā)損失稍小，潤(rùn)滑油的

7、蒸發(fā)損失很小，可忽略不計(jì)。2油氣蒸發(fā)帶來(lái)的危害油蒸氣與空氣混合, 可形成爆炸混合物, 且易在低洼、不通風(fēng)的地方積聚。當(dāng)油氣混合物中, 油蒸氣含量達(dá)到爆炸極限濃度時(shí), 容易引發(fā)爆炸。1976年7月28日, 一座30000m3的油罐遭雷擊被燒毀, 油庫(kù)守備戰(zhàn)士親眼目睹了雷電擊毀油罐的經(jīng)過(guò)。由于油蒸氣通過(guò)呼吸閥呼出后積聚在呼吸閥周圍, 呼吸閥又高出罐頂, 因此, 首先是滾動(dòng)的雷電火球在油罐呼吸處放電起火。大火燒起后, 幾十輛消防車趕赴現(xiàn)場(chǎng)救火都無(wú)濟(jì)于事, 眼看大火把油罐燒毀。油蒸氣是氣相烴類, 屬有毒物品, 因其密度大于空氣而漂浮于地面之上, 易致窒息。另外,油蒸氣還容易形成更大危害的光化學(xué)煙霧的二

8、次污染物氮氧化物。這種情況, 隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高, 所引起對(duì)大氣的污染越來(lái)越受到人們的重視。由于油蒸氣的蒸發(fā)損耗, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 按市場(chǎng)牌價(jià)2400元/噸計(jì)算, 折合人民幣2400億元, 經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。蒸發(fā)的都是油料中的最輕組分油氣蒸發(fā)還會(huì)嚴(yán)重影響成品油質(zhì)量, 甚至使合格油料變成不合格。如汽油蒸發(fā)損失, 造成起動(dòng)性能變差, 抗爆性下降。此外, 還將加速汽油氧化, 增加膠質(zhì), 降低辛烷值, 而辛烷值的降低會(huì)使燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒時(shí)抗爆性能變差。3減少蒸發(fā)損耗的對(duì)策3.1優(yōu)化操作，降低損耗操作中盡量將油品集中存儲(chǔ)，并將油罐收油至收油高度上限，不要分

9、散在許多油罐中，這樣可減少氣體空間的總體積。在溫度發(fā)生變化時(shí)就可以降低小呼吸損耗。油罐的量油取樣作業(yè)應(yīng)盡可能在清晨或傍晚進(jìn)行。因?yàn)檫@時(shí)沒(méi)有溫度的急劇升降，且油罐內(nèi)外的溫度和壓力較接近，打開量油孔不會(huì)有嚴(yán)重的呼吸現(xiàn)象。油罐的收發(fā)油作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，油罐內(nèi)既有液面的升降，又有氣體空間的溫度變化，即大呼吸與小呼吸共同發(fā)揮作用。如果收油過(guò)程正是溫度迅速上升的時(shí)候，一方面油罐內(nèi)氣體不斷膨脹，液面蒸發(fā)加快，另一方面液面不斷上升。這樣油罐內(nèi)逸出的氣體體積將顯著大于同時(shí)間的進(jìn)油體積，加大了蒸發(fā)損耗。如果在降溫時(shí)收油，油罐內(nèi)氣體收縮，蒸氣分子凝結(jié)加快，這樣液面上升時(shí)從油罐內(nèi)排出的氣體體積將小于進(jìn)油體積，損耗將減少。顯

10、然，傍晚至午夜降溫較快的時(shí)間收油較為有利。在條件允許的情況下，爭(zhēng)取在發(fā)油不久后就收油，且盡可能加大泵流量，一方面油罐內(nèi)上部為新鮮空氣，另一方面油品來(lái)不及大量蒸發(fā)，使排出油罐外的混合氣體中油品蒸氣的濃度較低，大呼吸損耗就較小。收油時(shí)應(yīng)盡量一次連續(xù)收完，不要間斷地分幾次收油。否則，會(huì)因油品的不斷蒸發(fā)而使大呼吸損耗增加。發(fā)油時(shí)盡可能慢一些，讓液面蒸發(fā)的時(shí)間長(zhǎng)一些，氣體空間中的油品蒸氣濃度不致于下降太大，以減少發(fā)油終了后出現(xiàn)的回逆呼出損耗。油品裝車因時(shí)間短、速度快，油溫來(lái)不及有明顯的變化。而槽車內(nèi)氣體溫度晝夜變化很大，白天高于油溫，夜間低于油溫。在裝車過(guò)程中，從液面蒸發(fā)出來(lái)的油品分子，不僅以擴(kuò)散方式向

