油气储运过程中静电的产生与预防措施

刘浩楠(陕西延长石油(集团)有限责任公司油田气化工科技公司，陕西 延安 717100)

0 引言

储运危险化学品时，静电会在很大程度上影响储运的安全性。在集输和储运油气时，难免会出现流动、沉降或者是搅拌等现象，导致油气之间出现摩擦和接触的相对运动，引发静电。如果油气罐中装载的油气产生了静电，那么密闭的油罐中很可能会出现细小火花，导致油罐爆炸，所以在油气储运过程中，做好静电预防工作非常重要。

1 油气储运过程中静电的产生分析

1.1 静电产生原理

物质中含有很多的分子，分子中又含有原子，原子中还含有电子和质子。一般来说，在原子中质子与电子数量一致的情况下，正负电荷处于平衡状态，此时原子不带电。因为原子核的中心是电子，所以如果由于外力影响使得电子运行偏离轨道的话，此时形成了物质B，因为物质A中带负电的电子数量减少，这时整体呈现为正电荷，也就是阳离子，而物质B中的电子数量增加成为阴离子，这时电子分布将不再平衡，进而会产生静电(如图1所示)。

图1 静电原理示意图

静电在符合某些情况时可能会引发安全事故，因此具有一定的危害性，比如当静电电压充足、静电聚集区内含有混合气、存在静电来源等，所以需要采取科学合理的预防以及控制措施，在根源上避免储运过程中出现安全事故[1]。

1.2 静电产生的原因

1.2.1 水滴的沉降

在进行油田开采时，为了加大后期油田开采的效率，通常会通过注水等方式提高产量。通过注水可以在很大程度上提高油品的采收效率，但是也会增加油液中的含水量，而且含水量会不断增加。在水油不断流动的情况下，水滴和油液中都会混入灰尘，进而使得水油和灰尘中出现离子，通常情况下这种离子都带有相反的电荷，会产生静电，所以油水界面也属于偶电层。

1.2.2 与其他物体发生冲击

在实际的装卸过程中，工作人员注意要将鹤管深入到储罐和油罐车里，通过这样的操作可以使得油气品直接从鹤管中喷出，然后油气品会直接流入到储存罐和油罐车设备中。在具体的喷射过程中，因为油气品会直接对罐底和罐壁产生作用力，在这个作用力的影响下，会出现一些小的液滴，而液滴在滴落的过程中就会对油罐以及油面产生冲击力，在冲击的过程中会出现一些更小的液滴飞沫，进而形成偶电层，产生静电。

1.2.3 固-液相界面中的偶电层

油气品在油气管中流动时，实际上固相与油相也在不断的接触和分离，符合静电产生的条件，所以油气品很容易出现静电，如果这类带有静电的油气品再一次流到油罐中，则会使得油罐整体产生电荷[2]。所以，油品和油罐外壁通常情况下都存在电荷相反且数量一致的电量，油罐内壁也会有感应。一般情况下，为了处理这类问题，需要将外壁静电导入到大地中。

2 油气储运过程中预防静电的措施

在油气储运过程中，如果没有采取有效的措施对机电进行预防，很容易引发爆炸或者燃烧的情况，不但会导致很大的财产损失，甚至会对工作人员的生命安全带来伤害[3]。所以，需要积极采取静电预防措施，有效对静电危害进行防范。

2.1 注意控制油品流速

有关实践表明，在油品种类相同的条件下，管径与流速成正比例的关系，管径越大，相应的流速也会增加，从而出现更大的静电量；如果管径比较小，油品的流速也会变慢。所以，如果要在储运过程中避免出现静电，就需要科学合理地控制油品流速。尤其是把油品装入到油罐车的过程中，要根据实际情况控制好油品流速，不能由于流速慢产生的静电量比较少，就减小流速，不然会在很大程度上影响工作效率。现阶段我国控制流速的标准是1.2 m/s。提高正常流速需要做到以下两点：一是要保障油品浸没鹤管口，这样能够降低油品挥发量；二是在低导电液体中如果增加第2种液体，则会在很大程度上提高静电产生的可能性。由此可见，提高正常流速的前提是需要保障把管道中的水与空气都排干净。其次是要科学合理地限制最大流速，这涉及到很多方面，如：周围环境、管道长度、油品种类等，在限制最大流速的过程中，需要对这些影响因素进行全面综合的考虑。

2.2 预防低电导率运输静电

低电导率指的是油品电导率小于或等于50 ps/m的情况，运输或者是存储过程中容易产生静电。如果油品中含有氧化物、沥青质、环烷酸及黄酸的金属盐类和水分等杂质，即使浓度为百万分之一，也可以使得油品带电(如表1所示)。需要严格遵循GB 13348—92 中的规定，采取下列措施做好静电预防工作。

表1 油品中含有不同浓度杂质时电导率及静电放电量情况

第一，合理控制装车流速。油气储运过程中，对于具有易燃或者是可燃性的液体而言，若流动的速度太快，很容易产生静电，而且在不断的积累以及聚合情况下，会引发非常严重的后果。在液体层流时，静电量与流速呈正相关，和管道内径的大小没有直接的联系；在液体湍流时，静电量和流速平方呈正相关，这在一定程度上提高了运输的危险系数。

第二，降低油中含有的水分量。在低电导率液体中含有其他种类的液体时，能够在很大程度上提高导电性，这时应该降低油内水分含量，起到预防静电的作用。

第三，如果没有办法防止二者接触，则需要采取有效措施最大限度地减小影响。比如在常压装车的过程中，这种情况下应该最大限度地控制油气浓度，使浓度小于爆炸极限，同时对罐口实施加强密封，尽量减少空气进入，以此实现减少静电的效果。

