57卷增刊12016年11月
国 造 船 SHIPBUILDING OF CHINA
中
Vol.57 Special 1
Nov. 2016
文章编号：1000-4882 (2016) S1-0546-06
储油罐油品损耗分析及控制措施
李亚慧
(中石化石油工程设计有限公司，东营257000 )
摘 要
储罐在静置过程中，由于轻馏分的挥发造成蒸发损耗，不仅造成油品品质下降，还造成了潜在的火灾、爆 炸源。论文介绍了油品蒸发损耗的原因并结合埕岛油田某中心平台流程中现用2000m3储罐的实际情况，利 用HYSYS软件模拟储罐蒸发损耗值，得到减少储罐蒸发损耗值的控制措施。
关键词：蒸发损耗；HYSYS；模拟分析；控制措施 中图分类号：TE85
文献标识码：A
0引言
石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，其中轻组分具有很强的挥发性。在储藏过程中，不可
避免的有一部分较轻的液态组分汽化，逸入大气，造成不可回收的损失。蒸发损耗的主要物质是油品 中较轻的组分，这不仅使储罐内油品品质下降，同时污染大气。这些轻质组分具有易燃易爆的特点， 使罐体周围存在火灾甚至爆炸隐患。本文将分析影响蒸发损耗量的因素，目的在于总结出有效降 低油品蒸发损耗的对策措施，降低油品损耗率，同时提高环境保护力度。
1油品蒸发损耗分析
任何形式的油品蒸发损耗都是在容器内部传质过程的基础上发生的。这种传质过程包括发生在气、 液接触面的相际传质，即油品的蒸发，以及发生在容器气体空间中烃分子的扩散。油品蒸发的内在原 因在于成分的易蒸发性质；油品本质的主要构成为馏分组成，馏分组成越轻，其沸点就越低；当蒸汽 压増高时，较易发生蒸发损耗。影响油品蒸发损耗的另一个方面即外部因素，包括以下几点：
(1)
储罐参数。储罐的密封情况，储罐的类型、储罐的容积，这都存在油品与空气的接触，因而
造成油品的蒸发。因此，要减少油品上方的气体空间体积；例如采用隔氧浮盘，基本消除了油品蒸发 自由表面；根据油品规模合理规划储罐容积，避免罐容积过大，留有较大的上部空间；以及当储罐容 积相同，应尽量减少储罐直径，降低油品的蒸发表面积。
(2)
温度。当外界环境温度升高时，油面温度上升，加速了液体的蒸发，使排出的油气饱和度増
高。传入的热量还导致气体空间的强制对流，促进了液体表面蒸发和油蒸汽的扩散。北方昼夜温差较 大也是造成储罐蒸发损耗的重要原因。
(3) 储罐的承压能力。在其他条件相同时，油面上混合气的压强越高，蒸发速率越小。当油罐耐
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压达到5
kPa时，汽油罐可降低损耗25%，若耐压达到26 kPa时，可基本消除小呼吸损耗，并在一定
程度降低大呼吸损耗。提高油罐的承压能力，一般从改进油罐的结构入手，如扁球形顶立式圆柱形油 罐、滴状罐和球状罐。但由于结构复杂、施工困难、造价较高，所以除球罐外，其他两种罐在国内外 都没有推广。
(4)油罐的“大呼吸”。油罐在进行收付作业时，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进入；这个过程所造成的油品损失为“大呼 吸”损失。应根据“大呼吸”原理，确定合理的收发油速度，发油宜慢，以减少回逆呼出；收油宜快，以 减少附加蒸发。
油品蒸发损耗属于自然损耗，一定数量范围的损耗具有天然的合理性，得到各种油品蒸发损耗定 额的认可。而且，这种损耗是以缓慢的形式持续发生的，损耗量的大小常常被产品计量误差所掩盖， 因而不易引起人们的注意。但是，据调查资料显示，油品蒸发损耗的累计数量十分惊人，全世界每年 散失于大气的油品约有1亿吨，几乎相当于我国一年的原油产量。因此，分析油品蒸发损耗的原因， 从而寻求降低油品蒸发损耗的方法，才能保证油品的质量，避免不必要的经济损失，减少对环境和人 体健康的危害。
2平台运行现状
埕岛油田自1993年正式开发至今，建成了以中心一号平台、中心二号平台及中心三号平台为中心
的埕岛油田中心区域，本文以其中的中心一号平台为例，讨论影响油品蒸发损耗的原因。
中心平台运行现状：
^储油罐
卫星平台来液—脱水换热器—三相分离器—外输换热器
—I
缓冲罐 ^外输泵—海底管线
各卫星平台的来液混合后进入脱水换热器，进行加热后进入三相分离器，分离之后的低含水原油 进入位于储罐平台的外输换热器，低含水原油随后进入位于储罐平台的20003储油罐进行储存；之后， 通过外输泵増压，利用海底管线外输至陆上联合站集中处理。
m
3模拟分析
