夏玲芳

摘要：車用乙醇汽油作為一種新型燃料，可以降低汽車排放尾氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏暮?，改善大氣排放污染，且能為剩余糧食提供巨大的市場(chǎng)，未來(lái)將被廣泛應(yīng)用。但推廣使用中，其是乙醇汽油的儲(chǔ)存和運(yùn)輸還存在很多技術(shù)難點(diǎn)，本文主要通過(guò)研究乙醇汽油的物性特點(diǎn)，識(shí)別差異和風(fēng)險(xiǎn)，攻克乙醇汽油推廣使用技術(shù)難點(diǎn)，制定采取相應(yīng)的儲(chǔ)存、調(diào)和、裝卸及儲(chǔ)運(yùn)對(duì)策，并提供可靠的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：乙醇汽油；儲(chǔ)運(yùn)；設(shè)計(jì)對(duì)策

1、 前言

1.1定義

乙醇汽油指在不添加含氧化合物的液體烴類中加入一定量變性燃料乙醇后用作點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料。我國(guó)車用乙醇汽油是指在汽油組分油中按體積混合比加入10%（V/V）的變性燃料乙醇后作為汽油車燃料用的汽油，簡(jiǎn)稱E10。

1.2背景及發(fā)展

國(guó)內(nèi)外不少研究機(jī)構(gòu)均發(fā)現(xiàn)，作為汽油重要調(diào)和組分的MTBE會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染，并且MTBE比汽油中的其他組分具有更強(qiáng)的親水性，會(huì)很快的滲透到地下水中。因此作為MTBE的替代品乙醇具有清潔環(huán)保的特點(diǎn)，不但可以降低汽車排放尾氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏暮浚纳拼髿馀欧盼廴具€可以為剩余糧食提供巨大的市場(chǎng)。

車用乙醇汽油作為一種新型燃料，早在1978年含10%乙醇的汽油已在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州地區(qū)大規(guī)模使用。我國(guó)從2000年8月份開(kāi)始進(jìn)行車用乙醇汽油的一系列研究，并在2001年6月18日，河南省開(kāi)始啟動(dòng)車用乙醇汽油試用工作。之后逐步擴(kuò)大試點(diǎn)，已制定并計(jì)劃性的推廣了一整套產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和配套規(guī)范。到2007年5月，我國(guó)已有9個(gè)省使用乙醇汽油。

2017年9月，國(guó)家發(fā)改委、能源局、財(cái)政部等十五部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》，要求到2020年，我國(guó)全國(guó)范圍將推廣使用車用乙醇汽油。

由此可見(jiàn)，車用乙醇汽油未來(lái)將被廣泛應(yīng)用。盡管乙醇汽油有許多優(yōu)點(diǎn)，但在全國(guó)的逐步推廣使用中還存在很多技術(shù)難點(diǎn)，尤其是乙醇汽油的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。各地紛紛規(guī)劃建設(shè)乙醇汽油調(diào)配中心，通過(guò)調(diào)研了解到很多乙醇汽油調(diào)配中心均是在現(xiàn)有儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上改造而成，由于對(duì)乙醇、乙醇汽油的物性研究不夠，導(dǎo)致一定的設(shè)計(jì)缺陷，本文擬通過(guò)詳細(xì)的分析研究，識(shí)別出差異和風(fēng)險(xiǎn)、采取相應(yīng)對(duì)策，提供可靠的設(shè)計(jì)方案。

2、 乙醇和乙醇汽油的物性特點(diǎn)

變性燃料乙醇是指加入2%～5%（V/V）的變性劑（即車用無(wú)鉛汽油）后，使其與食用酒精相區(qū)別而不能飲用的燃料乙醇。

通過(guò)查詢國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)乙醇汽油還有以下特點(diǎn)：

1） 汽油添加乙醇后飽和蒸汽壓和氧含量的變化

乙醇在40℃時(shí)的飽和蒸氣壓為18KPa，往往低于汽油15～20KPa，但當(dāng)乙醇添加進(jìn)汽油后，混合物的飽和蒸氣壓會(huì)明顯增大，最大增幅約6～8KPa。10%車用乙醇汽油的蒸氣壓高于普通汽油5～7KPa；氧含量達(dá)到3.5%（m/m）。

2） 乙醇汽油的親水性

由于乙醇存在-OH，乙醇汽油容易吸水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)分層，此時(shí)上層汽油往往溶有較少的乙醇，從而導(dǎo)致辛烷值、蒸汽壓和餾程等關(guān)鍵參數(shù)不合格。

