淺談油品蒸發損耗的原因及降低措施

摘要:本文論述了油品蒸發損耗帶來的嚴重后果及危害,針對油罐自然通風損耗、大呼吸損耗、小呼吸損耗所造成的油品損耗,分析了其產生原因及各種影響因素,提出了相應的降低油品蒸發損耗的措施。

關鍵詞:油品損耗;危害;原因;措施

中圖分類號:TE89文獻標識碼:B文章編號:1009-8631(2009)12-0039-02

一、概述

石油及其產品主要由碳、氫兩種元素組成,是由多種碳氫化合物組成的混合物,其中不乏含有C5以下的輕組分,且這些輕組分具有很強的揮發性。

根據有關數據表明,油品從井場到煉制加工、儲運然后到銷售的全部過程中,油品損失的數量約占到原油的2—3%,而其中損失的70%來自于原油罐、調和罐、成品油罐的自然損耗、大呼吸損耗、小呼吸損耗,以上這些數據表明,油品蒸發損失的數量確實是相當可觀的,對于當前世界范圍內存在的能源危機來衡量,愈加顯的問題嚴重,長期以來,任何更有效的降低油品損耗,一直是石油儲運專業人員急需研究和解決的一個重要課題。

二、油品蒸發損耗帶來的危害

1、油品數量的減少。據統計,國內外從油井到煉制加工、到油品儲運銷售的全過程中,光損耗率就達到全部的2—3%之多。

2、油品質量降低。由于蒸發損失的大部分是油品中的輕組分,因此油品蒸發損失后嚴重的影響到油品的性質,更嚴重者甚至能使合格油品變為不合格油品。

3、經濟損失。由于油品的蒸發損失嚴重,所以造成經濟上的損失就比較大,若以總損耗率2.5%,全世界一年加工原油400000萬噸計算,則全世界每年散失在大氣中的油品就有10000萬噸左右,由此造成的經濟損失可想而知。

4、環境污染造成影響健康。油品蒸發損耗的輕組分散失到大氣中,污染了大氣,當人體吸入油蒸氣后,就極大的損害了人體的健康。

5、危害安全。當散失到大氣中的油品蒸汽超過了一定的濃度,達到了爆炸極限,會給部分地區造成潛在的火災爆炸危險,再加上蒸發損耗在大氣中的油品蒸氣大部分就是輕組分,所以就更增大了火災的危險性。

三、引起油品蒸發損耗的原因

任何油品的蒸發損耗都是在輸、儲油容器內部傳質過程的基礎上發生的,這種傳質過程包括發生在氣、液相接觸的相互傳質,即油品的蒸發。促進蒸發損失的主要因素有油品溫度、外界溫度、油罐上方空間大小、油罐的類型以及油罐的大、小呼吸等。

1、溫度。油品儲存的溫度越高,輕組分就越易汽化,則油料蒸發就越嚴重,例如我廠一個500立方米的汽油儲罐,在夏季儲存汽油時,每天汽油的蒸發損失就達到80公斤左右。

2、油罐上方空間。油罐中油品的上部空間越大,蒸發損失就越大,據有關數據統計表明在相同溫度和密封條件下儲存同一種汽油,裝油量為油罐20%時的蒸發損失比裝油量為油罐95%時的蒸發損失大8倍。

3、油罐的密封程度。油罐的密封程度對蒸發損失也有影響,一具500立方米的油罐因孔蓋不嚴密引起的自然通風,一天內汽油罐可損失汽油160公斤,原油罐損失原油80公斤。

4、油罐的大呼吸

(1)油品性質:油品密度越小,輕質餾分越多,越易汽化為氣態,所以損耗就越大;油品蒸汽壓越高,越不易由液態汽化為氣態,所以損耗就越小;沸點越低,說明油品中輕組分含量越高,所以損失就越大。

(2)收發油速度:進油,出油速度越快,油品上層空間的壓力變化就越大,所以損失就越大。

(3)罐內壓力等級:常壓敞口罐壓力等級低,所以遇到油品上層空間壓力稍有變化,就有油品蒸汽逸入大氣,所以大呼吸損耗就大,如儲罐耐壓程度增大,所以油品上層空間壓力的變化不會使油品蒸發到大氣中,所以大呼吸損耗就小,有關資料數據表明,當油罐如果密閉,耐壓程度達到5Kpa時,則是一般儲罐大呼吸損耗的75%左右,如耐壓程度達到26Kpa時,則可基本上消除油罐的小呼吸損耗,并在一定程度上又降低了油罐的大呼吸損耗。

