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标题	石油产品静电及抗静电添加剂探析
范文	缪军翔+高良军+王超+何闰顺+顾佳鹏 摘要：在石油产品的泵送、过滤、混合和加油的过程中，都会产生静电，解决静电问题是一项很重要的任务。本文主要阐述了石油产品产生静电的原因和防范措施，抗静电添加剂的机理，使用性能的影响因素以及抗静电添加剂的发展。 关键词：石油产品 静电 产生原因 抗静电剂 中图分类号：TE624 文献标识码：A 现如今经济全球化，中国的经济正在快速地发展，在快速发展的同时，对于石油的供求量也在大大增加，所以对于石油在储备、运输与使用过程中的安全需要更高的要求。 1 静电产生原因 静电是处于静止状态的电荷或者是不流动的一种电荷。当电荷集会在某个物体上或表层时，就形成了静电。油品产生静电是由于双电层的形成，以及油品被油流带走造成的。在油品储存、运输与使用时，油品与管道、罐壁等产生相互接触摩擦，失去电子的物体带正电荷，另一个物体会得到电子而带负电荷，从而形成电势差。两方各有多余的电荷，电量相等，符号相反，互相吸引，形成双电层。如果电位越高，那么放电性能就越高，油品发生火灾爆炸等灾害的概率也会大幅度提升。 2 油品带静电的危害 在石油行业中，产生静电的地方有很多，例如油罐、管道、污油池、游轮码头等，由于一些油品的电阻率比较高，在运输过程中容易产生电荷的积聚，一旦到达一定的量时，便会发生静电事故。很多国家的油品事故中，静电引起的灾害都比较普遍存在，如美国平均每年静电灾害十多起，日本二十多起等。 2.1 油品静电主要有以下几种危害 第一，造成罐区的爆炸事故。油品静电电荷积聚到一定程度会放电产生火花，从而产生火灾爆炸。 第二，油库、输油站等运行受到影响。一旦静电的能量到达危险值时，油库会采取一些措施如停运等，从而影响生产。 第三，人体会受到静电的影响。雖然静电在生活中无处不在，但有时当静电电压超过人体安全电压时便会对人体造成伤害。 2.2静电灾害发生的主要场所 一是空间有爆炸混合气体的存在。主要有以下几种情况：可燃气体浓度达到一定程度，又由于泄漏等原因暴露在空气中；在正常工作时，工作的温度较高，比油蒸汽的闪点高，且与空气相接触；可燃气体在一定条件下，在空气中产生雾化；达到能够产生爆炸的可燃性物质粉尘与空气的混合系。 二是有产生静电的条件。 三是静电荷集聚，并且形成充分大的静电强度。 四是静电集聚放电能量达到爆炸混合气体的最低能量点。 因此，为了防止静电带来的危害的发生，实现对石油产品产生静电的预防，对于抗静电添加剂的要求也越来越高。 3 防静电灾害注意事项 为了防止静电产生带来的在油品储运中造成的不可估量的灾害，首先从源头出发就要防止静电的产生，按照正规标准进行操作，将产生静电的概率降到最低。 3.1接地 石油产品储存与运输过程中，经过管道，油罐等各种器件时都能够产生静电，因此，将各个能够与油品接触产生静电的部件接地能有效防止静电的产生。 3.2流速 流速过高使得油品与罐壁、管壁以及石油产品自身摩擦使得静电集聚，容易产生爆炸，浮顶罐的浮盘在油品流速过大时会由于冲击而产生倾斜，出现卡罐等危险状况。油罐注油时，在注油口没有被油品浸没前，流速应小于1m/s，在注油口被浸没200mm后，可提高油品的流速，但最高也不可高过7m/s。 3.3静置时间 操作设备停止操作到油品所带有的静电消散到安全值以下，在进行下一步操作时，需要让油品静置一段时间。不同容积的储存油品的容器静置时间有所不同，见表1。 4 防静电灾害安全措施 4.1汽车油罐车装油 卸装油前，车体等部件要进行有效的接地，静电接地体需为同一个。油品的流速不应大于4.5m/s，鹤管插入到油罐底部，最好不大于100mm，出油口为45°角的斜切口。装油结束，在有效静置时间时候，拆除静电接地线。 4.2铁路油罐车装油 工作人员操作之前空手触摸人体静电消散装置，穿好防静电服等必要的防静电产生装备。卸装油前车体、鹤管等与铁轨接地成等电位。鹤管插入油罐底部，与罐底部相距200mm。油品流速初始不应大于1m/s，注入口被浸没后可渐渐提高流速。 4.3油罐装油 收油之前，去除油罐底部杂质与水分。不允许从罐顶部输油。当油品通过过滤器时，需在接地管线内继续流过30s以上才可注入油罐。注油管口伸到接近油罐底部，出油口成45°斜切口，油品流速初始不应大于1m/s，注入口被浸没后可渐渐提高流速。 5 抗静电添加剂 5.1抗静电添加剂种类 国内外使用的油品添加剂主要分为有灰型和无灰型两种，由于有灰型抗静电添加剂经动力机燃烧后，排出的尾部气体成分有大量重金属，对环境有严重的污染。因此，在20世纪90年代末，已停止生产与使用。 5.2抗静电添加剂的作用机理 油品使用抗静电添加剂，在根本上就是为了提升燃料的电导率，使静电及时导出，使得油品电导率提高到喷气燃料所限定的导电率（5-30）×10-11/（Ω·m）。