第一章原油物性基础知识及原油安全防护知识

1第一章原油物性基础知识及原油安全防护知识【要点】1、原油化学组成与理化性质。（0.5学时）2、原油物性基本概念。（0.5学时）3、原油分类方法。（0.5学时）4、输油工作中常见原油物性分析标准、一般操作与注意事项。（1学时）5、原油火灾危险性。（0.5学时）6、原油火灾消防技术。（1学时）7、原油防火防爆、防静电与防毒。（1学时）第一节概述教材：《储运油料学》、《原油管道输送技术》P1~4及相关标准【案例】1.严格意义上的原油与石油有区别吗？2.原油含水对输油生产有那些具体影响？3.为什么要了解原油性质？4.石蜡和地蜡哪个熔点高？5.原油的元素组成和化学组成。6.火灾的分哪几类？7.石油产品火灾危险性分类。1、石油的一般特性石油是地下开采出来的油状可燃液体，未经加工的石油通常又称为原油，它是多种烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）和非烃类化合物（含S、O、N的化合物）的复杂混合物。其平均含碳量为84～87%，含氢量11～14%，密度一般小于1.0g/cm3，热值一般为43542.7～46054.8kJ/kg。2、石油的稳定石油从矿井采出后，需经矿场脱水、脱盐、稳定处理，也就是说商品原油与石油还是存在一定差异的。原油稳定是降低原油蒸发损耗的重要措施。原油稳定的原理是改变温度和压力分离轻组分，即从原油中脱出C1～C4组分，（常温常压下的气态组分），降低原油的饱和蒸汽压，使其在常温常压下能较稳定地储存于油罐中，减少油气蒸发损耗，同时，稳定时脱出的轻组分还可加以利用。稳定原油的饱和蒸汽压一般应低于0.1MPa，（小于当地大气压），C4的挥出率小于5%。从原油中脱出轻组分的多少即原油稳定深度。稳定深度越大，设备越复杂，投资越大，原油收率降低，质量下降。故常用原油蒸汽压来衡量。在常温和最高储存温度下，原油蒸汽压一般0.07MPa，C5的脱出率应小于原油中C5的5%（重量比）。不同国家的原油稳定深度要求不同，例如60℃时稳定原油的蒸汽压：中国0.1MPa，美国0.07MPa，前苏联0.065MPa。3、石油中的杂质石油中通常还夹杂着开采及储运过程中混入的砂石、铁屑、结晶盐等机械杂质和水分。原油中的水主要有以下四种形态：游离水、悬浮水、乳化水、溶解水。原油中含水对于储运过程中的计量准确性和石油加工的正常生产（如“冲塔”）都有很大影响，另外输送过2程中如原油含水过高，一方面加剧管道、设备腐蚀，另一方面，浪费了管道的生产能力，加大了脱水负荷。商品原油中含水率不高于0.5%。对于燃料原油，有资料说适量的含水率，在一定范围可以节约燃油消耗。但是含水燃料油在罐中预热到100℃时会造成冒罐事故(突沸)。燃料油含水(水呈非乳化状态)会使火焰脉动、间断甚至熄火。一般燃料油含水3%。就会使燃烧不稳定，含水5%。就会造成燃烧中断，因此燃料油在供给燃烧器之前应进行充分脱水，水分应控制在2％以下．（在加热炉计算题中，应注意燃油扣水）4、了解原油性质的必要性石油及油品的物理、化学性质是评定其质量、衡量油库管理水平、控制油品输送过程的重要指标，也是输油管道、油库和石油加工装置的重要设计与生产依据。对于我们长输管道，原油性质决定了输油泵站建筑耐火等级、泵站消防要求、设备防腐、罐区消防设施等的设计、选型，也影响输油生产工艺的选择。5、原油的化学组成按《原油管道输送技术》P2~4页。5.1原油中的烃类化合物原油中的烃类化合物分为烷烃、环烷烃、芳香烃。分清原油主要元素组成——碳、氢；主要化合物组分——烷烃、环烷烃、芳香烃。石蜡：一般石蜡相对分子量300～500，分子中碳原子数20～35，熔点30～70℃，主要由正构烷烃组成，此外还有少量相对分子量很大的异构烷烃、单环烷烃、双环烷烃及单环、双环芳香烃。地蜡：地蜡相对分子量500～700，分子中碳原子数35～55，熔点60～90℃，成分复杂，主要由正构烷基和异构烷基的环烷烃组成。5.2原油中的非烃类化合物胶质：一般是指能溶于石油醚（低沸点烷烃）、苯、三氯甲烷、二硫化碳而不溶于乙醇的物质。