原油儲存過程中的揮發(fā)損耗及儲罐類型及密封方式

原油儲存過程中的揮發(fā)損耗及儲罐類型及密封方式

一、儲存過程非甲烷總烴排放油氣倉儲工程是一項重要的節(jié)水化工項目。采油、產品加工、銷售和其他連接依賴于不同的儲存和運輸設施。儲運設施主要包括各類儲罐及管道、泵、閥門、裝卸設施等。儲運過程中的能源損耗不僅會影響周邊環(huán)境,而且對罐區(qū)的安全也有較大影響。據(jù)統(tǒng)計,我國油氣揮發(fā)損耗量為600×104t/a,其中80%以上來自儲運中的揮發(fā)排放,僅成品油損失量就占161×104t,折合人民幣約45億元。正常工況下,油氣揮發(fā)量與其排放形式、儲運方式和密封方式有關。油罐在收發(fā)油操作下會進行大呼吸排放,在靜止儲存時會發(fā)生小呼吸排放。此外,生產流程也與油氣揮發(fā)量有關。當儲運工程處于異常工況時,會排放非甲烷總烴,甚至油類,容易引起中毒、火災或爆炸事故。以黃島油庫為例,對儲運過程中非甲烷總烴排放進行了分析。黃島油庫由兩座庫區(qū)組成,新庫區(qū)共有鋼制雙盤浮頂罐32座,總儲存容量為180×104m3,其中5×104m3油罐28座,10×104m3油罐4座。老庫區(qū)共有鋼制雙盤浮頂罐6座,總儲存容量為30×104m3。二、次密封裝置浮頂油罐的浮盤是隨著罐內液面高度的變化而上下移動的,浮盤周圍與罐壁間設有密封裝置,油氣通過密封裝置和罐壁間的縫隙進入大氣。密封裝置的密封效果決定了油氣的揮發(fā)量,因此,提高儲罐密封性是降低油氣揮發(fā)量的關鍵。儲罐的密封裝置通常為一次密封和二次密封組成的雙重密封。一次密封從結構上可以分為以下3種類型。(1)充液管式密封。屬于不帶有油氣空間的安裝方式,是一種非常理想的液面彈性密封。它是通過在合成橡膠密封管內充入一定數(shù)量的液體,使其飄浮在油品液面上,實現(xiàn)密封的。由于充液管內流體可以在360度圓周方向自由流動,隨機填補環(huán)形縫隙,能夠適應因儲罐變形而產生的環(huán)形間隙變化,最大限度地減少油氣揮發(fā)量,因此,充液管式密封是密封效果最好的一次密封裝置。(2)泡沫密封。是目前普遍采用的密封方式,有帶油氣空間和不帶油氣空間兩種安裝方式,其密封效果低于充液管式密封。它是通過在合成橡膠帶中放置彈性泡沫體,以填補儲罐縫隙來降低油氣揮發(fā)量。采用不帶油氣空間安裝方式的密封效果優(yōu)于帶油氣空間安裝方式。(3)機械密封。通過一組稱為“滑靴”的金屬密封環(huán)與罐壁保持接觸來阻隔油氣揮發(fā)的。由于金屬密封環(huán)與罐壁間存在縫隙,油氣易揮發(fā),所以,機械密封已逐漸被前兩種密封所取代。上述密封裝置既可以單獨使用,也可以與附加密封裝置一起使用,組成雙重密封。附加密封裝置稱為二次密封,二次密封是依靠彈簧板的反彈力壓緊罐壁,利用包覆在彈簧板上的軟塑料品進行密封。加設二次密封可以進一步降低油品靜止儲存時的揮發(fā)損耗。傳統(tǒng)的外浮頂罐二次密封裝置通常由泡沫密封和檔雨板組成,檔雨板與罐壁之間的接觸部位有明顯的間隙,對于從泡沫密封泄漏出來的油氣沒有明顯的阻隔作用。1994年以后,新建、改造的原油和成品油儲罐均采用了PSS50二次密封裝置。PSS50二次密封裝置由承壓板、合成橡膠密封刮板和防蒸發(fā)隔膜組成,可以充分阻隔來自泡沫密封(一次密封)的油氣,限制油品揮發(fā),并能增加泡沫密封同罐壁之間的油氣泄漏阻力,避免了環(huán)境中風形成的渦流、空氣的對流引起的油氣損耗。目前,PSS50二次密封裝置正逐步取代傳統(tǒng)的檔雨板。黃島油庫新庫區(qū)除2號罐采用PSS50二次密封裝置外,其余儲罐全采用了傳統(tǒng)的二次密封。五期建設的儲罐全部采用了雙盤二次密封。老庫區(qū)除3號罐采用PSS50二次密封裝置外,其余全采用傳統(tǒng)的二次密封。三、頂油罐降耗效果由于浮頂罐內可供油品蒸發(fā)的自由表面及氣體空間體積小于普通固定頂油罐,而且氣體空間體積不隨油面高度變化而改變,因此其降耗效果較好。浮頂罐的揮發(fā)損耗分為靜止儲存損耗(小呼吸)和發(fā)油損耗(大呼吸)兩部分。1、油罐密封健全性能靜止儲存時油品損耗的主要因素是外界環(huán)境中風的作用,其次是由于溫度和濃度變化引起的呼吸損耗。外浮頂罐靜止儲存損耗量可以按美國石油學會推薦的公式進行計算:式中Ls———外浮頂罐靜止儲存損耗量,kg/a;Ks———密封系數(shù),PSS50密封取0.2,傳統(tǒng)二次密封取0.9;P*———蒸氣壓函數(shù),無量綱,取0.035;D———油罐直徑,5×104m3罐直徑為60m,10×104m3罐直徑為80m;Uy———油蒸氣摩爾質量,取64kg/kmol;Kc———油品系數(shù),原油取0.4;Ef———密封系數(shù),取1;Ki———單位換算系數(shù),采用國際單位制時為1.488/0.447。式(1)中的參數(shù)按油罐的設計參數(shù)和當?shù)丨h(huán)境參數(shù)取值,其中,密封系數(shù)和風速指數(shù)對引起的損失量起重要作用。由式(1)計算得到,10×104m3罐二次密封單罐靜止儲存損失量為10.2t/a,5×104m3罐二次密封單罐靜止儲存損失量為7.7t/a,5×104m3罐傳統(tǒng)二次密封單罐靜止儲存損失量為13.3t/a。黃島油罐現(xiàn)有4座10×104m3罐,33座5×104m3罐(其中31座為一次密封),小呼吸損耗合計468.5t/a。2、浮頂罐發(fā)油損耗計算浮頂油罐發(fā)油時,隨著液面下降,一部分粘在罐壁上的油品將直接暴露在大氣中,并且很快汽化,由此而造成的油品損耗稱為浮頂罐的發(fā)油損耗,或稱粘壁損耗。發(fā)油損耗與油品的粘度、油罐內壁的粗糙度、油罐的結構尺寸、密封裝置對罐壁的壓緊程度有關。