油氣儲運(yùn)中問題與對策探討
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摘要：油氣儲運(yùn)系統(tǒng)均存在諸多問題，如油氣儲運(yùn)過程中的火災(zāi)隱患，儲運(yùn)過程中的油氣蒸發(fā)損耗，油氣管道的腐蝕等等。這些問題必須引起相當(dāng)大的重視。
關(guān)鍵詞：儲運(yùn)；火災(zāi)；蒸發(fā)
一、油氣儲運(yùn)中常見問題及原因
1、火災(zāi)隱患
由于石油及天然氣的主要成分是烴類碳?xì)浠衔铮哂幸兹?、易爆、易聚集靜電、易中毒等特性，而油氣儲運(yùn)過程中是在特定的條件下進(jìn)行，特別是輸油管道，加熱加壓是管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，故具有極大的火災(zāi)及爆炸危險性。一旦發(fā)生事故，可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，并帶來惡劣的社會影響。主要原因主要有：（1）設(shè)備故障帶來的危害。油氣儲運(yùn)設(shè)備設(shè)計的不合理、工藝缺陷、管線的腐蝕、操作壓力的波動、機(jī)械振動引起的設(shè)備疲勞性損壞以及高溫高壓等壓力容器的破損，易引起泄漏及爆炸。（2）防靜電措施不到位。油氣儲運(yùn)過程中，油氣在管道和設(shè)備內(nèi)流動會因摩擦而產(chǎn)生靜電，如果靜電不能及時導(dǎo)除，造成電荷積累，導(dǎo)致火花放電，就會引起火災(zāi)爆炸事故。（3）不防爆設(shè)備及電器帶來的危害。工藝設(shè)備及電器線路如果未按規(guī)定選用防爆型或未經(jīng)防爆處理，泄漏的可燃液體、氣體遇機(jī)械摩擦火花或電氣火花極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。（4）違章動火作業(yè)。包括違章指揮，動火審批不嚴(yán)，在不具備動火的條件下貿(mào)然審批動火；盲目動火。有的職工不熟悉動火管理規(guī)定，或存在僥幸心理，不辦理動火手續(xù)，有的職工本身不具備動火資格，忽視動火管理規(guī)定，貿(mào)然動火釀成火災(zāi)；現(xiàn)場監(jiān)護(hù)不力，流于形式。
2、油氣蒸發(fā)嚴(yán)重
目前，從油田→煉油廠→用戶的周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)繁雜，油氣損耗量及帶來的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。在石化、石油企業(yè),如煉油廠儲運(yùn)系統(tǒng)、油庫、加油站等油品裝卸操作頻繁的工作環(huán)節(jié),汽油等輕質(zhì)油品中易揮發(fā)的有機(jī)組分會大量汽化逸出。按全國目前原油的年使用量2. 5×108t估算,全國原油和成品油的總損耗量將達(dá)到7. 5×106t/a以上，相當(dāng)于一個大油田和煉油廠的采煉量，價值3×1010RMB以上。油品蒸發(fā)損耗的主要物質(zhì)是輕組分，因此,油品蒸發(fā)不僅造成數(shù)量的損失,還將引起質(zhì)量的下降。除此之外，由于散發(fā)到空氣中的油氣具有易燃易爆的特性，超過一定濃度遇到火源即可發(fā)生爆炸。石油儲運(yùn)過程中的裝卸站臺和加油站向空氣中排放的油氣具有一定的毒性，會引起皮膚、內(nèi)臟和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病;另外油氣(烴類物質(zhì))與空氣中氮氧化物在紫外線的作用下發(fā)生反應(yīng)生成臭氧，為光化學(xué)煙霧的形成創(chuàng)造了條件。
3、管道腐蝕