10%車用乙醇汽油中水含量超過(guò)一定數(shù)值會(huì)產(chǎn)生相分離，相分離溫度隨著水含量的增加而相應(yīng)增加。車用乙醇汽油允許的水含量，與溫度和乙醇含量有關(guān)，溫度越低水含量允許值越低，乙醇含量越低水含量允許值也越低。對(duì)于10%（體積分?jǐn)?shù)）的車用乙醇汽油，如果含水0.27%（體積分?jǐn)?shù)），則溫度降到-20℃就會(huì)產(chǎn)生相分離。

因此。水含量是影響車用乙醇汽油的重要性指標(biāo)，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中確保外界水（包括過(guò)去所存水、雨水、雪水及空氣中的水蒸氣）不進(jìn)入車用乙醇汽油。

此外，水溶液中容易滋生細(xì)菌。最大風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)在罐的氣相空間，潮濕氣相中的液滴會(huì)在罐頂和油氣收集系統(tǒng)內(nèi)凝結(jié)，進(jìn)而出現(xiàn)乙酸與氣相金屬表面的腐蝕。

3） 車用乙醇汽油對(duì)金屬材料的腐蝕性

通過(guò)黃銅、紫銅、鑄鐵、45號(hào)鋼、鋅和鋁等金屬在乙醇汽油中的腐蝕試驗(yàn)顯示，在較短時(shí)間內(nèi)（1個(gè)月）沒(méi)有產(chǎn)生明顯腐蝕。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引起腐蝕的主要原因是乙醇中含有的乙酸引起的。但試驗(yàn)表明車用乙醇汽油除對(duì)紫銅腐蝕較明顯外，對(duì)其他金屬的腐蝕不明顯。通常在車用乙醇汽油中加入適量腐蝕抑制劑（一般在變性燃料乙醇中加入），以有效抑制對(duì)黃銅和紫銅的腐蝕，改善對(duì)其他金屬的耐腐蝕性。

4） 乙醇汽油對(duì)橡膠材料的溶脹性

乙醇及乙醇汽油對(duì)一般橡膠材料具有溶脹性。試驗(yàn)證實(shí)氯丁橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、尼龍、聚四氟乙烯以及縮醛樹(shù)脂的耐油性和抗乙醇汽油的溶脹性較好，氰化丁腈橡膠、氯化聚醚、丁基橡膠、聚氨酯橡膠和聚氨酯等抗乙醇汽油的溶脹性較差。

5） 乙醇汽油消防要求的特殊性

乙醇為一級(jí)易燃物品，閉口閃點(diǎn)接近13℃，在大氣壓下，沸點(diǎn)為78℃，自燃溫度為423℃，在空氣中體積比的可燃極限為3.1%～20%。雖然乙醇并不比其他易燃物質(zhì)更加危險(xiǎn)，但在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)仍應(yīng)注重消防安全。如發(fā)生變性燃料乙醇泄露或溢出，工作人員應(yīng)盡快撤離污染區(qū)，切斷區(qū)內(nèi)所有火源。當(dāng)乙醇溢出地面厚度不超過(guò)25mm不發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可采用水稀釋方式滅火，當(dāng)溢出厚度達(dá)到25mm并發(fā)生火災(zāi)或發(fā)生容器火災(zāi)時(shí)，宜采用抗溶泡沫滅火劑滅火。

乙醇汽油發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可采用普通蛋白泡沫或氟蛋白泡沫滅火劑；局部火災(zāi)采用手提式干粉滅火器或泡沫滅火器。

3、 乙醇汽油的儲(chǔ)存、調(diào)和及裝卸的要求與設(shè)計(jì)對(duì)策

3.1乙醇汽油的儲(chǔ)存設(shè)計(jì)要求

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定的要求以及相關(guān)研究文獻(xiàn)的查閱?？偨Y(jié)出變性燃料乙醇和車用乙醇汽油的儲(chǔ)存設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：

1）由于變性燃料乙醇及乙醇汽油對(duì)一些金屬材料的腐蝕性，變性燃料乙醇和車用乙醇汽油及調(diào)和組分油應(yīng)采用內(nèi)浮頂鋼制罐儲(chǔ)存。罐容小于或等于100m3可采用臥式罐。