11、上運(yùn)動(dòng)，而且還由于上下溫差形成自然對(duì)流。白天車內(nèi)氣溫高于油溫，液面上的蒸氣大濃度層受油溫的影響，它的溫度低于上部氣體的溫度，因而不能形成對(duì)流。晚上裝車時(shí)，液面上的蒸氣大濃度層的溫度高于上部氣體的溫度，形成向上的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，車內(nèi)氣體空間中的蒸氣濃度增大。隨著對(duì)流運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，大濃度層中的許多油品分子進(jìn)入上部氣體空間，液面的蒸發(fā)現(xiàn)象將更劇烈地進(jìn)行。因此，晚上裝車的損耗反而比白天裝車損耗大。3. 2選用反射效應(yīng)大的油罐涂料油罐外表涂料對(duì)罐內(nèi)溫度影響很大。據(jù)對(duì)同樣大小容積的銀灰色、綠色、天藍(lán)色、黑色的4個(gè)50m3的臥式油罐同時(shí)測(cè)定罐內(nèi)溫度, 結(jié)果分別為11、14. 7、20. 3、30; 又同樣在上述四種

12、不同顏色的臥式油罐中裝滿汽油儲(chǔ)存一年后, 其蒸發(fā)損失分別為460Kg、550Kg、590Kg、680Kg。銀灰色油罐蒸發(fā)損耗率為1. 3% , 而黑色油罐的蒸發(fā)損耗率為1.9% 以上。3. 3淋水降溫陽(yáng)光輻射的80% , 是通過(guò)罐頂導(dǎo)入罐體, 經(jīng)測(cè)定, 罐頂淋水降溫可降耗20% , 但淋水不能時(shí)淋時(shí)停, 否則罐內(nèi)溫度會(huì)忽高忽低, 小呼吸次數(shù)增加, 非但不能降耗, 反而會(huì)加大損耗。3. 4增加隔熱層如果安裝反射隔熱板, 采用非金屬油罐及覆土油罐等措施。據(jù)測(cè), 2000 m3的油罐增加隔熱層可降耗50%。3. 5加強(qiáng)收發(fā)油和儲(chǔ)存管理加強(qiáng)收發(fā)油和儲(chǔ)存管理, 盡量保持高液位儲(chǔ)存, 減小氣體空間和蒸發(fā)面

13、積。另外減少油品輸轉(zhuǎn), 適時(shí)收發(fā)油, 控制收發(fā)油速度等。如將1000m3的汽油, 儲(chǔ)存于設(shè)計(jì)能力為1200m3的油罐內(nèi), 蒸發(fā)表面積為89m2, 每月蒸發(fā)損失為574 Kg; 假設(shè)分別儲(chǔ)存于設(shè)計(jì)能力為400 m3的三個(gè)油罐內(nèi), 蒸發(fā)表面積為135m2, 每月?lián)p失872 Kg; 蒸發(fā)損失為前一種情況的1. 52倍。3. 6采用壓力儲(chǔ)罐目前, 廣泛采用的是具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的立式圓柱形拱頂罐, 其承壓能力, 大容積罐可提高到10kPa 到20kPa, 小容積罐可提高到30kPa 到40kPa。3. 7安裝擋板在呼吸閥下端安裝擋板, 使油罐內(nèi)部空間蒸氣分層。當(dāng)油罐吸入新鮮空氣通過(guò)擋板時(shí), 該氣體被分散在罐

14、頂部四周; 呼出油蒸氣時(shí), 首先將上層濃度較小的油蒸氣從呼吸閥呼出, 從而減少蒸發(fā)損失。有資料表明, 安裝呼吸閥擋板的油罐, 可減少油品蒸發(fā)損耗20%30%。3. 8消除油面上的氣體空間目前普遍采用的是內(nèi)浮頂油罐。這種罐的罐頂浮在油面上, 隨油面升降。這樣, 就極大地減小了氣體空間體積, 從而降低油品蒸發(fā)損耗。另外, 目前還有一種研究動(dòng)向, 即尋找一種比重比油小、流動(dòng)性好、化學(xué)性能穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)的物質(zhì), 覆蓋在油表面上, 使油氣同空氣隔絕, 消除油品蒸發(fā)表面積, 以降低蒸發(fā)損耗。3. 9修建聚氣罐, 收集蒸發(fā)的油氣聚氣罐內(nèi)裝有升降板, 與同種油罐連通, 專門收集所連通各油罐蒸發(fā)的油氣。當(dāng)儲(chǔ)油罐呼氣時(shí), 被聚氣罐吸入, 罐內(nèi)升降板下降, 儲(chǔ)油罐呼出油氣進(jìn)入聚氣罐。儲(chǔ)油罐吸氣時(shí), 聚氣罐又把油氣送回儲(chǔ)油罐, 聚氣罐升降板上升。修建聚氣罐可有效遏止油氣呼吸損耗, 但由于聚氣罐結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 操作不穩(wěn), 目前尚未推廣。總之, 必須弄清楚油氣蒸發(fā)損耗的原因, 采取切實(shí)可行的措施, 同時(shí)加強(qiáng)油料儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的科學(xué)管理, 油氣蒸發(fā)損耗就一定能降下來(lái), 油氣蒸發(fā)帶來(lái)的危害也會(huì)大大減小?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1郭光臣等，油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理，北京: 石油工業(yè)出版社, 199112中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司，石油安全工程(油氣儲(chǔ)運(yùn))，北京: 石油工業(yè)出版