戊烷類承壓液體危險貨物汽車罐車設計

陳新勇

（荊門宏圖特種飛行器制造有限公司 荊門 448124）

儲運純戊烷液體的汽車罐車通常按照常壓容器設計,并符合GB 18564.1—2019《道路運輸液體危險貨物罐式車輛 第1部分：金屬常壓罐體技術要求》[1]（以下簡稱GB 18564.1）的規(guī)定。但目前戊烷類液體介質的儲運工況中,其氣相空間普遍含有C3、C4或氮氣等組分,且其氣相空間壓力普遍不小于0.1 MPa（未注明處,均為表壓）,運輸此戊烷類承壓液體的汽車罐車不能按常壓容器設計,如果按常壓容器設計存在安全隱患,也不能滿足相關部門的使用管理要求。此戊烷類承壓液體汽車罐車的設計、制造、檢驗和驗收應按照移動式壓力容器進行,并接受TSG R0005—2011《移動式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[2]的監(jiān)察。本文通過對2種常見的戊烷類承壓液體（戊烷發(fā)泡劑和戊烷（碳五））實際儲運工況的分析,探討了戊烷類承壓液體危險貨物汽車罐車的設計和管理要求。

1 戊烷類承壓液體工況說明

1.1 某公司戊烷發(fā)泡劑儲運工況

● 1.1.1 儲存條件

球罐的氣相補氮調節(jié)閥設定壓力值為0.06 MPa,極少補氮。球罐的氣相放空調節(jié)閥設定壓力值為0.23 MPa,實際壓力值為0.07～0.24 MPa,間歇式放空（溫升、收料時）。其戊烷發(fā)泡劑均存儲于球形壓力儲罐內,儲存條件氧含量控制在小于0.5%（工藝指標）。球罐氣相采樣分析氣體組成中氮氣的含量分別為72.857%（優(yōu)等品）、75.720%（一等品）,見表1。

表1 球罐氣相采樣分析氣體組成中氮氣的含量 %

●1.1.2 降壓測試情況

1)運輸條件。實際充裝時來車氣相壓力范圍為0.05～0.25 MPa,實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開始逐步調低戊烷球罐氣相放空調節(jié)閥設定值,放空閥開度100%持續(xù)12 h,罐壓由0.207 MPa放到0.083 MPa,之后放空閥開度一直維持在50%以上,持續(xù)性放空（且測試期間均為雨天,若是晴天放空閥的開度會更大）,氣相放空閥開啟度及放空壓力曲線見圖1。

圖1 戊烷球罐氣相放空閥開啟度及放空壓力曲線圖

3）球罐放壓測試期間,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,跟蹤記錄見表2。

4）測試了部分罐車裝車結束后壓力放空至0.05 MPa后,行駛至卸貨點時罐內壓力情況。戊烷發(fā)泡劑（一等品）裝車結束后壓力由0.15～0.2 MPa 經(jīng)過低瓦放空至0.05 MPa （過程約需要10～25 min）出廠,車輛行駛至卸貨點跟蹤司機反饋壓力均有回漲情況,具體跟蹤數(shù)據(jù)記錄見表3。

表3 車輛行駛至卸貨點時罐內壓力（裝車結束后壓力放空至0.05 MPa）

5）測試了部分罐車裝車結束后壓力放空至0 MPa后,行駛至卸貨點時罐內壓力情況。戊烷發(fā)泡劑（一等品）裝車結束后壓力由0.15～0.2 MPa經(jīng)過低瓦放空至表壓接近為0 MPa（過程需要40 min以上）出廠,車輛行駛至卸貨點跟蹤司機反饋壓力均有回漲情況,具體跟蹤數(shù)據(jù)記錄見表4。

表4 車輛行駛至卸貨點時罐內壓力（裝車結束后壓力放空至0 MPa）

以上說明戊烷發(fā)泡劑的儲存和充裝過程常規(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氣田的海管來氣進行深度處理,通過節(jié)流、膨脹降溫等措施將海管來氣中輕組分（甲烷、乙烷）和重組分（C3及以上組分）分離開,輕組分加壓后作為天然氣外輸給下游客戶,重組分進入分餾單元,利用混合物中各組分的沸點不同進行物理分離,分離后的丙烷、丁烷、戊烷（碳五）和輕烴,分別進入相應的儲罐儲存,然后通過裝車泵裝車外運。對其中的戊烷（碳五）產(chǎn)品取樣,采用雷德法,測得50 ℃下戊烷（碳五）的飽和蒸氣壓為0.258 MPa（絕壓）。第三方檢測機構對生產(chǎn)的戊烷（碳五）取樣,測得37.8 ℃下戊烷（碳五）的飽和蒸氣壓為0.211 MPa（絕壓）。充裝過程中的工作壓力在0.3～0.5 MPa。由于分餾過程是一個動態(tài)的過程,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,見表5。

表5 戊烷（碳五）產(chǎn)品組分表v/v%

2 罐車設計說明

由以上2種戊烷類液體實際工況可知,雖然GB 18564.1附錄A常見液體危險貨物介質及主要設計參數(shù)表A.1中有戊烷（GB 12268—2012 《危險貨物品名表》中編號為1265[3]）,但GB 18564.1的適用范圍為正常運輸過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)泡劑的儲存和充裝過程的常規(guī)操作壓力均會超過0.1 MPa（表壓）,因此正常運輸過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計、制造、檢驗及驗收不能按GB 18564.1,戊烷發(fā)泡劑存儲于球形壓力儲罐內,儲存條件氧含量控制在小于0.5%（工藝指標）。GB/T 22053—2020《戊烷發(fā)泡劑》[4]第6.4項明確要求戊烷發(fā)泡劑運輸應使用移動式壓力容器。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]設計,因此,目前國內沒有適用于此類介質罐車設計的國家或行業(yè)標準。

3 結論

戊烷類承壓液體汽車罐車應當納入TSG R0005—2011監(jiān)管,設計單位按戊烷類承壓液體進行移動式壓力容器新介質設計評審（設計確認）、編制企業(yè)標準,罐車的主要設計參數(shù)、設計結構、制造、試驗和驗收應滿足移動式壓力容器相關標準和法規(guī)的要求。