很多輸油管道在濕硫化氫環(huán)境下受到嚴(yán)重腐蝕并開裂,如應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)、氫致開裂(HIC)、應(yīng)力誘導(dǎo)的氫致開裂(SOHIC)等。造成管道腐蝕的原因通常有四種：（1）材質(zhì)因素。以HIC為例,材料中包含貝氏體或者馬氏體的“硬質(zhì)”帶對HIC十分敏感。如果材料夾雜物偏析區(qū)硬度控制在300HV以下,就能夠很好的消除材料對HIC的敏感性。2、埋地管道所處的環(huán)境。埋地管道所處的環(huán)境是引起腐蝕的外因，這些因素包括土壤類型、土壤電阻率、土壤含水量(濕度)、pH值、硫化物含量、氧化還原電位、雜散電流及干擾電流、微生物、植物根系等。3、應(yīng)力水平。有很多實(shí)驗(yàn)表明,如果材料所承受的應(yīng)力超過其屈服應(yīng)力的30%以上時,材料就可能發(fā)生SOHIC破壞。但這樣的應(yīng)力水平,在焊接構(gòu)件的焊縫周圍區(qū)域以及SSCC裂紋或者其它類似于裂紋的缺陷內(nèi)都有可能出現(xiàn)。4、設(shè)計制造。一些學(xué)者參照NACE標(biāo)準(zhǔn)(對于介質(zhì)為氣體,設(shè)計壓力,<448 kPa;對于介質(zhì)為多相系統(tǒng),設(shè)計壓力<1 551 kPa)進(jìn)行容器設(shè)計,認(rèn)為可以避免SSCC或HIC發(fā)生的可能。但是實(shí)際上,這個標(biāo)準(zhǔn)的制定來源于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(空氣中)。而且,酸性環(huán)境與水相的化學(xué)成分、pH值以及硫化氫分壓等因素有關(guān)。
二、防止儲運(yùn)過程中問題的對策
1、油氣儲運(yùn)過程的防火準(zhǔn)備
（1）定期對設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。針對各種設(shè)備的特性嚴(yán)格按保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行維護(hù)，工藝流程操作前做好工作危害分析，控制操作風(fēng)險。（2）做好防火設(shè)計。設(shè)備泄漏等往往起源于設(shè)計階段，因此抓好防火設(shè)計十分重要。首先是設(shè)備的設(shè)計、選型、選材、布置及安裝均應(yīng)符合國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同工藝過程的特點(diǎn)，選用相應(yīng)的耐壓、耐高溫或耐腐蝕的材質(zhì)，按規(guī)定進(jìn)行制造和安裝。其次是新建、改建、擴(kuò)建生產(chǎn)裝置布局，單元設(shè)備布置，防火安全設(shè)施的設(shè)計和實(shí)施應(yīng)遵循有關(guān)規(guī)范，做好嚴(yán)格的防火審核工作，充分考慮防火分隔、通風(fēng)、防爆泄壓、消防設(shè)施等因素。同時對設(shè)備、電氣的防爆要求嚴(yán)格把關(guān)，從而消除先天性火災(zāi)隱患。3、落實(shí)動火作業(yè)措施。拆卸禁火區(qū)內(nèi)需要動火的設(shè)備、管道及其附件，移至安全的地方去動火，將需要動火的設(shè)備、管道及其附件和相關(guān)的運(yùn)行系統(tǒng)做有效地隔離，如在管道上加堵盲板或拆掉一節(jié)管子等，阻隔易燃易爆的物料和介質(zhì)進(jìn)入動火作業(yè)點(diǎn)。動火前應(yīng)把動火點(diǎn)周圍的易燃易爆物品轉(zhuǎn)移至安全地方，現(xiàn)場應(yīng)打掃干凈。經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，開具“用火作業(yè)許可證”，落實(shí)好監(jiān)護(hù)責(zé)任人。要在動火前和動火期間對動火區(qū)域內(nèi)易燃易爆氣體濃度進(jìn)行分析，避免動火過程中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。
