油氣儲運過程中靜電的產(chǎn)生與預(yù)防措施

劉浩楠(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司油田氣化工科技公司，陜西 延安 717100)

0 引言

儲運危險化學(xué)品時，靜電會在很大程度上影響儲運的安全性。在集輸和儲運油氣時，難免會出現(xiàn)流動、沉降或者是攪拌等現(xiàn)象，導(dǎo)致油氣之間出現(xiàn)摩擦和接觸的相對運動，引發(fā)靜電。如果油氣罐中裝載的油氣產(chǎn)生了靜電，那么密閉的油罐中很可能會出現(xiàn)細(xì)小火花，導(dǎo)致油罐爆炸，所以在油氣儲運過程中，做好靜電預(yù)防工作非常重要。

1 油氣儲運過程中靜電的產(chǎn)生分析

1.1 靜電產(chǎn)生原理

物質(zhì)中含有很多的分子，分子中又含有原子，原子中還含有電子和質(zhì)子。一般來說，在原子中質(zhì)子與電子數(shù)量一致的情況下，正負(fù)電荷處于平衡狀態(tài)，此時原子不帶電。因為原子核的中心是電子，所以如果由于外力影響使得電子運行偏離軌道的話，此時形成了物質(zhì)B，因為物質(zhì)A中帶負(fù)電的電子數(shù)量減少，這時整體呈現(xiàn)為正電荷，也就是陽離子，而物質(zhì)B中的電子數(shù)量增加成為陰離子，這時電子分布將不再平衡，進(jìn)而會產(chǎn)生靜電(如圖1所示)。

圖1 靜電原理示意圖

靜電在符合某些情況時可能會引發(fā)安全事故，因此具有一定的危害性，比如當(dāng)靜電電壓充足、靜電聚集區(qū)內(nèi)含有混合氣、存在靜電來源等，所以需要采取科學(xué)合理的預(yù)防以及控制措施，在根源上避免儲運過程中出現(xiàn)安全事故[1]。

1.2 靜電產(chǎn)生的原因

1.2.1 水滴的沉降

在進(jìn)行油田開采時，為了加大后期油田開采的效率，通常會通過注水等方式提高產(chǎn)量。通過注水可以在很大程度上提高油品的采收效率，但是也會增加油液中的含水量，而且含水量會不斷增加。在水油不斷流動的情況下，水滴和油液中都會混入灰塵，進(jìn)而使得水油和灰塵中出現(xiàn)離子，通常情況下這種離子都帶有相反的電荷，會產(chǎn)生靜電，所以油水界面也屬于偶電層。

1.2.2 與其他物體發(fā)生沖擊

在實際的裝卸過程中，工作人員注意要將鶴管深入到儲罐和油罐車?yán)?，通過這樣的操作可以使得油氣品直接從鶴管中噴出，然后油氣品會直接流入到儲存罐和油罐車設(shè)備中。在具體的噴射過程中，因為油氣品會直接對罐底和罐壁產(chǎn)生作用力，在這個作用力的影響下，會出現(xiàn)一些小的液滴，而液滴在滴落的過程中就會對油罐以及油面產(chǎn)生沖擊力，在沖擊的過程中會出現(xiàn)一些更小的液滴飛沫，進(jìn)而形成偶電層，產(chǎn)生靜電。

1.2.3 固-液相界面中的偶電層

油氣品在油氣管中流動時，實際上固相與油相也在不斷的接觸和分離，符合靜電產(chǎn)生的條件，所以油氣品很容易出現(xiàn)靜電，如果這類帶有靜電的油氣品再一次流到油罐中，則會使得油罐整體產(chǎn)生電荷[2]。所以，油品和油罐外壁通常情況下都存在電荷相反且數(shù)量一致的電量，油罐內(nèi)壁也會有感應(yīng)。一般情況下，為了處理這類問題，需要將外壁靜電導(dǎo)入到大地中。

2 油氣儲運過程中預(yù)防靜電的措施

在油氣儲運過程中，如果沒有采取有效的措施對機(jī)電進(jìn)行預(yù)防，很容易引發(fā)爆炸或者燃燒的情況，不但會導(dǎo)致很大的財產(chǎn)損失，甚至?xí)ぷ魅藛T的生命安全帶來傷害[3]。所以，需要積極采取靜電預(yù)防措施，有效對靜電危害進(jìn)行防范。

