采用低壓液化氣鐵路罐車運輸拔頭油的可行性

高 勇，謝 冰，金耀輝

(中車西安車輛有限公司 罐車租賃公司，陜西 西安 710086)

采用低壓液化氣鐵路罐車運輸拔頭油的可行性

高 勇，謝 冰，金耀輝

(中車西安車輛有限公司 罐車租賃公司，陜西 西安 710086)

鐵路運輸拔頭油具備一定的市場前景，為拓展鐵路危險品運輸市場，研究采用GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車運輸拔頭油的可行性。在分析GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車技術條件和拔頭油理化性質的基礎上，從設計壓力、載重和容積及其他方面多角度論證采用 GYA70/GYA70S低壓液化氣鐵路罐車裝運拔頭油在技術上可行，據此提出采用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車裝運拔頭油的技術要求，為鐵路涉足拔頭油運輸市場提供參考。

理化性質；鐵路罐車；技術條件；運輸可行性；GYA70/GYA70S

石油煉廠生產時，進料需要經過預分餾，將初、常頂汽油中溫度約 80℃ 以前的餾分切出，切出的部分稱為“拔頭油”，又稱輕質石腦油、塔頂油等，其主要成分為 C5、C6 烴類混合物，占比 93%以上，常作為乙烯原料供應。目前國內無配套煉油的乙烯裝置均需外購，全部采用公路運輸，鐵路運輸拔頭油具備一定的市場前景。

1 概述

1.1 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車技術條件

GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車由中車西安車輛有限公司研制開發，可裝運拔頭油、C5 烴類、正丁烷、異丁烷、丁烯、異丁烯、丁二烯及物化性質與其相近的液化氣介質，其中 GYA70S帶押運間，GYA70不帶押運間，裝卸方式為上裝上卸。

GYA70/GYA70S型低壓液化氣體鐵路罐車采用無中梁結構，由罐體、加排、側梯及工作臺、牽枕裝置、制動裝置、吊托裝置、鉤緩裝置、轉向架等組成[1]。罐車罐體由封頭、圓柱形筒體、安全閥座、加強圈等組焊而成，罐體頂部裝有 2 個安全閥。罐體內徑為 3 004 mm，罐體材質為碳鋼，封頭和筒體材質為 16MnDR 鋼板。加排裝置與液化石油氣罐車相同，主要包括液相緊急切斷閥、氣相緊急切斷閥、磁力浮球液位計、最高液位檢查閥、最低液位檢查閥、壓力表等部分[2]。GYA70型、GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的主要技術參數如表 1 所示，從表中可以看出，其技術規格符合《標準軌距鐵路機車車輛限界》

(GВ146.1—83) 要求。

表1 GYA70型、GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的主要技術參數

1.2 拔頭油理化性質

拔頭油是多組分混合物，主要成分為 C3～C6 烴類，其中 C5～C6 含量為 93.34% (正戊烷 29.8%、異戊烷 17.7%、己戊烷 4.2%、正己烷 12.7%、異己烷 20.88%、環己烷 0.65%、環戊烷 7.37%、烯烴0.04%)，C3～C4 含量為 4.49% (正丁烷 2.85%、異丁烷 0.92%、正丁烯+異丁烯 0.37%、反丁烯 0.23%、順丁烯 0.12%)，其余為 C6 以上烴類，含量為 2.17% (芳烴)。該介質在常溫常壓下為無色液體，不溶于水，不屬于腐蝕品，與酸、堿不反應，低毒，有刺激和麻醉作用，易燃易爆。熔點為 －129℃，沸點為 36.07℃，閃點 (閉杯) 為－40℃，在鐵路罐車的工作溫度(－40℃～+50℃) 下密度為 0.667 9～0.584 8 t/m3。由中國石油烏魯木齊石化公司實測的拔頭油在不同溫度時的飽和蒸汽壓如表 2 所示。

根據表 2 數據可知，雖然拔頭油在常溫常壓下為液體，但在 49.6℃ 時飽和蒸汽壓達到 300 kРa，由此可知拔頭油在 50℃ 時的蒸汽壓必定超過 300 kРa，按照《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》中對危險貨物的分類，應劃歸第 2 類危險貨物即氣體，按照氣體的安全條件進行運輸[3-4]。

表2 拔頭油在不同溫度時的飽和蒸汽壓

2 采用GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車裝運拔頭油的技術可行性

2.1 設計壓力

在運輸過程中，罐車可能經歷以下 2 種工況，罐體頂部可能達到的最高壓力分別計算如下。

（1）罐車正常運輸工況：罐車在正常運輸工作狀態下，罐體實際出現最高壓力為介質 50℃ 時的飽和蒸汽壓，根據中國石油烏魯木齊石化公司提供的數據，運用插值法可以推算出拔頭油在 50℃ 時蒸汽壓為 0.304 MРa，考慮車輛運行過程中由于慣性力的影響對罐體產生的液體沖擊壓力為 0.22 MРa，兩者之和為 0.524 MРa。

