浅谈国内油气储运系统中存在问题及对策.pdf

2 0 0 6年 第 1 期 炼 油 与 化 丁 REF I NI NG AND CHEMI CAI I NDUS TRY 9 浅谈国内油气储运系统中存在问题及对策 徐辉利 ’ 孙杰 王 莉 1 ． 辽宁石油化T大学 机械_T程学院， 辽宁抚顺 1 1 3 0 0 1 ； 2 ． 东北石油管道公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 3 1 摘要 讨论了我国油气储运管道的腐蚀问题及预防对策， 探讨了油气储运过程中的油气蒸发损 耗及相关的环保问题， 并就这些问题提出了一些可行的回收技术和对策。 关键词 油气储运； 腐蚀； 回收技术 ； 环境保护 中图分类 T E 8 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 4 9 6 2 2 0 0 6 0 1 0 0 0 9 0 2 发达国家早在 2 0世纪 6 0 年代就开始重视油 气储运工业与整个石油工业的协调发展，逐步建 成的油气储运系统不仅为这些国家的国民经济建 设发挥了有力的能源保障作用，而且使得这些国 家在发生能源危机时具有充分的自 我调节能力itl。 正是由于各国经济增长对油气资源的依赖性逐渐 增强， 油气储运作为一个枢纽系统， 在国民经济建 设中的战略地位 日 益提高。 目前，包括中国在内的一些发展中国家的油 气储运系统存在很多问题，如油气储运系统中的 腐蚀监测与评价 、储运过程中的油气蒸发损耗与 回收、 过程节能与环保等。 随着世界各国经济竞争 日 益激烈，必须把我国油气储运放到保障国家经 济发展能力的高度上加以重视，其系统完善与否 已成为制约我国经济平衡发展的重要因素。 1 腐蚀与防护问题 近年来，很多输油管道在湿硫化氢环境下受 到严重腐蚀并开裂， 如应力腐蚀开裂s c c 、 硫化物 应力腐蚀开裂 s s c c 、 氢致开裂 H I C 、 应力诱导的 氢致开裂 S O H I C 等。 总体而言， 容器与管道的发 生腐蚀开裂的因素可以归结为 5 种。 1 ． 1 材质因素 以 H I C为例，材料中包含贝氏体或者马氏体 的“ 硬质” 带对 H I C十分敏感。 如果材料夹杂物偏 析区硬度控制在 3 0 0 H V以下， 就能够很好的消除 材料对 H I C的敏感性囝 。 近些年来， 由于焊接构件 在化工设备上的广泛应用，由于热影响区硬度较 高， 所以也会引发 H I C t l。 1 ． 2 冶金因素 以S S C C为例， 材料的 N i 、 Mn 含量对材料发 生 S S C C的敏感性与材料强度级别有一定的联系， 在屈服强度低于 8 8 2 M P a 时， N i 、 M n的有害影响显 著 ，尤其是含 N i 量高于 l ％时，即使其硬度在 H R C 2 2以下， 材料的开裂敏感性依然很高； 但屈服 强度在 8 8 2 MP a以上时， 其开裂敏感性高， 但与合 金元素的关系并不紧密。 1 ．3 介质因素 随着 H 2 S 浓度的上升 ，材料的开裂临界应力 值下降，敏感性增加。 p H值的降低能够增加金属 材料氢的吸收量， 从而增加腐蚀速率。 以S S C C为 例， p H值存在一个临界值 p H 如果 p H p H ， 开裂 敏感性将会减小。 1 ． 4 应力水平 有很多实验表明，如果材料所承受的应力超 过其屈服应力的 3 0％以上时，材料就可能发生 S O H I C破坏。 但这样的应力水平， 在焊接构件的焊 缝周围区域以及 S S C C裂纹或者其它类似于裂纹 的缺陷内都有可能出现，所以近几年的设备失效 很多是由于 S OH I C所引起I 5 l 。 1 ． 5 设计制造 一 些学者参照 N A C E标准 对于介质为气体， 设计压力， 4 4 8 k P a ； 对于介质为多相系统， 设计压 力 1 5 5 1 k P a 进行容器设计， 认为可以避免 S S C C 或 H I C发生的可能。 但是实际上 ， 这个标准的制定 来源于实验室环境 空气中 。 而且 ， 酸性环境与水 相的化学成分 、 p H值以及硫化氢分压等因素有 关。 综上所述，如要完全控制和预防压力容器及 管道中的与氢相关的腐蚀开裂， 可能性非常小。 因 为这些因素有时候是相互制约和协调作用。