專利名稱：一種油品蒸發損耗的評價系統及其評價方法
技術領域：
本發明涉及環境保護及節能技術領域，特別涉及非穩態多變量油品蒸發油罐上的油品 蒸發損耗評價系統及其評價方法，用于原油、汽油等各種成品油、化工產品等物流過程中 蒸發損耗評價。
背景技術：
目前，石油在開采、煉制、儲運、銷售及應用等過程中，由于受到工藝、技術及設備 的限制，溫度、氣壓、盛裝油品容器的氣液相體積變化等因素影響，不可避免地會有一部 分液態烴組分汽化而逸入大氣，造成嚴重的油品蒸發損耗。從煉廠成品油儲罐到小型汽車 的油箱之間， 一般就有汽油從煉廠成品油儲罐裝油到火車槽車、 一部分油氣揮發彌漫在槽 車的氣相空間，隨著汽油逐步裝入，槽車的液相空間越來越大，氣相空間越來越小，原槽 車內的空氣、油氣以及新揮發出來的油氣隨之被排入大氣，造成裝車過程的油氣損耗。儲 運過程的油氣損耗本質上與輕質油品的飽和蒸汽壓及氣液相體積變化有關，相同條件下， 油品越輕，其飽和蒸汽壓越高，油品蒸發損耗越大氣液相體積變化越大，油品蒸發損耗 越大。火車槽車卸油到大型油庫、大型油庫裝油到汽車罐車、汽車配送成品油到零售加油
站、從零售加油站加油到汽車油箱等5個裝卸環節。按平均蒸發損耗每個環節0.113 %計算， 則車用汽油的損耗率為1-(1-0.113%)5 0.564%。由此可見，每千噸車用汽油從煉廠出來 以后，會至少損失5.64噸。由于損耗的物質主要是油品中較輕的組分，因此油品蒸發將造 成質量下降。當汽油蒸發損失達1%時，10%蒸發溫度上升2.78 。C，辛烷值降低0.5個單 位，使汽油發動機工作性能變壞，加速汽油氧化，增加汽油膠質。
由于輕質油品大部分屬揮發性易燃易爆物質，易聚積，與空氣形成爆炸性混合物后沉 聚積于洼地或管溝之中，遇火極易發生爆炸或火災事故，造成生命和財產的重大損失。人 們目前更多的是通過加強管理，增加安全設施投入來被動地防止事故的發生。由于油氣爆 炸極限范圍寬，油氣擴散范圍廣，安全生產影響因素多，由此引起的火災爆炸事故仍時有 發生。每當這些油氣集中的作業場所進行檢修施工等作業時，都要投入人力和物力來防止 火災發生以保證施工作業的安全。
近年來，油氣回收技術和油氣回收裝置成套技術有了很大的發展，但由于油氣回收裝 置的價格總體比較昂貴，推廣存在難度，因此對各種油氣作業場所作業環節和儲存容器蒸 發損耗的定量評價尤顯重要。
發明內容
為定性及定量分析油罐、油罐車、油船等儲運設備(以下統稱為油罐)在各種工況下 的油品蒸發損耗問題，為儲油容器設計、油氣回收等相關領域提供基礎依據，本發明提供 了一種建立在已有的非穩態多變量油品蒸發損耗油罐的基礎上的油品蒸發損耗評價系統， 有利于加深對油品蒸發損耗規律的認識，為降低蒸發損耗提供了依據。
本發明還提供了一種功能齊全、人機交互靈活的油品蒸發損耗的評價方法。
油品蒸發損耗的評價系統采用的技術方案是該評價系統建立在已有的非穩態多變量 油品蒸發損耗的油罐上，由系統模塊、操作模塊、研究模塊、文件管理模塊、幫助模塊和 退出模塊組成數據庫管理軟件；其中系統模塊包括油罐參數管理和計算常數管理模塊；操 作模塊包括單罐損耗評價、批量收發損耗評價和儲運過程損耗評價模塊；研究模塊包括溫 度/流量/時間影響、擴散系數擬合、二維曲線擬合工具模塊；査詢模塊包括歷史評價記錄禾「 歷史研究記錄模塊；文件管理模塊包含一個窗口、可選擇刪除不再有用的歷史數據庫文件； 幫助模塊包含常用的幫助菜單；退出模塊包含一個程序運行結束代碼、對程序完成的數據 進行檢査完整后關閉程序主窗口。
