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一、問題的提出

        環(huán)氧乙烷常溫常壓下為無色易燃?xì)怏w，低溫時是無色易流動液體。環(huán)氧乙烷罐車一般為專用，設(shè)計壓力為 0.8MPa， 物料裝卸采用上裝上卸方式，裝卸過程需接氣相。

        目前生產(chǎn)企業(yè)裝車一般有汽車衡過衡和質(zhì)量流量計兩種計量方式。

        如以汽車衡過衡計量，因用戶卸車后的罐車內(nèi)帶有一定的壓力氣體，在裝運環(huán)氧乙烷時，車內(nèi)的氣體在充裝過程中會被液相環(huán)氧乙烷置換，造成實發(fā)量大于過衡量(交接量)，生產(chǎn)企業(yè)的利益受損。        

        如以質(zhì)量流量計計量，質(zhì)量流量計的計量數(shù)據(jù)為生產(chǎn)企業(yè)的實發(fā)量，但對部分用戶而言，罐車內(nèi)為環(huán)氧乙烷與氮氣的混合氣體，在裝車過程中如操作方法不合理，易使混合氣體中環(huán)氧乙烷回至生產(chǎn)企業(yè)的廢氣處理，從而造成用戶實收量與交接量差量用戶的利益受損。

二、原因分析

        1.用戶卸車采用兩種方式

   ①使用烴泵卸車:將罐車的氣、液相接口分別與儲罐的氣、液相接口連接，卸車后的罐車內(nèi)為儲罐內(nèi)混合氣體(環(huán)氧乙烷與氮氣)。

        ②利用氮壓力卸車:將罐車的氣、液相接口分別與接卸臺的氣、液相接口接好利用壓差卸料，卸車后的罐車內(nèi)帶有一定壓力的氮氣。

        2.理論計算分析

       (1)空罐車內(nèi)氣體質(zhì)量計算

       ①環(huán)氧乙烷的物理特性:環(huán)氧乙烷易汽化，常溫常壓下為無色易燃?xì)怏w，低溫時是無色易流動液體。沸點為10.7℃。不同溫度下環(huán)氧乙烷飽和蒸氣壓見表2-4-1

        式中m--質(zhì)量，kg;

     V--體積，m3;

    p--罐車壓力(g)，MPa;

    t--溫度,℃;

    M--氣體物質(zhì)摩爾質(zhì)量，g/mol。

        式中vi--環(huán)氧乙烷氣體占混合氣體的體積分?jǐn)?shù),%;

                 ps--混合氣體中環(huán)氧乙烷平衡分壓，即飽和蒸氣壓，MPa; 

                 p--罐車壓力(g)，MPa。

        以某物流公司罐車體積V=34.68m3,壓力p=0.3MPa，溫度t=(0-30)℃范圍工藝條件下，按照上述公式計算罐車中氣體質(zhì)量，見表2-4-2

        說明:當(dāng)罐車內(nèi)全為氮氣時，氣體質(zhì)量最小;當(dāng)罐車內(nèi)混合氣體環(huán)氧乙烷達(dá)平衡壓力時，氣體質(zhì)量最大。

       (2)裝車過程環(huán)氧乙烷回收量計算

        通常，環(huán)氧乙烷裝車的介質(zhì)溫度均為-5℃，環(huán)氧乙烷裝車過程罐車氣相接裝車站氣相管線，并控制一定裝車壓力，當(dāng)批量控制器輸入裝車量后，裝車的液相電動閥打開，開始裝車，罐車內(nèi)壓力升高，當(dāng)高于控制壓力時，氣相閥打開(圖2-4-1)。

        由于環(huán)氧乙烷氣體在低溫、高壓條件下易冷凝，因此在裝車過程中空罐車會有一定量的環(huán)氧乙烷冷凝。在不同操作條件下，冷凝量和回收量可進行如下理論計算:

        根據(jù)實際裝車工藝條件，空車溫度為10℃混合氣體，在實際裝車過程中可冷卻至0℃左右，計算裝車過程冷凝量、回收量。

        ①冷凝量計算:

        空車溫度為10.7℃的混合氣體在實際裝車過程中可冷卻至0℃左右條件。

       根據(jù)表2-4-2中，10.7℃、0℃兩種狀態(tài)下，混合氣體中環(huán)氧乙烷差量即是冷凝量。

                                                               冷凝量=65.34-44.10=21.24(kg)

        ②裝車后氣體質(zhì)量計算:

        某物流公司罐車體積34.68m為例，裝車后車內(nèi)氣體溫度為0℃、壓力為0.55MPa(g)，氣體摩爾質(zhì)量見表 2-4-2。

        按環(huán)氧乙烷物料罐車安全裝載率為80%，裝車后車內(nèi)氣體體積=罐車體積

                                                                    x(1-0.8)=6.936(m)。

        根據(jù)公式(2-4-1)計算裝車后氣體質(zhì)量，環(huán)氧乙烷和氮氣的混合氣體量約為60.94kg，其中環(huán)氧乙烷量為 14.32kgo

        ③裝車過程環(huán)氧乙烷氣體回收量計算:

        裝車前罐車氣體中環(huán)氧乙烷量指在10.7℃條件下，混合氣體中環(huán)氧乙烷質(zhì)量; 裝車后罐車氣體中環(huán)氧乙烷量在 0℃條件下，混合氣體中環(huán)氧乙烷質(zhì)量。

        環(huán)氧乙烷氣體回收量=裝車前罐車氣體中環(huán)氧乙烷量-裝車后罐車后氣體量環(huán)氧乙烷量-冷凝量=65.34-2124-14.32=29.78(kg)

