二甲醚储存与装车设计

二甲醚储存与装车设计

摘要：二甲醚作为新型清洁能源，生产发展很快。作为整个产业的重要环节，储存与装车工艺凸显重要性。为便于在设计环节有效保证生产安全，本文提供了二甲醚储存与装车的工艺设计方案，对重要设计环节予以明确。

关键词：二甲醚液化烃储存装车

二甲醚作为新型清洁能源，近几年在研究与生产应用领域获得快速发展。其主要应用领域集中在城镇燃气与汽车燃料。国家与行业相继出台了《城镇燃气用二甲醚》（GB25035-2010）、《二甲醚》（HG/T3934-2007）、《二甲醚民用燃料》（NY/T1637-2008）等标准，又于2008年下调了二甲醚增值税，为其发展提供了政策保障。国内多个企业建成了规模最大达20万吨/年的生产装置，随之二甲醚的储存与装卸环节重要性凸显。

一、二甲醚储存

1.二甲醚性质

二甲醚，分子式CH3OCH3，为易燃、易爆液化气体。常温常压下为气体，临界温度126.8°C，临界压力5.37Mpa。常温下液化，20°C时饱和蒸汽压0.53Mpa。爆炸极限3.5%~26.7%（V）。气体相对密度1.592，常温下液体密度668kg/m3。

2.二甲醚储存方式

在生产企业设置专用罐区储存二甲醚。作为与烃类类似的液化气体，二甲醚按液化烃处理，采用球罐或卧罐在常温下储存。根据国家标准《石油化工企业设计防火规范》，在15°C时二甲醚饱和蒸汽压为0.45 Mpa，其火灾危险性为甲A 类。生产企业的年产量在10万t至20万t规模，即每年产品在15万到30万m3，因出厂运输方式的不同，罐区规模达5000到15000 m3之间，将需要多台上千立方米的球罐。目前国内生产企业储存二甲醚的球罐最大已达6000m3。

3.储罐设计压力

二甲醚在50°C时的饱和蒸汽压为1.167Mpa，在《工艺系统工程设计技术规定》（HG/T20570）及其它有关规范中均要求，常温储存下烃类液化气体，当介质50°C时的饱和蒸汽压小于1.57Mpa（表）时，设计压力为1.57Mpa（表），因此二甲醚球罐设计压力应确定为 1.57Mpa（表）。球罐设计应符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求。

4.罐区工艺、布置及消防

二甲醚由生产装置用泵经管道输送至罐区储存，再用装车泵将储罐内的二甲

醚输送至装车设施，灌装火车、汽车罐车或钢瓶运输出厂。

储罐上需设置进出介质接合管、气相平衡管、气体放空接合管、放水管，开口接管或阀门的压力等级不应低于 2.5Mpa。储罐上应设置人孔，顶部中心和底部中心各一个。罐组可共用一个气相平衡管，不论介质进罐区还是介质装车，均需通过气相平衡管将介质的气相空间连通，实现压力平衡。

储罐应成组布置。如果生产厂有火炬设施，球罐的安全阀放空接至火炬系统，两个相邻球罐的间距按一个最大球罐的半径布置；如果无火炬设施，两个相邻球罐的间距按一个最大球罐的直径布置。二甲醚罐组中球罐布置不能超过两排，一个罐组储罐个数不应多于12个，个数与单罐容积大小无关。罐组周围设置高度不超过0.6m的防火堤，防火堤内堤脚线距储罐距离不小于3m。储罐组的总容积大于8000m3时，罐组内还应设隔堤，隔堤内储罐容积之和不大于8000m3，单罐容积等于或大于5000 m3时应每1个罐一隔，隔堤高度不高于0.3m。

罐区消防应设置消防冷却水系统，用于在火灾事故时对储罐进行水冷却，避免罐内压力升高，使事故不致扩大。罐区也应配备一定数量的干粉灭火器。对于二甲醚，配置的泡沫灭火系统应选用抗溶性泡沫灭火剂。

5.储罐安全设施

二甲醚储罐上应设置安全阀、液位计、压力计、温度计等安全附件。并应设置高液位报警器和高高液位联锁。在储罐液相进出口还应设紧急切断阀，位置靠近球罐。

在全压力液化烃储罐上一般设置防止液化烃泄露的注水措施，这一设施的设置目的是当储罐发生泄露时，向储罐注水使液化烃液面升高，将破损点置于水面以下，以减少液化烃泄露。从二甲醚的性质可知，二甲醚溶于水。二甲醚储罐注水后还会有介质与水一同外泄，达不到阻隔介质目的，因此二甲醚储罐设置注水设施意义不大。在《液化烃球形储罐安全设计规范》(SH3136)中明确提到的也只有丙烯、丙烷、混合C4、抽余C4及液化石油气储罐设注水设施。

二、二甲醚装车

1.装车泵选择

目前二甲醚运输以公路运输为主，用于运输二甲醚的汽车罐车容积在30m3~60m3之间，以40m3容积居多。装车时设专用装车设施，并采用定量装车控制系统。

二甲醚以装车泵灌装槽车，液相介质进入槽车，槽车气相空间与储罐气相空间连通，气相介质返回储罐，实现压力平衡。

在装车泵选型上，采用离心泵即可，其中以屏蔽泵和筒袋泵最为适合。二甲

醚常温下饱和蒸汽压较高，一般离心泵输送容易产生汽蚀，而屏蔽泵的泵和驱动电机密封在被介质充满的压力容器内，完全无泄漏，其逆循环型不易产生汽蚀，特别适用于易气化液体。筒袋泵的结构特点，使储罐最低液位与泵中心的位差增大，增大了泵净正吸入压头，有效避免离心泵汽蚀，输送二甲醚效果更佳。

2.装车管道流速

装车管道内的流速应从防静电和经济性两个方面考虑。在设计资料中一般均推荐液化烃管道内流速在3m/s以下，交通部《石油化工码头装卸工艺设计规范》规定，液化烃设计流速不宜大于3m/s。

目前，二甲醚装车普遍采用DN50装车鹤管。对于充装40m3槽车，按装量系数0.9，如果鹤管流速控制在3 m/s，完成一辆车的充装时间约100min，如果车辆容积再大，时间更长，显然购买方是不愿看到这种情况的，因此装车时间应尽量缩短。那么既要加快装车时间又要保证安全性，还要保证经济运行，只能分别通过加大输送管道管径，提高鹤管口流速实现。

针对二甲醚，在鹤管上采取有效的防静电措施，可将鹤管口流速提高至7m/s，这样装车流量可达到50m3/h。如果输送管道流速控制在3m/s以下，直径将在DN80至DN150，整个装车系统的配置是比较合理的。

参考文献：

[1]城镇燃气用二甲醚.国家标准GB25035-2010.

[2]石油化工企业设计防火规范.国家标准GB50160-2008.

[3]吴江涛，刘志刚，潘江，何茂刚.293～347K温度区间二甲醚饱和蒸汽压的实验研究.西安交通大学学报.第37卷第3期，2003年3月.

[4]固定式压力容器安全技术监察规程.TSGR0004-2009.

[5]液化烃球形储罐安全设计规范.行业标准SH3136-2003.

[6]石油化工码头装卸工艺设计规范.人民交通出版社.JIS165-8-2007.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文