油氣儲運過程中靜電的產生與預防措施

劉浩楠(陜西延長石油(集團)有限責任公司油田氣化工科技公司，陜西 延安 717100)

0 引言

儲運危險化學品時，靜電會在很大程度上影響儲運的安全性。在集輸和儲運油氣時，難免會出現流動、沉降或者是攪拌等現象，導致油氣之間出現摩擦和接觸的相對運動，引發靜電。如果油氣罐中裝載的油氣產生了靜電，那么密閉的油罐中很可能會出現細小火花，導致油罐爆炸，所以在油氣儲運過程中，做好靜電預防工作非常重要。

1 油氣儲運過程中靜電的產生分析

1.1 靜電產生原理

物質中含有很多的分子，分子中又含有原子，原子中還含有電子和質子。一般來說，在原子中質子與電子數量一致的情況下，正負電荷處于平衡狀態，此時原子不帶電。因為原子核的中心是電子，所以如果由于外力影響使得電子運行偏離軌道的話，此時形成了物質B，因為物質A中帶負電的電子數量減少，這時整體呈現為正電荷，也就是陽離子，而物質B中的電子數量增加成為陰離子，這時電子分布將不再平衡，進而會產生靜電(如圖1所示)。

圖1 靜電原理示意圖

靜電在符合某些情況時可能會引發安全事故，因此具有一定的危害性，比如當靜電電壓充足、靜電聚集區內含有混合氣、存在靜電來源等，所以需要采取科學合理的預防以及控制措施，在根源上避免儲運過程中出現安全事故[1]。

1.2 靜電產生的原因

1.2.1 水滴的沉降

在進行油田開采時，為了加大后期油田開采的效率，通常會通過注水等方式提高產量。通過注水可以在很大程度上提高油品的采收效率，但是也會增加油液中的含水量，而且含水量會不斷增加。在水油不斷流動的情況下，水滴和油液中都會混入灰塵，進而使得水油和灰塵中出現離子，通常情況下這種離子都帶有相反的電荷，會產生靜電，所以油水界面也屬于偶電層。

1.2.2 與其他物體發生沖擊

在實際的裝卸過程中，工作人員注意要將鶴管深入到儲罐和油罐車里，通過這樣的操作可以使得油氣品直接從鶴管中噴出，然后油氣品會直接流入到儲存罐和油罐車設備中。在具體的噴射過程中，因為油氣品會直接對罐底和罐壁產生作用力，在這個作用力的影響下，會出現一些小的液滴，而液滴在滴落的過程中就會對油罐以及油面產生沖擊力，在沖擊的過程中會出現一些更小的液滴飛沫，進而形成偶電層，產生靜電。

1.2.3 固-液相界面中的偶電層

油氣品在油氣管中流動時，實際上固相與油相也在不斷的接觸和分離，符合靜電產生的條件，所以油氣品很容易出現靜電，如果這類帶有靜電的油氣品再一次流到油罐中，則會使得油罐整體產生電荷[2]。所以，油品和油罐外壁通常情況下都存在電荷相反且數量一致的電量，油罐內壁也會有感應。一般情況下，為了處理這類問題，需要將外壁靜電導入到大地中。

2 油氣儲運過程中預防靜電的措施

在油氣儲運過程中，如果沒有采取有效的措施對機電進行預防，很容易引發爆炸或者燃燒的情況，不但會導致很大的財產損失，甚至會對工作人員的生命安全帶來傷害[3]。所以，需要積極采取靜電預防措施，有效對靜電危害進行防范。