油品蒸發損耗的評價方法采用的技術方案是依次按如下步驟(1)以已有的油罐為基 礎，將獲得的油罐油氣初始摩爾分數、油罐參數、裝油流量的信息輸入數據庫管理軟件；
(2)通過數據庫管理軟件計算出油罐儲運過程單罐或多罐操作時的油罐氣體空間油氣摩爾 分數分布，(3)在線形成油氣摩爾分數分布的各種圖表，表示出油氣摩爾分數的動態變化 情況。
本發明的有益效果是
(1) 可準確、方便地評價油品自然蒸發損耗過程中油氣摩爾分數排放規律以及溫度、 罐內初始濃度、裝油速度等對油氣摩爾分數的影響情況，以及不同流速、油溫下損耗率變 化情況，有力地配合油氣回收裝置的開發應用、油氣回收相應技術的研究等。
(2) 油罐內各流速、各時刻下的油氣摩爾分數、損耗率的確定，為優先選擇適當的收 油流速、收油時間提供依據；亦為固定溫度條件下，優化油品儲存時間提供依據。
(3) 提供了節能監測技術；測得油氣排放規律以及損耗率，可作為進一步優化作業條 件、作業時間的依據，從而達到了節能降耗的目的。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。 圖1是油品蒸發損耗的評價系統的總體結構示意圖；圖2是圖1中系統模塊結構方案示意圖；圖3是圖1中操作模塊結構方案示意圖；圖4是圖3中單罐損耗評價模塊結構方案示意圖；圖5是圖3中批量收發油損耗評價模塊結構方案示意圖；圖6是圖3中儲運過程損耗評價模塊結構方案示意圖；圖7是圖1中研究模塊結構方案示意圖；圖8是圖7中溫度流量時間影響研究模塊結構方案示意圖；圖9是圖1中査詢模塊結構方案示意圖；圖IO是圖1中幫助模塊結構方案示意圖；圖11是油品蒸發損耗的評價方法的實現流程圖。
具體實施方式
如圖1 10所示，油品蒸發損耗的評價系統，該評價系統建立在已有的非穩態多變量 油品蒸發損耗的油罐上，由系統模塊、操作模塊、研究模塊、文件管理模塊、幫助模塊和 退出模塊七個部分組成數據庫管理軟件。該數據庫管理軟件包括所有能夠實現其功能的主 控模塊和計算機編程語言，如VB、 C語言等編程語言。其中系統模塊可完成基本計算參數的設置，包括油罐參數管理和計算常數管理兩個模 塊。油罐參數管理模塊可完成油罐標識、油罐類型(浮頂、拱頂、立式、臥式)、基本尺寸、 儲存介質類型、密度、雷德蒸汽壓的設置；計算常數管理模塊完成當地大氣壓、油氣摩爾 濃度、壓縮因子、氣體常數等的設置。這些參數一次設定完成，避免在單個評價操作或研 究時重復輸入。操作模塊完成單罐收付油、多罐收付油、倒罐、加油等過程的損耗計算。包括單罐損 耗評價、批量收發損耗評價及儲運過程損耗評價三個模塊單罐損耗評價可以通過三個模 塊分別進行收油、付油以及靜止三種儲運過程的損耗評價；批量收發損耗評價模塊可以通 過三個模塊分別批量進行收油、付油、靜止3種儲運過程的損耗評價；儲運過程損耗評價 模塊可以通過倒罐、裝車、加油3模塊進行儲運過程的損耗評價。研究模塊包括溫度/流量/時間影響、擴散系數擬合和二維曲線擬合工具模塊，研究模 塊用來研究溫度、油面上升速度、時間等對損耗的影響，并整合了 excel的二維曲線擬合小 工具。模塊主要是通過輸入的溫度、流量、時間其中的單個計算參數(其他參數固定)下 損耗量等數據。査詢模塊包括歷史評價記錄和歷史研究記錄模塊，通過這二個模塊分別從數據庫搜索査詢曾經儲存過的評價記錄和研究記錄，選擇查看圖表和數據。文件管理模塊包含一個窗口、可選擇刪除不再有用的歷史數據庫文件，用來刪除無;r 的數據，及時釋放硬盤空間。幫助模塊提供軟件的幫助，包含常用的幫助菜單。退出模塊結束程序，包含一個程序運行結束代碼、對程序完成的數據進行檢査完整后 關閉程序主窗口。