2、油氣儲運(yùn)中的油氣揮發(fā)
首先，改造固定頂油罐。當(dāng)前，很多石油企業(yè)依然用固定頂油罐來儲存汽油和煤油，為了防止油氣揮發(fā)，減少油品儲存過程中油氣污染，需要將這些汽油和煤油儲罐改裝成內(nèi)、外浮頂儲罐，并經(jīng)常檢查，確保浮頂密封和附件良好?？梢栽鰪?qiáng)油罐的安全可靠性,減少油氣污染，浮頂罐的蒸發(fā)損耗可比固定頂罐降低85%左右。而且還可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2、油氣回收裝置，治理油品灌裝過程中的油氣揮發(fā),最根本的手段是采取油氣回收措施,回收排放出的烴類氣體。采用油氣回收措施就是在油品灌裝集中的地點(diǎn),設(shè)置油氣回收裝置,將灌裝過程中產(chǎn)生的油氣回收,通過裝置恢復(fù)成液態(tài),重新送入儲罐。這樣不僅可以大幅度降低烴類氣體排放量,而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。油氣回收方法可分為吸收法、吸附法、冷凝法及薄膜選擇滲透回收法等?？傊佑驼静捎糜蜌夤艿老到y(tǒng)方案、儲油罐中固定頂罐較多的油庫和煉油廠采用油氣管道與專用設(shè)備結(jié)合的方案較為合理，即可在減少投資情況下達(dá)到一定效果，其他情況則應(yīng)采用專用設(shè)備方案，效果較好，但投資較大。
3、管道的防腐蝕處理
（1）加強(qiáng)鋼管材料要求。管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂主要是由剝離或陰極剝離造成的，要完全控制和預(yù)防壓力容器及管道中的與氫相關(guān)的腐蝕開裂，可能性非常小。為此，在材料的制造過程中,盡量控制和改善夾雜物的數(shù)量與形貌，降低含硫量與含氫量，涂敷前的鋼管表面必須進(jìn)行拋丸或噴砂處理,以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的潔凈度和錨紋深度,確保底漆粘結(jié)牢固。（2）把好現(xiàn)場補(bǔ)口質(zhì)量。補(bǔ)口材料與管體防腐覆蓋層有較好的相容性;補(bǔ)口接合部應(yīng)嚴(yán)密粘牢,必要時可做嚴(yán)密性試驗(yàn);必須認(rèn)真處理補(bǔ)口處的鋼管表面,達(dá)到管體表面潔凈度的要求。（3）合理選擇管材壁厚度。首先要防止儲運(yùn)過程與投運(yùn)中管道的局部屈曲失穩(wěn);其次，要考慮裂紋擴(kuò)展時效,防止開裂破壞。厚壁管比薄壁管有利于抗應(yīng)力腐蝕開裂。因此在設(shè)計時不妨適當(dāng)降低管材強(qiáng)度,增加管壁厚度。（4）固定式與移動式防腐作業(yè)線相結(jié)合工廠固定式防腐作業(yè)生產(chǎn),由于施工環(huán)境好,可提高防腐管的質(zhì)量,但對于需要長途運(yùn)輸?shù)墓懿?防腐覆蓋層易損傷,而現(xiàn)場修補(bǔ)也很難達(dá)到滿意的效果,故建立防腐作業(yè)線應(yīng)考慮固定與移動相結(jié)合,以滿足工程現(xiàn)實(shí)的需要。
三、結(jié)語
石油是不可再生的自然資源，油氣儲運(yùn)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，因此各個煉油廠和油庫、加油站應(yīng)必須著手在油品儲運(yùn)過程中采取切實(shí)可行的措施減少蒸發(fā)損耗，避免強(qiáng)制實(shí)施油氣回收時影響生產(chǎn)經(jīng)營。將火災(zāi)防患于未然，對儲運(yùn)管道加強(qiáng)管理。但是由于油氣儲運(yùn)過程的復(fù)雜性,很多問題還有待進(jìn)一步解決,如油氣回收技術(shù)等等。目前我國還處于較低的發(fā)展階段,如何將一些技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來,還需要以后的不斷探索。
