成品油物流運輸過程中汽車油罐內(nèi)水的成因及控制措施

文/高建新

汽、柴油等成品油水雜指標(biāo)目測為無水份或痕跡方為合格。但是由于部分成品油配送距離遠(yuǎn)，運輸時間跨度大，出發(fā)地與目的地氣候條件存在較大差異，造成實際交接過程中運輸油罐車內(nèi)往往會檢測出少許水份，導(dǎo)致油品交接出現(xiàn)糾紛。了解運輸油罐車內(nèi)水份的存在形式及形成原因，將有助于我們制定相應(yīng)的控制措施，杜絕或減少罐內(nèi)水分的形成，有助于雙方成品油的順利交接，也有助于提升油品質(zhì)量，提高車輛發(fā)動機的使用壽命。汽、柴油等成品油水雜指標(biāo)目測應(yīng)為無水份或痕跡，但由于部分成品油配送距離遠(yuǎn)，運輸時間跨度大，實際交接過程中運輸油罐車內(nèi)往往會檢測出少許水份，造成交接困難。本文通過分析油品的組成，結(jié)合成品油各組分的物理特性，討論了運輸油罐車內(nèi)水份的存在形式、形成原因及影響因素，并分別從工程和管理兩個維度度提出了減少油罐車運輸過程中水分形成的可行措施。油品中含有水分，會導(dǎo)致金屬油箱內(nèi)壁生銹，脫落的銹渣吸附在油泵濾網(wǎng)會使發(fā)動機吸油不足，動力下降，損壞油泵；燃油中含有水分會導(dǎo)致車輛無法點火或無故熄火，如果進(jìn)到氣缸，會導(dǎo)致發(fā)動機工作粗暴，并損壞氣門和活塞等機件。因此，油品水含量指標(biāo)中，汽油目測水份柴油等成品油合格指標(biāo)中，含水指標(biāo)分別為目測無水份或痕跡。但在，但在實際交接過程中運輸油罐車內(nèi)往往會在底部取樣或罐底測水時檢測出少許水份，造成交接困難。找出運輸油罐車內(nèi)水份的形成原因及影響因素，將幫助我們有針對性的制定控制措施，杜絕或減緩運輸油罐車內(nèi)水分的形成。

一、油品中水的來源。

一是油品中固有的水份。絕對不含水的油是沒有的，汽油含水量合格指標(biāo)為無水，柴油含水量合格指標(biāo)為痕跡，均是以目測結(jié)果作為判定標(biāo)準(zhǔn)的。雖然水幾乎不溶于汽油和柴油，但實際上汽油和柴油總含有少量以分子形式存在的水分子。并且常溫下油品溶解水含量雖然很低，一般為0.04～0.09cm3/L，如果油品中含有吸水物質(zhì)時，含水量就會明顯增加。大多數(shù)油品在加工或儲存過程中，油品中的水往往會達(dá)到飽和狀態(tài)。如果在油品儲存及運輸過程中在外界溫度、壓力及濕度條件相對穩(wěn)定，油品中含有的飽和溶解水就不會發(fā)生較大變化，油品目測就會保持無水或痕跡。如果環(huán)境條件變化較大特別是油品溫度出現(xiàn)較大幅度的下降，油品中飽和狀態(tài)的溶解水就可能析出，成為懸浮水或沉積水，目測時就會出現(xiàn)少量水分。二是油品從外部環(huán)境吸收水份。原因一是汽柴油中含有芳烴組分，而芳烴具有較強的吸水性，因此油品與空氣接觸會吸收一定水分。二是汽油為了提升燃燒性能，減少有害物質(zhì)的排放，汽油中往往會加入一定量的MTBE、乙醇等。這些含有醇類、醚類的汽油比普通汽油吸水性更強。如下圖，運輸工具不密封，則汽油24小時含水量就會增加一倍，這也是導(dǎo)致汽油含水量增加的主要原因。

