戊烷類承壓液體危險(xiǎn)貨物汽車罐車設(shè)計(jì)

陳新勇

（荊門宏圖特種飛行器制造有限公司 荊門 448124）

儲(chǔ)運(yùn)純戊烷液體的汽車罐車通常按照常壓容器設(shè)計(jì),并符合GB 18564.1—2019《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車輛 第1部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》[1]（以下簡(jiǎn)稱GB 18564.1）的規(guī)定。但目前戊烷類液體介質(zhì)的儲(chǔ)運(yùn)工況中,其氣相空間普遍含有C3、C4或氮?dú)獾冉M分,且其氣相空間壓力普遍不小于0.1 MPa（未注明處,均為表壓）,運(yùn)輸此戊烷類承壓液體的汽車罐車不能按常壓容器設(shè)計(jì),如果按常壓容器設(shè)計(jì)存在安全隱患,也不能滿足相關(guān)部門的使用管理要求。此戊烷類承壓液體汽車罐車的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收應(yīng)按照移動(dòng)式壓力容器進(jìn)行,并接受TSG R0005—2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[2]的監(jiān)察。本文通過(guò)對(duì)2種常見(jiàn)的戊烷類承壓液體（戊烷發(fā)泡劑和戊烷（碳五））實(shí)際儲(chǔ)運(yùn)工況的分析,探討了戊烷類承壓液體危險(xiǎn)貨物汽車罐車的設(shè)計(jì)和管理要求。

1 戊烷類承壓液體工況說(shuō)明

1.1 某公司戊烷發(fā)泡劑儲(chǔ)運(yùn)工況

● 1.1.1 儲(chǔ)存條件

球罐的氣相補(bǔ)氮調(diào)節(jié)閥設(shè)定壓力值為0.06 MPa,極少補(bǔ)氮。球罐的氣相放空調(diào)節(jié)閥設(shè)定壓力值為0.23 MPa,實(shí)際壓力值為0.07～0.24 MPa,間歇式放空（溫升、收料時(shí)）。其戊烷發(fā)泡劑均存儲(chǔ)于球形壓力儲(chǔ)罐內(nèi),儲(chǔ)存條件氧含量控制在小于0.5%（工藝指標(biāo)）。球罐氣相采樣分析氣體組成中氮?dú)獾暮糠謩e為72.857%（優(yōu)等品）、75.720%（一等品）,見(jiàn)表1。

表1 球罐氣相采樣分析氣體組成中氮?dú)獾暮?%

●1.1.2 降壓測(cè)試情況

1)運(yùn)輸條件。實(shí)際充裝時(shí)來(lái)車氣相壓力范圍為0.05～0.25 MPa,實(shí)際充裝中的壓力接近球罐壓力（氣相平衡）,充裝后的槽車氣相壓力為0.15～0.28 MPa。

2）2021-06-03T13:10開(kāi)始逐步調(diào)低戊烷球罐氣相放空調(diào)節(jié)閥設(shè)定值,放空閥開(kāi)度100%持續(xù)12 h,罐壓由0.207 MPa放到0.083 MPa,之后放空閥開(kāi)度一直維持在50%以上,持續(xù)性放空（且測(cè)試期間均為雨天,若是晴天放空閥的開(kāi)度會(huì)更大）,氣相放空閥開(kāi)啟度及放空壓力曲線見(jiàn)圖1。

圖1 戊烷球罐氣相放空閥開(kāi)啟度及放空壓力曲線圖

3）球罐放壓測(cè)試期間,球罐氣相壓力維持在0.085 MPa的前提下,罐車充裝壓力仍高于0.1 MPa,跟蹤記錄見(jiàn)表2。

4）測(cè)試了部分罐車裝車結(jié)束后壓力放空至0.05 MPa后,行駛至卸貨點(diǎn)時(shí)罐內(nèi)壓力情況。戊烷發(fā)泡劑（一等品）裝車結(jié)束后壓力由0.15～0.2 MPa 經(jīng)過(guò)低瓦放空至0.05 MPa （過(guò)程約需要10～25 min）出廠,車輛行駛至卸貨點(diǎn)跟蹤司機(jī)反饋壓力均有回漲情況,具體跟蹤數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表3。

