油气储运过程中静电的产生与防范.pdf

第 4 0卷第 1 2期 2 0 l 1年 1 2 月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 0 ．N o ．1 2 D e c e mb e r ，2 0 1 l 油气储运过程中静电的产生与防范 闫明龙，吴 明，刘勇峰，冯云飞，高 岩 辽宁石油化工大学 ， 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 摘 要 简述了静电的形成原理， 产生的原因以及电荷积聚程度的判断； 静电在油气储运过程中由于沉降， 飞溅，喷射所产生的电荷以及危害。并根据这些原理结合油气储运过程中易出现的多种危险的环节作出了防范 措施和应该注意的事项。 关键词静电；油气储运 ；防火 中图分类号 T E 8 8 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 1 1 2 1 2 4 4 0 3 Pr o duc t i o n a nd Pr e v e n t i o n o f S t a t i c El e c t r i c i t y Du r i ng S t o r a g e a nd Tr a ns p0 r t a t i 0 n o f Oi l a n d Ga s Y A NMi n g l o n g ，WUMi n g ，L I U Y o n g -f e n g ，F E NG Y u n -f e i , G AO Y a n L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y , Li a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 1 ，Ch i n a Ab s t r a c t T h e f o r ma t i o n p r i n c i p l e a n d f o r m a t i o n c a u s e s o f s t a t i c e l e c t r i c i t y we r e d i s c u s s e d a s we l l a s me t h o d s t o d e t e r mi n e t h e d e g r e e o f c h a r g e a c c u mu l a t i o n ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s e t t l e me n t p r o c e s s ，s p l a s h a n d s p r a y d u r i n g s t o r a g e a n d t r a n s p o r t a t i o n o f o i 1 a n d g a s a r e ma i n c a u s e s t o g e n e r a t e t h e s t a t i c e l e c t r i c i ty．At l a s t ．b a s e d o n t h e f o rm a t i o n p r i n c i p l e a n d f o r ma t i o n c a u s e s o f s t a t i c e l e c t r i c i ty， s o me p r e v e n t i v e me a s u r e s we r e p u t f o r wa r d ． Ke y wo r d s S t a t i c e l e c t r i c i ty； S t o r a g e a n d t r a n s p o r t a t i o n o f o i l a n d g a s ； F i r e p r e v e n t i o n 随着石化行业可持续发展战略的制定实施 ，石 化行业对于油气储运的需求越来越大 ，其已分布到 全 国各个地区天然气的主要成分是烷烃 ，其 中甲烷 占绝大多数。石油的主要成分是碳氢化合物 ，具有 特殊气味的、有色的可燃性油质液体。他们都有易 聚集静电的特性 ，而且油气储运过程是在特殊的环 境下 ，难免有静电的产生。最近几年由于静电引起 的事故已占各类总事故的 9 ％。