采用低压液化气铁路罐车运输拔头油的可行性

高 勇，谢 冰，金耀辉

(中车西安车辆有限公司 罐车租赁公司，陕西 西安 710086)

采用低压液化气铁路罐车运输拔头油的可行性

高 勇，谢 冰，金耀辉

(中车西安车辆有限公司 罐车租赁公司，陕西 西安 710086)

铁路运输拔头油具备一定的市场前景，为拓展铁路危险品运输市场，研究采用GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车运输拔头油的可行性。在分析GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车技术条件和拔头油理化性质的基础上，从设计压力、载重和容积及其他方面多角度论证采用 GYA70/GYA70S低压液化气铁路罐车装运拔头油在技术上可行，据此提出采用 GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车装运拔头油的技术要求，为铁路涉足拔头油运输市场提供参考。

理化性质；铁路罐车；技术条件；运输可行性；GYA70/GYA70S

石油炼厂生产时，进料需要经过预分馏，将初、常顶汽油中温度约 80℃ 以前的馏分切出，切出的部分称为“拔头油”，又称轻质石脑油、塔顶油等，其主要成分为 C5、C6 烃类混合物，占比 93%以上，常作为乙烯原料供应。目前国内无配套炼油的乙烯装置均需外购，全部采用公路运输，铁路运输拔头油具备一定的市场前景。

1 概述

1.1 GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车技术条件

GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车由中车西安车辆有限公司研制开发，可装运拔头油、C5 烃类、正丁烷、异丁烷、丁烯、异丁烯、丁二烯及物化性质与其相近的液化气介质，其中 GYA70S带押运间，GYA70不带押运间，装卸方式为上装上卸。

GYA70/GYA70S型低压液化气体铁路罐车采用无中梁结构，由罐体、加排、侧梯及工作台、牵枕装置、制动装置、吊托装置、钩缓装置、转向架等组成[1]。罐车罐体由封头、圆柱形筒体、安全阀座、加强圈等组焊而成，罐体顶部装有 2 个安全阀。罐体内径为 3 004 mm，罐体材质为碳钢，封头和筒体材质为 16MnDR 钢板。加排装置与液化石油气罐车相同，主要包括液相紧急切断阀、气相紧急切断阀、磁力浮球液位计、最高液位检查阀、最低液位检查阀、压力表等部分[2]。GYA70型、GYA70S型低压液化气铁路罐车的主要技术参数如表 1 所示，从表中可以看出，其技术规格符合《标准轨距铁路机车车辆限界》

(GВ146.1—83) 要求。

表1 GYA70型、GYA70S型低压液化气铁路罐车的主要技术参数

1.2 拔头油理化性质

拔头油是多组分混合物，主要成分为 C3～C6 烃类，其中 C5～C6 含量为 93.34% (正戊烷 29.8%、异戊烷 17.7%、己戊烷 4.2%、正己烷 12.7%、异己烷 20.88%、环己烷 0.65%、环戊烷 7.37%、烯烃0.04%)，C3～C4 含量为 4.49% (正丁烷 2.85%、异丁烷 0.92%、正丁烯+异丁烯 0.37%、反丁烯 0.23%、顺丁烯 0.12%)，其余为 C6 以上烃类，含量为 2.17% (芳烃)。该介质在常温常压下为无色液体，不溶于水，不属于腐蚀品，与酸、碱不反应，低毒，有刺激和麻醉作用，易燃易爆。熔点为 －129℃，沸点为 36.07℃，闪点 (闭杯) 为－40℃，在铁路罐车的工作温度(－40℃～+50℃) 下密度为 0.667 9～0.584 8 t/m3。由中国石油乌鲁木齐石化公司实测的拔头油在不同温度时的饱和蒸汽压如表 2 所示。

根据表 2 数据可知，虽然拔头油在常温常压下为液体，但在 49.6℃ 时饱和蒸汽压达到 300 kРa，由此可知拔头油在 50℃ 时的蒸汽压必定超过 300 kРa，按照《铁路危险货物运输管理暂行规定》中对危险货物的分类，应划归第 2 类危险货物即气体，按照气体的安全条件进行运输[3-4]。

