第六章油品蒸发损耗

1、1第六章 油品蒸发损耗第一节 概述第二节 蒸发损耗发生过程第三节 油罐内温度变化规律第四节 油罐内混合气体的油气浓度第五节 油品蒸发损耗量的计算第六节 油品蒸发损耗量的测量第七节 油品降耗措施2n本章要点： 1 蒸发损耗的本质 2 蒸发损耗的计算 3 降低损耗的措施n 在石油的开采、输送、加工、储存等过程中，由于油品的挥发性以及工艺技术和设备的不完善，总是不可避免地造成有些油品的损失，这就是人们所说的油品损耗。第六章 油品蒸发损耗3油品损耗可分为两种类型：（1）蒸发损耗 由于油品较轻组分的挥发，油蒸气逸入大气，造成油品量的损失（自然损耗）。（2）由于跑、冒、滴、漏、混油等引起的损耗。它是由于设

2、备检修不及时、技术操作不当、管理不善等原因造成的（事故性损耗） 。6.1概述第六章 油品蒸发损耗4n油品蒸发损耗的危害性体现在下面几个方面： （1）油品数量下降； （2）油品质量下降； （3）造成大气污染。 尽管国内、国外在油品蒸发损耗的研究进行了较长的时间，但仍有很多的问题没有解决。6.1概述第六章 油品蒸发损耗5n存在的问题主要表现在三个方面： （1）完整的理论和精确的计算方法； （2）自然环境因素和操作条件对油罐气体 空间混合气体状态参数影响的定量分析； （3） 原有油罐的降耗分析。 1955年： 美国： 3% 1975年： 苏联： 2.47% 1980年： 中国： 2% 日本：汽车每装

3、1m3油，损耗1.44kg6.1概述第六章 油品蒸发损耗6n液面处油品蒸发产生油蒸气，蒸气进入油罐上部的气体空间，并通过气相的传质过程使罐内的气体空间形成一定浓度的油蒸气-空气的混合物（称油气混合物），当外界条件变化时，油气混合物排出罐外（或吸进新鲜空气）。 简单地说，油品蒸发损耗过程包括： 液面处油品的蒸发，产生油蒸气； 油蒸气在气体空间中的扩散； 油气混合物呼出罐外。6.2蒸发损耗发生的过程第六章 油品蒸发损耗7 蒸发是液体表面汽化现象，是气液两相共存体系中相际传质的一种表现。 正如分子物理学指出的，组成物质的分子始终处于不停顿的、无规则的运动中。即使在相同的温度下，组成同一种物质的各个分

4、子，其运动速度也不完全相同，有的大些，有的小些。其分布规律可用麦克斯韦分子速度分配函数曲线表示。另一方面，分子见又存在着分子力，分子力的大小和方向间的距离有关。6.2蒸发损耗发生的过程第六章 油品蒸发损耗8一、液体的蒸发影响液体蒸发速度的因素 液体的温度； 液体的自由表面； 气相中液体蒸气的浓度； 液面上混合气体的压力； 液体的种类。6.2蒸发损耗发生的过程第六章 油品蒸发损耗9二、气相中油蒸气的传质过程分子扩散（浓度差引起）热扩散（密度差引起）强迫对流（压力变化引起）6.2蒸发损耗发生的过程第六章 油品蒸发损耗10三、油品蒸发损耗的类型按损耗成因划分 自然通风损耗 静止储存损耗（“小呼吸”损

5、耗） 动液面损耗（“大呼吸”损耗）按作业性质分 储存损耗 输转损耗 装（卸）车（船）损耗 等 6.2蒸发损耗发生的过程第六章 油品蒸发损耗11罐内气体空间温度变化： 日落日出（夜间）： t油面t气体空间t顶板t大气 日出日落（白天）： t顶板t气体空间 t油面6.3油罐内温度的变化规律第六章 油品蒸发损耗126:00 0:00 20:00 10:00 12:00 16:00 14:00 温度温度气体气体空间空间油品油品 10 20 30 40 50罐壁罐壁高度高度6.3油罐内温度的变化规律第六章 油品蒸发损耗13n罐内气体空间温度变化与大气温度变化的关系（1）大气温度与气体空间温度都呈周期性变

