油气储运过程中静电的产生与防范

闫明龙，吴 明，刘勇峰，冯云飞，高 岩

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

油气储运过程中静电的产生与防范

闫明龙，吴 明，刘勇峰，冯云飞，高 岩

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

简述了静电的形成原理，产生的原因以及电荷积聚程度的判断；静电在油气储运过程中由于沉降，飞溅，喷射所产生的电荷以及危害。并根据这些原理结合油气储运过程中易出现的多种危险的环节作出了防范措施和应该注意的事项。

静电；油气储运；防火

随着石化行业可持续发展战略的制定实施，石化行业对于油气储运的需求越来越大，其已分布到全国各个地区天然气的主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数。石油的主要成分是碳氢化合物，具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。他们都有易聚集静电的特性，而且油气储运过程是在特殊的环境下，难免有静电的产生。最近几年由于静电引起的事故已占各类总事故的9%。所以,各个安全管理部门应对静电产生予以了解，对其危害加以控制[1]

1 静电产生的原理[2]

物质都是由分子构成，分子是由原子构成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。所以，油品在储存、运输、输送、装卸等过程中，不可避免地发生沉降、流动、搅拌、过滤、喷射、摇晃、冲刷、飞溅及发泡等接触、摩擦、分离的相对运动而产生静电。任何事物都有好坏两个方面，静电也是如此，虽说静电在油气储运中很难避免，但并不是说有静电就一定会造成危害。静电的危害是要在以下四个条件同时存在的情况下才可能对生产安全造成威胁。形成静电危害的四要素：

(1) 有静电产生的来源；

(2) 静电放电的火花能量达到了爆炸性混合物引超的最小引燃能量；

(3) 有静电积累的充分条件，且要达到足够使其引起放电的静电电压；

(4) 在静电积聚区必须存在该油品爆炸极限范围内混合气（由空气和油品蒸汽组成）；

控制好前三个条件是抑制静电的产生和积累，且也是消除静电的直接措施。第四个条件是为了防止爆炸和起火。，防止上述四个条件同时存在是防止储运中静电危害的根本手段。

2 油气储运过程中起电现象

2.1 油品带电来源于固-液相界面的偶电层

当易起电油品在油管中流动时，满足油相与固相接触、分离的条件从而使油品带电。当带电油品流入油罐,则使油罐内油品也会带电,此时油罐的内壁要感应出与油品电量相等、符号相反的静电;在油罐的外壁则出现了与油品电量相等、符号相反的静电。通常来讲我们惯用的办法是油罐接地,这样油罐外壁的静电流入大地。通常流动的电流约为8 A,这个电量不大，但由于油罐的电容小而体积确很大,往往使其形成上千至上万伏的油面电位。

2.2 水滴在油品中的沉降起电

在油田开发的中后期,为了提高采收率,注水是一种常用的增产方法。随着生产液中含水量的上升,从地层中的岩石空隙到油井及地面上的出油管道均会产生油水两相流动,当水滴和油作相对运动时,水和油都会有尘埃,这会使油品中产生电离子,油和水分别带有相反的电荷。此时我们称这个油水界面叫偶电层。

2.3 油品与其他物体飞溅或冲击引起的静电

例如在油库中，鹤管进入储罐或油罐车为其装油时，油品从管口喷出后,会冲击到罐壁和罐底。此时油品会反弹出很多雾状的小液滴,这些液滴在下落时冲击油罐或油面引起气泡、飞沫或微小的雾滴而形成偶电层，从而使油品带电。

3 电导率分析

静电的积聚与各种危险化学品的电导率有关而电导率是电阻率的倒数，电导率是衡量油品导电性能好坏的物量参数。根据大量实验得出的现有结论：

(1) 物质的电阻率小于106 Ω·cm时，因其本身具有较好的导电性能，静电将很快泄漏；大于106 Ω·cm且小于1 010 Ω·cm的物质，带电量不是很大的，不易产生静电。

(2) 大于1 010 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm的物质最易带静电，是防静电工作的重点对象。如苯、汽油、乙醚等，它们的电阻率在大于1 011 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm之间，静电非常容易产生并积聚。

