固定顶大呼吸损耗编程计算

1、固定顶大呼吸损耗编程计算重庆科技学院课程设计报告 设计地点（单位） 重庆科技学院 _ _设计题目: 固定顶大呼吸损耗编程计算 完成日期：2014 年 12 月 18 日 指导教师评语: _ 成绩（五级记分制）:_ 指导教师（签字）:_ _ 摘要 计算输、储油设备在不同技术状况下，以及不同作业过程中的油品蒸发损耗量，其目的是为评价各种降耗技术费措施的经济效果，为实施这些技术措施的技术经济分析和论证提供依据。动液面损耗是油品收发作业中由于液面高度变化而造成的油品损耗。容器气体空间原有的空气逐渐变为趋于均匀分布的烃蒸气和空气的混合气体，当外界条件变化引起混合气体状态参数改变时，混合气体从大容器排入大

2、气，就造成了油品的蒸发损耗。为了保障油田安全生产运行,减少油品损失,对固定顶储油罐的蒸发损耗量进行计算具有重要意义。本文总结了固定顶储罐的大呼吸损耗及通风损耗的产生机理,以瓦廖夫斯基-契尔尼金公式为基础,给出了不同类型的蒸发损耗计算方法。关键词固定顶油罐 大呼吸损耗 计算方法 编程运算AbstractCalculation of transmission, storage equipment in different technical conditions,and different operation in the process

3、 of evaporation loss of oil quantity, its purpose is to evaluate various saving technology fee measures of economic effect, provides the basis for the implementation of these technical measures oftechnical and economic analysis and demonstr

4、ation. The dynamic liquid level of oil loss loss is caused due to the height of the liquid level changes of oiltransceivers operating in. Air gas containers of the original space gradually uniform distribution as tends to

5、0;hydrocarbon vapor and air mixed gas, when the external conditions change causes a change in the state parameters of mixed gas, mixed gas from the container into the atmosphere, causing the evaporation loss of oil. In order to ru

6、n safety production guarantee oil and reduce oil losscalculation has important significance on evaporation loss amount fixed top storage tank. This paper summarizes the mechanism of fixed roof storage tankbig breathing loss&#

7、160;and windage loss, in watts Liao Fusi base - Qiernijin formula as the basis, this paper presents a method to calculate the evaporation loss of different types.Key wordfixed roof tank big breathing loss calculation method programming operation

8、目录一 油品损耗原因41.1蒸发损失41.2零星洒漏损耗51.3储、输油容器设备的粘附、浸润损失5二 蒸发损耗的类型52.1自然通风损耗52.2“小呼吸”损耗52.3“大呼吸”损耗62.4灌装损耗7三 降低油品损耗措施73.1加强设备维护保养73.2控制操作工艺83.3减少热辐射83.4 提高油罐承压能力93.5 消除液面上的气体空间9四 固定顶油罐的“大呼吸”蒸发损耗94.1 瓦廖夫斯基契尔尼金公式94.2 API公式104.3 美国环保局公式104.4 计算方法的比较及适用10五 固定顶大呼吸损耗编程计算115.1 程序代码115.2 运行程序13结论16参考文献16一 油品损耗原因1.1

9、蒸发损失蒸发性强是石油成品油的主要性能之一，尤其是轻质油品，如汽油、煤油、轻柴油（特别是汽油）等。这几种成品油的密度较小，在受热时，其液体表面的自由分子很容易克服液体引力，变成蒸气分子离开液面而扩散到空间，造成液体油品的蒸发损失，这就是蒸发损牦。蒸发损耗不仅造成油品数量上的减少，同时还会引起质量的下降。散失到大气中的油蒸气，一方面污染了环境，另一方面形成了潜在的火灾危险。蒸发损耗大小与成品油密度、蒸发面积、液面压力、大气温度和油品温度等因素有直接关系。因此，反映在不同油品、不同地区、不同季节、不同储存条件下的油品蒸发损失也就不同。但是，蒸发损耗贯穿于石油经营的全部流转过程及每个操作环节。因此，

