浅谈国内油气储运系统中存在问题及对策

发达国家早在20世纪60年代就开始重视油气储运工业与整个石油工业的协调发展,逐步建成的油气储运系统不仅为这些国家的国民经济建设发挥了有力的能源保障作用,而且使得这些国家在发生能源危机时具有充分的自我调节能力[1]。正是由于各国经济增长对油气资源的依赖性逐渐增强,油气储运作为一个枢纽系统,在国民经济建设中的战略地位日益提高。

目前,包括中国在内的一些发展中国家的油气储运系统存在很多问题,如油气储运系统中的腐蚀监测与评价、储运过程中的油气蒸发损耗与回收、过程节能与环保等。随着世界各国经济竞争日益激烈,必须把我国油气储运放到保障国家经济发展能力的高度上加以重视,其系统完善与否已成为制约我国经济平衡发展的重要因素。 1腐蚀与防护问题

近年来,很多输道在湿硫化氢环境下受到严重腐蚀并开裂,如应力腐蚀开裂(SCC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、氢致开裂(HIC)、应力诱导的氢致开裂(SOHIC)等。总体而言,容器与管道的发生腐蚀开裂的因素可以归结为5种。 1!1材质因素

以HIC为例,材料中包含贝氏体或者马氏体的“硬质”带对HIC十分敏感。如果材料夹杂物偏析区硬度控制在300HV以下,就能够很好的消除材料对HIC的敏感性[2]。近些年来,由于焊接构件在化工设备上的广泛应用,由于热影响区硬度较高,所以也会引发HIC[3]。 1!2冶金因素

以SSCC为例,材料的Ni、Mn含量对材料发生SSCC的敏感性与材料强度级别有一定的联系,在屈服强度低于882MPa时,Ni、Mn的有害影响显著,尤其是含Ni量高于1%时,即使其硬度在HRC22以下,材料的开裂敏感性依然很高;但屈服强度在882 MPa以上时,其开裂敏感性高,但与合金元素的关系并不紧密。 1!3介质因素

随着H2S浓度的上升,材料的开裂临界应力值下降,敏感性增加。pH值的降低能够增加金属材料氢的吸收量,从而增加腐蚀速率。以SSCC为例,pH值存在一个临界值pHc,如果pH>pHc,开裂敏感性将会减小。 1!4应力水平

有很多实验表明,如果材料所承受的应力超过其屈服应力的30%以上时,材料就可能发生SOHIC破坏。但这样的应力水平,在焊接构件的焊缝周围区域以及SSCC裂纹或者其它类似于裂纹的缺陷内都有可能出现,所以近几年的设备失效很多是由于SOHIC所引起[5]。 1!5设计制造

一些学者参照NACE标准(对于介质为气体,设计压力,<448 kPa;对于介质为多相系统,设计压力<1 551 kPa)进行容器设计,认为可以避免SSCC或HIC发生的可能。但是实际上,这个标准的制定来源于实验室环境(空气中)。而且,酸性环境与水相的化学成分、pH值以及硫化氢分压等因素有关。

综上所述,如要完全控制和预防压力容器及管道中的与氢相关的腐蚀开裂,可能性非常小。因为这些因素有时候是相互制约和协调作用。只能在材料的制造过程中,尽量控制和改善夹杂物的数量与形貌,降低含硫量与含氢量;对于焊接构件,采用适当的焊后热处理既能起到改善材料组织的作用,又能降低焊接构件区域的应力值。 2回收问题

目前,我国的炼油厂、石油化工厂、油库及加油站对低蒸气压(真实蒸气压小于100 kPa)油品和化工原料的蒸气回收工作正处在起步阶段,许多油品收发场所没有任何油气回收设施,致使大量油气排放到大气中,既危及安全生产又严重污染环境,同时也造成资源浪费。按照美

国加州空气资源委员会制订的油品散发系数(加油站:2\" g/L,炼油厂和油库:2\"97g/L)计算,我国每年蒸发损失的轻质油约470 kt,如果进行油气回收可以减少损失约435 kt,其经济价值约1\"8×109元/a[6]。 2!1油气损耗

从油气回收的角度来看,油气损耗主要分为两类:(1)呼吸损耗,主要由于油品进出油罐和环境温度变化而导致;(2)运输损耗,主要由于油品装车和卸载过程中蒸发而导致。世界上很多国家从20世纪40年代就开始进行降低油品蒸发损耗的研究。一般来说,防止油品损耗的措施可以划分为3类:(1)加强管理、完善制度、改进操作规程,如油罐车底部装油等;(2)抑制油品蒸发,如采用浮顶罐等;(3)采用相关的回收技术进行油品回收。 2!2油气回收

