油罐油品蒸发损耗分析

黄光曦;刘明川;李伟;葛玉平

【摘 要】本文分析了储罐油品蒸发损耗的类型及影响因素,利用经验公式对油田油气储运公司的两个油罐的油品呼吸损耗进行了计算分析.根据分析结果,针对油田公司的实际情况,对蒸发损耗的影响因素分别采取改善措施,以降低原油储运过程中的呼吸损耗,提高经济效益,保护环境. 【期刊名称】《内蒙古石油化工》 【年(卷),期】2012(000)019 【总页数】3页(P45-47)

【关键词】蒸发损耗;损耗计算;影响因素;油罐 【作 者】黄光曦;刘明川;李伟;葛玉平

【作者单位】油田公司油气储运公司,昌吉 831100;油田公司油气储运公司,昌吉 831100;油田公司油气储运公司,昌吉 831100;中石油上海销售分公司,上海200000 【正文语种】中 文 【中图分类】TE85

从石油的开采、加工到产品销售,油品储运贯穿整个生产过程。从石油开采到成品油进入消费系统的过程中,损耗量约占原油产量的3%～5%,其中储运过程中的损耗量占总损耗的40%～50%。而油品的蒸发损耗基本上都发生在储运过程中,在此过程中大量油气散失于大气中,不仅会导致油品质量的下降,还会给油气易于聚集的罐

区、泵房、装卸区等操作场所带来潜在的火灾危险,而且散发到大气中油品将造成环境污染,损害人体健康和生态平衡。目前,由于国际原油价格不断的攀升以及石油行业竞争的加剧,控制成本、挖潜增效成为企业的立足之本。因此,有必要去计算分析储运过程中油品的蒸发损耗,然后结合实际情况,采取相应的措施来降低储运过程中的油品蒸发损耗,切实的降低生产成本,提高企业的经济效益,来应对现状。 油田油气储运公司主要承担着油田原油中转、存储、输送以及成品油中转等任务。公司目前拥有原道1657.9km,其输送能力为1700万/年,拥有一级油库4座,二级油库2座,原油储备能力为50万m3。由于原油中所含的轻组分易挥发,在长距离,大直径管输送原油过程中很容易造成原油的蒸发和泄漏,因此管输原油的损耗是一个不争的事实。储罐的呼吸损耗是原油储运过程中的最主要的损耗方式,它不仅浪费资源,又污染环境。

油田油气储运公司共有200多个储罐,大部分是拱顶罐,小部分是浮顶罐,浮顶罐的呼吸损耗远小于拱顶罐。拱顶罐油品的蒸发损耗主要有两种:一是静止储存损耗,油品在油罐中处于静止状态时,油品蒸气充满储罐的汽相空间,由于环境温度或油品温度的变化导致油品蒸气热胀冷缩,造成油品蒸气从储罐中溢出,这种损耗称为“小呼吸”损耗;二是油品收发时的损耗,又称“大呼吸”损耗,它是由于收发油时罐内气体空间的不断变化引起的。

浮顶罐是为了减少油品的呼吸损耗而设计的一种油罐。由于浮顶罐大大减少了可供油品蒸发的自由表面和气体空间体积,而且气体空间的体积不随液位的变化而改变,使得油品的蒸发损耗降低很多。静止储存的时候,促成油品蒸发损耗的主要因素是外界环境中风的作用使油罐周边密封圈空间产生了强制对流,同时油品的温度以及油蒸气浓度的变化也会引起油品的呼吸损耗。 2.1 导致安全隐患

油罐内油品蒸发出来的油蒸气会与空气混合,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,油蒸气含量达到爆炸极限浓度时,容易引发爆炸,在我国已经出现了多起这样的事故。 2.2 污染环境

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。在现代社会人们对环境保护要求很高的情况下,它所引起对大气的污染越来越受到人们的重视。 2.3 能源流失

油品储运过程中的呼吸损耗浪费了宝贵的能源。 3.1 呼吸损耗的计算公式

(1)对于拱顶罐,采用美国石油学会推荐的公式来计算它的大小呼吸损耗。 ①小呼吸损耗:

式中:Ly——固定顶油罐年小呼吸损耗油品量,m3/ a;