10、可以认定，蒸发是造成成品油损耗的主要原因，必须引起足够重视。a、小呼吸损耗：非动转储存油罐，白天受热，罐内温度升高油品蒸发速度加快，蒸气压也随之增高，当气体压力增加至油罐呼吸阀控制压力极限时，就要呼出气体；相反，夜间气温降低，油和油蒸气体积收缩，气体压力降低，当压力降低到呼吸阀的真空阀的负压极限时，罐内又要吸进空气，加速油品蒸气。对非动转罐，由于罐内气体空间温度的昼夜变化，造成油罐呼出油品蒸气和吸入空气的过程叫小呼吸损耗。据某地实际测定，一个技术条件良好的1000m3地上金属油罐，装满汽油储存一年，由于小呼吸形成的自然蒸发损失量达117吨。小呼吸蒸发损耗量与油罐存油量、空容量、油罐允许承受气压

11、力以及温度的变化有着密切关系。温差大，蒸发损失就大，温差小，蒸发损失就少；空容量大，蒸发损失就大，空容量小，蒸发损失就小。b、大呼吸损耗：当向油罐注入油品，由于罐内液体体积增加，油罐内油气体积受到压缩致使罐内压力增加，当压力增至呼吸阀控制压力极限时，油罐开始呼气；相反，由油罐输出油品时，罐内液体体积减少，使罐内压力降低，当压力降至呼吸阀负压极限时，则吸入空气。这种由于油罐输转油品致使油罐损耗出油蒸气和吸入空气的过程，叫做大呼吸损耗。如果由甲罐向乙罐输转油品，会同时造成甲、乙两个油罐的产生大呼吸损耗。甲罐输出油品，罐内空容量增大，超过负压极限，吸入空气；乙罐增加存量，油液体积增大，超过正压极限，

12、呼出油蒸气，造成蒸发损耗。c、空罐装油蒸发损耗：新投产或经过大修后的油罐，进油后，油品就开始了蒸发损耗，由于油罐空容量很大，蒸发损耗量就大。d、清罐损耗：根据清罐安全技术规定，清罐前必须排除罐内全部石油蒸气，因之造成损耗。在同样的储存条件下，蒸发损耗的大小还受到下列因素影响：蒸发面积；罐壁表面涂漆的颜色（银灰色油罐的蒸发损耗量最小，而黑色油罐则最大）；油罐不严密、漏气（如果油罐顶部出现裂缝、孔洞，就会形成罐内外气体的对流，使罐内油蒸气外逸，增加蒸发损耗量）。不论是灌桶接卸散装车、船，或向用户桶内发售成品油，都能产生成品油蒸气挥发，造成灌装损耗。1.2零星洒漏损耗灌装车、船时，当装满或卸空后，自

13、车、船内取出鹤管（或胶管），管内残留油洒漏于地面所造成的损耗；倒装作业时，发生的零星抛洒损耗；连续进行灌桶作业，桶口或灌油嘴的滴洒损失。1.3储、输油容器设备的粘附、浸润损失粘度大的润滑油和润滑脂类成品油，对包装容器的附着力较强，如再受到低温影响，造成损耗是难以避免的。二 蒸发损耗的类型油品的蒸发损耗大体上可分为：自然通风损耗、“小呼吸”损耗、“大呼吸”损耗三种。油品灌装中也会有大量油气挥发出来造成损耗，因此，灌装损耗也可做为蒸发损耗的一种。2.1自然通风损耗自然通风损耗是由于罐顶有孔眼或在两个孔眼间存在着高差情况下，因混合气密度比空气密度大，致使罐内混合气从低处孔眼排入大气，外界空气从高处孔

14、眼流入罐内，这种由于孔眼位差和气体密度的不同，引起气体自然对流所造成的损耗叫自然通风损耗。 自然通风损耗多发生在罐顶、罐身腐蚀穿孔或焊缝有砂眼，消防系统泡沫室玻璃损坏，呼吸阀阀盘未盖严，液压阀未装油或油封不足，量油孔、透光孔未盖好等情况下。由于自然通风损耗原因既有设备问题，也有管理问题，因此只要加强管理，及时维修好设备，自然通风损耗是可以避免的。2.2“小呼吸”损耗罐内油品在没有收发作业静止储存情况下，随着外界气温、压力在一天内的升降周期变化，罐内气体空间温度、油品蒸发速度、油气深度和蒸气压力也随之变化，这种排出油蒸气和吸入空气的过程造成的油品损失叫“小呼吸”损耗，通常也叫油罐静止储存损耗。造

