油品蒸發(fā)損耗

1、摘要油品蒸發(fā)作為液體石油產(chǎn)品的一種氣化現(xiàn)象，發(fā)生于油品運(yùn)輸、裝卸、保管和零售等各 個環(huán)節(jié)，是當(dāng)前石油系統(tǒng)面臨的一項比較嚴(yán)重的問題。本文針對汽油儲運(yùn)過程中存在嚴(yán)重的 蒸發(fā)損耗問題，基于氣相色譜分析技術(shù)和室內(nèi)建立的一個小型錐頂金屬罐蒸發(fā)損耗實驗測試 平臺，測定了 90#汽油的“小呼吸”蒸發(fā)損耗過程，涉及到了溫度場分布、濃度場（飽和度） 分布、排氣量及其成分、損耗量（率）等因素。結(jié)果表明，錐頂汽油罐內(nèi)排出的氣體中空氣 占80%左右，所損耗20%左右的油氣主要以C5組分為主，90#汽油的的“小呼吸蒸發(fā)損耗率 為 0.07%。另外，本文根據(jù)克拉伯龍方程及相關(guān)假設(shè)條件推導(dǎo)了適合于實驗室條件下測算油品蒸發(fā)

2、損耗量的基本理論公式，并根據(jù)蒸發(fā)損耗的規(guī)律，指出了使用內(nèi)浮頂罐是減少蒸發(fā)損耗的有效 措施，而基于吸收法和吸附法的油氣回收技術(shù)可望在短期內(nèi)實現(xiàn)國產(chǎn)工業(yè)化。關(guān)鍵詞：油罐；蒸發(fā)損耗；損耗量；實驗；控制回收AbstractAs a liquid petroleum product one kind of gasified phenomenon the oil quality evaporation occurs in the each link of the oil quality transportation loading and unloading， the storage and the re

3、tail sales and so on is a quite serious issue which the current petroleum system faces. This paper considers the transportation of oil evaporation loss, a small vertex of a cone metal pot cone roof reservoir loss through breathing experiment establishes which based on the room in tests the platform

4、friendly chromatograph analysis technology, has determined the 90# gasoline “the natural ventilation” the loss through breathing process, involved the temperature field distribution, concentration field (degree of saturation) has distributed, the air displacement and the ingredient， the breakage (ra

5、te) and so on the factors o The result indicated, in the vertex of a cone gas tank discharges in the gas the air accounts for about 80%,loses 20 % about the oil gas mainly by C5 primarily, 90# gasoline “the natural ventilation” the evaporation attrition rate is 0.07%。Moreover, according to the carat

6、 primary dragon equation and the correlation supposition condition , this article infers the elementary theory formula that suites surveys the oil quality evaporation breakage under the laboratory condition, and points out the covered floating roof tank is reduces the loss through breathing the effe

7、ctive action according to the loss through breathing the rul，e and it is hoped to realize the domestically produced industrialization based on the absorption law and the adsorption method oil gas recycling technology in the short-term.Key words: oil tank； evaporation loss;emission losses;experiment;

8、 control and recovery前言油品蒸發(fā)給從石油開采到成品油使用整個過程帶來了隱患，環(huán)境中油蒸氣達(dá)到一定濃度 易引發(fā)火災(zāi)、環(huán)境污染。油品蒸發(fā)還會造成大量油品浪費(fèi)，并且因油品中輕組分的蒸發(fā)，使油 品質(zhì)量下降。這些問題早已引起各國相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)注，并從環(huán)境保護(hù)、行業(yè)技術(shù)、資源回收 等各方面出發(fā)制訂了相關(guān)的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并采取了一定的措施控制油蒸氣排放。但是，由于蒸發(fā)損耗不僅使油品的數(shù)量減少，而且會使油品的質(zhì)量下降，重視油品蒸發(fā) 損耗問題就是重視企業(yè)效益、企業(yè)安全、油品質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)，其最終目的是要最大限度地 降耗，以達(dá)到健康、安全和環(huán)保一體化的管理要求，因此相關(guān)研究亟需進(jìn)一步地深入

9、開展，如 油罐系統(tǒng)“小呼吸”蒸發(fā)損耗時主要參數(shù)的變化情況，尤其在實測與定量分析方面，就仍有 許多工作要做。本文在實驗室自行設(shè)計、安裝調(diào)試的小型錐頂金屬油罐“小呼吸”蒸發(fā)損耗實驗平臺上 開展了基礎(chǔ)性實驗研究，涉及到了溫度、濃度、飽和度、體積（排氣量）、損耗量（率）等諸多 方面，獲得了一些結(jié)論與認(rèn)識，并闡述了蒸發(fā)損耗的控制和回收技術(shù).對許多控制油品蒸發(fā)措 施的實施和相關(guān)新工藝、新設(shè)備的問世具有一定的依據(jù)和參考價值。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 第1章概述1 HYPERLINK l bookmark14 o Curr

10、ent Document 1。1蒸發(fā)損耗的形式及現(xiàn)狀1 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 1.2油品蒸發(fā)損耗的影響因素3 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 1。3蒸發(fā)損耗油氣的回收現(xiàn)狀6 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 1。4本文的研究意義及主要工作8 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 第2章小呼吸蒸發(fā)損耗的理論計算依據(jù)及室內(nèi)實驗 92。1不同類型損耗量的計算方法9 HYPERLINK l bo

11、okmark72 o Current Document 2。2“小呼吸蒸發(fā)損耗量的商業(yè)計算10 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 2。3“小呼吸蒸發(fā)損耗量的實驗計算公式推導(dǎo)12 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 2。4錐頂汽油罐蒸發(fā)損耗室內(nèi)實驗測定13 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 第3章蒸發(fā)損耗控制及油氣回收技術(shù) 19 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 3.1蒸發(fā)損耗控制技術(shù)19 HYP

12、ERLINK l bookmark135 o Current Document 3。2油氣回收技術(shù)21 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 結(jié)論25參考文獻(xiàn)26 HYPERLINK l bookmark175 o Current Document 致謝27第1章概述石油及其產(chǎn)品是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，其中的輕組分具有很強(qiáng)的揮發(fā)性。在石油的 開采、煉制、儲運(yùn)及銷售過程中，由于受到工藝技術(shù)及設(shè)備的限制，不可避免地會有一部分輕 烴的液態(tài)組分汽化，逸入大氣，造成不可回收的損失，這種現(xiàn)象稱為油品的蒸發(fā)損耗。由于工 作人員責(zé)任心不強(qiáng)，操作技術(shù)不當(dāng)，生產(chǎn)管

