石油储罐油气蒸发损耗的成因危害及对策.docx

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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、危害及对策

1　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

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

　　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

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，2000m3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574Kg；假设分别储存于设计能力为400m3的三个油罐内，蒸发表面积为135m2,每月损失872Kg；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，最方便、有效的方法是修建浮顶罐。

浮顶罐同固定顶储罐相比，油品蒸发损耗约少85%左右，还提高了储罐的防火防爆能力。

另外，浮顶储罐不需要固定顶罐那种复杂而又费料的支撑结构，从而为储罐的大型化创造了条件，能大幅度地节省资金。

　　总之，必须弄清楚油气蒸发损耗的原因，采取切实可行的措施，同时加强油料储运经营过程中的科学管理，油气蒸发损耗就一定能降下来，油气蒸发带来的危害也会大大减小。