HYSYS软件是可动态HYSYS包含复杂的物性计算包及操作单元。为了能更快速、准确地得到计 算结果，増加了强大的初始化及快速迭代计算工具。HYSYS模拟系统的热力学方程有：PengRobmson 方程、PRSV方程和SourPR方程等136余种热力学方程，选取合适的方程并进行相关设置是确保计算 准确性的前提；通过与生产数据的拟合，选取了 PR方程（PR: T>-271°C，P<1000Bar)。
以中心平台天然气组成及蒸馏曲线为基础，根据实际油气工艺流程搭建相应计算模型，模拟储罐 蒸发量。3.1定义物性包
天然气组成、原油实沸点蒸馏数据见表1、表2。
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表1天然气组成
组分名称〇2
有空气摩尔分数Xj/ %，
0.73162.397091.330.60792.43631.55190.03030.12140.04050.02250.05060.00790.08540.01010.01350.00000.0000100.0002表2
序号123456710111213
窄馏分温度范围/°c初馏点〜100100〜125125〜150150〜175175〜200200〜225225〜250250〜275275〜300300〜325325〜350350〜375375〜395
原油实沸点蒸馏数据
馏分0.490.17---0.471.050.741.372.092.481.245.853.223.79
质量收率累计/%
0.490.660.661.132.182.924.296.388.8610.115.9519.1722.960.3294.55140.62552.50681.59680.03120.12490.04160.02310.05200.00810.08790.01040.01390.00000.0000100.0000无空气摩尔分数Xj/%
n2
ClC〇2C2CiC4nC4iC5nC5iC6nC6iC7nCyiC8nC8EC
39
总计
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表2续
序号14151617
窄馏分温度范围/°c395〜425425〜450450〜475475〜500
原油实沸点蒸馏数据
馏分7.187.928.14.39
质量收率累计/%
30.1438.06.1650.55
3.2计算结果
模拟计算结果如图1。
HYSYS计算大罐日呼吸损耗量为756.96m3/d (现场实测值为679.976 m3/d,与实
测值相差10%)。由此认为：利用HYSYS软件可以基本正确地模拟储罐蒸发损耗。
(1)经过计算，
GAS
TemperaturePressure
Actual Volume Flow
54.00200,02519
CkParn3/h
丁 ernper 油」rePressure
Actual Volume Flow
3
61.00200,02854
0kPa_
TemperaturePressureMass FlowActual Volume Flow
挥发气相
48.50101.021.4131.54
CkPa_m3,ill
OIL
TernperalurePressure
._l Volume Flow
54.00200.0159.1
CkF'arn3/h
图1
HYSYS计算结果
(2)根据油品挥发气体组分分析（见图2)可看出，燃料气占总挥发气体的86%，这不但直接影 响了油品的自身质量，长期的油品蒸发和损耗，会造成较大的经济损失；按燃料气现市场价格2.5元/ 方计算，每年经济损失为51万元。
Mole Fractions〇.〇〇〇〇〇〇0.0024580.859G090.0070550.0288380.0002900.0010 昍0.0002GG0.0001320.0001800.0001270.0000070.01737G0.072520
vaoour Phase
〇.〇〇〇〇〇〇0.0024580.859G090.0070550.0288380.0002900.00108G0.0002GG0.0001320.0001800.0001270.0000070.0173760.072520
Liquid Phase
〇.〇〇〇〇〇〇0.0000050.0038550.0000940.0005170.0000370.0001790.0001040.0000650.0002G2[10005360.0000840.0009340.000951
Aaueous Phase
〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇0.000002〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇〇.〇〇〇〇〇〇0.999997