13、理不善或設(shè)備檢修不及時等造成的稱為事故性損 耗。油品蒸發(fā)損耗屬于自然損耗，這種損耗是以緩慢的形式持續(xù)發(fā)生的，損耗量的大小常常 被產(chǎn)品計量誤差所掩蓋，因而不易引起人們的注意。但是，典型調(diào)查資料表明，油品蒸發(fā)損耗 的累計數(shù)量是十分驚人的，損耗量占原油產(chǎn)量的3%。全世界每年散失于大氣中的油品約有1 億噸，幾乎相當(dāng)于我國一年的原油產(chǎn)量。這對于當(dāng)前世界范圍內(nèi)普遍存在的能源危機(jī)來說， 愈加顯得問題嚴(yán)重.1。1蒸發(fā)損耗的形式及現(xiàn)狀蒸發(fā)損耗是一種選擇性很強(qiáng)的損耗形式，任何形式的油品蒸發(fā)損耗都是在運(yùn)輸、儲油容器 內(nèi)部傳質(zhì)過程的基礎(chǔ)上發(fā)生的。損耗的物質(zhì)主要是油品中較輕的組分，因此油品蒸發(fā)損耗不 僅造成數(shù)量損失，還

14、將造成質(zhì)量下降.蒸發(fā)損耗分為小呼吸蒸發(fā)損耗和大呼吸蒸發(fā)損耗。油罐 在靜止儲油時，由于罐內(nèi)氣體空間溫度和油氣濃度的晝夜變化而引起的損耗稱為“小呼吸損 耗；油罐收油作業(yè)中產(chǎn)生的損耗稱為油罐的“大呼吸”損耗。世界各國能源的損耗是非常嚴(yán) 重的，造成了經(jīng)濟(jì)方面的巨大損失。油品采購、運(yùn)輸環(huán)節(jié)據(jù)1990年統(tǒng)計數(shù)字，我國成品油外運(yùn)的周轉(zhuǎn)量為33X1010tkm，就周轉(zhuǎn)量計，鐵路承 運(yùn)占70%左右，水運(yùn)加上公路占29%左右，用管道運(yùn)輸不足成品油運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量的1%（包括 格拉線在內(nèi)）。雖然我國成品油管道有85條，但總長度僅為714.4km （包括撫順至營口成品油 管道），而且基本上是短距離的從煉油廠至化工廠、電廠

15、，平均每條管道僅為5。6km。格拉管 線雖為1080km的長輸管道，但屬于非商用，而且年運(yùn)量僅（2030）萬噸.目前我國鐵路、水 路、公路等油品外運(yùn)基本上都是敞口裝油，而且有些企業(yè)還是頂部噴淋裝油（盡管技術(shù)上可以 實現(xiàn)底部裝油），因此存在著大量的第一道裝油損耗.調(diào)查表明油罐車平均每裝1m3汽油就會損 耗0.88kg，油罐車來油時每接收1m3汽油就會損耗1.09kg,這是一個相當(dāng)驚人的數(shù)字。從目前 我國油品計量方式來看，有用流量計和油位人工檢尺計量結(jié)算兩種方式，由于裝油損耗率在 允許的誤差范圍和“合理損耗范圍，因此未引起交貨雙方的足夠重視。1997年10月中國石 化總公司在北京組織主持召開“原油

16、密閉裝車、油氣回收及油污處理技術(shù)研討會，會后國外 技術(shù)交流專家考察了我國一特大型石化公司，看到鐵路裝車油氣大量排放，感到“不可思議。（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 目前我國在油品運(yùn)輸環(huán)節(jié)中還存在很多弊端，在運(yùn)輸車輛和人員技術(shù)水平方面都有很多的不 足.油品運(yùn)輸過程油氣蒸發(fā)排放損耗量較低，主要是受到溫差引起的小呼吸損耗。據(jù)中國石化 銷售公司1985年組織在全國范圍內(nèi)所做的一次較全面系統(tǒng)的調(diào)查測試結(jié)果來看，該損耗率不 僅與溫度有關(guān)（即與季節(jié)、時間、地理位置等有關(guān)），還與運(yùn)輸距離、設(shè)備類型狀況等密切相 關(guān)。從目前油品調(diào)配制度來看，由于實施統(tǒng)一定價、統(tǒng)一調(diào)配，因此成品油主要是就近調(diào)配， 從而大大地降低了

17、途中損耗。另一方面，損耗量與裝滿系數(shù)有關(guān)，油品裝得越滿，途中損耗越 低，而且油品運(yùn)價也越低。從油槽車狀態(tài)來看，油槽車維修保養(yǎng)越好，其密封性能就越好，途 中損耗就越小.象輕油罐車呼吸閥控制壓力為1.5105Pa，控制真空度為01105Pa。如果保養(yǎng) 很好，即使溫度變化30r，也不會有油氣排放出來。因此，從國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展來看，除了加強(qiáng) 設(shè)備管理維修保養(yǎng)外，可采取增設(shè)適當(dāng)?shù)母魺釋樱ㄈ绮糠帜戏降貐^(qū)在汽車油罐車上增加一層 鋁皮隔熱層）及在長距離江海運(yùn)輸時增設(shè)水噴淋設(shè)備等設(shè)施來降低運(yùn)輸損耗.1.1。2油庫收油、儲存環(huán)節(jié)對于一個年周轉(zhuǎn)系數(shù)為8的油庫，僅在從鐵路油罐車卸車入庫到汽車油罐車裝車出庫的 過程中，年

18、平均汽油蒸發(fā)損耗率就約為0。56%。油庫油品收發(fā)、儲存過程存在的這部分損耗 與儲存設(shè)備有關(guān)。隨著浮頂罐在國內(nèi)大量推廣應(yīng)用，大大地降低了這方面的損耗。從國內(nèi)外 技術(shù)發(fā)展水平及經(jīng)濟(jì)觀點來看，用浮頂罐來儲存汽油等相似油品，是最先進(jìn)和最安全經(jīng)濟(jì)、 切實可行的.浮頂罐的損耗率僅為固定拱頂罐損耗率的5%7%.從1998年起，石化銷售系統(tǒng)通 過安全、節(jié)能、降耗大檢查等步驟，目前多數(shù)省市公司的油庫基本上推廣應(yīng)用浮頂罐裝汽油， 大大地降低了收油及儲存保管的損耗。對于個別小油庫及其它系統(tǒng)的油庫，可能還存在著拱 頂罐儲油，應(yīng)從行政、法規(guī)、安全、環(huán)保、效益等方面來約束，并作為主要領(lǐng)導(dǎo)管理與技術(shù) 水平的主要考核指標(biāo)來加

19、以考核評比。1。1。3油品零售環(huán)節(jié)據(jù)日本資源能源廳的一份調(diào)查報告介紹，向汽車油罐車裝油時，平均每接收1 m3汽油，損 耗0。89kg;油罐車向加油站地下油罐卸油時，平均每接收1m3汽油，損耗1.08kg；由加油站 向汽車油箱灌裝汽油時，平均每灌裝1桶汽油，損耗1.44kg。油品從油庫用汽車罐車發(fā)送或銷 售到加油站，加油站再將油品通過加油機(jī)零售給用戶，僅僅這個簡單的過程就至少存在3次裝 油損耗、3次卸油損耗（回逆損耗）。由此計算可知，從油庫發(fā)油到用戶的銷售過程中，汽油 的蒸發(fā)損耗率約為0。47%,這里還不包括卸油（發(fā)油）后的損耗（回逆損耗）。除了加油機(jī)向 用戶加油的油氣損耗由用戶承當(dāng)外，其余損耗

