油品蒸发损耗的分析及降低措施

油品蒸发损耗的分析及降低措施摘要：详细介绍了引起油品蒸发损耗的原因及蒸发损耗造成的危害，并提出了降低损耗的几点措施。油品分厂原料车间常毅原创，请注明转摘1研究油品蒸发损耗的重要性中国石化股份公司已成功地在海外上市，在不断抢占市场、扩大销量的同时，我们更应该向管理、科技要效益，提倡健康、安全、环保一体化。油品蒸发损耗会降低油品质量、减少数量，直接影响企业的经济效益，亟待引起各级管理人员、各类石油库和加油站经营者的足够重视。长期以来，如何更加有效地降低油品蒸发损耗，一直是石油储运专业人员需要研究和解决的一个重要问题。在一定意义上讲，重视油品蒸发损耗问题就是重视企业效益、企业安全、油品质量和环境保护。石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，其中的轻组分具有很强的挥发性。在石油的开采、炼制、储运及销售过程中，由于受到工艺技术及设备的限制，不可避免地会有一部分较轻的液态组分汽化，逸入大气，造成不可回收的损失，这种现象称为油品的蒸发损耗。油品蒸发损耗属于自然损耗，适当范围内的损耗具有一定合理性，得到各种油品蒸发损耗定额的认可。而且，这种损耗是以缓慢的形式持续发生的，损耗量的大小常常被产品计算误差所掩盖，因而不易引起人们的注意。但是，调查资料表明，油品蒸发损耗的累计数量是十分惊人的。根据1995年第四届国际石油会议报道，在美国，油品从井场经炼制加工到成品销售的全部过程中，油品损耗的数量约占原油产量的3％。1975年前苏联石油化学工业部所属企业的调查表明，炼厂中的油品损耗量约占原油加工量的2．47％，其中纯损耗的70％是发生于原油罐、调合罐和成品油罐的蒸发损耗。70年代末至80年代初，我国炼油厂储运系统的油品损耗占原油加工量的0．3％～0．45％，其中储罐中油品的蒸发损耗占60％以上。这些数据表明，油品蒸发损耗的数量确实是相当可观的。若以总损耗率为3％估算，全世界每年散失于大气中的油品约有1亿t，相当于我国1999年原油产量的60％。这对当前世界范围内存在的能源危机来说，愈加显得问题严重。2油品蒸发损耗的危害，油品蒸发损耗的危害主要有5个方面：2·1蒸发损耗使油品数量减少油品蒸发损耗是油品损耗中数量最大和最常见的。储存中的蒸发损耗包括：储罐自然通风损耗、储罐“小呼吸”损耗、收发油品时储罐的“大呼吸”损耗以及空容器装油时产生的损耗四类。例如，一个5000m3拱顶汽油罐，昼夜温差在20℃左右，综合上述四类蒸发损耗测算，一年可造成200～300t油品蒸发损耗，这一“无形”且每时每刻都在发生的蒸发损耗使油品数量减少，从而影响油品销售企业的经济效益。2·2蒸发损耗使油品质量降低油品的蒸发损耗不仅造成油品数量的损失，还导致油品质量的下降。当原油蒸发损耗1％时，相对密度约增加0．002。以汽油为例，随着轻馏分的蒸发，汽油的初馏点和蒸馏曲线l0％馏出温度升高，气化性能变坏，即汽油的启动性能变差。此外，蒸发损耗还加速汽油氧化，增加胶质、降低辛烷值。胶质能在发动机燃料系统中沉积而加剧机件磨损，降低工作效率；辛烷值降低使汽油在发动机中燃烧时的抗爆性能变坏。2·3蒸发损耗造成经济损失由于油品蒸发损耗是以缓慢形式持续进行的，累计造成大量的油品数量减少、质量下降，带来巨大的经济损失。一个5000m3拱顶汽油罐一年因蒸发损耗造成的经济损失至少在3～5万元。2·4蒸发损耗造成环境污染油品的蒸气弥漫在大气中，含有许多有害成分，如四乙基铅、硫化物、氮化物等都对大气环境造成污染。1m3石油品蒸气可使2000m3大气受到污染。环境保护作为我国的一项基本国策，愈来愈受到人们重视，我们更不能忽视这一问题。2·5蒸发损耗影响安全可以说绝大部分油品产生的火灾、爆炸事故都与油品蒸气密不可分。散失于大气中的油蒸气超过一定浓度，会给局部地区构成潜在的火灾危险。