2024年5月10日发(作者：蒉元彤)
电导率对成品油静电特性影响试验研究
李亮亮;赵清山;李义鹏;刘全桢;高鑫;孙立富
【摘 要】从油品静电产生机理及油品静电放电危险性出发,探讨了常用的油品静电
安全控制措施,包括接地、控制流速、使用静电消除器和添加抗静电剂.油品电导率
决定油品静电荷的消散能力,为此对全国部分地区油品电导率进行了检测分析,并试
验研究了油品电导率对油品静电带电特性影响以及电导率随时间的衰减关系.结果
表明,油品电导率越低,油品因流动越容易带电;随着油品储存时间的延长,油品的电导
率值逐渐降低.为保证油品灌装、销售作业安全,对于需要远距离运输、长周期储存
的成品油,在其出厂时可适当提高油品电导率,如电导率达到250 pS/m以上,以降低
油品静电引燃风险.
【期刊名称】《工业安全与环保》
【年(卷),期】2018(044)007
【总页数】4页(P9-12)
【关键词】油品静电;石油产品;静电引燃风险;电导率;衰减
【作 者】李亮亮;赵清山;李义鹏;刘全桢;高鑫;孙立富
【作者单位】中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;
化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中海油山东销售有限公司 山东
青岛266061;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;
化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中国石油化工股份有限公司青
岛安全工程研究院 山东青岛266100;化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛
266100;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;化学
品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中国石油化工股份有限公司青岛安
全工程研究院 山东青岛266100;化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛
266100
【正文语种】中 文
0 引言
成品油在输运、冲击、泄漏等过程中会因多种静电起电机理而积聚静电[1-3]。高
带电油品可导致储罐内出现高油面电位，诱导油面与罐壁、鹤管及检测工具之间、
绝缘非金属管道与周围接地导体间发生引燃性静电放电，引燃挥发性油气[4-6]。
2016年西安市临潼区就接连发生两起成油品装车作业因静电放电造成的着火事故。
不同地区的油品电导率、油品组分以及灌装设备系统等均有区别，非金属耐腐蚀管
道也正逐步得到推广，这都在一定程度上增加了油品输送过程中的静电风险[7-8]。
一般采用设备接地、限制油品流速等方式来预防油品静电事故，但单一用流速、流
量进行安全管理已经显现出一些问题，例如在安全流速下依然有静电事故发生，限
制油品流速的同时也制约了生产效率的提高[9]。而改善油品电导率可提高静电的
消散速率，有利于抑制油品静电积聚，保证油品作业安全[10-11]。本文在对全国
部分地区油品电导率进行检测分析的基础上，试验研究了油品电导率对油品静电起
电特性以及电导率随时间的衰减关系，以期为成品油储运静电安全评价、静电防护
及安全管理提供参考依据。
1 油品静电风险分析
1.1 油品静电产生分析
油液与其接触介质界面处会形成“双电荷层”，油品相对介质界面运动时“双电荷
层”内正、负电荷分离导致油品带电[12-13]。因此，管输油品静电产生主要包括：
油品流动导致静电荷做定向流动形成冲流起电；悬浮微粒在油品中沉降导致油品沉
降起电；油品从喷嘴高速喷出而形成喷射起电；油品从管口喷出碰到壁/板时，液
滴破裂带电，形成电荷云等。
1.2 油品静电风险分析
油品静电积聚量是静电荷产生与消散达到动态平衡的结果，提高油品电荷消散速率
可抑制油品积聚静电。油品静电的消散受油品电导率影响，弛豫时间可表述为
