油气储运过程中的常见问题及解决措施

学 年 论 文 论 文 题 目 油气储运过程中的常见问题及解决措 施 学 院 名 称 化学工程学院 专 业 油气储运工程 班 级 07 1 姓 名 崔伟永 学 号 指 导 教 师 黄辉 完成日期 2010 年 06 月 22 日 油气储运过程中的常见问题及解决措施 摘要 本文介绍了国内外油气储运的现状及发展趋势 并就油气储运过程中常 见的两个问题 油品蒸发损耗和防静电进行了全面的剖析 阐述了问题产生的 原因 危害以及相应的解决措施 最后呼吁寻求更加有效的方法来应对这些问 题 关键词 油气储运 问题 措施 Abstract In this paper we introduce the present situation and development of the oil gas storage and transportation and give a comprehensive analysis of oil evaporation loss and anti static in the processes Then we expound the reason the harm and the corresponding measures of the two problems Finally we appeal to seek more effective methods to deal with these problems Key words oil gas storage and transportation problem measure 1 前言 近几年 世界各国的经济竞争日趋激烈 油气储运系统的完善与否不仅影 响国家经济建设的可持续发展战略 而且也是制约国内区域经济平衡发展的重 要因素 随着石化行业可持续发展战略的制定实施 油气储运在石化行业中也 占据了越来越重要的地位 油气储运已分布到世界各个国家 但是油气储运是 一个很复杂的过程 由于石油及天然气的主要成分是烃类碳氢化合物 具有易 燃 易爆 易聚集静电等特性 而油气储运过程又是在特定的条件下进行 特 别是输油管道 加热加压是管道运输所必须的 故具有极大的火灾及爆炸危险 性 一旦发生事故 可能造成巨大的经济损失和人员伤亡 并带来恶劣的社会 影响 因此 分析油气储运存在的危险性因素 制定相应的预防措施 控制油 气储运过程中事故的发生 为安全生产创造一个良好的环境 是非常有必要的 1 2 国内外油气储运的现状及发展趋势 2 1 我国油气储运的现状及发展趋势 管道运输是我国石油和天然气最主要的运输方式 经过 40 多年的发展 我 国原油输送干线管道目前已形成贯通东北 华东 华中和中南地区的东部输油 管网和西北局部管网 天然气干线管道在川渝地区和京津冀鲁晋地区形成了区 域性供气管网 同时这些这些管道工程项目表明我国油气管道已向长距离 大 口径 高压力和高度自动化的方向发展 2 未来 20 年 我国社会经济持续稳定的发展使石油与天然气需求不断增加 据宏观预测 到 2020 年我国天然气需求量将达到 1654 108m3以上 石油需求 量可达到 4 2 108t 与此相应 作为主要运输石油和天然气的长输管道也进入 一个大的发展时期 利用国内外两种资源 建设跨区域天然气与石油管道网络系 统已是必然趋势 届时 我国油气长输管道基本形成分布合理 联络成网 互 相调配 安全可靠 覆盖全国主要区域的油气管网 满足社会经济发展和人民生 活需要 3 2 2 国外油气储运的发展现状及趋势 发达国家早在 20 世纪 60 年代就开始重视油气储运工业与整个石油工业的 协调发展 逐步建成的油气储运系统不仅为这些国家的国民经济建设发挥了有 力的能源保障作用 使得这些国家在发生能源危机时具有充分的自我调节能力 4 目前 世界各国尤其是盛产含蜡粘性原油的国家 都在进行长距离管道常 温输送工艺的试验研究 新型 多样化的输送工艺研究非常活跃 随着含蜡高 粘原油开采量的增加 以及原油开采向深海发展 特别重视对高含蜡高粘原油 输送及流动保障技术研究 石油工业发达国家在含蜡高粘原油流变性及其机理 管道蜡沉积预测 多相流等基础方面的研究已超过我国 并取得许多重要成果 即将带来应用技术的新突破 2 3 油气储运过程中存在的问题及解决措施 虽然油气储运技术在近几十年中的发展飞快 但是每年许许多多的油气储 