表2 拔头油在不同温度时的饱和蒸汽压

2 采用GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车装运拔头油的技术可行性

2.1 设计压力

在运输过程中，罐车可能经历以下 2 种工况，罐体顶部可能达到的最高压力分别计算如下。

（1）罐车正常运输工况：罐车在正常运输工作状态下，罐体实际出现最高压力为介质 50℃ 时的饱和蒸汽压，根据中国石油乌鲁木齐石化公司提供的数据，运用插值法可以推算出拔头油在 50℃ 时蒸汽压为 0.304 MРa，考虑车辆运行过程中由于惯性力的影响对罐体产生的液体冲击压力为 0.22 MРa，两者之和为 0.524 MРa。

（2）罐车装卸工况：按照中国石油乌鲁木齐石化公司提供的装卸压力，最高装卸压力为 0.4 MРa。

由此可知，2 种工况的工作压力均小于 GYA70/ GYA70S型低压液化气铁路罐车的设计压力 0.79 MРa，因而压力满足使用要求。

2.2 载重和容积

当工作温度达到 50℃ 时拔头油为气体，应根据《移动式压力容器安全技术检查规程》(TSGR0005—2011) 和《铁路危险货物运输管理暂行规定》的相关规定确定最大允许充装量[5]。充装量的计算公式如下。

式中：W 为允许充装量，t；V 为标记容积，m3；ρ为 50℃ 时拔头油的密度，t/m3；Ф 为质量充装系数，Ф = (1－5%)·ρ = (1－5%)×0.584 8 = 0.556 t/m3。

由于 GYA70/GYA70S型低压液化气体铁路罐车的标记容积为 103.6 m3，按照 0.556 t/m3的充装系数计算，车辆最大载重为 57.6 t，小于车辆设计载重 58 t。

因此，车辆载重满足装运要求。

考虑到拔头油在大部分的工作温度下为液体状态，因而需要根据工作温度范围内的最大密度和最小密度确定其最大体积和最小体积。经计算，在载重57.6 t 时，拔头油的最大和最小体积分别为 98.5 m3和86.2 m3，充装上限为罐体标记容积的 95%，充装下限为罐体标记容积的 83.2%，满足《铁路危险货物运输管理暂行规定》的相关要求。因此，车辆容积满足装运要求。

2.3 其他

（1）介质与罐体材质相容性。拔头油不属于腐蚀品，对碳钢无腐蚀，与 16MnDR 相容，因而可以采用以 16MnDR 低合金钢为罐体材质的低压液化气铁路罐车装运。

（2）车辆加排装卸结构。拔头油介质易燃易爆，车辆安全使用需要控制罐内含氧量，因而罐车需要采用密闭装卸装置。低压液化气铁路罐车加排装置与液化气铁路罐车相同，在罐体顶部设有密闭装卸装置，上装上卸，可以满足拔头油的使用要求。

（3）罐车重心高度。经计算，当罐车达到最大充装量即车辆最大载重为 57. 6 t 时，罐体内留有5%的气相空间，此时车辆重心高度分别为2 153 mm (GYA70) 和 2 152 mm (GYA70S)；当罐体内留有 17% 的气相空间时，车辆重心高度分别为 2 063 mm (GYA70)和 2 061 mm (GYA70S)，均满足《铁路危险货物运输管理暂行规定》关于重车重心高不超过 2200 mm 的要求。

2.4 采用GYA70/GYA70S低压液化气铁路罐车装运拔头油的技术要求

综上所述，采用 GYA70/GYA70S型低压液化气罐车装运拔头油从车辆技术性能上可行，具体的技术要求如下。

（1）介质成分要求。由于拔头油是混合物，没有国家和行业的相关标准，因而需要限定低压液化气铁路罐车的装卸压力。GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车的设计压力为 0.79 MРa，根据拔头油在 50℃时的饱和蒸汽压 (即介质压力)，为满足介质压力与装卸压力之和不大于设计压力的要求，拔头油的装卸压力应不大于 0.4 MРa。

