1油品蒸發(fā)的危害
油品在儲運(yùn)過程中,蒸發(fā)損耗量大約是原油加工量的0.2%~0.34%。輕組分的揮發(fā)既降低了油品質(zhì)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(fā)損耗是節(jié)能與環(huán)保的一個重要課題。
2油品蒸發(fā)過程與特點(diǎn)
2.1小呼吸損耗及其特點(diǎn)
油品靜止儲存在油罐中,因晝夜氣溫變化而造成的蒸發(fā)損耗稱之為小呼吸損耗。油罐小呼吸損耗具有如下特點(diǎn)。
(1) 油罐內(nèi)溫度的變化規(guī)律
油罐內(nèi)氣體空間晝夜溫度變化很大。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。據(jù)實(shí)測,氣體空間的溫度在徑向是均勻一致的,而在縱向則不一致。白天上部高于下部,其差值可達(dá)20~30℃;晚上,上下溫差為5~10℃。油品表面層(約0.5m范圍內(nèi))受上部氣體空間影響,溫度變化較大,白天油品表面層溫度比油品內(nèi)部溫度高,晚上則相反。油品表面層和內(nèi)部的溫度差一般不超過5℃。表面層晝夜溫度的變化值為其上部的氣體空間晝夜溫度變化值的20%~40%。油品內(nèi)部的溫度基本上是均勻一致的,它在一天之內(nèi)的變化一般只有1~3℃。大氣溫度和油罐內(nèi)氣體空間的溫度均按正弦曲線變化,它們同時達(dá)到最大值和最小值。從日出到正午這段時間內(nèi)升溫最快,傍晚前降溫最快。白天,油罐氣體空間溫度顯著高于大氣溫度。
(2) 氣體空間中油品蒸氣濃度的分布規(guī)律
氣體空間中油品蒸氣濃度的徑向分布基本均勻,縱向則自上而下地增大。在油面上0.7~1m的范圍內(nèi),濃度顯著增大,且愈接近油面,濃度愈接近飽和值,這個大濃度層稱為擴(kuò)散層。在此大濃度層以上的整個氣體空間,油品蒸氣濃度較小,分布也比較均勻。罐內(nèi)油品蒸氣的濃度晝夜之間也發(fā)生變化,白天溫度高則濃度大,晚上溫度低則濃度小。
2.2大呼吸損耗及其特點(diǎn)
油罐收發(fā)油時,因罐內(nèi)液面的升降而造成的蒸發(fā)損耗稱之為大呼吸損耗。當(dāng)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(dāng)油罐發(fā)油時,液面不斷下降,空氣進(jìn)入油罐內(nèi),使氣體空間中油品蒸氣的濃度下降,這又將促使液面進(jìn)一步蒸發(fā)。在發(fā)油停止后,隨著蒸發(fā)的進(jìn)行,油罐內(nèi)壓力又將回升,不久又將出現(xiàn)向外呼吸現(xiàn)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(fā)作業(yè)的特點(diǎn)是:收發(fā)量每次都比較大,作業(yè)時間長。收發(fā)油時液面平穩(wěn)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(yùn)蒸發(fā)損耗的措施
3.1優(yōu)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,不要分散在許多油罐中,這樣可減少氣體空間的總體積。在溫度發(fā)生變化時就可以降低小呼吸損耗。
油罐的量油取樣作業(yè)應(yīng)盡可能在清晨或傍晚進(jìn)行。因?yàn)檫@時沒有溫度的急劇升降,且油罐內(nèi)外的溫度和壓力較接近,打開量油孔不會有嚴(yán)重的呼吸現(xiàn)象。目前,我公司儲運(yùn)罐區(qū)油罐計量都采用自動化儀表計量,出廠計量采用先進(jìn)流量計計量為準(zhǔn),很大程度減少了油氣蒸發(fā)損耗及檢尺采樣產(chǎn)生的靜電安全隱患。
油罐的收發(fā)油作業(yè)時間長,油罐內(nèi)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(fā)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(nèi)氣體不斷膨脹,液面蒸發(fā)加快,另一方面液面不斷上升。這樣油罐內(nèi)逸出的氣體體積將顯著大于同時間的進(jìn)油體積,加大了蒸發(fā)損耗。如果在降溫時收油,油罐內(nèi)氣體收縮,蒸氣分子凝結(jié)加快,這樣液面上升時從油罐內(nèi)排出的氣體體積將小于進(jìn)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。
在條件允許的情況下,爭取在發(fā)油不久后就收油,且盡可能加大泵流量,一方面油罐內(nèi)上部為新鮮空氣,另一方面油品來不及大量蒸發(fā),使排出油罐外的混合氣體中油品蒸氣的濃度較低,大呼吸損耗就較小。收油時應(yīng)盡量一次連續(xù)收完,不要間斷地分幾次收油。否則,會因油品的不斷蒸發(fā)而使大呼吸損耗增加。
發(fā)油時盡可能慢一些,讓液面蒸發(fā)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(fā)油終了后出現(xiàn)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(nèi)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(fā)出來的油品分子,不僅以擴(kuò)散方式向上運(yùn)動,而且還由于上下溫差形成自然對流。白天車內(nèi)氣溫高于油溫,液面上的蒸氣大濃度層受油溫的影響,它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(yùn)動,車內(nèi)氣體空間中的蒸氣濃度增大。隨著對流運(yùn)動的進(jìn)行,大濃度層中的許多油品分子進(jìn)入上部氣體空間,液面的蒸發(fā)現(xiàn)象將更劇烈地進(jìn)行。因此,晚上裝車的損耗反而比白天裝車損耗大。
3.2發(fā)展浮頂和內(nèi)浮頂油罐,改進(jìn)密封裝置
油罐的罐頂漂浮在油罐內(nèi)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(fā)表面不存在了,油品無法蒸發(fā)。故利用浮頂基本上消除了蒸發(fā)損耗。只有浮頂?shù)墓藜礊楦№敼?,它用于原油及高揮發(fā)性油品的儲存。在普通立式固定頂油罐內(nèi)增加一個浮頂后即為內(nèi)浮頂油罐。它兼有固定頂和浮頂油罐的優(yōu)點(diǎn),既能降低蒸發(fā)損耗,又可防止雨雪沙塵等侵人,適用于質(zhì)量要求嚴(yán)格的揮發(fā)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(shè)浮頂而改建成內(nèi)浮頂油罐。
近年來國內(nèi)新建的原油和輕質(zhì)油罐全部為浮頂或內(nèi)浮頂油罐,若干石油化工企業(yè)將原來儲存輕油的固定頂油罐也改造為內(nèi)浮頂油罐。內(nèi)浮頂罐和拱頂罐蒸發(fā)損失標(biāo)定對比見表
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