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API MPMS 19.3B 1997 (2002) 石油计量标准手册 第19.3B部分：固定顶罐和内浮顶罐蒸发损失测量与计算方法
深入解读固定顶罐与内浮顶罐蒸发损失的测量原理、计算模型及工程实施要点
标准概况与适用范围
API MPMS 19.3B (1997, Reaffirmed 2002) 是美国石油学会（API）《石油计量标准手册》（Manual of Petroleum Measurement Standards）第19章“蒸发损失测量”中的一个重要部分。全称为“Evaporation Loss from Fixed-Roof Tanks and Internal Floating-Roof Tanks: Methods of Measurement and Calculation”（固定顶罐和内浮顶罐蒸发损失：测量与计算方法）。该标准为石油和石化行业中上述两类储罐的蒸发损失提供了系统、统一的测量与计算框架。
截至2026年，该标准虽经技术迭代，但其核心方法和原理仍被全球众多机构、工程公司和监管机构作为基准采用，尤其在VOC排放估算、储罐损耗核算和计量交接领域具有重要参考价值。
适用范围：本标准适用于以下类型的卧式或立式储罐：
- 固定顶罐（包括锥顶、拱顶、伞顶等），罐顶装有压力/真空阀（P/V阀）或直接通气孔。
- 内浮顶罐（Internal Floating Roof Tank），即带有内浮盘和外层固定顶的储罐。
储存介质通常为原油、中间馏分油、汽油等挥发性液体。标准不仅适用于计量交接中的损耗核算，也适用于环境排放估算和储罐操作优化。需要注意的是，外浮顶罐的蒸发损失测量详见API MPMS 19.2，不在此部分讨论。
关键技术要点： API MPMS 19.3B 强调蒸发损失由两部分构成——呼吸损失（静置时的温度及气压变化引起的蒸汽排放）和工作损失（收发油操作导致的蒸汽排放）。区分这两种机制是准确计算的前提。
主要技术内容与要求
2.1 蒸发损失的基本原理与分类
标准将蒸发损失分为：
- 呼吸损失（Breathing Loss）：因昼夜温度变化或大气压力波动导致的罐内蒸汽膨胀与收缩，通过P/V阀排出的蒸汽量。
- 工作损失（Working Loss）：在进油或出油过程中，罐内气体空间体积变化所排出的蒸汽量。
- 浮盘密封损失（仅用于内浮顶罐）：通过浮盘密封、缝隙、浮盘附件等逸散的蒸汽。
2.2 测量方法
标准提供了两种主要途径：
- 直接测量法：利用流量计、气相色谱仪等设备在P/V阀出口处直接测量排放的气体体积和烃类浓度，进而计算损失质量。
- 间接计算法：基于储罐的结构参数、操作参数和液体性质，采用经验或半经验公式进行计算。公式需纳入温度、蒸汽压、气体空间体积、周转量等因素。
2.3 关键计算参数与公式
以下表格归纳了固定顶罐蒸发损失计算的主要输入变量及说明：
| 参数符号 | 名称 | 说明/单位 | 备注 |
|---|---|---|---|
| V_{vap} | 气体空间体积 | m³ | 随液位变化，取平均 |
| T_{avg} | 平均日环境温度 | ℃ | 日高温与低温的均值 |
| P_{sat} | 存储温度下的饱和蒸气压 | kPa | 需根据液体组分计算 |
| N | 周转次数 | 次/年 | 年进油总量/罐容 |
| K | 产品系数 | — | 根据油品种类选取 |
| S | 密封系数（内浮顶） | — | 与密封类型有关 |
固定顶罐呼吸损失的基本计算式为：
L_B = V_{vap} × M_{vapor} × K_E × (P_{sat} / (P_{atm} - P_{sat}))
其中 K_E 为温度及压力变化积累因子，M_vapor 为蒸汽摩尔质量。工作损失公式则进一步引入周转因子。标准提供了详尽的系数表和计算示例。
重要注意事项： 计算时，须使用储罐所在地区的真实气象数据（温度、气压、风速等），而非年度平均值。特别地，当储罐配有压力真空阀时，呼吸损失需考虑阀的设定压力和开启频率，否则可能导致估算偏差高达200%。
实施与应用要点
3.1 数据收集与现场测量
为准确应用API MPMS 19.3B，实施者需收集：
- 储罐几何尺寸：直径、高度、罐顶坡度、浮盘密封类型（如适用）。
- 液体性质：真实蒸气压（RVP）、密度、分子量。
- 操作数据：年周转量、平均液位、进油温度。
- 环境数据：日最高/最低温度、太阳辐射强度、大气压力变化。
