一、问题的提出

        环氧乙烷常温常压下为无色易燃气体，低温时是无色易流动液体。环氧乙烷罐车一般为专用，设计压力为 0.8MPa， 物料装卸采用上装上卸方式，装卸过程需接气相。

        目前生产企业装车一般有汽车衡过衡和质量流量计两种计量方式。

        如以汽车衡过衡计量，因用户卸车后的罐车内带有一定的压力气体，在装运环氧乙烷时，车内的气体在充装过程中会被液相环氧乙烷置换，造成实发量大于过衡量(交接量)，生产企业的利益受损。        

        如以质量流量计计量，质量流量计的计量数据为生产企业的实发量，但对部分用户而言，罐车内为环氧乙烷与氮气的混合气体，在装车过程中如操作方法不合理，易使混合气体中环氧乙烷回至生产企业的废气处理，从而造成用户实收量与交接量差量用户的利益受损。

二、原因分析

        1.用户卸车采用两种方式

        ①使用烃泵卸车:将罐车的气、液相接口分别与储罐的气、液相接口连接，卸车后的罐车内为储罐内混合气体(环氧乙烷与氮气)。

        ②利用氮压力卸车:将罐车的气、液相接口分别与接卸台的气、液相接口接好利用压差卸料，卸车后的罐车内带有一定压力的氮气。

        2.理论计算分析

       (1)空罐车内气体质量计算

       ①环氧乙烷的物理特性:环氧乙烷易汽化，常温常压下为无色易燃气体，低温时是无色易流动液体。沸点为10.7℃。不同温度下环氧乙烷饱和蒸气压见表2-4-1

          式中m--质量，kg;

     V--体积，m3;

    p--罐车压力(g)，MPa;

    t--温度,℃;

    M--气体物质摩尔质量，g/mol。

        ②混合气体的体积分数计算公式:

        式中vi--环氧乙烷气体占混合气体的体积分数,%;

                 ps--混合气体中环氧乙烷平衡分压，即饱和蒸气压，MPa; 

                 p--罐车压力(g)，MPa。

        以某物流公司罐车体积V=34.68m3,压力p=0.3MPa，温度t=(0-30)℃范围工艺条件下，按照上述公式计算罐车中气体质量，见表2-4-2

        说明:当罐车内全为氮气时，气体质量最小;当罐车内混合气体环氧乙烷达平衡压力时，气体质量最大。

       (2)装车过程环氧乙烷回收量计算

        通常，环氧乙烷装车的介质温度均为-5℃，环氧乙烷装车过程罐车气相接装车站气相管线，并控制一定装车压力，当批量控制器输入装车量后，装车的液相电动阀打开，开始装车，罐车内压力升高，当高于控制压力时，气相阀打开(图2-4-1)。

        由于环氧乙烷气体在低温、高压条件下易冷凝，因此在装车过程中空罐车会有一定量的环氧乙烷冷凝。在不同操作条件下，冷凝量和回收量可进行如下理论计算:

        根据实际装车工艺条件，空车温度为10℃混合气体，在实际装车过程中可冷却至0℃左右，计算装车过程冷凝量、回收量。

        ①冷凝量计算:

        空车温度为10.7℃的混合气体在实际装车过程中可冷却至0℃左右条件。

       根据表2-4-2中，10.7℃、0℃两种状态下，混合气体中环氧乙烷差量即是冷凝量。

                                                                          冷凝量=65.34-44.10=21.24(kg)

        ②装车后气体质量计算:

        某物流公司罐车体积34.68m为例，装车后车内气体温度为0℃、压力为0.55MPa(g)，气体摩尔质量见表 2-4-2。

        按环氧乙烷物料罐车安全装载率为80%，装车后车内气体体积=罐车体积

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

        根据公式(2-4-1)计算装车后气体质量，环氧乙烷和氮气的混合气体量约为60.94kg，其中环氧乙烷量为 14.32kgo

        ③装车过程环氧乙烷气体回收量计算:

        装车前罐车气体中环氧乙烷量指在10.7℃条件下，混合气体中环氧乙烷质量; 装车后罐车气体中环氧乙烷量在 0℃条件下，混合气体中环氧乙烷质量。

        环氧乙烷气体回收量=装车前罐车气体中环氧乙烷量-装车后罐车后气体量环氧乙烷量-冷凝量=65.34-2124-14.32=29.78(kg)