浮頂罐發(fā)油損耗量為:式中Lw———浮頂罐發(fā)油損耗量,kg/a;Q———浮頂罐年中轉量,10×104m3浮頂罐年中轉量為2000km3,5×104m3浮頂罐年中轉量為5500km3;Py———油品密度,取837.5kg/m3;計算求得黃島油庫10×104m3浮頂罐大呼吸損耗為40.1t/a。四、strategicregerescontrond-roinciph,有限(1)將傳統(tǒng)的二次密封改為PSS50型二次密封,可以減少靜止損耗173.6t/a。(2)在更換密封方式時,為了確保密封質量,PSS50二次密封裝置應根據(jù)工程實際情況,要求廠家到現(xiàn)場制作,并安裝到位,消除油氣逃逸空間。(3)在制定事故預防控制措施時,應充分考慮罐區(qū)居民的安全。(4)加快研發(fā)適用的油氣回收技術,是從根本上控制油氣揮發(fā)排放的有力措施。Thevolatilizationlossofcrudeoilduringstorageisrelatedtothetypesoftankandseal.Theinvestigationonthetypesoftankandsealismade.ThecalculationmethodonthevolatilizationlossofoiltankisadoptedtocomputingitwiththedeterminedparameterscombinedwiththeconditionsofHuangdaoTank-farm.Accordingtothecalculationresults,themeasurestoensuresafety,cutdownthevolatilizationlossoflightgasandprotectenvironmentarepresented.SubjectHeadings:oiltankfarm,lightgas,volatilizationloss,analysis,controlmeasuresYANGSen,YULianxingetal:FeasibilityAnalysisonUsingUndergroundCavernasStateOilStrategicReserves,OGST,2004,23(7)22～24.Thestateoilstrategicreservesisofstrategicimportancetoacountry,however,thelocationandtypestobedeterminedwilleffectalotonthewholeproject.ByanalyzingthegeologicalconfigurationinHuangdaodistrictandcomparingtheabovegroundoiltankfarmwithacapacityof3millioncubicmeterwiththeundergroundcavernwiththesamecapacity,theauthorsconsiderthattheundergroundcavernhasaremarkableadvantageinsafety,economyandenvironmentalprotection.SubjectHeadings:undergroundcavern,crudeoil,stateoilstrategicreserves,feasibilitystudy·DESIGN&CALCULATION·YUJianxing,WANGLeietal:ReliabilityResearchonFatigueCausedByVortexInducedVibrationofSubmarinePipelineSpan,OGST,2004,23(7)25～28.Thevortexinducedvibrationofpipelinespanistheleadingfactoroffatigueinvalidationofpipeline,andisthemostimportantconfrontedandurgenttobesolvedproblemduringthereliabilitydesignandevaluationofpipelinespan.Concerningfatigueinvalidationofpipelinespancausedbyvortexinducedvibration,areliabilityanalysismethodbeingmorecorrespondedtotheoperationstatusofpipelinesispresentedbasedonstochasticprocessestheoryandreliabilityanalysistheory.SubjectHeadings:pipelinespan,vortexinducedvibration,fatigueinvalidation,stochasticprocess,studyZHOUYou,TIANGuansanetal:ToSimulatetheChangeLawofGasStorageinEndSectionsofLongPipelinewithNumericalMethods,OGST,2004,23(7)29～34.ThispaperusesCrank-Nicolsonmodetoresolvethetransientflowinlongnaturalgaspipelines.Consideringthegasconsumptionlawofthecity,gasstorageintheendsectionsoflongpipelinessubjectisstudied.Finally,thepaperusesalivingexampletoanalyzetheresultofstudy.Owingtothefactthatnaturalgasinlongpipelineistransientflow,theanalysismethodonstablestreamcannotbeusedtostudytheoperatingconditionofpipelin