所以， 各个安全管理 部门应对静电产生予以了解， 对其危害加以控制 『】] 。 l 静电产生的原理 物质都是由分子构成， 分子是由原子构成， 原子 中有带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。 在正常 状况下， 一个原子的质子数与电子数量相同， 正负平 衡 ， 所以对外表现出不带电的现象。 但是电子环绕于 原子核周围， 一经外力即脱离轨道， 离开原来的原子 而侵入其他的原子B ， A原子因缺少电子数而带有正 电现象， 称为阳离子、 B原子因增加电子数而呈带负 电现象， 称为阴离子。 造成不平衡电子分布的原因即 是电子受外力而脱离轨道 ，这个外力包含各种能量 如动能、 位能、 热能、 化学能⋯⋯等 在日 常生活中， 任何两个不同材质的物体接触后再分离， 即可产生静 电。 所以， 油品在储存 、 运输 、 输送 、 装卸等过程中， 不可避免地发生沉降、流动 、搅拌 、过滤、喷射 、摇 晃 、冲刷 、飞溅及发泡等接触 、摩擦 、 分离的相对运 动而产生静电。任何事物都有好坏两个方面 ， 静 电也 是如此， 虽说静电在油气储运中很难避免， 但并不是 说有静电就一定会造成危害。 静电的危害是要在 以下 四个条件同时存在的情况下才可能对生产安全造成 威胁。形成静电危害的四要素 ⋯ 1 有静电产生 的来源； 2 静电放 电的火花能量达到了爆炸性混合物 引超的最小引燃能量 ； 3 有静电积累的充分条件 ，且要达到足够使 其引起放电的静电电压； 4 在静电积聚区必须存在该油品爆炸极限范 围内混合气 由空气和油品蒸汽组成 ； 控制好前三个条件是抑制静电的产生和积累， 且也是消除静电的直接措施。第四个条件是为了防 止爆炸和起火。 ， 防止上述四个条件同时存在是防止 储运中静电危害的根本手段 。 2 油气储运过程 中起电现象 2 ． 1 油品带电来源于固一 液相界面的偶电层 当易起 电油品在油管中流动时，满足油相与固 薯 2闫0 1明 1 方- ．。 叫一 ， 男 ， 辽 宁 抚 顺 人 ， 硕 士 ， 研 究 方 向 天 然 气 长 输 管 道 泄 露 过 程 。 3 3 4 8 5 0 3 4 6 9 8 7 E m a i l 3 3 4 8 5 0 3 4 6 q q ．c o rn 。 作 者 简 介 闫 明 龙 1 一 ， 男 ， 辽 宁 抚 顺 人 ， 硕 士 ， 研 究 方 向 天 然 气 长 输 管 道 泄 露 过 程 。 。 第 4 0 卷第 1 2期 闫明龙，等油气储运过程中静电的产生与防范 l 2 4 5 相接触 、 分离的条件从而使油品带电。当带电油品 流入油罐，则使油罐内油品也会带电， 此时油罐的内 壁要感应出与油品电量相等、 符号相反的静电；在油 罐的外壁则 出现了与油 品电量相等 、符号相反的静 电。 通常来讲我们惯用的办法是油罐接地， 这样油罐 外壁的静电流人大地。通常流动 的电流约为 8 A ， 这 个电量不大，但由于油罐的电容小而体积确很大， 往往使其形成上千至上万伏的油面电位。 2 ． 2 水滴在油品中的沉降起 电 在油 田开发的中后期， 为了提高采收率， 注水是一 种常用的增产方法。随着生产液中含水量的上升， 从 地层中的岩石空隙到油井及地面上的出油管道均会 产生油水两相流动， 当水滴和油作相对运动时， 水和油 都会有尘埃，这会使油品中产生电离子，油和水分别带 有相反的电荷。 此时我们称这个油水界面叫偶电层。 2 ． 3 油品与其他物体飞溅或冲击引起的静电 例如在油库中，鹤管进入储罐或油罐车为其装 油时， 油品从管口喷出后，会冲击到罐壁和罐底。 此 时油品会反弹出很多雾状的小液滴，这些液滴在下 落时冲击油罐或油面引起气泡、飞沫或微小的雾滴 而形成偶电层，从而使油品带电。 3 电导率分析 静电的积聚与各种危险化学品的电导率有关而 电导率是电阻率的倒数，电导率是衡量油品导电性 能好坏 的物量参数。 根据大量实验得出的现有结论 f 1 1 物质的电阻率小于 1 0 6 Q- e m时， 因其本身 具有较好 的导电性能，静电将很快泄漏 ；大于 1 0 6 Q e m且小于 1 0 1 0 e m的物质 ， 带 电量不是很大 的，不易产生静 电。 f 2 大于 1 0 1 0 n c m且小于 1 0 1 5 Q e m的物质 最易带静电， 是防静电工作的重点对象。 如苯、 汽油、 乙醚等，它们的电阻率在大于 1 0 1 1 Q e m且小于 1 0 1 5 c m之间，静电非常容易产生并积聚。 