迄今为止,世界上普遍采用的油气回收工艺主要有:吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。另外,还有仅为达到环保目的的氧化法[6]吸附法是油气回收的主要方法之一。该方法利用介质与烃类分子的亲和作用吸附烃分子,不吸附空气,从而达到分离的目的。这主要利用了混 合物中各组分与吸附剂间结合力强弱差别的原理。其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性。近些年来,具有特色的变压吸附和变温吸附经过不断的改进,在我国的石油化工行业得到了广泛应用。黄维秋等人的研究说明:吸附法的功效很大程度的取决于吸附剂的选取,活性炭等吸附剂具有较高的性价比,可以作为首选的吸附剂来考虑。而且,在吸附过程中辅以冷却,将提高吸附率[7]。吸收法一般仅限于汽油蒸气的回收。油品装卸产生的油气进入吸收塔,80%～90%的汽油蒸气被吸收,贫油空气由排放口排出。吸收液送至解吸塔进行真空解吸,解吸后的吸收液循环使用。解吸气进入回收塔利用成品汽油进行回收,尾气再返回吸收塔重复上述吸收过程。吸收液通常是煤油或专用吸收液。但此工艺方法回收效率低,对于环保要求较高时,很难达到允许的油气排放标准[6]。冷凝法主要用于储运过程中的含烃气体,通过低温冷凝冷却,其中的油气被逐渐冷凝下来。方法适合于高浓度油气的回收。当然冷凝温度的选取一般要根据净化气体中烃的含量要求而定,一般控制在-70～-170℃。各种冷凝器的不同点在于排除热量的方式及所用装置的类型。冷凝有两种不同的方式:(1)直接接触,此时冷却介质(常用自身油品或相近油品)是和混合气保持接触的(在吸收塔中通过喷淋、冷凝、回收),冷凝液获得充分的混合,回收到的油品包含有原冷却介质。(2)间接接触(或表面式),即利用制冷剂或冷凝剂借助热交换器管片进行传热冷凝回收,常用的有列管式冷凝器。

膜分离法是传统的压缩、冷凝法与选择性渗透薄膜技术的结合[8]。其原理是:油罐等储运容器蒸发损耗过程中,受到呼吸阀等控制,罐内压力将略大于罐外压力,由于油气与空气混合物中烃分子与空气分子的大小不同,在某些薄膜中的渗透速率差异极大。如果能够选一合适的薄膜,让空气组分分子穿过而不让油蒸气组分穿过,而且在微压下就有较大通量的选择渗透,那么将给油品蒸发损耗的控制带来突破性的变化。当然,如果所处理的含烃气体中的有其浓度较高、流量较大及排放要求严格时,以上几种方法可以组合使用,如吸收吸附组合法。

虽然在过去的几年里,我国在减少储运过程中油气损失方面取得了很大进步,但是从全过程油气回收来看,相对于西方国家还有一定的差距。为了减少这一差距,必须采取3个措施:(1)完善标准。1996年《,大气污染综合排放标准》实施,其中对非甲烷烃类气体的排放浓度进行了严格的。但是这标准本身就有一定的局限性,表现在标准过严(相对于美国、德国等而言),实施起来很有难度;范围过宽,在很多场合很难实现;定位不够准确(;2)协调组织。应该协调相关部门落实现稳定,形成毛丝,造成纤维异形度的波动。 3!3喷丝头拉伸率的影响

喷丝头拉伸率不但影响纺丝速度,而且还影响初生纤维的成形效果。由于刚从喷丝孔出来的原液细流在凝固浴中有一个胀大过程,使得胶丝的拉出速度很难确定。拉出速度过高,就会造成纤维异形度降低,胶丝的断头率增加,导致缠绕;拉出速度过低,纤维异形度提高,但会造

成丝束疵点上升。具体工艺条件(包括原液条件、异形喷丝板孔径)可以利用由实验做出的拉出速度与计量泵转数的联系曲线来确定,根据不同的异形纤维品种来确定合适的拉伸率,以保证纤维异形度和产品质量的稳定。 4结束语

从使用孔形为扁平形异形喷丝板生产异形纤维的结果看,纤维截面形状呈规则的矩形,且异形度均高于6,最高为7#8,达到从日本进口的异形纤维的质量指标,这说明异形喷丝板以及异形纤维的开发是成功的。目前,异形纤维已经在大庆石化分公司腈纶厂批量生产。