MTBE的含水量大小與空氣接觸時間的關(guān)系

三是環(huán)境變化累積的液態(tài)水?？諝庵兴魵獾娜芙饬侩S溫度的升高而增加，隨大氣壓力的升高而降低，溫度越高，壓力越小，飽和水分含量越大。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，一立方米空氣可以在30℃下溶解30.38克水，在10℃下只能溶解9.41克水。由于安全需要，在充裝油品時，油罐不允許裝滿，必須留出必要的安全裕量。在油罐車內(nèi)，隨著外界條件周期變化，油罐車內(nèi)上方空間的油氣溫度和壓力會發(fā)生周期性的變化。在儲存和運輸過程中，油蒸氣充斥在罐車上方，每天早晨，隨著溫度升高，罐車內(nèi)的氣體空間和油品溫度均會升高，導(dǎo)致油品加劇蒸發(fā)，產(chǎn)生更多的混合氣體，使得上方空間壓力增大，在強壓作用下，水蒸氣變成小水滴通過氣/液面不斷滲入油品中。每天下午油罐內(nèi)溫度降低，伴隨著混合氣體的收縮，呼吸閥打開，外界含有水分的空氣會被吸入，這些空氣使得混合油氣濃度降低，但是會加速油品蒸發(fā)，不斷增加油品上方空間的壓力，使得水蒸氣再次被液化成小水滴，通過氣/液面滲入油品中。如此周而往復(fù)，油罐底部往往會聚集少量的沉積水。四是裝卸過程中混入的水。如果油儲罐內(nèi)積水較高，或者過濾缸內(nèi)未及時清洗存有較多積水，在裝卸油品過程中，由于油品高速流動也可能會進(jìn)入運輸油罐車。

二、罐車內(nèi)油品水分的存在形式。

一是溶解水。水幾乎不溶于油，但實際上油品中總含有少量以分子形式存在的水分子，一般為0.04～0.09 3/L。水在油品中的溶解度與油品種類無關(guān)，主要取決于油品溫度。在一定溫度下，油品只能溶解一定數(shù)量的水。油里不能溶解更多的水時，稱之為飽和。當(dāng)溫度下降時，油溶解水的能力下降，溶解水會從油中析出，形成游離水。煉油過程中低溫切水(50°C左右)就是利用這個原理。二是游離水。由于溫度降低，油品中飽和狀態(tài)的溶解水就會從油里析出，或是外界有水侵入，就會形成一些小水滴懸浮在水中，隨著水滴增大，會沉入罐底，形成以懸浮水或沉積水狀態(tài)存在的游離水。三是乳化液。如果游離水劇烈攪拌或在適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┑淖饔孟拢坞x水會形成極微小的液滴均勻分散在油中，無法沉淀到底部，就會形成油的乳化，油品顏色也會變得模糊或者發(fā)白。溶解水與游離水無法嚴(yán)格區(qū)分，可以相互轉(zhuǎn)化，溫度降低、溶解水會析出成為游離水，游離水在溫度升高、壓力增大后會成為溶解水。乳化水是游離水的一種特殊存在形式，游離水災(zāi)劇烈攪拌或在適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┑淖饔孟?，會形成及微小的液滴均勻分散在油中，無法沉淀到底部，就會形成油的乳化水。四是冰晶。在寒冷天氣下，也會有部分水以晶體與油的混合物的形式存在。當(dāng)含有飽和溶解水的油品遇到極端低溫時，一方面溶解水會遇冷析出，另一方面析出的水在下沉過程中遇冷結(jié)晶，并吸附周圍油品，形成雪花狀油冰混合物。此類混合物油的水含量可達(dá)到90%以上。另外罐壁上水珠也是罐車內(nèi)油品水分存在的特殊形式。

