油品蒸發(fā)損耗原因及降耗措施

耿立平 劉春艷

摘 要：油品的蒸發(fā)損耗屬于自然損耗，是指油品中一部分較輕的液態(tài)組份汽化，逸入大氣而產(chǎn)生的不可回收的損失。本文系統(tǒng)分析了油品蒸發(fā)損耗的原因、影響因素及危害，并提出了具體的降低蒸發(fā)損耗的措施，對(duì)于油庫(kù)工作人員具有重要的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)損耗；影響因素；降耗措施

一、蒸發(fā)損耗的原因

蒸發(fā)損耗是由于溫度的變化而引起的油品損耗。當(dāng)溫度升高時(shí)，油品的體積膨脹，通過(guò)呼吸閥排出一部分油品蒸汽，而當(dāng)溫度降低后，會(huì)吸入一定量的空氣，經(jīng)常性的溫度變化會(huì)造成油品的小呼吸損耗。針對(duì)環(huán)境溫度變化較大的區(qū)域，由于晝夜溫差的變化，也會(huì)引起油品的小呼吸損耗，必須對(duì)油罐實(shí)施必要的保溫措施，避免油罐內(nèi)溫差過(guò)大而引起不必要的損耗。

油罐收油過(guò)程中發(fā)生的損耗稱為收油損耗，發(fā)油后由于吸入的空氣被飽和而引起的呼出稱為回逆呼出。盡管回逆呼出發(fā)生在液體靜止?fàn)顟B(tài)，但由發(fā)油作業(yè)引起，因而屬于動(dòng)液面損耗的范疇，油品的大呼吸損耗主要是指收油損耗。

二、蒸發(fā)損耗的影響因素

油品蒸發(fā)損耗總量取決于油品損耗率和對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期，其中影響油品損耗率的因素有：油品真實(shí)蒸汽壓，油品儲(chǔ)存溫度、儲(chǔ)罐氣相空間、油品輸轉(zhuǎn)以及儲(chǔ)罐現(xiàn)狀等[1]。

2.1 油品真實(shí)蒸汽壓

油品中各組分的蒸發(fā)性能并不相同，其中的輕質(zhì)成分更易于蒸發(fā)。真實(shí)蒸汽壓是影響油品蒸發(fā)的主要因素之一，油品的真實(shí)蒸汽壓與油品的儲(chǔ)存溫度有關(guān)[1]。

2.2 儲(chǔ)罐的溫度變化

大氣和太陽(yáng)的熱量引起罐內(nèi)部溫度的變化，從而引起罐內(nèi)氣體空間呼吸[1]。在白天，熱流流經(jīng)罐頂和上層罐壁使油氣溫度上升而造成儲(chǔ)罐氣相空間體積膨脹，出現(xiàn)“呼氣”現(xiàn)象，熱量的輸入也會(huì)使液面溫度上升并加速油品蒸發(fā)。在夜間，相反的過(guò)程會(huì)使儲(chǔ)罐出現(xiàn)“吸氣”現(xiàn)象。另外晝夜溫差變化愈大，小呼吸損耗愈大；反之，晝夜溫差變化小，損耗也小。

2.3 儲(chǔ)罐氣相空間

儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間的大小是造成油品蒸發(fā)損耗的又一主要原因。油罐中油品上方氣相空間越大，油氣呼吸損耗就越大。對(duì)于固定罐，高的氣相空間，油品損耗增加[1]。比如，在相同溫度和密封條件下，儲(chǔ)存同一種汽油，儲(chǔ)油量為20%油罐容積時(shí)的油品蒸發(fā)損失比儲(chǔ)油量為95%的油罐容積時(shí)大8倍。

2.4 儲(chǔ)罐直徑

儲(chǔ)罐直徑影響氣體空間體積和液面條件。直徑越大，將會(huì)減少液面溫度升高，由于液相向氣相空間的傳熱量小于與面積增加成正比的量[1]。

2.5 儲(chǔ)罐收發(fā)油程序

儲(chǔ)罐收發(fā)油的次數(shù)和罐內(nèi)氣相的平均留空高度對(duì)油品的儲(chǔ)存蒸發(fā)總損耗的影響十分明顯。較高的氣相高度與儲(chǔ)罐的呼吸損耗直接相關(guān)。儲(chǔ)罐的發(fā)油與收油的時(shí)間安排對(duì)油品蒸發(fā)損耗也有較大的影響，進(jìn)行有計(jì)劃的安排油罐收發(fā)油可以減小油品的呼吸損耗。對(duì)于安裝有罐頂油氣集氣管網(wǎng)的儲(chǔ)罐系統(tǒng)，當(dāng)向一罐進(jìn)料，而另一罐出料時(shí)可以保持儲(chǔ)罐系統(tǒng)中氣相空間內(nèi)油氣相對(duì)平衡，以降低油品收發(fā)油過(guò)程中大呼吸損耗量[1]。

