高 勇，謝 冰，金耀輝

(中車西安車輛有限公司 罐車租賃公司，陜西 西安 710086)

采用低壓液化氣鐵路罐車運(yùn)輸拔頭油的可行性

高 勇，謝 冰，金耀輝

(中車西安車輛有限公司 罐車租賃公司，陜西 西安 710086)

鐵路運(yùn)輸拔頭油具備一定的市場(chǎng)前景，為拓展鐵路危險(xiǎn)品運(yùn)輸市場(chǎng)，研究采用GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車運(yùn)輸拔頭油的可行性。在分析GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車技術(shù)條件和拔頭油理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)壓力、載重和容積及其他方面多角度論證采用 GYA70/GYA70S低壓液化氣鐵路罐車裝運(yùn)拔頭油在技術(shù)上可行，據(jù)此提出采用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車裝運(yùn)拔頭油的技術(shù)要求，為鐵路涉足拔頭油運(yùn)輸市場(chǎng)提供參考。

理化性質(zhì)；鐵路罐車；技術(shù)條件；運(yùn)輸可行性；GYA70/GYA70S

石油煉廠生產(chǎn)時(shí)，進(jìn)料需要經(jīng)過預(yù)分餾，將初、常頂汽油中溫度約 80℃ 以前的餾分切出，切出的部分稱為“拔頭油”，又稱輕質(zhì)石腦油、塔頂油等，其主要成分為 C5、C6 烴類混合物，占比 93%以上，常作為乙烯原料供應(yīng)。目前國內(nèi)無配套煉油的乙烯裝置均需外購，全部采用公路運(yùn)輸，鐵路運(yùn)輸拔頭油具備一定的市場(chǎng)前景。

1 概述

1.1 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車技術(shù)條件

GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車由中車西安車輛有限公司研制開發(fā)，可裝運(yùn)拔頭油、C5 烴類、正丁烷、異丁烷、丁烯、異丁烯、丁二烯及物化性質(zhì)與其相近的液化氣介質(zhì)，其中 GYA70S帶押運(yùn)間，GYA70不帶押運(yùn)間，裝卸方式為上裝上卸。

GYA70/GYA70S型低壓液化氣體鐵路罐車采用無中梁結(jié)構(gòu)，由罐體、加排、側(cè)梯及工作臺(tái)、牽枕裝置、制動(dòng)裝置、吊托裝置、鉤緩裝置、轉(zhuǎn)向架等組成[1]。罐車罐體由封頭、圓柱形筒體、安全閥座、加強(qiáng)圈等組焊而成，罐體頂部裝有 2 個(gè)安全閥。罐體內(nèi)徑為 3 004 mm，罐體材質(zhì)為碳鋼，封頭和筒體材質(zhì)為 16MnDR 鋼板。加排裝置與液化石油氣罐車相同，主要包括液相緊急切斷閥、氣相緊急切斷閥、磁力浮球液位計(jì)、最高液位檢查閥、最低液位檢查閥、壓力表等部分[2]。GYA70型、GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示，從表中可以看出，其技術(shù)規(guī)格符合《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界》

(GВ146.1—83) 要求。

表1 GYA70型、GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的主要技術(shù)參數(shù)

1.2 拔頭油理化性質(zhì)

拔頭油是多組分混合物，主要成分為 C3～C6 烴類，其中 C5～C6 含量為 93.34% (正戊烷 29.8%、異戊烷 17.7%、己戊烷 4.2%、正己烷 12.7%、異己烷 20.88%、環(huán)己烷 0.65%、環(huán)戊烷 7.37%、烯烴0.04%)，C3～C4 含量為 4.49% (正丁烷 2.85%、異丁烷 0.92%、正丁烯+異丁烯 0.37%、反丁烯 0.23%、順丁烯 0.12%)，其余為 C6 以上烴類，含量為 2.17% (芳烴)。該介質(zhì)在常溫常壓下為無色液體，不溶于水，不屬于腐蝕品，與酸、堿不反應(yīng)，低毒，有刺激和麻醉作用，易燃易爆。熔點(diǎn)為 －129℃，沸點(diǎn)為 36.07℃，閃點(diǎn) (閉杯) 為－40℃，在鐵路罐車的工作溫度(－40℃～+50℃) 下密度為 0.667 9～0.584 8 t/m3。由中國石油烏魯木齊石化公司實(shí)測(cè)的拔頭油在不同溫度時(shí)的飽和蒸汽壓如表 2 所示。