（2）罐車裝卸工況：按照中國石油烏魯木齊石化公司提供的裝卸壓力，最高裝卸壓力為 0.4 MРa。

由此可知，2 種工況的工作壓力均小于 GYA70/ GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的設計壓力 0.79 MРa，因而壓力滿足使用要求。

2.2 載重和容積

當工作溫度達到 50℃ 時拔頭油為氣體，應根據《移動式壓力容器安全技術檢查規程》(TSGR0005—2011) 和《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》的相關規定確定最大允許充裝量[5]。充裝量的計算公式如下。

式中：W 為允許充裝量，t；V 為標記容積，m3；ρ為 50℃ 時拔頭油的密度，t/m3；Ф 為質量充裝系數，Ф = (1－5%)·ρ = (1－5%)×0.584 8 = 0.556 t/m3。

由于 GYA70/GYA70S型低壓液化氣體鐵路罐車的標記容積為 103.6 m3，按照 0.556 t/m3的充裝系數計算，車輛最大載重為 57.6 t，小于車輛設計載重 58 t。

因此，車輛載重滿足裝運要求。

考慮到拔頭油在大部分的工作溫度下為液體狀態，因而需要根據工作溫度范圍內的最大密度和最小密度確定其最大體積和最小體積。經計算，在載重57.6 t 時，拔頭油的最大和最小體積分別為 98.5 m3和86.2 m3，充裝上限為罐體標記容積的 95%，充裝下限為罐體標記容積的 83.2%，滿足《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》的相關要求。因此，車輛容積滿足裝運要求。

2.3 其他

（1）介質與罐體材質相容性。拔頭油不屬于腐蝕品，對碳鋼無腐蝕，與 16MnDR 相容，因而可以采用以 16MnDR 低合金鋼為罐體材質的低壓液化氣鐵路罐車裝運。

（2）車輛加排裝卸結構。拔頭油介質易燃易爆，車輛安全使用需要控制罐內含氧量，因而罐車需要采用密閉裝卸裝置。低壓液化氣鐵路罐車加排裝置與液化氣鐵路罐車相同，在罐體頂部設有密閉裝卸裝置，上裝上卸，可以滿足拔頭油的使用要求。

（3）罐車重心高度。經計算，當罐車達到最大充裝量即車輛最大載重為 57. 6 t 時，罐體內留有5%的氣相空間，此時車輛重心高度分別為2 153 mm (GYA70) 和 2 152 mm (GYA70S)；當罐體內留有 17% 的氣相空間時，車輛重心高度分別為 2 063 mm (GYA70)和 2 061 mm (GYA70S)，均滿足《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》關于重車重心高不超過 2200 mm 的要求。

2.4 采用GYA70/GYA70S低壓液化氣鐵路罐車裝運拔頭油的技術要求

綜上所述，采用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣罐車裝運拔頭油從車輛技術性能上可行，具體的技術要求如下。

（1）介質成分要求。由于拔頭油是混合物，沒有國家和行業的相關標準，因而需要限定低壓液化氣鐵路罐車的裝卸壓力。GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的設計壓力為 0.79 MРa，根據拔頭油在 50℃時的飽和蒸汽壓 (即介質壓力)，為滿足介質壓力與裝卸壓力之和不大于設計壓力的要求，拔頭油的裝卸壓力應不大于 0.4 MРa。

（2）裝卸壓力要求。由于各用戶使用的裝卸設施不同，罐車裝卸的方法也不相同。按照正常裝卸作業的工作原理，規定正常裝卸壓力應不大于 0.4 MРa[6]。

（3）最大裝載量要求。按照《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》和車輛設計的最大載重要求，介質的充裝上限載重不得超過 58 t，應按照 0.556 t/m3的充裝系數確定裝載量，并且容積應不大于 98.5 m3，介質的充裝下限為容積不小于 86.2 m3。

（4）其他要求。使用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車應符合《鐵路危險貨物運輸管理暫行規定》《移動式壓力容器安全技術監察規程》和GYA70/GYA70S型低壓液化氣罐車使用維護說明書的相關要求。