=εrε0/σ
(1)
式中，εr为油品相对介电常数，ε0为真空介电常数，σ为油品电导率。
对于固定油品，当利用管径为d的管道向直径为D的储罐灌装低电导率油品时，
Britton等[13]研究结果表明罐内油品电位上升，最大油面电位Фmax可表达为
Фmax=5.15×109Ieff/D
(2)
I=βvxdy
(3)
eff=2ε/ σ
(4)
式中，I为管输油流稳态冲流电流；v为油品流速；eff为油品有效弛豫时间；
ε=εrε0，为油品介电常数；β，x和y为常数。对于固定油品灌装系统灌装油品时，
管道内油品流速越大、电导率越低，造成罐内油面电位越高。当油面电位足够高时，
罐内就可能发生放电能量超过0.25 mJ的火花放电或刷形放电。
提高油品电导率可提高静电的消散速率，有利于抑制油品静电积聚。在油品中添加
抗静电剂并提高电导率，就可以适当增大油品输运、灌装速率，有利于提高生产作
业效率。
2 油品电导率检测
2.1 炼厂油品电导率检测
《轻质油品安全静止电导率》(GB 6950—2001)中规定轻质油品安全静止电导率
应大于50 pS/m，而汽油、柴油及航空煤油未添加防静电剂前，其电导率一般不
超过10 pS/m。中国石化严格控制成品油电导率，要求出厂轻质油品安全静止电
导率必须达到国家标准规定。某炼厂成品油电导率测试如表1所示，检测时间均
为2016年。
表1 某炼厂汽油(V)/柴油(V)电导率汽油采样时间采样点电导率/(pS·m-1) 柴油采
样时间采样点电导率/(pS·m-1)05-07T-1242 05-10T-414905-09T-2177 05-
10T-526805-10T-3167 05-11T-68905-10T-1212 05-11T-726005-12T-296
05-13T-832005-13T-3208 05-14T-430305-14T-1132 05-18T-518505-15T-
2148 05-21T-628405-16T-3187 05-22T-426005-17T-1204 05-22T-728805-
18T-2186 05-24T-832405-20T-1104 05-24T-526705-21T-3161 05-25T-
626305-22T-217205-22T-125005-24T-3161
2.2 加油站油品电导率检测
油品电导率是影响加油站加油、卸油过程油品静电变化的主要因素之一。2015—
2016年中国石化安全工程研究院曾对全国部分地区加油站在售成品汽油电导率进
行了检测，测试数据见表2。根据表2数据可以看出，目前市售普通汽油电导率范
围在4～1 250 pS/m之间。不同地区加油站所售成品汽油电导率值有较大差别，
这是因为各地采购油品来源及储存时间不同，油品内抗静电含量、油品组分等存在
一定差别。多数加油站油品电导率满足标准要求，但仍然存在部分地区油品电导率
偏低的情形(<50 pS/m)。
表2 部分加油站油品电导率值统计 pS/m地区秋季冬季青岛100～260330～580
佛山450～750—广州—43～440杭州830～1 250440～980西安14～504～16
太原—62～183哈尔滨、郑州(乙醇汽油)>2 000
3 油品电导率衰减测试试验
3.1 防静电剂作用机理
目前应用较多的防静电剂主要成分为聚砜和聚胺[14-15]。聚砜型油品抗静电剂为
α-烯烃与二氧化硫聚合的产物，在使用过程中，可电离羧基负离子和聚砜正离子，
增加油品体系电导率。聚胺是环氧氯丙烷与伯胺合成的产物，聚胺与聚砜复配使用，
聚胺中氮原子与硫原子相互吸引，能够加强正、负电荷间相互作用，构成电荷泄漏
通道，促进电荷泄漏[16]。
随着油品储存时间的延长, 由于罐体吸附用及燃料中溶解氧对聚胺、聚砜分子缓慢
氧化作用，造成防静电剂中聚胺、聚砜分子逐渐损失，油品电导率降低。
3.2 试验方案
分别使用汽油及柴油开展试验，汽油及柴油皆采购自某炼油厂(未添加抗静电剂)，
电导率均为1 pS/m。防静电添加剂为淄博某公司开发的TK-1型油品防静电添加
