石油储罐油气蒸发损耗的成因、危害及对策

石油储罐油气蒸发损耗的成因 危石油储罐油气蒸发损耗的成因 危 害及对策害及对策 1 引言引言 随着科学技术在石油工业中的应用 石油勘探 开发过程 中的安全生产问题正在逐步得以解决 但是 在石油储运过程 中 由于工艺技术 设备和管理等方面的原因 石油的一部分 较轻的组分逸入大气 造成损失 此现象称为油气的蒸发损耗 油气蒸发损耗是缓慢而持续进行的 而且这种损耗形式表 现得非常隐蔽 加之管理部门对油气的损耗没有明确要求和指 标约束 损耗量的大小常常被计量误差所掩盖 因而未引起部 分主管人员的重视 但是 调查资料表明 油气蒸发损耗的累 计数量是十分惊人的 根据 1995 年国际石油会议报道 在美国 油气蒸发损耗数 量约占原油产量的 3 1975 年前苏联石油化学工业部所属企 业的调查表明 油气蒸发损耗数量约占原油产量的 2 47 1980 年 我国对 11 个石油企业的测试结果表明 油气 蒸发损耗数量约占原油产量的 2 这些数据表明 油气蒸发损 耗的数量确实相当可观 若以总耗率为 3 估算 全世界每年散 失于大气中的油气约为 1 108 吨 几乎相当于我国一年的原油 产量 2 油气蒸发带来的危害油气蒸发带来的危害 2 1 油气蒸发威胁安全 油蒸气与空气混合 可形成爆炸混合物 且易在低洼 不 通风的地方积聚 当油气混合物中 油蒸气含量达到爆炸极限 浓度时 容易引发爆炸 1976 年 7 月 28 日 一座 30000m3 的 油罐遭雷击被烧毁 油库守备战士亲眼目睹了雷电击毁油罐的 经过 由于油蒸气通过呼吸阀呼出后积聚在呼吸阀周围 呼吸 阀又高出罐顶 因此 首先是滚动的雷电火球在油罐呼吸处放 电起火 大火烧起后 几十辆消防车赶赴现场救火都无济于事 眼看大火把油罐烧毁 2 2 油蒸气污染大气 油蒸气是气相烃类 属有毒物品 因其密度大于空气而漂 浮于地面之上 易致窒息 另外 油蒸气还容易形成更大危害 的光化学烟雾的二次污染物 氮氧化物 这种情况 随着环 境保护要求的提高 所引起对大气的污染越来越受到人们的重 视 2 3 浪费宝贵的能源 由于油蒸气的蒸发损耗 全世界每年散失于大气中的油气 约为 1 108 吨 按市场牌价 2400 元 吨计算 折合人民币 2400 亿元 经济损失相当严重 2 4 降低了油料质量 蒸发的都是油料中的最轻组分油气蒸发还会严重影响成品 油质量 甚至使合格油料变成不合格 如汽油蒸发损失 造成 起动性能变差 抗爆性下降 此外 还将加速汽油氧化 增加 胶质 降低辛烷值 而辛烷值的降低会使燃料在发动机中燃烧 时抗爆性能变差 3 油气蒸发损耗的成因油气蒸发损耗的成因 引起油气蒸发损耗的原因主要有 油温变化 油罐顶壁同 液面间体积大小 油罐罐顶不严密 油罐大小呼吸等 3 1 温度变化 油气储存过程中 当温度升高时 罐内油气体积膨胀 部 分油气蒸发出罐外 当温度降低时 罐内油气减少 罐外部分 空气进入罐内 另外 储存温度愈高 油气蒸发愈严重 3 2 油罐上方空间的影响 油罐中装油量越少 相对蒸发损失越大 实验表明 在相 同温度和密封条件下 储存同一种汽油 装油量为油罐容积 20 时 的蒸发损失比装油量为油罐容积 95 时大 8 倍 3 3 油罐严密程度 如果 罐顶不严密 有孔眼 且孔眼不在同一高度 则罐 内外气体因比重不同将发生对流 形成自然通风 造成油罐自 然通风损耗的原因有 油罐破损 冬天因防冻结取下呼吸阀阀 盘 液压阀未装油封或油封被吹掉 采光孔或量油孔被打开而 未及时关上等造成的蒸发损耗严重 不仅使油蒸气大量逸出罐 外 而且会加速液面蒸发 据推算 一个容量为 5000m3 的油 罐 因自然通风 一个月损耗汽油 53 吨 或损耗原油 28 吨 笔者在一些油气储运单位进行安全检查时发现 不少单位对油 罐及其附件缺乏严格管理 液压安全阀缺油封 量油孔 透光 孔常开的现象时有发生 造成油气蒸发损耗惊人 3 4 油罐大呼吸 大呼吸是指油罐进发油时的呼吸 油罐进油时 由于油面 逐渐升高 气体空间逐渐减小 罐内压力增大 当压力超过呼 吸阀控制压力时 一定浓度的油蒸气开始从呼吸阀呼出 直到 油罐停止收油 所呼出的油蒸气造成油品蒸发的损失 油罐向外发油时 由于油面不断降低 气体空间逐渐减小 罐内压力减小 当压力小于呼吸阀控制真空度时 油罐开始吸 入新鲜空气 由于油面上方空间油气没有达到饱和 