(4)油罐的周轉次數:油罐的周轉次數越多,即收發油越頻繁,則油品上層空間的壓力變化就越頻繁,所以大呼吸損失就越大。

5、小呼吸損耗

(1)晝夜溫差變化:如晝夜溫差變化越大,則罐內氣體空間溫度、油品蒸發速度、油品濃度和蒸汽壓力就變化越大,所以小呼吸損耗越大。

(2)油罐所處地區的日照系數:日照系數越大,小呼吸損耗越大。

(3)儲罐大小:儲罐越大,截面積越大,油品與外界接觸的面積就越大,蒸發面積也就越大,小呼吸損耗越大。

(4)大氣壓:大氣壓越低,小呼吸損耗越大。

(5)油罐裝滿程度:油罐裝滿,氣體空間容積就小,小呼吸損耗越小。

(6)此外還與油品的性質如沸點、蒸氣壓、組分含量及油品管理水平、油品儲存設備等因素有關。

四、降低油品蒸發損失的措施

油品蒸發損耗多少,取決于油蒸氣的濃度、排出氣體的體積及油氣的密度。油品蒸發的損失量與前三者之間的關系可用以下計算公式來表示:G=CVP

G 表示油品的蒸發損耗量;C 表示混合物中油蒸氣的密度;

V 表示排出的氣體體積;P表示油氣的密度;

以上的計算公式中由于油氣的密度由油品內在組成而定,無法改變,因此只能設法使油氣濃度和排出的氣體體積盡量減少,則損耗就會降低。

在生產實踐中,降低油品蒸發損耗的措施主要有以下幾個途徑,歸納如下:

(1)加強對儲油設備的維護保養,嚴格執行油品儲運操作規程,是減少油品損耗的重要保證,重點要定期或不定期地檢查油罐的密封情況,特別是機械呼吸閥和液壓安全閥。如計量方式為人工檢尺計量,應盡可能在儲罐內外壓差最小的清晨和傍晚吸氣結束后量油,因為此時打開檢尺孔蓋,吸氣量最小,呼出氣體的油氣濃度最小,同時檢尺時間盡量縮短,檢尺完畢后確保蓋好檢尺孔蓋。

(2)降低油罐內溫差及其變化幅度對減小油品小呼吸損耗具有決定性意義,通常應采用如選用強反光的防腐材料涂刷油罐表面。淋小冷卻,安裝反射隔離板,采用非金屬油罐(傳熱性能低于金屬油罐)等措施。

(3)提高油罐的承壓能力,一般從油罐的結構入手,改進油罐的結構設計,以便在提高油罐承受壓力的同時,盡量減少鋼材耗量,目前廣泛采用的是具有加強結構的立式園柱形拱頂罐,據有關數據表明,其承受能力大容積罐可提高10-20KPa,小容積罐可提高30-40 Kpa。另外可以采用球形罐,滴狀油罐等特殊形狀的油狀以提高其承受壓力的能力。

(4)消除或減少油面上層的氣體空間,這不僅可以減小小呼吸損失,還能從基本上消除大呼吸損耗,目前采用最為廣泛的是浮頂油罐,這種油罐的罐頂(或浮船)浮在油面上,隨液位的變化而升降,從而可以極大地減少蒸發自由表面積和氣體空間體積,降低油品的蒸發損耗,但由于浮船和油品直接接觸,所以腐蝕比較嚴重,所以當前研究動向即采用其它覆蓋在油品表面來降耗,其目的是尋找一種比重小,流動性好,化學性能安全,不存在腐蝕,使用壽命長的物質,使其覆蓋在油品上,隔絕油品和空氣的接觸,消除蒸發自由表面從而減小小呼吸損耗。

(5)收集和回收油蒸氣,為防止油氣散發在大氣中,將儲存同類油品油罐的氣體空間用管道連接,并與一集中罐相連,構成一密閉的集氣系統,集氣罐的儲氣容積可根據系統的壓力狀況自動調節,收到降低損耗的效果,隨著環境保護要求的提高,利用油氣回收法控制含烴混合氣的排放濃度及降低油品蒸發損耗的措施,得到國內外有關人士的普遍重視。但由于設備龐大,結構復雜,操作不穩等原因,目前尚未普遍推廣。

(6)油罐安裝呼吸閥擋板,這樣可使油罐內部空間油氣分層,呼出的氣體主要是上層濃度較低的油氣,從而減少了蒸發損失。有資料表明,安裝呼吸閥擋板的油罐,油品蒸發損耗可減少20%-30%。

(7)強化工藝管理。通過改進操作技術,來減少油品蒸發損耗,如盡量高液位儲存,減少中液位儲存,以減少氣體空間體積,降低呼吸損耗,減少油品輸轉,適時收發,控制好收發油速等。

通過以上分析表明,只要了解了引起油品蒸發損耗的原因,采取切實、可行、有效的措施,我廠每年可少損耗200噸左右的油品,給企業帶來客觀的經濟效益。

作者簡介:王艷霞(1967- ),女,陜西榆林人,現任陜西延長石油集團有限責任公司榆林煉油廠工程師。