3引起油品蒸发损耗的因素任何形式的油品蒸发损耗都是运输过程、存储容器内部传质过程的基础上发生的。这种传质过程包括发生在气、液接触面的相际传质，即油品的蒸发，以及发生在容器气体空间中烃分子的扩散。通过上述传质过程，容器气体空间原有的空气逐渐变为趋于均匀分布的烃蒸气和空气混合气体，当外界条件变化引起混合气体状态参数改变时，混合气体从容器排入大气，就造成了油品的蒸发损耗。引起蒸发的内因是油料的馏分组成，馏分组成愈轻，沸点愈低，蒸气压愈大，蒸发愈严重，蒸发损失愈大，对油料质量影响愈严重。促进蒸发的外部因素主要有温度、储罐上方空间大小、储罐的大小呼吸等。3·1液体的真实蒸汽压在蒸发损耗中，油品的真实蒸汽压是导致油品蒸发的内在因素，它随油品的组成和温度变化。真实蒸汽压对呼吸损耗率的影响可从两个主要方面考察：一是烃在罐内气体空间的饱和浓度，它随真实蒸汽压成正比例上升，当真实蒸汽压达到罐的泄放压力时，浓度达到完全饱和的油气不断从罐中排出，则会导致蒸发损耗迅速上升；二是烃蒸汽从液体表面逸向气体空间，烃分子在气体空间扩散和对流，经验证明这种运动速度很慢，因此在正常呼吸中，从罐中排出的油气，通常只有80％～90％的饱和度。扩散和对流速度大小与液体真实蒸汽压和气体空间的烃分压之差成正比。值得指出的是，就一个周期的总损耗而言，真实蒸汽压的影响取决于油品的组成。例如原油A含一定比例的挥发性高的丙烷和乙烷，另一种原油B含比例相对高的挥发性相对低的丁烷和戊烷，使两种原油的真实蒸汽压大致相同，但由于原油A所含的乙烷和丙烷的挥发性高，则起始蒸发率很快，随之储液真实蒸汽压迅速下降，损耗率也紧跟着下降。原油B所含的丁烷和戊烷挥发性相对低，则起始蒸发率相对低，储液真实蒸汽压下降相对慢，损耗率下降也慢。从而会在一个较长的时间里保持较高的损耗率。这种现象对井场和长输管线中转库里新开采的原油，其真实蒸汽压可能接近于大气压者有实际指导意义。3·2温度白天大气和太阳的热量，经罐顶和罐壁传入罐内，使油气温度上升，则油气体积膨胀，导致油气从罐中排出。热量的输入还使油面温度上升，加速液体蒸发，使排出油气的饱和度增高。另外，传入的热量还会导致气体空间的强制对流，从而促进液体表面蒸发和烃蒸汽的扩散。因此，储罐温度上升，蒸发损耗增加。但损耗略低于与气温上升成正比的数字。例如，我国南方地区一个容积lO000m3的地面钢油罐，在夏季储存汽油时，每天汽油的蒸发损失可达500～lO00kg。3·3储罐的留空高度储罐的留空高度越大，气体空间的体积越大，则呼吸就越多，从而加大损耗。特别应尽量减少中液位储存，因为此时呼气量大于高液位储存，呼气浓度高于低液位储存而接近高液位储存，对降低蒸发损耗更为不利。一般损耗量小于与留空高度增大成正比的数字。例如，在相同温度和密封条件下，储存同一种汽油，装油量为储罐容积20％时的蒸发损失比装油量为储罐容积95％时大8倍。3·4储罐的密封程度储罐的密封程度对蒸发损耗也有影响。一座5000m3的储罐，因孔盖不严密引起自然通风。1个月内可损失汽油53t，损失原油28t。可见其害之严重。3·5储罐的大呼吸储罐收油时，油面不断升高，气体空间被压缩，储罐内部压力超过泄放压力，油气排出储罐。储罐发油时，由于在抽油过程中蒸发落后于气体空间的膨胀，烃蒸汽分压下降，一定量的空气进入储罐以维持总压力达到大气压力，此时储罐中气体空间的油气浓度大大降低，则又导致油品汽化量增加，使气体空间的油气浓度达到新的平衡。当油气体积超过气体空间的容量时，则导致部分油气排出罐外，这种现象称为回逆呼出损耗。收发油过程所导致的蒸发损耗又称之为大呼吸损耗。对于浮顶罐，当浮顶因抽液而下降，罐壁暴露，则湿润的罐壁上所沾附的液体蒸发导致损耗。影响大呼吸损失的因素有以下几点：(1)油品性质。油品密度小，轻质馏分越多，损耗越大；蒸气压越高，损耗越小；沸点越低，损失越大。