關(guān)鍵詞：儲運(yùn)；火災(zāi)；蒸發(fā)
一、油氣儲運(yùn)中常見問題及原因
1、火災(zāi)隱患
由于石油及天然氣的主要成分是烴類碳?xì)浠衔铮哂幸兹?、易爆、易聚集靜電、易中毒等特性，而油氣儲運(yùn)過程中是在特定的條件下進(jìn)行，特別是輸油管道，加熱加壓是管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，故具有極大的火災(zāi)及爆炸危險性。一旦發(fā)生事故，可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，并帶來惡劣的社會影響。主要原因主要有：（1）設(shè)備故障帶來的危害。油氣儲運(yùn)設(shè)備設(shè)計的不合理、工藝缺陷、管線的腐蝕、操作壓力的波動、機(jī)械振動引起的設(shè)備疲勞性損壞以及高溫高壓等壓力容器的破損，易引起泄漏及爆炸。（2）防靜電措施不到位。油氣儲運(yùn)過程中，油氣在管道和設(shè)備內(nèi)流動會因摩擦而產(chǎn)生靜電，如果靜電不能及時導(dǎo)除，造成電荷積累，導(dǎo)致火花放電，就會引起火災(zāi)爆炸事故。（3）不防爆設(shè)備及電器帶來的危害。工藝設(shè)備及電器線路如果未按規(guī)定選用防爆型或未經(jīng)防爆處理，泄漏的可燃液體、氣體遇機(jī)械摩擦火花或電氣火花極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。（4）違章動火作業(yè)。包括違章指揮，動火審批不嚴(yán)，在不具備動火的條件下貿(mào)然審批動火；盲目動火。有的職工不熟悉動火管理規(guī)定，或存在僥幸心理，不辦理動火手續(xù)，有的職工本身不具備動火資格，忽視動火管理規(guī)定，貿(mào)然動火釀成火災(zāi)；現(xiàn)場監(jiān)護(hù)不力，流于形式。
2、油氣蒸發(fā)嚴(yán)重
目前，從油田→煉油廠→用戶的周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)繁雜，油氣損耗量及帶來的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。在石化、石油企業(yè),如煉油廠儲運(yùn)系統(tǒng)、油庫、加油站等油品裝卸操作頻繁的工作環(huán)節(jié),汽油等輕質(zhì)油品中易揮發(fā)的有機(jī)組分會大量汽化逸出。按全國目前原油的年使用量2. 5×108t估算,全國原油和成品油的總損耗量將達(dá)到7. 5×106t/a以上，相當(dāng)于一個大油田和煉油廠的采煉量，價值3×1010RMB以上。油品蒸發(fā)損耗的主要物質(zhì)是輕組分，因此,油品蒸發(fā)不僅造成數(shù)量的損失,還將引起質(zhì)量的下降。除此之外，由于散發(fā)到空氣中的油氣具有易燃易爆的特性，超過一定濃度遇到火源即可發(fā)生爆炸。石油儲運(yùn)過程中的裝卸站臺和加油站向空氣中排放的油氣具有一定的毒性，會引起皮膚、內(nèi)臟和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病;另外油氣(烴類物質(zhì))與空氣中氮氧化物在紫外線的作用下發(fā)生反應(yīng)生成臭氧，為光化學(xué)煙霧的形成創(chuàng)造了條件。
3、管道腐蝕
