石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中常見危險(xiǎn)有害因素與防范

馬文賀，張振祖，王疆，高乾

(1.克拉瑪依市富城能源集團(tuán)有限公司，新疆 克拉瑪依 834000；2.玉門油田分公司環(huán)慶采油廠，甘肅 酒泉 735000；3.新疆金戈壁油砂礦開發(fā)有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000；4.北京迪威爾石油天然氣技術(shù)開發(fā)有限公司，北京 100085)

0 引言

石油資源是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展重要產(chǎn)業(yè)，因此，與石油原油儲(chǔ)存運(yùn)行相關(guān)的工作也一直是行業(yè)發(fā)展關(guān)注的重點(diǎn)。根據(jù)有關(guān)單位的不完全數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在2018年在石油化工領(lǐng)域中的收益達(dá)到6 700億元。石油化工行業(yè)的發(fā)展不僅對(duì)我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)起到了助推作用，還在一定程度上提高了我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中的地位。為做好石油原油儲(chǔ)運(yùn)與安全管理工作，有關(guān)單位要求石油儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)做好對(duì)油罐區(qū)的安全管理，并樹立與此方面工作的正確認(rèn)知。由于石油屬于危險(xiǎn)品，且單次儲(chǔ)存量的體量通常較大，一旦在存儲(chǔ)運(yùn)輸過程中出現(xiàn)威脅到石油安全的因素，便會(huì)增加儲(chǔ)存空間發(fā)生爆炸等安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。輕微情況下，會(huì)對(duì)石油生產(chǎn)單位內(nèi)的裝置安全生產(chǎn)造成影響，嚴(yán)重情況下，會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全造成威脅[1]。隨著我國(guó)化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)石油原油的需求量呈現(xiàn)逐年增加狀態(tài)。為滿足行業(yè)需求，我國(guó)投入了大量資金，用于建設(shè)地下、海上輸油管道，并購(gòu)置了大量的油輪用于存儲(chǔ)運(yùn)輸石油原油。為避免石油存儲(chǔ)運(yùn)輸不規(guī)范造成的產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，提高石油產(chǎn)業(yè)在社會(huì)發(fā)展中的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展提供助力，本文將以新疆富城能源為例，結(jié)合石油原油儲(chǔ)備過程中潛在的危險(xiǎn)因素，提出對(duì)應(yīng)的安全防范措施。通過此方式，為石油企業(yè)的穩(wěn)定、安全發(fā)展提供一定技術(shù)指導(dǎo)與幫助。

1 石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中常見危險(xiǎn)有害因素

1.1 石油原油蒸發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

石油原油蒸發(fā)是其儲(chǔ)運(yùn)過程中最常見的危險(xiǎn)之一，無論在石油裝卸，還是在油品運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程中，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的油品滲漏問題。最常見的滲漏發(fā)生在石油灌裝作業(yè)過程中，如果在執(zhí)行此項(xiàng)工作時(shí)，沒有選擇由優(yōu)質(zhì)材料構(gòu)成的密封性儲(chǔ)油容器，不僅會(huì)增加石油的蒸發(fā)量，還會(huì)影響石油與原油質(zhì)量[2]。完成對(duì)石油的罐裝后，通常會(huì)使用專門的油罐車進(jìn)行油品的運(yùn)輸，此時(shí)，劣質(zhì)的罐車也同樣會(huì)誘發(fā)石油原油的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。石油蒸發(fā)過程中會(huì)在存儲(chǔ)空間中形成一種特殊的物質(zhì)，此種物質(zhì)與大氣環(huán)境發(fā)生混合，具有易燃、易爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，一旦在儲(chǔ)油空間中出現(xiàn)明火，現(xiàn)場(chǎng)或?qū)l(fā)生爆炸。

石油氣主要是由氫氣和碳類化合物發(fā)生混合后蒸發(fā)形成的氣體，在儲(chǔ)運(yùn)時(shí)會(huì)對(duì)石油氣進(jìn)行壓縮液化。而發(fā)生罐裝石油泄漏事件的過程便是液化的石油再次發(fā)生汽化的過程，此時(shí)釋放的氣體存在一定毒性，此種毒氣不僅會(huì)對(duì)人體呼吸道造成灼傷，還會(huì)對(duì)人體健康造成一定威脅。如果石油原油泄漏過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)儲(chǔ)油空間中將產(chǎn)生大量的光化學(xué)煙霧，當(dāng)擴(kuò)散到大氣層后，會(huì)加劇生態(tài)環(huán)境與大氣環(huán)境的污染，對(duì)大氣層造成嚴(yán)重破壞。同時(shí)，部分輸油管道較長(zhǎng)，負(fù)責(zé)罐車監(jiān)測(cè)的技術(shù)人員會(huì)按照固定的頻率進(jìn)行油品檢查。如果石油的蒸發(fā)量較大，監(jiān)測(cè)人員將無法準(zhǔn)確地記錄石油運(yùn)行情況，容易出現(xiàn)能源浪費(fèi)的問題。

