1、油庫(kù)油品蒸發(fā)損害及新技術(shù)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(kāi)發(fā)過(guò)程中的安全生產(chǎn)問(wèn)題正在逐步得以解決。但是，在石油儲(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，石油的一部分較輕的組分逸入大氣，造成損失，此現(xiàn)象稱(chēng)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(mén)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

2、，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)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(guó)一年的原油產(chǎn)量。2油氣蒸發(fā)帶來(lái)的危害(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(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?chē)?，?/p>

3、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(chē)趕赴現(xiàn)場(chǎng)救火都無(wú)濟(jì)于事，眼看大火把油罐燒毀。(2)油蒸氣污染大氣油蒸氣是氣相烴類(lèi)，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(lái)越受到人們的重視。(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(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。(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

4、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。 (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。(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

5、%時(shí)的蒸發(fā)損失比裝油量為油罐容積95%時(shí)大8倍。(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(pán)；液壓閥未裝油封或油封被吹掉；采光孔或量油孔被打開(kāi)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(kāi)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成油氣蒸發(fā)損耗驚人

6、。(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(kāi)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(kāi)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)油罐耐壓等級(jí)。油

7、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。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)。(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%。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。晝夜溫差變化

8、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(chǔ)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(mǎn)程度。油罐滿(mǎn)裝，氣體空間容積小，小呼吸損失小。4 實(shí)驗(yàn)原理及優(yōu)點(diǎn) 將整個(gè)油罐都處于密封狀態(tài)，油氣收集在一個(gè)密封的類(lèi)似于口袋的裝置里。由于整個(gè)油罐都密封了，因此不存在于油氣蒸發(fā)溢出產(chǎn)生浪費(fèi)，并且使油罐外面油蒸汽濃度降到接近于零，安全性好。5 實(shí)驗(yàn)難度 （1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)雜 （2）施工困難 （3）投入資金大6 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖7 實(shí)驗(yàn)解釋?zhuān)?） 本設(shè)計(jì)圖適合于天氣炎熱地區(qū)，因?yàn)檫@些地區(qū)油氣蒸發(fā)損耗大，此裝置投入就要低于損耗。（2） 本實(shí)

9、驗(yàn)中氣球所用材料為聚酯纖維 ，重量輕、承壓高、輸送效率高、質(zhì)地柔軟，可盤(pán)卷、操作方便、鋪設(shè)及撤收速度快、機(jī)動(dòng)靈活、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、使用安全可靠和經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)。 （3） 本實(shí)驗(yàn)中氣球埋在地下，具有占地面積小、防曬、防風(fēng)、周?chē)髿庾兓?、便于安全管理的性質(zhì)，并且能延長(zhǎng)整個(gè)裝置的壽命。（4） 本實(shí)驗(yàn)中的安全防爆裝置可以連接電腦，便于管理。8 其他常見(jiàn)節(jié)油措施（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(chǔ)油罐內(nèi)外壓差最小的清晨或傍晚量油。采用密閉裝車(chē)技術(shù)，減少裝車(chē)損耗。（2

10、）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；又同樣在上述四種不同顏色的臥式油罐中裝滿(mǎn)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）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。（4）增加隔熱層如果安裝反射隔熱板，采用非金屬油

11、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%。（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。（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30kP

12、a到40kPa。(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%。(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。(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(zhuān)門(mén)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