3 結束語

2015 年，我國乙烯總產能達到 2 700 萬 t，部分產能在 100 萬 t 以下的乙烯生產基地需要外購拔頭油作為乙烯原料，特別是一些地處內陸的生產基地，如蘭州石化、洛陽石化和吉林石化等，年需求量在 200 萬 t以上，市場前景及運輸需求均較為可觀。目前拔頭油主要采用公路槽車運輸，運價約為 0.43 元/(t · km)，而鐵路運價約為 0.26 元/(t · km) (參考液化石油氣的鐵路運價)，有近 40% 的價格優勢；同時，鐵路基本上為全天候運輸，不受天氣變化的影響，事故率也遠低于公路運輸。因此，鐵路作為一種綠色運輸方式，完全可以在拔頭油運輸中占有一席之地。通過分析可知，采用 GYA70/GYA70S型鐵路罐車運輸拔頭油在技術上完全可行。由于拔頭油為多介質混合物，尚未在《鐵路危險貨物品名表》中列明，應針對拔頭油的理化性質做相應的安全評估[7-8]，通過試運確定鐵路運輸條件，最終實現拔頭油作為鐵路危險貨物新品名的正式運輸。

[1] 中華人民共和國國家標準局.鐵道貨車通用技術條件：GВ/T 5600—2006[S].北京：中國標準出版社，2006：10-12.

[2] 中華人民共和國國家技術監督局.液化氣體鐵道罐車：GВ/T 10478—2006[S].北京：中國標準出版社，2006：3-4.

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵路危險貨物品名表[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[4] 中國鐵路總公司.鐵路危險貨物運輸管理暫行規定：鐵總運 [2014] 57[A].北京：中國鐵道出版社，2014.

[5] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.移動式壓力容器安全技術監察規程：TSG R0005—2011[S].北京：中國標準出版社，2011：13-16，49-50.

[6] 中華人民共和國鐵道部.貨車安全技術的一般規定：TВ 1560—2002[S].北京：中國鐵道出版社，2002：2.

[7] 邵玉華.鐵路運輸風險控制策略的研究[J].鐵道運輸與經濟，2015，37(6)：39-43.SHAО Yu-hua.Study on Risk Рrevention Strategies of Railway Transportation[J].Railway Transportand Еconomy，2015，37(6)：39-43.

[8] 楊聞彪.G60K型鐵路罐車運輸二甲基甲酰胺的探討[J].鐵道貨運，2013，31(8)：50-53.YANG Wen-biao.Discussion on Dimethylformamide Transportation by G60KRailway Tank Car[J].Railway Freight Transport，2013，31(8)：50-53.

（責任編輯 馮姍姍）

進口汽車專列開進鄭州鐵路口岸

2016年1月17日，經過18d的長途運輸，一列裝載80臺進口歐洲整車汽車的中歐返程班列(鄭州—漢堡)抵達鄭州鐵路口岸。據悉，此趟返程班列是中歐班列開行以來裝載進口汽車貨值最大、數量最多的一趟返程班列。

近年來，鄭州市大力推進口岸經濟發展，形成了我國內陸地區數量最多、功能最全的口岸集群。其中，鄭州汽車整車進口口岸作為全國22個汽車口岸之一，是國家特批的依托鄭州鐵路口岸允許進口國外整車的指定口岸。

鄭州鐵路口岸于2014年7月1日獲批設立，當年9月26日正式通過國家四部委驗收，11月18日完成首批進口業務，創造了我國汽車口岸從批準設立到驗收再到營運的最快速度。進口整車到達鄭州鐵路口岸后，將由海關、檢驗檢疫等部門完成通關、檢驗環節，隨后在國內上市流通。截至目前，中歐返程班列(鄭州—漢堡)已經裝運進口汽車近700輛。

（摘自《人民鐵道》報）

Study on the Feasibility of Adapting Low Pressure Liquefied Gases Railway Tank Car to Transport Topped Oil

Gao Yong, Xie Bing, Jin Yao-hui
(Vehicle Car Rental Company, China Vehicle Xi’an Vehicle Co., Ltd. Xi’an 710086, Shaanxi China)

The railway transportation of topped oil has certain market prospects. In order to expand the railway transportation market of dangerous goods, this paper studies the feasibility of adopting GYA70/GYA70Stype low pressure liquefied gases railway tank car to transport topped oil. Оn the basis of analyzing topped oil’s physical and chemical properties as well as railway tank car’s technical specification, this paper demonstrates that it is technically feasible to adopt GYA70/GYA70Stype low pressure liquefied gases railway tank car to transport topped oil from all angles of design pressure, load capacity and volume, and other aspects. In view of the above, it puts forward the technical requirements of adopting low pressure liquefied gases railway tank car in transporting topped oil in order to provide

for railway to get involved in the topped oil transportation market.

Рhysical and Chemical properties; Railway Tank Car; Technical Condition; Feasibility of Transportation; GYA70/GYA70S

1004-2024(2016)11-0055-04

U294.8+3

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.11.13

2016-10-13

2016-10-31

高勇(1968—)，男，河北阜城人，大學本科。謝冰(1972—)，吉林吉林人，大學本科。金耀輝(1972—)，遼寧大連人，碩士。

中國鐵路總公司科技研究開發計劃課題(2013J002-В)