油品儲運中的損耗及其計算

楊海宏，原 英

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

眾所周知，石油及其產(chǎn)品是多種碳氫化合物的混合物，其中輕組分具有很強的揮發(fā)性。調(diào)查資料表明，油品蒸發(fā)損耗的累計數(shù)量十分驚人，損耗量占原油產(chǎn)量的3%。全世界每年散失于大氣中的油品約有1億t，幾乎相當于我國一年的原油產(chǎn)量。油品的使用在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著很大的一部分，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，我國油品的消耗也將逐步增大。油品消耗量的增大迫使我們提出了節(jié)約能源及減少能源消耗的措施。

1 油品的損耗方式

油品的損耗主要有蒸發(fā)損耗和殘漏損耗兩種，蒸發(fā)損耗指油品在氣密性良好的容器內(nèi)按規(guī)定的操作規(guī)程進行裝卸、存儲、輸轉(zhuǎn)等作業(yè)時，由于石油產(chǎn)品表面氣化而造成數(shù)量減少的現(xiàn)象。蒸發(fā)損耗是造成油品正常損耗的主要原因。殘漏損耗是指在保管、運輸、銷售中由于車、船等容器內(nèi)壁黏附，容器內(nèi)少量余油不能卸盡和難免的微量滲漏而造成數(shù)量上的損失。

1.1 蒸發(fā)損耗

包括自然通風損耗和大、小呼吸損耗。油品的蒸發(fā)損耗不僅造成油品數(shù)量的損失，也導致油品質(zhì)量的下降。當原油蒸發(fā)損耗1%時，相對密度約增加0.002。當汽油蒸發(fā)損耗1%時，蒸餾曲線10%餾出溫度約上升2.78℃，辛烷值降低一個單位，使汽油發(fā)動機工作性能變壞，加速汽油氧化，增加汽油膠質(zhì)，汽油耗量加大，對環(huán)境造成污染。

1.1.1 靜止儲存損耗

是指單個油罐在不進行收發(fā)作業(yè)時，因油罐“小呼吸”而發(fā)生的油品損失。儲存油罐白天受熱，罐內(nèi)溫度升高，油料蒸發(fā)速度加快，油蒸氣壓力也隨之增高，當氣體壓力增加到油罐呼吸閥極限時就要放出氣體。夜間氣溫下降，油和油蒸氣體積收縮，罐內(nèi)又要吸進空氣。這種排出石油蒸氣和吸入空氣的過程叫“小呼吸”損失。這種“小呼吸”損耗在各種類型的儲罐中都會發(fā)生。在蒸發(fā)損耗中，“小呼吸”損失約占10%。1座10000m3地上拱頂罐儲存汽油，“小呼吸”損失可達117t·a-1，損失率為1.7%。

由于罐頂有孔眼不嚴密或在兩個孔眼間存在著高差，由于混合氣密度比空氣密度大，致使罐內(nèi)混合氣從低處排入大氣，外界空氣從高處孔眼流入罐內(nèi)。這種由于孔眼位差和氣體密度的不同，引起氣體自然對流所造成的損失叫自然通風損失。

1.1.2 輸轉(zhuǎn)操作損耗

是指油品從某一油罐輸往另一油罐時，因油罐“大呼吸”而產(chǎn)生的損失。當向油罐注入油料時，由于罐內(nèi)液體體積增加，罐內(nèi)氣體壓力增加，當壓力增至呼吸閥壓力極限時，呼吸閥自動開啟排氣。當從油罐輸出油料時，罐內(nèi)液體體積減少，罐內(nèi)氣體壓力降低，當壓力降至呼吸閥負壓極限時，吸進空氣。這種由于輸轉(zhuǎn)油料致使油罐排除油蒸氣和吸入空氣所導致的損失叫“大呼吸”損失。

對于浮頂罐，當浮頂因抽液下降、罐壁暴露，則濕潤的罐壁上所粘附的液體蒸發(fā)也會導致?lián)p耗。

1.1.3 其他損耗

除了靜止儲存損耗和輸轉(zhuǎn)操作損耗以外，儲罐開口及儲罐附件不嚴密或破損等，都會導致蒸發(fā)損耗，如罐頂板腐蝕穿孔、消防泡沫玻璃破碎、量油孔透光孔漏氣等。

1.2 殘漏損耗

是指當油品從油罐裝入鐵路罐車、油船、汽車罐車等運輸容器內(nèi)或?qū)⒂推窂倪\輸容器內(nèi)卸入油罐時，因油品粘附罐壁而產(chǎn)生的損失?；蛘咴谟推穬\過程中，生產(chǎn)操作失誤所造成的跑油、冒油、混油, 以及清罐、油罐切水作業(yè)中油品的損耗和某些設備由于維修不善造成的滴漏損耗。

