有机液体储罐-刘洋.doc

7.1有机液体储罐7.1.1工艺描述再许多工业中都可以发现盛装有机液体的储罐，包括（1）石油生产与提炼，（2）石油化学品和化工生产，（3）储存库和中转库，和（4）消耗或生产有机液体的其他产业。在石油工业中，有机液体通常被称为石油液体，通常是具有不同真实大气压的碳氢化合物的混合物（例如，汽油和原油）。在化工工业中，有机液体通常被称为挥发性有机液体，它是由具有相同真实大气压的纯化工产品或化工产品的混合物（例如，苯或异丙醇和丁醇的混合物）。有机液体的储罐有六种基本罐体设计：固定顶罐（立式和卧式）、外浮顶罐、拱顶外（或覆盖的）浮顶罐、内浮顶罐、可变蒸汽空间罐和压力罐（低压和高压）。每一种罐都将在下面部分简短描述。与各种罐相关的损耗机理见7.1.2。在7.1节提供的排放估算方程式是由美国石油协会(API)开发的。API保留这些方程式的版权。 API已允许非独家,非商业性的分发给政府和监管机构。但是，关于所有的商业复制和发行它的资料API保留一切权利。因此，在7.1节中展现的材料可供公众使用，但如果没有从美国石油学会、美国环境保护署获得书面许可，就不能出售该材料。7.1.1.1固定顶罐常见的立式拱顶罐如图7.1-1所示。这种类型的储罐由带有永久性附加罐顶的圆柱形钢壳组成，其罐顶可以有锥形、圆拱顶形到平顶的不同设计。固定顶罐的损耗是由温度、压力和液位的变化造成的。固定顶罐装有自由排气孔或呼吸阀，后者可以使储罐能在极低内压或真空下操作，以防止在温度、压力或液面微小变化的情况下蒸气释放。对于目前的罐体设计，固定顶罐是造价最低的而且对于储存有机液体是最低可接受的罐体。卧式固定顶罐可以建造成地上和地下，通常是由钢或钢与玻璃纤维涂层或加固的玻璃纤维聚酯为材料。卧式储罐的容积一般低于40000加仑。建造卧式储罐的长度不大于直径的六倍从而保证结构的稳定性。卧式储罐通常配有呼吸阀、测量口和采样口，还有进入罐体的人孔。此外，地下罐可以被负极保护从而避免罐体的腐蚀。阴极保护是通过在罐内放置的牺牲阳极并将其连接到一个外加电流系统或利用罐内的电化阳极来实现的。但是，应对腐蚀的内部阴极保护不再广泛用于石油行业，这是由于大多数精炼的石油产品中都含有缓蚀剂。地面的卧式罐的潜在排放源头和立式固定顶罐一样。地下罐的排放主要是由罐内的液位变化造成的。对于地下罐由于温度或气压变化引起的损耗是最小的，因为周围的土地限制了白天的温度变化，而且由气压变化而造成的损失很小。7.1.1.2外浮顶罐一个典型的外浮顶罐（EFRT）是由一个开放的圆柱形钢壳和漂浮在储存液体表面的浮顶组成。浮顶是由一个浮盘、专用附件和边缘密封装置组成。目前使用的浮盘都是使用焊接钢板建造的，分为两种类型：浮筒型和双盘式。浮筒型和双盘式外浮顶罐分别见图7.1-2和7.1-3。所有类型的外浮顶罐，浮盘随着罐内液面上下浮动。外浮顶配有一个边缘密封系统，它连接在浮盘的外缘并与罐壁接触。浮顶和密封装置系统是为了减少储存液体的蒸发损耗。在密封装置和罐壁间仍存在一些环形空间。当浮顶上升和下降时，密封装置沿着罐壁滑动。浮盘也有配件，这些配件穿过浮盘并提供操作功能。以限制储存液体的蒸发损失、限制从边缘密封系统和浮盘配件及管壁上液体（挂壁液体）蒸发造成的损失为目标设计外浮顶。7.1.1.3内浮顶罐 内浮顶罐（IFRT）不仅具有固定的罐顶而且里面有一个浮顶。内浮顶罐具有两种基本的类型：一是内部有垂直圆柱支撑固定罐顶的内浮顶罐，二是没有圆柱支撑的自支撑式固定罐顶的内浮顶罐。用浮顶改造的固定顶罐属于典型的第一种。外浮顶罐加盖改造属于典型的自支撑式内浮顶罐。新建的内浮顶罐则两种类型都有可能。内浮顶罐的浮顶随液面水平的变化而升降，浮顶或直接飘在液体表面（接触型浮顶），或悬浮在液面几英寸以上的浮桶上（非接触型浮顶）。目前在用的大多数铝制内浮顶用于非接触型浮顶。典型的内浮顶罐见图7.1-4。接触型浮顶可能是（1）由螺栓连接而成的三明治式铝夹层板，通过蜂窝铝芯漂浮在液面上；（2）也可能是漂浮在液面上带有或不带有浮桶的钢制盘式内浮顶；（3）或是漂浮在液面上的带树脂涂层的玻璃钢浮力板。目前在用的大多数内接触型浮顶都是三明治式铝夹层板内浮顶或钢制盘式内浮顶。玻璃钢浮顶是很少见的。钢制盘式内浮顶的面板通常是通过焊接连接的。 非接触型浮顶是目前最常用的形式。典型的非接触型浮顶是由铝板和铝网格框架构成，铝网格框架通过管状铝浮桶或其他浮力结构支撑在液面上。非接触型浮顶通常是通过螺栓连接的。安装浮顶可使储液蒸发损失最小化。接触型和非接触型浮顶都包括边缘密封和浮顶配件，以达到和之前描述的外浮顶罐同样的目的。浮顶蒸发损失可能来自于浮顶配件、非焊接板缝和浮顶与罐壁之间的环形空隙。这些罐通过固定罐顶顶部的循环排气口来实现自由排气。排气口减少了罐内气相空间有机蒸气积累接近可燃浓度的可能性。