很多輸油管道在濕硫化氫環(huán)境下受到嚴(yán)重腐蝕并開裂,如應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)、氫致開裂(HIC)、應(yīng)力誘導(dǎo)的氫致開裂(SOHIC)等。造成管道腐蝕的原因通常有四種：（1）材質(zhì)因素。以HIC為例,材料中包含貝氏體或者馬氏體的“硬質(zhì)”帶對HIC十分敏感。如果材料夾雜物偏析區(qū)硬度控制在300HV以下,就能夠很好的消除材料對HIC的敏感性。2、埋地管道所處的環(huán)境。埋地管道所處的環(huán)境是引起腐蝕的外因，這些因素包括土壤類型、土壤電阻率、土壤含水量(濕度)、pH值、硫化物含量、氧化還原電位、雜散電流及干擾電流、微生物、植物根系等。3、應(yīng)力水平。有很多實(shí)驗(yàn)表明,如果材料所承受的應(yīng)力超過其屈服應(yīng)力的30%以上時,材料就可能發(fā)生SOHIC破壞。但這樣的應(yīng)力水平,在焊接構(gòu)件的焊縫周圍區(qū)域以及SSCC裂紋或者其它類似于裂紋的缺陷內(nèi)都有可能出現(xiàn)。4、設(shè)計制造。一些學(xué)者參照NACE標(biāo)準(zhǔn)(對于介質(zhì)為氣體,設(shè)計壓力,<448 kPa;對于介質(zhì)為多相系統(tǒng),設(shè)計壓力<1 551 kPa)進(jìn)行容器設(shè)計,認(rèn)為可以避免SSCC或HIC發(fā)生的可能。但是實(shí)際上,這個標(biāo)準(zhǔn)的制定來源于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(空氣中)。而且,酸性環(huán)境與水相的化學(xué)成分、pH值以及硫化氫分壓等因素有關(guān)。
二、防止儲運(yùn)過程中問題的對策
1、油氣儲運(yùn)過程的防火準(zhǔn)備
（1）定期對設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。針對各種設(shè)備的特性嚴(yán)格按保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行維護(hù)，工藝流程操作前做好工作危害分析，控制操作風(fēng)險。（2）做好防火設(shè)計。設(shè)備泄漏等往往起源于設(shè)計階段，因此抓好防火設(shè)計十分重要。首先是設(shè)備的設(shè)計、選型、選材、布置及安裝均應(yīng)符合國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同工藝過程的特點(diǎn)，選用相應(yīng)的耐壓、耐高溫或耐腐蝕的材質(zhì)，按規(guī)定進(jìn)行制造和安裝。其次是新建、改建、擴(kuò)建生產(chǎn)裝置布局，單元設(shè)備布置，防火安全設(shè)施的設(shè)計和實(shí)施應(yīng)遵循有關(guān)規(guī)范，做好嚴(yán)格的防火審核工作，充分考慮防火分隔、通風(fēng)、防爆泄壓、消防設(shè)施等因素。同時對設(shè)備、電氣的防爆要求嚴(yán)格把關(guān)，從而消除先天性火災(zāi)隱患。3、落實(shí)動火作業(yè)措施。拆卸禁火區(qū)內(nèi)需要動火的設(shè)備、管道及其附件，移至安全的地方去動火，將需要動火的設(shè)備、管道及其附件和相關(guān)的運(yùn)行系統(tǒng)做有效地隔離，如在管道上加堵盲板或拆掉一節(jié)管子等，阻隔易燃易爆的物料和介質(zhì)進(jìn)入動火作業(yè)點(diǎn)。動火前應(yīng)把動火點(diǎn)周圍的易燃易爆物品轉(zhuǎn)移至安全地方，現(xiàn)場應(yīng)打掃干凈。經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，開具“用火作業(yè)許可證”，落實(shí)好監(jiān)護(hù)責(zé)任人。要在動火前和動火期間對動火區(qū)域內(nèi)易燃易爆氣體濃度進(jìn)行分析，避免動火過程中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。
2、油氣儲運(yùn)中的油氣揮發(fā)