运事故还是提醒着我们油气储运过程中存在一些不可忽视的问题 从这些事故 发生的原因来看 油气储运过程中的问题大概可以归结为两类 1 油品蒸发损耗和回收问题 2 静电产生和预防问题 3 1 油品蒸发损耗和回收问题 3 1 1 油品蒸发损耗的原因 油气蒸发损耗属于一种自然损耗 引发油品蒸发损耗的内因是油品馏份越 轻 其蒸汽压就越大 蒸发越严重 蒸发损耗越大 5 常见油气储运过程中油 气蒸发的外因有以下几种 1 油品储存过程中的蒸发损耗 油品储存过程中的蒸发损耗主要来自储罐的大呼吸损耗和小呼吸损耗 大 呼吸损耗是指储罐进油时 由于液面的上升导致罐内的油气经储罐排气管排放 到大气中 小呼吸损耗是指由于昼夜温差变化 使得罐内油气压力发生变化 当温度下降时 罐内气体压力降低 吸进罐外空气 当温度上升时 罐内气体 压力升高 油气就会排到大气中去 2 灌装过程中的油气挥发 灌装过程是散发烃类污染物的重要环节 当油品高速灌入槽车等容器时 会产生剧烈的搅动 造成大量的油气挥发 以汽油为例 汽油从炼厂到加油站 出售给用户 最少要经过炼油厂 油库 加油站 加油机四次灌装过程 3 运输过程中的油品蒸发损耗 油品运输主要有铁路油罐车运输 汽车油罐车运输 油船运输和管道运输 等几种方式 管道运输基本上没有油料蒸发 但是其它运输方式在运输过程中 油品随着运输工具的运动而不停的晃荡 其上方气体中的油蒸气达到饱和 当 外界环境温度上升时 大量油蒸气将随气体的呼出而进人大气 当外界环境温 度下降时 新鲜空气进入储油器时油品也会继续蒸发 6 3 1 2 油品蒸发损耗的危害 油品蒸发损耗会减少油品数量 造成经济损失 而且会污染环境并危害人 体的健康 据统计 2004 年全国消耗汽油约 8 000 万 t 仅在装卸过程中油气挥 发造成的损失就有 24 万 t 总价值近 10 亿元 每年蒸发的油气已经成为大气 不可忽视的重要污染源之一 油品的大量蒸发或直接排放不仅造成石油产品的 严重损失和质量下降 并且留下重大的火灾隐患 7 近年来 油气储运工作中 广泛采用了许多新工艺 新设备 新材料 在环境保护方面已有明显的改善和 提高 然而 无论是油品的储存还是运输 由于多种原因 当前都超过环保的 排放标准 仍有大量油气排人大气 3 1 3 油气回收方法 随着经济的迅猛发展 我国成品油消耗量剧增 油库 加油站数量及规模 也相应增加 汽油等油品含有大量的轻烃组分 沸点低 挥发性强 在储运过 程中 有一部分轻烃组分汽化而逸人大气 与空气混合形成油气 轻烃挥发造 成严重的油品蒸发损耗 大量油气直接排放到大气 带来了严重的安全隐患 环境污染 因此 对油气中的轻烃组分进行回收有着重要意义 8 目前 国内 现已开发研制并推广应用了数套油气回收装置 为该项目的进一步研究提供了 宝贵经验和着重点 但是由于设备庞大 结构复杂 操作不便等原因 至今仍 不能普遍推广这些方法和装置 5 所以目前所采用的油气回收方法 主要还是 传统的油气回收方法 大概有吸收法 吸附法 冷凝法及膜分离法等几种 1 吸收法 吸收分离过程中通过混合气体与适当的液体接触 气体中的一个或几个组 分便溶解于该液体内而形成溶液 不能溶解的组分则在气相中 于是原混合气 体的组分得以分离 5 吸收法分为常压常温吸收法和常压冷却吸收法 前者是 在常温常压下 利用吸收剂使其与排放气体接触以去除油蒸气的一种方法 该 过程是利用填料塔使蒸气与从上部流下的吸收液进行对流接触 或者使吸收液 从垂直填充有金属网的箱子的上部喷雾 使蒸气从流下的液膜中穿过 这种方 法要求气液接触吸收率高 压力损失小和在喷雾部分等处不产生静电及吸收液 不发泡等 后者是利用冷冻机将吸收液冷却到低温 然后送到吸收塔对混合气 进行喷淋接触选择溶解吸收 由于可省略吸收的轻组分的汽提操作 因此作为 吸收液一般可直接使用产品汽油 但是该方法与常温常压吸收法相比较 成本 和操作费用较高 7 2 吸附法 吸附分离过程是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别 即各 组分在吸附剂与流体相间分配不同的性质 使混合物中难吸附与易吸附组分分 离的技术 6 一般吸附过程中选择活性炭进行油蒸气和空气混合气的分离 活 性炭为疏水性和亲有机物质的吸附剂 因此特别适宜于从气体或液体混合物中 吸附回收有机物 但活性炭存在寿命问题 而且在吸附油成分之后有较大的温 