油气储运蒸发损耗的成因、危害及对策【摘要】由于油蒸气的蒸发损耗, 全世界每年散失于大气中的油气约为1×108吨, 折合人民币2400亿元。

因其所蒸发的都是油料中的最轻组分且油气蒸发还严重影响成品油质量。

论文分析了油气蒸发损耗的危害、产生原因, 并提出了降低油气蒸发损耗的对策。

【关键词】油罐油气蒸发损耗原因危害对策在油气储运过程中, 由于工艺技术、设备和管理等方面的原因, 油气的一部分较轻的组分逸入大气, 造成损失, 此现象称为油气的蒸发损耗。

油气蒸发损耗是缓慢而持续进行的, 而且这种损耗形式表现得非常隐蔽。

加之管理部门对油气的损耗没有明确要求和指标约束, 损耗量的大小常常被计量误差所掩盖。

因而未引起部分主管人员的重视。

但是, 调查资料表明, 油气蒸发损耗的累计数量是十分惊人的。

根据1995年国际石油会议报道: 在美国, 油气蒸发损耗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, 油气蒸发损耗数量约占原油产量的2.47%。

1980年, 我国对11个石油企业的测试结果表明, 油气蒸发损耗数量约占原油产量的2%。

这些数据表明, 油气蒸发损耗的数量确实相当惊人。

若以总耗率为3% 估算, 全世界每年散失于大气中的油气约为1×108吨, 几乎相当于我国一年的原油产量。

1.引起蒸发损耗的原因任何形式的油品蒸发损耗都是在输、储油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的混合气体，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。

引起油气蒸发损耗的原因主要有: 油温变化; 油罐顶壁同液面间体积大小; 油罐罐顶不严密; 油罐大小呼吸等。

1. 1 温度变化油气储存过程中, 当温度升高时, 罐内油气体积膨胀, 部分油气蒸发出罐外, 当温度降低时, 罐内油气减少, 罐外部分空气进入罐内。

另外, 储存温度愈高, 油气蒸发愈严重。

1. 2 油罐上方空间的影响油罐中装油量越少, 相对蒸发损失越大。

实验表明, 在相同温度和密封条件下, 储存同一种汽油, 装油量为油罐容积20% 时的蒸发损失比装油量为油罐容积95% 时大8倍。

1. 3 油罐严密程度如果, 罐顶不严密, 有孔眼, 且孔眼不在同一高度, 则罐内外气体因比重不同将发生对流,形成自然通风。

造成油罐自然通风损耗的原因有: 油罐破损; 冬天因防冻结取下呼吸阀阀盘; 液压阀未装油封或油封被吹掉; 采光孔或量油孔被打开而未及时关上等造成的蒸发损耗严重, 不仅使油蒸气大量逸出罐外,而且会加速液面蒸发。

据推算, 一个容量为5000m3的油罐, 因自然通风, 一个月损耗汽油53吨, 或损耗原油28吨。

调查发现在一些油气储运单位进行安全检查时发现,不少单位对油罐及其附件缺乏严格管理, 液压安全阀缺油封, 量油孔、透光孔常开的现象时有发生, 造成油气蒸发损耗惊人。

1. 4 油罐大呼吸大呼吸是指油罐进发油时的呼吸。

油罐进油时, 由于油面逐渐升高, 气体空间逐渐减小, 罐内压力增大, 当压力超过呼吸阀控制压力时, 一定浓度的油蒸气开始从呼吸阀呼出, 直到油罐停止收油, 所呼出的油蒸气造成油品蒸发的损失。

油罐向外发油时, 由于油面不断降低, 气体空间逐渐减小, 罐内压力减小, 当压力小于呼吸阀控制真空度时, 油罐开始吸入新鲜空气, 由于油面上方空间油气没有达到饱和, 促使油品蒸发加速, 使其重新达到饱和, 罐内压力再次上升, 造成部分油蒸气从呼吸阀呼出。