2.3 做好动火作业防火工作

在实施动火作业之前，需要科学合理地拆卸禁火区域内的设施、设备和管道等，把它们转移到安全的地方之后再实施相关操作，完成动火作业之后需要把各个部件都放到原来的位置。当前，建设隔离带主要使用的是发泡水泥、岩棉和泡沫混凝土等，这种材料都是a级材料，可以在运输管道中设置堵盲板，借助堵盲板将动火作业现场和危险物品隔离开来。

2.4 预防全压储运静电的产生

在进行全压储运的过程中，油气在管道、装运、储罐等多个方面都是密封状态，没有办法和空气接触，就算管中流动的物品是易燃易爆的，在电荷密度很高的条件下，因为电容很大，所以很难表现出比较高的电压，很难发生爆炸或者是燃烧的情况。所以在全压储运的过程中，不需要考虑静电问题。然而，此时罐内液体依然含有静电，预防这类静电需要采取下列方式：第一，尽管全压储运时静电不会导致安全事故发生，但是会影响管道出口，很容易在泄漏的地方产生静电，跟空气混合以后容易引发爆炸，因此在这种储运过程中，需要做好相应的防漏工作；第二，储运时可以利用放空操作，比如进行液化气装车时，高压水流冲击绝缘固体的过程中，会使得固体和水滴中沾上电流，这种情况下，如果周围含有易爆炸的气体，很有可能因为静电导致出现爆炸的现象。所以，可以在排放口设置静电接地线，避免静电产生；在液化石油存在泄漏的情况下，为了防止发生爆炸，可以对泄漏处进行喷水，让其在短时间内冷却下来，避免因为静电出现的火花导致爆炸事故。

2.5 防静电接地操作

目前，我国在进行油气储运过程中，防静电接地的方法应用非常普遍。在实际使用过程中，需要注意下列几点：首先是科学合理的进行导线的连接，保障导线不会由于强磁或者是强电等外界因素的干扰影响自身性能，从而最大限度的发挥导电效果；其次是在选择接地装置的过程中，要尽可能把其设置在偏僻、远离人员的地方，同时综合项目实际情况进行考虑，科学合理地选择铜条大小，填埋接地装置，一般情况下埋藏的深度大约是3.5 m；最后是保障接地网是通过并联的方式连接，禁止将其进行串联。

2.6 避免管道泄漏

管道内的静电不会带来危险，但是也不可以忽视其存在的严重危害性，特别是在管道的出口处，在管道泄漏的地方会出现静电，如果泄漏出的静电引燃，与空气结合就会产生爆炸气体，因此就算是在全压储运情况下，也需要重视，防止管道出现泄漏。

3 静电的具体防护手段

3.1 槽车的具体防护措施

第一，工作人员在进行油气储运的过程中，需要最大限度的防止形成火花激发源，例如在槽车舱内，所有的导体都需要保持连通状态，因此在装载槽车之前，需要对此实施全面系统的检查，拆除不连通的导体；第二，强化对于油槽测量标志的管理，此外包括公路槽车中突出的装载空间中的一些其他装置，因为工作人员在平时工作过程中，上升油面之间本身就会产生间隙，进而在这个中间出现电火花，存在一定的危险，需要做好相应的防护；第三，在气相空间中，针对可能出现的可燃性混合物，金属类的一些导体，比如卷尺，取样器和温度计等，都不应该在装油或者是刚刚装完油的时候放置在油槽舱内；第四，在释放完油品的静电荷之前，不可以移动注油管。完成装油操作之后，通常情况下需要花费大概一分钟的时间，就能够基本上把静电荷释放完全。然而在装载电导率比较小的烃类物质时，需要花费比较长的放电时间。

3.2 储油罐的具体防护措施

第一，预防溅落注油。装油管的管口需要在接近罐底的时候来放油，因为通过这样的操作可以防止罐底的沉淀物和水搅拌而导致放油操作出现较多的溅射物，但是如果工作人员选择在装油管的出口处设置“下注管”，而相应的工作人员在实际操作过程中则不应该让一些空气或者其他气体进入到虹吸隔断器；第二，如果油管浸没到油中的深度是管径的两倍，在这种情况下，需要把液体的流速控制为小于1 m/s，并且浮顶储罐在罐顶浮起来之前，同样需要将流速控制为小于1 m/s的样子，在刚刚开始装罐的过程中，则需要把流速保持在大约1 m/s。

流速越来越大，沉降的水就会越来越明显，这个时候就会发生静电反应；第三，工作人员是要全方面的检查罐中油量浮标以及采油气的设备，尤其是检查油量浮符是否松动、采油气是否接地等，如果发现有接地的物体就要将其处理掉；第四，在防护的过程中，要避免大量空气或者其他气体进入到液体泵内；第五，在工作的过程中要进行采样计量，例如在放入大型储油罐的过程中，工作人员可以选择使用天然的纤维绳，由于合成的纤维绳在快速滑过戴手套的手时，会使得人体带有电荷，从而影响储油罐的安全；第六，加强对油罐和容器的清洁工作，尤其是对封闭空间中的可燃性蒸汽和惰性气体进行吹扫，对于以前装过烃类产品的容器或者是油罐，工作人员在进行吹扫的时候，需要确定一个科学合理的计划，做好充分的准备，并且吹扫工作需要在安全管理人员的监督下才能够进行操作。

4 结语

综上所述，针对油气储运过程中存在的静电危害，工作人员必须提前做好相应的预防措施，加强对于储运过程中的防控，对油气产品的性质进行全面分析，采取针对性静电预防措施，只有这样才能够在根本上减小静电出现带来的危害，保护油气运输的安全。