2.1 注意控制油品流速

有關實踐表明，在油品種類相同的條件下，管徑與流速成正比例的關系，管徑越大，相應的流速也會增加，從而出現更大的靜電量；如果管徑比較小，油品的流速也會變慢。所以，如果要在儲運過程中避免出現靜電，就需要科學合理地控制油品流速。尤其是把油品裝入到油罐車的過程中，要根據實際情況控制好油品流速，不能由于流速慢產生的靜電量比較少，就減小流速，不然會在很大程度上影響工作效率。現階段我國控制流速的標準是1.2 m/s。提高正常流速需要做到以下兩點：一是要保障油品浸沒鶴管口，這樣能夠降低油品揮發量；二是在低導電液體中如果增加第2種液體，則會在很大程度上提高靜電產生的可能性。由此可見，提高正常流速的前提是需要保障把管道中的水與空氣都排干凈。其次是要科學合理地限制最大流速，這涉及到很多方面，如：周圍環境、管道長度、油品種類等，在限制最大流速的過程中，需要對這些影響因素進行全面綜合的考慮。

2.2 預防低電導率運輸靜電

低電導率指的是油品電導率小于或等于50 ps/m的情況，運輸或者是存儲過程中容易產生靜電。如果油品中含有氧化物、瀝青質、環烷酸及黃酸的金屬鹽類和水分等雜質，即使濃度為百萬分之一，也可以使得油品帶電(如表1所示)。需要嚴格遵循GB 13348—92 中的規定，采取下列措施做好靜電預防工作。

表1 油品中含有不同濃度雜質時電導率及靜電放電量情況

第一，合理控制裝車流速。油氣儲運過程中，對于具有易燃或者是可燃性的液體而言，若流動的速度太快，很容易產生靜電，而且在不斷的積累以及聚合情況下，會引發非常嚴重的后果。在液體層流時，靜電量與流速呈正相關，和管道內徑的大小沒有直接的聯系；在液體湍流時，靜電量和流速平方呈正相關，這在一定程度上提高了運輸的危險系數。

第二，降低油中含有的水分量。在低電導率液體中含有其他種類的液體時，能夠在很大程度上提高導電性，這時應該降低油內水分含量，起到預防靜電的作用。

第三，如果沒有辦法防止二者接觸，則需要采取有效措施最大限度地減小影響。比如在常壓裝車的過程中，這種情況下應該最大限度地控制油氣濃度，使濃度小于爆炸極限，同時對罐口實施加強密封，盡量減少空氣進入，以此實現減少靜電的效果。

2.3 做好動火作業防火工作

在實施動火作業之前，需要科學合理地拆卸禁火區域內的設施、設備和管道等，把它們轉移到安全的地方之后再實施相關操作，完成動火作業之后需要把各個部件都放到原來的位置。當前，建設隔離帶主要使用的是發泡水泥、巖棉和泡沫混凝土等，這種材料都是a級材料，可以在運輸管道中設置堵盲板，借助堵盲板將動火作業現場和危險物品隔離開來。

2.4 預防全壓儲運靜電的產生

在進行全壓儲運的過程中，油氣在管道、裝運、儲罐等多個方面都是密封狀態，沒有辦法和空氣接觸，就算管中流動的物品是易燃易爆的，在電荷密度很高的條件下，因為電容很大，所以很難表現出比較高的電壓，很難發生爆炸或者是燃燒的情況。所以在全壓儲運的過程中，不需要考慮靜電問題。然而，此時罐內液體依然含有靜電，預防這類靜電需要采取下列方式：第一，盡管全壓儲運時靜電不會導致安全事故發生，但是會影響管道出口，很容易在泄漏的地方產生靜電，跟空氣混合以后容易引發爆炸，因此在這種儲運過程中，需要做好相應的防漏工作；第二，儲運時可以利用放空操作，比如進行液化氣裝車時，高壓水流沖擊絕緣固體的過程中，會使得固體和水滴中沾上電流，這種情況下，如果周圍含有易爆炸的氣體，很有可能因為靜電導致出現爆炸的現象。所以，可以在排放口設置靜電接地線，避免靜電產生；在液化石油存在泄漏的情況下，為了防止發生爆炸，可以對泄漏處進行噴水，讓其在短時間內冷卻下來，避免因為靜電出現的火花導致爆炸事故。