2）由于乙醇具有良好的溶解性，所以變性燃料乙醇和車用乙醇汽油儲(chǔ)罐內(nèi)壁不宜采用涂料防腐。

3）新建或改建的變性燃料乙醇和車用乙醇汽油儲(chǔ)罐應(yīng)保證罐底坡向排水孔。在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證罐底具有不小于3‰～5‰的坡度。以便罐內(nèi)明水的檢測(cè)及排除。在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制罐底水。儲(chǔ)罐宜設(shè)置帶有水位檢測(cè)功能的液位儀。

4）因?yàn)楫?dāng)乙醇汽油發(fā)生相分離時(shí)，分出的水相大約20%的水、70%的乙醇、10%的烴類物質(zhì)，而乙醇和烴類物質(zhì)的存在會(huì)污染地下水。所以當(dāng)車用乙醇汽油在儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)生相分離時(shí)，水相不應(yīng)就地排放，應(yīng)進(jìn)行專門處理。

5）儲(chǔ)存變性燃料乙醇、車用乙醇汽油調(diào)和組分油的臥式罐的呼吸閥應(yīng)安裝有干燥劑的裝置，其應(yīng)安裝在便于拆卸的位置。變性燃料乙醇露天罐應(yīng)有噴淋水或其他冷卻措施。

6）變性燃料乙醇、車用乙醇汽油管道系統(tǒng)在投用前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。

7）加油站內(nèi)在車用乙醇汽油儲(chǔ)罐的低點(diǎn)宜設(shè)置積水包。

8）為保證車用乙醇汽油水含量滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，變性燃料乙醇、車用乙醇汽油的儲(chǔ)存時(shí)間不宜超過(guò)10d，宜定在4～5d。

9）新建或改建的變性燃料乙醇、車用乙醇汽油儲(chǔ)罐的人孔、量油孔、透光孔應(yīng)進(jìn)行防滲漏試驗(yàn)。

10）變性燃料乙醇、車用乙醇汽油儲(chǔ)罐內(nèi)壁應(yīng)光滑，罐內(nèi)不應(yīng)存在已引起放電的突出物和未接地的浮動(dòng)物。

3.2乙醇汽油的調(diào)和設(shè)計(jì)要求

1）車用乙醇汽油的調(diào)和宜采用管道比例調(diào)和，主要調(diào)和方式包括雙泵單鶴管或雙泵多鶴管流程等。具體調(diào)和工藝可根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際狀況，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析來(lái)決定是采用雙泵多鶴管還是采用雙泵單鶴管流程。試驗(yàn)表明，如裝有車用乙醇汽油的容器無(wú)密閉防水措施，48h后其含水量增加約一倍。因此為減少乙醇汽油的周轉(zhuǎn)次數(shù)、保證質(zhì)量，乙醇汽油的調(diào)和通常是在油庫(kù)或調(diào)和中心進(jìn)行，因此宜采用管道調(diào)和不推薦罐內(nèi)調(diào)和方式。在調(diào)和過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制變性燃料乙醇和車用乙醇汽油調(diào)和組分油的調(diào)和比例。調(diào)和過(guò)程應(yīng)連續(xù)、均勻和穩(wěn)定。

雙泵單鶴管流程：乙醇通過(guò)乙醇調(diào)和泵、組分油通過(guò)組分油調(diào)和泵以1：9的比例同時(shí)通過(guò)同一鶴管實(shí)現(xiàn)裝車過(guò)程。

雙泵多鶴管流程乙醇通過(guò)乙醇調(diào)和泵、組分油通過(guò)組分油調(diào)和泵以1：9的比例可同時(shí)通過(guò)多個(gè)鶴管，同時(shí)裝多輛槽車。但由于裝車過(guò)程的不均衡性，為了使泵能夠正常工作，且滿足裝車要求，乙醇調(diào)和泵和組分油調(diào)和泵的流量就應(yīng)不斷變化，主要有以下另種方法：

a） 增加泵回流線，這樣往往會(huì)降低泵的有效功率，浪費(fèi)能量。

b） 通過(guò)調(diào)速電機(jī)或增加變頻器來(lái)調(diào)節(jié)流量，這樣仍可保證泵在高效區(qū)工作，且能節(jié)約能量。但調(diào)速電機(jī)或變頻器價(jià)錢較高。

所以在設(shè)計(jì)調(diào)和泵時(shí)可做經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，來(lái)選擇較合理的工藝方案。