根據(jù)表 2 數(shù)據(jù)可知，雖然拔頭油在常溫常壓下為液體，但在 49.6℃ 時(shí)飽和蒸汽壓達(dá)到 300 kРa，由此可知拔頭油在 50℃ 時(shí)的蒸汽壓必定超過 300 kРa，按照《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》中對(duì)危險(xiǎn)貨物的分類，應(yīng)劃歸第 2 類危險(xiǎn)貨物即氣體，按照氣體的安全條件進(jìn)行運(yùn)輸[3-4]。

表2 拔頭油在不同溫度時(shí)的飽和蒸汽壓

2 采用GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車裝運(yùn)拔頭油的技術(shù)可行性

2.1 設(shè)計(jì)壓力

在運(yùn)輸過程中，罐車可能經(jīng)歷以下 2 種工況，罐體頂部可能達(dá)到的最高壓力分別計(jì)算如下。

（1）罐車正常運(yùn)輸工況：罐車在正常運(yùn)輸工作狀態(tài)下，罐體實(shí)際出現(xiàn)最高壓力為介質(zhì) 50℃ 時(shí)的飽和蒸汽壓，根據(jù)中國石油烏魯木齊石化公司提供的數(shù)據(jù)，運(yùn)用插值法可以推算出拔頭油在 50℃ 時(shí)蒸汽壓為 0.304 MРa，考慮車輛運(yùn)行過程中由于慣性力的影響對(duì)罐體產(chǎn)生的液體沖擊壓力為 0.22 MРa，兩者之和為 0.524 MРa。

（2）罐車裝卸工況：按照中國石油烏魯木齊石化公司提供的裝卸壓力，最高裝卸壓力為 0.4 MРa。

由此可知，2 種工況的工作壓力均小于 GYA70/ GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的設(shè)計(jì)壓力 0.79 MРa，因而壓力滿足使用要求。

2.2 載重和容積

當(dāng)工作溫度達(dá)到 50℃ 時(shí)拔頭油為氣體，應(yīng)根據(jù)《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》(TSGR0005—2011) 和《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定確定最大允許充裝量[5]。充裝量的計(jì)算公式如下。

式中：W 為允許充裝量，t；V 為標(biāo)記容積，m3；ρ為 50℃ 時(shí)拔頭油的密度，t/m3；Ф 為質(zhì)量充裝系數(shù)，Ф = (1－5%)·ρ = (1－5%)×0.584 8 = 0.556 t/m3。

由于 GYA70/GYA70S型低壓液化氣體鐵路罐車的標(biāo)記容積為 103.6 m3，按照 0.556 t/m3的充裝系數(shù)計(jì)算，車輛最大載重為 57.6 t，小于車輛設(shè)計(jì)載重 58 t。

因此，車輛載重滿足裝運(yùn)要求。

考慮到拔頭油在大部分的工作溫度下為液體狀態(tài)，因而需要根據(jù)工作溫度范圍內(nèi)的最大密度和最小密度確定其最大體積和最小體積。經(jīng)計(jì)算，在載重57.6 t 時(shí)，拔頭油的最大和最小體積分別為 98.5 m3和86.2 m3，充裝上限為罐體標(biāo)記容積的 95%，充裝下限為罐體標(biāo)記容積的 83.2%，滿足《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》的相關(guān)要求。因此，車輛容積滿足裝運(yùn)要求。

2.3 其他

（1）介質(zhì)與罐體材質(zhì)相容性。拔頭油不屬于腐蝕品，對(duì)碳鋼無腐蝕，與 16MnDR 相容，因而可以采用以 16MnDR 低合金鋼為罐體材質(zhì)的低壓液化氣鐵路罐車裝運(yùn)。

（2）車輛加排裝卸結(jié)構(gòu)。拔頭油介質(zhì)易燃易爆，車輛安全使用需要控制罐內(nèi)含氧量，因而罐車需要采用密閉裝卸裝置。低壓液化氣鐵路罐車加排裝置與液化氣鐵路罐車相同，在罐體頂部設(shè)有密閉裝卸裝置，上裝上卸，可以滿足拔頭油的使用要求。