20、全部由銷售系統(tǒng)承當(dāng)，其損耗量是十分驚人的， 造成的經(jīng)濟(jì)損失也是十分巨大的.隨著我國加人WTO,油品零售系統(tǒng)將逐漸向國外開放，油品零 售系統(tǒng)的重要性已引起我國石化系統(tǒng)的高度重視并上升到戰(zhàn)略的角度來看待。中國石化股份 有限公司通過大力收購加油站來擴(kuò)大零售市場份額，做到在轄區(qū)內(nèi)重要城鎮(zhèn)和交通要道都有（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 中國石化品牌的加油站。截止2000年底，該公司已擁有或經(jīng)營的加油站比1999年增加78。1%, 零售量實現(xiàn)翻番，零售量占總經(jīng)營量的比例從1999年的19.1%提高到35.4%。因此油品零售 環(huán)節(jié)油氣損耗也必須引起石化系統(tǒng)的高度重視。1。2油品蒸發(fā)損耗的影響因素1。2.1影響

21、蒸發(fā)損耗的內(nèi)部因素石化銷售系統(tǒng)油品蒸發(fā)損耗主要表現(xiàn)在裝卸油（收發(fā)油）過程。從損耗機(jī)理來講，鐵路 槽車、汽車罐車、水路油艙、固定頂油罐、汽車油箱等固定容積的儲油設(shè)備的裝卸油（收發(fā) 油）損耗都由油品蒸發(fā)、油蒸氣與空氣之間的傳質(zhì)（擴(kuò)散對流）引起的。其中，油品蒸發(fā)主要 以裝油攪動油品引起的附加蒸發(fā)為主，傳質(zhì)主要以強(qiáng)迫對流（壓力對流）為主。為此調(diào)研實測 了某油庫裝車過程的油氣損耗，并對損耗量（損耗率）作了測算.例如：某油庫1999年油品吞 吐量為239X1040 2000年為276X104t, 2001年達(dá)到300Xl04t。2000年汽油周轉(zhuǎn)量為 125X104t，預(yù)計2001年達(dá)到128X104t。

22、汽油品種主要為90號、93號、95號等。現(xiàn)有4個 汽油罐車裝油臺負(fù)責(zé)汽油外發(fā)，裝油鶴管為 80mm,汽油罐車裝油口為 190mm，裝油方式為鶴 管插入油罐車敞口直接裝油.現(xiàn)場裝車基本情況列舉于表1-1.表1-1現(xiàn)場裝車基本情況序號裝油量（t）裝油時間（min）裝油速度（t/min）裝油量(m3/min)大氣溫度（C）油氣溫度（C）18220.3640.4952222。526160。3750.5102222.5310270.3700.5042222.54-0.3700.5032222。5這些研究結(jié)果表明：裝油過程排放氣的含量隨時間而遞增，也反映出油罐內(nèi)部縱向的含 量梯度分布情況。油罐清洗與否對裝

23、油排放氣的含量影響較大，從而直接影響到裝油損耗 率。未清洗油罐排放的含量起點很高，體積分?jǐn)?shù)為40.0%且平均排放高達(dá)64。17%，為已清 洗油罐的1.7倍.罐裝油速度對排放氣平均的含量有一定影響.由于為高位裝油，因為裝油 速度越快，油氣蒸發(fā)及強(qiáng)制對流傳質(zhì)就越快，平均排放氣的含量也相應(yīng)較大。裝油口位置 對排放氣的含量影響很大，高位噴淋裝油，存在著激烈強(qiáng)制對流傳質(zhì)，因此平均排放氣的含量 比低位潛沒裝油時要高1。4倍。溫度越高，蒸發(fā)及對流傳質(zhì)越快，排放氣的含量也越高。 從現(xiàn)場及實驗過程現(xiàn)象看，裝油過程蒸發(fā)排放出來的不僅是單純的油蒸氣和空氣的混合氣(完整word版)油品蒸發(fā)損耗 體，而且還夾帶有油霧，

24、尤其當(dāng)鶴管高位噴淋高速裝油時，使排放油氣的含量劇增，油氣損耗量 也相應(yīng)增大，這一點應(yīng)引起足夠的重視?？傊?，引起油品蒸發(fā)的內(nèi)因是油料的餾分組成。餾分組成愈輕，沸點愈低，飽和蒸氣壓 愈大，蒸發(fā)愈嚴(yán)重。蒸發(fā)損失愈大，對油料質(zhì)量影響愈嚴(yán)重。因此在儲存中溶劑汽油、航空 汽油、車用汽油和原油容易造成蒸發(fā)損失，煤油、柴油的蒸發(fā)損失稍小，渣油、潤滑油的蒸發(fā) 損失比較小。促使蒸發(fā)損耗的外部因素促使蒸發(fā)損耗的外部因素主要有溫度、油罐內(nèi)氣體空間大小、油罐的大小呼吸等。溫度：油品儲存溫度愈高，油料蒸發(fā)愈嚴(yán)重，因此夏季油品的蒸發(fā)損耗是一年中最嚴(yán) 重的。例如，在我國南方某地區(qū)一個容積為10000m3的地上拱頂罐，在夏季儲

25、存汽油時，每天 汽油的蒸發(fā)損失可達(dá)5001000kg。油罐內(nèi)氣體空間：油罐內(nèi)氣體空間越大，蒸發(fā)損失越大。例如，在相同溫度和密封 條件下儲存同一種汽油，裝油量為油罐容積20%時的蒸發(fā)損失大約是裝油量為95%時的8倍。油罐的密封程度：油罐的密封程度對油品蒸發(fā)損耗也有較大影響。例如，一座5000m3 拱頂罐，因孔蓋不嚴(yán)密引起自然通風(fēng)，一個月內(nèi)可損失汽油53t.對于浮頂(或內(nèi)浮頂)罐采用 不同的密封裝置，其降低蒸發(fā)損耗的效果也是明顯不同的。油罐的“小呼吸:油罐未進(jìn)行收發(fā)油作業(yè)時，油面處于靜止?fàn)顟B(tài)，油品蒸氣充滿油 罐氣體空間。隨著氣溫在一天內(nèi)的升降周期變化，罐內(nèi)氣體空間溫度、油品的蒸發(fā)速度、油 品濃度和

26、蒸氣壓力也隨之變化，周期性出現(xiàn)排出油品蒸氣和吸入空氣過程，造成油品損失即“小呼吸損失，又叫油罐靜止儲存損耗。在蒸發(fā)損耗中，“小呼吸損失約占10% .有關(guān)資料 表明：一座10000m3地上拱頂罐儲存汽油1年，“小呼吸損失可達(dá)117t，損失率為1。7%. “小呼吸損失的影響因素主要有以下幾點：晝夜溫差變化，晝夜溫差變化愈大，“小呼吸 損失愈大。油罐所處地區(qū)的日照系數(shù)，日照系數(shù)越大，“小呼吸損失越大.儲罐大小，儲 罐越大，截面積越大，蒸發(fā)面積也越大，“小呼吸”損耗也越大。油罐裝滿程度。油罐裝滿 氣體空間容積小，“小呼吸損耗越少。大氣壓，大氣壓越低，“小呼吸”損耗越大。此外 還與油品性質(zhì)，如沸點、蒸氣

