進口植物油儲存期間罐內可燃氣體濃度變化分析

◎ 李 紅，張 成，張學娣，陸 峰，丁 丁，鮑鳳軍，李 暉

（中央儲備糧鎮江直屬庫有限公司，江蘇 鎮江 212006）

我國是植物油消費大國，每年需要進口大量植物油來滿足國內需求[1]。在2018年4月26日召開的第八屆中國油菜籽產業發展大會暨油脂油料市場行情研討會上，國家糧油信息中心市場信息處處長張立偉表示，未來幾年我國植物油進口量將會繼續保持增加趨勢。植物油的浸出工藝會采用正己烷等有機溶劑進行萃取溶解，雖然還會通過蒸發、汽提蒸出溶劑，但由于油脂生產設備、工藝技術及溶劑本身的性質[2]，但仍有少量溶劑殘留在油脂中[3]。在植物油儲存過程中，殘留溶劑的易揮發成分逐漸擴散到罐內空間，造成可燃氣體濃度的變化。當可燃氣體的濃度接近或超過其爆炸下限，如果遇到雷擊、靜電產生的火花，均會引起可燃氣體燃燒或爆炸，嚴重威脅油庫工作人員的生命安全[4]。本文比較不同溶劑殘留量的油脂在儲存期間，不同的油溫條件下罐內可燃氣體濃度變化情況，為進口植物油的安全儲存提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 原料

4個實驗油罐均為圓柱形鋼制拱頂油罐，油罐直徑27.2 m、罐壁高21 m、拱頂高3.26 m，裝油高度約17 m，實驗油罐儲存的油脂具體情況見表1。

表1 實驗油罐儲存油脂信息表

1.2 實驗方法

對實驗油罐透光孔、量油孔、呼吸閥等部位進行密封處理，在罐內油脂液面上部15 cm處設置取樣點，通過取樣泵將氣體抽至氣體檢測箱進行成分分析。自2016年10月22日起，每隔1周取樣檢測一次。

2 結果分析

2.1 儲存期間油脂溶劑殘留量對罐內可燃氣體濃度的影響

觀察不同溶劑殘留量的油脂儲存期間罐內可燃氣體濃度的變化情況，由圖1可以看出，儲存期間在相同油溫條件下，油脂的溶劑殘留量對罐內可燃氣體濃度的影響較大，4#罐油脂溶劑殘留量較低，可燃氣體濃度則較低，基本保持在55 mg/kg以下；2#罐和3#罐可燃氣體濃度與4#罐相比則相對較高，可燃氣體濃度則較高，基本保持在410 mg/kg以上，且經過一段時間的靜態儲存，2#罐和3#罐可燃氣體濃度基本相同。即當油脂溶劑殘留量上升時，經過一段時間的平衡，罐內可燃氣體濃度會隨之上升；當油脂溶劑殘留量升高到一定程度時，兩罐內可燃氣體平衡狀態基本相同，油脂溶劑殘留量對其影響不明顯。

圖1 不同溶劑殘留含量的油脂罐內可燃氣體濃度變化圖

2.2 儲存期間油溫變化情況對罐內可燃氣體濃度的影響

觀察油溫變化情況對儲存期間罐內可燃氣體濃度的影響，圖2、圖3、圖4顯示，儲存期間罐內可燃氣體濃度與油溫呈正相關。

1#罐油脂溶劑殘留量為471 mg/kg，由圖2可以看出，在溫度下降初期，油溫由21.5℃下降至17.5 ℃，油脂溶劑殘留量均為420 mg/kg以上，無明顯變化；當油溫下降至16.8 ℃時，可燃氣體濃度迅速下降至9.3 mg/kg，且在油溫持續下降至5.4 ℃之后回升至10.8℃的過程中，可燃氣體濃度為0.3～16.3 mg/kg，當油溫回升至16.6 ℃時，可燃氣體濃度逐漸上升至169 mg/kg，油溫繼續上升到18.4 ℃以上，可燃氣體濃度持續上升，并穩定在480 mg/kg左右。

