油氣儲運過程中靜電的產生與防范

閆明龍，吳 明，劉勇峰，馮云飛，高 巖

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

油氣儲運過程中靜電的產生與防范

閆明龍，吳 明，劉勇峰，馮云飛，高 巖

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

簡述了靜電的形成原理，產生的原因以及電荷積聚程度的判斷；靜電在油氣儲運過程中由于沉降，飛濺，噴射所產生的電荷以及危害。并根據這些原理結合油氣儲運過程中易出現的多種危險的環節作出了防范措施和應該注意的事項。

靜電；油氣儲運；防火

隨著石化行業可持續發展戰略的制定實施，石化行業對于油氣儲運的需求越來越大，其已分布到全國各個地區天然氣的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數。石油的主要成分是碳氫化合物，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體。他們都有易聚集靜電的特性，而且油氣儲運過程是在特殊的環境下，難免有靜電的產生。最近幾年由于靜電引起的事故已占各類總事故的9%。所以,各個安全管理部門應對靜電產生予以了解，對其危害加以控制[1]

1 靜電產生的原理[2]

物質都是由分子構成，分子是由原子構成，原子中有帶負電荷的電子和帶正電荷的質子構成。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌道，離開原來的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數而帶有正電現象，稱為陽離子、B原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能……等)在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電。所以，油品在儲存、運輸、輸送、裝卸等過程中，不可避免地發生沉降、流動、攪拌、過濾、噴射、搖晃、沖刷、飛濺及發泡等接觸、摩擦、分離的相對運動而產生靜電。任何事物都有好壞兩個方面，靜電也是如此，雖說靜電在油氣儲運中很難避免，但并不是說有靜電就一定會造成危害。靜電的危害是要在以下四個條件同時存在的情況下才可能對生產安全造成威脅。形成靜電危害的四要素：

(1) 有靜電產生的來源；

(2) 靜電放電的火花能量達到了爆炸性混合物引超的最小引燃能量；

(3) 有靜電積累的充分條件，且要達到足夠使其引起放電的靜電電壓；

(4) 在靜電積聚區必須存在該油品爆炸極限范圍內混合氣（由空氣和油品蒸汽組成）；

控制好前三個條件是抑制靜電的產生和積累，且也是消除靜電的直接措施。第四個條件是為了防止爆炸和起火。，防止上述四個條件同時存在是防止儲運中靜電危害的根本手段。

2 油氣儲運過程中起電現象

2.1 油品帶電來源于固-液相界面的偶電層

當易起電油品在油管中流動時，滿足油相與固相接觸、分離的條件從而使油品帶電。當帶電油品流入油罐,則使油罐內油品也會帶電,此時油罐的內壁要感應出與油品電量相等、符號相反的靜電;在油罐的外壁則出現了與油品電量相等、符號相反的靜電。通常來講我們慣用的辦法是油罐接地,這樣油罐外壁的靜電流入大地。通常流動的電流約為8 A,這個電量不大，但由于油罐的電容小而體積確很大,往往使其形成上千至上萬伏的油面電位。

2.2 水滴在油品中的沉降起電

在油田開發的中后期,為了提高采收率,注水是一種常用的增產方法。隨著生產液中含水量的上升,從地層中的巖石空隙到油井及地面上的出油管道均會產生油水兩相流動,當水滴和油作相對運動時,水和油都會有塵埃,這會使油品中產生電離子,油和水分別帶有相反的電荷。此時我們稱這個油水界面叫偶電層。

2.3 油品與其他物體飛濺或沖擊引起的靜電

例如在油庫中，鶴管進入儲罐或油罐車為其裝油時，油品從管口噴出后,會沖擊到罐壁和罐底。此時油品會反彈出很多霧狀的小液滴,這些液滴在下落時沖擊油罐或油面引起氣泡、飛沫或微小的霧滴而形成偶電層，從而使油品帶電。

3 電導率分析

靜電的積聚與各種危險化學品的電導率有關而電導率是電阻率的倒數，電導率是衡量油品導電性能好壞的物量參數。根據大量實驗得出的現有結論：

(1) 物質的電阻率小于106 Ω·cm時，因其本身具有較好的導電性能，靜電將很快泄漏；大于106 Ω·cm且小于1 010 Ω·cm的物質，帶電量不是很大的，不易產生靜電。

(2) 大于1 010 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm的物質最易帶靜電，是防靜電工作的重點對象。如苯、汽油、乙醚等，它們的電阻率在大于1 011 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm之間，靜電非常容易產生并積聚。