首先，改造固定頂油罐。當(dāng)前，很多石油企業(yè)依然用固定頂油罐來儲存汽油和煤油，為了防止油氣揮發(fā)，減少油品儲存過程中油氣污染，需要將這些汽油和煤油儲罐改裝成內(nèi)、外浮頂儲罐，并經(jīng)常檢查，確保浮頂密封和附件良好?？梢栽鰪?qiáng)油罐的安全可靠性,減少油氣污染，浮頂罐的蒸發(fā)損耗可比固定頂罐降低85%左右。而且還可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2、油氣回收裝置，治理油品灌裝過程中的油氣揮發(fā),最根本的手段是采取油氣回收措施,回收排放出的烴類氣體。采用油氣回收措施就是在油品灌裝集中的地點(diǎn),設(shè)置油氣回收裝置,將灌裝過程中產(chǎn)生的油氣回收,通過裝置恢復(fù)成液態(tài),重新送入儲罐。這樣不僅可以大幅度降低烴類氣體排放量,而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。油氣回收方法可分為吸收法、吸附法、冷凝法及薄膜選擇滲透回收法等?？傊佑驼静捎糜蜌夤艿老到y(tǒng)方案、儲油罐中固定頂罐較多的油庫和煉油廠采用油氣管道與專用設(shè)備結(jié)合的方案較為合理，即可在減少投資情況下達(dá)到一定效果，其他情況則應(yīng)采用專用設(shè)備方案，效果較好，但投資較大。
3、管道的防腐蝕處理
（1）加強(qiáng)鋼管材料要求。管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂主要是由剝離或陰極剝離造成的，要完全控制和預(yù)防壓力容器及管道中的與氫相關(guān)的腐蝕開裂，可能性非常小。為此，在材料的制造過程中,盡量控制和改善夾雜物的數(shù)量與形貌，降低含硫量與含氫量，涂敷前的鋼管表面必須進(jìn)行拋丸或噴砂處理,以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的潔凈度和錨紋深度,確保底漆粘結(jié)牢固。（2）把好現(xiàn)場補(bǔ)口質(zhì)量。補(bǔ)口材料與管體防腐覆蓋層有較好的相容性;補(bǔ)口接合部應(yīng)嚴(yán)密粘牢,必要時可做嚴(yán)密性試驗(yàn);必須認(rèn)真處理補(bǔ)口處的鋼管表面,達(dá)到管體表面潔凈度的要求。（3）合理選擇管材壁厚度。首先要防止儲運(yùn)過程與投運(yùn)中管道的局部屈曲失穩(wěn);其次，要考慮裂紋擴(kuò)展時效,防止開裂破壞。厚壁管比薄壁管有利于抗應(yīng)力腐蝕開裂。因此在設(shè)計時不妨適當(dāng)降低管材強(qiáng)度,增加管壁厚度。（4）固定式與移動式防腐作業(yè)線相結(jié)合工廠固定式防腐作業(yè)生產(chǎn),由于施工環(huán)境好,可提高防腐管的質(zhì)量,但對于需要長途運(yùn)輸?shù)墓懿?防腐覆蓋層易損傷,而現(xiàn)場修補(bǔ)也很難達(dá)到滿意的效果,故建立防腐作業(yè)線應(yīng)考慮固定與移動相結(jié)合,以滿足工程現(xiàn)實(shí)的需要。
三、結(jié)語
石油是不可再生的自然資源，油氣儲運(yùn)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，因此各個煉油廠和油庫、加油站應(yīng)必須著手在油品儲運(yùn)過程中采取切實(shí)可行的措施減少蒸發(fā)損耗，避免強(qiáng)制實(shí)施油氣回收時影響生產(chǎn)經(jīng)營。將火災(zāi)防患于未然，對儲運(yùn)管道加強(qiáng)管理。但是由于油氣儲運(yùn)過程的復(fù)雜性,很多問題還有待進(jìn)一步解決,如油氣回收技術(shù)等等。目前我國還處于較低的發(fā)展階段,如何將一些技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來,還需要以后的不斷探索。