圖2 1#罐可燃氣體濃度變化圖

2#罐油脂溶劑殘留量為632 mg/kg，由圖3可見，在溫度下降初期，油溫由21.5 ℃下降至17.7 ℃，油脂溶劑殘留量均在610 mg/kg以上，無明顯變化；當油溫由16.7 ℃持續下降12.4 ℃的過程中，可燃氣體濃度為410～530 mg/kg；當油溫下降至12.0 ℃時，可燃氣體濃度迅速下降至8.3 mg/kg，且在油溫持續下降至5.4 ℃之后回升至10.8℃的過程中，可燃氣體濃度為1.3～9.7 mg/kg，當油溫回升至16.5 ℃時，可燃氣體濃度逐漸上升至596 mg/kg。

圖3 2#罐可燃氣體濃度變化圖

3#罐油脂溶劑殘留量為462 mg/kg，由圖4可以看出，在溫度下降初期，油溫由21.5 ℃下降至17.4 ℃，油脂溶劑殘留量均在在500 mg/kg以上；當油溫由16.2 ℃持續下降12.4 ℃，可燃氣體濃度基本保持在410～500 mg/kg；當溫度下降至12.1 ℃時，可燃氣體濃度迅速下降至15.3 mg/kg，且在油溫持續下降至5.3 ℃之后回升至16.6 ℃的過程中，可燃氣體濃度基本保持在0.0～15.3 mg/kg；當油溫回升至18.5 ℃，可燃氣體濃度逐漸上升至607 mg/kg，并在油溫持續上升至23.7 ℃的過程中在450 mg/kg不斷波動。

圖4 3#罐可燃氣體濃度變化圖

3 結論

油脂中存在的溶劑殘留在靜態儲存期間會擴散到液面以上的空氣中，經過一定的時間后可達到氣/液濃度的動態平衡。

在平衡狀態下，溶劑殘留量低的油脂，罐內可燃氣體濃度較低，溶劑殘留量高的油脂，罐內可燃氣體濃度則較高，且當油脂溶劑殘留量升高到一定程度時，罐內可燃氣體濃度基本相同。

罐內可燃氣體濃度會隨著氣溫對油溫的影響不斷變化，溶劑殘留量在460 mg/kg以上的油脂，罐內可燃氣體濃度隨油溫變化的規律基本一致，主要分為3個階段：①第一階段油溫由21 ℃下降至12.5 ℃，罐內可燃氣體濃度緩慢下降至400 mg/kg左右。②第二階段油溫由12 ℃持續下降后回升至10 ℃，油溫保持較低溫度，可燃氣體濃度迅速下降至較低水平并保持穩定。③第三階段油溫持續上升至16 ℃并保持在16 ℃以上，油脂中的殘留溶劑易揮發成分會逐漸溢出，擴散至液面以上的空氣中，導致罐內可燃氣體濃度迅速上升至400 mg/kg并保持罐內可燃氣體濃度為400 mg/kg以上的狀態。

植物油中易揮發溶劑主要有烴、醛、酸、醇和酯類等物質[5-6]，有專家通過對幾種常見食用植物油中溶劑殘留組分的檢測與分析發現，食用油的溶劑殘留超標更多是與非烷烴類物質相關，這些非烷烴類物質主要有包括（異）戊醛、己（烯）醛、己酸和戊（烯）醇等，占總揮發性溶劑的41%～79%。假設試驗所測得的可燃氣體均為正己烷，當油脂溶劑殘留量為632 mg/kg時，實驗測得的可燃氣體濃度最高為660 mg/kg，遠遠低于正己烷爆炸下限濃度1.18%（體積分數）。因此，對于溶劑殘留量超過300 mg/kg的油脂，儲存期間堅持日巡查制度，檢查管道閥門等附屬設備完好程度；確保呼吸閥狀態正常，保持罐內壓力穩定；定期檢測罐內油脂溶劑殘留量，監測其變化情況；按照規定規范開展防雷檢測，保持油罐防雷裝置有效性，可有效控制因溶劑殘留引起的不安全因素，有較好的安全性。