1.2 石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)

儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備受到腐蝕不僅會(huì)造成油品質(zhì)量問題，還會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的安全事故。石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備腐蝕較多，而儲(chǔ)運(yùn)過程中的石油原油滲漏也是由于設(shè)備內(nèi)外腐蝕導(dǎo)致。儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備最容易發(fā)生腐蝕的位置在底板位置，位置較為隱蔽，且發(fā)生石油原油滲漏的初期，也會(huì)由于滲漏量較小無法被察覺。一旦滲漏量增加，存儲(chǔ)在儲(chǔ)運(yùn)裝置內(nèi)的油品將滲漏到地下，從而對(duì)土體與地下水環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為降低此方面問題對(duì)石油儲(chǔ)運(yùn)過程造成的影響，下述將從三個(gè)方面，詳細(xì)闡述石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的腐蝕類型，如表1所示。

通常情況下，新疆富城能源企業(yè)在進(jìn)行石油存儲(chǔ)運(yùn)輸時(shí)，會(huì)選擇鋼鐵材料作為儲(chǔ)備設(shè)備的主要構(gòu)成材料。為保證裝置的密封性，還會(huì)在裝置構(gòu)成材料中摻入一定量的金屬錳、硫、硅物質(zhì)。這些成分在發(fā)生偏析后，將存在相位電極差，電位差較大的位置將產(chǎn)生微電流。持續(xù)一段時(shí)間后，將出現(xiàn)石油原油儲(chǔ)運(yùn)裝置外部與內(nèi)部腐蝕的現(xiàn)象。此種問題不僅會(huì)導(dǎo)致石油資源的大量浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)運(yùn)輸存儲(chǔ)過程中的安全性造成威脅。

1.3 儲(chǔ)運(yùn)過程中的靜電風(fēng)險(xiǎn)

靜電風(fēng)險(xiǎn)也是石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中最常見的危險(xiǎn)之一。工人在進(jìn)行罐裝石油的裝卸與運(yùn)輸時(shí)，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，尤其是在環(huán)境空氣較為干燥的條件下，更是會(huì)加劇靜電的發(fā)生[3]。對(duì)兩種較為常見的靜電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行描述，如圖1所示。

表1石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備腐蝕

圖1 石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中的靜電風(fēng)險(xiǎn)類型

除上述提出的內(nèi)容，當(dāng)存儲(chǔ)在封閉環(huán)境下的石油原油與空氣直接接觸后，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)攜帶電荷的現(xiàn)象，此種電荷會(huì)導(dǎo)致輸油管道外壁或內(nèi)壁出現(xiàn)電流。如果此時(shí)電流沒有及時(shí)被導(dǎo)出，一旦發(fā)生電流點(diǎn)的匯聚，便會(huì)出現(xiàn)外壁火花，從而引發(fā)大面積的石油火災(zāi)事故。

2 防范措施

2.1 制定石油原油防泄漏儲(chǔ)運(yùn)方案

為解決上述提出的問題，防止石油原油出現(xiàn)蒸發(fā)、泄漏等安全事故，石油企業(yè)應(yīng)在開展相關(guān)的作業(yè)任務(wù)前，應(yīng)制定完善的石油原油防泄漏儲(chǔ)運(yùn)方案。通過此種方式，落實(shí)對(duì)油品的安全集中管理。

在設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)從儲(chǔ)運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，在輸油管道設(shè)計(jì)、石油存儲(chǔ)裝置選型、管道安裝、罐區(qū)管線規(guī)劃等層面入手，保證石油現(xiàn)場(chǎng)安全管理的合理性。同時(shí)，優(yōu)化企業(yè)進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)所有裝入油罐車或儲(chǔ)運(yùn)裝置內(nèi)的石油原油進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，嚴(yán)厲杜絕罐裝油品中出現(xiàn)不合格的油品[4]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合油品的類型，制定與其匹配的工藝操作要求與油品儲(chǔ)運(yùn)規(guī)章，來降低石油滲漏、蒸發(fā)等現(xiàn)象發(fā)生的概率。根據(jù)石油企業(yè)在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過程中的經(jīng)濟(jì)條件，在資金合理或允許的情況下，可以引進(jìn)新技術(shù)、新材料輔助石油原油的儲(chǔ)運(yùn)工作，提高石油企業(yè)對(duì)石油原油的存儲(chǔ)運(yùn)輸能力，使儲(chǔ)運(yùn)裝置具有更強(qiáng)的防滲漏性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石油企業(yè)綜合運(yùn)營(yíng)管理能力的提升。并在管理油品的過程中，結(jié)合具體情況，制定科學(xué)、合理的石油原油存儲(chǔ)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)防控方案。

