石油儲罐油氣蒸發(fā)損耗的成因、危害及對策

1、石油儲罐油氣蒸發(fā)損耗的成因、危害及對策 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年國際石油會議報道：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

2、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11個石油企業(yè)的測試結(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%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，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

3、在呼吸閥周圍，呼吸閥又高出罐頂，因此，首先是滾動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1×108噸，按市場牌價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

4、蒸發(fā)還會嚴(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，而辛烷值的降低會使燃料在發(fā)動機(jī)中燃燒時抗爆性能變差。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溫度變化油氣儲存過程中，當(dāng)溫度升高時，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，罐內(nèi)油氣減少，罐外部分空氣進(jìn)入罐內(nèi)。另外，儲存溫度愈高，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，儲存同一種汽油，裝油量

5、為油罐容積20%時的蒸發(fā)損失比裝油量為油罐容積95%時大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，而且會加速液面蒸發(fā)。據(jù)推算，一個容量為5000m3 的油罐，因自然通風(fēng)，一個月?lián)p耗汽油53噸，或損耗原油28噸。筆者在一些油氣儲運(yùn)單位進(jìn)行安全檢查時發(fā)現(xiàn)，不少單位對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)象時有發(fā)生，造成油

6、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)油時的呼吸。油罐進(jìn)油時，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，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，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，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：1)油品性質(zhì)。油品密度越小，輕質(zhì)餾分越多，損耗越大；2)收發(fā)油速度。進(jìn)油、出油速度越快，損耗越大；3)油

7、罐耐壓等級。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，則降耗率為25.1%，若耐壓提高到26kpa時，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。4)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)：1)晝夜溫差變化

8、。晝夜溫差變化愈大，小呼吸損失愈大。2)油罐所處地區(qū)日照強(qiáng)度。日照強(qiáng)度愈大，小呼吸損失愈大。3)儲罐越大，截面積越大，小呼吸損失越大。4)大氣壓。大氣壓越低，小呼吸損失越大。5)油罐裝滿程度。油罐滿裝，氣體空間容積小，小呼吸損失小。 4減少蒸發(fā)損耗的對策4.1嚴(yán)格設(shè)備和工藝管理加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，是減少油氣損耗的重要保證。重點(diǎn)保障油罐的嚴(yán)密情況，特別是機(jī)械呼吸閥、液壓安全閥。如果，采用人工檢尺計(jì)量，應(yīng)盡可能在儲油罐內(nèi)外壓差最小的清晨或傍晚量油。采用密閉裝車技術(shù)，減少裝車損耗。4.2選用反射效應(yīng)大的油罐涂料油罐外表涂料對罐內(nèi)溫度影響很大。據(jù)對同樣大小容積的銀灰色、綠色、天藍(lán)色、黑

9、色的4個50m3的臥式油罐同時測定罐內(nèi)溫度，結(jié)果分別為11、14.7、20.3、30；又同樣在上述四種不同顏色的臥式油罐中裝滿汽油儲存一年后，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。4.3淋水降溫陽光輻射的80%，是通過罐頂導(dǎo)入罐體，經(jīng)測定，罐頂淋水降溫可降耗20%，但淋水不能時淋時停，否則罐內(nèi)溫度會忽高忽低，小呼吸次數(shù)增加，非但不能降耗，反而會加大損耗。4.4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，2000 m3的油罐增加隔熱層可降耗50%。4.5加強(qiáng)收發(fā)油和儲存管理加強(qiáng)

10、收發(fā)油和儲存管理，盡量保持高液位儲存，減小氣體空間和蒸發(fā)面積。另外減少油品輸轉(zhuǎn)，適時收發(fā)油，控制收發(fā)油速度等。如將1000m3的汽油，儲存于設(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)分別儲存于設(shè)計(jì)能力為400 m3的三個油罐內(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。4.6采用壓力儲罐目前，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。4.7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擋

11、板時，該氣體被分散在罐頂部四周；呼出油蒸氣時，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%。4.8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向，即尋找一種比重比油小、流動性好、化學(xué)性能穩(wěn)定使用壽命長的物質(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。4.9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)儲油罐呼氣時，被聚氣罐吸入，罐內(nèi)升降板下降，儲油罐呼出油氣進(jìn)入聚氣罐。儲油罐吸氣時，聚氣罐又把油氣送回儲油罐，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。5結(jié)束語以上方法在降低油罐的蒸發(fā)損耗方面都能取得一定效果，但從生產(chǎn)實(shí)踐看，最方便、有效的