如圖11所示，油品蒸發損耗的評價方法步驟是以已有的油罐為基礎，選擇操作菜單， 將獲得的油罐油氣初始摩爾分數、油罐參數、裝油流量的信息輸入數據庫管理軟件；通過 數據庫管理軟件計算出油罐儲運過程單罐或多罐操作時的油罐氣體空間油氣摩爾分數分 布，在線形成油氣摩爾分數分布的各種圖表，形象即時表示出油氣摩爾分數的動態變化情 況。軟件通過數據庫管理計算參數和計算結果，計算參數分為基本參數(高級用戶干涉) 和臨時參數(普通用戶干涉)。基本參數放于數據的一個表中，臨時參數和計算結果堆放在 數據庫的另外一張表中。當需要査詢數據時，軟件從數據庫中調用數據進行相應處理。上述通過數據庫管理軟件計算出油罐儲運過程單罐或多罐操作時的油罐氣體空間油氣 摩爾分數分布時；對油罐進油時不同時刻、罐內氣體空間不同位置油氣摩爾分數分布、油 品蒸發損耗量計算的數學依據是C(x,r) = (C,,C0)1-x-Wo + )vO^o,"i/10 + t/lr)，力如(爭)2)]十^[i—(q—g] w(v〕]上述公式各字母的含義如下表A 算式參數； TC油氣摩爾分數，mol/mol;D油氣與空氣的擴散系數，m2/s; xF 儲油容器油面面積，m2; zG收油過程中油品蒸發總質量，kg; u儲油容器氣體空間溫度，°C; 儲油容器液面上升速率，m/s;儲油容器內各計算點離罐底的距離，m;平均油氣壓縮因子；油氣摩爾質量，g/mol;H 儲油容器高度，m;
H！ 油面高度，m;
N 油品蒸發摩爾通量，kmol/(m2*S);
P 儲油容器氣體空間壓力，Pa;
R 氣體常數11=8314, 34J/(kmol K);
上標 下標
計算時間，S;
無因次平均摩爾傳遞速率;
動坐標系；
初始狀態；
罐頂或油罐口(x:H);
上述評價方法的人機界面具體操作步驟是
步驟l:在操作功能菜單選項下選擇單罐損耗評價—收油，彈出油罐收油損耗評價操作 界面。
步驟2:在"油罐參數修改"和"計算參數修改"兩個數據庫里設置、修改。其中可以通過 油罐標識選擇不同的已經設置好的油罐進行操作。作業前后液位、油氣初濃度、袖溫、離 液面最近間距、流量、損耗積分精度、濃度計算點間距等參數是在實驗研究，實際操作中 錄入的現場參數，根據實際需要進行相關的調整。開始日期和結束日期是錄入的即時操作 時間。窗口中的"time-q"、 "time-h"兩個標簽選項，供實際操作中選擇改變時間吋自動計算 流量還是自動計算液位。在默認狀態下，標簽"hq決定總時"被選定，總時(共計用時)是 通過體積改變量于流量的關系得到；也可以選中"總時決定終時"(同時需要選定"time-q"、 "time-h"之一)在秒的文本框輸入總時(秒)。
步驟3:單擊"開始損耗評價"按鈕，在下面的數據顯示窗口顯示評價結果。
步驟4:計算完成后，數據存盤退出、察看相關圖表兩個原本灰色按鈕可以使用。在 評價結果窗口顯示了計算的結果。其中
罐油量——表示本次作業的收發量(靜止時表示罐內總油量)；
排放量——表示共計從油罐排放口排放的油氣質量，側重衡量跑到大氣中并對產生了 大氣污染的那一部分油品的量；
蒸發量——是實際從油面蒸發出來的油氣質量，側重衡量本次作業中裝油數量已經損 失、但有可能部分尚未排放到到大氣中的那一部分油品的量；
損耗率一是排放量除以罐油量的比率；
蒸發率——表示蒸發量除以罐油量的比率。
步驟5:單擊"察看相關圖表"按鈕，圖表各選項以供選擇。選擇作業或研究代碼后，選 擇對應的油罐標識，進行察看圖表類型的選擇。
步驟6:選擇一種類型后，進行彈出的框內相關參數的設置。