(2)收发油速度。进油、出油速度越快，损耗越大。(3)罐内压力等级。常压敞口罐大呼吸损失最大。储罐耐压越高，呼吸损失越小；储罐耐压达到5kPa时，则损耗率为25.1％。当储罐耐压达到26kPa时，可基本消除汽油的小呼吸损失，并在一定程度上降低了大呼吸损失。(4)储罐周转次数。储罐周转次数越多，大呼吸损失越大。(5)此外，还与储罐所处地理位、大气温度、风向、风力及油品管理水平等诸多因素有关。3·6储罐的小呼吸储罐的油品静止储存时。油面处于静止状态。油品蒸汽充满储罐气体空间。由于油气的热膨胀。或因大气压变化引起的膨胀，造成油气从罐中排出，一般称之为小呼吸，这种小呼吸损耗在各种类型的储罐巾均会发生。对于浮顶罐，油品静止储存时，少量的油气会通过密封板和浮顶之间的空间的挠性密封膜泄漏出去。当密封同罐壁之间的配合不良时，会导致更大的蒸发损耗，风会加剧此种损耗。在蒸发损耗中。小呼吸损失约占10％。有关资料表明：一座lO000m3地上金属罐储存汽油1年，小呼吸损失可达117t，损失率为1．7％。小呼吸损失的影响因素主要有以下几点：(1)昼夜温差变化。昼夜温差变化越大，小呼吸损失越大。(2)储罐所处地区的日照系数。日照系数越大，小呼吸损失越多。(3)储罐大小。储罐越大，截面积越大，蒸发面积也越大，小呼吸损失也越大。(4)大气压。大气压越低，小呼吸损失越大。(5)储罐装满程度。储罐装满，气体空间容积小，小呼吸损失就小，反之就越大。(6)此外，还与油品性质如沸点、蒸气压、组分含量及油品管理水平等因素有关。3·7其它储油罐开口及储罐附件不严密或破损，如顶板腐蚀穿孔、消防系统泡沫室玻璃破损、呼吸阀未装阀盘、量油子L和透光孔漏气等，都会导致蒸发损耗。4.降低油品蒸发损耗的措施降低油品蒸发损耗，不仅可大大降低储运系统中油品数量的损失，而且可保证油品质量，减少烃蒸汽对环境的污染。国内外对此都非常重视。在不断深化对蒸发损耗影响因素的认识的基础，采取了不少有效措施，并取得了良好的效果。具体措施如下：4·1正确选择储罐类型存储原油和汽油等挥发性油料。浮顶罐和内浮顶罐是有效的防耗设备，其基本结构形式消除了气体空间，可降低大呼吸和小呼吸损耗，保证油品质量。减少对环境的污染。对蒸汽压较高的油品宜采用低压储罐。以消除小呼吸损耗。在满足操作要求的条件下，宜选用大容量储罐。4·2采用新型防冻呼吸阀目前国内已开发出新型防冻呼吸阀，这种阀既解决了冬天冻结的问题，而且由于结构的改进，又可以降低呼吸损耗。4·3采用气相连通工艺在收发油作业中，为了防止油气排向大气，可把储存同类油品的多个储罐的气相用管线连通，使一个油罐收油时排出的气体被同时向外发油或有留空高度的油罐吸收，以达到平衡。或者将连通线与集气罐相连，构成一个密封的集气系统。集气罐的容积可根据系统的压力状况自动调节，采用气相连通工艺措施，应考虑相应的安全措施和油品自动计量装置。4·4降低油罐内温度及变化幅度(1)确定合理的油品进罐温度和储存温度。(2)水喷淋冷却。水由罐顶沿罐壁流下，由于吸热不断带走热量，可有效地降低油罐气体空间温度，而且降低油面温度和昼夜温度变化幅度。(4)安装反射隔热板。这种隔热板，是利用空气夹层的绝热作用及隔热板内外层涂上的白色涂料的反射作用，有效降低油罐的小呼吸损耗。4·5正确选用涂料颜色油罐的涂料应选用能反射光线。特别是热效应大的红光及红外线，且反射阳光性能稳定的涂料。实验表明，白漆降耗效果最好，铅灰次之。4·6加强操作管理(1)加强油罐附件的维修，保持油罐的严密性。(2)加强油品调度，即存油液位的控制，尽可能降低油罐留空高度。(3)改进油罐的收发操作，在条件允许时尽可能减少油罐中油品的周转次数，适时收发油．尽可能在大气降温阶段收油，收油速度宜快，发油可在大气升温阶段，发油速度宜慢，发油后应立即安排进油。这些措施都有利于降耗。