        装车过程环氧乙烷冷凝量分析见表2-4-3。

       (3)质量流量计与汽车衡的数据理论差量分析

        质量流量计与地磅量理论差量=装车前罐车内气体质量-冷凝量-装车后气体质量①装车前空罐车全为氮气条件下，则两种计量方式理论差量最大。

        根据表2-4-2，在10.7℃、0.3MPa(g)时，装车前空罐车内氮气质量为165.22kg。装车后气体体积6.936m3、温度0℃、压力0.55MPa(g)，根据式(2-4-1)计算装车后气体质量55.73kgo

        最大理论差量=装车前罐车内氮气质量-装车后罐车内氮气质量=165.22-55.73=109.49(kg)

        ②如装车前空罐车为环氧乙烷和氮气的混合气体，因装车过程有环氧乙烷冷凝，则理论差量最小。

        根据表2-4-2，在10.7℃、0.3MPa(g)时，装车前空罐车内混合质量为188.98kg。装车后气体体积为6.936m3、温度为0℃、压力为0.55MPa(g)，根据式(2-4-1)计算装车后混合气体质量为60.94kg

        最小理论差量=装车前罐车内气体质量-冷凝量-装车后气体质量=188.98-2124-6094=106.8(kg)

        理论差量分析见表2-4-4。

        以上差量分析，仅对气体压力为0.3MPa(g)空罐车的装车进行理论分析，不同压力、不同车型、不同气温状态差量也有所不同。

三、解决措施

        ①以质量流量计的计量数据为生产企业实际发货量，计量方式合理。但由于在装车过程气相需放至废气处理装置，所以装车时必须控制尽可能高的压力，建议控制装车压力在0.4MPa(g)以上，采用低温、高压方法，将混合气体的环氧乙烷冷凝，尽可能降低废气处理装置气体中环氧乙烷含量。

        ②因环保需要，装车过程罐车内气体回至生产企业废气处理装置，生产企业约有(29.78~44.13)kg环氧乙烷回收，虽然这些环氧乙烷回收价值远不够废气处理运行成本，但计量角度扣除这部分量应是合理的。

        ③由于环氧乙烷装车温度为-5℃介质，停用时管线内介质温度随气温升高而升高，管线内环氧乙烷易汽化，从而使质量流量计产生较大计量误差;质量流量计内的测量管温度频繁变化，易产生应力，导致流量计零位漂移，所以建议装车管线增加循环线，保证经过质量流量计介质温度稳定，始终保持管线满管，计量数据准确、可靠。

        ④因公路装车有大批次、小批量、非连续性的工况特点，如有操作不当或工艺条件变化，易产生计量误差，引起计量纠纷，因此对环氧乙烷装车应以质量计量计数据交接、汽车衡数据比对，根据实际工艺操作条件，设置合理的差量范围。如超出此差量范围，应及时查找原因，及时纠错，保证每批次的计量数据准确、可靠。

        ⑤个别用户原用氮气卸车，氮气卸车会造成该公司环氧乙烷储罐内压力升高，当升至一定压力时储罐内气体需放空。因为环保上不允许，故改用储罐内混合气体卸车。但储罐无保冷及制冷设施，卸车后的空车内为环氧乙烷和氮气的混合气体，这部分环氧乙烷在下个车次装车过程中冷凝，而目前用户的卸车方式不同、同一车又给不同用户运输，这部分环氧乙烷冷凝量可能间接留给其他用户。所以用环氧乙烷储罐混合气体卸车的用户，相对氮气卸车的用户而言，卸车时环氧乙烷损耗相对较大，环氧乙烷实收量与提单量(交接量)差量大，建议这部分用户适当增加保冷及制冷设施投资，或者实行专车专运。

        ⑥因环氧乙烷罐车采用上装上卸方的操作方法，选用性能好的泵尤其重要，以保证卸车干净。

四、应用效果

        某公司环氧乙烷装车以质量流量计计量，扣除企业回收量后，质量流量计与汽车衡差量约90kg。对生产企业10x10t环氧乙烷装置而言，每年可避免 360t环氧乙烷损失。同时，客户改变卸车方式、专车专用后，实收量与提单量基本一致，保证计量公平、公正。