15、成油罐“小呼吸”损耗的主要原因是大气温度变化。当气温从黎明起随着太阳照射增加而升高，罐内油品温度也随之变化，引起蒸发速度加快，蒸发压力提高，当压力超过呼吸阀正压额定值时，罐内油气混合气通过呼吸阀排入大气，这就是油罐的“呼气”过程。而当日照逐渐减弱时，罐内油品温度也随之降低，蒸发速度逐渐减慢，罐内压力也随之降低。当罐内压力低于呼吸阀规定的负压额定值时，外界空气通过开启的真空阀被吸入罐内，这就是油罐的“吸气”过程。因此，油罐的“呼气”和“吸气”过程，每天都在有规律地周期变化着。一般来说，每天的“呼气”持续时间比“吸气”的持续时间要长。影响“小呼吸”损耗的因素很多，主要有以下几点：（1）与昼夜温差变

16、化大小有关。昼夜温差变化愈大，“小呼吸”损耗愈大；反之，昼夜温差变化小，损耗也小。（2）与油罐所在地的日照时间有关。日照越长，“小呼吸”损耗越多；反之则损耗越少。（3）与储罐敞口面积有关。通常储罐越大，敞口时总面积越大，蒸发面积也越大，“小呼吸”损耗也越大；反之，储罐小，蒸发面积小，“小呼吸”损耗也小。（4）与大气有关。大气压越低，“小呼吸”损耗越大；反之则损耗减少。（5）与油罐装满程度有关。油罐装满气体空间容积小，“小呼吸”损耗就少；空间容积大，损耗也大。除此以外，“小呼吸”损耗也和油品性质（如沸点、蒸气压、组分含量等）及油品管理水平等因素有关。因此利用公式计算“小呼吸”损耗有很大局限性，通

17、常还是以计量实测数据作为油罐静止储存损耗量较为准确。2.3“大呼吸”损耗油罐在进行收发作业（包括卸油、输转、发油等）时，由于油面的升降变化引起油罐内气体空间变化，进而带来气体压力的升降变化，使混合油气排出或外界空气吸入，这个过程所造成的损耗叫油罐“大呼吸”损耗，有时也叫油罐动态损耗。 当油罐收油时，罐内油面上升气体空间体积缩小，油气被压缩，压力逐渐升高，当罐内混合气压力超过呼吸阀额定正压值时，呼吸阀盘自动开启，混合油气排除罐外。而当油罐发油时，罐内油面逐渐降低，气体空间随之增大，油气压力减小，油气浓度降低，油品不断蒸发以保持一定平衡。当罐内气体空间压力低于呼吸阀额定负压值时，真空阀盘自动打开，

18、外界空气被吸入罐内。如果油品是在两个油罐间输转（倒罐或向高架罐输油），则发油罐液面不断下降，罐空增加，负压值不断增大直至吸入空气，而收油罐液面不断上升，罐空减少，压力增大直至油气排出。因此，在油品输转时，“大呼吸”损耗在两个罐间是同时发生的，通常也可用输转损耗来表示。影响“大呼吸”损耗的因素也很多，最主要的有以下几点：（1）与油品性质有关，油品密度小，轻质馏分越多，损耗越大；蒸气压越高，损耗越小；沸点越低，损耗越大。（2）与收发油速度快慢有关。进油、出油速度越快，损耗越大；反之，进油、出油速度越慢，损耗越小。（3）与罐内压力等级有关。常压敞口罐“大呼吸”最大。（4）与油罐周转次数有关，油罐收发