27、壓、組分含量及油品管理水平等因素有關(guān).1.2。3其它因素漏損原因：由于輸、儲油設(shè)施不夠嚴(yán)密或損壞而引發(fā)的油品滲漏或跑油事故，以及灌裝、 輸轉(zhuǎn)等作業(yè)過程中發(fā)生油料從容器頂口溢出的冒油事故，由此而造成的油品損失統(tǒng)稱為漏損. 原因主要有設(shè)備和責(zé)任兩種，從油庫事故剖析統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，前者占19.6%，后者占63。 9%,責(zé)任因素是主導(dǎo)因素，其他占16.5%。設(shè)備性原因：油罐、罐車、油桶等儲油容器由 于設(shè)計、施工質(zhì)量不良，焊縫不嚴(yán)、損壞或意外事故破裂。油泵機(jī)械密封或填料密封不良，（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 磨損嚴(yán)重，密封面滲油。閥門、過濾器、法蘭等管件連接密封材料破損、脫落。油罐、 油船、罐車及油桶灌

28、裝時，由于自動灌裝油面浮標(biāo)指示器等防溢油裝置失靈造成溢油事故。 油罐、管線長期使用，維保不善，腐蝕管道。寒冷季節(jié)，缺乏或不落實防凍措施，設(shè)備被 凍壞。1973年1月25日，河北承德某油庫負(fù)10號柴油儲油罐，由于寒冷，罐體凍裂，漏油達(dá) 70t.責(zé)任性因素：工作人員擅離工作崗位或精力不集中。1977年7月16日，廣東某油庫計量 員打開5號柴油罐放水閥后，玩忽職守，離開現(xiàn)場達(dá)10小時之久，損失0號柴油28.7t。工 作人員不認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程，前次作業(yè)結(jié)束后，沒有關(guān)閉閥門，后次作業(yè)前沒有檢查核對。 業(yè)務(wù)不熟，又不按工藝流程圖操作，錯開閥門。收油前不測量油面高度或測量不準(zhǔn)確。1974 年5月7日，四川某

29、庫計量員吐口水目測油高，誤認(rèn)為空罐，發(fā)生跑油事故，損失柴油20.4t。 輸油過程中，意外停電，沒有及時關(guān)閉有關(guān)閥門，油料倒流溢出。作業(yè)中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象， 未立即停泵、關(guān)閥，查清原因。未嚴(yán)格堅持庫查及計量制度。1977年8月9日，青海某油 庫由于沒有嚴(yán)格執(zhí)行油罐計量制度，閥門長期敞開，油庫又沒有堅持庫查制度，因管線破裂， 數(shù)日后才發(fā)現(xiàn)短少油料31to維修作業(yè)組織和方法不當(dāng)。如：油罐高液位時更換排污閥，拆 卸后由于罐底壓力過大，難以安裝，甚至根本無法安裝而造成跑油事故。油品的物理蒸發(fā)過程：實際上包括油品的氣化、擴(kuò)散、凝結(jié)三個過程。油品只要有自由 表面（油品與空氣接觸的表面）存在，在任何溫度下都可以

30、蒸發(fā)。因為油品分子時刻都在不 停地運(yùn)動著，但具有不同速度.一部分具有較大速度的表面分子，由于其比油料分子的平均動 能大，它就擺脫分子間的引力，逸出油面進(jìn)人空間，氣化為蒸氣分子。在油料不能自由氣化（不 是在真空中氣化）的條件下，氣化逸出油面的分子將在液體的表面上形成飽和蒸氣層，然后蒸 氣分子借助于擴(kuò)散，從飽和層逸出而散布到周圍氣體介質(zhì)中，使油品繼續(xù)氣化.沒有這種擴(kuò)散， 油料就不能繼續(xù)氣化。除非外界因素，人為把這飽和層破壞。在一般情況下，油面是平面，還 是曲面，在它上面的蒸氣濃度隨與油面距離的增大而減少，即油面上存在濃度梯度，這是由于 蒸氣分子擴(kuò)散而造成的。在敞口容器中，因為分子本身的運(yùn)動和空氣的

31、流動，從油中逸出來 的蒸氣分子會逐漸擴(kuò)散到周圍空間中去，而且擴(kuò)散速度總是大于凝結(jié)速度，所以油料會不斷地 蒸發(fā)，直到所有液體蒸發(fā)完了為止。在密封容器里，開始時一部分液體分子逸出油面變?yōu)檎?氣分子，同時也有一部分蒸氣分子由于熱運(yùn)動而接近油面之后又會回到液體里.這是因為在液 面上的蒸氣分子彼此碰撞，同時也撞擊容器內(nèi)壁，從而改變了它們的運(yùn)動方向。在多次碰撞后， 一部分分子被撞回油面，其中一部分被液體吸收為液體分子，稱之為凝結(jié)，另一部分則被彈回 仍處于蒸氣狀態(tài).蒸發(fā)起始時，液體分子的氣化速度大于凝結(jié)速度，但隨著蒸發(fā)、擴(kuò)散的繼續(xù) 進(jìn)行，最終氣化速度與凝結(jié)速度相等，達(dá)到動態(tài)平衡。這時只要溫度不變，油面上的蒸

32、氣濃 度就會保持不變，蒸氣壓力（飽和蒸氣壓）恒定，油品蒸發(fā)終止。蒸發(fā)速度因素可以歸納為兩類：油品性質(zhì)因素（內(nèi)因）和儲存輸轉(zhuǎn)因素（外因）。內(nèi)因是 決定性的因素，油品蒸發(fā)難易，主要決定于油品本身的性質(zhì)；外因通過內(nèi)因起作用，影響著 油品的氣化傾向和蒸發(fā)速度。油品的飽和蒸氣壓、餾程（沸點范圍）、蒸氣擴(kuò)散系數(shù)等主要性 質(zhì)取決于油品的餾分組成，同時決定著油品蒸發(fā)的難易與否。油品的飽和蒸氣壓、沸點隨其餾 分組成不同而異.餾分組成不同，其分子結(jié)構(gòu)不同，分子間的引力也不相同。餾分愈重，分子（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 間引力愈大，飽和蒸氣壓愈低，沸點范圍愈高，油品愈不易蒸發(fā)氣化。反之，餾分愈輕，油品 則愈易蒸