（3）罐車重心高度。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)罐車達(dá)到最大充裝量即車輛最大載重為 57. 6 t 時(shí)，罐體內(nèi)留有5%的氣相空間，此時(shí)車輛重心高度分別為2 153 mm (GYA70) 和 2 152 mm (GYA70S)；當(dāng)罐體內(nèi)留有 17% 的氣相空間時(shí)，車輛重心高度分別為 2 063 mm (GYA70)和 2 061 mm (GYA70S)，均滿足《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》關(guān)于重車重心高不超過 2200 mm 的要求。

2.4 采用GYA70/GYA70S低壓液化氣鐵路罐車裝運(yùn)拔頭油的技術(shù)要求

綜上所述，采用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣罐車裝運(yùn)拔頭油從車輛技術(shù)性能上可行，具體的技術(shù)要求如下。

（1）介質(zhì)成分要求。由于拔頭油是混合物，沒有國家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因而需要限定低壓液化氣鐵路罐車的裝卸壓力。GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車的設(shè)計(jì)壓力為 0.79 MРa，根據(jù)拔頭油在 50℃時(shí)的飽和蒸汽壓 (即介質(zhì)壓力)，為滿足介質(zhì)壓力與裝卸壓力之和不大于設(shè)計(jì)壓力的要求，拔頭油的裝卸壓力應(yīng)不大于 0.4 MРa。

（2）裝卸壓力要求。由于各用戶使用的裝卸設(shè)施不同，罐車裝卸的方法也不相同。按照正常裝卸作業(yè)的工作原理，規(guī)定正常裝卸壓力應(yīng)不大于 0.4 MРa[6]。

（3）最大裝載量要求。按照《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》和車輛設(shè)計(jì)的最大載重要求，介質(zhì)的充裝上限載重不得超過 58 t，應(yīng)按照 0.556 t/m3的充裝系數(shù)確定裝載量，并且容積應(yīng)不大于 98.5 m3，介質(zhì)的充裝下限為容積不小于 86.2 m3。

（4）其他要求。使用 GYA70/GYA70S型低壓液化氣鐵路罐車應(yīng)符合《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定》《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和GYA70/GYA70S型低壓液化氣罐車使用維護(hù)說明書的相關(guān)要求。

3 結(jié)束語

2015 年，我國乙烯總產(chǎn)能達(dá)到 2 700 萬 t，部分產(chǎn)能在 100 萬 t 以下的乙烯生產(chǎn)基地需要外購拔頭油作為乙烯原料，特別是一些地處內(nèi)陸的生產(chǎn)基地，如蘭州石化、洛陽石化和吉林石化等，年需求量在 200 萬 t以上，市場(chǎng)前景及運(yùn)輸需求均較為可觀。目前拔頭油主要采用公路槽車運(yùn)輸，運(yùn)價(jià)約為 0.43 元/(t · km)，而鐵路運(yùn)價(jià)約為 0.26 元/(t · km) (參考液化石油氣的鐵路運(yùn)價(jià))，有近 40% 的價(jià)格優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，鐵路基本上為全天候運(yùn)輸，不受天氣變化的影響，事故率也遠(yuǎn)低于公路運(yùn)輸。因此，鐵路作為一種綠色運(yùn)輸方式，完全可以在拔頭油運(yùn)輸中占有一席之地。通過分析可知，采用 GYA70/GYA70S型鐵路罐車運(yùn)輸拔頭油在技術(shù)上完全可行。由于拔頭油為多介質(zhì)混合物，尚未在《鐵路危險(xiǎn)貨物品名表》中列明，應(yīng)針對(duì)拔頭油的理化性質(zhì)做相應(yīng)的安全評(píng)估[7-8]，通過試運(yùn)確定鐵路運(yùn)輸條件，最終實(shí)現(xiàn)拔頭油作為鐵路危險(xiǎn)貨物新品名的正式運(yùn)輸。

[1] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)局.鐵道貨車通用技術(shù)條件：GВ/T 5600—2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：10-12.

