固定顶油罐内气体空间油气浓度分布.pdf

研 究 开 发 石 化 技 术， 2 0 0 4 ， 1 1 4 1 5 PET ROCHEMI CAL I NDUS TRY TECHNOLOGY 固定顶油罐 内气体 空间油气浓度分布 杨宏伟费逸伟 中 围人 民解放军徐 州空 军学 院物资 油料 系 ， 徐 州 ， 2 2 1 0 0 6 摘要 实测 2 0 0 0 m 的地面 汽油罐 。 给 出 了高 、 中 、 低液 位储 油时油 气浓度 的纵 向油气 分布 曲线 ， 证实 了油 罐 内气 体空 间油气 浓度 呈 明显 的梯度 分布 。 与装油 高 度存 在着 密切联 系 ． 当装满 度 大于 7 5 ％时 。 呼 出的油气 浓 度为 饱 和 ， 而装满 度低 于 2 5 ％时 。 呼 出 的油气浓 度仅 为饱 和浓 度 的 4 5 ％。 分 析原 因得出 油罐 的装 满度越 高 ， 气体 空 间的 油气 浓度就 越均 匀 ， 且越接 近于 饱和浓 度 ；油 气浓度是 影响呼 吸损耗 量 的一个 重要参 数 。 关键词 轻 质燃料 油 饱 和蒸 气压油气浓 度浓 度梯 度 同定顶油罐 油罐内气体空间的油气浓度及其分布状况对 于研究油品的蒸发损耗十分重要 。固定顶油罐 内 的油气浓度并不是均匀分布的 ．各处温度不尽相 同。由于液态物质 的饱和蒸气压 是温度 的单值 函 数 ，因此温度对饱和蒸气 压和油气浓度 的影响不 可忽略。 对于纯烃来说 ， 它的饱和蒸气压与温度 的 关系可 以用克劳修斯一克拉佩龙方程来描述 。在 实际应用 当中， 常常用诺模 图【 来查取它 的饱和蒸 气压 1 轻质燃料油的蒸气 压 无论是汽油还是煤油 、 柴油 。 都是 由多种组分 组成的混合物 ． 虽然也有与纯烃相类似 的关系 ， 但 又不尽相 同 ， 其特点为 1 同一牌号 的油品并不 意味着具有相 同的饱和蒸气压 。即使是从同一原 油 中经同一丁艺得到的油 品 ，其饱和蒸气 压也不 完全相等 如果产地等也有差 异 ， 则在蒸气压上 的 差别就更明显 。 2 油品的饱和蒸气压并不是一成 不变的 ．它随着油品蒸发 的不断进行而变得越来 越低。 油品在挥发过程 中， 体系 中的轻组分首先逸 出． 重组分则相对损失较少 ， 从而造成油品饱和蒸 气压的下 降。 3 两相共存 时 ． 油品 的蒸气 压同气 液 比有 关 ． 气 液体 积 比越 大 ． 汽化率就越 大 ， 则在 给定温度下油 品的蒸气 压就越小 。 气 化率越低 ， 表 明在 同类液体 中轻组分的含 量就越 多 ．因为在油 品挥发的过程 中 ， 轻组分首先要从 体系中逸出。 在实际应用 中 ．油品常用的蒸气压参数为雷 特饱和蒸气压。规定在 3 8 c c， 当燃料蒸汽与标准 液体 的体积之 比为 4 1时 ．所测出的燃 料蒸汽最 大压力就是其雷特饱和蒸气压 。其测定装置如图 1 所 示 。 图 1 油 品雷特 饱 和 蒸气 压测 定装 置 1 水 银 压力 计 2雷德 式饱 和蒸 气压 测 定器 ； 3 橡 皮 管； 4接触 式温 度计 5 电热器 6 水银 温度 计 7 电 动机 8 搅 拌 器 9 水 浴 l O继 电器 当已知某燃 料在 3 8℃时的雷特饱 和蒸气压 ， 可用下式求算油 品在其他温度时的饱和蒸气压 p ． P x l O 4 ．6 ～ l 4 玎 式 中 ， 为油 品在 t c 【 时 的饱 和 蒸气 压 ； 为 3 8 c c 时油品的雷特饱和蒸气压 ； T为绝对温度 ， K。 收稿 日期 2 0 0 4 0 6 1 8 。 修改 稿收 到 日期 2 0 0 4 1 0 2 6 。 作者 简介 杨宏 伟 。 硕 士研 究 生 ， 1 9 9 0年 毕业 于南 京航 空 航 天大 学 材料 工程 与科 学 系 ， 1 9 9 4年 分 配到 民航 徐州 设 备 修 造 厂 。 现 在 读 油 料 应 用 专 业 。联 系 电话 0 5 1 6 2 3 71 5 4 0． Ema i l h o n g we i 71 67 1 6 3 ． c o m。 维普资讯 l 6 石化技 术 2 0 0 4年第 1 1卷第 4期 计算应用时 ，常 以实际油温下油 品汽化率接 近于零时 的蒸气压作为计算用的数值 ，在知道 了 某一油 品的雷特饱 和蒸气压后 ，可以用美 国石油 协会推荐 的诺模 图查算 。 2 油罐 内气体 空间油气 浓度分布[2 1 由阿弗加德罗定律可 以知道 同温同压下 的 气体空间内混合气体各组分 的摩尔数之 比等于它 们的体积 比， 也等于它们的气体分压之 比。 当罐内 气液两相处 于平衡时 ，理想状态是各处油气浓度 均匀一致 。 且等于在此温度下的饱和蒸气压。 但实 际情况并非如此 ．由于油气分子质量一般远大于 空气的分子质量 ．受重力影 响油气分子有不断地 在液面附近聚集 的趋势 。且 由于外界温度的不断 变化 。 油罐 内的油气浓度经常是不饱和的 。 在罐内 气体空间的各点处 ．特别是在不 同层面处不尽相 同 ， 有时差别还 比较大 。