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1、液化石油气储罐空气置换计算?24?中国特种设备安全第24卷第5期张友春凌兴标(九江海天设备制造有限公司江西332209)摘要计算3种液化石油气储罐空气置换方式所需氮气数量.在没有真空设备情况下.可采用”边充边排”的方法对新制造(或检修后)的液化石油气储罐进行充氮置换处理,使罐内气体氧含量不大于3%.关键词液化石油气储罐空气置换边充边排AbstractCalculatingthequantityofN2for3methodsofexchangingairinLPGtankforN2.Tomaket
2、hepercentsof02lowerthan3%withoutvacuumequipment,exchangingairinnew(orafterexaminingandrepair-ing)LPGtankf0rN2inthemethodof”inputingN2atthesametimeoutputingaiKeywordsLPGtankExchangeInputingN2atthesametimeoutputingair液化石油气是一种可燃性气体,气态时相对于空气的比重为1.5～2.0.在
3、空气中的爆炸极限为2.2%～9.5%.因此,在新制造(或检修后)的液化石油气储罐,铁路罐车和汽车罐车首次充装液化石油气之前,必须对罐内空气进行置换,以防止发生爆燃事故.《液化气体汽车罐车安全监察规程》(94版,以下简称《规程》)第50条第6款规定:”新制造的汽车罐车或检修后首次充装的汽车罐车,充装易燃,易爆介质前必须经抽真空处理,或充氮置换处理,要求真空度不得低650mmHg(86.6kPa),或罐内气体氧含量不得大于3%”;第50条第12款的规定:卸气后的储罐内应保持”余压不低于0.1MPa”
4、,防止空气进入储罐内.由于对大,中型液化石油气储罐,铁路罐车和汽车罐车进行抽真空需要排量较大的真空设备,一次性投资大,运行费用高.因此.在实际操作中,一般采用3种方式进行罐内空气置换:1)先抽真空后充氮:2)不抽真空,直接充氮;3)不抽真空,边充边排.根据上述情况,本文以容积为62m3液化石油气铁路罐车为例,计算上述3种空气置换的方式所需氮气数量,得出该液化石油气铁路罐车最合适的空气置换方式.1储罐充氮置换计算国家标准规定瓶装工业用氮气中的氧含量≤15%.但《规程》规定,充氮置换后罐内气体的氧含
5、量≤3%,与工业用氮气中的氧含量相差不大.所以,工业用氮气中的氧含量对充氮置换效果有很大影响.液化石油气储罐空气置换计算时不可忽略瓶装氮气中的氧气.储罐充氮置换计算需要使用波义耳一马略特定律.该定律揭示的是一定质量的理想气体绝对压力p,容积V和热力学温度T-Z间的关系,~[IpVIT=常数.在空气置换计算中,热力学温度对计算结果影响不大,可忽略不计.以下分别计算62m铁路罐车3种充氮置换方式所需要的氮气数量.因氮气瓶与储罐之间的压力差很大,下列计算忽略了储罐压力对充氮置换的影响.1.1先抽真空后
6、充氮先将罐内抽真空至绝对压力0.04MPa(真空度一0.06MPa,氧含量21%)后,再进行充氮,使罐内气体氧含量≤3%,则(PJVjOj+Np202)/(pI+№)≤3.0%第24卷第5期中国特种设备安全?25?(0.04~62~21%+×12.1x0.04x1.5%)/(0.04x62+Nx12.1x0.04)≤3.0%式中:pl——充氮前罐内空气绝对压力,MPa;——铁路罐车容积,m;0——充氮前罐内空气中的氧含量,%;p2——氮气瓶内氮气绝对压力,MPa;——氮气瓶容积,m;O厂氮气瓶内
7、氮气中的氧含量,%;Ⅳ——充氮置换所需氮气瓶数,瓶.解得Ⅳ≥61.48瓶,取N=62瓶.充氮后,罐内表压力为:p=(p2N/V1+p1)=f12.1xO.04x62/62+0.04)一0.1=0.424MPa>0.1MPa1.2不抽真空,直接充氮如果没有真空设备,就不能抽真空,只能直接充氮置换.充氮之前,罐内绝对压力0.1MPa,氧含量21%;充氮后,罐内气体氧含量≤3.0%,则(p101+Np202)/(p1VI+№)≤3.0%(0.10x62x21%+Nx12.1xO.04x1.5%)
8、/(0.10x62+Nx12.1x0.04)≤3.0%式中:pl——充氮前罐内空气绝对压力,0.1MPa:——铁路罐车容积,62m;0,——充氮前罐内空气中的氧含量,21%;p2——氮气瓶内氮气绝对压力,12.1MPa;一氮气瓶容积,O.04m;O厂_氮气瓶内氮气中的氧含量,21%;Ⅳ——充氮置换所需氮气瓶数,瓶.解得Ⅳ≥153.7瓶,取N=154瓶.充氮后,罐内表压力为:p=(p2N/V1+p1)—p.=(12.1xO.04~154/62+0.04)一0.1=1.14MPa>0.1MPa