3 但当电阻率大于 1 0 1 5 n c m时 ，物质就 不易产生静 电， 不过一旦产生静 电， 就很难消除掉。 所以， 电阻率的大与小是静电是否积聚的主要条件。 在这里必须指出的是 水是静电的良导体，但当少量水夹在绝缘油品 中，因为水滴与油品相对流动时要产生静 电 以上 分析过 ，反而会使油 品静电量增加。 金属是良好的导体，但当它与大地绝缘时，就 和绝缘体一样 ， 也会带有静电。一些带有危险 质 的化学品的电导率与静电的积聚有着很大的关系。 按照 B G 6 9 5 0 8 6 轻质油品安全静止导电率的规 定 当油品的静止导 电率大于或等于油品安全静止 导电率值时，为油品安全静止导电率，在该导电率 值时，油品不会发生静电聚积。标准规定安全静止 导电率值为 5 0 S ／ m 。 4 防范静电的措施 4 ． 1 控制流速 多种实验证明， 对于同一种油品， 其流速慢， 管 径小， 产生 的静 电量也小。如对罐车反复装油试验表 明 平均流速为 3 ． 2 m ／ s 时， 测得油面电位为 3 1 0 0 V ； 当平均流速为 2 m ／ s 时， 油面电位为 6 3 0 V 。所以在 装油罐车时应注意控制流速 ，但流速也不要过于缓 慢 ，以免影响效率 ，现阶段我国通常采用 1 m ／ s的 流速。 4 ． 1 ． 1 提高正常流速的必要条件 1 鹤管 口要全部浸没在油 品中 ，同时也会很 好的减少挥发量； f 2 低导电液体 中出现第二项液体 水或空气 时 ，静电的产生会大大的增加。所以管道内残存 的 油 、水和空气完全排出时。 4 ． 1 ． 2 限制最大流速 限制最大流速有很多内容需要考虑。它与油 品 的种类 、 性质 、 和管壁的材料 、长度还有装车方式 、 周围环境等诸多因素息息相关 。所以限制流速的选 择要进行综合的考虑才能做 出决策。 4 ． 2 做好设备的维护保养 针对工艺流程操作前做好工作危害分析，对于 各种设备 的特性严格按保养规程进行维护进而控制 操作风险。 4 ． 3 做好防静 电处理 我国通常采用 的防静电方法是防静 电接地。防 静电接地 的要求 1 濡 要切实的做到导线的连接， 不会被强电、 强磁干扰。 2 接地装置需要选择外地面空旷， 铜条需要 够大 根据项 目的大小决定 、 要埋得够深，通常接 地棒砸人地下 2 ． 5 m深 ， 相互并联连接形成接地网， 不能串联 。 4 ． 4 落实动火作业措施 4 ． 4 ． 1 拆卸 在可能的条件下， 拆卸禁火区内需要动火的设 备、管道及其附件，并移至安全的地方再动火，动 火作业全部完成后再装回原处。 下转第 1 2 5 1页 第 4 0卷第 1 2期 杨成敏，等使用高活性加氢脱硫催化剂促进低碳炼油经济 1 2 5 1 排放当量。 抚顺石油化工研究院近年来开发了多个柴 油加氢脱硫催化剂 ， 其活性能够满足炼厂节能减排的 需要 ，为炼厂低碳发展提供了良好的技术支撑。 参 考文献 [ 1 ]张国生． 低碳经济下炼油与石化产业的发展趋势『 J ] ．当代石油石化， 2 0 1 0 ， 1 8 7 7 1 6 1 8 ． [ 2] 覃 国军 石油石化企业面临的低碳发展挑战和机遇『J ] ．油气田环境 保护， 2 0 1 0 ， 2 0 1 1 4 ． [ 3 ] G u n a s e e l a n P ，B u e h l e r C ，C h a n W R ． G r e e n h o u s e g a s e mi s s i o n s C h a r a c t e r i z a t i o n a n d m a n a g e me n t [J ] ． H y d r o c a r b o n P r o c e s s i n g ，2 0 0 9 ， 8 8 f 5 7 7 】 ． [ 4] Ma c e E J ，B l u m e A M，Y e u n g T W． N e w r o l e s f o r F C C Uc a r b o n c a p t u r e u n i t a n d c o k e g a s i fi e r [J ] ． P e t r o l e u m T e c h n o l o g y Q u a r t e r l y ， 2 0 0 9 ， l 4 1 5 9 6 0 ． [ 5] 程薇， 等 ，面向低碳排放的炼油技术进展『 J 1 l 石油炼制与化工， 2 01 0 ，41 9 1 -8 ． ‘ [6]杨 成 敏 ， 等柴 油 加 氢 精 制 催 化 剂 的 选 择 【J _． 