只能 在材料的制造过程中，尽量控制和改善夹杂物的 数量与形貌，降低含硫量与含氢量；对于焊接构 维普资讯 炼 油 与 化 丁 R E F I N I N G A N D C H E M I C A L I N D U S T R Y 第 1 7 卷 件，采用适当的焊后热处理既能起到改善材料组 织的作用， 又能降低焊接构件区域的应力值。 2 回收问题 目前 ， 我国的炼油厂 、 石油化工厂 、 油库及加 油站对低蒸气压 真实蒸气压小于 1 0 0 k P a 油品和 化工原料的蒸气回收工作正处在起步阶段，许多 油品收发场所没有任何油气回收设施 ，致使大量 油气排放到大气中，既危及安全生产又严重污染 环境， 同时也造成资源浪费。 按照美国加州空气资 源委员会制订的油品散发系数 加油站 2 ． 5 4 g ／ L ， 炼油厂和油库 2 ． 9 7 g ／ L 计算， 我国每年蒸发损失的 轻质油约 4 7 0 k t ， 如果进行油气回收可以减少损失 约4 3 5 k t ， 其经济价值约 1 ． 8 x l O 元[ a 16] 。 2 ． 1 油气损耗 从油气回收的角度来看，油气损耗主要分为 两类 1 呼吸损耗，主要由于油品进出油罐和环 境温度变化而导致； 2 运输损耗 ，主要由于油品 装车和卸载过程中蒸发而导致。世界上很多国家 从 2 O世纪 4 O 年代就开始进行降低油品蒸发损耗 的研究。 一般来说， 防止油品损耗的措施可以划分 为 3 类 1 加强管理、 完善制度、 改进操作规程， 如油罐车底部装油等 ； 2 抑制油品蒸发 ， 如采用 浮顶罐等； 3 采用相关的回收技术进行油品回 收。 2 ．2 油气回收 迄今为止，世界上普遍采用的油气回收工艺 主要有 吸收法、 吸附法 、 冷凝法和膜分离法。 另 外， 还有仅为达到环保目的的氧化法[6 1。 吸附法是油气回收的主要方法之一。该方法 利用介质与烃类分子的亲和作用吸附烃分子 ， 不 吸附空气 ， 从而达到分离的目的。 这主要利用了混 合物中各组分与吸附剂间结合力强弱差别的原 理。其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以 有很高的选择性。 近些年来， 具有特色的变压吸附 和变温吸附经过不断的改进，在我国的石油化工 行业得到了广泛应用。 黄维秋等人的研究说明 吸 附法的功效很大程度的取决于吸附剂的选取 ， 活 性炭等吸附剂具有较高的性价比，可以作为首选 的吸附剂来考虑。 而且， 在吸附过程中辅以冷却 ， 将提高吸附率门 。 吸收法一般仅限于汽油蒸气的回收。油品装 卸产生的油气进入吸收塔， 8 O ％～ 9 O ％的汽油蒸气 被吸收， 贫油空气由排放口排出。 吸收液送至解吸 塔进行真空解吸， 解吸后的吸收液循环使用。 解吸 气进入回收塔利用成品汽油进行回收，尾气再返 回吸收塔重复上述吸收过程。吸收液通常是煤油 或专用吸收液。 但此工艺方法回收效率低， 对于环 保要求较高时， 很难达到允许的油气排放标准I61 。 冷凝法主要用于储运过程中的含烃气体 ， 通 过低温冷凝冷却， 其中的油气被逐渐冷凝下来。 该 方法适合于高浓度油气的回收。当然冷凝温度的 选取一般要根据净化气体中烃的含量要求而定 ， 一 般控制在⋯ 7 0 1 7 0 ℃。各种冷凝器的不同点在 于排除热量的方式及所用装置的类型。冷凝有两 种不同的方式 1 直接接触， 此时冷却介质 常用 自身油品或相近油品 是和混合气保持接触的 在 吸收塔中通过喷淋 、 冷凝、 回收 ， 冷凝液获得充分 的混合，回收到的油品包含有原冷却介质。 2 间 接接触 或表面式 ， 即利用制冷剂或冷凝剂借助热 交换器管片进行传热冷凝回收，常用的有列管式 冷凝器。 膜分离法是传统的压缩 、冷凝法与选择性渗 透薄膜技术的结合吲 。 其原理是 油罐等储运容器 蒸发损耗过程中， 受到呼吸阀等控制， 罐内压力将 略大于罐外压力，由于油气与空气混合物中烃分 子与空气分子的大小不同，在某些薄膜中的渗透 速率差异极大。 如果能够选一合适的薄膜， 让空气 组分分子穿过而不让油蒸气组分穿过，而且在微 压下就有较大通量的选择渗透，那么将给油品蒸 发损耗的控制带来突破性的变化。 当然， 如果所处 理的含烃气体中的有其浓度较高、流量较大及排 放要求严格时， 以上几种方法可以组合使用， 如吸 收吸附组合法。 但是赵光明等人的研究结果表明 吸收法与膜分离法不宜结合使用同 。 虽然在过去的几年里，我国在减少储运过程 中油气损失方面取得了很大进步，但是从全过程 油气回收来看， 相对于西方国家还有一定的差距。 