        裝車過程環(huán)氧乙烷冷凝量分析見表2-4-3。

        (3)質(zhì)量流量計與汽車衡的數(shù)據(jù)理論差量分析

        質(zhì)量流量計與地磅量理論差量=裝車前罐車內(nèi)氣體質(zhì)量-冷凝量-裝車后氣體質(zhì)量①裝車前空罐車全為氮氣條件下，則兩種計量方式理論差量最大。

        根據(jù)表2-4-2，在10.7℃、0.3MPa(g)時，裝車前空罐車內(nèi)氮氣質(zhì)量為165.22kg。裝車后氣體體積6.936m3、溫度0℃、壓力0.55MPa(g)，根據(jù)式(2-4-1)計算裝車后氣體質(zhì)量55.73kgo

        最大理論差量=裝車前罐車內(nèi)氮氣質(zhì)量-裝車后罐車內(nèi)氮氣質(zhì)量=165.22-55.73=109.49(kg)

        ②如裝車前空罐車為環(huán)氧乙烷和氮氣的混合氣體，因裝車過程有環(huán)氧乙烷冷凝，則理論差量最小。

        根據(jù)表2-4-2，在10.7℃、0.3MPa(g)時，裝車前空罐車內(nèi)混合質(zhì)量為188.98kg。裝車后氣體體積為6.936m3、溫度為0℃、壓力為0.55MPa(g)，根據(jù)式(2-4-1)計算裝車后混合氣體質(zhì)量為60.94kg

        最小理論差量=裝車前罐車內(nèi)氣體質(zhì)量-冷凝量-裝車后氣體質(zhì)量=188.98-2124-6094=106.8(kg)

        理論差量分析見表2-4-4。

        以上差量分析，僅對氣體壓力為0.3MPa(g)空罐車的裝車進行理論分析，不同壓力、不同車型、不同氣溫狀態(tài)差量也有所不同。

三、解決措施

        ①以質(zhì)量流量計的計量數(shù)據(jù)為生產(chǎn)企業(yè)實際發(fā)貨量，計量方式合理。但由于在裝車過程氣相需放至廢氣處理裝置，所以裝車時必須控制盡可能高的壓力，建議控制裝車壓力在0.4MPa(g)以上，采用低溫、高壓方法，將混合氣體的環(huán)氧乙烷冷凝，盡可能降低廢氣處理裝置氣體中環(huán)氧乙烷含量。

        ②因環(huán)保需要，裝車過程罐車內(nèi)氣體回至生產(chǎn)企業(yè)廢氣處理裝置，生產(chǎn)企業(yè)約有(29.78~44.13)kg環(huán)氧乙烷回收，雖然這些環(huán)氧乙烷回收價值遠(yuǎn)不夠廢氣處理運行成本，但計量角度扣除這部分量應(yīng)是合理的。

        ③由于環(huán)氧乙烷裝車溫度為-5℃介質(zhì)，停用時管線內(nèi)介質(zhì)溫度隨氣溫升高而升高，管線內(nèi)環(huán)氧乙烷易汽化，從而使質(zhì)量流量計產(chǎn)生較大計量誤差;質(zhì)量流量計內(nèi)的測量管溫度頻繁變化，易產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致流量計零位漂移，所以建議裝車管線增加循環(huán)線，保證經(jīng)過質(zhì)量流量計介質(zhì)溫度穩(wěn)定，始終保持管線滿管，計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

        ④因公路裝車有大批次、小批量、非連續(xù)性的工況特點，如有操作不當(dāng)或工藝條件變化，易產(chǎn)生計量誤差，引起計量糾紛，因此對環(huán)氧乙烷裝車應(yīng)以質(zhì)量計量計數(shù)據(jù)交接、汽車衡數(shù)據(jù)比對，根據(jù)實際工藝操作條件，設(shè)置合理的差量范圍。如超出此差量范圍，應(yīng)及時查找原因，及時糾錯，保證每批次的計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

        ⑤個別用戶原用氮氣卸車，氮氣卸車會造成該公司環(huán)氧乙烷儲罐內(nèi)壓力升高，當(dāng)升至一定壓力時儲罐內(nèi)氣體需放空。因為環(huán)保上不允許，故改用儲罐內(nèi)混合氣體卸車。但儲罐無保冷及制冷設(shè)施，卸車后的空車內(nèi)為環(huán)氧乙烷和氮氣的混合氣體，這部分環(huán)氧乙烷在下個車次裝車過程中冷凝，而目前用戶的卸車方式不同、同一車又給不同用戶運輸，這部分環(huán)氧乙烷冷凝量可能間接留給其他用戶。所以用環(huán)氧乙烷儲罐混合氣體卸車的用戶，相對氮氣卸車的用戶而言，卸車時環(huán)氧乙烷損耗相對較大，環(huán)氧乙烷實收量與提單量(交接量)差量大，建議這部分用戶適當(dāng)增加保冷及制冷設(shè)施投資，或者實行專車專運。

        ⑥因環(huán)氧乙烷罐車采用上裝上卸方的操作方法，選用性能好的泵尤其重要，以保證卸車干凈。

四、應(yīng)用效果

        某公司環(huán)氧乙烷裝車以質(zhì)量流量計計量，扣除企業(yè)回收量后，質(zhì)量流量計與汽車衡差量約90kg。對生產(chǎn)企業(yè)10x10t環(huán)氧乙烷裝置而言，每年可避免 360t環(huán)氧乙烷損失。同時，客戶改變卸車方式、專車專用后，實收量與提單量基本一致，保證計量公平、公正。