当 代 化 工， 2 0 0 8 ， 3 7 2 1 8 9 1 9 3 ． [ 7 ] 王家寰， 等，加氢精制系列催化剂的开发及工业应用_J 1 ．工业催化 ， 1 9 9 6 1 3 0 3 5 ． 上接第 1 2 4 3页 提升管反应器末端设置的V S S 州涡流分离器使催 化剂与反应油气实现了快速分离 ，减少了二次反应 ， 同时分离效果 良好 ， 油浆 固含量为 5 ． 0 3 g ／ L 。 采用 A F 环形档板设计的汽提段设有多段汽提蒸汽 ， 汽提后待 生剂上焦炭的氢含量为 6 ． 5 4 7 ％， 说明汽提效果很好 。 6 能耗 装置设计能耗为 2 4 4 7 ． 7 3 M J ／ t 原料 合 5 8 ． 4 6 k g 标油／ t 原料 ， 标定能耗为 2 4 7 9 ． 2 MJ ／ t 原料 合 5 9 ．2 2 k g 标油／ t 原料 ，略高于设计值。这 主要是 由两个原 因造成的，第一 ，装置生焦率高于 设计值 0 ．2 ％； 第二， 原设计中烟机的旁路蝶阀全部 关闭，而根据国内的操作习惯，标定中是使用旁路 蝶阀 自动控制两器差压 ，这导致少量烟气没有进入 烟机做功 ，烟机人 口流量低于设计值 ，三机组主电 机多耗电约 1 0 0 0 k W。 3 结 论 装置 自开工后运行稳定 ， 主要设备包括 U O P专 利设备及 国产大型设备顺利通过检验 ，标定结果显 示设备运行可靠 ， 可操控性强。由于原料性质较差 ， 导致装置总液收 比设计值略低 ，而总的产品分布较 合理，丙烯收率也高于设计值。装置的能耗比国内 同等规模装置高出约 l 5 k g 标油／ t 原料， 主要是由于 主风机一 烟机系统压降大，烟机回收能量低；反再 系统操作压力低，导致分馏系统操作压力低，使分 馏系统 回收的低温热减少 ；另外 ，余热锅炉的排烟 温度高达 2 6 0 o C，也是能耗增加的另一个原因。 参考文献 [ 1 ] 高建国，徐占定，等．1 2 0 万 t ， a 催化裂化装置沉降器改造施工技 术f J _ ． 石油工程建设 ，2 0 0 1 ，2 7 2 3 3 3 5 ． [ 2]肖佐华， 夏银厚． 催化裂化装置 U O P技术改造_ J l_炼油设计， 2 0 0 1 ， 3 1 6 1 1 9 2 2 ． [ 3] 郭毅葳 ，王玉林 ，张剑波采用 U O P催化裂化技术加工大港常 压重油 [ J 】 ．石油炼制与化工 ，2 0 0 2 ，3 3 1 2 9 - 1 3 ． [ 4] 赵海军，赵峰，王玉林．U O P 催化裂化反应技术的应用[ J l_石油与 天然气化工 ，2 0 0 6 ，6 5 3 2 1 1 - 2 1 6 ． [ 5] 朱维军 ，徐占定 ，等．催化裂化装置 U O P技术改造中原料油喷 嘴的安装l J 『 l石油工程建设 ，2 0 0 1 ，2 7 6 3 1 - 3 2 ． 上 接 第 1 2 4 5页 4 ． 4 ． 2 隔离 截止 目前用于建筑上的防火隔离带包括 酚醛泡 沫、岩棉 、 发泡水泥、泡沫混凝土等一些 A级防火材 料制作。厂区通常会在在管道上加堵盲板 ，这样可以 使动火操作地点与易燃易爆物品进行有效的隔离。 4 ． 4 ． 3 清理现场 动火前应把动火点周围的易燃易爆物品转移至 远离现场的地方或隔离开来 。动火之后要对现场进 行清理 ， 现场应打扫干净 ， 以防星星之火可以燎原 。 5 结束语 本文就静电的产生条件， 形成过程以及防范措施 作了简要介绍。 在储运的过程中还是要从静电产生的 源头人手且在储运的过程中尽量防止油品的沉降 ， 飞 溅，和喷射。控制油品的流速，完善设备的保养。 参考文献 [ 1 ]孙艳德，刘爱 民，李敏东．油品储运过程中静电的危害及预防f J ] l生 产技术 ，2 0 0 5 ， I 3 6 2 7 2 9 ． [2 ]瞿祁．静电产生的原因及静 电放电的措施[ J I． 山西电子技术， 2 0 0 1 0 4 ． [ 3 ]韩玲．简析油品危害及防范措施f J ] l 安全技术，2 0 0 3 ，5 3 2 5 2 8 ． [4 ] 李游天， 赵学伟． 油气储运过程的静电防范【J lJ ． 科技论坛， 2 0 0 6 ， 1 0 3 2 2 2 5 ． [ 5 ]王兴．油气储运防火安全分析及预防措施l J l_工作探讨 ， 2 0 0 7 ， 6 9 3 2 - 3 6