環(huán)氧乙烷裝車計量是儲運過程中非常重要的環(huán)節(jié)，如何減少計量誤差關(guān)系企業(yè)的經(jīng)濟利益。

一、環(huán)氧乙烷灌裝計量過程

目前，環(huán)氧乙烷罐車灌裝多采用泵加壓法，過程如圖1所示。裝車前，先用氮氣充入罐車中，將壓力提高到規(guī)定裝車壓力。儲罐中的環(huán)氧乙烷由管路輸送到泵入口，經(jīng)泵加壓后輸入環(huán)氧乙烷罐車中。隨著罐內(nèi)液相增多，氣相空間逐漸減小，超過泄壓閥泄壓后，罐車內(nèi)氣相組分通過回收管，由罐車流入回收系統(tǒng)。當裝車完成后，罐車中部分氣相將進入回收系統(tǒng)。

圖1環(huán)氧乙烷裝車流程

某化工企業(yè)現(xiàn)具有5個環(huán)氧乙烷裝車位，每條裝車位上均裝有準確度為0.2級的質(zhì)量流量計，以流量計數(shù)作為結(jié)算數(shù)據(jù)，并通過汽車衡稱重數(shù)據(jù)進行監(jiān)督比對，以防止流量計發(fā)生計量失準，確保貿(mào)易交接數(shù)據(jù)的準確可靠。

二、兩種計量手段比對差量分析

為防止環(huán)氧乙烷氣化，環(huán)氧乙烷罐裝站嚴格控制工藝參數(shù)。裝車前用氮氣將裝車前壓力控制在0.3MPa，輸送泵出口壓力控制在0.7MPa，對灌裝過程中泄壓閥的壓力控制為0.35MPa。并將環(huán)氧乙烷的溫度控制在0℃以下。

為確保質(zhì)量流量計的計量準確，在罐裝間隙，始終讓環(huán)氧乙烷以打循環(huán)的方式充滿流量計，以確保流量計始終保持實際工況狀態(tài)，即使間隙時間過長，也不會造成第一車流量計計量失準。裝車結(jié)束后，用氮氣將流量計管線后的所有環(huán)氧乙烷吹掃至罐車內(nèi)，以確保所有經(jīng)過流量計計量的環(huán)氧乙烷都裝進了客戶罐車中。

質(zhì)量流量計的數(shù)值即為裝入車內(nèi)的環(huán)氧乙烷量:

m_質(zhì)=裝入環(huán)氧乙烷質(zhì)量

而汽車衡數(shù)據(jù)為:

m_衡=裝車后汽車衡數(shù)值-裝車前汽車衡數(shù)值

裝車前汽車衡數(shù)值=空車重+充入N₂(氮氣)質(zhì)量

裝車后汽車衡讀數(shù)=空車重+裝入環(huán)氧乙烷質(zhì)量+余隙中N₂質(zhì)量

因此:m_衡=裝入環(huán)氧乙烷質(zhì)量+余隙中N₂質(zhì)量-充入N₂質(zhì)量

則:m_質(zhì)-m_衡=充入N₂質(zhì)量-余隙中N₂質(zhì)量

N₂按理想氣體計算，

依據(jù)克拉伯龍方程:

m=pVM/RT

式中:p——壓力；

V——氣體體積；

T——絕對溫度；

m——物質(zhì)的質(zhì)量；

M——物質(zhì)的摩爾質(zhì)量；

R——氣體常數(shù)，數(shù)值等于8.314J/mol·K。

汽車衡數(shù)據(jù)中，N₂質(zhì)量與罐車容積有關(guān)，以40m³的罐車為例，常溫(按25℃計)裝車時，充入0.3MPa的N₂，則其絕對壓力為0.4MPa，其質(zhì)量為:

m(N_2充裝)=pVM/RT=400×40×28/(8.314×298)=180.8kg

環(huán)氧乙烷在0℃裝車25t后，其體積為V(_EO)=m/ρ=25/0.87=28.7m³，則罐車容積減少28.7m³。

按泄壓壓力0.35MPa計，則余隙中N2在0℃下的質(zhì)量為:

m(N_2余隙)=pVM/RT=450×(40-28.7)×28/(8.314×273)=62.7kg

m_質(zhì)-m_衡=充入N₂質(zhì)量-余隙中N₂質(zhì)量=118.1kg

同理，可計算不同罐車容積下，罐車中N2質(zhì)量、氣相質(zhì)量如表1所示。

表1不同罐車容積下流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)差量

罐車余隙越大，汽車衡數(shù)據(jù)與質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)差量減小。

在充入N₂壓力0.3MPa，泄壓壓力0.35MPa條件下，40m³罐車中灌裝25t環(huán)氧乙烷，由于N₂是在常溫下充裝，不同溫度對裝入N₂質(zhì)量有影響。裝車結(jié)束后，余隙中的N₂溫度為0℃。不同溫度下質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)計量差量如表2所示。