实测油气浓 度结果表 明 气体空 间的油气浓度分布是静止储存 时间、油罐 结构 以及外界气候条件等多种复杂 凶素的函数 。 对于地面立式 固定顶钢结构 油罐 ．在距油面 同一 高度 的横 截面 上各点处油气浓度 十分接近 ， 在实际计算中 ， 可以认为各点均匀一致 。 但在纵向 上 。 油气浓度相差就 比较大 。 在靠近油面处油气浓 度最大 。 接近 于该油面温度下 的饱和蒸气压 ， 并随 着 日光 照射 等 因素 的影响 而 出现 周期性 的 日波 动。自下而上油气浓度呈逐渐减少的趋势 ， 而且越 往上浓度梯度也越小【3 见 图 2 。 罔 2 液 面 上 5 0 mm处 日平均 油气 浓 度分 布 3 不 同液位储油 时油气浓度梯度分布 2 O O 0 m， 油罐 的实测油气浓度数据曲线1 4 1 见 图 3 ， 分别表征了高 、 中 、 低液位储油时油气浓度 的分 布规律 ．可以看 出它们的分布曲线既有相 同 的特征 ， 又存在着 明显的不 同。 曲线 1为 低液位储 油 时 的油气 浓度 分 布 曲 线 。它与曲线 2 、 3的主要 区别是存在着一个 明显 的拐点 。即在贴近油面的位置处存在一个大 的油 图 3罐 内 气 体 空 间 纵 向 油 气 分 布 1 低液 位 2中液位 3高液 位 气浓度层 。在拐点 以上 。 油气浓度相对较低 。 但分 布却 比较均匀 。拐点 以下 ， 即在大浓度层中。 油气 浓度的变化程度却较大 。在大约 1 m 的纵向高度 内油气浓度从 4 7 ％下降到 2 0 ％。同样的情况在曲 线 2 、 3上却没有体现 ， 它们的曲线 比较平滑 ， 浓度 梯度逐渐减少 。 当储油液位升高以后 ，气体空 间油气浓度的 纵 向分布差别减少 。这种趋势在随着液位的升高 而变得越来越 明显 。 当储油位很高时 ， 平均油气浓 度接近于此液面温度下 的饱和油气浓度。 对于以上现象的解释有两种[5 1 一种观点认为 由于受阳光 的辐射和气体 的 自然对流作用 。使得 处于油罐壁处 的薄气体层被加热 ．受热气体沿罐 壁上升 。 使得油罐截面处的冷气体相对缓慢下移 。 这种 向下的作用与油气分子沿纵向的扩散作用相 反 。 在距离油面一定高度处达到平衡 ； 这 时可 以认 为沿罐体纵 向油气质量不冉发生迁移 。此位置对 应于 曲线的拐点处 ， 在此位置以下 ， 油气浓度 比较 大 ， 形成 了大浓度层 。 另一种观点认为此现象与油 罐吸气时所产生的强制对流有关 。当油罐吸气时 气体 以一定速度进入罐 内油气空间 ，对罐 内的混 和气有一定 的冲击作用 。可 以对罐内气体进行搅 拌稀释 。 吸人的空 气在 向下运动 的过程中， 不断进 行能量交换 。 速度减少 。 趋近于零。 也就是说 。 空气 流对于油气 的搅拌作用是有 限的。当储油液位较 低时 。 空气流不能直接 冲击油面 ， 则在油面附近保 留一个大浓度层 当储油液位较 高时。 由于搅拌作 用进行得 比较彻底 。 使油气浓度 比较均匀 ， 从而造 成 了不 同的浓度分布曲线 这两种解释都有一定的道理 ，也存在着各 自 的不足 ， 但油罐的装满度越高 ， 气体空间的油气浓 度就越均匀 ，且越接近于饱 和这一点却都是认 同 的 对油气呼出浓度的实际测量结果也证实 了这 一 结论 ，如某 2 O O 0 m， 的地面汽油罐 以装满度大 于 7 5 ％时呼 出的油 气浓 度为饱 和 。则装 满度 在 维普资讯 杨 宏伟 等 ． 同定 顶油 罐 内气 体 空间 油气浓 度分 布 1 7 4 3 ％～ 6 8 ％n 呼出的油气浓度为饱和浓度 的 6 0 ％． 装满度低 于 2 5 ％时 ．呼出的油气浓度仅为饱和浓 度 的 4 5 ％。 4结论 1 油罐 内气体空 间油气浓度 经常处于不饱和 状态 ， 影响 因素包括油罐 的装满程度 、 收发油作业 的频繁程度 、 大气环境 的温度变化等 2 1 处于液面附近的油气 浓度受油面温度 日变 化影响较大 ．而远离油面处的大部 分气体对油面 温度变化则不太敏感 ，油罐气 体空间上部油气浓 度受油罐吸气作用 而出现周期性 的波动。 参 考 文 献 1 郭光 臣 ， 董 文兰 ， 张志廉 等． 油库 设计 与管理．东营 石 油大学 出版 社 ． 1 9 9 1 ． 2 7 7 ～ 2 8 7 2 P e t e r J o n e s I P ． O i l l o s s ， me a s u r e me n t a n d c o n t r o l ， P a p e r De l i v e r e d t o t h e C h i n a P e t rol e u m S o c i e t y ． 1 9 8 5 ， 7 1 2 0 ～ 3 1 3 章拥 宁 ， 李 选 民． 空 军油料 勤务手 册． 北 京 蓝 出版 社 ． 1 9 9 7 ． 1 8 6 4郑发 正． 油 料应用 学． 徐州 中国矿业 大学 出版社 ． 1 9 9 8 ．1 1 5 5 黄 维秋． 油 品蒸发 损耗 的确定 与集气 回收 系统 的研究『 学位 论 文] ． 