19、越频繁，则“大呼吸”损耗越大。除此以外，“大呼吸”损耗还和油罐所处地理位置、大气温度、风向、风力、湿度及油品管理水平等诸多因素有关。因此，利用公式计算油罐“大呼吸”损耗也有很大局限性。在生产管理和科研实验中，多以计量实测数据为准。2.4灌装损耗油品由罐区经栈桥（或油码头）装油鹤管（胶管或输油臂）装入罐车（或油船），经装油管嘴灌入油桶，由于流速高，压力大，油品发生冲击、喷溅、搅动，都会有大量油气逸出而损耗，这种损耗也属蒸发损耗一种。按作业性质分，通常分为装车（船）损耗和灌桶损耗。 影响油品灌装损耗的因素主要有油品性质、油温、装油压力大小、装油流速、装油方式及气候条件。一般来说，轻质油灌装损耗大，

20、重质油损耗小；油温高，压力大，流速快油品损耗大；高位喷溅灌装损耗大，低位液下灌装损耗小。三 降低油品损耗措施 油品易蒸发是石油及其产品的主要特征，从装、储容器等设备排出的混合气体是油品损耗的非常重要部分。其损耗多少通常则取决于混合气中蒸气浓度!、排出的气体体积"，以及油气的密度。降低油品损耗措施归纳起来包括以下几个方面：3.1加强设备维护保养加强设备维护保养，认真执行技术操作规程，是减少油品损耗的重要保证。这要从以下几方面着手：（1）所有油罐、机泵、管道、阀门、鹤管、卸油臂快速接头等连接部位，运转部位和静密封点部位都应连接牢固，做到严密、不渗、不漏、不跑气。（2）油罐上所有附件都应灵

21、活好用严密不漏。量油孔、人孔用后及时盖严。呼吸阀定压合理，做到定期检查、清洗和校验。液压安全阀密封油高度合适，不足添油，脏了及时更换。（3）所有盛装油品的容器，包括油罐、油船、铁路罐车、油罐汽车、油桶等，设备技术状态应当完好，没有渗漏。发现问题应及时倒装处理。（4）接卸油品，必须卸净、刮净、倒净，尽量避免容器内油品粘附或残存油过多。（5）油品灌装要做到不超高、不超量、不超压、不跑油、不溢罐。（6）遵章守纪，防止并杜绝一切人为责任事故发生。3.2控制操作工艺（1）合理安排油罐使用率。油罐尽量装满，以减少空间体积，尽量减少倒罐（输转）次数也可大大减少油罐呼吸损耗。（2）合理安排收发油时间。油罐应尽

22、量在降温时收油，在不影响罐车出库的前提下，可安排在傍晚到午夜降温较快的时间收油；尽可能安排在收油完毕的油罐先进油，这样可减少大呼吸损耗；收油时应尽量加大泵的流量，使油品来不及大量蒸发而减少损耗；发油则相反，在发油结束时应慢些，以免发油终了后出现回逆呼吸现象。（3）控制装车油温和流速也能起到降低油气挥发减少损耗作用。因为油温高，易挥发，流速快，压力高，油品喷溅，搅动就大，造成损耗也大。（4）油罐安装呼吸阀挡板，使油罐内部空间油气分层，呼出的气体主要是上层浓度较低的油气，从而减少了蒸发损耗。3.3减少热辐射 减少热辐射的方式，目前主要采用银灰色或白色防腐涂料及淋水降油温，以降低罐内温差变化。 （1

23、）油罐表面涂刷强反光银色漆料，不仅具有防腐作用，还可减少油罐接受阳光热量，降低罐内油温，从而减少油罐“小呼吸”蒸发损耗。 （2）轻质油罐淋水降温，降低“小呼吸”损耗十分明显。因为地面油罐，阳光辐射热是通过罐顶传给油品的，夏天从罐顶给轻油罐淋水，冷水沿罐壁流下，使罐顶和罐壁全被流动冷水幕膜所覆盖，热量被带走，罐内气体空间温度就会降低，罐内油品昼夜温差变化也会大为缩小，油罐“小呼吸”损耗因而得以降低。 油罐喷淋虽然能取得较好的降耗效果但需增加一定投资，且耗水量较大另外罐体油漆易受破坏，油罐腐蚀也会加剧，如果下排卸不畅，罐基础也会受影响。为避免淋水带来的不利因素和水的浪费，应当考虑采用循环水设施，以

