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原油罐储过程蒸发损耗的研究进展

2019-10-15 10:17:10浏览:12 来源:清洗联盟   

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原油罐储过程蒸发损耗的研究进展

原油在静储过程中,由于受到工艺技术及设备 的限制,不可避免地会有一部分较轻的液态组分汽 化,逸入大气,造成不可回收的损失,这种现象一 般称为油品的蒸发损耗。我国油品损耗率高达原油 产量的 3%,年损失量约五百万吨到七百万吨原油, 其中损耗的70%以上是发生在原油储罐的蒸发损耗 上,这种损耗是以缓慢的形式持续发生的,蒸发损 耗不仅造成了原油数量、质量上的损失,还会造成 大气的污染、甚至还会构成潜在的火灾危险。 目前国内外开展了一系列以降低油品蒸发损耗、 节约能源和减轻环境污染为目标的研究工作,进行油 品损耗计算,开展相关的机理研究,指出降低蒸发损 耗的方向和手段,并发布了相关研究成果。 

1 国外研究现状 

国外的学者很早就对油罐蒸发方面进行了大量 的研究。早在 20 世纪 40 年代,美国石油学会(API) 就对油品的蒸发损耗开始进行研究,并对应的提 出了许多控制油品蒸发和油气回收的技术。 而在现在,Kumana 和 Kothari 建立了能预测 油罐温降变化的技术模型,并且通过引入关联式进行 计算边界处的换热系数,得到了工程上的普遍应用。 Matsumura Ikutoshi研究了各种污染源中炼油厂、 油库、加油站油品蒸发损失中的烃物质,得出原油、 成品油的蒸发损失量与温度、烃的浓度之间有一定的 相关性,但是没有给出这种因素之间具体关系。 Hassanvand 等使用 CFD(Computational Fluid Dynamics)数值分析和模拟软件 Fluent 软件中的 VOF(Volume of Fluid)模型研究了温度、油气浓度、 装油速度对大呼吸损耗量的影响。Castro 和 Oliva 建立了瞬态自然对流 Nu 数与流体平均温度间的关 联式,并且使用了数值模拟的手段对降温阶段的储罐 静止储存流体的自然对流过程进行了研究。Venart通过假设把现实中的原油温降问题简 化成为一个稳态传热过程,计算出来油罐内部温降 过程中的自然对流过程,但由于假设的条件和和现 实工作条件的差异,导致结果与实际结果存在了一 定差距。 Nurten Vardar采用数值模拟的方法分 析了油罐的收油过程,并且给出了流线变化图和等 值线图,但是最终结果的温降过程仍有一定的差异。 

2 国内研究现状 

我国关于油品蒸发损耗的研究起步较晚。最早 的实验研究是在 60 年代的 10 m³立式锥顶罐上完 成的。 在之后的理论研究过程和对大量现场测试的结 果分析逐渐了解了油品蒸发损耗的规律,并且研究出了油罐气体空间的混合油蒸汽的浓度分布情况, 并且相应的提出了应对油品蒸发损耗的办法。在近年来,国内越来越多的学者对油罐呼吸损 耗开展大量的研究和讨论。黄维秋等系统的分 析了当前油罐小呼吸损耗计算公式存在的问题,通 过考虑多种因素重新推导出了计算式,并且在实验 装置和对油气回收技术应用方面开展了相关研究。 王兆利等采用软件模拟的手段研究了油罐收油 过程的油气扩散规律,控制了多种变量如装油高度、 装油速度、初始油气浓度对油气扩散进行了一定的 讨论。岳鑫源等在油品储运过程中油气挥发问题 上进行了一定的研究,阐述了油气挥发问题的产生 根源、油气挥发的影响并提出了改善石油企业在油 品储运过程油气挥发状况的有效措施。贾志慧等采用了事故树的方法对石油储运过程罐区风险分析 进行研究。康勇教授在对油罐呼吸损耗的长期 研究中,从研究呼吸阀气通量的角度出发,认为将 油品蒸发过程的质量变化确定为一个独立的质量守 恒体,提出了新的呼吸阀气通量的计算公式。 

3 降低原油储罐蒸发损耗技术措施 

储罐内原油温度、压力以及罐外的太阳辐射、风 速是影响原油储罐蒸发损耗的主要因素,因此,降低 原油储罐蒸发损耗技术措施也将从以下方面入手。降 低储罐内的温度可以让石油分子的能量得到有效的 控制,从而降低蒸发损耗量。针对夏季日照时间长, 气温高的特点,可以通过罐体喷淋降温,罐壁刷反光 漆等方面入手,降低罐内油品温度。另一方面,可以 引入新的密封技术,例如氮封技术,在油罐当中冲入 一定量的氮气,从而使得原油与空气进行隔绝,这种 技术应用不仅可以有效降低风速对原油蒸发耗损的 影响,同时也可以防止石油品质的下降。 

4 结束语 

综合有关资料可知,油品蒸发损耗是一个较为 复杂的过程,蒸发损耗量受许多种内在和外在因素 的影响,这些因素包括油温变化、罐内蒸汽压、油 罐顶壁同液面间体积大小、油罐罐顶不严密和一些 气象条件如风速、风频、外界温度运输条件、静置 时间等,导致难以建立精确的计算油品蒸发损耗的 方法。因此,有必要在现有储罐蒸发损耗经验计算 方法的基础上,综合考虑储罐外部太阳辐射、环境 温度的动态变化,建立原油静储蒸发过程理论模型, 进一步对罐储过程中油品蒸发损耗机理进行讨论, 对于油田企业进行清洁生产审核和环境影响评价、 环保部门开展区域性污染源核查、地方和企业制定 环境规划等都具有重要意义。

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