鐵路危險貨物罐車運輸“1號輕烴”的思考

張俊峰

（鄭州鐵路局 科學技術研究所，河南 鄭州 450052）

1 概述

鐵路貨車包括通用貨車、專用貨車、特種貨車等類型，罐車是專用貨車的一種。罐車設有圓筒形罐體，專用于裝載液體、液化氣體或粉狀貨物等，在鐵路運輸中占有重要地位，約占我國鐵路貨車總數的 18%。危險貨物罐車運輸作為鐵路危險貨物運輸的重要組成部分，具有容量大、裝卸方便、安全性好等優點。我國鐵路危險貨物罐車主要裝運汽油、柴油、石腦油、甲醇、乙醇、硫酸、鹽酸、液堿、煤焦油、液化石油氣、苯等。

但是，針對一些性質特殊的危險貨物，正確選用相應類型的鐵路貨車運輸，對于保證鐵路貨運安全非常重要。在鐵路運輸中，石油化工原料“1 號輕烴”貨物日益增多，由于其具有比較特殊的理化特性，按照《鐵路危險貨物運輸管理規則》(鐵運 [2008]174 號)規定，“1 號輕烴”的運輸方式通過運輸安全綜合分析后，上報鐵道部批準。因此，選用鐵路危險貨物罐車運輸“1 號輕烴”滿足運輸安全要求十分重要，從而保證“1 號輕烴”的鐵路運輸安全。

2 “1號輕烴”的理化性質

“1 號輕烴”屬于穩定輕烴中 2 種牌號中的一種。穩定輕烴也稱天然汽油，提取于天然氣凝液，是以 C5和 C6為主要成分的烷烴混合物，還含更低和更高碳數的烴類，整個組成范圍包括了 C3～C11的烷烴。其終沸點不高于 190℃，在規定的蒸氣壓下，允許含少量丁烷。穩定輕烴按照蒸氣壓范圍分為 2 種牌號，即“1 號輕烴”和“2 號輕烴”，其中“1 號輕烴”的蒸氣壓范圍在 74～200 kPa，其 90% 的蒸發溫度不高于 135℃。在常溫常壓下，“1 號輕烴”為液態，其蒸氣中以低沸點的 C3和 C4為主，而高溫時蒸氣以 C5、C6、C7為主。

“1 號輕烴”在常溫常壓下為液態，但飽和蒸氣壓隨溫度的升高而迅速增大，在 36℃ 左右時，其飽和蒸氣壓與外界壓力相等，液體開始沸騰。“1 號輕烴”的飽和蒸氣壓與溫度關系如表1 所示，其密度與溫度關系如表2 所示。

表1 “1 號輕烴”溫度與飽和蒸氣壓關系表

表2 “1 號輕烴”溫度與密度關系表

“1 號輕烴”是以戊烷、己烷為主的烷烴混合物，化學性質穩定，不易與其他物質發生化學作用。“1號輕烴”閃點很低，屬一級易燃液體，遇高溫、明火可發生火災，引起燃燒爆炸，與氧化劑能發生強烈反應，甚至引起燃燒。在火場中，裝有“1號輕烴”的受熱容器有爆炸的危險，其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源會著火回燃。“1 號輕烴”是烴類混合物，導電性差。在裝卸、運輸過程中，液體與罐體、輸送管道及液體之間的摩擦都可造成靜電的積累，積累到一定程度則會產生放電導致火災或爆炸發生。“1 號輕烴”受熱體積膨脹，而且蒸氣壓又隨之上升，使得罐車內壓力增大。當罐車受到高溫、日曬、劇烈震動等作用時，罐車內氣體將膨脹，壓力將增高。當壓力超過罐車的最大限壓時，就會引起呼吸閥起跳，造成蒸氣和液體溢出；如果呼吸閥失靈，會引起容器脹裂或爆炸。“1 號輕烴”對人體有麻醉作用，對人眼和上呼吸道有刺激性，長期接觸可導致周圍神經炎。當吸入高濃度“1 號輕烴”時，可出現頭暈、頭痛、惡心等癥狀。

根據《鐵路危險貨物品名表》(2009 版)，“1 號輕烴”的鐵危編號為 31086，特殊規定欄(第 12 欄)內注明“1”。《鐵路危險貨物運輸管理規則》(鐵運[2008]174 號)規定，危險貨物限使用棚車裝運，《鐵路危險貨物品名表》第 12 欄內有特殊規定除外。按照《鐵路危險貨物運輸特殊規定》，“1”為“由鐵道部認定的專業技術機構作出運輸安全綜合分析報告，報鐵道部批準”。