（3）但当电阻率大于1 015 Ω·cm时，物质就不易产生静电，不过一旦产生静电，就很难消除掉。所以，电阻率的大与小是静电是否积聚的主要条件。

在这里必须指出的是：

水是静电的良导体，但当少量水夹在绝缘油品中，因为水滴与油品相对流动时要产生静电（以上分析过），反而会使油品静电量增加。

金属是良好的导体，但当它与大地绝缘时，就和绝缘体一样，也会带有静电。一些带有危险性质的化学品的电导率与静电的积聚有着很大的关系。按照BG6950-86《轻质油品安全静止导电率》的规定：当油品的静止导电率大于或等于油品安全静止导电率值时，为油品安全静止导电率，在该导电率值时，油品不会发生静电聚积。标准规定安全静止导电率值为50 S/m。

4 防范静电的措施

4.1 控制流速

多种实验证明，对于同一种油品, 其流速慢, 管径小,产生的静电量也小。如对罐车反复装油试验表明:平均流速为3.2 m/s时,测得油面电位为3 100 V;当平均流速为2 m/s时,油面电位为630 V。所以在装油罐车时应注意控制流速，但流速也不要过于缓慢，以免影响效率，现阶段我国通常采用1 m/s的流速。

4.1.1 提高正常流速的必要条件

(1) 鹤管口要全部浸没在油品中，同时也会很好的减少挥发量;

(2) 低导电液体中出现第二项液体（水或空气）时，静电的产生会大大的增加。所以管道内残存的油、水和空气完全排出时。

4.1.2 限制最大流速

限制最大流速有很多内容需要考虑。它与油品的种类、性质、和管壁的材料、长度还有装车方式、周围环境等诸多因素息息相关。所以限制流速的选择要进行综合的考虑才能做出决策。

4. 2 做好设备的维护保养

针对工艺流程操作前做好工作危害分析，对于各种设备的特性严格按保养规程进行维护进而控制操作风险。

4. 3 做好防静电处理

我国通常采用的防静电方法是防静电接地。防静电接地的要求：

（1）需要切实的做到导线的连接，不会被强电、强磁干扰。

（2）接地装置需要选择外地面空旷，铜条需要够大（根据项目的大小决定）、要埋得够深，通常接地棒砸入地下2.5 m深，相互并联连接形成接地网，不能串联。

4. 4 落实动火作业措施

4.4.1 拆卸

在可能的条件下，拆卸禁火区内需要动火的设备、管道及其附件，并移至安全的地方再动火，动火作业全部完成后再装回原处。

4.4.2 隔离

截止目前用于建筑上的防火隔离带包括：酚醛泡沫、岩棉、发泡水泥、泡沫混凝土等一些A级防火材料制作。厂区通常会在在管道上加堵盲板，这样可以使动火操作地点与易燃易爆物品进行有效的隔离。

4. 4.3 清理现场

动火前应把动火点周围的易燃易爆物品转移至远离现场的地方或隔离开来。动火之后要对现场进行清理，现场应打扫干净，以防星星之火可以燎原。

5 结束语

本文就静电的产生条件，形成过程以及防范措施作了简要介绍。在储运的过程中还是要从静电产生的源头入手且在储运的过程中尽量防止油品的沉降，飞溅，和喷射。控制油品的流速，完善设备的保养。

[1] 孙艳德，刘爱民，李敏东. 油品储运过程中静电的危害及预防[J].生产技术，2005,13（6）：27-29.

[2] 瞿祁. 静电产生的原因及静电放电的措施[J].山西电子技术，2001(04).

[3] 韩玲. 简析油品危害及防范措施[J]. 安全技术，2003，5（3）：25-28.

[4] 李游天，赵学伟. 油气储运过程的静电防范[J]. 科技论坛，2006,10（3）：22-25.

[5] 王兴. 油气储运防火安全分析及预防措施[J]. 工作探讨，2007, 6（9）：32-36.

Production and Prevention of Static Electricity During Storage and Transportation of Oil and Gas

YAN Ming-long，WU Ming，LIUYong-feng，FENGYun-fei, GAO Yan
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The formation principle and formation causes of static electricity were discussed as well as methods to determine the degree of charge accumulation. The results show that the settlement process, splash and spray during storage and transportation of oil and gas are main causes to generate the static electricity. At last, based on the formation principle and formation causes of static electricity, some preventive measures were put forward.

Static electricity; Storage and transportation of oil and gas; Fire prevention

TE 88

A

1671-0460（2011）12-1244-03

2011-09-01

闫明龙（1987-），男，辽宁抚顺人，硕士，研究方向：天然气长输管道泄露过程。E-mail：334850346@qq.com。