一种新的计算浮顶油罐蒸发损耗方法*

刘德俊，谷 俐，李 睿，李志武

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001；2.中国石油天然气管道工程有限公司工艺室，河北廊坊065000；3.中石油辽宁抚顺销售分公司，辽宁抚顺113001）

一种新的计算浮顶油罐蒸发损耗方法*

刘德俊1，谷 俐2，李 睿3，李志武1

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001；2.中国石油天然气管道工程有限公司工艺室，河北廊坊065000；3.中石油辽宁抚顺销售分公司，辽宁抚顺113001）

针对浮顶油罐的油品蒸发损耗计算问题，提出了一种新的计算方法，通过实例计算分析，与传统的计算方法相比较，新的计算方法更科学，为油库的设计与管理提供理论依据。在此基础上提出了新的降耗方案，得到相应的结论。

油罐；静止储存损耗；粘附损耗；回逆损耗；计算

在油品的储运过程中，由于其自身的自然挥发性而造成的各种损耗是十分严重的，蒸发损耗是一种选择性很强的损耗形式，损耗的物质主要是油品中较轻的组分，蒸发损耗不仅造成油品数量的损失，还引起油品质量的下降[1]，对于固定顶油罐的大、小呼吸损耗已经研究很多；但对于浮顶油罐的蒸发损耗机理已经很清楚了，损耗量计算方法也很多，但计算方法还存在不足的方面；通过研究和分析造成这种损耗各具体细节的全过程，找出一些行之有效的减少方法并有针对地采用一定的措施，最大限度地减少或限制这种损耗。下面通过对浮顶油罐呼吸损耗的究，对其影响的各种因素进行详细地分析。为降低油品损耗提供理论依据。

1 浮顶油罐的静止损耗机理及计算

油品储存损耗与温度、压力、液体种类、自由表面和油气浓度有关，因为浮顶油罐能够消灭自由表面，所以浮顶油罐能够减少静止储存损耗（小呼吸损耗）。但由于浮顶油罐受外界环境中风的作用使油罐周边密封圈空间产生强制对流，因此，研究浮顶油罐静止储存损耗必须从分析风力的影响入手。当气流从浮顶罐顶部掠过时，由于绕流，在油罐内壁侧周边形成不均匀的压力分布。油罐迎风面（上风）罐壁内侧周边将成为地狱大气压的负压去，而油罐被风面（下风）罐壁内侧将成为高于大气压的正压区。试验证明两点的压差与风速有关[2]。即

式中：P1—有风情况下油罐内边圈最大压力，Pa；

Pw—有风情况下油罐内边圈最小压力，Pa；

ρ空—空气密度，kg/m3；

v—风速，m/s。

通过一些假设，最终推导出计算公式：

ζ—密封装置严密程度的阻力系数；

△τ—时间，s；

Py—油品平均温度下的蒸汽压力，kPa；

μy—油气摩尔质量，kg/kmol；

D—油罐直径，m；

Pa—油罐所在地区大气压，kPa。

在（2）式中，考虑到推导过程中的假设条件的局限性，美国石油协会对其进行了修正和补充，并与1980年利用下式计算外浮顶油罐静止储存损耗：

式中：La—外浮顶油罐静止储存损耗量，kg/a；

Ks—密封系数；

n—与密封有关的风速指数；

Kc—油品系数，汽油Kc=1，原油Kc=0.4；

Ef—二次密封系数，石油及其产品Ef=1；

2 发油损耗

浮顶油罐发油时，随着液面下降，一部分粘附在罐壁上的油品暴露在大气中，并很快气化，由此造成粘壁损耗。其计算如式（4）：

式中：Lw—浮顶罐发油损耗，kg/a；

Q—年周转量，10 m3/a；

C—油罐壁的粘附系数，m3/1 000 m2；

ρy—油品密度，kg/m3。

3 回逆损耗

浮顶油罐在发油时，由于浮顶油罐浮顶立柱存在，当浮顶立柱落于罐底时，通风阀自动开启，使罐底与浮顶的空间与大气相通，在低液面与浮顶之间形成高度1.2～1.8 m的空气夹层；如果再进油时，通风阀自动开启，排出这部分气体，造成回逆损耗。其计算公式如试（5）：