没有自由排气的内浮顶罐可认为是一个压力罐。这种罐的排放估算方法不在AP-42提供。7.1.1.4拱顶外浮顶罐拱顶外（或覆盖型）浮顶罐使用比外浮顶罐更重的甲板以及像内浮顶罐一样的固定罐顶。拱顶外浮顶罐通常有外浮顶罐加一个固定罐顶改造而成。这种类型的罐与内浮顶罐非常相似，都使用焊接板和自支撑式固定罐顶。典型的拱顶外浮顶罐见图 7.1-5。与内浮顶罐一样，固定灌顶的作用不是作为隔气层，而是为了防风。固定顶罐的类型通常是自支撑式铝制拱顶，铝制拱顶用螺栓固定。与内浮顶罐很像，这种罐也通过固定罐顶顶部的循环排气口来实现自由排气。但是，浮顶配件和边缘密封却与外浮顶罐是相同的。当浮顶由更轻的IFRT-型浮顶代替时，这种罐就可以认为是内浮顶罐。7.1.1.5 可变气相空间罐可变气相空间罐配有可膨胀的容器，可适应由温度和大气压力改变而引起的蒸汽体积波动变化。尽管可变蒸汽空间罐有时也独立使用，但通常它们是与一个或多个固定顶罐的蒸汽空间相连的。最普通的两种可变蒸汽空间罐类型是升降式浮顶罐和膜式柔性浮顶罐。升降顶式罐装有一个可收缩式浮顶，松散安装在主要罐壁的外围。浮顶和罐壁之间的空隙可通过一种充满液体的水槽液封，或使用一种活性涂层织物固封。膜式柔性浮顶罐使用柔性膜来提供可扩展体积。这种罐或者是独立储气单元，或是安装在固定顶罐顶部的整体单元。可变蒸汽空间罐损失发生在装罐时，此时蒸汽被液体所替代。蒸气损失只发生在超过罐内存储能力时。7.1.1.6 压力罐通常使用的有两种等级的压力罐：低压罐(2.5-15 psig)和高压罐( 15 psig)。压力罐通常是用来存储高蒸汽压的有机液体和气体，具有多种形状和尺寸，这取决于罐的操作压力。压力罐装有呼吸阀，用来防止沸腾排气损失和每日温度或大气压变化引起的呼吸损失。高压储罐实际中可以在无蒸发或工作损失下操作。在低压罐中，工作损失可能伴随着装罐的大气排气而发生。无法得到适当的关联方法用于估算压力罐的蒸发损失。7.1.2蒸发机理和控制有机液体储存过程的排放是由于储存过程中有机液体的蒸发和储罐的液位变化。由于储罐设计不同，排放源也不同，排放源与罐型密切相关。固定顶罐的排放是由于储存过程中造成的蒸发损耗（即小呼吸损失）和充装、出料操作时的蒸发损耗（即大呼吸损失）。内浮顶罐和外浮顶罐是排放源，这是由于储存期间和从罐内向外发油时产生蒸发损耗。静止储存损耗是通过边缘密封、浮盘配件、和/或浮盘缝隙密造成的。固定顶罐和内外浮顶罐的蒸发机理在这部分有更详细的描述。可变蒸汽空间罐也是排放源，这是由充装操作时蒸发损耗造成的。可变蒸汽空间罐的蒸发机制在这部分也将详细描述。压力罐也是如此，但是，压力罐的损耗机理不在这部分描述。7.1.2.1固定顶罐固定顶罐两种主要的排放类型是储存损耗和工作损耗。储存损耗是指油气的膨胀和收缩而排出的油气，这是由温度和大气压力的变化而造成的。即使储罐的液位不发生变化这种损耗也发生。充装和出料时的组合损耗称为工作损耗。充装操作时蒸发是由于罐内油品液位的增加造成的。随着液位的增加，罐内的压力超过了呼吸阀的释放压力，使油气从罐内排出。出料时蒸发损耗的发生是由于油品移出罐时，进入罐内的空气被有机蒸气饱和并膨胀，超过气相空间的容量造成的。固定顶罐的排放量是罐容积、储存液体的蒸汽压、罐的利用率，以及储罐所在位置的大气条件的函数。对固定顶罐的排放控制常用集中方法。通过安装一个内浮顶和边缘密封以减少储存产品的蒸发。这个方法的控制效率范围可从60%到90%，这取决于罐顶的形式和安装的密封装置以及储存有机液体的种类。蒸气平衡是另一种控制排放的方法。经常用于加油站中储罐的充装。当向罐内充装汽油时，储罐内排出的蒸气被导入出料汽油罐车中。卡车将油气运到一个集中站，在那里使用油气回收或油气控制系统来控制排放。如果油气经过回收或控制利用，那么蒸汽平衡的方法的控制效率可以达到90%到98%。如果卡车将油气直排到大气而不是进行回收或控制利用，那么将达不到任何控制效果。油气回收系统收集罐内排放出的油气，并将其转化为液体。应用的几种油气回收方法包括气/液吸收法、油气压缩法、冷凝法、气/固吸附法或这些方法的组合。整个油气回收系统的控制效率可高达90%到98%，这取决于采用的方法、单元的设计、回收油气的组成，以及该系统的机械状态。在一个典型的氧化焚烧系统中，油气混合物通过一个燃烧器直接注入焚烧炉的燃烧区域。该系统的控制效率范围为96%到99%。7.1.2.2浮顶罐2-7浮顶罐的总的排放是出料损失与静止储存损耗之和。当液位（即浮顶）下降时产生出料损失，这时一些油品粘附在罐内壁上，然后蒸发。对于一个内浮顶罐具有一个支撑固定顶的圆柱，一些液体也粘附在圆柱上从而蒸发掉。直到罐内充满，而且裸露的表面再次被覆盖后才会发生蒸发损耗。浮顶罐的静止储存损耗包括边缘密封和浮盘配件损耗，对于内浮顶罐也包括浮盘缝隙的损失，除了焊接的浮盘。