2.1 注意控制油品流速

有關(guān)實踐表明，在油品種類相同的條件下，管徑與流速成正比例的關(guān)系，管徑越大，相應(yīng)的流速也會增加，從而出現(xiàn)更大的靜電量；如果管徑比較小，油品的流速也會變慢。所以，如果要在儲運過程中避免出現(xiàn)靜電，就需要科學(xué)合理地控制油品流速。尤其是把油品裝入到油罐車的過程中，要根據(jù)實際情況控制好油品流速，不能由于流速慢產(chǎn)生的靜電量比較少，就減小流速，不然會在很大程度上影響工作效率。現(xiàn)階段我國控制流速的標(biāo)準(zhǔn)是1.2 m/s。提高正常流速需要做到以下兩點：一是要保障油品浸沒鶴管口，這樣能夠降低油品揮發(fā)量；二是在低導(dǎo)電液體中如果增加第2種液體，則會在很大程度上提高靜電產(chǎn)生的可能性。由此可見，提高正常流速的前提是需要保障把管道中的水與空氣都排干凈。其次是要科學(xué)合理地限制最大流速，這涉及到很多方面，如：周圍環(huán)境、管道長度、油品種類等，在限制最大流速的過程中，需要對這些影響因素進(jìn)行全面綜合的考慮。

2.2 預(yù)防低電導(dǎo)率運輸靜電

低電導(dǎo)率指的是油品電導(dǎo)率小于或等于50 ps/m的情況，運輸或者是存儲過程中容易產(chǎn)生靜電。如果油品中含有氧化物、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸及黃酸的金屬鹽類和水分等雜質(zhì)，即使?jié)舛葹榘偃f分之一，也可以使得油品帶電(如表1所示)。需要嚴(yán)格遵循GB 13348—92 中的規(guī)定，采取下列措施做好靜電預(yù)防工作。

表1 油品中含有不同濃度雜質(zhì)時電導(dǎo)率及靜電放電量情況

第一，合理控制裝車流速。油氣儲運過程中，對于具有易燃或者是可燃性的液體而言，若流動的速度太快，很容易產(chǎn)生靜電，而且在不斷的積累以及聚合情況下，會引發(fā)非常嚴(yán)重的后果。在液體層流時，靜電量與流速呈正相關(guān)，和管道內(nèi)徑的大小沒有直接的聯(lián)系；在液體湍流時，靜電量和流速平方呈正相關(guān)，這在一定程度上提高了運輸?shù)奈ｋU系數(shù)。

第二，降低油中含有的水分量。在低電導(dǎo)率液體中含有其他種類的液體時，能夠在很大程度上提高導(dǎo)電性，這時應(yīng)該降低油內(nèi)水分含量，起到預(yù)防靜電的作用。

第三，如果沒有辦法防止二者接觸，則需要采取有效措施最大限度地減小影響。比如在常壓裝車的過程中，這種情況下應(yīng)該最大限度地控制油氣濃度，使?jié)舛刃∮诒O限，同時對罐口實施加強(qiáng)密封，盡量減少空氣進(jìn)入，以此實現(xiàn)減少靜電的效果。

2.3 做好動火作業(yè)防火工作

在實施動火作業(yè)之前，需要科學(xué)合理地拆卸禁火區(qū)域內(nèi)的設(shè)施、設(shè)備和管道等，把它們轉(zhuǎn)移到安全的地方之后再實施相關(guān)操作，完成動火作業(yè)之后需要把各個部件都放到原來的位置。當(dāng)前，建設(shè)隔離帶主要使用的是發(fā)泡水泥、巖棉和泡沫混凝土等，這種材料都是a級材料，可以在運輸管道中設(shè)置堵盲板，借助堵盲板將動火作業(yè)現(xiàn)場和危險物品隔離開來。

2.4 預(yù)防全壓儲運靜電的產(chǎn)生

在進(jìn)行全壓儲運的過程中，油氣在管道、裝運、儲罐等多個方面都是密封狀態(tài)，沒有辦法和空氣接觸，就算管中流動的物品是易燃易爆的，在電荷密度很高的條件下，因為電容很大，所以很難表現(xiàn)出比較高的電壓，很難發(fā)生爆炸或者是燃燒的情況。所以在全壓儲運的過程中，不需要考慮靜電問題。然而，此時罐內(nèi)液體依然含有靜電，預(yù)防這類靜電需要采取下列方式：第一，盡管全壓儲運時靜電不會導(dǎo)致安全事故發(fā)生，但是會影響管道出口，很容易在泄漏的地方產(chǎn)生靜電，跟空氣混合以后容易引發(fā)爆炸，因此在這種儲運過程中，需要做好相應(yīng)的防漏工作；第二，儲運時可以利用放空操作，比如進(jìn)行液化氣裝車時，高壓水流沖擊絕緣固體的過程中，會使得固體和水滴中沾上電流，這種情況下，如果周圍含有易爆炸的氣體，很有可能因為靜電導(dǎo)致出現(xiàn)爆炸的現(xiàn)象。所以，可以在排放口設(shè)置靜電接地線，避免靜電產(chǎn)生；在液化石油存在泄漏的情況下，為了防止發(fā)生爆炸，可以對泄漏處進(jìn)行噴水，讓其在短時間內(nèi)冷卻下來，避免因為靜電出現(xiàn)的火花導(dǎo)致爆炸事故。