为了减少这一差距 ， 必须采取 3 个措施 1 完善 标准。 1 9 9 6 年， 大气污染综合排放标准实施 ， 其 中对非甲烷烃类气体的排放浓度进行了严格的限 制。 但是这标准本身就有一定的局限性， 表现在标 准过严 相对于美国、 德国等而言 ， 实施起来很有 难度； 范围过宽， 在很多场合很难实现； 定位不够 准确； 2 协调组织。 政府应该协调相关部门落实现 下转第 1 9 页 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 2 0 0 6 年 第 1 期 邓爱琴等． 异形纤维开发的技术关键与影响因素 1 9 稳定， 形成毛丝， 造成纤维异形度的波动。 3 ． 3 喷丝头拉伸率的影响 喷丝头拉伸率不但影响纺丝速度，而且还影 响初生纤维的成形效果。由于刚从喷丝孔出来的 原液细流在凝固浴中有一个胀大过程，使得胶丝 的拉出速度很难确定。 拉出速度过高， 就会造成纤 维异形度降低， 胶丝的断头率增加 ， 导致缠绕； 拉 出速度过低， 纤维异形度提高， 但会造成丝束疵点 上升。 具体工艺条件 包括原液条件、 异形喷丝板 孔径可以利用由实验做出的拉出速度与计量泵 转数的联系曲线来确定，根据不同的异形纤维品 种来确定合适的拉伸率，以保证纤维异形度和产 品质量的稳定。 - - -卜 一 - - 卜一 - - 卜 一 一一 ■ 一一 ■ 一 - 一n n 一n - ● 一 上接第 l O页 已存在的问题； 3 科学研究。 主要表现在先进油 气回收工艺及设备的研究与应用。 3 环保 问题与对策 在油气储运过程中，轻质油品灌装及内浮顶 油罐的油气排放都会造成废气的产生，并且对环 境有很大的影响。 一般而言， 废气的产生主要有两 个来源 储罐的“ 大小呼吸” 及油气挥发 u p 油气损 耗 。 油罐的大小呼吸主要有 2 个原因 1 油品储 运过程中， 由于温度或压力的变化， 引起油气的膨 胀而溢出； 2 气体空间的变化， 引起油罐的泄漏 或破裂， 导致部分油气溢出。 对于这些问题。 除上述的油气回收工艺外， 可 以采用 5 个方法进行预防。 1 直接进料方式。在工艺条件允许的情况 下， 装置之间尽可能采用直接进料方式， 取消中间 罐， 减少油气在中转过程中的挥发与泄漏。 2 改进调和方式。 一般汽油调和可以采用管 道调和， 而柴油调和可以采用罐内搅拌器调和。 3 合理选择容器类型。 浮顶罐及内浮罐的内 部结构可以消除气体空间，从而在储运原油或汽 油时可以明显降低大小呼吸产生的废气见表 l 。 表 1 油品损耗对比表 4 建立合适的排放系统。 轻质油品泵体与底 座排放应设置密闭地下污油罐，这样可以将一些 驱动系统所泄漏的液体排入地下污油罐。 5 提高储运系统的设计能力。 为防止油气储 4 结束语 从使用孔形为扁平形异形喷丝板生产异形纤 维的结果看， 纤维截面形状呈规则的矩形， 且异形 度均高于 6 ， 最高为 7 ．8 ， 达到从 日 本进口的异形纤 维的质量指标，这说明异形喷丝板以及异形纤维 的开发是成功的。 目 前 ， 异形纤维已经在大庆石化 分公司腈纶厂批量生产。 参考文献i 【 1 】 张树钧， 改性纤维与特种纤维【 M 】 ， 北京 中石化出版社， 1 9 8 2 ． 【 2 】 陆白天， 北京纺织【 J ] ， 1 9 7 9 ， 3 1 ． 收稿 日 期 2 0 0 5 1 0 3 0 作者简介 邓爱琴 ， 女。 高级工程师， 主要从事腈纶新产品开发工 作 ， 在围家级刊物发表论文多篇， 获科技进步奖4 项。 --● 一一 - ● 一- 一--- - - - ● 一-- - - ● 一- - - - 一- 运过程中管道及容器的“ 先漏后裂” 等问题 ， 在综 合考虑环境因素的基础上 ，需要进一步提高材料 设计、 安全设计、 容限设计等方面的能力。 4 结束语 针对国内目前石油化工储运系统中普遍存在 的问题进行的分析， 并给出了解决的办法。 但是由 于油气储运过程的复杂性 ，很多问题还有待进一 步解决， 如油气回收技术。 目前我国还处于较低的 发展阶段， 如何将一些技术有机的结合起来， 还需 要以后的不断探索。 参考文献 【 1 】姚安林． 我国油气储运学科的发展机遇【 J J ． 油气储运。 1 9 9 9 ， 1 8 2 6 - 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