其他潜在的静止储存损耗类别包括由于温度和压力的改变而引起的呼吸损耗。边缘密封损耗的发生有很多复杂的原因，但对于外浮顶罐，大部分边缘密封油气损耗是由于风导致的。对于内浮顶罐或有拱顶的外浮顶罐边缘密封损耗机理中风不是主导因素。由于边缘密封材料的渗透蒸发或通过液体的毛细作用也会导致蒸发损耗，但是如果选择正确的密封材料将不会发生密封材料的渗透。测试表明相对于包括风因素在内的总损耗中，呼吸、溶解和毛细作用所造成的损耗是小的。在这个部分提到的边缘密封系数合并了所有形式的损耗。边缘密封系统常常用于液位变化时，允许浮顶在罐内升降。边缘密封系统也用于填充浮盘边缘与罐壁间的环形间隙，从而减少该区域的蒸发损耗降。边缘密封系统可以只是一次密封或一次密封和安装在一次密封上面的二次密封系统组成。一次密封和二次密封配置的例子见图7.1-6、7.1-7、7.1-8。一次密封通过将浮盘的边缘和罐壁间的环形间隙闭合形成蒸发屏障。外浮顶罐应用的一次密封由三种基本形式：机械（金属）靴密封、弹性填料密封（非金属）和充满弹性的密封环。一些外浮顶罐的一次密封通过一个天气防护罩来保护。天气防护罩可以是金属的、橡胶或复合材料，通过防止暴露在天气、废物和阳光下的一次密封材料退化，从而延长一次密封的的寿命。内浮顶罐通常合并两种灵活的、耐用的密封形式合并为一个：弹性的发泡装填密封或压力密封。机械靴密封，弹性填料密封和压力密封在下面一一介绍。机械靴密封使用薄金属板与罐壁滑动接触，如图7.1-7所示。连接面是由一系列连接在一起的壳形成的一个环，并通过一个机械设备与罐壁接触。机械靴通常是3到5英尺深，提供较大的与罐壁的接触面积。随着这个环越过壳的不规则行为或环上焊接的窄块材料的铆钉或通过间隔处壳的卷边从而为环的膨胀与收缩做准备。靴的底部延伸到液体表面下从而封闭靴与浮盘间的边缘气相空间。通过螺栓连接或用涂层织物把机械学、浮盘的边缘和液面所形成的气相空间与大气隔离，这被称为一次密封组织，它从壳延伸到边缘从而形成一个封闭空间。连接一次密封组织用了两个定位件。这个组织是最常附在机械学的上面和浮盘边缘。减少边缘气相空间，组织可以附在壳上和液面附近的浮盘边缘上。边缘排放口可以用来缓解任何超压或气相空间的真空情况。弹性填料密封装置可以消除边缘密封与液面间的气相空间，或允许密封环与液面间有气相空间。这两种配置见图7.1-6和7.1-7。填充的弹性密封通过弹性材料的膨胀和收缩保持与管壁接触以适应环形边缘宽度变化。边缘密封允许浮顶没有约束的自由上下移动。弹性密封一般采用以开孔泡沫塑料为核心外包一层涂层织物而组成。密封装置固定在浮盘边缘并延伸到浮盘的周围。涂聚氨酯尼龙织物和聚氨酯泡沫塑料是常用的材料。浮盘密封的附件和径向密封接点需要不漏气，并且密封装置与浮盘连接牢固，这对于废气排放控制是很重要的。刮板密封通常是一个固定在浮盘周围的由连续的环形片状弹性材料构成，贯穿环形边缘空间并与罐壁接触。这种类型的密封描述见图7.1-6。有刮板密封的新罐可能具有双重刮板，一个安装在另一个上面。这个安装是这样的，由于密封的片状是灵活的，从而它的弹性可提供一个与罐壁相对的压力。刮板密封在气相，储存的液体与密封装置下面存在气相空间。对于排放控制，安装不漏气是很重要的，使密封延伸到浮盘的周围，并且刮板与罐壁应紧密接触。两种类型的材料常被用来制造刮板密封。一种是横截面由锥形的多孔的、人造橡胶材料和较厚的一端在固定端。橡胶是常用的材料；安吉甲酸乙酯和泡沫塑料也是可以的。所有片状的径向接点都连接起来。第二种类型的材料是使用泡沫为核心外包一层涂敷织物。涂聚氨酯的尼龙织物和聚氨酯泡沫塑料是常用的材料。芯提供弹性和支撑作用，套在芯表面的织物充当蒸气屏障。二次密封可以用来提供一些附加的蒸发损耗控制补充一次密封。此密封既可以是灵活的刮板密封也可以是填充的弹性密封。对于外浮顶罐，这两种配置的二次密封都可以使用：靴安装型和浮顶边缘安装，见图7.1-8。浮顶边缘安装的二次密封比靴安装型二次密封在减少损失方面更有效率，这是因为它们覆盖了整个环形气相空间。对于内浮顶罐，二次密封安装在与浮盘垂直的延伸板上，是在一次密封上面，见图7.1-8。但是，对于一些浮顶罐，使用二次密封进一步限制了罐的操作容量，这是由于当罐填满时，需要保持密封装置免受固定顶的干扰，或保持二次密封与罐壁相连接。浮顶罐的浮盘配件损耗可以用和边缘密封损耗相同的机制来解释。但是，每一个机理的相对贡献是未知的。在该部分浮盘配件损耗被定义为所有机理的组合。许多穿过和附着在浮盘上的配件用于结构支撑和操作便利。内浮顶罐的浮盘配件通常是与外浮顶配件不同。内浮顶浮盘配件倾向于采用更低的外壳，从而当罐内填满时，将配件与固定顶相接触的可能性降到最低，而不是采用高的外壳避免雨水的侵入。当浮盘配件需要在浮盘上开口时，它们可以是蒸发损耗的一个源头。需要在浮盘上开口的最常见的组件在下面描述。