王振中，修德欣，刘全桢

(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266071)

0 前言

成品油是电的不良导体，在成品油的生产、储运、装卸、使用等过程中，均有可能产生静电积聚现象。由于成品油中含有易燃易爆的组分，一旦发生静电积聚放电现象，很可能会引发严重的燃爆事故[1]。加油站作为成品油销售的主要场所，由于直接面向的顾客一般为非专业人士，其静电防护问题尤其需要注意[2，3]。

1 加油过程油品静电全国调研测试

油品在流经管路、机泵、变径、过滤器等组件时，均可能产生大量的静电[4]，而加油枪作为和顾客车辆直接连接的组件，由于其附近通常有挥发出的可燃油气，往往是加油站油品静电火灾事故的主要发生场所[5，6]。

为了测量加油枪附近的油品静电量，研制了如图1所示的专用油品静电电荷密度测试仪[7，8]，可直接安装于加油枪的根部，测试正常加油过程中的油品静电量。为了使测试数据具有代表性，综合考虑季节、地域、加油工艺等各种因素，选择了青岛、杭州、广州、西安、哈尔滨等7个城市，分别在秋季和冬季静电事故高发季节选取了28个加油站开展了调研测试。测试结果如图2所示。

图1 加油油品静电测试仪

图2 全国28座加油站油枪附近静电量测试结果分布(单位：μC/m3)

从全国28座加油站的加油枪附近油品静电量测试数据来看，油品电荷密度绝对值分布在0～70 μC/m3之间，其中，75%的加油静电量都在30 μC/m3以下，处在较为安全的范围内。而25%的加油静电量则相对较高，甚至有7%的加油静电量超过了60 μC/m3，说明正常加油时存在着油品静电量偏高的现象，有必要针对此情况进行研究，并开发专用的静电消除产品。

2 加油过程油品静电试验研究

2.1 加油静电模拟测试平台搭建

以目前常用的潜油泵加油工艺为例，加油时，油品要从埋地储罐先后经过潜油泵、弯头、直管、变径、加油机等设备后才会进入顾客油箱[9]，这些设备对油品静电量均有影响。因此，对不同位置的加油静电量进行模拟测试，得出影响加油静电的主要环节，能够为下一步有针对性地提出解决方案奠定基础。为此，搭建了如图3所示的实验平台，使用一个不锈钢卧式储罐模拟埋地油罐，并使用一台红夹克潜油泵供油，在潜油泵的出口(1#)、上升弯头前后(2#和3#)、缓冲管线末端(4#)以及加油枪附近(5#)依次设置了5台静电监测仪，可以方便地测试不同流速、不同油品的加油过程油品静电数据。

图3 加油静电模拟测试平台流程

2.2 加油过程油品静电模拟测试

选取市售93#普通汽油作为实验用油，使用模拟平台中的加油机进行加油，分别记录各个静电监测仪的读数，部分具有代表性的实验数据如表1所示(油品电导率为120 pS/m，温度7.5 ℃，相对湿度38%RH)。

使用加油枪大档进行加油时，加油流速约为38 L/min，埋地管线内的油品流速约为0.3 m/s，从表1的测试结果不难看出，潜油泵出口(1#)、上升弯头前后(2#和3#)以及加油机前(4#)的静电监测仪示数远小于其在加油枪附近(5#)的示数，说明加油油品静电主要是油品流经加油机后产生的，因此需对加油机内部的油品静电产生过程进行重点研究。

表1 加油过程油品静电模拟测试数据 μC/m3

2.3 加油机内油品静电模拟测试

加油机内部工艺管路如图4所示[10]，影响加油静电的主要因素包括：变径、过滤器、计量器、内部管路、接头、加油胶管等。考虑到加油机内部改造空间有限，在测试时主要在过滤器前后(1#和2#)、加油枪附近(3#)分别安装了3台油品静电监测仪，用来研究加油过程中加油机内部组件对油品静电的影响情况。

图4 加油机内部管路示意

测试时该油枪加注93#普通汽油，使用大档加油(加油流速约为39 L/min)，分别记录各静电监测仪读数，部分具有代表性的测试数据如表2所示(油品电导率为155 pS/m，温度6.4 ℃，相对湿度35%RH)。

表2 加油机内油品静电测试数据 μC/m3

从表2的测试结果不难看出，在加油机内部的工艺流程中，过滤器是导致油品静电剧烈增加的主要因素之一，计量器后虽然由于内部空间问题无法设置静电监测仪表，但从油品静电理论和相关标准不难得出，计量器同样会导致油品静电大幅上升[11，12]。而加油枪附近的油品静电则显著低于过滤器后的油品静电水平，说明加油机内部管路以及长达4.5 m的加油胶管起到了良好的静电缓和作用。由于对加油机内部管路改造具有较大的技术难度和安全风险，因此对加油胶管进行防静电改造是可行性较高的一种技术方案。

3 防静电加油胶管试制及测试

3.1 防静电胶管结构设计

一般来说，加油胶管主要由3层结构组成：外胶层，增强层，内胶层。外胶层和内胶层均为橡胶，增强层则为金属丝编织而成，用来提升胶管的抗压性和强度[13，14]。由于内胶层会直接与油品接触，因此内胶层的导电性能会对加油过程油品静电产生较大的影响。目前，多数加油胶管的内胶层采用丁腈橡胶制成，体积电阻率为1010～1011Ω·cm，属于静电亚导体。为了进一步提升其静电泄放能力，可在内部增设一层防静电涂层。参考目前广泛使用的多层复合输油管线的结构设计，内层耐油型复合材料通常为EVOH、PA12、PVDF等材料，按照GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》分别制备了4种材料的样块，并使用体积表面电阻率测试仪和电极箱对其进行了测试，测试结果见表3。

表3 体积电阻率测试结果 Ω·cm

从表3测试结果来看，只有材料4能够较好地满足使用要求，因此最终选择材料4作为防静电涂层。根据最新的加州空气资源委员会CP-201认证文件中关于油气回收胶管的要求，胶管内层的抗渗透性能应同时满足不大于10 g/m2/d的要求[15]，根据材料的渗透速率与厚度关系，可得出胶管的防静电层只需大于0.3 mm即可。

3.2 防静电胶管应用效果实测

按照上述技术方案，委托某胶管厂进行了防静电胶管样品试制。为了验证防静电胶管的应用效果，在青岛某加油站进行了初步测试，对比胶管为目前市场占有率最高的某品牌油气回收胶管，长度均为4.5 m，内径均为22 mm左右。测试了一次完整加油过程中加油枪附近油品静电最大值。试验结果为：原胶管平均加油静电量约-27 μC/m3，防静电胶管平均加油静电量为-10 μC/m3，加油油品静电量下降50%以上。之后，又先后在广州、杭州、西安等地的加油站对该产品样品进行了现场测试，测试结果均表明，该款防静电胶管与普通胶管相比可至少降低50%的油品静电量，能够将加油过程中的油品静电控制在较低的范围，有助于提升加油作业的静电安全性。

4 结语

油品静电是导致加油站静电事故的诱因之一，部分加油站在正常加油时即存在油品静电偏高的情况。加油站内的机泵、工艺管线、设备等因素均会对油品静电产生影响。从本文的研究结果来看，对于以潜油泵供油的加油站而言，影响油品静电的主要因素为加油机内部的设备，特别是过滤器和计量器等组件，加油胶管对油品静电具有一定的缓和作用。通过在胶管内部增加防静电层，能够有效地降低油品加注过程的静电量，提升加油作业的安全性，是一种较为可行加油静电控制技术方案。