一、問(wèn)題的提出
環(huán)氧乙烷常溫常壓下為無(wú)色易燃?xì)怏w，低溫時(shí)是無(wú)色易流動(dòng)液體。環(huán)氧乙烷罐車(chē)一般為專(zhuān)用，設(shè)計(jì)壓力為 0.8MPa， 物料裝卸采用上裝上卸方式，裝卸過(guò)程需接氣相。
目前生產(chǎn)企業(yè)裝車(chē)一般有汽車(chē)衡過(guò)衡和質(zhì)量流量計(jì)兩種計(jì)量方式。
如以汽車(chē)衡過(guò)衡計(jì)量，因用戶(hù)卸車(chē)后的罐車(chē)內(nèi)帶有一定的壓力氣體，在裝運(yùn)環(huán)氧乙烷時(shí)，車(chē)內(nèi)的氣體在充裝過(guò)程中會(huì)被液相環(huán)氧乙烷置換，造成實(shí)發(fā)量大于過(guò)衡量(交接量)，生產(chǎn)企業(yè)的利益受損。
如以質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量數(shù)據(jù)為生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)發(fā)量，但對(duì)部分用戶(hù)而言，罐車(chē)內(nèi)為環(huán)氧乙烷與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在裝車(chē)過(guò)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(hù)實(shí)收量與交接量差量用戶(hù)的利益受損。
二、原因分析
1.用戶(hù)卸車(chē)采用兩種方式
①使用烴泵卸車(chē):將罐車(chē)的氣、液相接口分別與儲(chǔ)罐的氣、液相接口連接，卸車(chē)后的罐車(chē)內(nèi)為儲(chǔ)罐內(nèi)混合氣體(環(huán)氧乙烷與氮?dú)?。
②利用氮壓力卸車(chē):將罐車(chē)的氣、液相接口分別與接卸臺(tái)的氣、液相接口接好利用壓差卸料，卸車(chē)后的罐車(chē)內(nèi)帶有一定壓力的氮?dú)狻?/span>
2.理論計(jì)算分析
(1)空罐車(chē)內(nèi)氣體質(zhì)量計(jì)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(wú)色易燃?xì)怏w，低溫時(shí)是無(wú)色易流動(dòng)液體。沸點(diǎn)為10.7℃。不同溫度下環(huán)氧乙烷飽和蒸氣壓見(jiàn)表2-4-1
式中m--質(zhì)量，kg;
V--體積，m3;
p--罐車(chē)壓力(g)，MPa;
t--溫度,℃;
M--氣體物質(zhì)摩爾質(zhì)量，g/mol。
②混合氣體的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算公式:
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(chē)壓力(g)，MPa。
以某物流公司罐車(chē)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(jì)算罐車(chē)中氣體質(zhì)量，見(jiàn)表2-4-2
說(shuō)明:當(dāng)罐車(chē)內(nèi)全為氮?dú)鈺r(shí)，氣體質(zhì)量最小;當(dāng)罐車(chē)內(nèi)混合氣體環(huán)氧乙烷達(dá)平衡壓力時(shí)，氣體質(zhì)量最大。
(2)裝車(chē)過(guò)程環(huán)氧乙烷回收量計(jì)算
通常，環(huán)氧乙烷裝車(chē)的介質(zhì)溫度均為-5℃，環(huán)氧乙烷裝車(chē)過(guò)程罐車(chē)氣相接裝車(chē)站氣相管線，并控制一定裝車(chē)壓力，當(dāng)批量控制器輸入裝車(chē)量后，裝車(chē)的液相電動(dòng)閥打開(kāi)，開(kāi)始裝車(chē)，罐車(chē)內(nèi)壓力升高，當(dāng)高于控制壓力時(shí)，氣相閥打開(kāi)(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(chē)過(guò)程中空罐車(chē)會(huì)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(jìn)行如下理論計(jì)算:
根據(jù)實(shí)際裝車(chē)工藝條件，空車(chē)溫度為10℃混合氣體，在實(shí)際裝車(chē)過(guò)程中可冷卻至0℃左右，計(jì)算裝車(chē)過(guò)程冷凝量、回收量。
①冷凝量計(jì)算:
空車(chē)溫度為10.7℃的混合氣體在實(shí)際裝車(chē)過(guò)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(chē)后氣體質(zhì)量計(jì)算:
某物流公司罐車(chē)體積34.68m為例，裝車(chē)后車(chē)內(nèi)氣體溫度為0℃、壓力為0.55MPa(g)，氣體摩爾質(zhì)量見(jiàn)表 2-4-2。
按環(huán)氧乙烷物料罐車(chē)安全裝載率為80%，裝車(chē)后車(chē)內(nèi)氣體體積=罐車(chē)體積
x(1-0.8)=6.936(m)。
根據(jù)公式(2-4-1)計(jì)算裝車(chē)后氣體質(zhì)量，環(huán)氧乙烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w量約為60.94kg，其中環(huán)氧乙烷量為 14.32kgo
③裝車(chē)過(guò)程環(huán)氧乙烷氣體回收量計(jì)算:
裝車(chē)前罐車(chē)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(chē)后罐車(chē)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(chē)前罐車(chē)氣體中環(huán)氧乙烷量-裝車(chē)后罐車(chē)后氣體量環(huán)氧乙烷量-冷凝量=65.34-2124-14.32=29.78(kg)
裝車(chē)過(guò)程環(huán)氧乙烷冷凝量分析見(jiàn)表2-4-3。
(3)質(zhì)量流量計(jì)與汽車(chē)衡的數(shù)據(jù)理論差量分析
質(zhì)量流量計(jì)與地磅量理論差量=裝車(chē)前罐車(chē)內(nèi)氣體質(zhì)量-冷凝量-裝車(chē)后氣體質(zhì)量①裝車(chē)前空罐車(chē)全為氮?dú)鈼l件下，則兩種計(jì)量方式理論差量最大。