33、發(fā).擴(kuò)散是指在不存在對流的條件下，物質(zhì)在任意介質(zhì)中的散布。油品蒸氣的擴(kuò)散系 數(shù)決定于其餾分組成的本身性質(zhì)。油面上蒸氣擴(kuò)散服從菲克定律。所以，在一定濃度梯度條 件下，擴(kuò)散系數(shù)越大，蒸氣擴(kuò)散速率越大.但擴(kuò)散系數(shù)受周圍介質(zhì)的溫度、壓力影響而變化，與 蒸氣濃度無關(guān)。當(dāng)溫度升高時，蒸氣分子運(yùn)動速度快，則擴(kuò)散系數(shù)增大.壓力增大時，蒸氣分子 擴(kuò)散系數(shù)減小。此外，油品蒸發(fā)傾向還與其蒸發(fā)潛熱、表面張力、粘度等性質(zhì)有關(guān)。其值較 小時，則較易蒸發(fā)，較大時，則不易蒸發(fā).儲存輸轉(zhuǎn)因素：環(huán)境溫度，露天存放或地上油罐儲存的油品溫度,隨環(huán)境溫度變化而變 化.溫度越高，油品分子的平均動能越大，從油面逸出的分子越多，而且蒸氣分子

34、的運(yùn)動速度 越大，擴(kuò)散系數(shù)變大，其蒸發(fā)速度就越快.季節(jié)不同，氣溫變化幅度較大，夏季太陽輻射強(qiáng)度 大，環(huán)境溫度高，油品的蒸速度快。在同等條件下，夏季油罐儲存的油品蒸發(fā)速度是冬季的2 3倍.介質(zhì)壓力，靜止儲存油品的蒸發(fā)（靜蒸發(fā)）服從道爾頓定律。油品飽和蒸氣壓為一定值， 介質(zhì)壓力升高時，其蒸氣分子擴(kuò)散阻力增大，因而擴(kuò)散速率變小，蒸發(fā)速度變緩，反之，蒸發(fā) 速度變快.蒸發(fā)面積，根據(jù)道爾頓推導(dǎo)定理可知，蒸發(fā)面積越大、蒸發(fā)速度越快；蒸發(fā)面積 越小，蒸發(fā)速度越慢。油氣空間，油罐中的油氣空間受環(huán)境溫度變化影響較大，油氣空間 越大，當(dāng)夜晚溫度降低時，吸人的新鮮空氣越多，為“小呼吸孕育了充分條件。白天氣溫升 高時，

35、呼出的油氣就越多，造成油品的蒸發(fā)損耗（小呼吸損耗）就越大。作業(yè)時間，一般在 環(huán)境溫度上升時，發(fā)放油料，吸人新鮮空氣量小于發(fā)油量。在環(huán)境溫度降低時或發(fā)油不久后 收油，使油氣排放量小于進(jìn)油量，排出的油蒸氣濃度較低，可以降低大呼吸損耗。收發(fā)速度， 油罐收油時，應(yīng)盡量加大泵的流量（不允許超過安全流速），使油品在收發(fā)過程中來不及蒸發(fā)， 排出的油蒸氣濃度較小，以降低大呼吸蒸發(fā)損耗.由于油罐收發(fā)是通過管線來進(jìn)行的，管徑與 罐徑相比是微小的，而且是下裝式，在安全流速條件下，油罐油面的上升速度是極其慢平穩(wěn)的。 裝車（船）則不然，且為上裝式，裝車流量增大時，容易產(chǎn)生油氣空間對流，液面波動，增大 損耗，所以裝車（船

36、）速度以適當(dāng)為妥。鶴管高度，鶴管出口距車船底部較高時，油流沖擊 油面產(chǎn)生對油面飽和蒸氣層的劇烈擾動，加速蒸發(fā)，使排出的油蒸氣濃度增大，且其時容器 是敞開的，使油品損耗量急劇增大。裝車（船）時，應(yīng)將鶴管伸至距其底部20cm左右。密封 程度，油罐一般能承受一定范圍的壓力，油品在油罐中的儲存條件基本等同于密閉容器。油罐 的密封程度不好，如浮頂罐浮盤密封圈老化失效，那么其就像敞開容器一樣，無限地蒸發(fā)，同 時受流動氣流的擾動，加速蒸發(fā).1。3蒸發(fā)損耗油氣的回收現(xiàn)狀80年代，以長嶺煉油廠建成的油氣回收裝置和中國石化銷售公司引進(jìn)的3套油氣回收裝 置為代表，我國開始對油氣回收技術(shù)開展研究，目前已相繼開發(fā)出適合

37、油氣回收的高性能吸 附劑、吸收劑。中國、美國、前蘇聯(lián)對車間空氣中溶劑汽油蒸氣的最高容許濃度規(guī)定為350 mg/m3，碳濃度為300mg/m3，遠(yuǎn)小于油品蒸發(fā)排放源的排放濃度，此值可作為戊烷、己烷、庚(完整word版)油品蒸發(fā)損耗 烷和總烷烴混合物環(huán)境中職業(yè)安全和健康的濃度限度。美國國家職業(yè)安全和健康學(xué)院(NIOSH) 還推薦C5C8單獨(dú)烷烴或混合物環(huán)境內(nèi)15 min的最大允許濃度為1800 mg/m3.美國大氣環(huán)境 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將非甲烷總烴含量極限值取為上午6:009:00的最高平均值為0。16 mg/m3，美國 環(huán)保局將此值定為0。125 mg/m3，還規(guī)定汽油裝車中轉(zhuǎn)庫的排放限定值為80 g

38、/m3。美國太平 洋西岸空氣質(zhì)量管理局將80 g/m3作為總烴允許排放限定值，美國加州空氣資源局將裝車總烴 允許排放限定值放寬到110 g/m3.美國環(huán)保局對揮發(fā)性物質(zhì)裝車的規(guī)定是：如果蒸氣壓力超過 0。01MPa,并且每天裝卸量超過75 m3,那么就要設(shè)置油氣回收控制系統(tǒng)。對于更輕油品的儲 存，應(yīng)考慮使用浮頂罐。還對儲罐提出了一些規(guī)定：在實際儲存條件下，真實蒸氣壓為10.3 75.8KPa的液體不應(yīng)采用常壓固定頂罐儲存，而應(yīng)采用浮頂罐或帶有油氣回收處理系統(tǒng)的常壓 固定頂罐或壓力罐儲存；真實蒸氣壓大于75。8KPa的液體不能儲存于浮頂罐內(nèi)，而應(yīng)儲存在 具有油氣回收系統(tǒng)的常壓固定頂罐或壓力罐內(nèi)。

39、在本世紀(jì)初，國外有人提出將油品儲存在浮頂罐中，以降低油品儲存過程中的蒸發(fā)損耗， 1922年，第一個成功的盤式浮頂罐在美國俄克拉何馬州的柯興建成。從40年代起，人們已開 始系統(tǒng)地研究和探索降低油品蒸發(fā)損耗的措施。1952年，美國石油學(xué)會召開第32屆石油年會， 出版了關(guān)于油品蒸發(fā)損耗的論文集，隨即組成了蒸發(fā)損耗測定委員會，并陸續(xù)發(fā)布了研究成果 (如APIBULL 25122518, API BULL2521等)。油品周轉(zhuǎn)量劇增和中間環(huán)節(jié)的增多，使油品 蒸發(fā)損耗量加大。從60年代起，對油氣回收技術(shù)進(jìn)行了深人地研究，同時對大氣環(huán)境質(zhì)量的 嚴(yán)格要求加速了研究進(jìn)程。在日本，能源供應(yīng)一直十分緊張，尤其是在第