度升高 易形成过热面白燃 存在安全隐患 所以吸附法的研究重点主要是新 型吸附剂的选择 活性炭纤维是近年迅速发展起来的一种新型高效吸附材料 其外表面积和比表面积大 细孔均匀整齐 吸附效率高 容量大 脱附容易 迅速 且阻力小安全性 但由于活性炭纤维的机械强度低和制造费用大 因此 限制了其推广应用 另外 也有资料介绍用炭分子筛 大孔吸附树脂 硫化橡 胶及有机共聚物作为油气吸附剂 9 3 冷凝法 冷凝法回收油气是采用多级连续冷却方法降低挥发油气的温度 使油气中 的轻油成分凝聚为液体而排出洁净空气的一种回收方法 8 这种方法操作安全 可靠 回收的烃类液体不含杂质 但是深冷装置的投资偏大 装置在连续运行 状态下的运行成本也偏高 因此只有用于大浓度大排放量的场合才具有比较好 的经济性 10 4 膜分离法 膜分离法是根据不同的气体在不同的速度下 由于扩散率与溶解度之间的 差异 使空气渗透过薄膜从高压区到低压区而得到分离 分离效率受膜材料 气体组成 压差 分离系数以及温度等因素的影响 是一种典型的动力学分离 过程 可用于各类混合气分离 11 国外对膜法油气回收的研究和工业应用较早 1989 年德国 BORSIG 公司成功推出了膜法油气回收装置 至今已有 110 多套大 型装置在运行 德国的 GKSS 公司 日本的日东电工和美国的 MTR 公司也都 在膜法油气回收方面实现了工业应用 中国起步相对较晚 2003 年 从国外引 进的膜法油气回收技术在中石油上海灵广加油站应用成功 这座加油站安装上 膜法油气回收装置后 油气回收率达大大提高了 尾气排放浓度甚至比欧洲标 准还低 是国内第一座真正意义上的安全 环保 效益型的加油站 7 3 2 防静电问题 3 2 1 静电产生的原因及条件 根据双电层理论 当两种不同属性的物质相接触时 由于物质得失电子的 能力不同 在接触面处发生电荷的重新排序和电子转移 这样就在界面两侧形 成极性不同的等量静电 静电产生的另一种原因是静电感应 在带电物体附近 有绝缘的导体时 因其受到静电感应而产生电荷分布不均匀 而使物体带电 这两种静电产生途径都存在于油气储运过程中 所以油气储运过程中静电是不 可避免的 但是产生静电不一定会造成静电危害 静电危害是在一定条件下才 能造成的 需满足以下四要素 1 有静电产生的来源 2 积聚起来的电荷形成具有足以引起火花的静电电压 3 放电的火花能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量 4 放电过程发生在该油品蒸气与空气形成的混合气的爆炸极限范围内 只有这四个条件同时存在才可能造成危害 否则不可能引起静电危害的发 生 12 3 2 2 产生静电的危害 对于油气储运来说 静电的主要危害是静电放电可能引起的爆炸和火灾 在油品的灌装 输送 运输等过程中 它们在管道 储罐 油罐车中磨擦 冲 击和激溅 尤其在压力大 流速快 磨擦面积大 器壁粗糙等情况下 静电电 荷迅速增加和大量积聚 极易产生静电放电 引起爆炸事故 3 2 3 静电防范措施 对于油气储运过程中 我们不能完全消除静电电荷的产生 只能减少静电 的产生 并且防止产生静电危害的四要素同时存在 因此 预防静电危害可以 从以下几个方面着手 1 一开始就设法尽量避免和减少静电的产生 2 在工业生产的许多场合 由于生产上的要求 在静电大量产生不可避免 的情况下 通常是采用加速静电逸散泄漏 防止静电荷积累的方法 3 在部分无法采用上述措施 或采用了一些措施后 静电仍大量产生 并 且不断积累的场合 应采用防止静电放电着火措施 避免电击 故障和爆炸 火灾事故的发生 13 4 结束语 油气储运行业正在飞速发展 但是由于油气储运过程的复杂性 很多问题 还有待进一步的解决 对于油气蒸发损耗问题及防静电问题 还需寻求出更好 的方法来应对 如何将一些技术有机的结合起来 还需要以后的不断探索 参考文献 1 王兴库 油气储运防火安全分析及预防措施 J 中国公共安全 学术版 2007 9 100 102 2 梅云新 未来我国油气储运的科技问题 J 油气储运 2005 24 6 4 9 3 王世炜 焦光伟 国内油气储运业现状及发展趋势浅析 J 中国储运 2008 11 117 118 4 徐辉利 孙杰 王莉 浅谈国内油气储运系统中存在问题及对策 J 炼油与化工 2006 1 9 1 0 19 5 何广湘 杨春育 佟泽民 徐