2 油品損耗的因素

2.1 油品性質(zhì)

油品的餾分組成愈輕，沸點愈低，飽和蒸氣壓愈大，蒸發(fā)愈嚴重。蒸發(fā)損失愈大，對油料質(zhì)量影響愈嚴重。因此在儲存中溶劑汽油、航空汽油、車用汽油和原油容易造成蒸發(fā)損失，煤油、柴油的蒸發(fā)損失稍小，渣油、潤滑油的蒸發(fā)損失比較小。

2.2 儲存溫度

不同油品的儲存溫度是依據(jù)各自儲存、輸轉(zhuǎn)等操作情況及自身性質(zhì)來確定的。提高儲存溫度,可以降低油品黏度,減少輸送功率。但油品儲存溫度愈高，油料蒸發(fā)愈嚴重，因此夏季油品的蒸發(fā)損耗最嚴重。溫度越高，蒸發(fā)及對流傳質(zhì)越快，排放氣的含量也越高。在我國南方某地區(qū)一個容積為10000m3的地上拱頂罐，在夏季儲存汽油時，每天汽油的蒸發(fā)損失可達0.5~1t。

2.3 儲存氣體空間

儲罐越大或者儲罐內(nèi)氣體空間越大，蒸發(fā)損失越大。油罐裝滿時，氣體空間容積小，“小呼吸”損耗減少。在相同溫度和密封條件下儲存同一種汽油，裝油量為油罐容積20%時的蒸發(fā)損失大約是裝油量為95%時的8倍。

2.4 其他因素

油罐的密封程度對油品蒸發(fā)損耗也有不同影響。1座5000m3拱頂罐，因孔蓋不嚴密引起自然通風，一個月內(nèi)可損失汽油53t。對于浮頂（或內(nèi)浮頂）罐采用不同的密封裝置，其降低蒸發(fā)損耗的效果也是明顯不同的。

油品輸轉(zhuǎn)過程中的設備損壞或故障會引起損耗。由于設計、施工質(zhì)量不良，設備失靈、破裂破損、管道設備腐蝕等因素均會造成不同程度的損耗。

人為因素引起油品損耗。工作人員擅離工作崗位或精力不集中、業(yè)務不熟、不認真執(zhí)行操作規(guī)程、維修作業(yè)組織和方法不當?shù)纫矔鹩推窊p耗。

3 油品損耗的計算

3.1 常壓儲罐大呼吸蒸發(fā)損耗計算公式

公式（1）適用于呼吸閥定壓為-490~1960Pa的常壓儲罐。

式中：F為常壓儲罐大呼吸蒸發(fā)損耗量，m3·a-1；P為散裝溫度下液體的蒸氣壓，Pa；VL為 年周轉(zhuǎn)量，m3·a-1；KT為周轉(zhuǎn)系數(shù)；年周轉(zhuǎn)次數(shù)=輸轉(zhuǎn)總量/儲罐容量（年周轉(zhuǎn)次數(shù)=36時，k=1.0）；Ke為系數(shù)，汽油儲罐Ke =1，原油儲罐Ke=0.75。

3.2 低壓儲罐大呼吸蒸發(fā)損耗計算公式

公式（2）適用于呼吸閥定壓為1960~19600Pa的低壓儲罐。

式中：FV為低壓儲罐大呼吸蒸發(fā)損耗量，m3；Pv為液體表面溫度蒸氣壓，Pa；Pa為標準大氣壓，101325Pa；P1為真空閥開啟時的表壓，Pa；P2為壓力閥開啟時的表壓，Pa；VL為液體進罐量，m3。

公式（2）中，VL一般指一次進油量，因此計算出的FV為低壓儲罐進油一次大呼吸損耗量。

3.3 浮頂罐大呼吸蒸汽損耗的計算公式

式中：LW為浮頂罐大呼吸蒸發(fā)損耗，kg·a-1；Q為平均發(fā)油量，m3·a-1；C為罐壁粘附系數(shù)，m3·1000m-2（見表 1）；WL為儲存液體平均密度，t·m-3；D 為儲罐直徑，m。

對于內(nèi)浮頂油罐的大呼吸蒸發(fā)損耗計算及小呼吸蒸發(fā)損耗計算，內(nèi)外浮頂罐蒸發(fā)損耗的差別很小且無適用于內(nèi)浮頂?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)，故內(nèi)浮頂?shù)拇蠛粑鼡p耗計算沿用外浮頂?shù)挠嬎愎健?/p>