1.人孔。人孔是附带有竖井的浮盘上的开口，直径满足操作人员和物料进出油罐进行检修或服务。开口上附带一个可移动的盖，由螺栓或垫圈固定从而减少蒸发损耗。使用非接触型浮盘的内浮顶罐，竖井需要延伸到液面下，从而将非接触型浮盘下的气相空间密封。常见的人孔见图7.1-9。2.测量仪表。测量仪表常用来指示罐内液体的高度。这个浮漂是浮停在液面上，并安装在一个孔内并加盖封上。这个盖由螺栓和垫圈固定从而减少蒸发损耗。正如其他相同的浮盘孔，用非接触型浮盘的内浮顶罐中，液位计井延伸到液面下。常见的测量仪表和孔见图7.1-9。3.量油孔/采样口。量油孔/采样口是由一根管子外套一个自动关闭的有垫圈的盖组成（为了减少蒸发损耗），并允许人工测量或取到储存液体的样品。这个量油孔/样品口通常处于测量平台的下方，平台是安装在罐壁的顶部。一根绳子连接着自动关闭的有垫圈的盖子，从而使操作工可以在平台上打开盖子。常见的量油孔/采样口见图7.1-9。4.通风口。罐上使用的通风口配备了一个密封设计，在密封装置和边缘区域制造一个气室，类似于机械密封。常见的通风口见图7.1-10。通风口是用来释放一次密封靴、浮顶边缘、一次密封织物和液位所限制的气相空间内任何超压或真空。通风口通常是由加重托盘及带垫圈的盖组成的。5.浮盘排水管。目前应用的有两种类型的浮盘排水管（闭口和开口排水管）用来移走浮盘上的雨水。开口排水管既可以冲洗也可以溢流。这两种类型都是由一个延伸到浮盘下面的管组成，允许雨水流进储存的液体中。只有开口浮盘排水管会有蒸发损耗。冲洗排水管是冲洗浮盘表面。溢流口被提高到浮盘的表面以上。常见的溢流口和冲洗口见图7.1-10。溢流口常用来限制蓄积在浮盘上的雨水最大量，如果需要的话提供紧急排水。闭口浮盘排水管携带雨水从浮盘的表面通过一个柔性软管或其它类型的排水系统，柔性软管在出罐前先贯穿储存的液体。雨水不与液体相接触，因此没有蒸发损耗。溢流口通常用一个封闭的排水系统在接口上，从而将雨水排出罐。6.浮盘支架。浮盘支架支撑浮盘保持罐底与浮盘在一定的距离，从而阻止浮盘下面配件的损伤，并方便罐体的清洁或维修。这些支撑结构是由可调节的或固定的支腿连接在浮盘或固定顶的悬吊管。对于可调节的支架或悬吊管，承载负荷的元件经过一个井或套管穿过浮盘。对于非接触型浮盘，这个井需要延伸到液体中。蒸发损耗可能出现在浮盘支架和它的套管之间的环形区域。常见的浮盘支架见图7.1-10。7.无槽导杆和井。导杆是一个防转的装置，穿过浮盘上的井固定在罐的顶部和底部。这个导杆是用来阻止罐顶的反向运动从而避免损害浮盘配件和密封装置系统。在有些情况下，导向防转装置兼做量液管，但导杆的内外存在压力、液位和油品组成不同的可能性。常见的导杆和井见图7.1-11。8.有槽导杆和井。有槽导杆和无槽导杆的功能是相似的，但也有其特性。穿孔导杆的孔有沟槽型和圆形孔两种。常见的有槽导杆和井见图7.1-11。正如图所显示的，导杆上的的沟槽允许储存的液体进入。导杆上的钻孔也是一样。进入导杆的液体混合完全，和储存的液体具有相同的组成，并与罐内液体具有相同的液位。代表性的样品可以通过有槽导杆或钻孔导杆进行收集。但是，导杆的蒸发损耗可以通过在导杆内放置一个浮子或完善导杆或井进而减少损耗。导杆也被称为计量池、计量管或静水井。9.真空破坏器。当浮盘落在支腿上或漂浮状态时，真空破坏器补偿气相空间的压力。常见的真空破坏器见图7.1-10。正如图中所描述的，真空破坏器是由带盖的井组成的。附属在盖子下面的是一个引导退，当浮盘的接近罐底时，这个引导腿足够长的接触到罐的底部。当引导腿与罐底接触时，这个引导腿机械性的通过打开孔上的盖子来打开破坏器；否则，盖子关闭井口。这个关闭口可以是有垫圈的也可以是无垫圈的。因为真空破坏器的目的是允许空气和蒸气的自由交换，所以这个井不需要延伸到浮盘下面。仅用于内浮顶罐的配件有支撑柱井、梯子井和排水管。1.支撑柱和井。最常见的固定顶设计通常是通过穿透内浮顶浮盘的立柱在罐内支撑（一些固定顶是完全自支撑，因此没有支撑立柱）。立柱井和外浮顶的无槽导杆井相似。立柱是由圆横截面的管或不规则截面的结构用型材（组合）制成。立柱的数量随着罐的直径而变化，从最小罐的1到最大直径的罐的50多。常见的固定顶支撑立柱和孔见图7.1-9。立柱通过周边的竖孔穿过浮盘的开口。对于非接触型浮盘，井需要延伸到储存液体的下面。通常，在孔的上面和立柱之间存在一个关闭装置。对于这个关闭装置有几个专利，包括滑盖和织物套管，这必须适应随着液位变化时，浮盘相对于立柱的运动。滑盖是在立柱井（通常固定在浮盘上）的上缘，缩小立柱孔和立柱间的间距或空间。立柱盖，有一个排气阀，或开口，它随着浮盘的上升与下降相对立柱垂直滑动。同时，立柱盖相对于孔边缘水平滑动。孔的边缘有垫圈从而减少附件的蒸发损耗。