2.6 儲(chǔ)罐狀況及儲(chǔ)罐類型

儲(chǔ)罐狀況是指儲(chǔ)罐的開口、罐壁油漆及腐蝕情況等。其是影響油品損耗的另一個(gè)因素，因風(fēng)或熱引起油品損耗。儲(chǔ)罐的類型對(duì)蒸發(fā)損耗也有影響，損耗量取決于可利用的氣體空間和設(shè)備的耐壓限度[1]。

三、蒸發(fā)損耗的危害

3.1 浪費(fèi)能源

石油是重要的戰(zhàn)略物資，也是國(guó)家的重要能源。大量的油品浪費(fèi)嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)。油品的蒸發(fā)損耗造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，若以總損耗率3%估算，全世界每年散失于大氣中的油品約有1×108t，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重[2][3]。

3.2 降低油品質(zhì)量

由于蒸發(fā)的都是油品中較輕的組份，而油品中的重組份蒸發(fā)量極少，因此油品蒸發(fā)會(huì)嚴(yán)重影響油品質(zhì)量，甚至使合格油品不合格。例如，汽油因蒸發(fā)損耗，造成啟動(dòng)性變差，抗爆性下降，發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率降低。當(dāng)航空汽油的蒸發(fā)損失量達(dá)到1.2%時(shí)，其初餾點(diǎn)升高3℃，蒸汽壓下降20%，辛烷值減少0.5個(gè)單位，不合格的航空材料將對(duì)飛機(jī)飛行產(chǎn)生嚴(yán)重安全影響[2][4]。

3.3 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染

油蒸汽是氣相烴類，屬于有毒物質(zhì)。油品的蒸發(fā)損耗使得空氣中的含烴濃度增大，嚴(yán)重影響了環(huán)境[2]。

3.4 嚴(yán)重影響作業(yè)人員的身體健康

據(jù)調(diào)查，油蒸汽對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及血液循環(huán)系統(tǒng)等均有不良影響。長(zhǎng)期從事油品相關(guān)行業(yè)的人員易出現(xiàn)皮膚干燥、紅疹、疲乏無(wú)力等癥狀[2]。

3.5 對(duì)油庫(kù)安全構(gòu)成威脅

油蒸汽和空氣混合，容易形成爆炸性混合物，而且容易在低洼及不易通風(fēng)處積聚。當(dāng)油氣混合物達(dá)到爆炸濃度極限范圍時(shí)，遇火就會(huì)發(fā)生爆炸，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的威脅[2]。

四、降低蒸發(fā)損耗的措施

降低儲(chǔ)罐蒸發(fā)損耗的措施包括改變油品蒸發(fā)損耗的條件和采取有效的油氣回收技術(shù)。

4.1減小溫差

①正確選用油罐涂料顏色

油罐的涂料對(duì)降低蒸發(fā)損耗和保護(hù)儲(chǔ)罐都有很重要的作用。選用反射漆能降低罐壁溫度，減少熱量輸入。涂料最好是淺色，這樣的顏色可以反射光線，特別是使用反射熱效益大的紅外線涂料，效果更好。而且由于油罐多數(shù)為室外露天放置，由于長(zhǎng)期日曬雨淋，較容易被破壞，因此涂料需定期重刷，才能保證防腐和反射性能保持良好[1][5]。

研究表明白漆對(duì)降低罐壁溫度的效果最好，鉛灰次之，涂料顏色對(duì)油品損耗的影響見表4-1。白漆是減少蒸發(fā)損耗既簡(jiǎn)單又有效的方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在油罐罐體上噴涂白漆可降低蒸發(fā)損耗率20%[1]。

②噴淋水冷卻

在罐頂安裝環(huán)形冷卻噴淋水管，并設(shè)置自動(dòng)溫控裝置。當(dāng)溫度達(dá)到一定高的時(shí)候，對(duì)罐頂不斷進(jìn)行均勻的噴淋水冷卻。水由灌頂經(jīng)罐壁流下，使冷卻水帶走鋼罐所吸入的太陽(yáng)輻射熱，以降低油罐氣體空間溫度，達(dá)到冷卻油罐的目的。