促使油品 蒸发加速 使其重新达到饱和 罐内压力再次上升 造成部分 油蒸气从呼吸阀呼出 影响大呼吸的主要因素有 1 油品性质 油品密度越小 轻质馏分越多 损耗越大 2 收发油速度 进油 出油速度越快 损耗越大 3 油罐耐压等级 油罐耐压性能越好 呼吸损耗越小 当 油罐耐压达到 5kpa 时 则降耗率为 25 1 若耐压提高到 26kpa 时 则可基本上消除小呼吸损失 并在一定程度上降低 大呼吸损失 4 与油罐所处的地理位置 大气温度 风向 风力及管理 水平有关 3 5 小呼吸损失 油罐在没有收发油作业的情况下 随着外界气温 压力在 一天内的升降周期变化 罐内气体空间温度 油品蒸发速度 油气浓度和蒸汽压力也随之变化 这种排出石油蒸气和吸入空 气的过程造成的油气损失 叫小呼吸损失 有资料表明 一座 10000m3 的地上金属油罐储存汽油一年 小呼吸损失可达 117 吨 损耗率为 1 7 小呼吸损失的影响因素主要有以下几点 1 昼夜温差变化 昼夜温差变化愈大 小呼吸损失愈大 2 油罐所处地区日照强度 日照强度愈大 小呼吸损失愈 大 3 储罐越大 截面积越大 小呼吸损失越大 4 大气压 大气压越低 小呼吸损失越大 5 油罐装满程度 油罐满装 气体空间容积小 小呼吸损 失小 4 减少蒸发损耗的对策减少蒸发损耗的对策 4 1 严格设备和工艺管理 加强设备维护保养 严格执行操作规程 是减少油气损耗 的重要保证 重点保障油罐的严密情况 特别是机械呼吸阀 液压安全阀 如果 采用人工检尺计量 应尽可能在储油罐内 外压差最小的清晨或傍晚量油 采用密闭装车技术 减少装车 损耗 4 2 选用反射效应大的油罐涂料 油罐外表涂料对罐内温度影响很大 据对同样大小容积的 银灰色 绿色 天蓝色 黑色的 4 个 50m3 的卧式油罐同时测 定罐内温度 结果分别为 11 14 7 20 3 30 又同样 在上述四种不同颜色的卧式油罐中装满汽油储存一年后 其蒸 发损失分别为 460kg 550kg 590kg 680kg 银灰色油罐蒸发 损耗率为 1 3 而黑色油罐的蒸发损耗率为 1 9 以上 4 3 淋水降温 阳光辐射的 80 是通过罐顶导入罐体 经测定 罐顶淋 水降温可降耗 20 但淋水不能时淋时停 否则罐内温度会忽 高忽低 小呼吸次数增加 非但不能降耗 反而会加大损耗 4 4 增加隔热层 如果安装反射隔热板 采用非金属油罐及覆土油罐等措施 据测 2000 m3 的油罐增加隔热层可降耗 50 4 5 加强收发油和储存管理 加强收发油和储存管理 尽量保持高液位储存 减小气体 空间和蒸发面积 另外减少油品输转 适时收发油 控制收发 油速度等 如将 1000m3 的汽油 储存于设计能力为 1200m3 的 油罐内 蒸发表面积为 89m2 每月蒸发损失为 574 kg 假设分 别储存于设计能力为 400 m3 的三个油罐内 蒸发表面积为 135m2 每月损失 872 kg 蒸发损失为前一种情况的 1 52 倍 4 6 采用压力储罐 目前 广泛采用的是具有加强结构的立式圆柱形拱顶罐 其承压能力 大容积罐可提高到 10kpa 到 20kpa 小容积罐可提 高到 30kpa 到 40kpa 4 7 安装挡板 在呼吸阀下端安装挡板 使油罐内部空间蒸气分层 当油 罐吸入新鲜空气通过挡板时 该气体被分散在罐顶部四周 呼 出油蒸气时 首先将上层浓度较小的油蒸气从呼吸阀呼出 从 而减少蒸发损失 有资料表明 安装呼吸阀挡板的油罐 可减 少油品蒸发损耗 20 30 4 8 消除油面上的气体空间 目前普遍采用的是内浮顶油罐 这种罐的罐顶浮在油面上 随油面升降 这样 就极大地减小了气体空间体积 从而降低 油品蒸发损耗 另外 目前还有一种研究动向 即寻找一种比 重比油小 流动性好 化学性能稳定使用寿命长的物质 覆盖 在油表面上 使油气同空气隔绝 消除油品蒸发表面积 以降 低蒸发损耗 4 9 修建聚气罐 收集蒸发的油气 聚气罐内装有升降板 与同种油罐连通 专门收集所连通 各油罐蒸发的油气 当储油罐呼气时 被聚气罐吸入 罐内升 降板下降 储油罐呼出油气进入聚气罐 储油罐吸气时 聚气 罐又把油气送回储油罐 聚气罐升降板上升 修建聚气罐可有 效遏止油气呼吸损耗 但由于聚气罐结构复杂 操作不稳 目 前尚未推广 5 结束语 以上方法在降低油罐的蒸发损耗方面都能取得一定效果 但从生产实践看