成品油物流运输过程中汽车油罐内水的成因及控制措施

文/高建新

汽、柴油等成品油水杂指标目测为无水份或痕迹方为合格。但是由于部分成品油配送距离远，运输时间跨度大，出发地与目的地气候条件存在较大差异，造成实际交接过程中运输油罐车内往往会检测出少许水份，导致油品交接出现纠纷。了解运输油罐车内水份的存在形式及形成原因，将有助于我们制定相应的控制措施，杜绝或减少罐内水分的形成，有助于双方成品油的顺利交接，也有助于提升油品质量，提高车辆发动机的使用寿命。汽、柴油等成品油水杂指标目测应为无水份或痕迹，但由于部分成品油配送距离远，运输时间跨度大，实际交接过程中运输油罐车内往往会检测出少许水份，造成交接困难。本文通过分析油品的组成，结合成品油各组分的物理特性，讨论了运输油罐车内水份的存在形式、形成原因及影响因素，并分别从工程和管理两个维度度提出了减少油罐车运输过程中水分形成的可行措施。油品中含有水分，会导致金属油箱内壁生锈，脱落的锈渣吸附在油泵滤网会使发动机吸油不足，动力下降，损坏油泵；燃油中含有水分会导致车辆无法点火或无故熄火，如果进到气缸，会导致发动机工作粗暴，并损坏气门和活塞等机件。因此，油品水含量指标中，汽油目测水份柴油等成品油合格指标中，含水指标分别为目测无水份或痕迹。但在，但在实际交接过程中运输油罐车内往往会在底部取样或罐底测水时检测出少许水份，造成交接困难。找出运输油罐车内水份的形成原因及影响因素，将帮助我们有针对性的制定控制措施，杜绝或减缓运输油罐车内水分的形成。

一、油品中水的来源。

一是油品中固有的水份。绝对不含水的油是没有的，汽油含水量合格指标为无水，柴油含水量合格指标为痕迹，均是以目测结果作为判定标准的。虽然水几乎不溶于汽油和柴油，但实际上汽油和柴油总含有少量以分子形式存在的水分子。并且常温下油品溶解水含量虽然很低，一般为0.04～0.09cm3/L，如果油品中含有吸水物质时，含水量就会明显增加。大多数油品在加工或储存过程中，油品中的水往往会达到饱和状态。如果在油品储存及运输过程中在外界温度、压力及湿度条件相对稳定，油品中含有的饱和溶解水就不会发生较大变化，油品目测就会保持无水或痕迹。如果环境条件变化较大特别是油品温度出现较大幅度的下降，油品中饱和状态的溶解水就可能析出，成为悬浮水或沉积水，目测时就会出现少量水分。二是油品从外部环境吸收水份。原因一是汽柴油中含有芳烃组分，而芳烃具有较强的吸水性，因此油品与空气接触会吸收一定水分。二是汽油为了提升燃烧性能，减少有害物质的排放，汽油中往往会加入一定量的MTBE、乙醇等。这些含有醇类、醚类的汽油比普通汽油吸水性更强。如下图，运输工具不密封，则汽油24小时含水量就会增加一倍，这也是导致汽油含水量增加的主要原因。

MTBE的含水量大小与空气接触时间的关系

三是环境变化累积的液态水。空气中水蒸气的溶解量随温度的升高而增加，随大气压力的升高而降低，温度越高，压力越小，饱和水分含量越大。在标准大气压下，一立方米空气可以在30℃下溶解30.38克水，在10℃下只能溶解9.41克水。由于安全需要，在充装油品时，油罐不允许装满，必须留出必要的安全裕量。在油罐车内，随着外界条件周期变化，油罐车内上方空间的油气温度和压力会发生周期性的变化。在储存和运输过程中，油蒸气充斥在罐车上方，每天早晨，随着温度升高，罐车内的气体空间和油品温度均会升高，导致油品加剧蒸发，产生更多的混合气体，使得上方空间压力增大，在强压作用下，水蒸气变成小水滴通过气/液面不断渗入油品中。每天下午油罐内温度降低，伴随着混合气体的收缩，呼吸阀打开，外界含有水分的空气会被吸入，这些空气使得混合油气浓度降低，但是会加速油品蒸发，不断增加油品上方空间的压力，使得水蒸气再次被液化成小水滴，通过气/液面渗入油品中。如此周而往复，油罐底部往往会聚集少量的沉积水。四是装卸过程中混入的水。如果油储罐内积水较高，或者过滤缸内未及时清洗存有较多积水，在装卸油品过程中，由于油品高速流动也可能会进入运输油罐车。