此外，還可以在制定石油原油防泄漏儲(chǔ)運(yùn)方案時(shí)，做好對(duì)儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)、環(huán)境的監(jiān)測(cè)。由于石油原油泄漏或蒸發(fā)具有持續(xù)性，因此，可在儲(chǔ)運(yùn)裝置的外表位置或儲(chǔ)存空間的中心位置，安裝高精度傳感器，使用傳感器進(jìn)行石油原油泄漏情況的感知與反饋，此過程如圖2所示。

圖2 石油原油泄漏情況的感知與反饋流程

結(jié)合企業(yè)石油儲(chǔ)運(yùn)空間的實(shí)際布局，在現(xiàn)場(chǎng)布置傳感器，并在工程現(xiàn)場(chǎng)建立總線連通，以此種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)石油原油泄漏情況的感知與反饋[7]。借助高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備，結(jié)合合理的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)石油原油的儲(chǔ)運(yùn)情況的環(huán)境可靠性進(jìn)行評(píng)估。利用自然條件下存儲(chǔ)環(huán)境的風(fēng)向、氣候、地質(zhì)等條件，分析區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)泄漏問題的異常點(diǎn)，對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行追溯，盡量做到對(duì)風(fēng)險(xiǎn)與事故的排查。此種方式可以實(shí)現(xiàn)將安全事故控制在發(fā)生前的目標(biāo)，降低由于不穩(wěn)定因素或不安全因素造成的石油原油泄漏事故發(fā)生概率。

同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)石油原油泄漏過程中火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，將精細(xì)化管理理念引進(jìn)此項(xiàng)工作中。并規(guī)范石油原油裝卸等現(xiàn)場(chǎng)工作人員的作業(yè)行為，嚴(yán)格杜絕作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)明火[5]。此外，定期做好罐區(qū)石油原油機(jī)械運(yùn)行的安全檢查與定期檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)存在的異常問題，包括機(jī)械運(yùn)行出現(xiàn)超高溫的現(xiàn)象、機(jī)械運(yùn)行潤(rùn)滑效果不佳等，避免由于機(jī)械運(yùn)行出現(xiàn)的火花，實(shí)現(xiàn)從細(xì)節(jié)入手，制定全面、優(yōu)化、完善的石油原油防泄漏儲(chǔ)運(yùn)方案。

2.2 企業(yè)石油原油罐區(qū)安全設(shè)計(jì)與儲(chǔ)備設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工作的優(yōu)化，解決石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中存在的危險(xiǎn)性問題，降低因不規(guī)范操作或不合理設(shè)計(jì)導(dǎo)致的石油滲漏現(xiàn)象[9]。可在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)企業(yè)石油原油罐區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，來緩解罐區(qū)安全管理壓力。

根據(jù)現(xiàn)有的大量實(shí)踐證明，合理設(shè)計(jì)企業(yè)的石油原油罐區(qū)，可以為石油原油存儲(chǔ)運(yùn)輸創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)良好的條件，保證罐區(qū)內(nèi)石油業(yè)務(wù)的穩(wěn)定實(shí)施。為落實(shí)此項(xiàng)工作，可從罐區(qū)整體安全性設(shè)計(jì)入手。在實(shí)踐過程中，堅(jiān)持石油儲(chǔ)運(yùn)與消防的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，將可燃物或可燃性氣體預(yù)警裝置(探頭)安裝在油罐密集區(qū)域，并將預(yù)設(shè)的裝置與連鎖石油存儲(chǔ)罐的相液出口閘門進(jìn)行連接。當(dāng)灌區(qū)出現(xiàn)滲漏問題時(shí)，石油將在大氣環(huán)境中發(fā)生汽化，此時(shí)揮發(fā)的氣體將反饋到探頭，消火栓裝置將直接被驅(qū)動(dòng)，并在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出預(yù)警，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供警示。現(xiàn)場(chǎng)管理人員可以采用緊急切斷閘門的方式降低液化氣體的蔓延，從而為現(xiàn)場(chǎng)爭(zhēng)取更多的救援與搶修時(shí)間。