剂。将添加不同剂量抗静电剂的油品，放入金属油槽内储存，使用EMECC1152
电导率测试仪测试油品的电导率。汽油试验中，配制电导率为950 pS/m试样一
份，倒入3个油槽中；配制电导率为477，273，160 pS/m试样各一份，每份试
样分别倒入2个油槽中，依次编号1～9。柴油试验中，配制电导率为1 521 ，1
020 pS/m试样各一份，每份试样分别倒入3个油槽中，依次编号1～6。
3.3 试验结果分析
使用EMECC1152电导率测试仪不定期测试油品的电导率10次，共200 d左右，
结果见图1，2。
图1 汽油添加防静电剂后的衰减特性曲线
图2 柴油添加防静电剂后的衰减特性曲线
从检测结果来看，添加防静电剂后，汽油、柴油的电导率值均随储存时间的增加而
逐渐较小，表现出电导率值随时间衰减的过程，其中：
(1)从200 d检测数据来看，电导率衰减近似成线性，且电导率越大，衰减越快。
汽油、柴油油品初始电导率大于250 pS/m时，油品电导率在半年后仍保持在50
pS/m以上。
(2)油品的电导率数值接近时，柴油的电导率衰减略快于汽油的电导率衰减。
4 油品电导率对油品静电起电试验
4.1 管输油流静电测试方法
假设带电均匀油品在无限长管道内流动，则油品体电荷密度ρ与管道截面半径为r
处的电位Vr关系满足[16]：
(5)
式中，r为管线断面内任一点到圆心的距离，m；r0为管线半径(内径)，m；ε为
油品介电常数，ε=ε0εr，F/m。当r=0时，管内中心电位V0与ρ满足关系：
基于检测油品管道中心电位研发油品电荷密度表(静电监测仪)测量管道中油品体积
电荷密度，以研究管输油品静电量变化[9,17-19]。
4.2 试验方案
设计试验系统研究油品电导率对管输油品静电起电特性的影响，见图3，包括100
L储油罐、过滤器、流量计、油品电荷密度表及提供油品循环动力的变频泵。通过
TK-1型油品防静电剂调节油品电导率，保持油品流量(流速)稳定，此时电荷密度
呈先波动再逐渐稳定。让油品循环测试系统运转10 min，利用油品电荷密度表和
电导率仪分别记录电荷密度的最大值及油品电导率。试验采取DN25不锈钢输油
管道，控制油品流速为3.0 m/s；测试条件为温度15～20 ℃，湿度35%～45%
RH。
图3 油品静电带电测试流程
4.3 试验结果分析
管输带电油品进入储罐，就可在储罐内油面中心位置诱发高油面电位，且油面电位
与油品电荷体密度正相关[20]。因此，为保证油品储运安全，需尽量降低管道内油
品带电量。图4是不同电导率下油品带电变化趋势图，从系统测试结果可看出：
本试验测试条件下油品电导率为50 pS/m左右时，汽油带电量约-30 μC/m3；当
油品电导率提高至250 pS/m时，油品静电起电量约-15 μC/m3，油品静电起电
量降低了50%。结果表明：随着油品电导率的升高，油品带电量减少，油品静电
风险进一步降低。
图4 电导率对油品静电的影响趋势
5 结论及建议
为保证油品灌装、销售作业安全，必须加强油品输运设施安全管理，保证设备设施
满足静电安全防护要求；严格控制灌装、加油速率，尽量避免仅依靠人工手动控制
油品流速抑制油品静电，同时需严格控制成品油安全静止电导率。
随着我国对环保重视程度的增强，国内成品油由国IV改为国V标准后，相应的油
品品质变好，杂质变少，油品电导率变小，为防止油品输运过程中的静电积聚，灌
装汽油、煤油、柴油安全静止电导率值应大于50 pS/m。对于需要远距离运输、
长周期储存的成品油，在其出厂时可适当提高油品电导率，如按照《液体石油产品
静电安全规程》(GB 13348—2009)在油品中加入微量油溶性防静电添加剂，使其
电导率达到250 pS/m以上，防止油品电导率衰减导致油品转运或销售时电导率
过低。
参考文献
【相关文献】
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distribution of large cylindrical oil tanks[J]. Journal of Electrostatics, 2015, 75(3): 77-84.
