淺談油品儲運蒸發損耗的原因及措施

齊立軍

(山東勝利職業學院油氣集輸與礦區建設培訓部,山東東營 257098)

淺談油品儲運蒸發損耗的原因及措施

齊立軍

(山東勝利職業學院油氣集輸與礦區建設培訓部,山東東營 257098)

油品蒸發損耗是油品儲運過程中一個比較大的問題。本文介紹了油品蒸發損耗的原因,詳細論述了降低油品儲運蒸發損耗的措施,根據實際情況提出了幾點結論。

油品蒸發損耗 控制措施 結論

1 油品蒸發的危害

油品在儲運過程中,蒸發損耗量大約是原油加工量的0．2%～0．34%。輕組分的揮發既降低了油品質量,同時大量的油蒸氣散布在大氣中,還會直接污染空氣,給人們的身體健康造成危害。因此,降低油品的蒸發損耗是節能與環保的一個重要課題。

2 油品蒸發過程與特點

2.1 小呼吸損耗及其特點

油品靜止儲存在油罐中,因晝夜氣溫變化而造成的蒸發損耗稱之為小呼吸損耗。白天氣體空間受鋼板的熱輻射,其溫度高于油罐周圍大氣的溫度,使油罐氣體空間膨脹和油面蒸發加劇,罐內壓力升高,當壓力達到呼吸閥允許壓力值時,油蒸氣就逸出罐外造成損耗,夜晚氣溫下降使罐內氣體收縮,罐內壓力隨之降低,當壓力將至呼吸閥允許真空值時,空氣進入罐內,使氣體空間的油氣濃度降低,又為溫度升高后油氣蒸發創造條件,這樣反復就形成油罐的小呼吸損耗。

2.2 大呼吸損耗及其特點

油罐收發油時,因罐內液面的升降而造成的蒸發損耗稱之為大呼吸損耗。當油罐收油時,液面不斷上升,空氣和油品蒸氣的混合氣體隨著液面的不斷上升而被擠出罐外,造成油品的損耗。當油罐發油時,液面不斷下降,空氣進入油罐內,使氣體空間中油品蒸氣的濃度下降,這又將促使液面進一步蒸發。在發油停止后,隨著蒸發的進行,油罐內壓力又將回升,不久又將出現向外呼吸現象(稱之為回逆呼出),它也是大呼吸損耗中的一部分。油罐收發作業的特點是：收發量每次都比較大,作業時間長。收發油時液面平穩升降而無明顯的擾動,液面上的油品蒸氣大濃度層不易遭到破壞。

3 降低油品儲運蒸發損耗的措施

3.1 優化操作,降低損耗

操作中盡量將油品集中存儲,并將油罐收油至收油高度上限,這樣可減少氣體空間的總體積。在溫度發生變化時就可以降低小呼吸損耗。

油罐的量油取樣作業應盡可能在清晨或傍晚進行。因為這時沒有溫度的急劇升降,且油罐內外的溫度和壓力較接近,打開量油孔不會有嚴重的呼吸現象。

油罐的收發油作業時間長,油罐內既有液面的升降,又有氣體空間的溫度變化,即大呼吸與小呼吸共同發揮作用。如果收油過程正是溫度迅速上升的時候,一方面油罐內氣體不斷膨脹,液面蒸發加快,另一方面液面不斷上升。這樣油罐內逸出的氣體體積將顯著大于同時間的進油體積,加大了蒸發損耗。如果在降溫時收油,油罐內氣體收縮,這樣液面上升時從油罐內排出的氣體體積將小于進油體積,損耗將減少。顯然,傍晚至午夜降溫較快的時間收油較為有利。

表1 蒸發損失標定對比表

發油時盡可能慢一些,讓液面蒸發的時間長一些,氣體空間中的油品蒸氣濃度不致于下降太大,以減少發油終了后出現的回逆呼出損耗。

油品裝車因時間短、速度快,油溫來不及有明顯的變化。而槽車內氣體溫度晝夜變化很大,白天高于油溫,夜間低于油溫。在裝車過程中,從液面蒸發出來的油品分子,不僅以擴散方式向上運動,而且還由于上下溫差形成自然對流。白天車內氣溫高于油溫,液面上的蒸氣大濃度層的溫度低于上部氣體的溫度,因而不能形成對流。晚上裝車時,液面上的蒸氣大濃度層的溫度高于上部氣體的溫度,形成向上的對流運動,車內氣體空間中的蒸氣濃度增大。隨著對流運動的進行,大濃度層中的許多油品分子進入上部氣體空間,液面的蒸發現象將更劇烈地進行。因此,晚上裝車的損耗反而比白天裝車損耗大。