2.5 防靜電接地操作

目前，我國在進(jìn)行油氣儲運過程中，防靜電接地的方法應(yīng)用非常普遍。在實際使用過程中，需要注意下列幾點：首先是科學(xué)合理的進(jìn)行導(dǎo)線的連接，保障導(dǎo)線不會由于強(qiáng)磁或者是強(qiáng)電等外界因素的干擾影響自身性能，從而最大限度的發(fā)揮導(dǎo)電效果；其次是在選擇接地裝置的過程中，要盡可能把其設(shè)置在偏僻、遠(yuǎn)離人員的地方，同時綜合項目實際情況進(jìn)行考慮，科學(xué)合理地選擇銅條大小，填埋接地裝置，一般情況下埋藏的深度大約是3.5 m；最后是保障接地網(wǎng)是通過并聯(lián)的方式連接，禁止將其進(jìn)行串聯(lián)。

2.6 避免管道泄漏

管道內(nèi)的靜電不會帶來危險，但是也不可以忽視其存在的嚴(yán)重危害性，特別是在管道的出口處，在管道泄漏的地方會出現(xiàn)靜電，如果泄漏出的靜電引燃，與空氣結(jié)合就會產(chǎn)生爆炸氣體，因此就算是在全壓儲運情況下，也需要重視，防止管道出現(xiàn)泄漏。

3 靜電的具體防護(hù)手段

3.1 槽車的具體防護(hù)措施

第一，工作人員在進(jìn)行油氣儲運的過程中，需要最大限度的防止形成火花激發(fā)源，例如在槽車艙內(nèi)，所有的導(dǎo)體都需要保持連通狀態(tài)，因此在裝載槽車之前，需要對此實施全面系統(tǒng)的檢查，拆除不連通的導(dǎo)體；第二，強(qiáng)化對于油槽測量標(biāo)志的管理，此外包括公路槽車中突出的裝載空間中的一些其他裝置，因為工作人員在平時工作過程中，上升油面之間本身就會產(chǎn)生間隙，進(jìn)而在這個中間出現(xiàn)電火花，存在一定的危險，需要做好相應(yīng)的防護(hù)；第三，在氣相空間中，針對可能出現(xiàn)的可燃性混合物，金屬類的一些導(dǎo)體，比如卷尺，取樣器和溫度計等，都不應(yīng)該在裝油或者是剛剛裝完油的時候放置在油槽艙內(nèi)；第四，在釋放完油品的靜電荷之前，不可以移動注油管。完成裝油操作之后，通常情況下需要花費大概一分鐘的時間，就能夠基本上把靜電荷釋放完全。然而在裝載電導(dǎo)率比較小的烴類物質(zhì)時，需要花費比較長的放電時間。

3.2 儲油罐的具體防護(hù)措施

第一，預(yù)防濺落注油。裝油管的管口需要在接近罐底的時候來放油，因為通過這樣的操作可以防止罐底的沉淀物和水?dāng)嚢瓒鴮?dǎo)致放油操作出現(xiàn)較多的濺射物，但是如果工作人員選擇在裝油管的出口處設(shè)置“下注管”，而相應(yīng)的工作人員在實際操作過程中則不應(yīng)該讓一些空氣或者其他氣體進(jìn)入到虹吸隔斷器；第二，如果油管浸沒到油中的深度是管徑的兩倍，在這種情況下，需要把液體的流速控制為小于1 m/s，并且浮頂儲罐在罐頂浮起來之前，同樣需要將流速控制為小于1 m/s的樣子，在剛剛開始裝罐的過程中，則需要把流速保持在大約1 m/s。

流速越來越大，沉降的水就會越來越明顯，這個時候就會發(fā)生靜電反應(yīng)；第三，工作人員是要全方面的檢查罐中油量浮標(biāo)以及采油氣的設(shè)備，尤其是檢查油量浮符是否松動、采油氣是否接地等，如果發(fā)現(xiàn)有接地的物體就要將其處理掉；第四，在防護(hù)的過程中，要避免大量空氣或者其他氣體進(jìn)入到液體泵內(nèi)；第五，在工作的過程中要進(jìn)行采樣計量，例如在放入大型儲油罐的過程中，工作人員可以選擇使用天然的纖維繩，由于合成的纖維繩在快速滑過戴手套的手時，會使得人體帶有電荷，從而影響儲油罐的安全；第六，加強(qiáng)對油罐和容器的清潔工作，尤其是對封閉空間中的可燃性蒸汽和惰性氣體進(jìn)行吹掃，對于以前裝過烴類產(chǎn)品的容器或者是油罐，工作人員在進(jìn)行吹掃的時候，需要確定一個科學(xué)合理的計劃，做好充分的準(zhǔn)備，并且吹掃工作需要在安全管理人員的監(jiān)督下才能夠進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

綜上所述，針對油氣儲運過程中存在的靜電危害，工作人員必須提前做好相應(yīng)的預(yù)防措施，加強(qiáng)對于儲運過程中的防控，對油氣產(chǎn)品的性質(zhì)進(jìn)行全面分析，采取針對性靜電預(yù)防措施，只有這樣才能夠在根本上減小靜電出現(xiàn)帶來的危害，保護(hù)油氣運輸?shù)陌踩?/p>