2024年5月10日发(作者：蒉元彤)
电导率对成品油静电特性影响试验研究
李亮亮;赵清山;李义鹏;刘全桢;高鑫;孙立富
【摘 要】从油品静电产生机理及油品静电放电危险性出发,探讨了常用的油品静电
安全控制措施,包括接地、控制流速、使用静电消除器和添加抗静电剂.油品电导率
决定油品静电荷的消散能力,为此对全国部分地区油品电导率进行了检测分析,并试
验研究了油品电导率对油品静电带电特性影响以及电导率随时间的衰减关系.结果
表明,油品电导率越低,油品因流动越容易带电;随着油品储存时间的延长,油品的电导
率值逐渐降低.为保证油品灌装、销售作业安全,对于需要远距离运输、长周期储存
的成品油,在其出厂时可适当提高油品电导率,如电导率达到250 pS/m以上,以降低
油品静电引燃风险.
【期刊名称】《工业安全与环保》
【年(卷),期】2018(044)007
【总页数】4页(P9-12)
【关键词】油品静电;石油产品;静电引燃风险;电导率;衰减
【作 者】李亮亮;赵清山;李义鹏;刘全桢;高鑫;孙立富
【作者单位】中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;
化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中海油山东销售有限公司 山东
青岛266061;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;
化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中国石油化工股份有限公司青
岛安全工程研究院 山东青岛266100;化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛
266100;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东青岛266100;化学
品安全控制国家重点实验室 山东青岛266100;中国石油化工股份有限公司青岛安
全工程研究院 山东青岛266100;化学品安全控制国家重点实验室 山东青岛
266100
【正文语种】中 文
0 引言
成品油在输运、冲击、泄漏等过程中会因多种静电起电机理而积聚静电[1-3]。高
带电油品可导致储罐内出现高油面电位，诱导油面与罐壁、鹤管及检测工具之间、
绝缘非金属管道与周围接地导体间发生引燃性静电放电，引燃挥发性油气[4-6]。
2016年西安市临潼区就接连发生两起成油品装车作业因静电放电造成的着火事故。
不同地区的油品电导率、油品组分以及灌装设备系统等均有区别，非金属耐腐蚀管
道也正逐步得到推广，这都在一定程度上增加了油品输送过程中的静电风险[7-8]。
一般采用设备接地、限制油品流速等方式来预防油品静电事故，但单一用流速、流
量进行安全管理已经显现出一些问题，例如在安全流速下依然有静电事故发生，限
制油品流速的同时也制约了生产效率的提高[9]。而改善油品电导率可提高静电的
消散速率，有利于抑制油品静电积聚，保证油品作业安全[10-11]。本文在对全国
部分地区油品电导率进行检测分析的基础上，试验研究了油品电导率对油品静电起
电特性以及电导率随时间的衰减关系，以期为成品油储运静电安全评价、静电防护
及安全管理提供参考依据。
1 油品静电风险分析
1.1 油品静电产生分析
油液与其接触介质界面处会形成“双电荷层”，油品相对介质界面运动时“双电荷
层”内正、负电荷分离导致油品带电[12-13]。因此，管输油品静电产生主要包括：
油品流动导致静电荷做定向流动形成冲流起电；悬浮微粒在油品中沉降导致油品沉
降起电；油品从喷嘴高速喷出而形成喷射起电；油品从管口喷出碰到壁/板时，液
滴破裂带电，形成电荷云等。
1.2 油品静电风险分析
油品静电积聚量是静电荷产生与消散达到动态平衡的结果，提高油品电荷消散速率
可抑制油品积聚静电。油品静电的消散受油品电导率影响，弛豫时间可表述为
