一種新的計算浮頂油罐蒸發(fā)損耗方法*

劉德俊，谷 俐，李 睿，李志武

（1.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001；2.中國石油天然氣管道工程有限公司工藝室，河北廊坊065000；3.中石油遼寧撫順銷售分公司，遼寧撫順113001）

一種新的計算浮頂油罐蒸發(fā)損耗方法*

劉德俊1，谷 俐2，李 睿3，李志武1

（1.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001；2.中國石油天然氣管道工程有限公司工藝室，河北廊坊065000；3.中石油遼寧撫順銷售分公司，遼寧撫順113001）

針對浮頂油罐的油品蒸發(fā)損耗計算問題，提出了一種新的計算方法，通過實例計算分析，與傳統(tǒng)的計算方法相比較，新的計算方法更科學(xué)，為油庫的設(shè)計與管理提供理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出了新的降耗方案，得到相應(yīng)的結(jié)論。

油罐；靜止儲存損耗；粘附損耗；回逆損耗；計算

在油品的儲運過程中，由于其自身的自然揮發(fā)性而造成的各種損耗是十分嚴(yán)重的，蒸發(fā)損耗是一種選擇性很強的損耗形式，損耗的物質(zhì)主要是油品中較輕的組分，蒸發(fā)損耗不僅造成油品數(shù)量的損失，還引起油品質(zhì)量的下降[1]，對于固定頂油罐的大、小呼吸損耗已經(jīng)研究很多；但對于浮頂油罐的蒸發(fā)損耗機理已經(jīng)很清楚了，損耗量計算方法也很多，但計算方法還存在不足的方面；通過研究和分析造成這種損耗各具體細節(jié)的全過程，找出一些行之有效的減少方法并有針對地采用一定的措施，最大限度地減少或限制這種損耗。下面通過對浮頂油罐呼吸損耗的究，對其影響的各種因素進行詳細地分析。為降低油品損耗提供理論依據(jù)。

1 浮頂油罐的靜止損耗機理及計算

油品儲存損耗與溫度、壓力、液體種類、自由表面和油氣濃度有關(guān)，因為浮頂油罐能夠消滅自由表面，所以浮頂油罐能夠減少靜止儲存損耗（小呼吸損耗）。但由于浮頂油罐受外界環(huán)境中風(fēng)的作用使油罐周邊密封圈空間產(chǎn)生強制對流，因此，研究浮頂油罐靜止儲存損耗必須從分析風(fēng)力的影響入手。當(dāng)氣流從浮頂罐頂部掠過時，由于繞流，在油罐內(nèi)壁側(cè)周邊形成不均勻的壓力分布。油罐迎風(fēng)面（上風(fēng)）罐壁內(nèi)側(cè)周邊將成為地獄大氣壓的負壓去，而油罐被風(fēng)面（下風(fēng)）罐壁內(nèi)側(cè)將成為高于大氣壓的正壓區(qū)。試驗證明兩點的壓差與風(fēng)速有關(guān)[2]。即

式中：P1—有風(fēng)情況下油罐內(nèi)邊圈最大壓力，Pa；

Pw—有風(fēng)情況下油罐內(nèi)邊圈最小壓力，Pa；

ρ空—空氣密度，kg/m3；

v—風(fēng)速，m/s。

通過一些假設(shè)，最終推導(dǎo)出計算公式：

ζ—密封裝置嚴(yán)密程度的阻力系數(shù)；

△τ—時間，s；

Py—油品平均溫度下的蒸汽壓力，kPa；

μy—油氣摩爾質(zhì)量，kg/kmol；

D—油罐直徑，m；

Pa—油罐所在地區(qū)大氣壓，kPa。

在（2）式中，考慮到推導(dǎo)過程中的假設(shè)條件的局限性，美國石油協(xié)會對其進行了修正和補充，并與1980年利用下式計算外浮頂油罐靜止儲存損耗：

式中：La—外浮頂油罐靜止儲存損耗量，kg/a；

Ks—密封系數(shù)；

n—與密封有關(guān)的風(fēng)速指數(shù)；

Kc—油品系數(shù)，汽油Kc=1，原油Kc=0.4；

Ef—二次密封系數(shù)，石油及其產(chǎn)品Ef=1；

2 發(fā)油損耗

浮頂油罐發(fā)油時，隨著液面下降，一部分粘附在罐壁上的油品暴露在大氣中，并很快氣化，由此造成粘壁損耗。其計算如式（4）：

式中：Lw—浮頂罐發(fā)油損耗，kg/a；

Q—年周轉(zhuǎn)量，10 m3/a；

C—油罐壁的粘附系數(shù)，m3/1 000 m2；

ρy—油品密度，kg/m3。

3 回逆損耗

浮頂油罐在發(fā)油時，由于浮頂油罐浮頂立柱存在，當(dāng)浮頂立柱落于罐底時，通風(fēng)閥自動開啟，使罐底與浮頂?shù)目臻g與大氣相通，在低液面與浮頂之間形成高度1.2～1.8 m的空氣夾層；如果再進油時，通風(fēng)閥自動開啟，排出這部分氣體，造成回逆損耗。其計算公式如試（5）：