3.2 發展浮頂和內浮頂油罐,改進密封裝置

油罐的罐頂漂浮在油罐內液面上,隨液面的升降而升降,這樣的罐頂即為浮頂。由于浮頂與液面間基本上無氣體空間存在,即浮頂將液面與空氣隔開,液面的蒸發表面不存在了,油品無法蒸發。故利用浮頂基本上消除了蒸發損耗,適用于原油及高揮發性油品的儲存。在普通立式固定頂油罐內增加一個浮頂后即為內浮頂油罐,兼有固定頂和浮頂油罐的優點,既能降低蒸發損耗,又可防止雨雪沙塵等侵人,適用于質量要求嚴格的揮發性油品的儲存。不僅新建油罐可以采用,已建成的普通立式油罐也可加設浮頂而改建成內浮頂油罐。

近年來國內新建的原油和輕質油罐全部為浮頂或內浮頂油罐,若干石油化工企業將原來儲存輕油的固定頂油罐也改造為內浮頂油罐。內浮頂罐和拱頂罐蒸發損失標定對比見表1。

由此可見,儲存輕質油品的油罐利用浮頂可十分顯著地降低油品蒸發損耗。

浮頂油罐結構大致相同,只是浮頂與罐壁間的密封裝置存在著差異,而浮頂油罐的防損耗能力關鍵在于密封裝置的效果。密封裝置有3種形式,即機械密封、彈性密封和管式密封。機械密封由于密封構件下面存在一定的油氣空間,又不能嚴密封閉環狀間隙,故有一定的蒸發損耗;另外其結構復雜,易損壞,目前已很少采用。彈性密封由于其外形可變,從而解決了因幾何尺寸差異較大而密封不好的難題;由于考慮了耐油問題,可使密封材料部分浸沒在液面以下,從而消除了密封裝置下面的環狀油氣空間,減少了油品的蒸發損耗。受彈性材料的彈性限度等因素的影響,彈性密封裝置仍然有一部分油氣通過密封與罐壁之間微小的間隙外溢至浮頂上。

由于彈性材料一旦老化,就失去彈性而變形,為了解決這個問題,一些大型浮頂油罐采用管式密封裝置,即用耐油尼龍橡膠制成與浮頂和油罐壁之間的環狀間隙尺寸相同的環狀圓筒,管內根據當地氣溫條件及罐裝油品性質選用輕柴油或水作填充液。當浮頂浮動時,擠壓環狀圓管,管內液體被擠壓至浮頂與油罐壁間隙較大的一側,填充其增大了的間隙,避免了密封材料壓縮變形的缺點,密封效果理想。

內浮頂油罐的密封裝置采用耐油橡膠制成,其工作原理同外浮頂油罐。

3.3 采用氮封

油品儲罐大都建造在室外,為使這些油品或產品不與空氣中的氧氣接觸,減少油品損耗,常采用罐頂充氮氣法,使之與外界隔絕。當儲罐液面下降壓力降低時,向罐內補充氮氣,當儲罐液面上升壓力增加時,停止補充氮氣,同時被壓縮的氮氣從呼吸閥適量排出,從而始終保持罐內的氮氣壓力微量正壓。只有這樣才能做到既隔絕空氣,又保證儲罐不變形。

3.4 其它措施

(1)采用密封裝車,設置油氣回收裝置。灌裝汽油時使罐車處于密封狀態并保持一定壓力,逸出的含油氣體用柴油吸收。

(2)防止油罐頂自然通風。油罐破損、采光孔打開、通氣孔不在一個高度等造成孔眼不在一個高度,因氣體密度不同將發生流動。它不僅使油品蒸氣大量逸出油罐外,而且還加速液面蒸發,由此造成的損耗是很嚴重的。在油罐的開孔和維修方面必須引起高度重視,杜絕油罐頂自然通風。

(3)水噴淋冷卻。在夏季高溫期,對儲存柴油等輕質油的拱頂油罐采取水噴淋冷卻。但是消耗了大量的水,還會加速罐體的腐蝕,對油罐基礎產生影響。

4 結語

通過以上對降低油罐的蒸發損耗方法分析后,可以得到以下結論：

(1)浮頂油罐在降低油品損耗上有其它方法不可比擬的優點。即使對于蒸發損耗小的油品,在油罐壽命周期內內浮頂在經濟上也是合算的。

(2)優化工藝操作,盡量拱頂油罐將油收至安全上限,減少油氣空間。

(3)加強罐區設備管理,嚴格執行操作規程。

(4)提高油品管道輸送量,減少火車、汽車運量,減少輸轉損耗。

(5)異丙醇、120#溶劑油、6#抽提溶劑油等小品種易揮發油品應可能在夜間收油。

(6)芳烴、含H2S油品、加氫原料罐最好采用氮封,不但減少油品損耗,防止空氣污染,而且防止油品氧化。

(7)定期對內浮頂油罐進行機械化清洗,清理罐內硫化亞鐵,并檢查浮盤及密封完好狀態。

對于油品損耗這種不可避免的自然現象,可以通過優化工藝過程、改進設備、精心操作來盡量降低;如果采用油氣回收裝置可以降低95%以上,且具有良好的經濟效益。在能源緊張、生態環境破壞日益嚴重的今天,對于降耗不但考慮經濟效益更重要考慮社會效益。因此參與石油加工和銷售的企業都應以人類生存的長遠利益出發,做好油品降耗工作,尤其是儲運過程中的油品降耗工作。