三、影響油品中含水量的因素。

一是油品組成。油品中MTBE、芳烴、烯烴等吸水性組分含量越高，油品吸水性超強，油品中含水量就可能越大。二是氣候條件。空氣越潮濕，溫度越高油品中含水量越大；溫差越大，析出的游離水就越多。三是與空氣接觸時間。一方面含用醇類、醚類的汽油如果運輸工具不密封，油品會因持續(xù)吸收空氣中水分而使含水量增加。另一方面隨著氣溫和壓力的反復(fù)變化，罐車內(nèi)水蒸氣會持續(xù)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水，凝結(jié)在罐壁，在一定條件下沿罐壁進(jìn)入并聚集在罐車底部，時間越長累積的沉積水就會越多。四是車體結(jié)構(gòu)。一是罐體的嚴(yán)密性會直接影響油品與水蒸氣的接觸，罐體的嚴(yán)密性越差，與水蒸氣的接觸越充分，油品含水越高；二是罐體的導(dǎo)熱性，由于導(dǎo)熱性不同，鋁質(zhì)罐車水蒸氣較鋼質(zhì)罐車更易凝結(jié)成小水滴。

四、預(yù)防及控制措施。

通過對影響油品含水量因素的分析，我們可以知道油罐車形成積水的主要包括以下四種原因：一是油品中含有的溶解水達(dá)到飽和狀態(tài)，油品溫度隨外界氣溫降低析出過飽和水分；二是油罐中本來就有游離水(包括油品中懸浮水、掛壁的水滴、罐內(nèi)積水等)；三是不含水油品與空氣中水蒸氣充分接觸吸收水分，達(dá)到飽和狀態(tài)，油品溫度隨外界氣溫降低析出過飽和水分；四是油罐氣溫和壓力反復(fù)變化使罐內(nèi)水蒸氣凝結(jié)成小水滴，沿罐壁流入油罐底部。針對以上形成油罐車形成積水的原因，我們可以采取工程和管理的手段予以預(yù)防及控制。（一）工程控制措施。1.在油罐車呼吸閥下部加裝干燥器，用干燥劑脫出吸入油罐內(nèi)空氣中的水分，減少外界水分進(jìn)入。目前采用的干燥劑一般為顆料硅膠。當(dāng)硅膠干燥劑吸附水分子達(dá)到飽和而失去吸附活性后，可以通過加熱脫除硅膠中所吸附的水分子，恢復(fù)其活性。2.對于含游離水較多的油品，可在油罐底部設(shè)“積水包”，使油品中游離水匯集到積水包然后導(dǎo)出罐外。3.使用具有吸水功能的過濾器?？梢栽谘b油管道過濾器底部設(shè)“積水包”，并定期清洗，防止過濾器沉淀和積水進(jìn)入運輸油罐。4.使用雙層保溫罐，雙層保溫罐減輕了外部環(huán)境對油品溫度及罐內(nèi)壓力的影響，既可以減少凝結(jié)水的形成，又可以減少溶解水的析出。（二）管理控制措施，1.加強運輸油罐入庫前檢查，在車輛裝油前，清理油罐掛壁水滴和罐底積水。2.定期儲油罐中底部積水進(jìn)行切水。油罐底部積水高于油罐進(jìn)出管線底部高度的三分之一或積水高度大于大于80mm必須切水。3.定期對管道過濾器、過濾缸進(jìn)行清洗。既要清理過濾器、過濾缸內(nèi)雜質(zhì)，更要清理過濾器、過濾缸底部的水分。4.控制出庫油品特別是煉廠的熱油溫度，減少油庫出庫油品溫度與加油站接卸溫度的差異。5.合理調(diào)整配送時間，壓縮配送時間，做到油品配送不過夜，減少配送過程的溫度波動。

結(jié)論：

（1）常溫下油品中溶解水量很低，且往往以飽和溶解水形式存在，當(dāng)溫度下降時，會析出游離水。（2）作為高辛烷值調(diào)和組分，MTBE具有很強的吸水性，因此在汽油儲運過程中要減少油品與空氣中水分的接觸。（3）通過采取工程控制和管理手段，可以有效的減少油品中水含量，既減少了油品交接過程中的糾紛，也降低了對車輛發(fā)動機的傷害，確保了消費者的利益。