胶质是红褐色到暗褐色并具有延展性的粘稠液体或半固态物质,对油品有极强的着色能力,油品中的胶质燃烧易形成炭渣,引起机械磨损或堵塞，常温或受热氧化可转化成为沥青质，高温下甚至可生成不溶于油的焦炭状物质——油焦质。沥青质：是指能溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳而不溶于石油醚（低沸点烷烃）和乙醇的物质。沥青质是暗褐色或深黑色脆性的非晶形固体粉末，是石油中分子量最大、结构最复杂的组分，受热并不会熔融，温度高于300℃时全部转化为焦炭状物质和气体，与胶质在在石油中形成真溶液不同，它吸收溶剂膨胀，形成均匀的胶体溶液，部分呈悬浮状态。6、原油的火灾危险性《原油管道输送技术》P210页6.1燃烧的三要素经典的燃烧理论认为：物质燃烧必须同时具备三个条件，即：可燃物质、助燃物质和着火源。这三条也是人们常说的燃烧的三要素，三者结合是燃烧发生的基本条件，防止火灾就是避免三者的结合，而灭火的原理则是破坏三者的结合。1．可燃物质无论是固体、液体、气体，凡是可以与氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质，都属于可燃物质。可燃物是燃烧的主体，无可燃物，燃烧就无法进行。固体可燃物有：木材、木炭、油毡……等。液体可燃物有：原油、汽油、煤油、酒精……等。液体可燃物易流失，须谨防容器破裂，造成火灾的扩大和扑救的困难。气体可燃物有：油蒸气、乙炔气、煤气……等。气体可燃物常常来无踪、去无影，不易被人发现。因此气体的燃烧或爆炸事故往往具有突然性，3一旦事故发生后又难以阻止可燃物的继续蔓延燃烧。可燃物可以使燃烧发生，也是燃烧持续进行的必要条件，灭火应该首先撤除可燃物。2．助燃物质助燃物质就是支持燃烧的物质，一般是指氧或氧化剂，这里主要指空气中的氧，简称空气氧。可燃物质燃烧及维持燃烧必须供给足够的空气氧。空气中正常含氧量约为21％。当空气中的含氧量低于17％，可使木材火熄灭；减少到14％～15％时，可使汽油火熄灭，14％～18％就可使一般物质火熄灭。目前大量的灭火剂以及灭火方法不少都是利用隔绝空气或降低空气中氧气的含量的办法实现窒熄灭火。3．着火源把可燃物质的一部分或全部加热到发生燃烧所需的温度和热量的热源，叫着火源。各种可燃物质不同，着火时所需的热量和温度也各不相同。常见着火源主要有如下几种：(1)明火如火柴、打火机火焰、油灯火、气焊火等．（2）电气火花（3）撞击、摩擦产生的火花（4)静电火花。(5)雷电火花。(6)火星烟囱冒出的火星、机械车辆排气管放出的火星等。(7)炽热表面工作着的电器、炽热排气管和发动机壳等的热源(不一定闪火)。(8)化学反应热如脏的油布、棉丝团堆积而形成的自燃等。可燃物质燃烧时大都首先受热分解出可燃气体。石油及其产品特别是轻质石油产品，具有易蒸发的特点。lkg汽油大约可以蒸发为0．4m3的汽油蒸气，煤油和柴油在常温常压下蒸发慢一些，润滑油蒸发更慢。由于蒸发出来的油气相对密度比空气密度大，故常常在作业场所、储油场地及低洼处弥漫聚集，具有更大的火灾危险性。6.2爆炸极限和点火能《原油管道输送技术》P211（根据时间掌握讲课深度）1．爆炸极限可燃物、助燃物、点火源三者的同时存在是燃烧发生的基本条件，然而并非上述条件同时发生，燃烧就能形成。并非任何浓度的石油气和空气的混合物都能发生爆炸，只有油气在空气中的浓度在一定范围内，油气才能发生爆炸。能发生爆炸的这一浓度范围叫爆炸极限，对应于能发生爆炸的最低油气浓度叫爆炸下限，列应于能发生爆炸的最高油气浓度叫爆炸上限。油气浓度低于爆炸下限，油气不足，不能爆炸，油气浓度高于爆炸上限，氧气不足，也不能爆炸。2.最小点火能能够触发初始燃烧化学反应所需释放的最小引燃能量。6.3石油火灾特点《原油管道输送技术》P213页1、爆炸危险性大2、火焰温度高、辐射热强3、易形成大面积火灾4、具有复燃、复爆性5、会产生沸溢、喷溅现象（突沸）（重点讲解）6、燃烧和爆炸交替进行7、燃烧火焰起伏46.4油库分级油库主要储存可燃的原油和石油产品。