6、化， 变化周期为24小时；（2） 气体空间温度总是高于大气温度；（3）临近日出时大气温度与气体空间温度均达 到最小值，二者相差不大，约13；（4）正午后23小时大气温度与气体空间温度均 达到最大值，二者相差可达1020。6.3油罐内温度的变化规律第六章 油品蒸发损耗14n油品温度分布l 在一个昼夜内，油品温度变化不大 l 油品储存一段时间后，昼夜平均油温基本上等于大气平均温度 l 一般来说，油面昼夜平均温度略高于油品昼夜平均温度 l 油面温度的昼夜变化幅度约为气体空间昼夜温差tK的20%40% ，即：(0.1 0.2)ymymKttt6.3油罐内温度的变化规律第六章 油品蒸发损耗15n油气浓度

7、yyyyVnPCVnP6.4油罐内混合气体的油气浓度第六章 油品蒸发损耗油气浓度分布与液位的关系16123C (%)H (m)6.4油罐内混合气体的油气浓度第六章 油品蒸发损耗17n 出现上述浓度分布状况，可从以下两方面加以解释：n从扩散和自然对流的角度出发来解释 n从油罐吸气时产生的强制对流来解释 n油气浓度和储存时间的关系6.4油罐内混合气体的油气浓度第六章 油品蒸发损耗186.4油罐内混合气体的油气浓度第六章 油品蒸发损耗19一、蒸发损耗基本方程 假设条件： 1）油罐是严密的，不存在自然通风现象； 2）混合气体在储存条件下可以看成理想气体； 3）油罐气体空间中混合气体的油气浓度是均 匀而

8、且饱和的。 6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗计算油品蒸发损耗量的公式 半理论半经验公式 纯经验公式20n公式推导思路： 利用理想气体状态方程求出第一次吸气结束到第二次吸气开始之前两状态的空气质量的变化量，并利用空气排出时成比例地带走油蒸气的原理来求出呼出的油蒸气的质量。 6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗21n蒸发损耗基本方程（瓦廖夫斯基-契尔尼金公式）12112212111yyyyyyPPCMVCVCTTRC1212121122/111/yyyyyyPPPPPPMVVPTPTRPP11221212yyyyyPPPPPVVTTRPP6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油

9、品蒸发损耗22状态1：气体空间昼夜最低温度时状态2：气体空间昼夜最高温度时 气体空间的日最低温度， 气体空间的日最高温度， 气体空间日最低温度下油品的饱和蒸气压， 日最高油面温度下油品的饱和蒸气压，方程中各参数取值的规定：kPa6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗kPakkT1:T2:Py1:Py2:23 状态1时气体空间绝对压力， 状态2时气体空间绝对压力，状态1时混合气体中油蒸气的饱和浓度，状态2时混合气体中油蒸气的饱和浓度，Cy1Py1/P1, %6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗Cy2Py2/P2, %Cy1:Cy2:P1:P2:kPakPa24二、“小呼吸”损耗

10、量的计算n瓦廖夫斯基-契尔尼金公式 （利用蒸发损耗基本方程计算） 121212111yyyyyyPPCMCCVTTRC6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗 “小呼吸”损耗时有V1V2V25n康士坦丁诺夫公式12121221lnyyyazyxyayayPPPPPTMVTTRPPPT1 122112122211ln1yyyyxyyC PC PCP TMVTTRCPT6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗2612212112213808yyyyyazxyyayayayayPPPPPPTTVVKTPPPPPP影响“小呼吸”损耗的主要因素有：（1） 昼夜温差（2） 油气浓度的增量（3）