表2不同溫度下流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)差量

從表2可以看出，隨著溫度上升，汽車衡計量數(shù)據(jù)與質(zhì)量流量計計量數(shù)據(jù)差別減小，在0℃條件下，數(shù)據(jù)計量差別為134.7kg。這是由于溫度上升后，充入的N₂質(zhì)量減小，在余隙一定及罐裝完成溫度0℃下，余隙中的N₂質(zhì)量恒定，兩者差別減小，造成汽車衡數(shù)據(jù)與質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)的差量減小。

在40m³罐車中灌裝25t環(huán)氧乙烷，常溫(按25℃計)充入0.3MPa N₂，不同灌裝泄壓操作壓力對質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)差量的影響如表3所示。

表3不同泄壓壓力下流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)差量

從表3可以看出，隨著灌裝泄壓壓力的增加，質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)與汽車衡數(shù)據(jù)差量減小。由于灌裝泄壓壓力增加，停留在罐中的N₂壓力增加，氣相密度增加，其質(zhì)量增加，排出的質(zhì)量因此減小，造成計量數(shù)據(jù)差量減小。

在流量計和汽車衡數(shù)據(jù)進行比對前，需對汽車衡數(shù)據(jù)進行修正。

修正公式為:

m(差量)=p₁V₁M/RT₁-p₂VM/RT₂

式中:p₁——裝車前N₂壓力；

V₁——罐車容積；

T₁——裝車前N₂的溫度；

p₂——泄壓壓力；

V₂——罐車容積-裝入的環(huán)氧乙烷體積；

T₂——裝車后N₂的溫度。

為方便操作人員計算，也可直接將常見的幾種工況條件的差量計算后以表格的形式羅列出來。操作人員可采用表格中所計算的數(shù)值對汽車衡數(shù)據(jù)進行修正，再用修正后的數(shù)據(jù)與流量計數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)比對。

三、某化工企業(yè)環(huán)氧乙烷裝車數(shù)據(jù)實例

裝車前，充氮使罐車壓力達到0.3MPa，充氮溫度10℃，灌裝溫度0℃，泄壓壓力0.35MPa條件下，客戶罐車容積為34.68m³時，某化工企業(yè)裝車數(shù)據(jù)如表4所示。

表4實測數(shù)據(jù)

通過表4，我們可以看到，通過簡單的流量計、汽車衡差率控制在±0.3%的管理規(guī)范，難以讓操作人員發(fā)現(xiàn)真正的異常情況。以第4條數(shù)據(jù)為例，雖然流量計與汽車衡的差率達到了0.471%，但僅是由于氮氣通過泄壓閥排入氮氣回收管網(wǎng)造成汽車衡數(shù)據(jù)偏小。再以第2條數(shù)據(jù)為例，流量計與汽車衡的差率僅為0.153%，但是考慮到氮氣排入回收管網(wǎng)量，對汽車衡數(shù)據(jù)進行修正，再進行數(shù)據(jù)比對時，發(fā)現(xiàn)兩者差率超過計量允差范圍，可能存在異常情況，造成企業(yè)損失。因此，通過修正后的汽車衡數(shù)據(jù)再與流量計進行數(shù)據(jù)比對，比對結(jié)果更加可靠，更容易發(fā)現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)的真正異常，更好地把好貿(mào)易交接計量關(guān)。

修正后的數(shù)據(jù)通過比對發(fā)現(xiàn)差率超過計量允差時，即可判定兩種計量器具中至少有一方發(fā)生了故障，或是工藝等其他原因造成計量偏差。以該化工企業(yè)為例，環(huán)氧乙烷罐裝站共有5條裝車位，均裝有質(zhì)量流量計進行計量，并通過同一臺汽車衡進行數(shù)據(jù)比對。若僅有一條裝車位出現(xiàn)比對數(shù)據(jù)超過計量允差，可以初步判定是流量計故障或裝車工藝存在異常造成質(zhì)量流量計計量失準，故這種情況按汽車衡修正值與客戶進行結(jié)算。若多條裝車位均出現(xiàn)了比對數(shù)據(jù)超過計量允差，則可初步判斷汽車衡發(fā)生故障或是出現(xiàn)了其他影響汽車衡計量準確性的原因。此時應(yīng)按質(zhì)量流量計的數(shù)據(jù)與客戶進行結(jié)算，以確保貿(mào)易交接計量數(shù)據(jù)的公平公正。無論是哪一方造成差率超過計量允差，都應(yīng)及時通知計量管理人員對其情況進行深入分析，以盡早找到確切原因，從而避免相同情況再次發(fā)生。

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