輕質(zhì)燃料油蒸發(fā)損耗控制軟浮頂油罐技術(shù)研究.pdf

1、輕質(zhì)燃料油的蒸發(fā)損耗,造成了能源浪費(fèi)、環(huán)境污染、健康危害、安全隱患和油品質(zhì)量的下降。本課題以控制輕質(zhì)燃料油蒸發(fā)損耗的軟浮頂油罐技術(shù)作為研究對(duì)象,首先對(duì)影響油品蒸發(fā)損耗的兩個(gè)主要因素,油品蒸發(fā)表面積和油品表面溫度,開展了相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。其次系統(tǒng)的考察了軟浮頂?shù)谋砻娣阅?以及憎水憎油等阻隔性能。再根據(jù)軟浮頂?shù)南嘧儾牧峡販貙?shí)驗(yàn),分析了軟浮頂減少小呼吸的過程。最后利用自主設(shè)計(jì)的氣相色譜油氣在線檢測系統(tǒng)和軟浮頂模擬油罐,分別在室內(nèi)和室外

2、研究了軟浮頂油罐技術(shù)控制輕質(zhì)燃料油蒸發(fā)損耗的實(shí)際效果。
　　1、深入分析了輕質(zhì)燃料油蒸發(fā)實(shí)質(zhì)和蒸發(fā)影響因素,研究了油罐氣體空間油氣濃度的分布情況。推導(dǎo)出基于表面覆蓋的蒸發(fā)損耗修正公式,實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果與實(shí)際損耗量相比,用瓦廖夫斯基—契爾尼金公式計(jì)算損耗量相對(duì)實(shí)際損耗量誤差為21％,推導(dǎo)公式計(jì)算損耗量相對(duì)實(shí)際損耗量誤差為7.7%,誤差優(yōu)于原公式。計(jì)算所得損耗量與實(shí)際損耗量存在的出入,主要是由罐內(nèi)介質(zhì)等物理量的非穩(wěn)狀態(tài)引起的。
　　

3、2、濟(jì)空某場站立式固定頂油罐24 h各部位的溫度變化表明,油罐罐壁溫度基本不變,油品上部溫差為4.5 oC,油面10 cm以下基本無溫差,罐頂金屬表面溫差高達(dá)32 oC,油氣空間溫差呈梯度下降,上部約為20 oC,中部約為17 oC,下部約為13 oC。實(shí)驗(yàn)表明,立式金屬油罐油氣空間的溫度變化主要來自于太陽輻射,大氣環(huán)境、罐壁及罐壁基礎(chǔ)對(duì)油氣空間僅具有季節(jié)性溫度變化的影響。對(duì)濟(jì)空和成空兩個(gè)機(jī)場油庫油罐內(nèi)部油氣溫度進(jìn)行Matlab曲線擬合

4、,結(jié)果呈現(xiàn)余弦變化規(guī)律,且相關(guān)系數(shù)均為0.8左右。大氣和罐內(nèi)氣體溫度的初相位,濟(jì)空機(jī)場油罐為-0.4左右,成空機(jī)場油罐為-0.8左右。通過ANSYS建立一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型,列出溫度變化方程,利用趨勢逼近方法獲取油罐內(nèi)部溫度場分布規(guī)律,模型表明油罐內(nèi)油氣和油品溫度在豎直方向上呈線性關(guān)系,油氣溫度的線性傾斜程度較大,且油品表面溫度變化主要受油氣溫度影響。
　　3、利用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、X射線光電子能譜分析

5、儀(XPS)和接觸角儀(CA)深入研究了軟浮頂空心球的化學(xué)官能團(tuán)和表面性能,同時(shí)結(jié)合常溫和升溫阻隔實(shí)驗(yàn),考察了軟浮頂空心球的阻隔性能。結(jié)果表明,直接氟化軟浮頂HDPE空心球在1000-1200 cm-1處出現(xiàn)碳氟鍵C-F的特征吸收峰,表面層依次出現(xiàn)氟化層、邊界層和未氟化層三層結(jié)構(gòu);隨著氟化濃度、氟化溫度和氟化時(shí)間的增大,氟化層厚度出現(xiàn)非線性的增加,但濃度和溫度的過度增大將引起氟化層的氟化厚度不均勻和平滑性變差;軟浮頂空心球直接氟化后,氟

6、化HDPE表面F/C率的增大,HDPE表面憎水性增強(qiáng),氟化前接觸角為78.5°,氟化后接觸角增大到90.0°。同時(shí),隨著氟化厚度從5.07μm增加到7.86μm,接觸角也由90.0°增大到104.5°;常溫和升溫阻隔實(shí)驗(yàn)表明,隨著氟化層氟含量的增加,其抗?jié)B透性阻隔能力增強(qiáng),硬度變化減少。
　　4、軟浮頂空心球內(nèi)添加的相變材料平抑了油品表面的溫度波動(dòng),減少油罐小呼吸的發(fā)生,降低了輕質(zhì)燃料油的蒸發(fā)損耗。與空白實(shí)驗(yàn)對(duì)比,加軟浮頂后的升溫

7、曲線在28 oC左右發(fā)生了很明顯的變化,降溫效果隨水浴溫度的升高而略有提高,外界溫度越高,降溫效果越明顯,而軟浮頂空心球數(shù)量的增加對(duì)降耗效果并不明顯;恒溫浴溫度在35 oC到45 oC之間變動(dòng)時(shí),相同升溫時(shí)間條件下的油溫最大降低了1.5 oC到4.1 oC。
　　5、通過對(duì)模擬油罐常溫、恒溫、控溫和變溫等系列試驗(yàn),建立了氣相色譜油氣在線檢測系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明,在恒溫條件下,油氣含量的變化曲線呈線性關(guān)系;在控溫條件下,油氣含量變化呈“S

8、”型;在常溫和變溫條件下,油氣含量變化呈余弦關(guān)系。計(jì)算軟浮頂空心球模擬油罐油蒸氣達(dá)到飽和的時(shí)間效率,恒溫30 oC時(shí)效率為71%,恒溫50 oC為62%,控溫時(shí)為71%。油液溫度對(duì)油氣的蒸發(fā)存在著正比例關(guān)系,油液溫度的滯后性引起了油氣含量的滯后性。
　　6、通過軟浮頂模擬油罐檢測系統(tǒng),研究了室外真實(shí)環(huán)境(溫度、濕度、大氣壓等)下軟浮頂對(duì)輕質(zhì)燃料油的蒸發(fā)抑制效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,覆蓋軟浮頂空心球的模擬油罐抑制油品蒸發(fā)損耗的效果明顯,其