3 運輸“1 號輕烴”鐵路罐車的安全要求

根據《穩定輕烴》(GB9053—1998)規定，“1號輕烴”的儲運容器必須使用鋼制壓力容器，且儲運容器的設計、制造、安裝、使用、檢修等須符合《壓力容器安全技術監察規程》和《鋼制壓力容器》(GB150—1998)；“1 號輕烴”罐車的管理應按原化學工業部《液化氣體鐵路罐車安全管理規程》(87)化生字長 1174 號)執行；用罐車運輸時，罐車的設計壓力須與“1 號輕烴”飽和蒸氣壓相適應，若沒有這種罐車，可用液化石油氣罐車代替。

根據“1 號輕烴”的理化性質和《穩定輕烴》的規定，運輸“1 號輕烴”應采用鐵路罐車運輸，并且罐車應滿足以下要求。

3.1 設計和制造資質

運輸“1 號輕烴”的鐵路罐車應為鋼制壓力罐車，其設計和制造單位須獲得國家質量監督檢驗檢疫總局頒發的壓力容器設計許可證和制造許可證，具有設計和生產壓力罐車的資質。

3.2 罐車設計壓力

根據原化學工業部《液化氣體鐵路罐車安全管理規程》第 6 條，罐車設計壓力原則上按“1 號輕烴”在 50℃時飽和蒸氣壓的 1.1 倍選取，即：1.55 × 105× 1.1 = 1.71 × 105Pa = 0.171 MPa。

中華人民共和國農業行業標準《民用輕烴混合燃氣工程》(NY/T652—2002)中 5.3.2.1 條規定，儲罐貯存 1 號輕烴時，儲罐的設計壓力應為 0.30 MPa(表壓)，即儲罐的設計壓力應為 0.40 MPa。

從安全角度出發，罐車的設計壓力越大，“1 號輕烴”在運輸過程中達到設計壓力的時間就越長，因此，參照《民用輕烴混合燃氣工程》中對儲罐壓力的規定，建議運輸“1 號輕烴”的罐車其設計壓力不小于 0.40 MPa。

3.3 罐體材質和厚度

罐體材料及與“1 號輕烴”接觸的部件材質應與“1 號輕烴”相容；罐體材料的厚度應不小于由強度計算所得的計算壁厚和腐蝕裕量之和；罐體材料的質量和規格還應符合相應的國家標準、行業標準的規定。

3.4 重量充裝系數和充裝體積百分比

（1）重量充裝系數。根據《壓力容器安全技術監察規程》第 36 條，液化氣體罐車的重量充裝系數應按介質在 50 ℃罐體內留有 8 % 氣相空間及該溫度下的介質密度來確定，即根據：

W = V標×(1－8%)× ρ = Φ × V標

得出：

Φ =(1－8 %)× ρ =(1－8%) × 0.617 7 = 0.568 t / m3式中：W 為充裝量；V標為罐車標記容積；ρ 為“1 號輕烴”在 50℃ 時的密度；Φ為重量充裝系數。

（2）充裝體積百分比。①《穩定輕烴》中 A 3.5 條規定，罐車充裝“1 號輕烴”時，最大充裝容積 V 不得超過罐車標記容積 V標的 85%。② 參照《鐵路危險貨物運輸管理規則》第 99 條，罐車的充裝下限不得小于罐車標記容積 V標的 83 %。綜上所述，“1 號輕烴”罐車充裝體積應符合： 0.83 V標≤ V允許≤ 0.85 V標。

3.5 安全閥

安全閥應為全啟式安全閥。安全閥的開啟壓力應為運輸“1 號輕烴”鐵路罐車的設計壓的 1.05 ～ 1.10倍，全開壓力不得于高于罐車設計壓力的 1.2 倍，回座壓力不應低于開啟壓力的 0.8 倍。安全閥的排放能力須不低于其計算值。安全閥的排氣口應設阻火器。安全閥的質量和安裝應符合相應的國家標準和行業標準的規定。

3.6 緊急切斷裝置

運輸“1 號輕烴”的鐵路罐車罐體的液相和氣相出口應裝設緊急切斷裝置。

3.7 其他安全附件

依據《液化氣體鐵路罐車安全管理規程》，運輸“1 號輕烴”的鐵路罐車應設有液位計、測溫裝置、壓力表、滅火器和導除靜電裝置等安全附件，其安全附件應符合相應的國家標準和行業標準的規定。罐車安全附件應符合近年來鐵道部關于罐車安全附件改造的要求。

3.8 裝卸方式

采用上裝上卸式。

3.9 重車重心高

根據《鐵路危險貨物運輸管理規則》第 100 條規定，裝運危險貨物的罐車其重車重心限制高度不得超過 2 200 mm。

3.10 其他要求

其他要求應符合《液化氣體鐵路罐車安全管理規程》和《液化氣體鐵道罐車技術條件》(GB 10478—89)中的相關規定。

4 結束語

鐵路運輸“1 號輕烴”時，應選用鋼制壓力鐵路罐車，罐車要符合以上提出的安全要求，還應符合鐵道部主管部門對“1 號輕烴”鐵路運輸的相關規定，以確保“1 號輕烴”的鐵路運輸安全。