（3）但當電阻率大于1 015 Ω·cm時，物質就不易產生靜電，不過一旦產生靜電，就很難消除掉。所以，電阻率的大與小是靜電是否積聚的主要條件。

在這里必須指出的是：

水是靜電的良導體，但當少量水夾在絕緣油品中，因為水滴與油品相對流動時要產生靜電（以上分析過），反而會使油品靜電量增加。

金屬是良好的導體，但當它與大地絕緣時，就和絕緣體一樣，也會帶有靜電。一些帶有危險性質的化學品的電導率與靜電的積聚有著很大的關系。按照BG6950-86《輕質油品安全靜止導電率》的規定：當油品的靜止導電率大于或等于油品安全靜止導電率值時，為油品安全靜止導電率，在該導電率值時，油品不會發生靜電聚積。標準規定安全靜止導電率值為50 S/m。

4 防范靜電的措施

4.1 控制流速

多種實驗證明，對于同一種油品, 其流速慢, 管徑小,產生的靜電量也小。如對罐車反復裝油試驗表明:平均流速為3.2 m/s時,測得油面電位為3 100 V;當平均流速為2 m/s時,油面電位為630 V。所以在裝油罐車時應注意控制流速，但流速也不要過于緩慢，以免影響效率，現階段我國通常采用1 m/s的流速。

4.1.1 提高正常流速的必要條件

(1) 鶴管口要全部浸沒在油品中，同時也會很好的減少揮發量;

(2) 低導電液體中出現第二項液體（水或空氣）時，靜電的產生會大大的增加。所以管道內殘存的油、水和空氣完全排出時。

4.1.2 限制最大流速

限制最大流速有很多內容需要考慮。它與油品的種類、性質、和管壁的材料、長度還有裝車方式、周圍環境等諸多因素息息相關。所以限制流速的選擇要進行綜合的考慮才能做出決策。

4. 2 做好設備的維護保養

針對工藝流程操作前做好工作危害分析，對于各種設備的特性嚴格按保養規程進行維護進而控制操作風險。

4. 3 做好防靜電處理

我國通常采用的防靜電方法是防靜電接地。防靜電接地的要求：

（1）需要切實的做到導線的連接，不會被強電、強磁干擾。

（2）接地裝置需要選擇外地面空曠，銅條需要夠大（根據項目的大小決定）、要埋得夠深，通常接地棒砸入地下2.5 m深，相互并聯連接形成接地網，不能串聯。

4. 4 落實動火作業措施

4.4.1 拆卸

在可能的條件下，拆卸禁火區內需要動火的設備、管道及其附件，并移至安全的地方再動火，動火作業全部完成后再裝回原處。

4.4.2 隔離

截止目前用于建筑上的防火隔離帶包括：酚醛泡沫、巖棉、發泡水泥、泡沫混凝土等一些A級防火材料制作。廠區通常會在在管道上加堵盲板，這樣可以使動火操作地點與易燃易爆物品進行有效的隔離。

4. 4.3 清理現場

動火前應把動火點周圍的易燃易爆物品轉移至遠離現場的地方或隔離開來。動火之后要對現場進行清理，現場應打掃干凈，以防星星之火可以燎原。

5 結束語

本文就靜電的產生條件，形成過程以及防范措施作了簡要介紹。在儲運的過程中還是要從靜電產生的源頭入手且在儲運的過程中盡量防止油品的沉降，飛濺，和噴射。控制油品的流速，完善設備的保養。

[1] 孫艷德，劉愛民，李敏東. 油品儲運過程中靜電的危害及預防[J].生產技術，2005,13（6）：27-29.

[2] 瞿祁. 靜電產生的原因及靜電放電的措施[J].山西電子技術，2001(04).

[3] 韓玲. 簡析油品危害及防范措施[J]. 安全技術，2003，5（3）：25-28.

[4] 李游天，趙學偉. 油氣儲運過程的靜電防范[J]. 科技論壇，2006,10（3）：22-25.

[5] 王興. 油氣儲運防火安全分析及預防措施[J]. 工作探討，2007, 6（9）：32-36.

Production and Prevention of Static Electricity During Storage and Transportation of Oil and Gas

YAN Ming-long，WU Ming，LIUYong-feng，FENGYun-fei, GAO Yan
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The formation principle and formation causes of static electricity were discussed as well as methods to determine the degree of charge accumulation. The results show that the settlement process, splash and spray during storage and transportation of oil and gas are main causes to generate the static electricity. At last, based on the formation principle and formation causes of static electricity, some preventive measures were put forward.

Static electricity; Storage and transportation of oil and gas; Fire prevention

TE 88

A

1671-0460（2011）12-1244-03

2011-09-01

閆明龍（1987-），男，遼寧撫順人，碩士，研究方向：天然氣長輸管道泄露過程。E-mail：334850346@qq.com。