式中：△Mhy—一次發(fā)油產(chǎn)生的回逆損耗，kg；

V—收油時排放油氣體積，m3；

T—進油時的平均溫度，K；

Pz—通風(fēng)閥負壓閥盤控制壓力，kPa；

Pay—通風(fēng)閥正壓閥盤控制壓力，kPa；

R—通用氣體常數(shù)，R=8.314 kJ/（kmol·K）。

4 算例

某地區(qū)50 000 m3原油外浮頂油罐，直徑60 m，采用帶風(fēng)雨擋的氣托彈性填料一次密封，當(dāng)?shù)仄骄L(fēng)速為3.8 m/s，年平均大氣壓為99.59 kPa，原油雷特蒸汽壓PR=48 kPa，密度為890 kg/m3，儲存溫度為30℃，Py30=46.5 kPa，KS=0.9，n=2.2，通氣閥控制壓力為1.96 kPa和-245.15 Pa，μy=50 kg/kmol，計算年周轉(zhuǎn)20次時的損耗。

5 結(jié)論

通過上面的分析及計算可知，浮頂油罐的損耗由靜止儲存損耗、粘壁損耗和回逆損耗三部分組成，但在計算浮頂油罐損耗時都忽略了回逆損耗，通過算例可知回逆損耗占總損耗的30%以上，忽略了回逆損耗是必在油庫設(shè)計與管理中存在很大的漏洞，因此，在油庫設(shè)計和日常的管理中應(yīng)注意以下幾方面問題：

（1）油庫罐區(qū)盡可能選擇較低的地方布置油罐，這樣盡可能減小風(fēng)速對浮頂油罐損耗的影響；

（2）油罐內(nèi)壁應(yīng)進行光滑以減少罐壁粗糙度降低損耗；

（3）采用密封裝置與罐壁的壓緊程度更好的密封；

（4）合理調(diào)度油品，改進油罐的收發(fā)操作，在條件允許時盡可能減少油罐中油品的周轉(zhuǎn)次數(shù)和發(fā)送油品高度在1.8 m以上來減少回逆損耗；

（5）嚴(yán)格控制罐內(nèi)原油的加熱溫度，以降低油品蒸氣壓，減少油量的損耗[3]。

（6）采用分子膜覆蓋材料及配套技術(shù)降低損耗[4]。

[1]馬曉宇，費逸偉，佟麗萍.油品蒸發(fā)損耗控制的研究進展[J].油氣儲運，2009，28（5）：1-4.

[2]郭光臣，董文蘭，張志廉.油庫設(shè)計與管理[M].東營：石油大學(xué)出版社，1994.

[3]張燈貴，王英波，鮑時付，等.原油庫的油品損耗及其控制[J].油氣儲運，2005，24（3）：46-50.

[4]譚力文，敬加強，陳其.油罐區(qū)降低油品蒸發(fā)損耗工藝研究[J].油氣儲運，2008，27（4）：29-31.

A New Calculation Method for Vapour Loss of Floating Roof Tank

LIU De-jun1，GU Li2，LIRui3，LIZhi-wu1

（1.Liaoning ShihuaUniversity，Liaoning Fushun113001，China；2.ChinaPetroleumPipeline Engineering Corporation，Hebei Langfang 065000，China；3.PetroChinaLiaoning FushunMarketing Company，Liaoning Fushun113001，China）

Aiming at evaporation loss calculation of floating roof tank，a new calculation method was put forward. Through an example calculation and comparison with traditional methods，it was proved that the new calculation method is more scientific，which can provide a theoretical basis for design and management of oil depots.On this basis，new methods of reducing loss was putforward，andthe corresponding conclusionwas gained.

Oil tank；Standing loss；Adhesionloss；Inverse loss；Calculation

TQ050.2

A

1671-0460（2010）04-0431-03

2010-02-28

劉德?。?967-），男，副教授，2005年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)石油儲運專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)在遼寧石油化工大學(xué)儲運系從事科研教學(xué)工作。E-mail：ldj8448@163.com。