40、二次世界大戰(zhàn)以后。 日本十分重視節(jié)能問題，也促進(jìn)了對油品蒸發(fā)損耗的深人研究.自1970年7月東京及其周圍 地區(qū)出現(xiàn)了光化學(xué)煙霧中毒事件后，日本化學(xué)會于1971年春在環(huán)境專門委員會內(nèi)成立碳?xì)浠?合物小委員會，集中對油品蒸發(fā)損耗及對大氣污染等問題進(jìn)行研究，有許多成果、專利問世。 從40年代起，前蘇聯(lián)一些高校、研究所、企業(yè)對蒸發(fā)機(jī)理進(jìn)行了深人的研究，以瓦廖夫斯基、 契爾尼金為代表，在理論分析的基礎(chǔ)上建立評價抽品蒸發(fā)損耗量的數(shù)學(xué)模型，其研究思路至 今為人們所引用。隨后，在降耗方面的研究也成果蜚然，如原油油面覆蓋層材料的開發(fā)研制曾 引起人們的重視.我國也比較重視油品蒸發(fā)損耗問題的探索研究。早在60年代初

41、，曾在高校 內(nèi)對一個10m3立式錐頂罐的蒸發(fā)損耗機(jī)理進(jìn)行分析研究，探討氣體空間濃度分布規(guī)律，獲得 了 一定的成果。1965年，又在蘭州等生產(chǎn)現(xiàn)場對2000m3地上立式錐頂汽油罐的蒸發(fā)損耗和鐵 路油罐車的裝車損耗進(jìn)行了試驗研究，獲得的試驗結(jié)果至今仍具有參考價值.1980年和1985 年相繼對礦場原油蒸氣損耗和商業(yè)油庫汽油蒸發(fā)損耗進(jìn)行了大范圍的現(xiàn)場測試，弄清了在我 國自然環(huán)境和現(xiàn)有技術(shù)水平條件下油品儲運(yùn)各個環(huán)節(jié)的蒸發(fā)損耗率.在降耗措施研究方面，從 60年代后期起，先后進(jìn)行了油罐淋水降溫降耗對比試驗、呼吸閥擋板降耗對比試驗、油面覆 蓋層降耗對比試驗，隨著油罐氣體空間連通系統(tǒng)、灌裝汽油排放油蒸氣密閉暫

42、存軟體集氣罐 回收系統(tǒng)進(jìn)行了探索與開發(fā)研究。70年代以浮頂罐為典型降耗措施在我國大量推廣應(yīng)用，隨 著浮頂罐的結(jié)構(gòu)、材料不斷完善和發(fā)展，相繼建成5X104m3、10X104m3的浮頂罐。目前，許多國家制訂了相關(guān)的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來控制油蒸氣排放.但由于油蒸氣排放的 復(fù)雜性及解決問題側(cè)重面的不同，國際上尚無統(tǒng)一控制方法。我國除了在中華人民共和國大（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 氣污染防治法、中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法等有明文規(guī)定外，還在建設(shè)項目環(huán)境保護(hù) 設(shè)計規(guī)定、中國石油化工總公司環(huán)境保護(hù)工作條例、石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范 及許多相關(guān)設(shè)計規(guī)范中對油蒸氣的排放作了嚴(yán)格的條文約束。目前國家環(huán)保局又起

43、草并正式 公布新的大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，其中增加了總烴排放標(biāo)準(zhǔn)。我國對安全、環(huán)保、節(jié)能工作的日益重視及大氣污染防治法和環(huán)境保護(hù)法的陸續(xù)制定實 施，大大增強(qiáng)了科技工作者的信心，加速了在油品回收領(lǐng)域的研究發(fā)展.近幾年來，中國石化 總公司，中國石油天然氣總公司、國家環(huán)保局、中國人民解放軍總后勤部、商業(yè)部等單位及 其所屬科研機(jī)構(gòu)、大專院校等，一直都很重視油品蒸發(fā)問題中的回收技術(shù)并作為一個重點課 題來研究。1.4本文的研究意義及主要工作蒸發(fā)損耗既會造成環(huán)境污染又帶來經(jīng)濟(jì)損失，油品蒸發(fā)作為液體石油產(chǎn)品的一種氣化現(xiàn) 象，發(fā)生于油品運(yùn)輸、裝卸、保管和零售等各個環(huán)節(jié)，是當(dāng)前石油系統(tǒng)面臨而迫需解決的一項 比較嚴(yán)

44、重的問題.因此，本文針對汽油儲運(yùn)過程中存在嚴(yán)重的蒸發(fā)損耗問題，基于室內(nèi)建立的一個小型錐 頂金屬罐蒸發(fā)損耗實驗測試平臺和氣相色譜分析技術(shù)，測定90#汽油的“小呼吸”蒸發(fā)損耗 過程，涉及溫度場分布、濃度場（飽和度）分布、排氣量及其成分、損耗量（率）等因素。 并根據(jù)克拉伯龍方程及相關(guān)假設(shè)條件推導(dǎo)適合于實驗室條件下測算油品蒸發(fā)損耗量的基本理 論公式，最后根據(jù)蒸發(fā)損耗的規(guī)律，闡述蒸發(fā)損耗的有效控制技術(shù)與油氣回收技術(shù).第2章小呼吸蒸發(fā)損耗的理論計算依據(jù)及室內(nèi)實驗2。1不同類型損耗量的計算方法2。1.1量油法量油法是通過測量油罐油面的高度、油品的密度和溫度得出蒸發(fā)損耗的數(shù)量.其公式為： G = F （/H

45、2 p2）（2-1）式中 A G儲油過程中的蒸發(fā)損耗量，kg/m3 ；F儲油罐的橫截而積，m2；H儲油開始時的油品液位，m；H1儲油一段時間后的油品液位，m；p 2儲油開始時的油品密度，kg/m3；p2儲油一段時間后的油品密度，kg/ m3。量氣法量氣法是采用氣體流量計測出油罐呼出的氣體體積了 v少，采用氣體分析儀測出呼出的 油氣濃度（C），根據(jù)油氣的密度（P）得出蒸發(fā)損耗的數(shù)量（A G）.其公式為：AG = VC（2-2）油罐在儲油時，罐內(nèi)油面以上的空間充滿了混合氣體隨著氣體空間內(nèi)溫度和壓力的變化 混合氣體內(nèi)的油氣濃度也不同，油品溫度增高時，油品蒸發(fā)速度加快，更多的輕質(zhì)餾分進(jìn)入氣 體空間，促

46、使混合氣濃度增高。當(dāng)氣體空間的壓力減小時，油品所受的壓力也減小，油品的 蒸發(fā)速度加快，氣體空間的油品蒸發(fā)溫度也相應(yīng)提高，直到飽和狀態(tài).若這種混合氣體溢出罐 外就造成了油品的蒸發(fā)損耗.小呼吸損耗小呼吸損耗是指油品在罐內(nèi)靜存儲時，由幾罐內(nèi)氣體空間溫度的晝夜升降變化引起的罐內(nèi) 氣體的膨脹和收縮，導(dǎo)致油品蒸氣溢出罐外造成的損耗。其損耗量的計算式為：AG = V （1- C1） PJT1 - （1- C2） PJ T：C/ （1-C） - M：R（23）其中C = （C1 + C尸M = 60 + 0.3tn + 0.001tn 2而tn = th - 30k式中 AG次小呼吸損耗量，kg ；V油罐氣體