孔边和立柱间有一个灵活的织物套管密封（具有排气阀或开口，从而允许密封装置相对于立柱做垂直运动）类似于调节浮盘相对于立柱有限的水平运动。2.梯子。一个储罐配备有内梯子，从固定顶的人孔延伸到罐底。浮盘开口穿过，同时梯子经过的和立柱孔的浮盘开口是相同的设计细节和注意事项，和之前讨论的一样。常见的梯子孔见图7.1-12。3.排水管。螺栓连接的内浮顶罐通常配备排水管，从而允许可能在浮盘表面的任何储存的产品回流到浮盘的下面。附加排水管从而可以冲洗浮盘上面。排水管直径大约1英寸，延伸到无触点浮盘产品下面。内浮顶罐的浮盘密封处在一定程度上说是蒸发损耗的一个源头，如果浮盘不是焊接的，这些密封可能不是完全的蒸汽密封。通常，对于附件，相同的损耗机制也适用于浮盘密封。主要机制决定了浮盘是否与储存液体相接触。浮盘密封损耗方程式可以解释所有起作用的损耗机制的影响。7.1.3蒸发估计方程式下面部分给出固定顶罐、外浮顶罐、半球形外浮顶罐和内浮顶罐的蒸发估计方程。这些方程式适用于所有的石油液体、纯的挥发性有机液体和具有相同真实蒸汽压的化学混合物。值得注意的是在所有蒸发估计方程式不适用蒸汽物理性质气体中不冷凝（例如空气）的组分，但是适用于储存液体中可冷凝组分。为了在蒸发估计方程式给予帮助，变量的表格及相应的定义已经给出见表7.1-1。在AP-42提出的因子是目前有效地，并经过美国环境保护局评估和批准的。随着储罐供应商设计新的浮盘和设备，基于这个设备将形成新的排放因子。如果新的排放因子进过评估并批准，它将在后期更新时添加到AP-42。在该章节阐述的蒸发估计方程式已被用作判断储罐蒸发损耗的一个程序软件开发的根据。这个命名为“TANKS”的程序软件是有效地，它通过了由美国环境保护局维护的技术转让网络“TTN”的公告板系统。7.1.3.1固定顶罐的总蒸发损耗4,8-14下面的方程式可用来提供预测储罐静止储存损耗和工作损耗，它适用于拱顶罐和固定顶罐。这些储罐必须是液体并且不漏气，在大气压下可操作。方程式不适用于估计不稳定的或沸腾的液体、或碳氢化合物、石油化工产品的蒸发损耗，因为这些物质的蒸汽压是未知的并且不能轻易的预测。固定顶罐的总损耗是静止储存损耗和工作损耗的总和：LT=LS+LW （1-1）式中：LT=总损耗，lb/yrLS=静止储存损耗量，lb/yrLW=工作损耗，lb/yr静止储存损耗-固定顶罐呼吸或静止储存损耗可以用下列式子来估测：LS=365VVWVKEKS （1-2）式中：LS=站存储损耗，lb/yrVV=蒸汽空间体积，ft3WV=蒸气密度，lb/ft3KE=蒸汽空间膨胀系数，无因次KS=出口蒸汽饱和系数，无因次365=系数，d/yr储罐蒸汽空间体积，VV-储罐蒸汽空间体积可以用下列等式来计算： （1-3）式中：VV=蒸汽空间体积，ft3D=罐直径，ft，水平储罐见注释1HVO=蒸汽空间当量高度，ft蒸汽空间储运损耗，HVO是储罐直径的圆筒高度D，哪个体积是与固定顶罐的蒸汽空间体积相同的，包括圆柱体或圆屋顶下面的体积。蒸汽空间当量高度，HVO，是由下列式子估算的：HVO=HS-HL+HRO （1-4）式中：HVO=油蒸汽空间当量高度，ftHS=罐壳高度，ftHL=液面高度，ftHRO=罐顶当量高度，ft；对于拱顶罐顶见注释2，圆罐顶见注释3注释： 1.上面提到了蒸发损耗估算方程式是针对于锥形固定顶罐。如果使用者要预测水平固定顶罐的蒸发损耗，在使用锥形固定顶罐的蒸发损耗方程时要修正一些罐的参数。首先，假定，罐内溶剂是半满的，罐内液体表面积大约等于罐的长度乘以罐的直径。其次，假定这个面积代表一个圆，液体是一个拱顶的圆柱体。因此，有效直径，DE等于： (1-5)式中：DE=有效罐直径，ftL=罐高度，ftD=罐的实际直径，ft水平固定顶罐的实际直径有一半被用来作为蒸汽空间当量高度，HVO。对于水平储罐，这个方法得到一个非常近似的损耗量。对于地下水平储罐，可以认为不发生呼吸或静止储存损耗（LS=0），因为土地的绝缘性质限制了白天温度的变化。工作损耗方程式的不修正对于地上或地下水平储罐都是很重要的。 2.对于拱顶罐，罐顶当量高度，HRO，用下式计算：HRO=1/3HR (1-6)在此：HRO=罐顶当量高度（或罐壁高度相当于罐顶下面体积），ftHR=罐顶高度，ft罐顶高度，HR，等于SRRS式中：SR=拱顶罐顶斜率，如果未知的话，使用标准值0.0625ft/ft，ft/ftRS=储罐半径，ft3.对于拱顶罐顶，罐顶当量高度，HRO，用下式计算： (1-7)式中： HRO=罐顶当量高度，ft HR=罐顶高度，ft RS=罐壁半径，ft储罐罐顶高度，HR，用下式计算： (1-8)式中： HR=罐顶高度，ft RR=圆顶状罐顶半径，ft RS=罐壁半径，ftRR值通常从0.8D到1.2D，式中D=2RS。如果RR值未知，就在式中使用罐的直径。如果RR值采用罐的直径，那么等式1-7和1-8变为HR=0.268RS和HRO=0.137RS。