1. 5 小呼吸损失油罐在没有收发油作业的情况下, 随着外界气温、压力在一天内的升降周期变化, 罐内气体空间温度、油品蒸发速度、油气浓度和蒸汽压力也随之变化。

这种排出石油蒸气和吸入空气的过程造成的油气损失, 叫小呼吸损失。

有资料表明: 一座10000m3的地上金属油罐储存汽油一年, 小呼吸损失可达117吨, 损耗率为1. 7%。

引起蒸发的内因是油料的馏分组成，馏分组成越轻，沸点越低，蒸气压越大，蒸发越严重，蒸发损失越大，对油料质量影响越严重。

因此在储存中溶剂汽油、航空汽油、车用汽油和原油，容易造成蒸发损失，煤油、柴油的蒸发损失稍小，润滑油的蒸发损失很小，可忽略不计。

2．油气蒸发带来的危害油蒸气与空气混合, 可形成爆炸混合物, 且易在低洼、不通风的地方积聚。

当油气混合物中, 油蒸气含量达到爆炸极限浓度时, 容易引发爆炸。

1976年7月28日, 一座30000m3的油罐遭雷击被烧毁, 油库守备战士亲眼目睹了雷电击毁油罐的经过。

由于油蒸气通过呼吸阀呼出后积聚在呼吸阀周围, 呼吸阀又高出罐顶, 因此, 首先是滚动的雷电火球在油罐呼吸处放电起火。

大火烧起后, 几十辆消防车赶赴现场救火都无济于事, 眼看大火把油罐烧毁。

油蒸气是气相烃类, 属有毒物品, 因其密度大于空气而漂浮于地面之上,易致窒息。

另外,油蒸气还容易形成更大危害的光化学烟雾的二次污染物——氮氧化物。

这种情况, 随着环境保护要求的提高, 所引起对大气的污染越来越受到人们的重视。

由于油蒸气的蒸发损耗, 全世界每年散失于大气中的油气约为1×108吨,按市场牌价2400元/吨计算, 折合人民币2400亿元, 经济损失相当严重。

蒸发的都是油料中的最轻组分油气蒸发还会严重影响成品油质量, 甚至使合格油料变成不合格。

如汽油蒸发损失, 造成起动性能变差, 抗爆性下降。

此外, 还将加速汽油氧化, 增加胶质, 降低辛烷值, 而辛烷值的降低会使燃料在发动机中燃烧时抗爆性能变差。

3．减少蒸发损耗的对策3.1优化操作，降低损耗操作中尽量将油品集中存储，并将油罐收油至收油高度上限，不要分散在许多油罐中，这样可减少气体空间的总体积。

在温度发生变化时就可以降低小呼吸损耗。

油罐的量油取样作业应尽可能在清晨或傍晚进行。

因为这时没有温度的急剧升降，且油罐内外的温度和压力较接近，打开量油孔不会有严重的呼吸现象。

油罐的收发油作业时间长，油罐内既有液面的升降，又有气体空间的温度变化，即大呼吸与小呼吸共同发挥作用。

如果收油过程正是温度迅速上升的时候，一方面油罐内气体不断膨胀，液面蒸发加快，另一方面液面不断上升。

这样油罐内逸出的气体体积将显著大于同时间的进油体积，加大了蒸发损耗。

如果在降温时收油，油罐内气体收缩，蒸气分子凝结加快，这样液面上升时从油罐内排出的气体体积将小于进油体积，损耗将减少。

显然，傍晚至午夜降温较快的时间收油较为有利。

在条件允许的情况下，争取在发油不久后就收油，且尽可能加大泵流量，一方面油罐内上部为新鲜空气，另一方面油品来不及大量蒸发，使排出油罐外的混合气体中油品蒸气的浓度较低，大呼吸损耗就较小。