2.5 防靜電接地操作

目前，我國在進行油氣儲運過程中，防靜電接地的方法應用非常普遍。在實際使用過程中，需要注意下列幾點：首先是科學合理的進行導線的連接，保障導線不會由于強磁或者是強電等外界因素的干擾影響自身性能，從而最大限度的發揮導電效果；其次是在選擇接地裝置的過程中，要盡可能把其設置在偏僻、遠離人員的地方，同時綜合項目實際情況進行考慮，科學合理地選擇銅條大小，填埋接地裝置，一般情況下埋藏的深度大約是3.5 m；最后是保障接地網是通過并聯的方式連接，禁止將其進行串聯。

2.6 避免管道泄漏

管道內的靜電不會帶來危險，但是也不可以忽視其存在的嚴重危害性，特別是在管道的出口處，在管道泄漏的地方會出現靜電，如果泄漏出的靜電引燃，與空氣結合就會產生爆炸氣體，因此就算是在全壓儲運情況下，也需要重視，防止管道出現泄漏。

3 靜電的具體防護手段

3.1 槽車的具體防護措施

第一，工作人員在進行油氣儲運的過程中，需要最大限度的防止形成火花激發源，例如在槽車艙內，所有的導體都需要保持連通狀態，因此在裝載槽車之前，需要對此實施全面系統的檢查，拆除不連通的導體；第二，強化對于油槽測量標志的管理，此外包括公路槽車中突出的裝載空間中的一些其他裝置，因為工作人員在平時工作過程中，上升油面之間本身就會產生間隙，進而在這個中間出現電火花，存在一定的危險，需要做好相應的防護；第三，在氣相空間中，針對可能出現的可燃性混合物，金屬類的一些導體，比如卷尺，取樣器和溫度計等，都不應該在裝油或者是剛剛裝完油的時候放置在油槽艙內；第四，在釋放完油品的靜電荷之前，不可以移動注油管。完成裝油操作之后，通常情況下需要花費大概一分鐘的時間，就能夠基本上把靜電荷釋放完全。然而在裝載電導率比較小的烴類物質時，需要花費比較長的放電時間。

3.2 儲油罐的具體防護措施

第一，預防濺落注油。裝油管的管口需要在接近罐底的時候來放油，因為通過這樣的操作可以防止罐底的沉淀物和水攪拌而導致放油操作出現較多的濺射物，但是如果工作人員選擇在裝油管的出口處設置“下注管”，而相應的工作人員在實際操作過程中則不應該讓一些空氣或者其他氣體進入到虹吸隔斷器；第二，如果油管浸沒到油中的深度是管徑的兩倍，在這種情況下，需要把液體的流速控制為小于1 m/s，并且浮頂儲罐在罐頂浮起來之前，同樣需要將流速控制為小于1 m/s的樣子，在剛剛開始裝罐的過程中，則需要把流速保持在大約1 m/s。

流速越來越大，沉降的水就會越來越明顯，這個時候就會發生靜電反應；第三，工作人員是要全方面的檢查罐中油量浮標以及采油氣的設備，尤其是檢查油量浮符是否松動、采油氣是否接地等，如果發現有接地的物體就要將其處理掉；第四，在防護的過程中，要避免大量空氣或者其他氣體進入到液體泵內；第五，在工作的過程中要進行采樣計量，例如在放入大型儲油罐的過程中，工作人員可以選擇使用天然的纖維繩，由于合成的纖維繩在快速滑過戴手套的手時，會使得人體帶有電荷，從而影響儲油罐的安全；第六，加強對油罐和容器的清潔工作，尤其是對封閉空間中的可燃性蒸汽和惰性氣體進行吹掃，對于以前裝過烴類產品的容器或者是油罐，工作人員在進行吹掃的時候，需要確定一個科學合理的計劃，做好充分的準備，并且吹掃工作需要在安全管理人員的監督下才能夠進行操作。

4 結語

綜上所述，針對油氣儲運過程中存在的靜電危害，工作人員必須提前做好相應的預防措施，加強對于儲運過程中的防控，對油氣產品的性質進行全面分析，采取針對性靜電預防措施，只有這樣才能夠在根本上減小靜電出現帶來的危害，保護油氣運輸的安全。