式中：△Mhy—一次发油产生的回逆损耗，kg；

V—收油时排放油气体积，m3；

T—进油时的平均温度，K；

Pz—通风阀负压阀盘控制压力，kPa；

Pay—通风阀正压阀盘控制压力，kPa；

R—通用气体常数，R=8.314 kJ/（kmol·K）。

4 算例

某地区50 000 m3原油外浮顶油罐，直径60 m，采用带风雨挡的气托弹性填料一次密封，当地平均风速为3.8 m/s，年平均大气压为99.59 kPa，原油雷特蒸汽压PR=48 kPa，密度为890 kg/m3，储存温度为30℃，Py30=46.5 kPa，KS=0.9，n=2.2，通气阀控制压力为1.96 kPa和-245.15 Pa，μy=50 kg/kmol，计算年周转20次时的损耗。

5 结论

通过上面的分析及计算可知，浮顶油罐的损耗由静止储存损耗、粘壁损耗和回逆损耗三部分组成，但在计算浮顶油罐损耗时都忽略了回逆损耗，通过算例可知回逆损耗占总损耗的30%以上，忽略了回逆损耗是必在油库设计与管理中存在很大的漏洞，因此，在油库设计和日常的管理中应注意以下几方面问题：

（1）油库罐区尽可能选择较低的地方布置油罐，这样尽可能减小风速对浮顶油罐损耗的影响；

（2）油罐内壁应进行光滑以减少罐壁粗糙度降低损耗；

（3）采用密封装置与罐壁的压紧程度更好的密封；

（4）合理调度油品，改进油罐的收发操作，在条件允许时尽可能减少油罐中油品的周转次数和发送油品高度在1.8 m以上来减少回逆损耗；

（5）严格控制罐内原油的加热温度，以降低油品蒸气压，减少油量的损耗[3]。

（6）采用分子膜覆盖材料及配套技术降低损耗[4]。

[1]马晓宇，费逸伟，佟丽萍.油品蒸发损耗控制的研究进展[J].油气储运，2009，28（5）：1-4.

[2]郭光臣，董文兰，张志廉.油库设计与管理[M].东营：石油大学出版社，1994.

[3]张灯贵，王英波，鲍时付，等.原油库的油品损耗及其控制[J].油气储运，2005，24（3）：46-50.

[4]谭力文，敬加强，陈其.油罐区降低油品蒸发损耗工艺研究[J].油气储运，2008，27（4）：29-31.

A New Calculation Method for Vapour Loss of Floating Roof Tank

LIU De-jun1，GU Li2，LIRui3，LIZhi-wu1

（1.Liaoning ShihuaUniversity，Liaoning Fushun113001，China；2.ChinaPetroleumPipeline Engineering Corporation，Hebei Langfang 065000，China；3.PetroChinaLiaoning FushunMarketing Company，Liaoning Fushun113001，China）

Aiming at evaporation loss calculation of floating roof tank，a new calculation method was put forward. Through an example calculation and comparison with traditional methods，it was proved that the new calculation method is more scientific，which can provide a theoretical basis for design and management of oil depots.On this basis，new methods of reducing loss was putforward，andthe corresponding conclusionwas gained.

Oil tank；Standing loss；Adhesionloss；Inverse loss；Calculation

TQ050.2

A

1671-0460（2010）04-0431-03

2010-02-28

刘德俊（1967-），男，副教授，2005年毕业于辽宁石油化工大学石油储运专业，获硕士学位，现在辽宁石油化工大学储运系从事科研教学工作。E-mail：ldj8448@163.com。