47、空間的體積，m3 ;c -呼吸開始時混合氣體中油蒸氣的體積濃度；CC 呼吸結(jié)束時混合氣體中油蒸氣的體積濃度；P 呼吸開始時罐內(nèi)混合氣體的壓力，MPa ； 1P 呼吸結(jié)束時罐內(nèi)混合氣體的壓力，MPa ； 2T 呼吸開始時罐內(nèi)混合氣體的絕對溫度，K ; 1T -呼吸結(jié)束時罐內(nèi)混合氣體的絕對溫度，K ； 2C 油蒸氣的平均體積濃度；R -通用氣體常數(shù)，取8.315J/(kmol)；M油蒸氣的平均分子量，g/mol ；tn 油蒸氣各餾分的平均沸點溫度，C；th油品初餾0C。2。1。4自然通風(fēng)損耗自然通風(fēng)造成的油品損耗量的計算式為：AG = 86400QCp(2-4)Q =日 f 2 gH (ph -

48、p7 ph 12(25)式中 AG 一-油品自然通風(fēng)損耗量，kg/d ；Q -混合氣體逸出量，m3/s ；p油蒸氣的密度，kg/m3 ；H Z通風(fēng)孔氣體流量校正系數(shù)；f 通風(fēng)孔而積，m2 ；H兩孔間的垂直距離，m ；p混合氣體的密度，kg/m3 ；p空氣的密度，kg/m3;g -重力加速度，m/s2。2。2 “小呼吸”蒸發(fā)損耗量的商業(yè)計算“小呼吸蒸發(fā)損耗是指大氣溫度升高和下降時，油罐內(nèi)的氣體空間隨之升高和下降，進(jìn)（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 而引起壓力相應(yīng)變化，當(dāng)罐內(nèi)混合氣體的壓力大于壓力閥控制值時，混合氣體會呼出罐外而產(chǎn) 生油品質(zhì)量損耗?；旌蠚怏w呼出罐外時，罐內(nèi)油品液位并無變化.但隨著大氣

49、溫度下降，罐內(nèi) 氣體空間的壓力也會下降。當(dāng)其值低于真空閥的控制值時，真空閥被打開，吸入空氣，沖淡 混合氣中油蒸氣的濃度，促進(jìn)油品加速蒸發(fā)以便在氣液兩相間達(dá)到新的動態(tài)平衡。這時罐內(nèi) 油品液位就不能保持原有值而要有所下降.利用商業(yè)計算公式計算“小呼吸”蒸發(fā)損耗時，主 要考慮的就是罐內(nèi)油品液位的變化。罐內(nèi)油品從某一靜態(tài)變化到另一靜態(tài).從油品的液位變化 出發(fā)，計算這一期間的油品質(zhì)量變化，即“小呼吸”蒸發(fā)損耗量。對于罐內(nèi)油品的平均密度，一 般來說，在 “小呼吸蒸發(fā)損耗過程中，其變化是很小的。這是因為油品的蒸發(fā)與凝結(jié)有使 其溫度相對保持不變的趨勢，加上罐內(nèi)油品數(shù)量一般較多，熱容量大，溫度變化就緩慢，于 是

50、導(dǎo)致密度變化相應(yīng)也小.在粗略測得油品蒸發(fā)損耗量時，可將油品的平均密度視為常數(shù).但 對于較準(zhǔn)確的計算，則應(yīng)考慮油品平均密度在油品液位變化前后的數(shù)值。對于“小呼吸”蒸發(fā)損耗量的商業(yè)計算，分兩種情況進(jìn)行討論：設(shè)罐內(nèi)油品在某一靜止 狀態(tài)時液位為H，油品平均密度為p ，罐底壓力傳感器讀數(shù)為P。經(jīng)過一次或多次“小呼吸” 蒸發(fā)損耗過程而達(dá)到一個新的靜止?fàn)顟B(tài)，液位為H,油品平均密度為？，罐底壓力傳感器讀數(shù) 為 P。222第一種情況，對應(yīng)于起始狀態(tài)與終了狀態(tài)，液位H、H同處在第n層圈板。計算“小呼 吸”蒸發(fā)損耗量的公式為：12Am = m - m-1E (S- S )hH inii-1-P2H )2PF + m

51、 + md -i jE (S - S )hi n i i=1a S + E(S - S kn Hi n i-2 i=1PF + m, + m =a F（P-P）S +（p -p ） E（S -S k（26）L 12 n 12i n i1- i=1第二種情況，起始狀態(tài)時，液位h，在第n層圈板，而在終了狀態(tài)，液位H處在n-1層圈板,計算公式為：12Am = m - mJ-n Hini1jn-1 Hin-1i2j2d1-1 i=1-1一2 i=1-1a F (P - P) S -aFP (S - S )+aF pE(S. - Si=1)h -aFp E(S -S )h(2-7)i2 i n-1 ii

52、=1Am = aF (P - P) S + (p -p12 n 1)E(S -S )h2i n ii=1+aFp(S -S )2如上可知，商業(yè)計算公式煩瑣，所需參數(shù)較多，但h - HI i 2、i=1/且個別參數(shù)很難實際確定，所以本文推導(dǎo)n-1 n(28)簡化而適合于利用實驗室測定參數(shù)進(jìn)行計算的理論公式.2.3 “小呼吸”蒸發(fā)損耗量的實驗計算公式推導(dǎo)根據(jù)克拉伯龍公式并在以下三個假設(shè)條件下推導(dǎo)：油罐是嚴(yán)密的，不存在自然通風(fēng)現(xiàn) 象；油品蒸氣和空氣組成混合氣體在儲存條件下可以看成是理想氣體；油罐氣體空間中 混合氣的油氣濃度是均勻而飽和的.在儲存條件下，空氣不可能凝結(jié)或溶于油品中，更不可能從油品中蒸發(fā)

53、出來。也就是說， 從第一次吸氣過程結(jié)束到第二次吸氣過程開始之前這段時間范圍內(nèi)，空氣的總質(zhì)量是沒有變 化的，因而可以用克拉伯龍公式描述空氣狀態(tài)參數(shù)的變化。這里之所以引入總質(zhì)量這一名詞， 是因為相鄰兩次吸氣過程之間一般都包含一次呼氣過程，呼氣過程結(jié)束后，呼氣過程結(jié)束后， 罐內(nèi)原有空氣被分成兩部分，一部分繼續(xù)留在罐內(nèi)，而另一部分則逸入大氣，二者之和即為 總質(zhì)量，它必定等于第一次吸氣過程結(jié)束時罐內(nèi)空氣的質(zhì)量。 TOC o 1-5 h z 在兩次吸氣過程之間，如果以吸氣過程剛剛結(jié)束時為第1狀態(tài)，此時罐內(nèi)空氣的質(zhì)量為 M，空氣的狀態(tài)參數(shù)為P、V、T ；以呼氣過程剛剛結(jié)束時為第2狀態(tài)，此時罐內(nèi)空氣的質(zhì) K1