蒸气密度，WV-蒸汽密度是用下式计算： (1-9)式中： WV=蒸气密度，lb/ft3MV=蒸汽分子量，lb/lb-mole；见注释1R=理想气体系数，10.731psiaft3/lb-moleRPVA=每日液体表面平均温度的蒸汽压，psia；见注释1和2TLA=每日平均液体表面温度，R；见注释3注释：1.蒸汽分子量MV可以从表7.1-2和7.1-3中已挑选的石油液体和挥发性有机液体的基本数值来确定该数值，或者是通过分析蒸汽样品来确定。罐内储存的有机液体样品的MV可以用液体组分来计算。蒸汽分子量MV等于各组分的分子量Mi乘以蒸汽摩尔分数yi的总和。油气摩尔分数等于组分i的分压除以油气总压力。组分i的分压等于组分i的真实蒸汽压（P）乘以液体摩尔分数（xi）。因此， （1-10）式中：PV，储存液体的总蒸汽压，拉乌尔法则，即： （1-11）对于更多详细信息，请参考7.1.4部分。2.真实蒸汽压是挥发性有机液体挥发的平衡分压，依照ASTM-D 2879或依照参考文本获得的标准。瑞德蒸汽压是挥发性原油和挥发性无粘性的石油液体的绝对蒸汽压，除了液化石油气，都依据ASTM-D-323确定其数值。有机液体的真实蒸汽压可以从表7.1-3确定。原油真实蒸汽压可以用表7.1-13a和7.1-13b来确定。对于精制组分（汽油和石脑油），可以使用表7.1-2或图7.1-14a和图7.1-14b计算。储存液体表面温度TLA，必须用华氏度计算，从而可以利用图7.1-13、7.1-13b、7.1-13b、7.1-14a或7.1-14b。确定TLA见注释3。另一种可能，在储存液体表面温度，对于选择的石油液体组分的真实蒸汽压，可以使用下列等式计算： （1-12a）式中：exp=指数函数A=蒸汽压等式系数，无因次B=蒸汽压等式系数，RTLA=每日表面平均液体温度，RPVA=真实蒸汽压，psia对于选择的石油液体组分，物化性质数据在表7.1-2。对于精制石油组分，系数A和B可以用图7.1-15所示的等式和表7.1-4所示的蒸馏斜率计算。对于原油组分，系数A和B可以用图7.1-16所示的等式来计算。注意在等式1-12a，TLA用兰金度数代替华氏度数。在储存液体温度的有机液体的真实蒸汽压可以用安托尼方程式计算： （1-12b）式中：A=蒸汽压方程式系数B=蒸汽压方程式系数C=蒸汽压方程式系数TLA=白天平均液面表面温度， PLA=平均液面温度的蒸汽压，mmHg对于有机液体，系数A、B和C在表7.1-5列出。在等式1-12b，TLA用摄氏度代替兰金度数来计算。同时，等式1-12b，PVA用mmHg计算而不是psia（760mmHg=14.7psia）。3.如果白天平均液面温度TLA是未知的，那么使用下式计算： （1-13）式中：TLA=白天平均液面温度，RTAA=白天平均环境温度，R；见注释4TB=液体总体温度，R；见注释5=储罐涂料日光吸附率，无因次；见表7.1-6I=每日总日晒系数，Btu/ft2d如果使用图7.1-13a、7.1-13b、7.1-14a或7.1-14b中的TLA计算PVA，需要将兰金度数转换成华氏温度（F=R-460）。如果用等式1-12b的TLA来计算PVA，TLA必须将兰金度数转换成摄氏度（=R-492/1.8）。等式1-13不能用来计算绝缘储罐的液体表面温度。对于绝缘储罐，平均液面温度需要以储罐测量的液体表面温度为基础。4.平均每日环境温度，TAA用下式计算：TAA=(TAX+TAN)/2 （1-14）式中：TAA=每日平均环境温度，RTAX=每日最高环境温度，RTAN=每日最低环境温度，R表7.1-7给出美国挑选的城市的TAX和TAN值。5.液体总体温度，TB可以用下式计算：TB=TAA+6-1 （1-15）式中：TB=液体总体温度，RTAA=每日平均环境温度，R，用注释4计算=储罐涂料日光吸收比，无因次；见表7.1-6蒸汽空间膨胀系数，KE-蒸汽空间膨胀系数，KE用下式计算： （1-16）式中：TV=每日蒸汽温度范围，R；见注释1PV=每日蒸汽压力范围，psi；见注释2PB=呼吸阀设置压力范围，psi；见注释3PA=环境压力，psiaPVA=每天平均液面温度时的蒸汽压力，psia；对于等式1-9见注释1和2TLA=每天平均液面温度，R；对于等式1-9见注释3注释：1. 每日蒸汽温度范围TV用下式计算：TV=0.72TA+0.028I （1-17）式中：TV=每日蒸汽温度范围，RTA=每日环境温度范围；见注释4=罐涂料日光吸收比，无因次；见表7.1-6I=每日总日晒系数，Btu/ft2d；见表7.1-72.