噴淋水冷卻的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便：缺點(diǎn)是耗水量大，而且容易造成油罐防腐層的破壞[5]。進(jìn)行噴淋操作時(shí)，要掌握好噴淋的開始和結(jié)束時(shí)間，一般情況日出后就要開始噴淋，這樣可以趕在油罐呼氣之前；噴淋不可過(guò)早結(jié)束，一般在晚6點(diǎn)之后，因?yàn)楣迌?nèi)氣體空間壓力和溫度仍有可能回升，而再出現(xiàn)呼氣；噴淋應(yīng)不間斷進(jìn)行，否則會(huì)造成氣體空間溫度迅速升高，不但起不到降耗作用，甚至有可能增加損耗[6]。

③安裝隔熱板

在罐頂和罐壁增設(shè)隔熱板，使儲(chǔ)罐熱輸入和熱損失減少，使得儲(chǔ)罐內(nèi)溫度恒定，從而降低了油品呼吸損耗，隔熱板對(duì)油品蒸發(fā)損耗的影響見表4-2。當(dāng)反射隔熱板安裝在罐頂或懸吊在罐壁的外側(cè)時(shí)，隔熱板與油罐之間形成空氣夾層，降低氣體空間的溫度變化，從而可降低損耗率約為50%。

4.2減少儲(chǔ)罐內(nèi)油氣空間

①選擇合適的儲(chǔ)罐

油氣空間越大，儲(chǔ)罐大呼吸和小呼吸排氣量增加。外浮頂罐和內(nèi)浮頂罐采用浮頂與油面直接接觸，基本不存在氣體空間，大大減小了油罐的大小呼吸損耗。浮頂罐與固定罐相比，油品蒸發(fā)損耗減少85%以上，還提高了儲(chǔ)罐的防火防爆能力。固定罐采用直接漂浮在液面上的撓性覆蓋層能減少固定罐的蒸發(fā)損失，能降低固定罐蒸發(fā)損失50%～80%[1]。

目前，使用效果較好的是采用浮頂和內(nèi)浮頂油罐。這兩類油罐的罐頂或浮盤浮在液面上，隨油面升降，極大地減少了蒸發(fā)自由表面和氣體空間體積，因而具有非常好的降低蒸發(fā)損耗效果[5]。

②微球覆蓋

在油罐內(nèi)利用塑料微球，如酚醛樹脂或尿素樹脂等制成的空心微球，在油面上形成覆蓋層，使液面隨時(shí)保持密封，達(dá)到降耗的目的[2]。微球應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，穩(wěn)定的化學(xué)性能，使用壽命長(zhǎng)、投資少，使用方便等特點(diǎn)[7]。

③加入少量化學(xué)物質(zhì)

在罐內(nèi)加入少量化學(xué)物質(zhì)如氟化氫表面活性物質(zhì)，使油品表面張力改變，形成液膜形態(tài)，減少蒸發(fā)損耗[2]。

4.3優(yōu)化操作、強(qiáng)化管理

加強(qiáng)油罐區(qū)收發(fā)油和儲(chǔ)存管理可以采取以下措施[5]：

（1）及時(shí)調(diào)進(jìn)油品，保持所有油罐都在較高裝滿程度下存儲(chǔ)油品，以減少氣體空間體積。如果及時(shí)調(diào)進(jìn)有困難時(shí)，分散于幾個(gè)油罐的同類油品應(yīng)集中存儲(chǔ)，盡量減少液位存儲(chǔ)。因?yàn)榇藭r(shí)呼氣量大于高液位，對(duì)降低蒸發(fā)損耗不利。

（2）盡量減少中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，在條件允許的情況下，最好取消中間油罐、放空罐等中間容器。

（3）選擇最合適的時(shí)間收發(fā)油品。盡量在每日上午溫升時(shí)發(fā)油，每日溫降時(shí)收油；且盡量縮短收發(fā)油的時(shí)間。

（4）適當(dāng)掌握收發(fā)油速度。發(fā)油時(shí)宜慢、收油時(shí)宜快，盡量一次注滿油罐。

（5）定期檢查油罐的密封狀況，特別是機(jī)械呼吸閥、液壓安全閥、消防泡沫室、量油口及計(jì)量裝置等。

（6）采用人工檢尺計(jì)量時(shí)，應(yīng)盡可能在罐內(nèi)外壓差最小的時(shí)候，例如在清晨或傍晚的吸氣結(jié)束后進(jìn)行。