根據(jù)表2-4-2，在10.7℃、0.3MPa(g)時(shí)，裝車(chē)前空罐車(chē)內(nèi)氮?dú)赓|(zhì)量為165.22kg。裝車(chē)后氣體體積6.936m3、溫度0℃、壓力0.55MPa(g)，根據(jù)式(2-4-1)計(jì)算裝車(chē)后氣體質(zhì)量55.73kgo
最大理論差量=裝車(chē)前罐車(chē)內(nèi)氮?dú)赓|(zhì)量-裝車(chē)后罐車(chē)內(nèi)氮?dú)赓|(zhì)量=165.22-55.73=109.49(kg)
②如裝車(chē)前空罐車(chē)為環(huán)氧乙烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，因裝車(chē)過(guò)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(shí)，裝車(chē)前空罐車(chē)內(nèi)混合質(zhì)量為188.98kg。裝車(chē)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(jì)算裝車(chē)后混合氣體質(zhì)量為60.94kg
最小理論差量=裝車(chē)前罐車(chē)內(nèi)氣體質(zhì)量-冷凝量-裝車(chē)后氣體質(zhì)量=188.98-2124-6094=106.8(kg)
理論差量分析見(jiàn)表2-4-4。
以上差量分析，僅對(duì)氣體壓力為0.3MPa(g)空罐車(chē)的裝車(chē)進(jìn)行理論分析，不同壓力、不同車(chē)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(jì)的計(jì)量數(shù)據(jù)為生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際發(fā)貨量，計(jì)量方式合理。但由于在裝車(chē)過(guò)程氣相需放至廢氣處理裝置，所以裝車(chē)時(shí)必須控制盡可能高的壓力，建議控制裝車(chē)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(chē)過(guò)程罐車(chē)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(jià)值遠(yuǎn)不夠廢氣處理運(yùn)行成本，但計(jì)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(chē)溫度為-5℃介質(zhì)，停用時(shí)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(jì)產(chǎn)生較大計(jì)量誤差;質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)的測(cè)量管溫度頻繁變化，易產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致流量計(jì)零位漂移，所以建議裝車(chē)管線增加循環(huán)線，保證經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量計(jì)介質(zhì)溫度穩(wěn)定，始終保持管線滿(mǎn)管，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
④因公路裝車(chē)有大批次、小批量、非連續(xù)性的工況特點(diǎn)，如有操作不當(dāng)或工藝條件變化，易產(chǎn)生計(jì)量誤差，引起計(jì)量糾紛，因此對(duì)環(huán)氧乙烷裝車(chē)應(yīng)以質(zhì)量計(jì)量計(jì)數(shù)據(jù)交接、汽車(chē)衡數(shù)據(jù)比對(duì)，根據(jù)實(shí)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(shí)查找原因，及時(shí)糾錯(cuò)，保證每批次的計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
⑤個(gè)別用戶(hù)原用氮?dú)庑盾?chē)，氮?dú)庑盾?chē)會(huì)造成該公司環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高，當(dāng)升至一定壓力時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)氣體需放空。因?yàn)榄h(huán)保上不允許，故改用儲(chǔ)罐內(nèi)混合氣體卸車(chē)。但儲(chǔ)罐無(wú)保冷及制冷設(shè)施，卸車(chē)后的空車(chē)內(nèi)為環(huán)氧乙烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，這部分環(huán)氧乙烷在下個(gè)車(chē)次裝車(chē)過(guò)程中冷凝，而目前用戶(hù)的卸車(chē)方式不同、同一車(chē)又給不同用戶(hù)運(yùn)輸，這部分環(huán)氧乙烷冷凝量可能間接留給其他用戶(hù)。所以用環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐混合氣體卸車(chē)的用戶(hù)，相對(duì)氮?dú)庑盾?chē)的用戶(hù)而言，卸車(chē)時(shí)環(huán)氧乙烷損耗相對(duì)較大，環(huán)氧乙烷實(shí)收量與提單量(交接量)差量大，建議這部分用戶(hù)適當(dāng)增加保冷及制冷設(shè)施投資，或者實(shí)行專(zhuān)車(chē)專(zhuān)運(yùn)。
⑥因環(huán)氧乙烷罐車(chē)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(chē)干凈。
四、應(yīng)用效果
某公司環(huán)氧乙烷裝車(chē)以質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，扣除企業(yè)回收量后，質(zhì)量流量計(jì)與汽車(chē)衡差量約90kg。對(duì)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(shí)，客戶(hù)改變卸車(chē)方式、專(zhuān)車(chē)專(zhuān)用后，實(shí)收量與提單量基本一致，保證計(jì)量公平、公正。