11、 呼吸阀控制压力范围 （4） 气体空间体积（5） 油蒸气浓度nAPI 理论公式(Py2-Py1)6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗(Pya-Pz)V(Py2+Py1)T27三、“大呼吸”损耗量的计算n在收发油作业中，从状态1到状态2，可以近似认为：n利用蒸发损耗基本方程 121212,yyyyyyTTT PPP CCC12yydyazayaCMPP VPPVRT121yydyazyayayyPMPPP VPPP VTRPP6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗28 设刚刚开始呼气时气体空间的体积为 ，下面我们就推导 的表达式。n压力罐气体空间的压缩率和膨胀率 所谓压力罐就是

12、装有呼吸阀的油罐。压力罐进油时，由于压力阀的作用，混合气体并不马上 呼出罐外，而是等到混合气体压力达到了压力阀的控制压力时才向罐外呼气。#2V#2V6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗291122#12120yyppppVVTT11#221221yyppTVVppT11221212yyyyyypppppMVVTTRpp0yM令： 由呼吸损耗的基本方程得： 6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗30状态1: 真空阀刚刚关闭，状态2: 压力阀刚刚开启，定义： 为气体空间的允许体积压缩率。1#22121azyayaypppTVVpppTa#122111aVVVVV12211azya

13、ayaypppTpppT因此，（a）6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗p1papz,p2 pa pya。31设 状态1：压力阀刚刚关闭，状态2：真空阀刚刚开启， 气体空间膨胀刚刚开始吸气时体积为 可得气体空间允许膨胀率 。#122111pVVVVV12211ayayazypppTpppT同样，在发油时，#2Vp(b)6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗p1papya,p2papz。32n以微小增量的形式表达各参量：21TTT11kazypppp22kayaypppp21kkkppp n可将压缩率、膨胀率表示为：6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗2121221y

14、azyyaayayayayppppT TppppppT2121221yazyypayayayayppppT TppppppT(c)(d)33 由（c）、（d）可以看出压缩率、膨胀率受到三个方面的影响（3）温度变化的影响。6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗34四、浮顶油罐的蒸发损耗情况分析n静止储存损耗 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 n发油损耗（粘壁损耗）影响浮顶油罐发油损耗的主要因素有： 油品本身的粘度 罐壁粗糙度 油罐的结构 密封装置与罐壁的压紧程度6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗35六、车船装卸损耗车船装油损耗与装油时间的关系 白天装车比夜间

15、装车的蒸发损耗小。 白天晚上yy16.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗36n鹤管口位置对损耗的影响 鹤管口距罐车底距离越大，则装车损耗越大。n车船装卸损耗量的计算111yayyycyhyyayPPPPMVCVRTPP yyacppayypRT6.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗37通常情况下， 、 应按实际统计资料取得。估算装卸汽油时可采用下述推荐值： 未经清洗的铁路油车： ， ； 经过清洗的铁路油车： ， ；油船或油驳： ， 。装卸原油时， 、 约为装卸汽油的75%。110.40.710.010.010.550.46.5油品蒸发损耗量的计算第六章 油品蒸发损耗38n 数量

16、法 量油法 测气法 体积-浓度法 物性法； 蒸气压法； 比样法yhkVVVyyyhMV C6.6油品蒸发损耗量的测量第六章 油品蒸发损耗39原始油样，净重为A ；待测油样(经过自然蒸发的油样 )，净重为B 经过人工蒸发后： 原始油样的损失量 损耗率为 待测油样的损失量 损耗率为 待测油样的原始油品重 （C为储存期间油品的自然蒸发损耗量） 则其自然蒸发损耗率为 aAbBCxBC6.6油品蒸发损耗量的测量第六章 油品蒸发损耗aA-a，bB-b，BC40n这部分原始油品（即待测油样的原始油品样本）经自然蒸发、人工蒸发后的总损耗率为 :n则由n可得到bCxxBC1x6.6油品蒸发损耗量的测量第六章 油品蒸发损耗41n降低油罐内温差 淋水降温、 正确选用涂料、安装反射隔热板n提高油罐的承压能力 n消除油面上的气体空间 n使用具有可变气体空间的油罐 n收集、回收油蒸气 n安装呼吸阀挡板 n改进操作措施 6.7油品降耗措施第六章 油品蒸发损耗42n热扩散n白天：t上t下n 热扩