=εrε0/σ
(1)
式中，εr为油品相对介电常数，ε0为真空介电常数，σ为油品电导率。
对于固定油品，当利用管径为d的管道向直径为D的储罐灌装低电导率油品时，
Britton等[13]研究结果表明罐内油品电位上升，最大油面电位Фmax可表达为
Фmax=5.15×109Ieff/D
(2)
I=βvxdy
(3)
eff=2ε/ σ
(4)
式中，I为管输油流稳态冲流电流；v为油品流速；eff为油品有效弛豫时间；
ε=εrε0，为油品介电常数；β，x和y为常数。对于固定油品灌装系统灌装油品时，
管道内油品流速越大、电导率越低，造成罐内油面电位越高。当油面电位足够高时，
罐内就可能发生放电能量超过0.25 mJ的火花放电或刷形放电。
提高油品电导率可提高静电的消散速率，有利于抑制油品静电积聚。在油品中添加
抗静电剂并提高电导率，就可以适当增大油品输运、灌装速率，有利于提高生产作
业效率。
2 油品电导率检测
2.1 炼厂油品电导率检测
《轻质油品安全静止电导率》(GB 6950—2001)中规定轻质油品安全静止电导率
应大于50 pS/m，而汽油、柴油及航空煤油未添加防静电剂前，其电导率一般不
超过10 pS/m。中国石化严格控制成品油电导率，要求出厂轻质油品安全静止电
导率必须达到国家标准规定。某炼厂成品油电导率测试如表1所示，检测时间均
为2016年。
表1 某炼厂汽油(V)/柴油(V)电导率汽油采样时间采样点电导率/(pS·m-1) 柴油采
样时间采样点电导率/(pS·m-1)05-07T-1242 05-10T-414905-09T-2177 05-
10T-526805-10T-3167 05-11T-68905-10T-1212 05-11T-726005-12T-296
05-13T-832005-13T-3208 05-14T-430305-14T-1132 05-18T-518505-15T-
2148 05-21T-628405-16T-3187 05-22T-426005-17T-1204 05-22T-728805-
18T-2186 05-24T-832405-20T-1104 05-24T-526705-21T-3161 05-25T-
626305-22T-217205-22T-125005-24T-3161
2.2 加油站油品电导率检测
油品电导率是影响加油站加油、卸油过程油品静电变化的主要因素之一。2015—
2016年中国石化安全工程研究院曾对全国部分地区加油站在售成品汽油电导率进
行了检测，测试数据见表2。根据表2数据可以看出，目前市售普通汽油电导率范
围在4～1 250 pS/m之间。不同地区加油站所售成品汽油电导率值有较大差别，
这是因为各地采购油品来源及储存时间不同，油品内抗静电含量、油品组分等存在
一定差别。多数加油站油品电导率满足标准要求，但仍然存在部分地区油品电导率
偏低的情形(<50 pS/m)。
表2 部分加油站油品电导率值统计 pS/m地区秋季冬季青岛100～260330～580
佛山450～750—广州—43～440杭州830～1 250440～980西安14～504～16
太原—62～183哈尔滨、郑州(乙醇汽油)>2 000
3 油品电导率衰减测试试验
3.1 防静电剂作用机理
目前应用较多的防静电剂主要成分为聚砜和聚胺[14-15]。聚砜型油品抗静电剂为
α-烯烃与二氧化硫聚合的产物，在使用过程中，可电离羧基负离子和聚砜正离子，
增加油品体系电导率。聚胺是环氧氯丙烷与伯胺合成的产物，聚胺与聚砜复配使用，
聚胺中氮原子与硫原子相互吸引，能够加强正、负电荷间相互作用，构成电荷泄漏
通道，促进电荷泄漏[16]。
随着油品储存时间的延长, 由于罐体吸附用及燃料中溶解氧对聚胺、聚砜分子缓慢
氧化作用，造成防静电剂中聚胺、聚砜分子逐渐损失，油品电导率降低。
3.2 试验方案
分别使用汽油及柴油开展试验，汽油及柴油皆采购自某炼油厂(未添加抗静电剂)，