□wgaenNitrogenMethaneCO 2Ethanei-Butanen-Butanei-Pentanen-Pentanen-Hewanen-Heplanen-OctanePropaneH20
图2挥发气体组成
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(3)通过对油品蒸发损耗原理的分析，油品储存温度是影响蒸发损耗的关键因素，也是现场 实际操作中较为简易的可控因素。基于模型，调整油品的储存温度可得到油品温度与蒸发气量的 曲线图，见图3。
□
蒸发气相-Actual Gas Flow
计算结果表明，随着油品储存温度降低，气相蒸发量随之减少。并可得出，45°为该曲线拐点。 45°以下，随着温度降低，气体蒸发量的减少量较45°以上减少量小，减少效果降低。
通过上述分析，可定量得出某油品的最佳储存温度。此计算方法可运用于油品的储存管理，方便 管理方根据所储原油确定合适的储油温度，避免一味追求较低温度而带来其他不必要的能量消耗。
(M/eEIJ.OV)要矿鉍裢
来油fiS (c)
图3油品温度与蒸发气量关系图
C
CC
4降低油品蒸发损耗的有效方法
(1)
正确选择储罐类型。根据油品储量选择合适的储罐容积及储罐形式，目前普遍推广的是浮顶
油罐。浮盘随油面上升或下降，可以极大地减少蒸发的自由表面和气体空间体积，降低油品蒸发损耗。 对于浮顶罐而言，浮顶与管壁间的密封装置对减少油品蒸发损耗起着关键作用。
(2) (3)
改变油罐的温度。结合本次研宄模型，可计算出合理的油品储存温度。可通过选用强反光的 收集和回收油蒸汽。为防止油品散失于大气中，将储存同类油品储罐的气体空间用管道连接，
防腐材料涂刷罐体表面，以减少光照引起的油罐升温；夏季可采用淋水冷却、安装隔热板等方法。与集气罐相连，构成一套密闭集气系统；并利用根据系统的压力状况自动调节储气容积的集气罐，可 收到降低损耗的效果。虽然，回收油气系统一次性投资较大，经济效益较低，但随着环保意识的不断 増强，利用油气回收系统控制含烃混合气的排放浓度及降低油品蒸发损耗的措施，将会受到重视。
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5结语
只要充分了解引起油品蒸发损失的原因，具体分析，找准关键点，有针对性地采取切实可行、有
效的措施，定期监测，有效管控，油品蒸发损失便可得到最大程度的控制。
参考文献
[1] 郭光臣，等.油库设计与管理[M].中国石油大学出版社，2006.
[2] 《油田油气技术设计技术手册》编写组.油田油气集输设计技术手册[M].石油工业出版社，2009.
Analysis and Control Measures of Evaporation Loss in Oil Storage
LI Yahui
(Sinopec Petroleum Engineering Corporation，Dongying 257000, China)
Abstract
In the static process, the evaporation loss will cause not only the decline of the oil quality, but also potential fire and explosion. In this paper, we introduce the cause of oil evaporation loss in a tank with capacity of 2000m3, that is located at the central platform in Chengdao Oilfield, and use software HYSYS to simulate the evaporation loss in the storage tank. Some effective control measures of reducing the evaporation loss in the storage tank are proposed.
Key words: evaporation loss; HYSY; simulation analysis; control measures
作者简介
李亚慧女，1990年生，工程师。主要从事海洋油气集输方面的设计和研宄工作。
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