Py——油品本体温度下的真实蒸汽压,k,油品本体温度取大气温度加2.8℃; H——气体空间高度,m,罐顶部分的相当高度可按与罐顶部分体积相同的等直径圆柱体的高度计算; D——油罐直径,m;

ΔT——大气温度的平均日温差,℃; Fp——涂漆系数,取1.39;

C——小罐的修正系数,当D≥9.14m时,C= 1,因为D=14.94m,所以C=1; K1——单位换算系数,取3.05; K2——油品系数,原油取0.58。

小呼吸损耗率=小呼吸损耗量/油罐的满罐时所装油品质量 ②大呼吸损耗:

式中:ΔV——固定顶罐的工作损失,m3; Py——油品本体温度下的真实蒸汽压,kPa; V——油罐的周转量,m3;

KT——操作系数,取决于油罐的周转系数N, 当N＜36,时,取KT=1;

K2——油品系数,原油取0.75。

(2)对于浮顶罐,油罐的损耗主要表现为油罐的大小呼吸损耗,计算公式如下: Lw:发油(大呼吸)损耗

式中:Lw——浮顶罐发油损耗量,kg/a; Q——浮顶罐年中转量,103m3/a; ρy——油品密度,取0.8375; C——罐壁粘附系数,取0.01027; Ls:静止储存(小呼吸)损耗。

浮顶罐静止储存损耗量按美国石油学会推荐的公式进行计算: 式中:Ls——浮顶罐静止储存损耗量,kg/a;

Ks——密封系数,PSS50密封取0.2,传统二次密封取0.9; v——油罐所在地的平均风速,取4.6m/s; n——与密封装置类型有关的风速指数, PSS50密封取2.6,传统二次密封取2.2; P＊——蒸气压函数,无量纲,P＊= D——油罐直径,10000m3罐直径为25m; uy——油蒸气摩尔质量,取kg/kmol; Kc——油品系数,原油取0.4; Ef——密封系数,取1;

K1——单位换算系数,采用国际单位制时为1.488/0.447n。 3.2 油品蒸发损耗的计算

由于计算拱顶罐小呼吸损耗的公式适用于较长时间小呼吸损耗的计算,为了方便比较拱顶罐和浮顶罐的蒸发损耗量,以下计算均以年为计算周期,因此需要选择在一年当中稳定使用的油罐来作为计算对象。对于拱顶罐,选择克乌377管线上705站的1#油罐,对于浮顶罐,选择石西站的7#罐作为计算对象。

克乌377管线输送的是哈国原油,年输量是300万t,采用的是旁接油罐流程输送,在705站有两个2000方的拱顶油罐,罐高12.15m,安全液位是10. 5m,直径为14.94m。计算时取罐中气体空间最小(即油位处于安全液位)的时候,这时候油罐的小呼吸损耗最小。对于大气温度的平均日温差ΔT,在调度室查阅2008年1月份到8月份的705站的大气温度,统计每周周六的日温差,计算求得平均日温差ΔT=12.11℃。油品的雷特蒸汽压力PR=360mmHg =47.84kPa,查阅油品原油的真实蒸气压表①可以得出原油的真实蒸气压Py=40kPa。 1#罐的小呼吸损耗: 油罐气体空间的高度: 则小呼吸损耗: 1#罐的大呼吸损耗 由可知 油品的损耗率

1#罐的大呼吸损耗Lw=150×104×0.000232= 348t/a 所以705站1#油罐的年损耗量为363.46t,损耗率为2.42。

对于浮顶罐,石西站的7#,8#罐主要是用来输转陆梁油以及石南4和石南21的原油。查阅公司的2008年夏季输油运行方案可知,三个地方的产量分别为80.9万t,117.1万t,15万t,所以7#罐的年周转量M=(80.9+117.1+15)/2=116.5万t,它

的直径是28.5m。由于石西站在输送陆梁油和石南油的时候,都是先炉后罐,所以罐内的油品温度就是其加热后温度,取为45℃,查表得其油品真实蒸气压为70kPa。 (1)静止储存损耗

