文档介绍：油品抗静电剂综述
石油石化行业是国民经济的基础工业,是我国的支柱性产业。随着国内经济的持续发展,机动车数量及种类不断增加,燃油的需求量也同步上升,我国从石油中提炼、加工的产品越来越多,石油化学制品随之也广泛应用到国民经济的各个行业中。近几年随环保要求的提高,燃油品质不断升级。燃油及石油制品的主要成分是烃类化合物,均是电的不良导体,特别是通过脱硫、脱氮等精加工后,使得燃油的导电性能更差。在生产、储存、装卸、运输使用的过程中,油品与储容器或输油管壁之间的摩擦极易产生十分危险的静电,积累至一定程度会产生静电火花,点燃爆炸性混合气引起爆炸和火灾等重大灾害。因此,提高燃油的使用安全性一直是备受关注的研究之一。石油静电的起电机理相当复杂,它受很多因素的影响,如何有效的减少或消除燃油在生产、运输中产生的静电,确保燃油及石油产品安全运输,减少静电事故,有重要的经济意义和社会意义。
在石油及石油制品储运过程中,如油库、油罐、输油管道、油轮及油槽等场所,特别是轻质油品,如煤油、汽油、航空煤油,因其电阻率较高,更易积聚电荷,发生静电灾害事故。美国石油企业平均每年发生静电灾害十余起,日本平均每年发生静电灾害二十余起。据壳牌石油集团的一项专题报告指出,装卸或运输石油及石油产品,因静电放电(ESD)引起的火灾、爆炸事故在全世界普遍存在,造成的经济损失十分巨大。国际航运协会(ICS )、国际石油公司海运论坛(OCIMF )和国际港口协会(IAPH )共同制订的国际法规 ISGOTT 中指出:全世界每年平均有6~10次特大事故,是在装油、卸油时发生的。至于公路油罐车和铁路槽车因 ESD 引起的一般事故或小型事故,时有发生。为了减少和预防因ESD引发的事故,一方面,国际组织及国际集团公司不断修订更严格的技术规程和技术标准,不断提高技术管理水平。另一方面,国际组织与国际集团公司投入人力物力开展技术研究与技术开发,寻求防治ESD的关键技术。
我国对静电放电造成的危害有很高的认识,但对消除油品静电的技术报道并不多。国内的专家从80年代起对日益增加的石油工业静电事故进行了大量的研究,并且翻译出版了大量的静电防治的出版物。由于我国对石油工业静电方面的防治起步比较晚,再加上石油工业静电机理复杂,干扰因素多的特点,因此,我国在石油工业这一领域的静电防治还存在着很多问题,尚有不少安全隐患。
1. 油品静电产生的原因
油品静电起电机理
由于有机物的电阻率高,积累的电荷不易流散,达到一定量时,在一定条件下会产生放电现象。油品带电是双电层的形成以及电荷被油流冲走造成的,油品大多带正电。
在两种不同物质的界面上,正负电荷会分别进行排列,从而形成面层。在溶液中存在着离解形成的正、负离子,当固液两相接触时,固体表面会通过非静电力吸引这些正或负离子使其带电。为达到电中性的要求,带电固体表面附近的液体中必有与固体表面带电符号相反但电荷数量相等的离子。这样就在固体接触面形成偶电层。
热运动会使液体中的离子的分布趋于均匀化,而带有某种电荷的表面会排斥同号离子并吸引带有带异性电荷的离子,上述两种对抗作用的相对大小决定了溶液中离子的分布情况。一部分带有异性电荷的离子由于电性吸引或非电性吸引作用(如范德瓦尔斯力)和表面进行紧密结合,从而构成吸附层。而外层电荷的移动会使其余的离子在距界面几十乃至几百个分子直径的距离上扩散,构成双电层的扩散层。在扩散层中,由于受到带电表面的吸引,带异性电荷的离子的浓度要远大于带同号电荷离子的浓度。随着距离接触面的距离越来越远,过剩的反离子会越来越少,直至在溶液内部两种离子的浓度达到相等。
其他因素同样能形成偶电层,①高介电常数的溶剂会使金属发生溶剂化作用,使其带负电,从而使金属和溶液间形成电位差。②固体表面吸附。例如,金属表面吸附极性分子或表面活性粒子等形成偶电层。
油品静电起电产生的原因
要研究油品静电起电的原因,应主要从油品的内部特性和外界条件两个方面来理解。油品的组成复杂,包括碳、氢、氧、氮、硫这些基本元素,以及几十种微量元素,而金属元素就有45种。这些微量元素会对石油及其产品的加工生产产生巨大的影响。某些杂质与油品的静电起电有着密切的关系。衡量液体燃料安全性的一个重要指标就是电导率,而油品中烃类含量和组成会影响其电导率值。国家颁布并实施的GB6950-2001《轻质油品安全静止电导率》要求煤油、柴油、汽油等轻质油品的电导率大于 50pS·m
-1。油品的电导率很低,特别是轻质油品,×1013Ω·cm,煤油、×1014Ω·cm,都比较容易产生和积聚静电。而电阻在1011~1015Ω·cm 之间的物质最容易带电。
油品在储运、灌输、加工的过程中,因为总是会发生搅拌、沉降、冲击、飞溅等摩擦