[2] 中華人民共和國國家技術(shù)監(jiān)督局.液化氣體鐵道罐車：GВ/T 10478—2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：3-4.

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵路危險(xiǎn)貨物品名表[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[4] 中國鐵路總公司.鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理暫行規(guī)定：鐵總運(yùn) [2014] 57[A].北京：中國鐵道出版社，2014.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程：TSG R0005—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011：13-16，49-50.

[6] 中華人民共和國鐵道部.貨車安全技術(shù)的一般規(guī)定：TВ 1560—2002[S].北京：中國鐵道出版社，2002：2.

[7] 邵玉華.鐵路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)控制策略的研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2015，37(6)：39-43.SHAО Yu-hua.Study on Risk Рrevention Strategies of Railway Transportation[J].Railway Transportand Еconomy，2015，37(6)：39-43.

[8] 楊聞彪.G60K型鐵路罐車運(yùn)輸二甲基甲酰胺的探討[J].鐵道貨運(yùn)，2013，31(8)：50-53.YANG Wen-biao.Discussion on Dimethylformamide Transportation by G60KRailway Tank Car[J].Railway Freight Transport，2013，31(8)：50-53.

（責(zé)任編輯 馮姍姍）

進(jìn)口汽車專列開進(jìn)鄭州鐵路口岸

2016年1月17日，經(jīng)過18d的長途運(yùn)輸，一列裝載80臺(tái)進(jìn)口歐洲整車汽車的中歐返程班列(鄭州—漢堡)抵達(dá)鄭州鐵路口岸。據(jù)悉，此趟返程班列是中歐班列開行以來裝載進(jìn)口汽車貨值最大、數(shù)量最多的一趟返程班列。

近年來，鄭州市大力推進(jìn)口岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成了我國內(nèi)陸地區(qū)數(shù)量最多、功能最全的口岸集群。其中，鄭州汽車整車進(jìn)口口岸作為全國22個(gè)汽車口岸之一，是國家特批的依托鄭州鐵路口岸允許進(jìn)口國外整車的指定口岸。

鄭州鐵路口岸于2014年7月1日獲批設(shè)立，當(dāng)年9月26日正式通過國家四部委驗(yàn)收，11月18日完成首批進(jìn)口業(yè)務(wù)，創(chuàng)造了我國汽車口岸從批準(zhǔn)設(shè)立到驗(yàn)收再到營運(yùn)的最快速度。進(jìn)口整車到達(dá)鄭州鐵路口岸后，將由海關(guān)、檢驗(yàn)檢疫等部門完成通關(guān)、檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，隨后在國內(nèi)上市流通。截至目前，中歐返程班列(鄭州—漢堡)已經(jīng)裝運(yùn)進(jìn)口汽車近700輛。

（摘自《人民鐵道》報(bào)）

Study on the Feasibility of Adapting Low Pressure Liquefied Gases Railway Tank Car to Transport Topped Oil

Gao Yong, Xie Bing, Jin Yao-hui
(Vehicle Car Rental Company, China Vehicle Xi’an Vehicle Co., Ltd. Xi’an 710086, Shaanxi China)

The railway transportation of topped oil has certain market prospects. In order to expand the railway transportation market of dangerous goods, this paper studies the feasibility of adopting GYA70/GYA70Stype low pressure liquefied gases railway tank car to transport topped oil. Оn the basis of analyzing topped oil’s physical and chemical properties as well as railway tank car’s technical specification, this paper demonstrates that it is technically feasible to adopt GYA70/GYA70Stype low pressure liquefied gases railway tank car to transport topped oil from all angles of design pressure, load capacity and volume, and other aspects. In view of the above, it puts forward the technical requirements of adopting low pressure liquefied gases railway tank car in transporting topped oil in order to provide

for railway to get involved in the topped oil transportation market.

Рhysical and Chemical properties; Railway Tank Car; Technical Condition; Feasibility of Transportation; GYA70/GYA70S

1004-2024(2016)11-0055-04

U294.8+3

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.11.13

2016-10-13

2016-10-31

高勇(1968—)，男，河北阜城人，大學(xué)本科。謝冰(1972—)，吉林吉林人，大學(xué)本科。金耀輝(1972—)，遼寧大連人，碩士。

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題(2013J002-В)