表 1 罐壁粘附系數(shù) C / m3·（1000m2）-1

3.4 常壓儲罐、低壓儲罐小呼吸蒸發(fā)損耗的計算公式

式中：Ly為儲罐年蒸發(fā)損耗量，m3·a-1；K為系數(shù)，汽油K=24,原油K=14；P為液體的蒸氣壓，Pa；D為儲罐直徑，m；H為儲罐留空高度，m；T為每日大氣溫度最高與最低年平均差值，℃；Fp為涂料系數(shù)，鋁漆1.39,白漆1.02；C為小直徑儲罐的修正系數(shù)，見圖1。

圖 1 小直徑儲罐的修正系數(shù)（1m=3.28ft）

4 降低損耗的措施

降低油品的損耗，不僅可以大大降低儲運系統(tǒng)中油品數(shù)量的損失，而且可保證油品質(zhì)量，減少油蒸氣對環(huán)境的污染。我國各煉廠及罐區(qū)對此非常重視，采取了不少有效措施，且取得了一定的效果。

4.1 控制油品儲存溫度

控制油品合理的儲存溫度，在罐頂安裝環(huán)形冷卻噴淋水管，當溫度達到一定的時候，對罐頂不斷進行均勻的噴淋水。冷卻水由罐頂經(jīng)罐壁流下，帶走鋼罐所吸入的太陽輻射熱，以降低油罐氣體空間溫度，達到冷卻油罐的目的。噴淋水冷卻的優(yōu)點是操作簡便，缺點是耗水量大，而且容易造成油罐防腐層的破壞。

4.2 使用先進的儲罐涂料

儲罐的涂料選用能反射光線及反射陽光，性能穩(wěn)定的涂料，白漆最好，銀漆次之。

4.3 正確選擇油品儲存的儲罐類型

不同的儲存介質(zhì)對儲罐有不同的選用要求。如儲存原油、汽油等易揮發(fā)性油品的時候，選擇浮頂罐和內(nèi)浮頂罐比拱頂罐儲存要有效，浮頂罐的浮盤與油面接觸，消除了氣體空間，大大降低了大小呼吸損耗，減少了對環(huán)境的污染。如柴油、煤油等不易于揮發(fā)的油品，則選擇拱頂罐比較經(jīng)濟。

4.4 改良現(xiàn)有工藝

目前大部分儲罐的設計都是罐頂安裝呼吸閥，根據(jù)罐內(nèi)壓力大小自動開啟呼吸閥，以達到平衡罐內(nèi)壓力的作用。設計增加儲罐與儲罐之間氣相連通線，在收發(fā)油的作業(yè)中，當一個儲罐收油排氣時被發(fā)油罐吸收，儲罐和儲罐之間形成一個密閉的氣相系統(tǒng)。對于煉廠儲罐來說可以盡量減少中間儲罐，減少中間周轉(zhuǎn)次數(shù)達到減少損耗的目的。輸送油品采用管道密閉輸送工藝，采用管道調(diào)合和縮短調(diào)和時間也可達到減少損耗的目的。

4.5 增設油氣回收設施

對于裝船、裝車、裝桶及加油等生產(chǎn)過程, 應該采用密閉裝卸技術(shù), 設置氣相線與發(fā)油罐連通, 避免油氣大量揮發(fā)至大氣中，造成大氣污染。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的油氣連接到油氣回收裝置, 將排逸的油氣通過油氣回收設施進行回收，可以達到環(huán)保增效的作用。

4.6 加強儲罐的管理

對儲罐區(qū)生產(chǎn)過程精細管理的提升也可大幅度降低油品的損耗。如對儲罐設備定期檢修，保證儲罐的嚴密性；合理利用儲罐，達到最佳周轉(zhuǎn)率；在允許的情況下，收發(fā)油操作盡量安排在低氣溫或者降溫的時間段操作，避開高溫時段操作；提高操作人員的技術(shù)水平及思想意識；合理安排油罐的切水作業(yè)或者安裝高靈敏度的自動切水器都可達到降低損耗的目的。

5 結(jié)語

油品損耗可以直接反映企業(yè)生產(chǎn)過程中安全、質(zhì)量和環(huán)保的意識。目前世界能源形勢緊張，生態(tài)環(huán)境破環(huán)嚴重，降低油品損耗的工作不僅要考慮經(jīng)濟效益，還要考慮社會效益，是一個長期而艱巨的工作。隨著油品儲運技術(shù)的發(fā)展，各種新工藝、新設備、新的管理模式不斷被創(chuàng)新出來，我們只有在認識掌握油品損耗規(guī)律的情況下，合理運用新的工藝、設備才能將油品的損耗降至最低，從而給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益。

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