固定顶油罐呼吸损耗研究

摘要

油罐的蒸发损耗不仅在油品数量上造成损失，还会造成油品品质的降低。逸散入大气中的油品蒸气不但污染了环境，而且还会形成潜在的火灾风险。而在固定顶油罐中由于油气空间的存在，这一影响更是不容忽视。 本文首先通过实验获取了H油田场站油罐内部油气温度及大气温度变化数据，然后对数据进行Matlab曲线拟合，得出符合余弦规律的温度公式。实验表明：油气空间温度主要受到太阳辐射的影响，大气温度和罐壁及罐壁基础仅仅只对油气温度起季节性影响。利用ANSYS软件，针对固定油罐温度场，建立了一维稳态传热模型，进行模拟仿真，并在对实际数据进行分析的基础上，得到了油罐内部温度场分布规律。结果表明：油罐内油气和油品在竖直方向上呈线性关系，且油气纵向温度变化的倾斜程度大于油品纵向温度变化的倾斜程度。然后根据所拟合出的温度公式，确定“小呼吸”损耗呼气阶段起始与终了时的温度值，在此基础上，使用积分的办法，对呼气起始到终了的全过程，对温度进行积分，从而得到了新的“小呼吸”呼出空气量的方法。为了计算损耗量，还需对油气平均浓度进行计算。因此结合罐内气体空间油气的扩散规律和连续性方程，从而建立油气浓度分布的数学模型。使用有限差分法对数学模型进行数值求解，并使用VB建立针对全过程的油气浓度分布的计算程序。从而得到平均油气浓度。最后利用呼出空气量与平均油气浓度之间的关系，得出实际的油-气损耗量。然后利用实例对程序以及模型的准确性进行校核，从而证实程序的稳定性良好，新计算方法的准确度较高。 通过提高固定顶油罐的呼吸阀压力可以有效的降低储罐的小呼吸损耗，但是如果提高呼吸阀的压力，为了安全，那不可避免的就会使得储罐的设计壁厚以及罐顶厚度增加，这就会使得储罐的钢材用量增加，提高了储罐的造价。通过对小呼吸损耗量与钢材用量进行经济分析，使用本文新的小呼吸损耗计算方法，结合油罐的强度计算公式，从而得到呼吸阀压力与小呼吸损耗以及钢材消耗总费用之间的模型。使用VB编程求解，并利用实例验证了模型的准确性良好。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 目的和意义

1.2 油罐蒸发损耗研究现状及分析

1.3 本文研究目的及内容

第二章 固定顶油罐温度场实验分析及拟合仿真

2.1 固定顶油罐油气空间温度影响因素实验分析

2.2 油罐气体空间环境影响因素的综合评价

2.3 温度拟合公式推导

2.4 固定顶油罐温度场ANSYS模拟

2.5 本章小结

第三章 油气损耗数学模型的建立

3.1 小呼吸发生机理

3.2 新型小呼吸损耗量计算模型的建立

3.3 “大呼吸”损耗的计算模型

3.4 本章小结

第四章 油罐气体空间油气浓度数值模拟

4.1 油品的蒸气压

4.2 罐内油气浓度分布规律

4.3 建立浓度分布数学模型

4.4 有限差分法进行数值求解

4.5Visual Basic 6.0程序编程求解

4.6 本章小结

第五章 新模型应用评价

5.1 新旧模型对比

5.2 新模型的评价

5.3 本章小结

第六章 小呼吸损耗与油罐承压能力优化

6.1 油罐“小呼吸”计算

6.2 油罐的强度计算

6.3 建立数学模型

6.4 算例

6.5 本章小结

第七章 结论

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果