戊烷类承压液体危险货物汽车罐车设计

陈新勇

（荆门宏图特种飞行器制造有限公司 荆门 448124）

储运纯戊烷液体的汽车罐车通常按照常压容器设计,并符合GB 18564.1—2019《道路运输液体危险货物罐式车辆 第1部分：金属常压罐体技术要求》[1]（以下简称GB 18564.1）的规定。但目前戊烷类液体介质的储运工况中,其气相空间普遍含有C3、C4或氮气等组分,且其气相空间压力普遍不小于0.1 MPa（未注明处,均为表压）,运输此戊烷类承压液体的汽车罐车不能按常压容器设计,如果按常压容器设计存在安全隐患,也不能满足相关部门的使用管理要求。此戊烷类承压液体汽车罐车的设计、制造、检验和验收应按照移动式压力容器进行,并接受TSG R0005—2011《移动式压力容器安全技术监察规程》[2]的监察。本文通过对2种常见的戊烷类承压液体（戊烷发泡剂和戊烷（碳五））实际储运工况的分析,探讨了戊烷类承压液体危险货物汽车罐车的设计和管理要求。

1 戊烷类承压液体工况说明

1.1 某公司戊烷发泡剂储运工况

● 1.1.1 储存条件

球罐的气相补氮调节阀设定压力值为0.06 MPa,极少补氮。球罐的气相放空调节阀设定压力值为0.23 MPa,实际压力值为0.07～0.24 MPa,间歇式放空（温升、收料时）。其戊烷发泡剂均存储于球形压力储罐内,储存条件氧含量控制在小于0.5%（工艺指标）。球罐气相采样分析气体组成中氮气的含量分别为72.857%（优等品）、75.720%（一等品）,见表1。

表1 球罐气相采样分析气体组成中氮气的含量 %

●1.1.2 降压测试情况

1)运输条件。实际充装时来车气相压力范围为0.05～0.25 MPa,实际充装中的压力接近球罐压力（气相平衡）,充装后的槽车气相压力为0.15～0.28 MPa。

2）2021-06-03T13:10开始逐步调低戊烷球罐气相放空调节阀设定值,放空阀开度100%持续12 h,罐压由0.207 MPa放到0.083 MPa,之后放空阀开度一直维持在50%以上,持续性放空（且测试期间均为雨天,若是晴天放空阀的开度会更大）,气相放空阀开启度及放空压力曲线见图1。

图1 戊烷球罐气相放空阀开启度及放空压力曲线图

3）球罐放压测试期间,球罐气相压力维持在0.085 MPa的前提下,罐车充装压力仍高于0.1 MPa,跟踪记录见表2。

4）测试了部分罐车装车结束后压力放空至0.05 MPa后,行驶至卸货点时罐内压力情况。戊烷发泡剂（一等品）装车结束后压力由0.15～0.2 MPa 经过低瓦放空至0.05 MPa （过程约需要10～25 min）出厂,车辆行驶至卸货点跟踪司机反馈压力均有回涨情况,具体跟踪数据记录见表3。

表3 车辆行驶至卸货点时罐内压力（装车结束后压力放空至0.05 MPa）

5）测试了部分罐车装车结束后压力放空至0 MPa后,行驶至卸货点时罐内压力情况。戊烷发泡剂（一等品）装车结束后压力由0.15～0.2 MPa经过低瓦放空至表压接近为0 MPa（过程需要40 min以上）出厂,车辆行驶至卸货点跟踪司机反馈压力均有回涨情况,具体跟踪数据记录见表4。

表4 车辆行驶至卸货点时罐内压力（装车结束后压力放空至0 MPa）

以上说明戊烷发泡剂的储存和充装过程常规操作压力均可能大于0.1 MPa。

1.2 某天然气处理厂戊烷（碳五）工况

该天然气处理厂主要功能是对气田的海管来气进行深度处理,通过节流、膨胀降温等措施将海管来气中轻组分（甲烷、乙烷）和重组分（C3及以上组分）分离开,轻组分加压后作为天然气外输给下游客户,重组分进入分馏单元,利用混合物中各组分的沸点不同进行物理分离,分离后的丙烷、丁烷、戊烷（碳五）和轻烃,分别进入相应的储罐储存,然后通过装车泵装车外运。对其中的戊烷（碳五）产品取样,采用雷德法,测得50 ℃下戊烷（碳五）的饱和蒸气压为0.258 MPa（绝压）。第三方检测机构对生产的戊烷（碳五）取样,测得37.8 ℃下戊烷（碳五）的饱和蒸气压为0.211 MPa（绝压）。充装过程中的工作压力在0.3～0.5 MPa。由于分馏过程是一个动态的过程,产品的纯度受温度（包括环境温度）、压力、液位、回流量等因素影响,一般情况下,戊烷（碳五）产品中会含有少量C4组分（0.3%～3%）,因此戊烷（碳五）产品的饱和蒸气压要比同等温度下的纯戊烷的饱和蒸汽压大。因此,其生产的戊烷（碳五）产品在50 ℃下的饱和蒸气压大于0.2 MPa,见表5。

表5 戊烷（碳五）产品组分表v/v%

2 罐车设计说明

由以上2种戊烷类液体实际工况可知,虽然GB 18564.1附录A常见液体危险货物介质及主要设计参数表A.1中有戊烷（GB 12268—2012 《危险货物品名表》中编号为1265[3]）,但GB 18564.1的适用范围为正常运输过程中的工作压力小于0.1 MPa（表压）的罐体,上述天然气处理厂的戊烷（碳五）和戊烷发泡剂的储存和充装过程的常规操作压力均会超过0.1 MPa（表压）,因此正常运输过程中的工作压力大于等于0.1 MPa（表压）的戊烷类承压液体汽车罐车的设计、制造、检验及验收不能按GB 18564.1,戊烷发泡剂存储于球形压力储罐内,储存条件氧含量控制在小于0.5%（工艺指标）。GB/T 22053—2020《戊烷发泡剂》[4]第6.4项明确要求戊烷发泡剂运输应使用移动式压力容器。由于戊烷类承压液体也不属于液化气体,也不能按GB/T 19905—2017《液化气体汽车罐车》[5]设计,因此,目前国内没有适用于此类介质罐车设计的国家或行业标准。

3 结论

戊烷类承压液体汽车罐车应当纳入TSG R0005—2011监管,设计单位按戊烷类承压液体进行移动式压力容器新介质设计评审（设计确认）、编制企业标准,罐车的主要设计参数、设计结构、制造、试验和验收应满足移动式压力容器相关标准和法规的要求。