4.4提高油罐承壓能力

提高油罐承壓能力對(duì)減少油品蒸發(fā)損耗的作用非常明顯，當(dāng)油罐的壓力控制到5684Pa時(shí)，小呼吸損耗為大氣罐的52%，當(dāng)提高到14700Pa以上時(shí)，可以基本消除小呼吸損耗。要提高油罐承壓能力，一般需從改進(jìn)油罐的結(jié)構(gòu)入手。采用球形罐可達(dá)到較高的承壓能力，但造價(jià)較高。通常采用的拱頂油罐，可用金屬錨栓加固罐壁下部，錨栓的下端固定在埋入土中的鋼筋混凝土板上。

4.5增加附屬設(shè)施

①設(shè)置呼吸閥擋板

在油罐呼吸閥接合下方設(shè)置呼吸閥擋板是一種投資少、易安裝的簡(jiǎn)易降耗方法。當(dāng)油罐液位較高時(shí)，吸入的空氣流有可能直接沖擊液面上部的大濃度層從而削弱大濃度層對(duì)油品蒸發(fā)的抑制作用，加速油品蒸發(fā)。裝設(shè)呼吸閥擋板可改變吸入空氣在氣體空間頂部沿徑向分散，然后平衡地向下推移。這樣不僅可以減少發(fā)油的回逆呼出，而且可以降低下次呼氣的油氣濃度[5]。根據(jù)實(shí)際測(cè)定，裝設(shè)呼吸閥擋板的油罐比不裝設(shè)呼吸閥擋板的油罐可使油品蒸發(fā)損耗降低20%～30%。

②設(shè)置罐區(qū)罐頂氣連通管網(wǎng)

油品罐區(qū)一般由兩個(gè)以上的儲(chǔ)罐組成，當(dāng)一個(gè)罐在進(jìn)料、排氣時(shí)，另一個(gè)罐可能在出料、吸氣；建立罐頂氣連通管網(wǎng)，可以在兩個(gè)罐之間形成“呼與吸”的關(guān)系，減少整個(gè)罐區(qū)的大呼吸排氣。

③建造集氣罐，收集油蒸汽

操作中盡量把油品集中儲(chǔ)存，不要分散在許多罐中，這樣可減少氣體空間的總體積。同時(shí)，把同一種油品的多個(gè)油罐的氣相空間管線連接起來(lái)，并與一個(gè)集氣罐相連。使一個(gè)油罐收油時(shí)所排出的氣體被同時(shí)向外發(fā)油的另外油罐所接收，并可根據(jù)集氣系統(tǒng)的壓力來(lái)自動(dòng)調(diào)整集氣罐，可收到降低損耗的效果。

4.6采用油氣回收技術(shù)

傳統(tǒng)的油氣回收技術(shù)主要有冷凝法、吸收法、吸附法。冷凝法是采用兩級(jí)或三級(jí)機(jī)械制冷深度冷凝，將大部分油氣冷凝回收；吸收法是采用各種適宜的溶劑吸收油氣；吸附法應(yīng)用各種適宜的固體吸附劑（如活性炭）吸附油氣，吸附劑再生利用。三種技術(shù)各有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處，又產(chǎn)生了各種改進(jìn)工藝和組合工藝。排放油氣經(jīng)過(guò)回收處理后達(dá)標(biāo)排放，排放濃度<25g/m3。

結(jié)論

綜上所述，確定儲(chǔ)罐蒸發(fā)損耗的原因并采取切實(shí)可行的措施，及時(shí)解決油品儲(chǔ)存過(guò)程中存在的問(wèn)題，加強(qiáng)油品儲(chǔ)存的管理，可降低油品的蒸發(fā)損耗。對(duì)于油庫(kù)工作者而言，可采取減小溫差、減少儲(chǔ)罐內(nèi)油氣空間、優(yōu)化管理操作、提高儲(chǔ)罐承壓能力、增設(shè)附屬設(shè)施、采用油氣回收技術(shù)等措施降低油品儲(chǔ)存的蒸發(fā)損耗，從而提高油品儲(chǔ)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益，保證油品的安全儲(chǔ)運(yùn)，提高油田生產(chǎn)的效率。

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作者簡(jiǎn)介：

耿立平（1980.1-），?？疲こ處?，主要從事油庫(kù)的管理工作。