大多数储存汽油、柴油等轻油料，有些库还储存润滑油、燃料油等重质油料。油库的储油容量越大、轻质油料越多、业务范围越广，其危险性就越大；一旦发生火灾或爆炸等事故，影响范围大，对企业和人民的生命财产造成的损失也大。因此从安全防火观点出发，根据油库总储油容量大小，分成若干等级并制订出与之相应的安全防火标准，以保证油库的建设者更加合理和长期安全运营。国家标准《石油库设计规范》（GBJ24）根据油库储存油料总容量多少将油库分为四个等级，见表8-8。不同等级的油库安全防火要求有所不同。容量愈大，等级愈高，防火安全要求愈严格；油品的轻组分愈多，挥发性愈强，防火安全要求也愈严格。总库容5万立方米以上的油库为大型建设项目。石油库的等级划分等级总容量/米3等级总容量/米3一级50000至50000以上三级2500至10000以下二级10000至50000以下四级500至2500以下表中总容量系指石油库的公称容量和桶装油品设计存放量之总和，不包括不但任长期任务的辅助罐以及石油库自用油品储罐的容量。如石油库有加油站时，其油罐也不包括在总容量内。7．消防技术7.1火灾分类《原油管道输送技术》P216页A类火灾固体物质火灾B类火灾液体火灾和可熔化的固体物质火灾C类火灾气体火灾D类火灾金属火灾7.2常用消防器材及消防原理1.常用消防器材（消防器材自己看书）2.消防原理1)水蒸气：冲淡着火区内氧含量。当空气中水蒸气达35％时就能使火焰熄灭。不宜扑救露天处火灾。2)CO2:干冰能吸收热量，使火焰冷却，CO2能降低氧气含量，CO212～15％可使火焰熄灭3)CCL4:液体受热汽化，密度较空气重，约为空气的5倍。隔绝火焰与空气，窒息灭火。不导电，可灭电器火灾；不能与水蒸气同时使用，温度高于250℃时会与水蒸气发生分解反应，产生强烈窒息性毒气，灭火时应站在上风向，及时通风。4)化学泡沫：密度小（0.15～0.25），能浮于油面，使油火隔绝，阻止油气进入燃烧区。5)干粉：a.雾状干粉扑向火焰可降低氧含量，同时干粉颗粒减少了火焰对可燃物的热辐射，减少了可燃物的分解。b.干粉颗粒遇高温分解，生成二氧化碳和水蒸气等不可燃气体，有助于窒息灭火，其分解反应还吸收部分热量，对可燃物起到一定冷却作用。C.根据燃烧理论，燃烧的连锁反应主要是由于活性基H*与OH*的存在，干粉可吸收大量活性基，抑制了燃烧连锁反应。6)卤代烷：由（F,Cl,Br,T,Ar）的化合物制成，卤化物接触高温火焰即分解成游离性卤化物，干扰活性基与氧反应，另一方面又与可燃物的活性基结合，切断了连锁反应，同时还具有冷却、窒息灭火的作用。57)INERGEN气体的特点INERGEN气体是目前世界上卤代烷最佳的替代产品。该气体有以下几个特点：1、INERGEN气体的成分是惰性气体，分别是：氮气52%、氩气40%、二氧化碳8%（体积比）。对大气环境没有任何污染。2、INERGEN气体对人体没有任何损坏。当保护区内发生火灾时该系统自动喷出INERGEN气体，使空气中足够支持燃烧的氧气迅速减少，CO2含量迅速增加，以达到扑灭火灾的目的。但保护区内的氧气可以维持人体最小的需要量，不会对人员造成伤害。3、INERGEN气体喷放时不产生腐蚀性分解物，不会导致电器设备表面产生静电积累，不会对敏感的电器设备造成任何影响。INERGEN气体自动灭火系统设置INERGEN气体自动灭火系统设置分二部分。1、自动探测、报警装置：保护区内装有离子感烟探测器和感温探测器；在控制室的活动地板下和吊顶内设缆式线型定温探测器。在气瓶间和控制室内设有控制箱、自动和手动报警装置。2、INERGEN气体灭火装置：该装置主要有装药剂的高压钢瓶及瓶头阀、区域分配阀、安全阀、单向阀、喷头和输送气体的无缝钢管。该系统工作原理：当保护区内二种探测器同时发出报警信号后，关闭保护区内门窗，延迟30sINERGEN气体自动喷出。备注：燃烧和爆炸连锁反应理论认为：燃烧和爆炸现象，不是分子间直接作用的结果，而是先经外来能源（如热能、辐射能、电能、化学反应能等）的激发，使极少数气体分