引言:石油是重要的化工原料与能源,在现代工业中占有举足轻重的地位。石油的储存运输是石化生产过程中的重要环节,储罐是最常用的石油储存设施。但在储存过程中,油品的轻质组分会不断蒸发,造成损失。蒸发的油气还会引发安全事故、污染环境,影响油品质量,后果极其严重。因此,降低油气蒸发损耗对石油企业具有重要的现实意义。
1油气蒸发损耗的成因与影响因素
引起油气蒸发损耗的因素主要包括以下几个方面:
(1)油品温度变化。油品储存温度升高时,油气体积膨胀,油气饱和蒸汽压增大,大量的轻烃类蒸发进入气相。储罐油温每升高4℃,油品的蒸发损耗就会增加一倍[1]。
(2)储罐顶部空间体积过大。储罐装油量越少,上部气体空间越大,油蒸气扩散蒸发的空间就越大,蒸发损失也就越严重。储油量为满容的20%时,蒸发损失是95%储量时的8倍。
(3)储罐密封性能差。储罐顶部及附件若密封不严,就会造成"大小呼吸"损耗。据测算,一个5000立方米的储罐,因密封不严造成的损耗,汽油每月高达53吨。
(4)储油罐的结构形式。固定顶罐、外浮顶罐、内浮顶罐的蒸发损耗依次递减。同等容积的内浮顶罐蒸发损耗只相当于固定顶罐的20%左右。
(5)大气压力与风速。大气压力降低,空气进入储罐内体积膨胀;风速加大,加速了油气的扩散,两者都会加剧蒸发损失。
(6)油品种类及组分。汽油等轻质油品比重质油品蒸发严重。轻质组分含量高的油品,饱和蒸气压大,更易蒸发损失[2]。
2油气蒸发损耗造成的危害
2.1安全隐患
蒸发的油气在储罐上部空间与空气混合,极易形成爆炸性混合气体。遇明火、高热等点火源,就会发生爆炸着火事故,后果不堪设想。我国曾经发生多起因油气蒸发引发的储罐爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失。轻质油品蒸发尤为严重,汽油储罐更是重点防范对象。
2.2环境污染
蒸发的油气本身就是一种挥发性有机污染物,而其在空气中经光化学反应,会生成臭氧、PAN等二次污染物,形成光化学烟雾,危害人体健康。石油化工区上空常年笼罩着烃类气体,空气质量堪忧。全球每年约有1亿吨油气散失于大气中,对环境造成的压力不可小觑。
2.3能源浪费
蒸发损耗中损失的都是石油中最宝贵的轻质组分,且多为清洁燃料的原料,其经济价值远高于原油。1亿吨的年蒸发量,相当于我国一年的石油产量,造成的能源浪费和经济损失是巨大的。
3降低油气蒸发损耗的对策措施
3.1加强设备与工艺管理,确保储罐密封性能
储罐作为储存油品的主要设施,其严密性直接影响着油气蒸发量的大小。因此,要定期对储罐进行全面检查,重点检查罐体是否有锈蚀、变形、破损等问题,及时修复处理,尤其要做好焊缝等容易出问题的部位的防腐保护。对于浮盘密封、呼吸阀、安全阀等重要附件,要按照规范要求定期进行检修和校验,确保其灵敏可靠,一旦发现问题要立即处理,避免出现跑、冒、滴、漏等现象。在实际操作中,要严格遵守工艺规程,控制进出罐的速度,尽量减少罐内油气的大呼吸次数。装卸油品时,采用气相平衡法可以显著降低损耗,使装卸损耗减少70%以上。
例如,某石化企业通过加强储罐检查与维护,定期对储罐进行全面检查,对破损锈蚀的罐体进行修补,更换老化的浮盘密封等附件,使罐体密封性能大为提高。在工艺操作上,装卸油品严格控制流速,避免大流速对罐内油面剧烈扰动引起大量蒸发,并采取气相平衡等先进工艺,最终使油品蒸发损耗降低了65%以上。
3.2选用反射率高的储罐涂料,减少温度变化
油品蒸发受温度影响很大,温度升高会导致油面蒸发加剧。储罐罐体受太阳辐射的影响较大,如果罐体温度升高,会带动储罐内油品温度上升,加速蒸发。因此,在储罐外表面涂刷反射率高的浅色涂料,可以反射太阳辐射,降低罐体吸热,从而控制罐内温度。研究表明,采用银灰色涂料的储罐,其蒸发损耗比黑色涂料的储罐要低30%以上。除了涂料的选择,还应合理布置罐区,避免罐体长期暴晒,可在罐区周围多植高大乔木,利用树荫遮挡阳光直射,并定期检查罐体涂层,发现脱落、锈蚀要及时修补,保持良好的反射性能。
以某化工厂为例,通过在汽油储罐表面刷涂浅灰色耐高温反射涂料,并在罐区四周种植法桐等高大乔木,夏季罐区温度比未处理时降低了8~10℃,减少了蒸发损耗30%左右。在此基础上加强罐体保养,定期补刷涂层,蒸发损耗进一步降低。
3.3采用储罐淋水或隔热措施,降低罐内温度
在高温季节,可以采用在储罐表面喷淋水雾的冷却方式,利用水蒸发带走热量,降低罐体温度。淋水时要注意均匀喷淋,保持连续,间歇喷淋反而会因罐温忽高忽低而加大蒸发损耗。如果条件允许,可在罐体表面设置隔热层,如使用岩棉、矿渣棉等材料,可隔绝大部分太阳辐射的热量,使得罐温降低10℃以上,蒸发损耗大为减少。有研究对比了同样容积的地上罐和半地下罐,发现半地下罐由于土壤的隔热效应,其蒸发损耗比地上罐降低50%以上。对于大型的常压罐,采用内浮顶结构也能显著降低蒸发损失。内浮顶罐利用浮顶随油面升降,使油品表面与罐顶空间隔绝,抑制了油品蒸发。
如某石油储运公司,针对常压罐蒸发损耗大的问题,在夏季高温时对储罐采取喷淋降温,淋水强度控制在0.2~0.3升/秒·平方米,连续均匀喷淋,使罐温稳定在35℃以下,同时在罐区建设遮阳棚,阻隔太阳直射,经过一个夏季的运行,油品蒸发量比之前降低了近50%。针对新建的大型汽油罐,该公司采用内浮顶结构,浮顶与罐壁间隙配浮筒密封,浮盘下方还设置了镂空隔板,既减小了蒸发空间,又控制了罐内油气的混合,避免出现油气浓度过高而引发爆炸的风险,取得了良好的效果。
结语:
石油储罐油气蒸发损耗不容忽视,其造成的能源浪费、环境污染和安全隐患危害巨大。各石油企业应高度重视油品蒸发损耗问题,采取切实有效的综合治理措施。通过改善储罐设施工艺,提高操作管理水平,优化罐容罐型,改善储存环境条件等多方面措施,最大限度地降低油气蒸发损耗,实现安全、环保、高效运营,为企业创造更大的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]姜涛.关于加油站油气蒸发及其优化对策分析[J].当代化工研究,2016,(10):5-6.
[2]张陶然.创新视域下的油气储运问题策略探究[J].化工管理,2015,(33):22.