步驟7:單擊下一步，査看所選擇的圖表。該窗口包含了數據顯示區域、擬合趨勢線 操作區域和圖形顯示區域。
權利要求
1.一種油品蒸發損耗的評價系統，該評價系統建立在已有的非穩態多變量油品蒸發損耗的油罐上，其特征是由系統模塊、操作模塊、研究模塊、文件管理模塊、幫助模塊和退出模塊組成數據庫管理軟件；其中系統模塊包括油罐參數管理和計算常數管理模塊；操作模塊包括單罐損耗評價、批量收發損耗評價和儲運過程損耗評價模塊；研究模塊包括溫度/流量/時間影響、擴散系數擬合、二維曲線擬合工具模塊；查詢模塊包括歷史評價記錄和歷史研究記錄模塊；文件管理模塊包含一個窗口、可選擇刪除不再有用的歷史數據庫文件；幫助模塊包含常用的幫助菜單；退出模塊包含一個程序運行結束代碼，對程序完成的數據進行檢查完整后關閉程序主窗口。
2. 根據權利要求l所述的一種油品蒸發損耗的評價系統，其特征是油罐參數管理模塊用 來完成油罐標識、油罐類型、基本尺寸、儲存介質類型、密度、雷德蒸汽壓的設置；計算 常數管理模塊完成當地大氣壓、油氣摩爾濃度、壓縮因子、氣體常數的設置。
3. 根據權利要求1所述的一種油品蒸發損耗的評價系統，其特征是單罐損耗評價模塊通 過收油、付油和靜止模塊完成收油、付油和靜止三種儲運過程的損耗評價；批量收發損耗 評價模塊通過收油、付油和靜止模塊分別批量進行收油、付油和靜止三種儲運過程的損耗 評價；儲運過程損耗評價模塊通過倒罐、裝車和加油模塊完成倒罐、裝車和加油儲運過程 的損耗評價。
4. 根據權利要求l所述的一種油品蒸發損耗的評價系統，其特征是研究模塊通過輸入的 溫度、流量、時間損耗量等數據，包含了根據已有的油罐的擬擴散系數的試算模塊和Excei 的二維曲線擬合工具。
5. 根據權利要求l所述的一種油品蒸發損耗的評價系統，其特征是査詢模塊分別從數據 庫搜索查詢曾經儲存過的評價記錄和研究記錄，選擇査看圖表和數據。
6. 根據權利要求l所述的一種油品蒸發損耗的評價系統，其特征是文件管理模塊可選擇 刪除不再有用的歷史數據庫文件，以及時釋放硬盤空間。
7. —種油品蒸發損耗的評價方法，其特征是依次按如下步驟(1) 以已有的油罐為基礎，將獲得的油罐油氣初始摩爾分數、油罐參數、裝油流量的信息 輸入數據庫管理軟件；(2) 計算出油罐儲運過程單罐或多罐操作時的油罐氣體空間油氣摩爾分數分布；對油罐進 油時不同時刻、罐內氣體空間不同位置油氣摩爾分數分布、油品蒸發損耗量計算的方法是:<formula>formula see original document page 3</formula>(3)在線形成油氣摩爾分數分布的各種圖表，表示出油氣摩爾分數的動態變化情況c
全文摘要
本發明公開了一種油品蒸發損耗的評價系統及其評價方法，建立在已有的非穩態多變量油品蒸發損耗的油罐上，由系統模塊、操作模塊、研究模塊、文件管理模塊、幫助模塊和退出模塊組成數據庫管理軟件；將獲得的油罐油氣初始摩爾分數、油罐參數、裝油流量的信息輸入數據庫管理軟件；計算出油罐儲運過程的油罐氣體空間油氣摩爾分數分布，在線形成油氣摩爾分數分布的各種圖表，表示出油氣摩爾分數的動態變化情況；本發明可準確、方便地評價油品自然蒸發損耗過程中油氣摩爾分數排放規律以及溫度、罐內初始濃度裝油速度等對油氣摩爾分數的影響情況，以及不同流速、油溫下損耗率變化情況，可配合油氣回收裝置的開發應用和油氣回收技術的研究。
文檔編號G06F19/00GK101294949SQ20081012382
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者海 劉, 徐效梅, 黃維秋 申請人:江蘇工業學院