2）由于乙醇具有強(qiáng)溶解性，在乙醇汽油的生產(chǎn)初期，可溶解部分油罐涂料、管道銹蝕物等，對(duì)管道有一定的清洗作用，產(chǎn)生的污物容易堵塞計(jì)量設(shè)備，故調(diào)和計(jì)量?jī)x表前得管道上應(yīng)設(shè)置10μm永久過(guò)濾器。零售部分計(jì)量泵和分配器也應(yīng)安裝10μm過(guò)濾器。

3）調(diào)和比例應(yīng)采用計(jì)算機(jī)或預(yù)制調(diào)和設(shè)備控制。由于乙醇和汽油的比例在30%以下時(shí)互溶性較好，因此管道調(diào)和時(shí)候不需要設(shè)靜態(tài)混合器。

3.3乙醇汽油的裝卸設(shè)計(jì)要求

1）變性燃料乙醇裝卸臺(tái)宜設(shè)置防雨設(shè)施。浸沒(méi)式裝卸的車用乙醇汽油裝卸棧臺(tái)應(yīng)設(shè)置防雨設(shè)施。避免雨天裝卸車時(shí)，雨水進(jìn)入罐車，最終引起調(diào)和好的乙醇汽油出現(xiàn)相分離。

2）變性燃料乙醇卸車鶴管、卸車泵、輸送管道應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。避免造成混油，影響變性燃料乙醇的產(chǎn)品質(zhì)量。

3）車用乙醇汽油裝車應(yīng)采用浸沒(méi)式裝車鶴管或下裝。

4）變性燃料乙醇可以采用密閉的駁船、鐵路罐車和汽車罐車運(yùn)輸，不宜采用管道輸送方式。對(duì)于駁船、鐵路罐車和汽車罐車等運(yùn)輸設(shè)備，在裝入乙醇前必須確認(rèn)容器內(nèi)無(wú)水、無(wú)污垢，而且這些運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)為專用。車用乙醇汽油的輸送應(yīng)采用專用的汽車罐車，不應(yīng)使用鐵路罐車和長(zhǎng)距離管道進(jìn)行輸送，以避免車用乙醇汽油周轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及周轉(zhuǎn)次數(shù)增加，從而消除車用乙醇汽油在運(yùn)輸過(guò)程中造成水含量增加和產(chǎn)生相分離的可能。變性燃料乙醇和車用乙醇汽油罐車的通氣管上要設(shè)置空氣干燥器。

5）變性燃料乙醇和車用乙醇汽油裝卸車鶴管應(yīng)采用密閉鶴管，并宜設(shè)置油氣回收裝置。

3.4乙醇汽油的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)對(duì)策

綜上所述，在進(jìn)行乙醇汽油的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)需要注意以下幾個(gè)方面：

1） 乙醇汽油的飽和蒸氣壓高。管路設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮滿足機(jī)泵的必需氣蝕余量；采用小型低壓固定頂罐儲(chǔ)存時(shí)要設(shè)置呼吸閥。

2） 乙醇汽油的吸水分層性。設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格控制并監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的含水量，縮短儲(chǔ)存周期，減少輸轉(zhuǎn)的中間環(huán)節(jié)。乙醇汽油儲(chǔ)罐宜設(shè)置積水包和自動(dòng)切水器并進(jìn)入專門的污水收集系統(tǒng)。儲(chǔ)罐及槽車的呼吸閥和通氣管需要設(shè)置干燥器。乙醇汽油儲(chǔ)罐上的人孔、量油孔、透光孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)防止進(jìn)水。

3） 乙醇汽油的腐蝕性和溶解性。儲(chǔ)存、輸送乙醇汽油的儲(chǔ)罐、泵、閥門、墊片等器材的材質(zhì)應(yīng)保證其對(duì)乙醇汽油的適應(yīng)性。金屬材料宜選用：碳鋼、不銹鋼、鋁，不宜采用鍍鋅材料。彈性材料宜采用丁腈橡膠、氟、硅氟、氯丁橡膠、聚硫橡膠。聚合物材料宜采用縮醛樹(shù)脂、尼龍、聚丙烯、聚四氟乙烯和玻璃纖維增強(qiáng)塑料，不宜采用聚氨酯。乙醇汽油的管道、容器、機(jī)泵和運(yùn)輸車輛要按照專用的原則考慮。

乙醇汽油的安全與消防。油庫(kù)消防的基礎(chǔ)上要增加抗溶性泡沫消防設(shè)備。