电导率均为1 pS/m。防静电添加剂为淄博某公司开发的TK-1型油品防静电添加
剂。将添加不同剂量抗静电剂的油品，放入金属油槽内储存，使用EMECC1152
电导率测试仪测试油品的电导率。汽油试验中，配制电导率为950 pS/m试样一
份，倒入3个油槽中；配制电导率为477，273，160 pS/m试样各一份，每份试
样分别倒入2个油槽中，依次编号1～9。柴油试验中，配制电导率为1 521 ，1
020 pS/m试样各一份，每份试样分别倒入3个油槽中，依次编号1～6。
3.3 试验结果分析
使用EMECC1152电导率测试仪不定期测试油品的电导率10次，共200 d左右，
结果见图1，2。
图1 汽油添加防静电剂后的衰减特性曲线
图2 柴油添加防静电剂后的衰减特性曲线
从检测结果来看，添加防静电剂后，汽油、柴油的电导率值均随储存时间的增加而
逐渐较小，表现出电导率值随时间衰减的过程，其中：
(1)从200 d检测数据来看，电导率衰减近似成线性，且电导率越大，衰减越快。
汽油、柴油油品初始电导率大于250 pS/m时，油品电导率在半年后仍保持在50
pS/m以上。
(2)油品的电导率数值接近时，柴油的电导率衰减略快于汽油的电导率衰减。
4 油品电导率对油品静电起电试验
4.1 管输油流静电测试方法
假设带电均匀油品在无限长管道内流动，则油品体电荷密度ρ与管道截面半径为r
处的电位Vr关系满足[16]：
(5)
式中，r为管线断面内任一点到圆心的距离，m；r0为管线半径(内径)，m；ε为
油品介电常数，ε=ε0εr，F/m。当r=0时，管内中心电位V0与ρ满足关系：
基于检测油品管道中心电位研发油品电荷密度表(静电监测仪)测量管道中油品体积
电荷密度，以研究管输油品静电量变化[9,17-19]。
4.2 试验方案
设计试验系统研究油品电导率对管输油品静电起电特性的影响，见图3，包括100
L储油罐、过滤器、流量计、油品电荷密度表及提供油品循环动力的变频泵。通过
TK-1型油品防静电剂调节油品电导率，保持油品流量(流速)稳定，此时电荷密度
呈先波动再逐渐稳定。让油品循环测试系统运转10 min，利用油品电荷密度表和
电导率仪分别记录电荷密度的最大值及油品电导率。试验采取DN25不锈钢输油
管道，控制油品流速为3.0 m/s；测试条件为温度15～20 ℃，湿度35%～45%
RH。
图3 油品静电带电测试流程
4.3 试验结果分析
管输带电油品进入储罐，就可在储罐内油面中心位置诱发高油面电位，且油面电位
与油品电荷体密度正相关[20]。因此，为保证油品储运安全，需尽量降低管道内油
品带电量。图4是不同电导率下油品带电变化趋势图，从系统测试结果可看出：
本试验测试条件下油品电导率为50 pS/m左右时，汽油带电量约-30 μC/m3；当
油品电导率提高至250 pS/m时，油品静电起电量约-15 μC/m3，油品静电起电
量降低了50%。结果表明：随着油品电导率的升高，油品带电量减少，油品静电
风险进一步降低。
图4 电导率对油品静电的影响趋势
5 结论及建议
为保证油品灌装、销售作业安全，必须加强油品输运设施安全管理，保证设备设施
满足静电安全防护要求；严格控制灌装、加油速率，尽量避免仅依靠人工手动控制
油品流速抑制油品静电，同时需严格控制成品油安全静止电导率。
随着我国对环保重视程度的增强，国内成品油由国IV改为国V标准后，相应的油
品品质变好，杂质变少，油品电导率变小，为防止油品输运过程中的静电积聚，灌
装汽油、煤油、柴油安全静止电导率值应大于50 pS/m。对于需要远距离运输、
长周期储存的成品油，在其出厂时可适当提高油品电导率，如按照《液体石油产品
静电安全规程》(GB 13348—2009)在油品中加入微量油溶性防静电添加剂，使其
电导率达到250 pS/m以上，防止油品电导率衰减导致油品转运或销售时电导率
过低。
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