24、重复利用。 淋水降温效果虽好，但不能时断时续，否则罐内气体空间温差变化更大，不仅不能降耗，反而会增大“小呼吸”损耗。另外，还要掌握好给水时间，通常做法是日出后即开始淋水。 （3）在罐顶"加装厚隔热层或反射隔热板，可降低油品蒸发损耗。 （4）建筑地下水封洞库、覆土油库，设法保持罐内恒温，都可避免油罐“小呼吸”损耗，同时对“大呼吸”损耗也会有一定降低。3.4 提高油罐承压能力 提高油罐承压能力对减少油品蒸发损耗的作用非常明显，当油罐的压力控制到5684Pa时，小呼吸损耗为大气罐的52%，当提高到14700Pa以上时，可以基本消除小呼吸损耗。要提高油罐承压能力，一般需从改进油罐的结构入手。

25、采用球形罐可达到较高的承压能力，其缺点是造价较高。通常采用的拱顶油罐，可用金属锚栓加固罐壁下部，锚栓的下端固定在埋人土中的钢筋混凝土板上。3.5 消除液面上的气体空间 油气空间越大，储罐大呼吸和小呼吸排气量增加。外浮顶罐和内浮顶罐采用浮顶与油面直接接触，基本不存在气体空间，大大减小了油罐的大小呼吸损耗。浮顶罐与固定罐相比，油品蒸发损耗减少85%以上，还提高了储罐的防火防爆能力。固定罐采用直接漂浮在液面上的挠性覆盖层能减少固定罐的蒸发损失。能降低固定罐蒸发损失50%80%。另外，在相同的条件下，油罐安装呼吸阀挡板可减少蒸发损耗20%30%。目前，使用效果较好的是采用浮顶和内浮顶油罐。这两类油罐的

26、灌顶(或浮盘)浮在液面上，随油面升降，极大地减少了蒸发自由表面和气体空间体积，因而具有非常好的降低蒸发损耗效果。四 固定顶油罐的“大呼吸”蒸发损耗4.1 瓦廖夫斯基契尔尼金公式瓦廖夫斯基契尔尼金公式是根据克拉伯龙公式并在下列三个假设条件下推导：(1)油罐是严密的，不存在自然通风现象(2)油品蒸气和空气组成的混合气体在储存条件下可以看成是理想气体(3)油罐气体空间中混合气的油气浓度是均匀而饱和的油罐收发作业时，除了由于油面高度变化引起的呼吸损耗外，还必然伴随有由于温度和油气浓度变化引起的呼吸损耗。温升阶段收油时，温度变化将使实际呼出量增加；温降阶段收油时将使实际呼出量减少。在长期的频繁作业中，二

27、者相互抵消，因而可以不考虑收发作业期间温度和浓度的变化。= (P1V1-P2V2) （4.1.1）=(P1-PY)V1-(P2-PY)V2 （4.1.2）=(Pa+Pz-Py)V1-(Pa+Pya-Py)V2 （4.1.3）其中 近似取T1=T2=TPy1=Py2=Py Cy1=Cy3=Cy对于大气油罐，由于P1=P2=Pa , y=3kg/m3式中V=V1-V2,即进油量。这也就是说，粗略估算时，油罐每进1m3 油，将损耗3Cykg油。4.2 API公式API油罐“大呼吸”蒸发损耗公式是基于油罐每进一定体积油必然排出同体积混合气的假设导出的，并且再次引入了混合气浓度系数1/Z这一概念。混合气

28、浓度系数1/Z是指在饱和状态下单位体积混合气中所含油品的体积。 （4.2.1）式中 常压时汽油储罐年呼气量。m3/a； 散装温度下液体的真实蒸汽压，mmHg 液体年泵入罐量，m3/a； 周转系数；4.3 美国环保局公式 Lw=k1k2µyPyKT （4.3.1）Lw油罐收油作业蒸发损耗量 k1单位换算系数k2油品系数4.4 计算方法的比较及适用 瓦廖夫斯基- 契尔尼金方法适用于任何操作和设备条件下的固定顶油罐的排放总量计算，但是部分计算参数确定困难，需要采用近似值求解。在此方法的基础上，掌握其他储罐类型的计算参数特点，还可以推导出相应的定量方法。日本资源能源厅方法、欧盟经验方法和5散