除上文提出的企業(yè)石油原油罐區(qū)設(shè)計(jì)方案，還可以從源頭入手，通過避免灌區(qū)石油泄漏，降低安全事故的發(fā)生。為落實(shí)此項(xiàng)工作，應(yīng)明確石油泄漏是由于本體儲(chǔ)運(yùn)裝置受到腐蝕從而出現(xiàn)破裂導(dǎo)致[10]。因此，可將工作的重點(diǎn)置于儲(chǔ)運(yùn)裝置的防腐蝕設(shè)計(jì)方面。包括在儲(chǔ)運(yùn)裝置罐壁上刷涂防腐蝕的涂漆，對(duì)罐壁自身產(chǎn)生的微電流進(jìn)行阻隔，并有效降低在存儲(chǔ)石油原油過程中，油品中的物質(zhì)與罐壁上的物質(zhì)直接接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到對(duì)石油原油儲(chǔ)運(yùn)裝置的保護(hù)作用。同時(shí)，可在設(shè)計(jì)罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)裝置防腐蝕的過程中，使用犧牲陽極保護(hù)放，進(jìn)行罐壁化學(xué)腐蝕的防治，以此提高裝置的使用壽命。

在進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)裝置罐壁化學(xué)腐蝕與氧化腐蝕的防護(hù)處理時(shí)，可采用在罐壁上刷涂防銹涂層的方式，進(jìn)行罐壁與化學(xué)介質(zhì)、大氣的隔離，避免罐壁發(fā)生氧化。同時(shí)，為避免儲(chǔ)運(yùn)裝置的罐底與地下水發(fā)生接觸出現(xiàn)腐蝕，應(yīng)在長(zhǎng)期放置儲(chǔ)運(yùn)罐前，在罐底鋪設(shè)一層瀝青砂作為墊層，起到防護(hù)罐底的作用。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮到油罐底部邊緣板與基礎(chǔ)罐結(jié)構(gòu)之間通常會(huì)存在裂縫，而此裂縫是導(dǎo)致儲(chǔ)罐底部腐蝕、穿孔的主要原因之一。為避免水汽或雨水通過裂縫進(jìn)入罐底，需要對(duì)油罐邊緣板與梁圈之間的裂縫進(jìn)行密封或防水處理。按照上述的多種方式，對(duì)企業(yè)石油原油罐區(qū)進(jìn)行安全設(shè)計(jì)與儲(chǔ)備設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)，提高油罐在儲(chǔ)運(yùn)石油原油過程中的安全性。

2.3 石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備防靜電接地設(shè)計(jì)

除上述提出的措施，還可在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備防靜電接地設(shè)計(jì)，降低作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)靜電對(duì)石油存儲(chǔ)造成的威脅。

在石油原油裝卸與運(yùn)輸過程中，應(yīng)盡量選擇防靜電的材料用于制作儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防靜電安全需求，優(yōu)先選擇導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠等作為儲(chǔ)運(yùn)裝置構(gòu)成材料。對(duì)每一個(gè)大型儲(chǔ)運(yùn)罐進(jìn)行接地連接，將靜電通過地面導(dǎo)出，同時(shí)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)做好對(duì)防靜電接地的相關(guān)警示工作。并結(jié)合實(shí)際需求，進(jìn)行作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全排查，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生靜電的金屬導(dǎo)線、導(dǎo)體裝置、金屬設(shè)備、可移動(dòng)裝置等，均按照標(biāo)準(zhǔn)化的處理方式進(jìn)行靜電接地處理。對(duì)石油原油儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)的金屬設(shè)備與多種管線之間，應(yīng)使用導(dǎo)線連接，確保導(dǎo)線與設(shè)備之間形成一個(gè)等價(jià)電位。按照標(biāo)準(zhǔn)完成對(duì)石油原油儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)的跨接后，保證所有電流連通位置都可以呈現(xiàn)一個(gè)相對(duì)良好的通路狀態(tài)。

此外，在儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輔助緩和器進(jìn)行防靜電處理。但在輔助其他設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的防靜電時(shí)，應(yīng)注意此類設(shè)備在油罐儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)地內(nèi)會(huì)占據(jù)一定的空間。因此，要在場(chǎng)地充足的條件下，在緩和器中加滿油，并將其設(shè)置石油輸運(yùn)裝置的末尾端接地。按照上述方式，對(duì)石油原油儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)的輔助性設(shè)備與金屬導(dǎo)線進(jìn)行接地設(shè)備，不僅可以降低或避免由于不規(guī)范操作出現(xiàn)的電火花，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體自身存在的微電流進(jìn)行導(dǎo)出，以此提高石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中的安全性。

3 結(jié)語

石油行業(yè)是支撐我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要行業(yè)之一，只有保障石油儲(chǔ)運(yùn)安全，才能確保行業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益。本文從制定石油原油防泄漏儲(chǔ)運(yùn)方案、企業(yè)石油原油罐區(qū)安全設(shè)計(jì)與儲(chǔ)備設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)、石油原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備防靜電接地設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)石油原油儲(chǔ)運(yùn)過程中的安全防范展開了研究。另外在后續(xù)的研究中，將進(jìn)一步深化此方面設(shè)計(jì)，以期為我國(guó)石油化工相關(guān)領(lǐng)域的研究提供一定技術(shù)幫助。