（2）装卸压力要求。由于各用户使用的装卸设施不同，罐车装卸的方法也不相同。按照正常装卸作业的工作原理，规定正常装卸压力应不大于 0.4 MРa[6]。

（3）最大装载量要求。按照《铁路危险货物运输管理暂行规定》和车辆设计的最大载重要求，介质的充装上限载重不得超过 58 t，应按照 0.556 t/m3的充装系数确定装载量，并且容积应不大于 98.5 m3，介质的充装下限为容积不小于 86.2 m3。

（4）其他要求。使用 GYA70/GYA70S型低压液化气铁路罐车应符合《铁路危险货物运输管理暂行规定》《移动式压力容器安全技术监察规程》和GYA70/GYA70S型低压液化气罐车使用维护说明书的相关要求。

3 结束语

2015 年，我国乙烯总产能达到 2 700 万 t，部分产能在 100 万 t 以下的乙烯生产基地需要外购拔头油作为乙烯原料，特别是一些地处内陆的生产基地，如兰州石化、洛阳石化和吉林石化等，年需求量在 200 万 t以上，市场前景及运输需求均较为可观。目前拔头油主要采用公路槽车运输，运价约为 0.43 元/(t · km)，而铁路运价约为 0.26 元/(t · km) (参考液化石油气的铁路运价)，有近 40% 的价格优势；同时，铁路基本上为全天候运输，不受天气变化的影响，事故率也远低于公路运输。因此，铁路作为一种绿色运输方式，完全可以在拔头油运输中占有一席之地。通过分析可知，采用 GYA70/GYA70S型铁路罐车运输拔头油在技术上完全可行。由于拔头油为多介质混合物，尚未在《铁路危险货物品名表》中列明，应针对拔头油的理化性质做相应的安全评估[7-8]，通过试运确定铁路运输条件，最终实现拔头油作为铁路危险货物新品名的正式运输。

[1] 中华人民共和国国家标准局.铁道货车通用技术条件：GВ/T 5600—2006[S].北京：中国标准出版社，2006：10-12.

[2] 中华人民共和国国家技术监督局.液化气体铁道罐车：GВ/T 10478—2006[S].北京：中国标准出版社，2006：3-4.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁路危险货物品名表[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[4] 中国铁路总公司.铁路危险货物运输管理暂行规定：铁总运 [2014] 57[A].北京：中国铁道出版社，2014.

[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.移动式压力容器安全技术监察规程：TSG R0005—2011[S].北京：中国标准出版社，2011：13-16，49-50.

[6] 中华人民共和国铁道部.货车安全技术的一般规定：TВ 1560—2002[S].北京：中国铁道出版社，2002：2.

[7] 邵玉华.铁路运输风险控制策略的研究[J].铁道运输与经济，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] 杨闻彪.G60K型铁路罐车运输二甲基甲酰胺的探讨[J].铁道货运，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.

（责任编辑 冯姗姗）

进口汽车专列开进郑州铁路口岸

2016年1月17日，经过18d的长途运输，一列装载80台进口欧洲整车汽车的中欧返程班列(郑州—汉堡)抵达郑州铁路口岸。据悉，此趟返程班列是中欧班列开行以来装载进口汽车货值最大、数量最多的一趟返程班列。

近年来，郑州市大力推进口岸经济发展，形成了我国内陆地区数量最多、功能最全的口岸集群。其中，郑州汽车整车进口口岸作为全国22个汽车口岸之一，是国家特批的依托郑州铁路口岸允许进口国外整车的指定口岸。

郑州铁路口岸于2014年7月1日获批设立，当年9月26日正式通过国家四部委验收，11月18日完成首批进口业务，创造了我国汽车口岸从批准设立到验收再到营运的最快速度。进口整车到达郑州铁路口岸后，将由海关、检验检疫等部门完成通关、检验环节，随后在国内上市流通。截至目前，中欧返程班列(郑州—汉堡)已经装运进口汽车近700辆。

（摘自《人民铁道》报）

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，大学本科。谢冰(1972—)，吉林吉林人，大学本科。金耀辉(1972—)，辽宁大连人，硕士。

中国铁路总公司科技研究开发计划课题(2013J002-В)