每日蒸汽压力范围，PV可以用下式计算：PV=PVX-PVN （1-18）式中：PV=每日蒸汽压力范围，psiaPVX=每日最高液面温度时的蒸汽压，psia；见注释5PVN=每日最低液面温度时的蒸汽压，psia；见注释5下面的方法是采用换算的方法来计算石油液体的PV： （1-19）式中：PV=每日蒸汽压力范围，psiaB=蒸汽压方程式中的系数，R；对于方程式1-9见注释2PVA=每天平均液面温度时的蒸汽压力，psia；对于方程式1-9见注释1和2TLA=每天平均液面温度，R；对于方程式1-9见注释3TV=每日蒸汽温度范围，R；见注释13.呼吸阀设定压力范围PB用下式计算：PB=PBP-PBV （1-20）式中：PB=呼吸阀设定压力范围，psigPBP=呼吸阀设定压力，psig PBV=呼吸阀设定真空压力，psig如果呼吸阀压力设置和真空设置的详细的信息不可用，可以假设PBP为0.03psig和PBV为-0.03psig最为代表值。如果固定顶罐是用螺栓或铆钉建造的，那么罐顶或关闭不是气密的，即使有呼吸阀，可以假定PB=0。固定顶罐的估计方程式并不适用于或者是低压储罐或是高压储罐。如果呼吸阀压力或真空压设置超过1.0psig，静止储存损失可能变为负数。4.每日环境温度范围，TA用下式计算：TA=TAX-TAN （1-21）式中：TA=每天环境温度变化范围，RTAX=每天环境最高温度，RTAN=每天环境最低温度，R表7.1-7给出了挑选的美国城市的TAX和TAN值。5.与每天最高和最低液面温度分别为PVX和PVN有关联蒸汽压可以通过将相应的温度，TLX和TLN，代入注释1和2讨论的蒸汽压力函数方程式1-9来计算。如果TLX和TLN未知，图7.1-17可以用来计算它们的值。通风口蒸汽的饱和因子，KS-通风口蒸汽饱和因子KS可用下式计算： （1-22）式中：KS=通风口蒸汽饱和因子，无因次PVA=每天平均液面温度时的蒸汽压力，psia；对于方程式1-9见注释1和2HVO=蒸汽空间当量高度，ft，用式子1-4计算发油损耗-发油损耗LW可以用下式估算：LW=0.0010MVPVAQKNKP （1-23）式中：LW=工作损耗，lb/yrMV=蒸汽分子量，lb/lb-mole；对于方程式1-9见注释1PVA=每天平均液面温度时的蒸汽压力，psia；对于方程式1-9见注释1和2Q=油罐年周转量（罐容量bbl乘以每年的周转率），bbl/yrKN=因次值，无因次；见图7.1-18 对于周转36，KN=（180+N）/6N 对于周转36，KN=1N=每年的周转数量，无因次 （1-24）式中：N=每年的周转数量，无因次Q=年周转量，bbl/yrVLX=储罐最高液体容积，ft3此外 （1-25）式中：D=直径，ftHLX=最大液面高度，ftKP=造成的工作损耗的油品因素，无因次，对于原油是0.75。其它所有的有机液体，KP=17.1.3.2 浮顶罐的总损耗3-5,13,15-17-浮顶罐的总蒸发损耗是密封装置、回避装置、浮盘附件和浮盘密封装置损耗的总和。在这个部分出现的方程式只适用于浮顶罐。方程式不适用于下列应用条件：1.对不稳定或沸腾组分、碳氢化合物的混合物或石油化学品这些蒸汽压未知或者是无法预测的都不能估测蒸发损耗；2.对于封闭的内浮顶罐或封闭的凸起的外浮顶罐）（储罐只有一个压力/真空排气口）不能估测蒸发损耗；或者是3.密封装置和浮盘配件的材料或者是已变质的或被储存的液体明显渗透的储罐不能估测蒸发损耗。浮顶罐总蒸发损耗可以写为：LT=LR+LWD+LF+LD （2-1）式中：LT=总损耗，lb/yrLR=环密封损耗，lb/yr；见等式2-2LWD=回避损耗，lb/yr；见等式2-4LF=浮顶附件损耗，lb/yr；见等式2-5LD=浮顶密封损耗（只有内浮顶罐），lb/yr；见等式2-9浮顶边圈密封损耗-浮顶罐的浮顶边圈密封损耗可以用下式计算：LR=（KRa+KRbvn）DP*MVKC (2-2)式中：LR=边圈密封损耗，lb/yrKRa=零风速时边圈密封损耗系数，lb-mole/ftyr；见表7.1-8KRb=依靠风速的边圈密封损耗系数，lb-mole/（mph）nftyr；见表7.1-8v=储罐处的平均环境风速，mph；见注释1n=与密封有关联的风速指数，无因次；见表7.1-8P*=蒸汽压函数，无因次；见注释2 （2-3）式中：PVA=每天平均液面温度下的蒸汽压，psia； 对于等式1-9见注释1和2和下面的注释3PA=大气压，psiaD=罐直径，ftMV=蒸汽平均分子量，lb/lb-mole；对于等式1-9见注释1KC=产品系数；对于原油，KC=0.4；对于其它有机液体，KC=1。注释：1.如果储罐处得周围风速无法获得，可以使用最近的本地气象站的风速数据或参考表7.1-9的数值。如果储罐是内浮顶或凸起的外浮顶罐，则v值为0。2.P*可以计算得到或从图7.1-19中直接读到。3.API推荐使用方程式2-3计算PVA时，用储存的液体温度代替液体表面温度来计算。