二、罐车内油品水分的存在形式。

一是溶解水。水几乎不溶于油，但实际上油品中总含有少量以分子形式存在的水分子，一般为0.04～0.09 3/L。水在油品中的溶解度与油品种类无关，主要取决于油品温度。在一定温度下，油品只能溶解一定数量的水。油里不能溶解更多的水时，称之为饱和。当温度下降时，油溶解水的能力下降，溶解水会从油中析出，形成游离水。炼油过程中低温切水(50°C左右)就是利用这个原理。二是游离水。由于温度降低，油品中饱和状态的溶解水就会从油里析出，或是外界有水侵入，就会形成一些小水滴悬浮在水中，随着水滴增大，会沉入罐底，形成以悬浮水或沉积水状态存在的游离水。三是乳化液。如果游离水剧烈搅拌或在适当的表面活性剂的作用下，游离水会形成极微小的液滴均匀分散在油中，无法沉淀到底部，就会形成油的乳化，油品颜色也会变得模糊或者发白。溶解水与游离水无法严格区分，可以相互转化，温度降低、溶解水会析出成为游离水，游离水在温度升高、压力增大后会成为溶解水。乳化水是游离水的一种特殊存在形式，游离水灾剧烈搅拌或在适当的表面活性剂的作用下，会形成及微小的液滴均匀分散在油中，无法沉淀到底部，就会形成油的乳化水。四是冰晶。在寒冷天气下，也会有部分水以晶体与油的混合物的形式存在。当含有饱和溶解水的油品遇到极端低温时，一方面溶解水会遇冷析出，另一方面析出的水在下沉过程中遇冷结晶，并吸附周围油品，形成雪花状油冰混合物。此类混合物油的水含量可达到90%以上。另外罐壁上水珠也是罐车内油品水分存在的特殊形式。

三、影响油品中含水量的因素。

一是油品组成。油品中MTBE、芳烃、烯烃等吸水性组分含量越高，油品吸水性超强，油品中含水量就可能越大。二是气候条件。空气越潮湿，温度越高油品中含水量越大；温差越大，析出的游离水就越多。三是与空气接触时间。一方面含用醇类、醚类的汽油如果运输工具不密封，油品会因持续吸收空气中水分而使含水量增加。另一方面随着气温和压力的反复变化，罐车内水蒸气会持续转化为结晶水，凝结在罐壁，在一定条件下沿罐壁进入并聚集在罐车底部，时间越长累积的沉积水就会越多。四是车体结构。一是罐体的严密性会直接影响油品与水蒸气的接触，罐体的严密性越差，与水蒸气的接触越充分，油品含水越高；二是罐体的导热性，由于导热性不同，铝质罐车水蒸气较钢质罐车更易凝结成小水滴。

四、预防及控制措施。

通过对影响油品含水量因素的分析，我们可以知道油罐车形成积水的主要包括以下四种原因：一是油品中含有的溶解水达到饱和状态，油品温度随外界气温降低析出过饱和水分；二是油罐中本来就有游离水(包括油品中悬浮水、挂壁的水滴、罐内积水等)；三是不含水油品与空气中水蒸气充分接触吸收水分，达到饱和状态，油品温度随外界气温降低析出过饱和水分；四是油罐气温和压力反复变化使罐内水蒸气凝结成小水滴，沿罐壁流入油罐底部。针对以上形成油罐车形成积水的原因，我们可以采取工程和管理的手段予以预防及控制。（一）工程控制措施。1.在油罐车呼吸阀下部加装干燥器，用干燥剂脱出吸入油罐内空气中的水分，减少外界水分进入。目前采用的干燥剂一般为颗料硅胶。当硅胶干燥剂吸附水分子达到饱和而失去吸附活性后，可以通过加热脱除硅胶中所吸附的水分子，恢复其活性。2.对于含游离水较多的油品，可在油罐底部设“积水包”，使油品中游离水汇集到积水包然后导出罐外。3.使用具有吸水功能的过滤器。可以在装油管道过滤器底部设“积水包”，并定期清洗，防止过滤器沉淀和积水进入运输油罐。4.使用双层保温罐，双层保温罐减轻了外部环境对油品温度及罐内压力的影响，既可以减少凝结水的形成，又可以减少溶解水的析出。（二）管理控制措施，1.加强运输油罐入库前检查，在车辆装油前，清理油罐挂壁水滴和罐底积水。2.定期储油罐中底部积水进行切水。油罐底部积水高于油罐进出管线底部高度的三分之一或积水高度大于大于80mm必须切水。3.定期对管道过滤器、过滤缸进行清洗。既要清理过滤器、过滤缸内杂质，更要清理过滤器、过滤缸底部的水分。4.控制出库油品特别是炼厂的热油温度，减少油库出库油品温度与加油站接卸温度的差异。5.合理调整配送时间，压缩配送时间，做到油品配送不过夜，减少配送过程的温度波动。

结论：

（1）常温下油品中溶解水量很低，且往往以饱和溶解水形式存在，当温度下降时，会析出游离水。（2）作为高辛烷值调和组分，MTBE具有很强的吸水性，因此在汽油储运过程中要减少油品与空气中水分的接触。（3）通过采取工程控制和管理手段，可以有效的减少油品中水含量，既减少了油品交接过程中的纠纷，也降低了对车辆发动机的伤害，确保了消费者的利益。