3.2 测量设备要求
若采用直接测量法，推荐使用：防爆型热式质量流量计或涡轮流量计配合烃类分析仪；温度传感器精度不低于±0.5℃；压力传感器精度不低于±0.1 kPa。所有仪表均需定期校准并符合相关的安全防爆要求（如ATEX、NEC Class I, Div 1）。
安全关键要求： 当在罐顶进行直接测量时，必须执行严格的动火管控与气体监测。测量设备应选用本质安全型，且所有电气连接符合区域防爆等级。不允许在储罐运行期间进行可能产生火花的拆装作业。
3.3 常见误区与应对
- 忽略温度梯度：罐内蒸汽空间存在垂直温差，使用顶部温度会高估损失。标准建议使用平均液体温度作为估算依据。
- 混淆饱和蒸气压与实际蒸汽浓度：大型固定顶罐内蒸汽往往未达到完全饱和，直接使用饱和蒸气压计算可能导致损失偏高。
- 不定时更新系数：产品类别改变、密封老化后，系数应重新选取。
标准实施的益处： 遵循API MPMS 19.3B可以显著提高蒸发损失估算的一致性，帮助企业满足环保法规（如EPA 40 CFR Part 60 Subpart Kb）的泄漏检测与报告要求，同时优化储罐操作、减少产品损耗，实现经济与环境双重收益。
与其他标准的关系
API MPMS 系列：19.3B 经常与以下标准配合使用：
- API MPMS Chapter 7（温度测量）：提供液体和蒸气温度的测定方法。
- API MPMS Chapter 8（取样）：规定液体和气体样品的采集程序。
- API MPMS Chapter 12（计算）：涉及油量计算的通用规则，包括体积校正。
- API MPMS Chapter 19.2：外浮顶罐蒸发损失测量，与19.3B共同覆盖所有开放/部分封闭罐型。
环境与安全标准：美国EPA排放估算法（如AP-42 Section 7.1）大量引用了API MPMS 19.3B的公式和系数；国际海事组织（IMO）关于VOC排放控制的要求也与之衔接。ISO 19760等关于储罐密封的标准可提供补充指导。
常见问题（FAQ）
问： API MPMS 19.3B 与 EPA AP-42 储罐排放计算公式有何区别？
答： 两者在固定顶罐和内浮顶罐的损失计算原则上高度一致。API MPMS 19.3B更侧重于计量和操作层面的指导，提供详细的测量方法及不确定度分析；而AP-42更偏向排放因子法，适于快速估算。实际应用中常以API MPMS 19.3B进行精确核算，以AP-42进行默认上报。
答： 两者在固定顶罐和内浮顶罐的损失计算原则上高度一致。API MPMS 19.3B更侧重于计量和操作层面的指导，提供详细的测量方法及不确定度分析；而AP-42更偏向排放因子法，适于快速估算。实际应用中常以API MPMS 19.3B进行精确核算，以AP-42进行默认上报。
问： 该标准是否适用于化学品罐区（如甲醇、苯）？
答： 标准最初的适用对象为石油及其液体产品，但计算方法经过适当调整后（如使用纯化学品的蒸气压、分子量数据）可推广至挥发性化学品。建议同时参考API MPMS Chapter 19其他部分及化学品行业标准。
答： 标准最初的适用对象为石油及其液体产品，但计算方法经过适当调整后（如使用纯化学品的蒸气压、分子量数据）可推广至挥发性化学品。建议同时参考API MPMS Chapter 19其他部分及化学品行业标准。
问： 内浮顶罐的蒸发损失主要有哪些来源？标准如何处理？
答： 来源包括：浮盘密封泄漏、浮盘开孔（人孔、量油孔等）、挂壁油蒸发、以及通过固定顶排空的蒸汽。API MPMS 19.3B将这些损失细分为密封损失、附件损失和呼吸损失，并提供基于密封类型（金属鞋、一次/二次密封）的系数计算方法。
答： 来源包括：浮盘密封泄漏、浮盘开孔（人孔、量油孔等）、挂壁油蒸发、以及通过固定顶排空的蒸汽。API MPMS 19.3B将这些损失细分为密封损失、附件损失和呼吸损失，并提供基于密封类型（金属鞋、一次/二次密封）的系数计算方法。
问： 标准中提到的“直接测量法”在实际工程中可行吗？
答： 可行，但投资高、施工复杂。通常适用于重点监控的大型储罐或边界排放核算。测量期间需保证储罐处于正常运行状态，且测量系统需具备良好的防爆、防腐蚀及数据采集能力。直接测量结果可用于验证及修正理论计算系数。
答： 可行，但投资高、施工复杂。通常适用于重点监控的大型储罐或边界排放核算。测量期间需保证储罐处于正常运行状态，且测量系统需具备良好的防爆、防腐蚀及数据采集能力。直接测量结果可用于验证及修正理论计算系数。