如果储存液体温度是未知的，API建议用下列方程式来预测组分温度：TAA是每年环境平均温度，用华氏度表示。回避损耗-浮顶储罐的回避损耗可以用方程式2-4计算。 （2-4）式中：LWD=回避损耗，lb/yrQ=每年周转量（罐容积bbl乘以每年周转率），bbl/yrC=罐壁油垢因子，bbl/1000ft2；见表7.1-10WL=有机液体平均密度，lb/gal；见注释1D=罐直径，ft0.943=系数，1000ft3gal/bbl2NC=固定顶支撑立柱数量，无因次；见注释2FC=有效立柱直径，ft（立柱周长ft/）；见注释3注释： 1.挑选的石油化学品的有机液体平均密度列表在表7.1-2和7.1-3。如果汽油的WL未知，那么可以假定平均值为6.1lb/gal。2.对于一个自撑的固定顶或一个外浮顶罐：NC=0对于立柱支撑的固定顶： NC=使用储罐-详细信息或见表7.1-11。 3.使用储罐明确的有效立柱直径或 FC=对于97英寸组合的立柱为1.1，对于直径8英寸的立柱管为0.7，如果立柱建造细节未知的话使用1.0浮顶附件损耗-浮顶罐的浮顶附件损耗可以用下式计算： (2-5)式中：LF=浮顶附件损耗，lb/yrFF=浮顶附件损耗因子，lb-mole/yr （2-6）式中：NFi=某一特定类型浮顶附件的数量（i=0,1,2，nf），无因次KFi=某一特定类型附件损耗因子（i=0,1,2，nf），lb-mole/yr；见等式2-7nf=不同类型附件的总数量，无因次P*、MV、KC定义了方程式2-2。FF值可以通过使用特定储罐实际数据作为每个附件类型的数量（NF）然后乘以每个附件损耗因子（KF）来计算得到。对于一个特定类型附件的浮顶附件损耗因子KFi可以用下式来计算：KFi=KFai+KFbi（Kvv）mi （2-7）式中：KFi=某一特定类型浮顶附件的损耗因子，lb-mole/yrKFai=某一特定类型浮顶附件的零风速时的损耗因子，lb-mole/yrKFbi=某一特定类型浮顶附件的依靠风速的损耗因子，lb-mole/(mph)myrmi=某一特定类型浮顶附件的损耗因子，无因次i=1,2，n，无因次KV=附件风速校正因子，无因次；见下文v=平均环境风速，mph对于外浮顶罐，附件风速校正因子KV，等于0.7。对于内浮顶罐和凸起的外浮顶罐，方程式2-7中的v值为0，并且该方程式变为：KFi=KFai （2-8）对于浮顶罐使用的最常见的浮顶附件的损耗因子KFa、KFb和m在表7.1-12给出。只有在典型浮顶附件情况下，并且当平均环境空速在15m/h以下时应用这些因子。浮顶罐的浮顶附件的特有数目见表7.1-11、7.1-12、7.1-13、7.1-14和7.1-15。浮顶密封损耗-外浮顶罐焊接的浮顶和外浮顶罐都没有浮顶密封损耗。内浮顶罐用螺栓连接的浮顶可能有浮顶密封损耗。浮顶密封损耗可以用下式计算：LD=KDSDD2P*MVKC （2-9）式中：KD=每个单元浮顶密封损耗密封长度系数，lb-mole/ft-yr =对于焊接浮顶是0.0 =对于螺栓连接的浮顶是0.14；见注释SD=浮顶密封长度系数，ft/ft2 =式中：Lseam=浮顶密封装置的总长，ftAdeck=浮顶面积，ft2=D2/4D、P*、MV和KC的定义和方程式2-2一样如果浮顶密封的总长是未知的，表7.1-16可以用来确定SD。对于用密封装置间7英尺空间的连续的金属壳建造的浮顶，可以使用0.14ft/ft2作为SD值。当浮顶是用57.5英寸的长方形面板建造的，SD值为0.33ft/ft2。当关于浮顶板片的宽度或浮顶面板的尺寸这些特定储罐数据未知时，SD可以使用默认值。对于目前使用的最常见的螺栓建造的浮顶，可以假定0.20 ft/ft2为其代表值。注释：目前螺栓建造的浮顶的供应商使用各种技术，例如填料密封装置，企图减少浮顶密封损耗。但是，排放因子在代表减排的AP-42目前都不可用，若有效地话，通过这些技术可以获得。一些供应商已经开发了浮顶设计的特定因子；但是，直到获得管理机构或权威授予的许可才可以使用这些因子。7.1.3.3可变蒸汽空间罐18-在灌装操作时，油蒸汽被液体取代，造成了可变蒸汽空间灌装损耗。因为可变蒸汽空间罐具有可扩展的蒸汽储存容量，这个损耗和固定顶罐的灌装损耗是不一样大的。油气损耗只有当罐内油蒸汽储存容量超出时发生。方程式3-1假定在每次灌装开始时，有1/4的扩展空间就可以不发生油气损耗。可变蒸汽空间罐装损耗可以用下式计算： LV=(2.4010-2)(MVPVA/V1)(V1)-(0.25V2N2) （3-1）式中：LV=可变蒸汽空间灌装损耗，lb/生产量1000gal MV=储罐内油气分子量，lb/lb-mole；对于方程式1-9见注释1PVA=每日平均液面温度的真实蒸汽压，psia；对于方程式1-9见注释1和2V1=灌入系统的