29、装液态石油产品损耗方法都属于纯经验方法，一般用于估算较长时间范围的排放量，其结果忽略了气象条件和操作条件的随机变化影响,计算精度差，应用范围狭窄。 有些方面存在共同点: 两者都考虑到了罐型( 罐型系数)、油品种类( 油品系数) 、罐外实际情况(平均风速、蒸发压) 、密封程度( 二次密封)等影响因素。但也存在很多差异: 一是罐型的关注点不同，中石化考虑的是浮顶的密封程度，认为内浮顶相对外浮顶蒸发抑制作用更好；美国石油学会考虑的是油罐本身的密封程度，认为焊接油罐的蒸发抑制作用优于铆接油罐。二是罐外各因素的影响程度不同，中国石油化工认为储存时浮顶罐蒸发损失量与罐外的风速密切相关( 呈指数关系)，与蒸

30、发压为线形关系；美国石油学会认为蒸发损失量与蒸发压呈指数关系，而与罐外风速呈线形关系。三是油品种类的影响程度不同，中国石油化工认为原油与其他油品蒸发损失的数值关系为1：2.5( 原油KC= 0.4，原油以外所有K C= 1)；美国石油学会认为原油与汽油蒸发损失的数值关系为1：1.33( 汽油KC=1.0，原油K C= 0.75)。实际计算中，应视具体情况区别分析。如对于气温较高的地区， 可以认为蒸发压的影响程度较高， 而对于多风的西北地区，则可以更多地考虑罐外风速的影响。 除了考虑浮顶罐年泵入量和容积外，主要考虑了浮顶罐的罐壁粘附系数C。3种罐壁粘附系数的取值相差较大(原油的取值关系为1:5:

31、103， 汽油的取值关系为1:5:100)，从而影响储罐大呼吸排放量的最终计算结果。这主要是由于储罐内壁的粗糙程度和密封装置对罐壁的压紧程度决定了内壁挂附的油量， 使得当储罐发油时，裸露在空气中的油量相差较大。考虑到我国储罐建设的地域差异( 南北温度之差， 东西内陆、沿海腐蚀之差)，建罐水平差异，以及后期防腐维修差异，罐壁粘附系数必然存在较大差异，因而中国石油化工关于蒸发损耗大呼吸的计算公式更接近于我国实际。 除了考虑上述影响因素，美国石油学会有关蒸发损耗大呼吸的计算公式，需要共同注意以下3 个关键因素:一是浮顶罐储油的周转次数，这对于大呼吸而言尤为重要:是一些重要参数的获得，例如，储罐类型、

32、储罐直径、储存油品的密度、罐壁粘附系数，一些气象参数。三是储罐的密封情况，即是一次密封还是二次密封，这对大、小呼吸都非常重要。五 固定顶大呼吸损耗编程计算5.1 程序代码using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace Oil_Project public class Demo public double get1_1(double v, double c, double t) double sum; sum = (v * c * t) / 90; return

33、 sum; public double get1_2(double py, double pa, double d, double h, double t, double f, double c, double k1, double k2) double sum; sum = 0.024 * k1 * k2 * Math.Pow(py / (pa - py), 0.68) * Math.Pow(d, 1.73) * Math.Pow(h, 0.51) * Math.Pow(t, 0.5) * f * c; return sum; public double get1_3(double u, d

34、ouble py, double pa, double d, double h, double t, double f, double c, double k1, double k2) double sum; sum = 0.226 * k1 * k2 * u * Math.Pow(py / (pa - py), 0.68) * Math.Pow(d, 1.73) * Math.Pow(h, 0.51) * Math.Pow(t, 0.5) * f * c; return sum; public double get2_1(double t, double pa, double pz, double py, double v