54、K1 11量為M山罐內(nèi)空氣的狀態(tài)參數(shù)為P、V、T。則呼氣過程中從油罐逸入大氣的空氣量為： K2K2 22AM k= M k1 + M 2（2-9）根據(jù)克拉伯龍公式，狀態(tài)1時空氣的狀態(tài)方程為：P V = MK1RT（2-10）K1 1 H 1根據(jù)道爾頓分壓定律，狀態(tài)1時空氣的分壓力P與混合氣的總壓力P、油品蒸氣的分壓力P 有如下關(guān)系：K117G = QC p（2-11）即P = P 1 -烏=P (1 C )(212)K1 1 P 1 Y1 k將式（212）代入（2-10）則P （1 - cQ 匕=虬 RT（2-13）K同理，狀態(tài)2時，罐內(nèi)空氣的狀態(tài)方程為P （1 - CY2）v = MK2RT

55、2（2-14）H K將式（213） （2-14）代入式（2-9）,則（2-15）AM = V (1 C )P - V (1-C )%|.孔K 1 Y1 T 2 Y2 T I R式中 P、P 狀態(tài)1和狀態(tài)2時罐內(nèi)混合氣體的總壓力，kPa；V、V狀態(tài)1和狀態(tài)2時油罐氣體空間的體積，m3 ；T、T狀態(tài)1和狀態(tài)2時油罐氣體空間的絕對溫度，K ；C、C 狀態(tài)1和狀態(tài)2時混合氣中油蒸氣體積濃度，%；M空氣的摩爾質(zhì)量，kg/kmol ；R通用氣體常數(shù)，8.315J/（kmol）；AM次小呼吸油罐呼出的空氣質(zhì)量，kg。從狀態(tài)1到狀態(tài)2,油罐逸出的空氣必然成比例地帶走一定數(shù)量的油蒸氣。如果以AM、AV分別代表從

56、狀態(tài)1到狀態(tài)2油罐逸出的油蒸氣和空氣的體積，以p、p分別代表油氣和KY空氣的密度，則從狀態(tài)1到狀態(tài)2油罐逸出的油蒸氣和空氣的質(zhì)量分別為：AM =AV p（216）AM =AV p（217）由式（215）和（2-16），得AMy Py（218）AMk AV Pk用呼出混合氣的體積AV除以上式右端的分子和分母，并考慮到AV /AV = C，AV /AV = C =1一C, p /p廣曰/七則式（218 ）可改寫為 KAM = AM 1 C_ 鳥（219）*k將式（215）代入式（2-19）中，得從狀態(tài)1到狀態(tài)2油罐呼出的油氣質(zhì)量為AM =YV (1 - C ) - V (1 - C ) p1 Y1

57、 T 2 Y2 T 1 - C12C 目-rYY(220)方程（220）即為油罐蒸發(fā)損耗的基本理論計算公式。2.4錐頂汽油罐蒸發(fā)損耗室內(nèi)實驗測定2。4。1測定原理用氣體流量計直接測出油罐呼出氣體的體積Q,再用奧氏氣體分析儀測量出氣體中所含（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 油品蒸汽的濃度C，根據(jù)油蒸汽的密度p，便可以通過公式G = QCp計算蒸發(fā)損耗量。實驗在 罐內(nèi)油品中取一個測量點來了解溫度分布規(guī)律，在罐上部氣體空間取三個取樣點來了解濃度 分布規(guī)律，根據(jù)氣體空間中點溫度和濃度的測定，利用小呼吸損耗的理論公式計算損耗量，并 同實測結(jié)果進(jìn)行對比。2。4。2實驗條件實驗裝置：實驗裝置由自制能源、液壓呼

58、吸閥、離心泵、濕式氣體流量計、溫度巡檢 儀、奧氏氣體分析儀及氣相色譜儀等組成；測定介質(zhì)：90#汽油，罐裝量65kg;實驗溫度的控制隨各具體實驗方案而定（見實驗結(jié)果部分）。在未打開太陽燈前，依次圖從-1 溫度巡檢儀震出定裝置空間上、中、下以及油品的溫度t值，并從壓 差計讀出罐內(nèi)壓力P，同時用奧氏氣體分析儀從罐內(nèi)三個點的氣樣進(jìn)行分析，分別求出三個0點的濃度C.0（2）打開太陽燈進(jìn)行加熱，注意罐內(nèi)溫度、壓力變化。當(dāng)壓力達(dá)到某一數(shù)值時，從呼吸閥 冒出第一個氣泡，認(rèn)為此時為起始狀態(tài)。記下氣體流量計的讀數(shù)Q，這時立即記錄油氣空間上、 中、下以及油品的溫度t值和罐內(nèi)壓力P值。同時立即取該狀態(tài)下的中點氣樣進(jìn)行

59、濃度分析， 求出C。（3）當(dāng)氣體空間中點溫度達(dá)到某一數(shù)值時，假定此時為呼出終了狀態(tài)。讀出氣體流量計的數(shù)值Q，這時記錄油氣空間上、中、下以及油品的溫度t和罐內(nèi)壓力P .同時馬上采取該狀 態(tài)下的中2點氣樣進(jìn)行濃度分析，求出c。22（4）將奧氏氣體分析儀分析測得的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，計算出油氣空間三個測點的油氣濃（完整word版）油品蒸發(fā)損耗 度C、C、C值。但由于模型油罐氣體空間較小（180L200L）,測點少，因此通過重復(fù)實驗， 以更0好反1應(yīng)溫度和濃度分布規(guī)律。最后將各實驗階段所揮發(fā)氣體利用取樣袋進(jìn)行收集、密封， 分析其成分。2。4.4實驗結(jié)果（1）油罐內(nèi)溫度隨時間的變化關(guān)系以24小時為一個周期，

60、利用室內(nèi)太陽燈加熱和自制冷源制冷的方法來模擬環(huán)境溫度的改 變，通過溫度巡檢儀監(jiān)測油罐內(nèi)中上部氣體空間的溫度變化來得出油罐內(nèi)溫度隨時間的變化 關(guān)系。30 )氣體空間溫度油氣溫度隨時間的變化關(guān)系見表21、圖22.時間（h）4。08.016.0溫氣體空間溫度（C）12.211.036.4度大氣溫度（C）11。810。324。7表21油氣溫度變化與時間的關(guān)系20.021。318。7401020大氣溫度04812162024時間（h）圖2-2油氣溫度變化曲線通過結(jié)果分析可以認(rèn)為，對于實驗金屬儲油罐而言，隨著環(huán)境溫度的不斷上升（依靠太陽 燈加熱來改變），罐體的鋼板吸收輻射熱后溫度上升很快，罐內(nèi)氣體空間的溫