由于为传统二次密封,所以Ks=0.9,n=2.2 由此得出损耗率为5.6×10-4 (2)发油损耗 年周转量

(3)总损耗L=Ls+Lw=49.42×103kg/a,损耗率为4.×10-5 所以,石西站7#罐一年的损耗量为49.42t。 3.3 结果分析

由计算结果可知,701站2000方的1#罐在一年时间内的呼吸损耗为363.46t,损耗率为2.42,其中大呼吸损耗量是小呼吸损耗量的22.5倍,可见收发油比较频繁的油罐,大呼吸损耗在总的损耗中占的比重很大。而10000方的7#罐一年内的呼吸损耗为49.42t,损耗率为4.,与1#罐相比则小的多。7#罐的发油损耗(大呼吸损耗)几乎可以忽略不计,而且静止储存损耗率与1#罐相比也小很多。

由于公司原油的输送大部分采用的是旁接油罐输送,而且大部分储罐是拱顶罐,这就大大增加了原油输送过程中的蒸发损耗,由计算结果可知蒸发量是很大的。因此研究分析蒸发损耗的成因,并采取措施进行改善,这对于对节约能源,提高公司经济效益以及保护化境都具有极大的现实意义。

由油品呼吸损耗的计算公式可知,罐内油品温度、油面上气体空间大小、油罐承压能力以及操作水平等是影响油品蒸发损耗量的重要因素,因此降低油品蒸发损耗的措施主要有以下几方面。 4.1 降低油品的温度及变化幅度

由于地区的温差变化很大,而且在夏季的时候温度特别高,油罐的小呼吸损耗很

严重,因此通过降低油品的温度及变化幅度可以有效地减少油品的小呼吸损耗。 储罐中的油品温度的升高,主要原因是罐顶吸收太阳热量所致,因此可以通过在罐顶安装隔热胶来降低油罐内的温度。它在涂膜中添加了特殊组分,可以对太阳辐射和其他的辐射予以反射隔离,以达到隔热降温的效果。隔热胶安装一次可以使用很长时间,从长久来看是比较经济的,而且实验证明它的隔热降温性能远优于现有油罐所刷的银粉。

4.2 减少油品上方的气体空间

由前面的损耗计算可知浮顶罐的呼吸损耗大大低于拱顶罐的损耗,可以把公司里的5000方以上的的拱顶罐改造成浮顶罐,这样就可以极大的降低油品在中转过程中的呼吸损耗(目前701油库即将进行7#、8#拱顶改浮顶的的施工作业)。 4.3 加强油罐的管理并改进操作方式

4.3.1 定期检查油罐的密封状况,检测拱顶罐罐顶是否有孔眼,另外要特别注意检查它的机械呼吸阀,液压安全阀,量油口等附属设备密封情况以及确保浮顶罐的浮盘密封圈良好有效。采用人工量油检尺的罐应尽量在罐内压差最小的清晨和吸气结束后的傍晚进行。

4.3.2 正确选择储罐类型。储存轻组分、易挥发油品(如0#油)时,尽量采用浮顶罐储存,可降低储罐呼吸损耗,同时保证油品质量,减轻对环境的污染。而对于稠油和混油在没有浮顶罐的情况下可利用拱顶罐储存,在满足条件的情况下,应尽量选用大容量储罐储存。

4.3.3 尽量使储罐内的油品保持较高的液位,以减少油罐上方气体空间;尽量减少站内倒罐等输转作业。

4.3.4 选择适当的时间进行收发油作业。由于油罐收发油作业时间长,油罐气体空间的温度受外界的影响在作业过程中会有明显变化,应尽可能选择合适的时间,降低大呼吸损耗。尽可能安排在每日上午温升阶段发油,每日温降阶段进油;尽量缩短发油

与进油时间的间隔,最好发油后立即进油。 4.4 采用密闭输送

在我们公司,由于原油的输送绝大部分是采用了旁接油罐输送技术,而不是比较先进的密闭输送,因此原油在输送过程中的的蒸发损耗量相当的大,可以对密闭输送进行可行性研究,然后进行技术改造,实现原油的密闭输送,从而取消中间站的缓冲罐,消除中间站油罐的蒸发损耗,降低中间站的风险因素。这是我们今后的工作重点。 ①采用美国石油学会的油品损耗计算公式对油田油气储运公司的油罐油品蒸发损耗进行了计算;②罐内油品温度、油面上气体空间大小、油罐承压能力以及操作水平等是影响油品蒸发损耗量的重要因素;③提出了降低油品蒸发损耗的措施。包括降低油品的温度及变化幅度、减少油品上方的气体空间、加强油罐管理以及采用密闭输送等。

【相关文献】

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