徐 州 中 国人 民解 放军徐 州空 军学 院 ， 1 9 9 1 编 辑 向 东 C0 n c e n t r a t i 0 n Di s t r i b u t i n g o f Oi l Ga s i n Fi x e d Ro o f Ta n k Y a n g Ho n g w e i a n d F e i Yi w e i D e p a r t m e n t o f Ma t e r i a l a n d O i l o f P L A A i r F o r c e I n s t i t u t e ， Xu z h o u , 2 2 1 0 0 6 Abs t r a c t T h i s p a p e r g a v e o u t t h e v e r t i c a l d i s t r i b u t i v e C u r v e o f o i l g a s c o n c e n t r a t i o n wh e n o i l s t o r a g e wa s a t h i g h ， me d i u m a n d l o w l e v e l b y me a s u r i n g a c t u a l l y 2 0 0 0 m g a s o l i n e t a n k o n t h e g r o u n d ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c o n c e n t r a t i o n o f o i l g a s i n o i l t a n k d i s t r i b u t e s o b v i o u s l y i n g r a d i e n t a n d h a s c l o s e r e l a t i o n s h i p w i t h t h e h e i g h t 0 f 0 i l i n t a n k ． T h e e x h a l a n t c o n c e n t r a t i o n o f o i l g a s i s i n s a t u r a t i o n s t a t e a n d 4 5 ％ t h e s a t u r a t i o n v a l u e wh e n o i l l e v e l i s h i g h e r t h a n 7 5 ％ o f t h e f u l l s c a l e a n d l o we r t h a n 2 5 ％， r e s p e c t i v e l y ． W i t h a n a l y z i n g t h e r e a s o n ， c o n c l u s i o n c a n b e g o t t h a t t h e h i g h e r t h e o i l l e v e l ， t h e mo r e h o mo g e n e o u s t h e c o n c e n t r a t i o n o f o i l g a s a n d t h e c l o s e r t o t h e s a t u r a t i o n c o n c e n t r a t i o n ． Co n c e n t r a t i o n o f o i l g a s i s a v i t a l p a r a me t e r a f f e c t i n g e v a p o r a t i v e l o s s Ke y wo r d s l i g h t f u e l o i l ，s a t u r a t i o n v a p o r p r e s s u r e ，c o n c e n t r a t i o n o f o i l g a s ，c o n c e n t r a t i o n gra d i e n t ， fi x e d r o o f o i 1 t a n k 上海石化将建 0 ． 6 Mt ／ a对二 甲苯装置 据报道 ． 上海石化 目前 仅有 的一套年 产 0 ． 2 3 5 Mff a x -- 甲苯 P X 装置 已不能满 足生产 的需要 ， 为 此 ． 新建一套年 产 0 ． 6 Mff a对二甲苯装置势在必行 。中咨公 司受 国家发改委委托对该项 目建议书进行了 现场评估调研 。 据了解 ． 与 0 ． 6 Mt ／ a对二 甲苯装置相 配套 ， 还将 建设 1 ． O 0 Mff a的连续重 整装置 、 0 ． 4 Mff a的芳烃抽 提装置 、 二 甲苯分离装置 、 歧化一烷基转移装置 、 二 甲苯吸附分离装置和二 甲苯异构化装置。 这 6套工艺 技术成熟 ． 具有 国内外先进水平的装置将与对二甲苯装置一起 ， 组合成为 0 ． 6 Mff a芳烃联合装置。 f 冯普凌1 维普资讯