根据双电层原理，当液体与油罐或管道壁触及摩擦时，相接触的表面会形成双电层，电导率较高的液体很薄，类似于水的疏散层；电导率低的液体则很厚，像烃类的疏散层。分散到液体内部的大部分范围，引起电荷的疏散，双电层在烃类中有离子性物质时会被压制而变得很薄，使其电荷产生分离，分散排布受到限制，油品流动所携带的电荷量也就大大降低。 5.3影响抗静电添加剂效果的因素 5.3.1抗静电添加剂的自身结构及其在油品中的添加量 抗静电添加剂的效果要想好，那么其在油品中与油品要能够接触充分，这就需要添加剂的分子的形状具有足够大的接触面积，添加剂要具有耐分解、活性高，适用油品在发油、收油等工作条件下的环境等特点，那么这很大程度上受到其本身的分子结构的影响。如果抗静电添加剂的分子式量太大，会影响它向高聚物表层迁移的速率；分子量太低，耐洗涤性和表面耐摩擦性都会变差。通常高聚物分子量要比抗静电剂的分子量大得多，高聚物材料的物理机械性能会因加入低分子量物质而变差，所以在油品的添加中它的量不能太多也不能太少，否则会起相反的作用。不同构造的抗静电剂添加剂量不同，并且隨制品形式的不同而不同。添加量有一个范围。太低，抗静电产生的效果不太好，太高，材料的物理机械性能会受到影响。薄膜、片材等薄产品的抗静电剂添加量相对厚产品要少。 5.3.2抗静电剂与聚合物的相容性 遵循相似相溶原理。抗静电添加剂一般是高分子聚合物，因此它的分子具有长碳链结构，由于要与油品很好地融合在一起，它同时具有极性和非极性，由于油品是非极性的，所以当添加剂的亲水基团多的情况下相容性较差，反之较好。亲水基团与聚合物相容较难是由于亲水基团极性太强，相反，若极性太弱，则亲水吸附性较弱。相容性太好，抗静电剂不太易迁出，达不到抗静电的效果；相容性不好，迁出太快，有效持续时间太短，影响长期使用。因此，在使用和设计抗静电剂前应通过实验选出抗静电剂的种类以及最佳的使用量。 5.3.3其他添加剂的影响 抗静电添加剂在加工时，需要向其增添一些稳定剂、增塑剂、颜料、润滑剂、分散剂或阻燃剂等助剂，保持使用寿命、稳定性等。但是这些添加剂会对抗静电添加剂造成一定的影响，可能会促进它的效果，也可能会抑制它的抗静电能力。 5.3.4加工过程的影响 抗静电添加剂的加工方式在一定程度上会影响它结构准确度、结晶度等方面，这样对其在油品中的抗静电产生作用会达不到预期的效果。若高聚物在熔融状态下成型后，不可立即在小于其玻璃化温度的室温下进行冷却，否则抗静电剂就很难发散到制品表面，从而不会有显著的抗静电效果。 6 抗静电添加剂的发展 现阶段国内的油品抗静电添加剂的组成成分有丁二酸二异辛酯磺酸钙，烷基水杨酸铬和“603”的共聚物，其中丁二酸二异辛酯磺酸钙和烷基水杨酸铬是能够使油品电导率发生变化的根本成分，“603”的共聚物是甲基丙烯酸十二脂与甲基丙烯酸二乙基胺基乙脂的共聚物，是一种稳定的增效剂。我国研制开发的T1502是无灰型抗静电添加剂，有很强的表面活性，具有无污染、导电率高、对水分离指数小等优良性能。随着现如今经济全球化，全球各国对于油品使用的污染问题非常重视，在油品中加入抗静电添加剂，不但大大降低了因电导率降低而引起的危害，还不具有污染性，因此，选用抗静电添加剂消除油品中的静电是一种合理的选择。 7 抗静电添加剂的性能 一是不同油品对于抗静电添加剂的感受性能是不同的。 二是油品的电导率与添加的抗静电添加剂含量基本上呈线性关系，电导率随着抗静电添加剂含量的增加而增加。 三是油品中的微量水对于油品的导电率有直接的影响，因所处地区，地理位置不同等因素，不同地区的含水量有所不同，在使用抗静电添加剂时，应考虑到微量水的量，适当增减添加剂的用量。 四是温度对于抗静电添加剂的性能有一定的影响。 五是抗静电添加剂用量很少，对于油品的理化性能几乎没有影响，经储存后电导率也只是稍有下降。 油品的储存、运输、使用产生静电是必然事件，静电的产生严重地造成火灾甚至爆炸，对财产以及个人安全等方面都造成了极大的威胁。在操作过程中采用安全措施可以有效减少静电的产生。另一方面，通过在油品中添加抗静电添加剂，增强油品的导电率，减弱静电的产生，并且无污染，因此，其是一种理想的添加剂。油品抗静电添加剂的理化性能也会受到不同因素的影响，根据不同的情况选用合适的、适量的抗静电添加剂来防止油品静电的产生是有必要的。 参考文献： [1]王磊.浅谈石油产品静电及抗静电剂的应用研究[J].中国化工贸易，2014，6（16）：83. [2] 汪艳庚，张文华，赵良.抗静电剂在轻质油品中的应用[J].用油全方位，2009（2）：32- 36. [3] 李红亮，张颖.油品储运的静电产生原因及防护措施[J].中国信息化，2013（6）. [4] 叶如格，于长一，赵录臻，郝纹一，谭风贵，罗宏昌.石油静电[M].北京：石油工业出版社，1983：109- 120. [5] 徐玉朋，竺振宇，张红玉，张华文.油气储运安全技术及管理[M].北京：海军出版社，2016：128- 129.
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