石油儲(chǔ)罐油氣蒸發(fā)損耗的成因危害及對(duì)策

石油儲(chǔ)罐油氣蒸發(fā)損耗的成因、危害及對(duì)策1引言隨著科學(xué)技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用，石油勘探、開發(fā)過程中的安全生產(chǎn)問題正在逐步得以解決。但是，在石油儲(chǔ)運(yùn)過程中，由于工藝技術(shù)、設(shè)備和管理等方面的原因，石油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)油氣的損耗沒有明確要求和指標(biāo)約束，損耗量的大小常常被計(jì)量誤差所掩蓋。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年國際石油會(huì)議報(bào)道：在美國，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)可觀。若以總耗率為3%古算，全世界每年散失于大氣中的油氣約為1X108噸，幾乎相當(dāng)于我國一年的原油產(chǎn)量。2油氣蒸發(fā)帶來的危害2.1油氣蒸發(fā)威脅安全油蒸氣與空氣混合，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，油庫守備戰(zhàn)士親眼目睹了雷電擊毀油罐的經(jīng)過。由于油蒸氣通過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)場救火都無濟(jì)于事，眼看大火把油罐燒毀。2.2油蒸氣污染大氣油蒸氣是氣相烴類，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)大氣的污染越來越受到人們的重視。2.3浪費(fèi)寶貴的能源由于油蒸氣的蒸發(fā)損耗，全世界每年散失于大氣中的油氣約為1X108噸，按市場牌價(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。2.4降低了油料質(zhì)量蒸發(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油氣蒸發(fā)損耗的成因引起油氣蒸發(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。3.1溫度變化油氣儲(chǔ)存過程中，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。3.2油罐上方空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。3.3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。筆者在一些油氣儲(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。3.4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有達(dá)到飽和，促使油品蒸發(fā)加速，使其重新達(dá)到飽和，罐內(nèi)壓力再次上升，造成部分油蒸氣從呼吸閥呼出。影響大呼吸的主要因素有：油品性質(zhì)。油品密度越小，輕質(zhì)餾分越多，損耗越大；收發(fā)油速度。進(jìn)油、出油速度越快，損耗越大；油罐耐壓等級(jí)。油罐耐壓性能越好，呼吸損耗越小。當(dāng)油罐耐壓達(dá)到5kPa時(shí)，則降耗率為25.1%,若耐壓提高到26kPa時(shí),則可基本上消除小呼吸損失，并在一定程度上降低大呼吸損失。與油罐所處的地理位置、大氣溫度、風(fēng)向、風(fēng)力及管理水平有關(guān)3.5小呼吸損失油罐在沒有收發(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%。小呼吸損失的影響因素主要有以下幾點(diǎn)：晝夜