表3 車輛行駛至卸貨點(diǎn)時(shí)罐內(nèi)壓力（裝車結(jié)束后壓力放空至0.05 MPa）

5）測(cè)試了部分罐車裝車結(jié)束后壓力放空至0 MPa后,行駛至卸貨點(diǎn)時(shí)罐內(nèi)壓力情況。戊烷發(fā)泡劑（一等品）裝車結(jié)束后壓力由0.15～0.2 MPa經(jīng)過(guò)低瓦放空至表壓接近為0 MPa（過(guò)程需要40 min以上）出廠,車輛行駛至卸貨點(diǎn)跟蹤司機(jī)反饋壓力均有回漲情況,具體跟蹤數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表4。

表4 車輛行駛至卸貨點(diǎn)時(shí)罐內(nèi)壓力（裝車結(jié)束后壓力放空至0 MPa）

以上說(shuō)明戊烷發(fā)泡劑的儲(chǔ)存和充裝過(guò)程常規(guī)操作壓力均可能大于0.1 MPa。

1.2 某天然氣處理廠戊烷（碳五）工況

該天然氣處理廠主要功能是對(duì)氣田的海管來(lái)氣進(jìn)行深度處理,通過(guò)節(jié)流、膨脹降溫等措施將海管來(lái)氣中輕組分（甲烷、乙烷）和重組分（C3及以上組分）分離開(kāi),輕組分加壓后作為天然氣外輸給下游客戶,重組分進(jìn)入分餾單元,利用混合物中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行物理分離,分離后的丙烷、丁烷、戊烷（碳五）和輕烴,分別進(jìn)入相應(yīng)的儲(chǔ)罐儲(chǔ)存,然后通過(guò)裝車泵裝車外運(yùn)。對(duì)其中的戊烷（碳五）產(chǎn)品取樣,采用雷德法,測(cè)得50 ℃下戊烷（碳五）的飽和蒸氣壓為0.258 MPa（絕壓）。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)的戊烷（碳五）取樣,測(cè)得37.8 ℃下戊烷（碳五）的飽和蒸氣壓為0.211 MPa（絕壓）。充裝過(guò)程中的工作壓力在0.3～0.5 MPa。由于分餾過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,產(chǎn)品的純度受溫度（包括環(huán)境溫度）、壓力、液位、回流量等因素影響,一般情況下,戊烷（碳五）產(chǎn)品中會(huì)含有少量C4組分（0.3%～3%）,因此戊烷（碳五）產(chǎn)品的飽和蒸氣壓要比同等溫度下的純戊烷的飽和蒸汽壓大。因此,其生產(chǎn)的戊烷（碳五）產(chǎn)品在50 ℃下的飽和蒸氣壓大于0.2 MPa,見(jiàn)表5。

表5 戊烷（碳五）產(chǎn)品組分表v/v%

2 罐車設(shè)計(jì)說(shuō)明

由以上2種戊烷類液體實(shí)際工況可知,雖然GB 18564.1附錄A常見(jiàn)液體危險(xiǎn)貨物介質(zhì)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)表A.1中有戊烷（GB 12268—2012 《危險(xiǎn)貨物品名表》中編號(hào)為1265[3]）,但GB 18564.1的適用范圍為正常運(yùn)輸過(guò)程中的工作壓力小于0.1 MPa（表壓）的罐體,上述天然氣處理廠的戊烷（碳五）和戊烷發(fā)泡劑的儲(chǔ)存和充裝過(guò)程的常規(guī)操作壓力均會(huì)超過(guò)0.1 MPa（表壓）,因此正常運(yùn)輸過(guò)程中的工作壓力大于等于0.1 MPa（表壓）的戊烷類承壓液體汽車罐車的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收不能按GB 18564.1,戊烷發(fā)泡劑存儲(chǔ)于球形壓力儲(chǔ)罐內(nèi),儲(chǔ)存條件氧含量控制在小于0.5%（工藝指標(biāo)）。GB/T 22053—2020《戊烷發(fā)泡劑》[4]第6.4項(xiàng)明確要求戊烷發(fā)泡劑運(yùn)輸應(yīng)使用移動(dòng)式壓力容器。由于戊烷類承壓液體也不屬于液化氣體,也不能按GB/T 19905—2017《液化氣體汽車罐車》[5]設(shè)計(jì),因此,目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有適用于此類介質(zhì)罐車設(shè)計(jì)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

戊烷類承壓液體汽車罐車應(yīng)當(dāng)納入TSG R0005—2011監(jiān)管,設(shè)計(jì)單位按戊烷類承壓液體進(jìn)行移動(dòng)式壓力容器新介質(zhì)設(shè)計(jì)評(píng)審（設(shè)計(jì)確認(rèn)）、編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),罐車的主要設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收應(yīng)滿足移動(dòng)式壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求。