收油时应尽量一次连续收完，不要间断地分几次收油。

否则，会因油品的不断蒸发而使大呼吸损耗增加。

发油时尽可能慢一些，让液面蒸发的时间长一些，气体空间中的油品蒸气浓度不致于下降太大，以减少发油终了后出现的回逆呼出损耗。

油品装车因时间短、速度快，油温来不及有明显的变化。

而槽车内气体温度昼夜变化很大，白天高于油温，夜间低于油温。

在装车过程中，从液面蒸发出来的油品分子，不仅以扩散方式向上运动，而且还由于上下温差形成自然对流。

白天车内气温高于油温，液面上的蒸气大浓度层受油温的影响，它的温度低于上部气体的温度，因而不能形成对流。

晚上装车时，液面上的蒸气大浓度层的温度高于上部气体的温度，形成向上的对流运动，车内气体空间中的蒸气浓度增大。

随着对流运动的进行，大浓度层中的许多油品分子进入上部气体空间，液面的蒸发现象将更剧烈地进行。

因此，晚上装车的损耗反而比白天装车损耗大。

3. 2 选用反射效应大的油罐涂料油罐外表涂料对罐内温度影响很大。

据对同样大小容积的银灰色、绿色、天蓝色、黑色的4个50m3的卧式油罐同时测定罐内温度, 结果分别为11℃、14. 7℃、20. 3℃、30℃; 又同样在上述四种不同颜色的卧式油罐中装满汽油储存一年后, 其蒸发损失分别为460Kg、550Kg、590Kg、680Kg。

银灰色油罐蒸发损耗率为1. 3% , 而黑色油罐的蒸发损耗率为1.9% 以上。

3. 3 淋水降温阳光辐射的80% , 是通过罐顶导入罐体, 经测定, 罐顶淋水降温可降耗20% , 但淋水不能时淋时停, 否则罐内温度会忽高忽低, 小呼吸次数增加, 非但不能降耗, 反而会加大损耗。

3. 4 增加隔热层如果安装反射隔热板, 采用非金属油罐及覆土油罐等措施。

据测, 2000 m3的油罐增加隔热层可降耗50%。

3. 5 加强收发油和储存管理加强收发油和储存管理, 尽量保持高液位储存, 减小气体空间和蒸发面积。

另外减少油品输转, 适时收发油, 控制收发油速度等。

如将1000m3的汽油, 储存于设计能力为1200m3的油罐内, 蒸发表面积为89m2, 每月蒸发损失为574 Kg; 假设分别储存于设计能力为400 m3的三个油罐内, 蒸发表面积为135m2, 每月损失872 Kg; 蒸发损失为前一种情况的1. 52倍。

3. 6 采用压力储罐目前, 广泛采用的是具有加强结构的立式圆柱形拱顶罐, 其承压能力, 大容积罐可提高到10kPa 到20kPa, 小容积罐可提高到30kPa 到40kPa。

3. 7 安装挡板在呼吸阀下端安装挡板, 使油罐内部空间蒸气分层。

当油罐吸入新鲜空气通过挡板时, 该气体被分散在罐顶部四周; 呼出油蒸气时, 首先将上层浓度较小的油蒸气从呼吸阀呼出, 从而减少蒸发损失。

有资料表明, 安装呼吸阀挡板的油罐, 可减少油品蒸发损耗20%～30%。

3. 8 消除油面上的气体空间目前普遍采用的是内浮顶油罐。

这种罐的罐顶浮在油面上, 随油面升降。

这样, 就极大地减小了气体空间体积, 从而降低油品蒸发损耗。

另外, 目前还有一种研究动向, 即寻找一种比重比油小、流动性好、化学性能稳定使用寿命长的物质, 覆盖在油表面上, 使油气同空气隔绝, 消除油品蒸发表面积, 以降低蒸发损耗。

3. 9 修建聚气罐, 收集蒸发的油气聚气罐内装有升降板, 与同种油罐连通, 专门收集所连通各油罐蒸发的油气。

当储油罐呼气时, 被聚气罐吸入, 罐内升降板下降, 储油罐呼出油气进入聚气罐。

储油罐吸气时, 聚气罐又把油气送回储油罐, 聚气罐升降板上升。

修建聚气罐可有效遏止油气呼吸损耗, 但由于聚气罐结构复杂, 操作不稳, 目前尚未推广。

总之, 必须弄清楚油气蒸发损耗的原因, 采取切实可行的措施, 同时加强油料储运经营过程中的科学管理, 油气蒸发损耗就一定能降下来, 油气蒸发带来的危害也会大大减小。